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1、前 言数控机床是集机械、电气、液压、气动、微电子和信息等多项技术为一体的机电一体化产品。是机械制造设备中具有高精度、高效率、高自动化和高柔性化等优点的工作母机。数控机床的技术水平高低及其在金属切削加工机床产量和总拥有量的百分比是衡量一个国家国民经济发展和工业制造整体水平的重要标志之一。数控车床是数控机床的主要品种之一，它在数控机床中占有非常重要的位置，几十年来一直受到世界各国的普遍重视并得到了迅速的发展。 我国数控车床从20世纪70年代初进入市场，至今通过各大机床厂家的不懈努力，通过采取与国外著名机床厂家的合作、合资、技术引进、样机消化吸收等措施，使得我国的机床制造水平有了很大的提高，其产量在
2、金属切削机床中占有较大的比例。目前，国产数控车床的品种、规格较为齐全，质量基本稳定可靠，已进入实用和全面发展阶段。 根据不同的市场定位和需求，数控车床可分为经济型数控车床和全功能型数控车床。下面结合宝鸡机床厂数十年研制和生产数控车床的经验和实践，谈谈我国数控车床在结构方面的现状及今后数控车床的整体发展趋势。 数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，它对国计民生的一些重要行业(IT、汽车、轻工、医疗等)的发展起着越来越重要的作用，因为这些行业所需装备的数字化已是现代发展的大趋势。当前数控车床呈现以下发展趋势。1. 高
3、速、高精密化、高速、精密是机床发展永恒的目标。随着科学技术突飞猛进的发展，机电产品更新换代速度加快，对零件加工的精度和表面质量的要求也愈来愈高。为满足这个复杂多变市场的需求，当前机床正向高速切削、干切削和准干切削方向发展，加工精度也在不断地提高。另一方面，电主轴和直线电机的成功应用，陶瓷滚珠轴承、高精度大导程空心内冷和滚珠螺母强冷的低温高速滚珠丝杠副及带滚珠保持器的直线导轨副等机床功能部件的面市，也为机床向高速、精密发展创造了条件。数控车床采用电主轴，取消了皮带、带轮和齿轮等环节，大大减少了主传动的转动惯量，提高了主轴动态响应速度和工作精度，彻底解决了主轴高速运转时皮带和带轮等传动的振动和噪声
4、问题。采用电主轴结构可使主轴转速达到10000r/min以上。直线电机驱动速度高，加减速特性好，有优越的响应特性和跟随精度。用直线电机作伺服驱动，省去了滚珠丝杠这一中间传动环节，消除了传动间隙(包括反向间隙)，运动惯量小，系统刚性好，在高速下能精密定位，从而极大地提高了伺服精度。直线滚动导轨副，由于其具有各向间隙为零和非常小的滚动摩擦，磨损小，发热可忽略不计，有非常好的热稳定性，提高了全程的定位精度和重复定位精度。通过直线电机和直线滚动导轨副的应用，可使机床的快速移动速度由目前的1020m/mim提高到6080m/min，甚至高达120m/min。2. 高可靠性。数控机床的可靠性是数控机床产品
5、质量的一项关键性指标。数控机床能否发挥其高性能、高精度和高效率，并获得良好的效益，关键取决于其可靠性的高低。3. 数控车床设计CAD化、结构设计模块化。随着计算机应用的普及及软件技术的发展，CAD技术得到了广泛发展。CAD不仅可以替代人工完成繁琐的绘图工作，更重要的是可以进行设计方案选择和大件整机的静、动态特性分析、计算、预测及优化设计，可以对整机各工作部件进行动态模拟仿真。摘要数控技术是制造自动化的关键基础,是现代制造装备的灵魂核心,是国家工业和国防工业现代化的重要手段,关系到国家战略地位,体现国家综合国力水平,其水平的高低和数控装备的拥有量的多少是衡量一个国家工业现代化的重要标志。通过对零
6、件的加工过程分析设计，以提高数控加工的效率，提高数控加工的精度，以期对未来的数控发展、研究、探讨提供基础的理论借鉴。AbstractNC manufacturing automation technology is the key basis, is the soul of modern manufacturing equipment core is the countrys modern industry and the defense industry an important means of a bearing on the state strategic position, the
7、level of Chinas overall national strength, its level and the level of CNC equipment with the number is a measure of a country an important indicator of industrial modernization. Through parts of the design process to improve the efficiency of CNC Machining, CNC Machining improve the accuracy with a
8、view to the future of NC development, a study on the theory provide the basis for reference.关键词数控加工工艺过程；加工工序；加工方案；数控机床；自动编程技术KeywordsNC machining process； processes；processing program； CNC machine tools； automatic programming technology目 录引言1摘要2关键词2一、零件分析4二、工艺分析6三、工艺过程及卡片6四、加工工序及卡片8五、有关编程尺寸的计算和程序13六
9、、零件程序15参考文献16致谢16数控车床零件加工设计目的：1、能对数控车床零件进行加工工艺分析，制定有关卡；2、掌握常见数控车削零件的编程，并能运用有关编程软件对复杂零件进行自动编程；3、掌握数控车床日常保养与维护。一、零件分析装配图此零件为45 毛坯为模锻件硬度为HRC2636 为中批量 生产类型产品 技术要求： 1、中批量生产条件编程2、不准用砂布及锉刀等修饰表面 3、未注倒角1x45,粗糙度3.2,未注公差尺寸按GB1804-M 5、端面允许打中心孔6、工件1毛坯尺寸100x75，工件2的毛坯尺寸120x75。二、工艺分析1技术要求分析零件1由径内孔50的外圆柱面，56+0.035 0
10、的外圆柱面，58,宽20+0.080 0.030的外环切槽，42的内环切槽，角度为7.6 的椎孔40+0.045 0的内孔，66+0.035 0的外圆柱面等构成。零件2左端由40-0.02 -0.04的外圆面，42.422的外圆面，3X1的外环槽，70+0.050 +0.020的左端面，右端由R8的圆弧，3XC1和3X2的两个外环槽，560.020的外圆面，380.1的外圆面和M33X1.5的螺纹组成。该零件结构复杂，加工表面比较多，而且精度要求很高，适合于数控车床加工。2定位基准 零件先在铣端面打中心孔机床上完成两端面及中心孔的加工，为下道工序提供了定位基准。零件1先左端车之后，再以车的外圆
11、及端面为精基准，然后再加工右端的各部以及加工内腔和内槽零件2先车左端和槽之后，上道加工有面为基准再加工右端各部及槽，最后切螺纹。3加工方案的拟定零件1 两端面和中心孔 铣端面钻中心孔 左端外圆各部 粗车精车 右端外圆及圆弧 粗车精车 环槽 车 内孔及锥面 钻孔精镗 内槽 车零件2 两端面和中心孔 铣端面钻中心孔 左端外圆及锥面 粗车精车环槽 车右端外圆及锥面 粗车精车环槽 车 螺纹 车4加工设备的选择铣端面打中心孔采用铣端面打中心孔机床，钻孔在摇臂钻床钻孔，零件1、2其余外圆及锥面、环槽、内孔及螺纹，都在数控车床上加工。三、工艺过程及卡片加工表面的尺寸精度和形状精度。对于件156+0.035
12、0的小外圆面 580.1的中外圆面 66+0.035 0的大外圆面，外环槽的尺寸时性精度要求是20右端面直径尺寸 70+0.050 -0.020 ， 58外圆左端面到外环槽左端面的尺寸要求250.03。各加工表面之间以及加工表面与不加工表面这之间相对位置精度。件1R18与件2部分的衔接应有间隙在0.05-0.15之间面A相对于面B的跳度0.02。件1与件2有同轴度要求，且同轴度的尺寸公差为0.15。加工表面粗糙度以及表面质量方面的其它要求。件1外表面和内孔表面各部的粗糙度为1.6，外圆面50的表面粗糙度为3.2。加工余量的选择影响加工余量大小的因素：加工余量的大小对于工件的加工质量生产效率和生
13、产成本均有较大影响。加工余量过大，不仅增加机械加工的劳动量，降低成了生产率，而且增加材料、工具和电子消耗，加工成本增高。零件1 零件名称零件材料毛坯种类毛坯硬度毛重净重车型45模锻件棒料2636HRC工序号工序名称设备名称夹具进给量（mm/min）主轴转速（r/min）切削速度（m/min）冷却液1铣端面打中心孔铣端面打中心孔机床随机夹具9018030012005047.12粗精车左端外圆数控车床随机夹具10060056.1103乳化液3钻孔摇臂钻床专用夹具111.218013.574粗精车右端外圆各部数控车床随机夹具10060056.1103乳化液5精镗孔数控车床随机夹具10080080乳化
14、液6切环槽数控车床随机夹具3030040乳化液零件2零件名称零件材料毛坯种类毛坯硬度毛重净重车型45模锻件2636HRC工序号工序名称设备名称夹具进给量（mm/min）主轴转速（r/min）切削速度（m/min）冷却液1铣端面打中心孔铣端面打中心孔机床随机夹具9018030012005047.12粗精车左端外圆及锥面数控车床随机夹具10060056.1103乳化液3切环槽数控车床随机夹具3030040乳化液4粗精车右端外圆各部数控车床随机夹具10060056.1103乳化液5切环槽数控车床随机夹具3030040乳化液6切螺纹数控车床随机夹具1530030四、加工工序及卡片（把表格内容居中）零件
15、1：1（工厂）工序卡片产品名称、或代号零件名称材料零件图号工序号工序内容夹具使用设备车间1铣端面打中心孔专用夹具铣端面打中心孔机床工步号工步内容刀具量具及检具进给量（mm/min）主轴转速（r/min）切削速度（m/min）1铣端面：保证尺寸：94 Ra3.2圆盘铣刀0150；0.02深度尺样板/90300502打中心孔：保证尺寸：55.1 4 12 6.0 Ra3.2中心钻180120047.12（工 厂）工 序 卡 片产品名称、或代号零件名称材 料零件图号工 序 号工 序 内 容夹 具使 用 设 备车 间2粗精车左端外圆柱面随机夹具数 控 车 床工 步 号工 步 内 容刀 具量具及检具进给
16、量（mm/min）主轴转速（r/min）切削速度（m/min）1保证尺寸：径向尺寸50 20 8 56+0.035 0机夹式外圆车刀0-150；0.02 游标卡尺； 50-75千分尺10060056.11033（工厂）工序卡片产品名称或代号零件名称材料零件图号工序号工序名称夹具使用设备车间3钻孔专用夹具摇臂钻床4粗精车右端外圆各部随机夹具数控车床5精镗孔随机夹具数控车床工步号工步内容刀具量具及检具进给量（mm/min）主轴转速（r/min）切削速度（m/min）1保证尺寸：250.03 40+0.045 032 20+0.080 +0.030 R5 R18 70+0.050 -0.020Ra1
17、.6机夹式外圆车刀0150；0.02游标卡尺10060056.11032保证尺寸：20+0.080 +0.0307.63X1 20 58 Ra1.336钻头 ；内孔镗刀0150；0.02深度尺样板100800804（工厂）工序卡片产品名称、或代号零件名称材料零件图号工序号工序内容夹具使用设备车间6切内环槽随机夹具数控车床工步号工步内容刀具量具及检具进给量（mm/min）主轴转速（r/min）切削速度（m/min）保证尺寸：3X1 32 Ra1.6内孔切槽刀0150；0.02内径千分尺3030040零件2：1（工厂）工序卡片产品名称、或代号零件名称材料零件图号工序号工序内容夹具使用设备车间1铣端
18、面打中心孔专用夹具铣端面打中心孔机床工步号工步内容刀具量具及检具进给量（mm/min）主轴转速（r/min）切削速度（m/min）1铣端面：保证尺寸：114.947 Ra3.2圆盘铣刀0150；0.02深度尺样板/90300502打中心孔：保证尺寸：55.1 4 12 6.0 Ra3.2中心钻180120047.12（工厂）工序卡片产品名称、或代号零件名称材料零件图号工序号工序内容夹具使用设备车间2粗精车左端外圆及锥面随机夹具数控车床工步号工步内容刀具量具及检具进给量（mm/min）主轴转速（r/min）切削速度（m/min）1保证尺寸： 42.422 26 7.6 Ra1.6 Ra3.2机夹
19、式外圆车刀0150；0.02游标卡尺10060056.11033 （工厂）工序卡片产品名称、或代号零件名称材料零件图号工序号工序内容夹具使用设备车间3切环槽随机夹具数控车床工步号工步内容刀具量具及检具进给量（mm/min）主轴转速（r/min）切削速度（m/min）1保证尺寸：3X1 20 40-0.01 -0.04 Ra1.6切槽刀0150；0.02游标卡尺30300404（工厂）工序卡片产品名称、或代号零件名称材料零件图号工序号工序内容夹具使用设备车间4粗精车右端外圆各部随机夹具数控车床工步号工步内容刀具量具及检具进给量（mm/min）主轴转速（r/min）切削速度（m/min）1保证尺寸
20、：33 70+0.050 +0.020 380.1 560.020 Ra3.2 Ra1.6 R8机夹式外圆车刀0-150；0.02 游标卡尺10060056.11035（工厂）工序卡片产品名称、或代号零件名称材料零件图号工序号工序内容夹具使用设备车间5切环槽随机夹具数控车床工步号工步内容刀具量具及检具进给量（mm/min）主轴转速（r/min）切削速度（m/min）1保证尺寸： 3X2 3X1 13 Ra3.2切槽刀0150；0.02游标卡尺30300406（工厂）工序卡片产品名称、或代号零件名称材料零件图号工序号工序内容夹具使用设备车间6切螺纹随机夹具数控车床工步号工步内容刀具量具及检具进给
21、量（mm/min）主轴转速（r/min）切削速度（m/min）1保证尺寸：M Ra3.260螺纹刀33的塞尺1.530030五、有关编程尺寸的计算和程序该零件的好多尺寸都有很高的精度要求,要想达到上述的精度要求,就要对有关的尺寸进行修改,考虑到车削外圆时刀具的磨损及让刀具变形,实际上加工的尺寸不能达到应有的要求,所以必须按平均尺寸确定编程尺寸.但这些尺寸一改,其他尺寸保持晃变,则有关圆弧的几何位置关系就不能保持,所以必须按前述步骤对有关尺寸进行修正,以确定编程尺寸值.(1) 将精度高的基本尺寸换算成中间尺寸 56+0.035 0 改为 56.0320+0.080 0.030 改为 20.054
22、0+0.045 0 改为 40.02380.1 改为 3840-0.02 -0.04 改为 39.9970+0.050 +0.020 改为 70.03560.020 改为 5666+0.035 0 改为 66.020(2) 保持原有关圆弧相切的几何关系,修改其他精度低的尺寸使之协调 (3) 按调整后的尺寸计算有关未知节点的尺寸经过计算,各有关节点有坐标尺寸值(保留小数点后3位)如下： 主要是在零件1和零件2的人关圆弧的连接点上,这两个点的坐标分别是零件1上R5与R18的连接点X=67 Z= -1.8零件2上R8R与48的连接点X=68.5 Z= -1.1 零件1上内部孔锥面的直径 42.656
23、（4）现代CADCAM技术的发展和进步使得数控加工的自动编程方法和过程发生了很大变化。一般而言，对于简单或规则的表面加工编程并不需要借助CADCAM系统，可在加工中心的操作面板，直接输入指令代码进行，必须在加工零件具有复杂的曲面或具有不规则的曲线轮廓的零件时，才真正需要引入自动编程系统，根据目前CADCAM软件系统的流派，自动编程技术可分为两种：若基特征的编程技术和基于曲面模型的自动编程技术。由于目前CAM系统在CADCAM系统中仍处于相对独立的状态，这两种自动编程技术都需要在引入与切削用量，因而其编程过程基本相同。 有关的程序如下： 六、零件程序：零件1程序：01001N10 G92X100
24、.Z20.N20 T0101; (外圆车刀) N30 M03S600M08;N40G90G00X50.Z2.M08; N50G71U1.0R1.5P50Q90X0.5Z0.5F80;N60G01Z-20;N70X56.3;N80Z-28.;N90X66.3;N100G70P50Q90S800F60;N110G00X80Z100M09N120M05;N130M3001002N10G92X100.Z20.;N20T0101;N30M03S600M08;N40G90G00X71.Z2.;N50G71U1.0R1.5P50Q90X0.5Z0.5F80;N60G01Z0; （外圆切削循环）N70G03X
25、67.Z-8R18;N80G20X66.5Z-10.R5;N90G01Z-66.F100;N100G71P50Q60S800F60;N110G00X100.Z100.N120T0202; （宽5的切槽刀）N130G00X75.Z-41.N140M03S300N150G01X58.F30;N160X70.F50;N170Z-36.;N180X58.F30;N190X70.F50;N200Z-32.;N210X58.F30;N220X70.F50;N230Z-27.N240X58.F30;N250X58.F30;N260X70.F50;N270Z-22.;N280X58.F30;N290X70.F
26、50;N300Z-20.3;N310X58.F30;N320X70.F50;N330Z-40.;N340G00X80.Z100.M09;N350M05;N360M30O1003N10G92X100.Z20.;N20T0303; （内孔镗刀）N30M03S600M08;N40G90G00X32.Z2.;N50G71U1.0R1.5P50Q X0.5Z0.5F80;N60G01X42.656; （外圆切削循环）N70Z0;N80X40.02Z-20.;N90Z-52.;N100X30.;N110G00Z10.;N120G00X100.Z100.;N130T0404; （内孔切槽刀）N140M03S
27、300;N150G00X30.Z5.;N160G01Z-52.N170X42.02F40;N180X30.F60;N190G00Z10.N200X100.Z100.M09;N210M05;N220M30零件2的程序：02001N10G92X100.Z20.;N20T0101;N30M03S600M08;N40G90G00X75.Z2.;N50G71U1.0R1.5P50Q110X0.5Z0.5F80;N60G00Z0; （外圆切削循环）N70G01X39.97;N80X36.97Z-1.5;N90Z-29.;N100X42.422Z-49.;N110X71.;N120Z-55.;N130G70
28、P50Q110S800F60;N140G00X100.Z100.;N150T0505; （宽为3的切槽刀）N160G00X50.Z-29.;N160M03S300;N170G01X39.97F30;N180X50.F50;N190G00X100.Z100.;N200M05;N210M30 02002N10G92X100.Z20.;N20T0101;N30M03S600M08;N40G00X85Z2.;N50G71U1.0R1.5P60Q150X0.5Z0.5F80;N60G00Z0; （外圆切削循环）N70G01X30.;N80X33.Z-1.5;N90Z-22.947;N100X38.;N1
29、10Z-35.947;N120X58.;N130Z-45.947;N140G02X60.Z-48.947R8;N150G03Z71Z-65.947R18.;N160G70P60Q150S800F60;N170G00X100.Z100.;N190T0505; N200M03S300;N210G00X40.Z-22.947;N220G01X34.F40; （槽的加工）N230X40.F60;N240Z-35.947;N250X36.F40;N260X40.F60;N270G00X100.Z100.M09;N280T0606; （60螺纹刀）N290M03S300;N300G00X40.Z5.;N3
30、10G92X32.2Z-22.947F1.5;（螺纹的加工）N320 X31.6Z-22.947F1.5;N330 X31.2Z-22.947F1.5;N340 X31.05Z-22.947F1.5;N350 X31.05Z-22.947F1.5;N360G00X100Z100;N370M05;N380M30六、数控机床的诊断与维修1、数控机床的故障主要分为以几类：（1）主机故障（2）电气故障（3）系统性故障和随机性故障（4）显示故障与无显示故障（5）破坏性故障与非破坏性故障2、数控机床的诊断与处理方法：（1）调查故障现场，充分掌握故障故障信息。（2）分析故障原因，确定检查的方法和步骤.（3）
31、故障的检测与排除。3、数控系统的日常维护为了使数控车床保持良好的状态，除了发生故障及时修理外，坚持经常的维修与保养是非常重要的。坚持定期检查，经常维修与保养，可以把许多故隐患消除在萌芽当中，防止或减少故障的发生。数控车床有以下几个普遍性的日常保养与维修的内容要求：（1） 做各导轨的清洁润滑，有自动润滑系统的要定期检查，清洗自动润滑系统，检查油量及时添加润滑油。（2） 每天检查主轴箱自动润滑系统工件是否正常，定期更换主轴箱润滑油。（3） 注意检查电器柜中冷却风扇是否正常工作，风道过滤网是否堵塞，清洗沾附的尘土。（4） 注意检查冷却系统，检查液面高度，及时添加油或水，油水脏时，应及时更换清洗。（5
32、） 注意检查主轴驱动皮带，调整松紧程度。（6） 注意检查导轨镶条的松紧程度，调节间隙。（7） 注意检查机床的液压系统油箱油泵有无异常噪音，工作油面是否合适，压力指示表是否正常，管路及各接头是否有泄漏。（8） 注意检查导轨机床防护罩是否齐全有效。（9） 注意检查各运动部件的机械精度，减少形状和位置偏差。（10） 每天下班前做好机床的卫生清洁，清扫切屑，擦净导轨各部的冷却液，防止导轨生锈。 参 考 文 献1. 武友德主编 数控设备故障诊断与维修技术化学工业出版社 20032 赵长明、刘万菊数控加工艺与设备 高等教育出版社 20053 陆剑中、孙家宁金属切削原理与刀具 机械工业出版社20014 王茂元 机械制造技术 高等教育出版社2006致谢本课题在选题及研究过程中得到了 机电系有关领导、有关教师的大力支持与鼓励，并对论文提纲、书写内容、编排结构等提出了许多宝贵的建议。尤其是曹老师多次为我指点迷津，帮助我开拓研究思路，精心点拨、热忱鼓励。曹老师一丝不苟的作风，严谨求实的态度，踏踏实实的精神，不仅授我以而且教我做人，却给以终生受益无穷之道。