毕业论文

现代系10届数控专业毕业论文

邢台职业技术学院

2010届毕业论文（现代系）

论文题目：数控车床及其编程

作 者 姓 名 作 者 学 号 专 业 班 级 指导教师姓名 专业技术职称

20年 月 日

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前言

毕业设计是在完成所有规定课程之后进行的最后一个实践性的综合考察，不仅要求有过硬的理论知识，而且要具备高的动手能力和创新意识。

通过毕业设计的系统训练，不仅是学生能够初步掌握从事生产实践的步骤和方法，还有利于学生正确科学的设计思想，对学生即将从事的专业技术工作具有重要意义。

毕业设计使我们综合运用所学过的专业理论知识来独立分析和解决实际问题的能力，也基本掌握了如何根据零件设计图纸，来制订一个高效、经济、合理的工艺路线。此次设计既是对我们的一次锻炼，也是一次挑战在设计过程中，通过搜集和整理相关资料、查阅大量的手册、国家标准和相关技术政策，不仅使我们增长了见识，也开阔了视野。

毕业设计说明书，包括七大部分：数控车的概念，数控车编程，数控车编程技巧，数控车编程工艺，数控车加工零件所用的刀具及对刀编程应用（实例）

本书的编制汇集着诸多老师同学的建议和帮助，在此向他们表示感谢! 由于本人水平有限，说明书中难免有些欠缺之处，敬请各位专业老师、院校领导提出宝贵意见和建议。谢谢!

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目录

摘要．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．..．．．．．．．3 1数控车的概念．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4 1.1什么是数控车床．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 5 1.2 数控车床的分类．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5 1.2.1按车床主轴位置分类．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6 1.2.2按加工零件的基本类型分类．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7 1.2.3按刀架数量分类．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8

1.2.4按功能分类．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8 1.2.5按其它方式分类．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9 2数控车编程基础．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．10 2.1数控车编程基础．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．10 2.1.1机床坐标轴．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．10 2.1.2机床原点 参考点 机床坐标系．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11 2.1.3工件原点和工件坐标系．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12 2.1.4绝对编程与增量编程．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12 2.1.5直径编程与半径编程．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．13 2.2变成指令详解．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14 2.2.1 F功能．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14 2.2.2 S功能．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14 2.2.3 T功能．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15 2.2.4 M功能．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15 2.2.5 加工坐标系设置G50．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．16 2.2.6 快速定位指令G02．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．16 2.2.7直线插补指令G01．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．17 2.2.8 圆弧差补指令G02 G03．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．18 2.2.9 暂停指令G04．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．19 2.2.10 英制与米制指令G20 G21．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．19 2.2.11 进给速度量纲指令G98 G99．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．20 2.2.12 参考点返回指令G27 G28 G30．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．20 3编程技巧．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．21 3.1 灵活设置参考点．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．22 3.2 化整为零法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．22 3.3减少刀具空行程．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．24 4 典型零件加工实例．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．26

5总结．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．31 参考文献．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．32 致谢．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．33

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摘要

数控技术及数控机床在当今机械制造业中的重要地位和巨大效益，显示了其在国家基础工业现代化中的战略性作用，并已成为传统机械制造工业提升改造和实现自动化、柔性化、集成化生产的重要手段和标志。数控技术及数控机床的广泛应用，给机械制造业的产业结构、产品种类和档次以及生产方式带来了革命性的变化。数控机床是现代加工车间最重要的装备。它的发展是信息技术(1T)与制造技术(MT)结合发展的结果。现代的CAD/CAM、FMS、CIMS、敏捷制造和智能制造技术，都是建立在数控技术之上的。掌握现代数控技术知识是现代机电类专业学生必不可少的。

本次论文内容介绍了数控车的特点、加工工艺分析以及数控编程的一般步骤。

关键词：数控车床 编程技巧 实例加工

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1.数控车的概念

1.1什么是数控车床

机床是人类进行生产劳动的重要工具，也是社会生产力发展水平的重要标志。

普通机床经经历了近两百年的历史。随着电子技术、计算机技术及自动化，精密机械与测量等技术的发展与综合应用，生产了机电一体化的新型机床一一数控机床。数控机床一经使用就显示出了它独特的优越性和强大生命力，使原来不能解决的许多问题，找到了科学解决的途径。

数控机床是一种通过数字信息，控制机床按给定的运动轨迹，进行自动加工的机电一体化的加工装备，经过半个世纪的发展，数控机床已是现代制造业的重要标志之一，在我国制造业中，数控机床的应用也越来越广泛，是一个企业综合实力的体现。

数控车床是数字程序控制车床的简称，它集通用性好的万能型车床、加工精度高的精密型车床和加工效率高的专用型车床的特点于一身，是国内使用量最大，覆盖面最广的一种数控机床。要学好数控车床理论和操作，就必须勤学苦练，从平面几何，三角函数，机械制图，普通车床的工艺和操作等方面打好基础。

因此，必须首先具有普通车工工艺学知识然后才能从掌握人工控制转移到数字控制方面来，另一方面，若没有学好有关数学、电工学、公差与化合及机械制造等深内容，要学好数控原理和程序编制等，也会感到十分困难。熟悉零件工艺要求，正确处理工艺问题。由于数控机床加工的特殊性，要求数控机床加工工人既是操作者，又是程序员，同时具备初级技术人员的某些素质，因此，二操作者必须熟悉被加工零件的各项工艺（技术）要求，如加工路线，刀具及其几何参数，切削用量，尺寸及形状位置公差。”存熟悉了各项工艺要求，并对出现的问题正确进行处理后，才能减少工作盲目性，保证整个加工工作圆满完成。

1.2数控车床的分类

数控车床可分为卧式和立式两大类。卧式车床又有水平导轨和倾斜导轨两种。档次较高的数控卧车一般都采用倾斜导轨。按刀架数量分类，又可分为单刀架数控车床和双刀架数控车，前者是两坐标控制，后者是4坐标控制。双刀架卧车多数采用倾斜导轨。

数控车床与普通车床一样，也是用来加工零件旋转表面的。一般能够自动完成外圆柱面、圆锥面、球面以及螺纹的加工，还能加工一些复杂的回转面，如双曲面等。车床和普通车床的工件安装方式基本相同，为了提高加工效率，数控车床多采用液压、气动和电动卡盘。

数控车床的外形与普通车床相似，即由床身、主轴箱、刀架、进给系统压系统、冷却和润滑系统等部分组成。数控车床的进给系统与普通车床有质

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的区别，传统普通车床有进给箱和交换齿轮架，而数控车床是直接用伺服电机通过滚珠丝杠驱动溜板和刀架实现进给运动，因而进给系统的结构大为简化。

数控车床品种繁多，规格不一，可按如下方法进行分类。 1.2.1 按车床主轴位置分类

立式数控车床 立式数控车床简称为数控立车，其车床主轴垂直于水平面，一个直径很大的圆形工作台，用来装夹工件。这类机床主要用于加工径向尺寸大、轴向尺寸相对较小的大型复杂零件。

立式数控车床 图1-1

卧式数控车床 卧式数控车床又分为数控水平导轨卧式车床和数控倾斜导轨卧式车床。其倾斜导轨结构可以使车床具有更大的刚性，并易于排除切屑。

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卧式数控车床 图1-2

1.2.2 按加工零件的基本类型分类

卡盘式数控车床 这类车床没有尾座，适合车削盘类(含短轴类)零件。夹紧方式多为电动或液动控制，卡盘结构多具有可调卡爪或不淬火卡爪(即软卡爪)。

顶尖式数控车床 这类车床配有普通尾座或数控尾座，适合车削较长的零件及直径不太大的盘类零件。

1.2.3按刀架数量分类

单刀架数控车床 数控车床一般都配置有各种形式的单刀架，如四工位卧动转位刀架或多工位转塔式自动转位刀架。

单刀架数控车床 图1-3

双刀架数控车床 这类车床的双刀架配置平行分布，也可以是相互垂直分布。

1.2.4 按功能分类

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经济型数控车床 采用步进电动机和单片机对普通车床的进给系统进行改造后形成的简易型数控车床，成本较低，但自动化程度和功能都比较差，车削加工精度也不高，适用于要求不高的回转类零件的车削加工。

经济型数控车床 图1-5

普通数控车床 根据车削加工要求在结构上进行专门设计并配备通用数控系统而形成的数控车床，数控系统功能强，自动化程度和加工精度也比较高，适用于一般回转类零件的车削加工。这种数控车床可同时控制两个坐标轴，即X轴和Z轴。

普通数控车床 图1-6

车削加工中心 在普通数控车床的基础上，增加了C轴和动力头，更高级的数控车床带有刀库，可控制X、Z和C三个坐标轴，联动控制轴可以是(X、Z)、(X、C)或(Z、C)。由于增加了C轴和铣削动力头，这种数控车床的加工

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功能大大增强，除可以进行一般车削外可以进行径向和轴向铣削、曲面铣削、中心线不在零件回转中心的孔和径向孔的钻削等加工，

车削加工中心内部示意图 图1-7

1.2.5 其它分类方法

按数控系统的不同控制方式等指标，数控车床可以分很多种类，如直线控制数控车床，两主轴控制数控车床等;按特殊或专门工艺性能可分为螺纹数控车床、活塞数控车床、曲轴数控车床等多种。

2数控车编程

2.1数控车编程基础

数控车床品种繁多，结构各异，但是仍有很多相同之处，本节主要介绍 CJK6O32 数控车床。该车床为两坐标连续控制的数控车床，系统是HCNC一1T系统，其人机界面、操作面板、操作步骡及编程方法与当前主流系统基本一致。

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该车床可进行平面任意曲线的加工，可车削圆柱、圆锥螺纹，具有刀尖半径补偿、螺距误差补偿，固定循环，图形模拟显示等功能。适合于加工：形状复杂的盘类或轴类零件。 2.1.1 机床坐标轴

数控车床是以其主轴轴线方向为Z 轴方向，刀具远离工件的方向为 Z 轴正方向。 X 坐标的方向是在工件的径向上，且平行于横向拖板，刀具离开工件旋转中心的方向为 X 轴正方向。故此 CJK6O32 车床的各轴方向如 图2－1所示：

图2-1

2.1.2 机床原点、参考点、机床坐标系

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参考点为机床上一固定点，如图2 一 1 所示，（点 O 即为参考点）。其固定位置，由 X 向与 Z向的机械挡块及电机零点位置来确定，机械挡块一般设定在 Z 轴正向最大位置。当进行回参考点的操作时，装在纵向和横向拖板上的行程开关，碰到挡块后，向数控系统发出信号，由系统控制拖板停止运动，完成回参考点的操作。

机床原点也是机床上的一个固定点。车床的机床原点一般定义在主轴旋转中心线与车头端面的交点或参考点上， CJK6O32 车床其机床原点与参考点重合。见图 2 一 1 所示。

如果以机床原点为坐标原点，建立一个 Z 轴与 X 轴的直角坐标系，则此坐标系就称为机床坐标系。当机床完成回参考点的操作时，即建立机床坐标系。 2.1.3 工件原点和 工件坐标系

工作原点（即程序原点），其是人为设定的点。没定的依据是：既要符合图样尺寸的标注习惯义要便于编程。因此当编程时，一般先找出图样上的设计基准点，并通常以该点作为工作原点数控车床工件原点一般选择在轴线与工件右端而、左端面或卡爪的前端面的交点上。如图 1 一1，其以工作右端面与轴线的交点作为工作原点。

如果以工件原点为坐标原汽，建立一个 z 轴与 x 轴的直角坐标系，则此坐标系就称为件坐标系。数控车床上工件坐标系的 2 抽一般与土轴轴线重合。 2.1.4绝对编程与增量编程

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确定轴移动的指令方法有绝对指令和增量指令两种。绝对指令是对各轴移动到终点的坐标值进行编程的方法，称为绝对编程法。增量指令是用各轴的移动量直接编程的方法，称为增量编程法。例如，当从 A 直线移动到 B ，如图2 一 2 ，两种方法编程如下： 绝对指令编程： G90G01 X60230; 增量指令编程： G91G01 X40Z 一 60 ;

注： G9O 、 G91 为模态功能，可相互注销， G90 为缺省值。

图2-2

2.1.5直径编程和半径编程

数控车床加工的是回转体类零件，其横截面为圆形，所以尺寸有直径指定和半径指定两种方法。当用直径值编程时，称为直径编程法：用半径值编

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程时，称为半径编程法。如图 2 一 2 ，用半径、直径编程法编辑其程序如下：

半径编程：G90 G01 X60 Z30 （绝对指令编程） G91 G01 X40 Z-60 （增量指令编程）

直径编程： G90 G01 X120 Z30 （绝对指令编程） G91G01X80 Z-60 （增量指令编程）

数控车床出厂时一般设定为直径编程。如需用半径编程，要改变系统中相关参数，使系统处于半径编程状态；本章以后，若非特殊说明，各例均为直径编程。

注：当用半径或直径编程法时，系统参数中（机床参数）“直径编程／半径编程”，要设为“ 1 \

2.2 编程指令

2.2.1 F功能

F功能指令用于控制切削进给量。在程序中，有两种使用方法。 (1)每转进给量

编程格式 G95 F__

F后面的数字表示的是主轴每转进给量，单位为mm/r。 例：G95 F0.2 表示进给量为0.2 mm/r。 (2)每分钟进给量

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编程格式G94 F __

F后面的数字表示的是每分钟进给量，单位为 mm/min。 例：G94 F100 表示进给量为100mm/min。 2.2.2 S功能

S功能指令用于控制主轴转速。 编程格式 S__

S后面的数字表示主轴转速，单位为r/min。在具有恒线速功能的机床上，S功能指令还有如下作用。 (1)最高转速限制 编程格式 G50 S__

S后面的数字表示的是最高转速：r/min。 例：G50 S3000 表示最高转速限制为3000r/min。 (2)恒线速控制 编程格式 G96 S__

S后面的数字表示的是恒定的线速度：m/min。 例：G96 S150 表示切削点线速度控制在150 m/min。 (3)恒线速取消 编程格式 G97 S__

S后面的数字表示恒线速度控制取消后的主轴转速，如S未指定，将保留G96的最终值。

例：G97 S3000 表示恒线速控制取消后主轴转速3000 r/min。 2.2.3 T功能

T功能指令用于选择加工所用刀具。

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编程格式 T__

T后面通常有两位数表示所选择的刀具号码。但也有T后面用四位数字，前两位是刀具号，后两位是刀具长度补偿号，又是刀尖圆弧半径补偿号。 例：T0303 表示选用3号刀及3号刀具长度补偿值和刀尖圆弧半径补偿值。

T0300 表示取消刀具补偿。 2.2.4 M功能

M00： 程序暂停，可用NC启动命令（CYCLE START）使程序继续运行； M01：计划暂停，与M00作用相似，但M01可以用机床“任选停止按钮”选择是否有效；

M03：主轴顺时针旋转； M04：主轴逆时针旋转； M05：主轴旋转停止； M08：冷却液开； M09：冷却液关；

M30：程序停止，程序复位到起始位置。 2.2.5 加工坐标系设置G50

编程格式 G50 X____ Z ____

式中X、Z的值是起刀点相对于加工原点的位置。G50使用方法与G92类似。

在数控车床编程时，所有X坐标值均使用直径值，如图所示。

例：按图设置加工坐标的程序段如下：（图2-3） G50 X128.7 Z375.1

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设定加工坐标系

图2-3

2.2.6快速定位指令G00

G00指令命令机床以最快速度运动到下一个目标位置，运动过程中有加速和减速，该指令对运动轨迹没有要求。其指令格式：

G00 X(U)____ Z(W)____；

当用绝对值编程时，X、Z后面的数值是目标位置在工件坐标系的坐标。当用相对值编程时，U、W后面的数值则是现在点与目标点之间的距离与方向。如图所示的定位指令如下：

G50 X200.0 Z263.0; 设定工件坐标系 G00 X40.0 Z212.0； 绝对值指令编程A→C 或G00 U-160.0 W-51.0； 相对值指令编程A→C

因为X轴和Z轴的进给速率不同，因此机床执行快速运动指令时两轴的合成运动轨迹不一定是直线，因此在使用G00指令时，一定要注意避免刀具和工件及夹具发生碰撞。如果忽略这一点，就容易发生碰撞，而快速运动状态下的碰撞就更加危险 2.2.7 直线插补指令G01

G01指令命令机床刀具以一定的进给速度从当前所在位置沿直线移动到指令给出的目标位置。（图2-4）

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指令格式：G01 X(U)____Z(W)____F ；

其中F是切削进给率或进给速度，单位为mm/r或mm/min，取决于该指令前面程序段的设置。使用G01指令时可以采用绝对坐标编程，也可采用相对坐标编程。当采用绝对坐编程时，数控系统在接受G01指令后，刀具将移至坐标值为X、Z的点上；当采用相对坐编程时，刀具移至距当前点的距离为U、W值的点上。如图所示的直线运动指令如下：

G01 X40.0 Z20. F0.2; 绝对值指令编程 G01 U20.0 W-25.9 F0.2; 相对值指令编程

图2-4

2.2.8. 圆弧插补指令G02、G03

圆弧插补指令命令刀具在指定平面内按给定的F进给速度作圆弧插补运动，用于加工圆弧轮廓。圆弧插补命令分为顺时针圆弧插补指令G02和逆时针圆弧插补指令G03两种。其指令格式如下：

顺时针圆弧插补的指令格式：G02 X(U)____Z(W)____I____K____F____； G02 X(U)____Z(W)___R___ F____； 逆时针圆弧插补的指令格式：G03 X(U)____Z(W)____ I____K____F____；；

G03 X(U)____Z(W)___R___ F____； 使用圆弧插补指令，可以用绝对坐标编程，也可以用相对坐标编程。绝对坐标编程时，X、Z是圆弧终点坐标值；增量编程时，U、W是终点相对始点的距离。圆心位置的指定可以用R，也可以用I、K，R为圆弧半径值；I、K

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为圆心在X轴和Z轴上相对于圆弧起点的坐标增量; F为沿圆弧切线方向的进给率或进给速度。（图2-5）

图2-5

当用半径R来指定圆心位置时，由于在同一半径R的情况下，从圆弧的起点到终点有两种圆弧的可能性，大于180°和小于180°两个圆弧。为区分起见，特规定圆心角α≤180°时，用“+R”表示；α>180°时，用“-R”。注意：R编程只适于非整圆的圆弧插补的情况，不适于整圆加工。例如，图中所示的圆弧从起点到终点为顺时针方向，其走刀指令可编写如下：

G02 X50.0 Z30.0 I25.0 F0.3； 绝对坐标，直径编程，切削进给率0.3mm/r G02 U20.0 W-20.0 I25.0 F0.3； 相对坐标，直径编程，切削进给率0.3mm/r G02 X 50. 0 Z30.0 R25.0 F0.3； 绝对坐标，直径编程，切削进给率0.3mm/r G02 U20.0 W-20.0 R25.0 F0.3； 相对坐标，直径编程，切削进给率0.3mm/r 2.2.9 暂停指令G04

G04指令用于暂停进给，其指令格式是： G04 P____或G04 X(U)____

暂停时间的长短可以通过地址X(U)或P来指定。其中P后面的数字为整数，单位是ms；X(U)后面的数字为带小数点的数，单位为s。有些机床，X(U)后面的数字表示刀具或工件空转的圈数。

该指令可以使刀具作短时间的无进给光整加工，在车槽、钻镗孔时使用，也可用于拐角轨迹控制。例如，在车削环槽时，若进给结束立即退刀，其环槽外形为螺旋面，用暂停指令G04可以使工件空转几秒钟，即能将环形槽外形光整圆，例如欲空转2.5s时其程序段为：

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G04 X2.5或G04 U2.5或G04 P2500； G04为非模态指令，只在本程序段中才有效。 2.2.10 英制和米制输入指令G20、G21

G20表示英制输入，G21表示米制输入。G20和G21是两个可以互相取代的代码。机床出厂前一般设定为G21状态，机床的各项参数均以米制单位设定，所以数控车床一般适用于米制尺寸工件加工，如果一个程序开始用G20指令，则表示程序中相关的一些数据均为英制(单位为英寸)；如果程序用G21指令，则表示程序中相关的一些数据均为米制(单位为mm)。在一个程序内，不能同时使用G20或G21指令，且必须在坐标系确定前指定。G20或G21指令断电前后一致，即停电前使用G20或G21指令，在下次后仍有效，除非重新设定。

2.2.11 进给速度量纲控制指令G98、G99

在数控车削中有两种切削进给模式设置方法，即进给率(每转进给模式)和进给速度(每分钟进给模式)。

（1）进给率，单位为mm/r，其指令为： G99； 进给率转换指令

G01X____Z____F____； F的单位为mm/r (2)进给速度，单位为mm/min，其指令为： ． G98； 进给速度转换指令

G01X____Z____F____； F的单位为mm/min

G98和G99都是模态指令，一旦指定就一直有效，直到指定另一方式为止。车削CNC系统缺省的进给模式是进给率，即每转进给模式，只有在用动力刀具铣削时才采用每分钟进给模式。 2.2.12 参考点返回指令G27、G28、G30

参考点是CNC机床上的固定点，可以利用参考点返回指令将刀架移动到该点。可以设置最多四个参考点，各参考点的位置利用参数事先设置。接通

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电源后必须先进行第一参考点返回，否则不能进行其它操作。参考点返回有两种方法：

(1)手动参考点返回。

(2)自动参考点返回。该功能是用于接通电源已进行手动参考点返回后，在程序中需要返回参考点进行换刀时使用的自动参考点返回功能。

自动参考点返回时需要用到如下指令： （1）返回参考点检查G27

G27用于检验X轴与Z轴是否正确返回参考点。指令格式为： G27 X(U)____ Z(W)____

X(U)、Z(W)为参考点的坐标。执行G27指令的前提是机床通电后必须手动返回一次参考点。

执行该指令时，各轴按指令中给定的坐标值快速定位，且系统内部检查检验参考点的行程开关信号。如果定位结束后检测到开关信号发令正确，则参考点的指示灯亮，说明滑板正确回到了参考点位置；如果检测到的信号不正确，系统报警，说明程序中指令的参考点坐标值不对或机床定位误差过大。 （2）参考点返回指令G28、G30

G28 X(U) ____ Z(W) ____； 第一参考点返回，其中X(U)、Z(W)为参考点返回时的中间点，X、Z为绝对坐标，U、W为相对坐标。参考点返回过程如图3-14所示。

G30 P2 X(U)____ Z(W)____； 第二参考点返回，P2可省略 G30 P3 X(U)____ Z (W)____； 第三参考点返回 G30 P4 X(U)____ Z(W)____； 第四参考点返回

第二、第三和第四参考点返回中的X(U)、Z (W)的含义与G28中的相同。 如图所示为刀具返回参考点的过程，刀具从当前位置经过中间点(190，50)返回参考点，其指令为：

G30 X190 Z50；

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G30 U100 W30；

如图中的虚线路径所示，如果参考点返回时不经过中间点，则刀具会与工件发碰撞，引起事故。

3.控编程技巧

数控车床虽然加工柔性比普通车床优越，但单就某一种零件的生产效率而言，与普通车床还存在一定的差距。因此，提高数控车床的效率便成为关键，而合理运用编程技巧，编制高效率的加工程序，对提高机床效率往往具有意想不到的效果。

3.1灵活设置参考点

CAK6163数控车床共有二根轴，即主轴Z和刀具轴X。棒料中心为坐标系原点，各刀接近棒料时，坐标值减小，称之为进刀；反之，坐标值增大，称为退刀。当退到刀具开始时位置时，刀具停止，此位置称为参考点。参考点是编程中一个非常重要的概念，每执行完一次自动循环，刀具都必须返回到这个位置，准备下一次循环。因此，在执行程序前，必须调整刀具及主轴的实际位置与坐标数值保持一致。然而，参考点的实际位置并不是固定不变

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的，编程人员可以根据零件的直径、所用的刀具的种类、数量调整参考点。

图3-1

3.2化零为整法

在低压电器中，存在大量的短销轴类零件，其长径比大约为2~3，直径多在3mm以下。由于零件几何尺寸较小，普通仪表车床难以装夹，无法保证质量。如果按照常规方法编程，在每一次循环中只加工一个零件，由于轴向尺寸较短，造成机床主轴滑块在床身导轨局部频繁往复，弹簧夹头夹紧机构动作频繁。长时间工作之后，便会造成机床导轨局部过度磨损，影响机床的加工精度，严重的甚至会造成机床报废。而弹簧夹头夹紧机构的频繁动作，则会导致控制电器的损坏。要解决以上问题，必须加大主轴送进长度和弹簧

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夹头夹紧机构的动作间隔，同时不能降低生产率。由此设想是否可以在一次加工循环中加工数个零件，则主轴送进长度为单件零件长度的数倍 ，甚至可达主轴最大运行距离，而弹簧夹头夹紧机构的动作时间间隔相应延长为原来的数倍。更重要的是，原来单件零件的辅助时间分摊在数个零件上，每个零件的辅助时间大为缩短，从而提高了生产效率。为了实现这一设想，我联想到电脑程序设计中主程序和子程序的概念，如果将涉及零件几何尺寸的命令字段放在一个子程序中，而将有关机床控制的命令字段及切断零件的命令字段放在主程序中，每加工一个零件时，由主程序通过调用子程序命令调用一次子程序，加工完成后，跳转回主程序。需要加工几个零件便调用几次子程序，十分有利于增减每次循环加工零件的数目。通过这种方式编制的加工程序也比较简洁明了，便于修改、维护。值得注意的是，由于子程序的各项参数在每次调用中都保持不变，而主轴的坐标时刻在变化，为与主程序相适应，在子程序中必须采用相对编程语句。

3.3 减少刀具空行程

在CAK6163数控车床中，刀具的运动是依靠步进电动机来带动的，尽管在程序命令中有快速点定位命令G00，但与普通车床的进给方式相比，依然显得效率不高。因此，要想提高机床效率，必须提高刀具的运行效率。刀具的空行程是指刀具接近工件和切削完毕后退回参考点所运行的距离。只要减少刀具空行程，就可以提高刀具的运行效率。（对于点位控制的数控车床，

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只要求定位精度较高，定位过程可尽可能快，而刀具相对工件的运动路线是无关紧要的。）在机床调整方面，要将刀具的初始位置安排在尽可能靠近棒料的地方。在程序方面，要根据零件的结构，使用尽可能少的刀具加工零件使刀具在安装时彼此尽可能分散，在很接近棒料时彼此就不会发生干涉；另一方面，由于刀具实际的初始位置已经与原来发生了变化，必须在程序中对刀具的参考点位置进行修改，使之与实际情况相符，与此同时再配合快速点定位命令，就可以将刀具的空行程控制在最小范围内从而提高机床加工效率。

3.4优化参数，平衡刀具负荷，减少刀具磨损

由于零件结构的千变万化，有可能导致刀具切削负荷的不平衡。而由于自身几何形状的差异导致不同刀具在刚度、强度方面存在较大差异，例如：正外圆刀与切断刀之间，正外圆刀与反外圆刀之间。如果在编程时不考虑这些差异。用强度、刚度弱的刀具承受较大的切削载荷，就会导致刀具的非正常磨损甚至损坏，而零件的加工质量达不到要求。因此编程时必须分析零件结构，用强度、刚度较高的刀具承受较大的切削载荷，用强度、刚度小的刀具承受较小的切削载荷，使不同的刀具都可以采用合理的切削用量，具有大体相近的寿命，减少磨刀及更换刀具的次数。

本文总结的一些具体结论仅适用于CAK6163数控车床，但是它表现的编程思想具有普遍意义。要编制合理高效的加工程序，必须要熟悉所使用机床

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的程序语言并能加以灵活运用，了解机床的主参数，深入分析零件的结构特点、材料特性及加工工艺等。

CAK6163数控车床指令包括G、M、S、T。其中指令为准备功能指令，M指令为辅助功能指令，S为主轴转速控制指令，T为刀具选择指令。下表列出了部分常用的指令代码及含义。

代码符号 代码含义 代码符号 代码含义 G90 绝对值输入 G31 等导程螺纹切削 G91 相对值输入 G32 跳步功能 G00 快速点定位 M02、M03 程序结束 G01 直线插补 M00 程序停机

G02、G03 顺圆和逆圆插补 M01 选择停机 G28 自动返回参考点 M98 调用子程序 G04 暂停 M99 子程序结束

4.典型零件加工实例

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应用机床 CAK6163数控车

图4-1

如图所示

图4-2

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1、分析：该零件为国家职业技能数控车床中级工要求图纸，4-1材料为45钢，毛坯为Φ40×120mm，下面的编写的数控编程在CAK6163数控车中加工， 所用的刀具为1#刀：外圆车刀、2#刀：切槽车刀(3mm刀宽)、3#刀：螺纹车刀。

下面是我编写的加工程序： 第一：先加工零件左端边表面

O1234

M03 S650 T0101 G0 X40 Z5 G71 U0.75 R2

G71 P10 Q20 U0.5 F120 N10 G0 X0 S1200 G1 Z0 F80

G3 X30 Z-15 R15 G1 Z-46 X32

X34 Z-47 Z-51 X36

X38 Z-52 N20 Z-63 G70 P10 Q20 G0 X100 Z100 T0202

G0 X35 Z-29 S500 G1 X26 F40 X35 F100 W1

X26 F40 X35 F100 Z-29 X26 F40 X35 F100 W1

X26 F40

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外圆车刀

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X35 F100 G0 X100 Z100 T0200 M30

第二：加工零件右端边表面 O2345

M03 S650 T0101 G0 X40 Z5 G71 U0.75 R2

G71 P10 Q20 U0.5 F120 N10 G0 X16 S1200 G1 Z0 F80 G1 X19.75 Z-2 Z-24 X24 Z-34.74

G2 X31 Z-44.37 R15 N20 G3 X38 Z-54 R15 G70 P10 Q20 G0 X100 Z100

T0202 3mmG0 X35 Z-14 S600 G1 X16 F40 X35 F100 W1

X16 F40 X35 F100 G0 X100 Z100

T0303 G0 X30 Z5 S600

G92 X19.4 Z-24 F2.5 X19 X18.5 X18 X17.5 X17

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的切槽车刀螺纹车刀

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X16.8 X16.75

G0 X100 Z100 T0300 M05 M30

总 结

通过这次毕业论文，使我对以前的知识有了更新、更好和更全面的了解与掌握，对自己所学的专业知识体系有了更深入的了解，对于我来说，这次毕业设计使我受益匪浅，为我今后的学习和工作都打下了坚实的基础。

在做毕业设计的过程中不仅对所学知识有了更好的理解，而且培养了我的自学能力，让我对所学的理论知识如何在实践中应用有了更深刻的体会，为我踏出校门走上社会打下了坚实的基础。在这一过程中，我对曾经所学各种软件再次加以应用，相信我在以后的工作中会更加熟练的操作。

数控加工中心的亲自操作，对零件尺寸的设计，工艺的合理性的设计，让我对本专业所具有的挑战性有了更深刻的认识，这也吸引着我向更高，更深的方向发展。战胜一切困难后的喜悦也让我更有自信。

说明书的编写，让我明白了不是什么做出来就好，能够表达出来也很重要，做一件完整的事情很不容易，做什么都要细心，认真，用心，因为不管做什么差之毫厘将会差之千里。深深体会到了很多道理，也明白了很多道理。

毕业设计的圆满告终让我感触颇多，深感自身的缺陷也充满着战胜困难的决心。我由衷地感谢老师，因为有您的指导与帮助我才能有今天的收获。谢谢！

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主要参考文献

【1】 王爱玲．《数控机床加工工艺》．北京：机械工业出版社，2006 【2】 赵长明，刘万菊．《数控加工工艺及设备》．北京：高等教育出版社，2003． 【3】 张超英，罗学科．《数控机床加工工艺、编程及操作实训》．北京：高等教育出版社，2003． 【4】 刘守永．《机械制造工艺与机床夹具》第2版．北京：机械工业出版社，2000 【5】 艾兴，肖诗纲．《切削用量简明手册》第3版．北京：机械工业出版社，2002 【6】 刘力．《机械制图》第2版．北京：高等教育出版，2004 【7】 单嵩麟．《公差与技术测量》．上海：上海交通大学，2001 【8】 单嵩麟．《机械制造工艺设计简明手册》．北京：机械工业出版社，2005 【9】 《数控大赛试题·答案·点评》编委会．《数控大赛试题·答案·点评》．北京：机械工业出版

社，2005

【10】 顾京．《数控加工编程及操作》．北京：高等教育出版社，2000 【11】 李华．《机械制造技术》第2版．北京：高等教育出版社，2005

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致谢

本文从拟定题目到定稿，历时数月。而今论文完成打印之时，我思绪万千，心情久久不能平静。回忆我在河北机电职业技术学院现代系学习的两年中，；老师们在我学习期间不仅传授了做学问的秘诀，还传授了做人的准则。这些都将使我终生受益。无论是在理论学习阶段，还是在论文的选题、资料查询、开题、研究和撰写的每一个环节，无不得到导师的悉心指导和帮助。借此机会我向导师表示衷心的感谢！同时，同时，我要感谢数控技术学授课的各位老师，正是由于他们的传道、授业、解惑，让我学到了专业知识，并从他们身上学到了如何求知治学、如何为人处事。我也要感谢我的母校河北机电职业技术学院，是她提供了良好的学习环境和生活环境，让我的大学生活丰富多姿，为我的人生留下精彩的一笔。另外，感谢现代系05届数控技术全体同学的帮助和勉励。同窗之谊和手足之情，我将终生难忘！路漫漫其修远兮，吾将上下而求索。我愿在未来的学习和研究过程中，以更加丰厚的成果来答谢曾经关心、帮助和支持过我的所有领导、老师、同学、和朋友。学无止境。明天，将是我终身学习另一天的开始！

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致谢

本文从拟定题目到定稿，历时数月。而今论文完成打印之时，我思绪万千，心情久久不能平静。回忆我在河北机电职业技术学院现代系学习的两年中，；老师们在我学习期间不仅传授了做学问的秘诀，还传授了做人的准则。这些都将使我终生受益。无论是在理论学习阶段，还是在论文的选题、资料查询、开题、研究和撰写的每一个环节，无不得到导师的悉心指导和帮助。借此机会我向导师表示衷心的感谢！同时，同时，我要感谢数控技术学授课的各位老师，正是由于他们的传道、授业、解惑，让我学到了专业知识，并从他们身上学到了如何求知治学、如何为人处事。我也要感谢我的母校河北机电职业技术学院，是她提供了良好的学习环境和生活环境，让我的大学生活丰富多姿，为我的人生留下精彩的一笔。另外，感谢现代系05届数控技术全体同学的帮助和勉励。同窗之谊和手足之情，我将终生难忘！路漫漫其修远兮，吾将上下而求索。我愿在未来的学习和研究过程中，以更加丰厚的成果来答谢曾经关心、帮助和支持过我的所有领导、老师、同学、和朋友。学无止境。明天，将是我终身学习另一天的开始！

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