畢業(yè)設(shè)計（論文）絲杠軸的加工工藝與編程

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1、棗莊職業(yè)學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 棗莊職業(yè)學院 畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文） 絲杠軸的加工工藝與編程 姓 名 系 部 專 業(yè) 班 級 學 號 指導(dǎo)老師 20 年 月 摘要： 論文分三大部分，第一部分論述了數(shù)控機床的基本功能,結(jié)構(gòu)和由來；第二部分論述了車削絲杠的工藝分析及注意事項；第三部分論述

2、了數(shù)控車削的編程指令介紹，注意事項及編程。 摘要正文:第一部分機床的基本知識說了數(shù)控機床的產(chǎn)生，發(fā)展，及它的各種系統(tǒng)，如數(shù)控系統(tǒng)，伺服系統(tǒng)，輔助控制系統(tǒng)，機床本體的伺服系統(tǒng)驅(qū)動電機，位置檢測裝置，進給運動傳動部件，還有各種機床分類。第二部分是介紹了絲杠的工藝分析，主要寫了絲杠的特點，加工時用到的裝夾方法，裝刀方法，較直方法，車刀的選用，精度等級，基面的選擇及熱處理工藝。第三部分主要是寫了加工時程序的運用，每個指令所注意到的事項編程路線。 關(guān)鍵詞： 基本知識 工藝 編程 系統(tǒng) 絲杠 目 錄

3、 一、………………………………………………………數(shù)控機床的基本知識 1、…………………………………………………………歷史由來 2、…………………………………………………………機床的結(jié)構(gòu)系統(tǒng) 3、…………………………………………………………機床的分類 二、……………………………………………………車削絲杠軸的工藝分析 1、………………………………………………………裝毛坯 2、…………………………………………………………裝刀具 3、…………………………………………………………較直 4、………………………………………

4、………………車削注意事項及工藝分析 三、…………………………數(shù)控車削的編程指令介紹及絲杠軸的編程 1、………………………………………………………絲杠加工指令介紹 2、………………………………………………………指令匯總 3、………………………………………………………注意事項及編程 絲杠軸的加工工藝與編程 一：數(shù)控機床的基本知識 1、歷史由來 隨著社會生產(chǎn)和科學技術(shù)的不斷進步，各類工業(yè)新產(chǎn)品層出不窮。機械制造產(chǎn)業(yè)作為國民工業(yè)的基礎(chǔ)，其產(chǎn)品更是日趨精密復(fù)雜，特別是在宇航、航海、軍事等領(lǐng)域所需的機械零件，精度要求更高，形狀更

5、為復(fù)雜且往往批量較小，加工這類產(chǎn)品需要經(jīng)常改裝或調(diào)整設(shè)備，普通機床或?qū)I(yè)化程度高的自動化機床顯然無法適應(yīng)這些要求。同時，隨著市場競爭的日益加劇，企業(yè)生產(chǎn)也迫切需要進一步提高其生產(chǎn)效率，提高產(chǎn)品質(zhì)量及降低生產(chǎn)成本。 一種新型的生產(chǎn)設(shè)備——數(shù)控機床就應(yīng)運而生了 。 第1代數(shù)控機床：1952年～1959年采用電子管元件構(gòu)成的專用數(shù)控裝置（NC）。 第2代數(shù)控機床：從1959年開始采用晶體管電路的NC系統(tǒng)。 第3代數(shù)控機床：從1965年開始采用小、中規(guī)模集成電路的NC系統(tǒng)。 2、機床的結(jié)構(gòu)系統(tǒng) 1．控制介質(zhì) 數(shù)控機床工作時，不需要操作工人直接操縱機床，但機床又必須執(zhí)行人的意圖，這就需要

6、在人與機床之間建立某種聯(lián)系，這種聯(lián)系的中間媒介物即稱為控制介質(zhì)。 2．數(shù)控系統(tǒng) 數(shù)控裝置是一種控制系統(tǒng)，是數(shù)控機床的中心環(huán)節(jié)。它能自動閱讀輸入載體上事先給定的數(shù)字，并將其譯碼，從而使機床進給并加工零件，數(shù)控系統(tǒng)通常由輸入裝置、控制器、運算器和輸出裝置4大部分組成 。 3．伺服系統(tǒng) 伺服系統(tǒng)由伺服驅(qū)動電動機和伺服驅(qū)動裝置組成，它是數(shù)控系統(tǒng)的執(zhí)行部分。伺服系統(tǒng)接受數(shù)控系統(tǒng)的指令信息，并按照指令信息的要求帶動機床的移動部件運動或使執(zhí)行部分動作，以加工出符合要求的工件。每一個脈沖使機床移動部件產(chǎn)生的位移量叫做脈沖當量。目前所使用的數(shù)控系統(tǒng)脈沖當量通常為0.001mm/脈沖。 4．輔助控制

7、系統(tǒng) 輔助控制系統(tǒng)是介于數(shù)控裝置和機床機械、液壓部件之間的強電控制裝置。 5．機床本體 機床本體是數(shù)控機床的主體，由機床的基礎(chǔ)大件（如床身、底座）和各運動部件（如工作臺、床鞍、主軸等）所組成。 1．伺服系統(tǒng)驅(qū)動電機 （1）步進電動機 步進電動機通常用于開環(huán)伺服系統(tǒng)機床。 （2）直流伺服電動機 ① 小慣量直流電動機 ② 寬調(diào)速直流電動機 ③ 無刷直流電動機 （3）交流伺服電動機 近年來新型功率開關(guān)器件、專用集成電路和新的控制算法等的發(fā)展帶動了交流驅(qū)動電源的發(fā)展，使其調(diào)速性能更能適應(yīng)數(shù)控機床伺服系統(tǒng)的要求。交流速度控制系統(tǒng)正逐步取代直流速

8、度控制系統(tǒng)。 2．位置檢測裝置 檢測裝置是把位移和速度測量信號作為反饋信號，并將反饋信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字送回計算機，和脈沖指令信號相比較，以控制驅(qū)動元件正確運轉(zhuǎn)。 （1）感應(yīng)同步器 感應(yīng)同步器是一種電磁式的高精度位移檢測元件，按其結(jié)構(gòu)方式的不同可分為直線式和旋轉(zhuǎn)式兩種，前者用于長度測量，后者用于角度測量。 感應(yīng)同步器的特點是：精度高，工作可靠，抗干擾性強，維護簡單，壽命長，可測量長距離位置，成本低，易于批量生產(chǎn)。 （2）光柵 光柵就是在一塊長條形的光學玻璃上均勻地刻劃很多條與運動方向垂直的條紋，條紋之間的距離成為柵距。 光柵測量裝置是一種非接觸式測量，利用光路減少了機械誤差，

9、具有精度高，響應(yīng)速度快等特點，因此是數(shù)控機床和數(shù)顯系統(tǒng)常用的檢測元件。 （3）磁柵 磁柵是用電磁的方法計算磁波數(shù)目的一種位置檢測元件，磁柵測量裝置由磁性標尺、讀取磁頭和檢測電路組成。 磁柵位置檢測電路的特點是：容易制造，檢測精度高（能達到每米±3?m），安裝使用方便，對環(huán)境條件要求較低，若磁性標尺膨脹系數(shù)與機床一致，可在一般車間使用。由于磁頭與磁柵為有接觸的相對運動，因而有磨損，使用壽命受到一定的限制。一般使用壽命可達到5年，涂上保護膜后壽命則可進一步延長。 （4）旋轉(zhuǎn)變壓器 旋轉(zhuǎn)變壓器是一種角位移檢測元件，由定子和轉(zhuǎn)子組成，分為有刷和無刷兩種形式。有刷旋轉(zhuǎn)變壓器定子和轉(zhuǎn)子均為兩相交

10、流分布繞組。 數(shù)控機床檢測裝置主要使用無刷旋轉(zhuǎn)變壓器，因為無刷旋轉(zhuǎn)變壓器具有可靠性高、壽命長、體積小、不用維修以及輸出信號大、抗干擾能力強等優(yōu)點。 （5）脈沖編碼器 脈沖編碼器是把機械轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)化為電脈沖的一種常用角位移傳感器。 （6）測速發(fā)電機 測速發(fā)電機是速度反饋元件，相當于一臺永磁式直流電動機。 3．進給運動傳動部件 滾珠絲杠螺母副是回轉(zhuǎn)運動與直線運動相互轉(zhuǎn)換的新型理想傳動裝置。 具有如下優(yōu)點。 （1）傳動效率高。 （2）摩擦力小。 （3）使用壽命長。 （4）經(jīng)預(yù)緊后可以消除軸向間隙，提高系統(tǒng)的剛度。 （5）反向運動時無空行程，可以提高軸向運動精度。 4

11、．CRT顯示及其接口 5．數(shù)控機床通信RS-232接口 數(shù)控機床的工作原理 數(shù)控系統(tǒng)的主要任務(wù)之一就是控制執(zhí)行機構(gòu)按預(yù)定的軌跡運動。一般情況是已知運動軌跡的起點坐標、終點坐標和曲線方程，由數(shù)控系統(tǒng)實時地算出各個中間點的坐標。即需要“插入、補上”運動軌跡各個中間點的坐標，通常這個過程就稱為“插補”。 3、數(shù)控機床的分類： 按控制系統(tǒng)的特點分類 1．點位控制數(shù)控機床 這類機床主要有數(shù)控坐標鏜床、數(shù)控鉆床、數(shù)控點焊機和數(shù)控折彎機等，其相應(yīng)的數(shù)控裝置稱為點位控制數(shù)控裝置。 2．直線控制數(shù)控機床 這類機床主要有數(shù)控車床、數(shù)控磨床和數(shù)控鏜銑床等，相應(yīng)的數(shù)控裝置稱為直線控制裝置

12、。 3．輪廓控制數(shù)控機床 屬于這類機床的有數(shù)控車床、數(shù)控銑床、加工中心等。其相應(yīng)的數(shù)控裝置稱為輪廓控制裝置。輪廓數(shù)控裝置比點位、直線控制裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜得多，功能齊全得多。 按進給伺服系統(tǒng)的類型分類 1．開環(huán)進給伺服系統(tǒng)數(shù)控機床 開環(huán)進給伺服系統(tǒng)通常不帶有位置檢測元件，伺服驅(qū)動元件一般為步進電動機。 3．半閉環(huán)進給伺服系統(tǒng)數(shù)控機床 半閉環(huán)進給伺服系統(tǒng)是將位置檢測元件安裝在伺服電動機的軸上或滾珠絲杠的端部，不直接反饋機床的位移量，而是檢測伺服機構(gòu)的轉(zhuǎn)角，將此信號反饋給數(shù)控裝置進行指令值比較，用差值控制伺服電動機。 按工藝用途分類 1．金屬切削類數(shù)控機床 金屬切削類數(shù)控

13、機床包括數(shù)控車床、數(shù)控鉆床、數(shù)控銑床、數(shù)控磨床、數(shù)控鏜床以及加工中心。 2．金屬成型類數(shù)控機床 金屬成型類數(shù)控機床包括數(shù)控折彎機、數(shù)控組合沖床和數(shù)控回轉(zhuǎn)頭壓力機等。這類機床起步晚，但目前發(fā)展很快。 3．數(shù)控特種加工機床 數(shù)控特種加工機床如數(shù)控線（電極）切割機床、數(shù)控電火花加工機床、火焰切割機和數(shù)控激光切割機床等。 4．其他類型的數(shù)控機床 其他類型的數(shù)控機床如數(shù)控三坐標測量機等。 按所用數(shù)控裝置的構(gòu)成方式分類 1．硬線數(shù)控系統(tǒng) 2．軟線數(shù)控系統(tǒng) 二：車削絲杠軸的工藝分析 1、裝毛坯： 絲杠是細長柔性軸，它的長度L與直徑d的比值很大，一般為20～50，剛性較差

14、。結(jié)構(gòu)外形復(fù)雜，有很高的螺紋表面要求，還有門路、溝槽等，所以，在加工過程中易出現(xiàn)變形。 由于細長絲杠加工過程的工藝系統(tǒng)剛性較差而影響生產(chǎn)效率和質(zhì)量，因此必須對機床、工件和刀具作改進。這里主要從工件的裝夾方面提出一些改進措施，以達到改善細長絲杠加工的切削條件，提高工件的剛性。 　　 在卡盤裝夾工件加工中使用后頂尖支承，比不用后頂尖而形成懸臂時，工件剛性提高很多。在車削細長絲杠時，使用了中心架，使支承間的距離縮短了一半，可提高工件的剛性。采用跟刀架車削細長絲杠時，縮短切削作用點和支承點之間的距離，工件的剛性得到很 大的提高.在車削加工中，一般走刀方向都是從尾座向床頭方向，俗稱正走向走刀

15、。車削細長杠時需改用反向走刀，走刀的抗力方向使工件受拉應(yīng)力。反向切削使工件受到拉伸作用，能消除振顫，使切削平穩(wěn)，尤其是在車削絲杠外圓和粗切螺紋工序中，由于切削力大，更 需要采用反向切削，尾座需裝可伸縮的活頂尖。 2、裝刀具： 　　 值得一提的是，在安裝刀具時，刀尖應(yīng)稍高于工件中心線0.1～0.15mm，使切削過程中刀具的切削前角增大，減少切削力，也就減少切削力對工件的壓縮。同時，在切削過程中，刀尖還起著托起工件的作用，用以抵消跟刀架支承塊對工件的反作用力，相當于跟刀架 的第四個支承塊。 　　 為了減少跟刀架支承塊與工件的摩擦而造成支承塊嚴重磨損，減少工件溫度升高，同時冷卻

16、刀刃，在隨時注意調(diào)整跟刀架松緊程度的同時，還需在切削過程中進行充分冷卻和潤滑，使切削順利進行，保證粗車后螺紋的表面粗糙度。 細長絲杠料的彎曲，對加工會產(chǎn)生很大的影響，尤其是在高速回轉(zhuǎn)下，由于離心力的慣性作用，加劇了坯料的彎曲變形，并引起振動，造成加工困難，質(zhì)量降低。因此，細長絲杠在加工過程中的校直工作也是一項必不可少的內(nèi)容。 3、較直： 校直一般分冷校和熱校兩種，視工藝要求和坯料情況而定。 　　1.熱校。通常在兩種情況下采用熱校直。一是在熱處理后進行（絲杠一般進行調(diào)質(zhì)處理），以消除粗加工和熱處理中所產(chǎn)生的彎曲變形。其方法是在工作件熱處理后，當工作件冷卻到一定程度時，檢查工件變形大小，

17、如超過圖樣技術(shù)要求，需進行校直，一般在手壓 床上進行，校到工藝要求以內(nèi)。這樣校直，工件不易回彈，保證工作精加工之后的質(zhì)量。 　　 另一種熱校方法是在半精加工后進行，其方法是將半精加工后的工件校直后，在一定溫度的油池內(nèi)浸泡，使工件校直過程中的應(yīng)力得到消除，工件內(nèi)部組織穩(wěn)定，精加工之后不易再變回去（恢復(fù)到校直前的狀態(tài)），使工件精加工后的精度得以長期保持。此方法一般 用于精度要求較高的絲杠。 　　 2.冷校。冷校也存在以下兩種情況：一是在粗車前絲杠毛坯料的校直，以保證粗車后車圓；一是螺紋粗車后，在半精車或精車螺紋前進行。其作用和熱校直相同，保證加工順利進行和提高絲杠加工后的幾何精

18、度。 　　 冷校直的方法有兩種，通常采取的方法是在手壓床上進行，毛坯料校直是在手壓床工作臺上墊兩個等高的V形鐵支承工件。半成品校直則用手壓床的兩頂尖頂住絲杠的中心孔支承。這種方法是用百分表找到絲杠彎曲部分的最高點，用壓床的壓頭直接壓最高點（壓半 成品時中間需墊木板），使工件產(chǎn)生塑性變形，使變曲度控制在工藝要求范圍內(nèi)。這種方法校直的工件，在經(jīng)過精加工或熱處理后，工件有可能會反彈回去，即全部或部分恢復(fù)到校直前的狀態(tài)，造成工件精加工后的精度喪失，影響產(chǎn)品質(zhì)量。 4、車削注意事項及工藝分析： 　 在車床上加工細長絲杠時，一來容易產(chǎn)生振動，不利于切削；二來不易保證零件的質(zhì)量精度。解決這個難

19、題的方法大致有兩方面：其一是在切削時改善刀具的切削角度，選合理的切削用量；其二是增設(shè)輔具，即裝上跟刀架，用以消除振動，以保證零件的質(zhì)量和精度 。車速也可以相應(yīng)提高，進給量也可以增大，振動小，車出的零件彎曲度小，提高了生產(chǎn)率，同時也提高了零件的加工精度 在國家標準GB785－65中，對普通梯形螺紋精度是按中徑公差劃分的。共有五項基本參數(shù)：即外徑d、內(nèi)徑d1、中徑d2、螺距t及牙形半角α/2。由于絲杠要傳遞正確運動，因此，根據(jù)使用要求分為6個等級：4、5、6、7、8、9（精度依次降低)。 各級精度絲杠應(yīng)用范圍如下：4級為目前最高級，一般很少應(yīng)用；5級用于精密儀器及機密機床，如坐標鏜床、

20、螺紋磨床等；6級用于精密儀器、精密機床和數(shù)控機床；7級用于精密螺紋車床、齒輪加工機床及數(shù)控機床；8級用于一般機床，如臥式車床、銑床；9級用于刨床 、鉆床及一般機床的進給機構(gòu)。 利用切削力和工件受力變形相抵消的原理，采用雙刀架對中，即不需要使用中心架，也不需要使用跟刀架，只需采用適當?shù)毒邘缀谓嵌鹊碾p刀“對刀”切削，不但大大減小了工件彎曲變形，而且還能用大進給量，提高切削速度，同時進行粗車、半精車或精車，縮短加工 時間，保證加工質(zhì)量。 　　 在車床床鞍上裝上前后兩個中拖板刀架，中拖板的絲杠也改成左右旋螺紋傳動。采用前后兩把車刀徑向相對安裝，半精車車刀正裝，精車刀反裝，沿同一軸向方

21、向走刀，左右旋轉(zhuǎn)絲杠帶動兩個中拖板刀架同時作徑向進刀或退刀，使兩刀同時切削，達到切削力相抵消 的目的。為了使切削力平衡，精車刀需采用0°后角或小負后角，增加精車刀所產(chǎn)生的切削力，使之與半精車（切削余量大）所產(chǎn)生的切削力相平衡。徑向切削力相互抵消，清除了細長絲杠切削容易變形的缺陷。同時精車刀的負后角形成的刀面對工件產(chǎn)生摩擦，使之起到 一定的壓光作用，改進了表面質(zhì)量，提高了勞動生產(chǎn)效率。 　　 車削細長軸時，由于工件剛性差，刀具幾何形狀對工件產(chǎn)生的振動非常敏感。如果車刀的幾何形狀選擇不當，也不可能得到良好的效果。選擇時主要考慮以下幾點： 　　 1.為了減少切削力，減少細長軸的彎曲

22、，車刀的主編角取75°～93°。 　　 2.為了減小切削力，應(yīng)該選擇較大的前角，取15°～30°。 　　 3.車刀前面應(yīng)該磨有R1.5～3的斷屑槽，使切屑卷曲折斷。 　　 4.選擇負的刃傾角，取-3°～－10°，使切屑流向待加工表面。另一方面，車刀也容易切入工件，并可減少切削力。 　　 5.刀刃粗糙度要高，并要經(jīng)常保持鋒利。 　　 6.為了減少徑向切削力，刀尖半徑應(yīng)選得較?。≧﹤0.3mm），倒棱的寬度也應(yīng)選得較小 　　 細長絲杠由于其長徑比較大、散熱性能差，車削細長絲杠不僅生產(chǎn)效率很低，而且質(zhì)量不易保證。所以，為了提高勞動生產(chǎn)效率和工作質(zhì)量，提出解決車削細長絲杠難題的

23、方法。但必須針對具體情況和不同要求單獨或混合采用，才能達到預(yù)期的效果 一般所說的精密絲杠是指5、6、7級絲杠。精密絲杠有淬硬絲杠和不淬硬絲杠兩種。前者的耐磨性較好，能較長時間保持加工精度，但加工工藝復(fù)雜，必須有高精度的螺紋磨床和專門的熱處理設(shè)備，而后者只需要精密絲杠車床。 滾珠絲杠副和滾珠絲杠的精度等級也分為六個等級，對于絲杠的技術(shù)要求可分為如下幾項： ① 精度等級； ② 表面粗糙度； ③ 單個螺距允差和定長上的累積允差； ④ 中徑圓度允差； ⑤ 外徑相等性允差； ⑥ 外徑圓跳動允差； ⑦ 牙形半角允差； ⑧ 中、外、內(nèi)徑允差等項 絲杠材料的選擇是保

24、證絲杠質(zhì)量的關(guān)鍵，一般要求是： (1) 具有優(yōu)良的加工性能，磨削時不易產(chǎn)生裂紋，能得到良好的表面光潔度和較小的殘余內(nèi)應(yīng)力，對刀具磨損作用較小。 (2) 抗拉極限強度一般不低于588MPa。 (3) 有良好的熱處理工藝性，淬透性好，不易淬裂，組織均勻，熱處理變形小，能獲得較高的硬度，從而保證絲杠的耐磨性和尺寸的穩(wěn)定性。 (4) 材料硬度均勻，金相組織符合標準。常用的材料有：不淬硬絲杠常用T10A, T12A及45等；淬硬絲杠常選用9Mn2V，CrWMn等。其中9Mn2V有較好的工藝性和穩(wěn)定性，但淬透性差，常用于直徑≤50mm的精密絲杠；CrWMn鋼的優(yōu)點是熱處理后變形小，適用于制

25、作高精度零件 ，但其輕易開裂，磨削工藝性差。 絲杠的硬度越高越耐磨，但制造時不易磨削。 如果想獲得更高的精度，應(yīng)該： (1) 對外圓和螺紋可分多次加工，逐步減少切削量，從而逐步減少切削力和內(nèi)應(yīng)力，減少加工誤差，進步加工精度。 (2) 每次粗加工外圓及粗加工螺紋后都要進行時效處理，以便消除內(nèi)應(yīng)力。絲杠的精度要求越高，時效處理的次數(shù)也越多。 (3) 每次時效處理后都要重新打中心孔或修磨中心孔，以修止時效處理時產(chǎn)生的變形；并除往氧化皮等，使加工有可靠而精確的定位基面。 (4) 每次加工螺紋前，先加二L絲杠外圓(切削量很小)，然后以絲杠外圓和兩端中心孔作為定位基面加丁:螺

26、紋，逐步進步螺紋加工精度。 絲杠加工過程中校直和熱處理工序，是保證絲杠精度，防止彎曲變形的關(guān)鍵工序。但是校直本身會產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，這對精度要求較高的絲杠來說是不利的。由于內(nèi)應(yīng)力有逐漸消失的傾向，由于內(nèi)應(yīng)力的消失會引起絲杠的變形，這就影響了絲杠精度的保持。所以，對精度要 求高、直徑較大的精密絲杠，在加工過程中不較直，而是采用加大徑向總余量和工序間余量的方法逐次切往彎曲變形，經(jīng)多次時效處理和把工序劃分的更細的方法來解決變形. 為避絲杠因自重引起彎曲變形，存放對應(yīng)垂直放置，熱處理時要在井式爐中進行。 一般不淬硬絲杠的螺紋經(jīng)車削而成，而淬硬絲杠的螺紋在螺紋磨床上磨出螺紋。但對牙形半角大和大

27、螺距、絲杠、螺紋的粗加工還是在淬硬前車削為好。 6、絲杠的熱處理 首先要求對毛坯進行熱處理，由于精密級和一普通級兩類絲杠用料不同，它們的熱處理方式也就不同。毛坯的熱處理要求:(1)消除毛坯制造產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力;(2)控制硬度以適應(yīng)機械加.工的切削性能，一般切削硬度控制在HBS140~248之間為宜。 通常含碳量在0.25%~0.5%的中碳鋼用正火，含碳量0.5%~0.8%的亞共析鋼或共析鋼用退火。對于含碳量在0.8%~1.2%的過共析鋼，由于其組織中存在粗片狀珠光體及網(wǎng)狀滲碳體，硬度比較高，要采取球化退火熱處理(球化退火是將毛坯加熱到750~780℃后，以40~40℃/時的 速度

28、冷卻至500~550℃，然后在空氣中自然冷卻)。 7、基面的選擇 由于熱處理使絲杠產(chǎn)生變形，而義不答應(yīng)有冷直法校直，必須用切削方法糾止。假如仍采用原來的中心孔就會使加工余量過大。另外，中心孔本身也會有變形，因此對于不淬硬絲杠采用切往原中心孔，重新打中心孔(最后一次修正中心孔工序除外)的方法。在重新打中心 孔之前，找出絲杠徑向圓跳動量為最大的圓跳動量的一半的兩點，而后用中心支架支撐在這兩點上并按外圓找正，切往原米的中心孔，重新打中心孔，這樣就可使總加工余量減少很多。對于淬硬絲杠只能采用每次研磨中心孔的方法進行修正。 加工絲杠時，理論上是以中心孔為主要基面，外圓為輔助基面。實際上

29、，在加工螺紋時，外圓本身的圓柱度和圓度，跟刀套與絲杠的配合精度，跟刀套與兩頂尖連線的同軸度都成為影響螺紋加工精度的因素。因此工藝過程應(yīng)為:在熱處理后先加工外圓，再加工螺紋，以加 工后的外圓定位。這樣，終磨時外圓精度要求也相應(yīng)地進步。 橫向?qū)Φ恫襟E：a將相應(yīng)補償號的X向補償值清零；b精測卡盤吊環(huán)孔四周的外徑尺寸，記下此D1，值(此步只要換卡盤時作一次，以后可直接用記下的D1值)；c將卡盤用手轉(zhuǎn)到吊環(huán)孔對著刀尖方向；左手將一條報紙放在刀尖與卡盤之間并不斷拉動，右手用手動操縱先快后 慢地將刀尖向卡盤外徑靠近，直到報紙拉不動為止，設(shè)此時光屏上X向顯示值為D2；d假如隨后的加工吃刀量小，可

30、不考慮讓刀量。將光屏顯示值減往卡盤直徑后再減往兩倍報紙厚度就是刀的補值。報紙的均勻厚度為0.08mm，局部壓縮后為0.05mm.所以，X向刀補值=D2,一 D1—0.1。將計算值輸進此刀相應(yīng)補償號的X位置。假如以后的加工吃刀量大，應(yīng)將上述值減往經(jīng)驗讓刀量再輸進。 縱向?qū)Φ恫襟E：a將相應(yīng)補償號的Z向補償值清零；b將卡盤用手轉(zhuǎn)到定位塊對著刀尖方向；c左手將一條報紙放在刀尖與定位塊端面之間，并不斷拉動。右手用手動操縱先快后慢地將刀尖定位塊端面接近，直到報紙拉不動為止，設(shè)此時光屏上Z向顯示值為Z1，則Z向刀補值 =Z1-0.05。再將計算值輸進此刀相應(yīng)補償號的Z位置即可。假如以后加工

31、吃刀量大，應(yīng)將上述值減往經(jīng)驗讓刀量后再輸進。 三：數(shù)控車削的編程指令介紹及絲杠軸的編程 1、絲杠加工指令介紹： 1. F功能 F功能指令用于控制切削進給量。在程序中，有兩種使用方法。 (1)每轉(zhuǎn)進給量 編程格式 G95 F~ F后面的數(shù)字表示的是主軸每轉(zhuǎn)進給量，單位為mm/r。 例：G95 F0.2 表示進給量為0.2 mm/r。 (2)每分鐘進給量 編程格式G94 F~ F后面的數(shù)字表示的是每分鐘進給量，單位為 mm/min。 例：G94 F100 表示進給量為100mm/min。

32、 2. S功能 S功能指令用于控制主軸轉(zhuǎn)速。 編程格式 S～ S后面的數(shù)字表示主軸轉(zhuǎn)速，單位為r/min。在具有恒線速功能的機床上，S功能指令還有如下作用。 (1)最高轉(zhuǎn)速限制 編程格式 G50 S～ S后面的數(shù)字表示的是最高轉(zhuǎn)速：r/min。 例：G50 S3000 表示最高轉(zhuǎn)速限制為3000r/min。 (2)恒線速控制 編程格式 G96 S～ S后面的數(shù)字表示的是恒定的線速度：m/min。 例：G96 S150 表示切削點線速度控制在150 m/min。

33、(3)恒線速取消 編程格式 G97 S～ S后面的數(shù)字表示恒線速度控制取消后的主軸轉(zhuǎn)速，如S未指定，將保留G96的最終值。 例：G97 S3000 表示恒線速控制取消后主軸轉(zhuǎn)速3000 r/min。 3. T功能 T功能指令用于選擇加工所用刀具。 編程格式 T～ T后面通常有兩位數(shù)表示所選擇的刀具號碼。但也有T后面用四位數(shù)字，前兩位是刀具號，后兩位是刀具長度補償號，又是刀尖圓弧半徑補償號。 例：T0303 表示選用3號刀及3號刀具長度補償值和刀尖圓弧半徑補償值。 T0300 表示取消刀具補償。

34、 4. M功能 M00： 程序暫停，可用NC啟動命令（CYCLE START）使程序繼續(xù)運行； M01：計劃暫停，與M00作用相似，但M01可以用機床“任選停止按鈕”選擇是否有效； M03：主軸順時針旋轉(zhuǎn)； M04：主軸逆時針旋轉(zhuǎn)； M05：主軸旋轉(zhuǎn)停止； M08：冷卻液開； M09：冷卻液關(guān)； M30：程序停止，程序復(fù)位到起始位置。 5. 加工坐標系設(shè)置G50 編程格式 G50 X～ Z～ 式中X、Z的值是起刀點相對于加工原點的位置。G50使用方法與G92類似。 6. 快速定位指令G00 G

35、00指令命令機床以最快速度運動到下一個目標位置，運動過程中有加速和減速，該指令對運動軌跡沒有要求。其指令格式： G00 X(U)____ Z(W)____； 當用絕對值編程時，X、Z后面的數(shù)值是目標位置在工件坐標系的坐標。當用相對值編程時，U、W后面的數(shù)值則是現(xiàn)在點與目標點之間的距離與方向。 7. 直線插補指令G01 G01指令命令機床刀具以一定的進給速度從當前所在位置沿直線移動到指令給出的目標位置。 指令格式：G01 X(U)____Z(W)____F ； 其中F是切削進給率或進給速度，單位為mm/r或mm/min，取決于該指令前面程序段的設(shè)置

36、。使用G01指令時可以采用絕對坐標編程，也可采用相對坐標編程。當采用絕對坐編程時，數(shù)控系統(tǒng)在接受G01指令后，刀具將移至坐標值為X、Z的點上；當采用相對坐編程時，刀具移至距當前點的距離為U、W值的點上。 8. 圓弧插補指令G02、G03 圓弧插補指令命令刀具在指定平面內(nèi)按給定的F進給速度作圓弧插補運動，用于加工圓弧輪廓。圓弧插補命令分為順時針圓弧插補指令G02和逆時針圓弧插補指令G03兩種。其指令格式如下： 順時針圓弧插補的指令格式：G02 X(U)____Z(W)____I____K____F____；

37、 G02 X(U)____Z(W)___R___ F____； 逆時針圓弧插補的指令格式：G03 X(U)____Z(W)____ I____K____F____；； G03 X(U)____Z(W)___R___ F____； 使用圓弧插補指令，可以用絕對坐標編程，也可以用相對坐標編程。絕對坐標編程時，X、Z是圓弧終點坐標值；增量編程時，U、W是終點相對始點的距離。圓心位置的指定可以用R，也可以用I、K，R為圓弧半徑值；I、K為圓心在X軸和Z軸上相對于圓弧起點的坐標增量; F為沿圓

38、弧切線方向的進給率或進給速度。 9. 暫停指令G04 G04指令用于暫停進給，其指令格式是： G04 P____ 或G04 X(U)____ 暫停時間的長短可以通過地址X(U)或P來指定。其中P后面的數(shù)字為整數(shù)，單位是ms；X(U)后面的數(shù)字為帶小數(shù)點的數(shù)，單位為s。有些機床，X(U)后面的數(shù)字表示刀具或工件空轉(zhuǎn)的圈數(shù)。 該指令可以使刀具作短時間的無進給光整加工，在車槽、鉆鏜孔時使用，也可用于拐角軌跡控制。例如，在車削環(huán)槽時，若進給結(jié)束立即退刀，其環(huán)槽外形為螺旋面，用暫停指令G04可以使工件空轉(zhuǎn)幾秒鐘，即能將環(huán)形槽外形光整圓， 1

39、0. 英制和米制輸入指令G20、G21 G20表示英制輸入，G21表示米制輸入。G20和G21是兩個可以互相取代的代碼。機床出廠前一般設(shè)定為G21狀態(tài)，機床的各項參數(shù)均以米制單位設(shè)定，所以數(shù)控車床一般適用于米制尺寸工件加工，如果一個程序開始用G20指令，則表示程序中相關(guān)的一些數(shù)據(jù)均為英制(單位為英寸)；如果程序用G21指令，則表示程序中相關(guān)的一些數(shù)據(jù)均為米制(單位為mm)。在一個程序內(nèi)，不能同時使用G20或G21指令，且必須在坐標系確定前指定。G20或G21指令斷電前后一致，即停電前使用G20或G21指令，在下次后仍有效，除非重新設(shè)定。 11. 進給速度量綱控制指令G98、G9

40、9 在數(shù)控車削中有兩種切削進給模式設(shè)置方法，即進給率(每轉(zhuǎn)進給模式)和進給速度(每分鐘進給模式)。 （1）進給率，單位為mm/r，其指令為： G99； 進給率轉(zhuǎn)換指令 G01X____Z____F____； F的單位為mm/r (2)進給速度，單位為mm/min，其指令為： ． G98； 進給速度轉(zhuǎn)換指令 G01X____Z____F____； F的單位為mm/min G98和G99都是模態(tài)指令，一旦指定就一直有效，直到指定另一方式為止。車削CNC系統(tǒng)缺省的進給模式是進給率，即每轉(zhuǎn)進給

41、模式，只有在用動力刀具銑削時才采用每分鐘進給模式。 12. 參考點返回指令G27、G28、G30 參考點是CNC機床上的固定點，可以利用參考點返回指令將刀架移動到該點?？梢栽O(shè)置最多四個參考點，各參考點的位置利用參數(shù)事先設(shè)置。接通電源后必須先進行第一參考點返回，否則不能進行其它操作。參考點返回有兩種方法： (1)手動參考點返回。 (2)自動參考點返回。該功能是用于接通電源已進行手動參考點返回后，在程序中需要返回參考點進行換刀時使用的自動參考點返回功能。 自動參考點返回時需要用到如下指令： （1）返回參考點檢查G27 G27用于檢驗X軸與Z軸

42、是否正確返回參考點。指令格式為： G27 X(U)____ Z(W)____ X(U)、Z(W)為參考點的坐標。執(zhí)行G27指令的前提是機床通電后必須手動返回一次參考點。 執(zhí)行該指令時，各軸按指令中給定的坐標值快速定位，且系統(tǒng)內(nèi)部檢查檢驗參考點的行程開關(guān)信號。如果定位結(jié)束后檢測到開關(guān)信號發(fā)令正確，則參考點的指示燈亮，說明滑板正確回到了參考點位置；如果檢測到的信號不正確，系統(tǒng)報警，說明程序中指令的參考點坐標值不對或機床定位誤差過大。 （2）參考點返回指令G28、G30 G28 X(U) ____ Z(W) ____； 第一參考點返回，其中X(U

43、)、Z(W)為參考點返回時的中間點，X、Z為絕對坐標，U、W為相對坐標。參考點返回過程如圖3-14所示。 G30 P2 X(U)____ Z(W)____； 第二參考點返回，P2可省略 G30 P3 X(U)____ Z (W)____； 第三參考點返回 G30 P4 X(U)____ Z(W)____； 第四參考點返回 第二、第三和第四參考點返回中的X(U)、Z (W)的含義與G28中的相同。 如圖3-14所示為刀具返回參考點的過程，刀具從當前位置經(jīng)過中間點(190，50)返回參考點，其指令為： G30 X190

44、 Z50； G30 U100 W30； 如圖3-14中的虛線路徑所示，如果參考點返回時不經(jīng)過中間點，則刀具會與工件發(fā)碰撞，引起事故。 2、指令匯總： G00 快速移動 G01 直線插補 G02 順時針圓弧插補 G03 逆時針圓弧插補 G04 暫停，精確停止 G17 選擇XY平面 G18 選擇ZX平面 G19 選擇YZ平面 G20 英制 G21 公制 G28 返回參考點 G40 取消刀具半徑補償 G41 刀具半徑左補償 G42 刀具半徑右補償 G43 刀具長度正向補償 G44 刀具長度

45、負向補償 G49 取消刀具長度補償 G54---G59 工件坐標系 G73 深孔轉(zhuǎn)削固定循環(huán) G74 反螺紋攻絲固定循環(huán) G76 精鏜固定循環(huán) G80 取消固定循環(huán) G81 鉆削固定循環(huán) G82 鉆削固定循環(huán) G83 深孔鉆削固定循環(huán) G84 攻絲固定循環(huán) G85 鏜削固定循環(huán) G86 鏜削固定循環(huán) G87 反鏜固定循環(huán) G88 鏜削固定循環(huán) G89 鏜削固定循環(huán) G90 絕對指令編程 G91 增量指令編程 G98 固定循環(huán)返回初始點 G99 固定循環(huán)返回R點 附表<2>

46、 指令 功能 備注 M00 程序停止 M01 有條件停止 M02 程序結(jié)束 M03 主軸正轉(zhuǎn) M04 主軸反轉(zhuǎn) M05 主軸停止 M06 換刀 M08 冷卻液開 M09 冷卻液關(guān) M30 程序結(jié)束并返回程序頭 M98 調(diào)用子程序 M99 子程序結(jié)束返回／重復(fù)執(zhí)行 3、注意事項及編程： ．暫停指令 G04 X(U)_/P_ 是指刀具暫停時間（進給停止，主軸不停止），地址P或X后的數(shù)值是暫停時間。X后面的數(shù)值要帶小數(shù)點，否則以此數(shù)值的千分之一計算，以秒（s）為單位，P后面數(shù)值不能帶小數(shù)點（即整數(shù)表示），以毫秒（ms）為

47、單位。 例如，G04 X2.0; 或G04 X2000;　暫停2秒 　　　G04 P2000; 但諛承┛紫導(dǎo)庸ぶ噶鈧校ㄈ鏕82、G88及G89），為了保證孔底的精糙度，當?shù)毒呒庸ぶ量椎讜r需有暫停時間，此時只能用地址P表示，若用地址X表示，則控制系統(tǒng)認為X是X軸坐標值進行執(zhí)行。 例如，G82 X100.0 Y100.0 Z-20.0 R5.0 F200 P2000; 鉆孔（100.0，100.0）至孔底暫停2秒 G82 X100.0 Y100.0 Z-20.0 R5.0 F200 X2.0； 鉆孔（2.0，100.0）至孔底不會暫停。 2．M00、M01、M02和M3

48、0的區(qū)別與聯(lián)系 M00為程序無條件暫停指令。程序執(zhí)行到此進給停止，主軸停轉(zhuǎn)。重新啟動程序，必須先回到JOG狀態(tài)下，按下CW（主軸正轉(zhuǎn)）啟動主軸，接著返回AUTO狀態(tài)下，按下START鍵才能啟動程序。 M01為程序選擇性暫停指令。程序執(zhí)行前必須打開控制面板上OP STOP鍵才能執(zhí)行，執(zhí)行后的效果與M00相同，要重新啟動程序同上。 M00和M01常常用于加工中途工件尺寸的檢驗或排屑。 M02為主程序結(jié)束指令。執(zhí)行到此指令，進給停止，主軸停止，冷卻液關(guān)閉。但程序光標停在程序末尾。 M30為主程序結(jié)束指令。功能同M02，不同之處是，光標返回程序頭位置，不管M30后是否還有其他程序段

49、。 3．地址D、H的意義相同 刀具補償參數(shù)D、H具有相同的功能，可以任意互換，它們都表示數(shù)控系統(tǒng)中補償寄存器的地址名稱，但具體補償值是多少，關(guān)鍵是由它們后面的補償號地址來決定。不過在加工中心中，為了防止出錯，一般人為規(guī)定H為刀具長度補償?shù)刂?，補償號從1～20號，D為刀具半徑補償?shù)刂?，補償號從21號開始（20把刀的刀庫）。 例如，G00 G43 H1 Z100.0; 　　　G01 G41 D21 X20.0 Y35.0 F200; 4．鏡像指令 鏡像加工指令M21、M22、M23。當只對X軸或Y軸進行鏡像時，切削時的走刀順序（順銑與逆銑），刀補方向，圓弧插補轉(zhuǎn)向都

50、會與實際程序相反，如圖1所示。當同時對X軸和Y軸進行鏡像時，走刀順序，刀補方向，圓弧插補轉(zhuǎn)向均不變。 注意：使用鏡像指令后必須用M23進行取消，以免影響后面的程序。在G90模式下，使用鏡像或取消指令，都要回到工件坐標系原點才能使用。否則，數(shù)控系統(tǒng)無法計算后面的運動軌跡，會出現(xiàn)亂走刀現(xiàn)象。這時必須實行手動原點復(fù)歸操作予以解決。主軸轉(zhuǎn)向不隨著鏡像指令變化。 5． 圓弧插補指令 G02為順時針插補，G03為逆時針插補，在XY平面中，格式如下：G02/G03 X_ Y_ I_ K_ F_或G02/G03 X_ Y_ R_ F_，其中X、Y為圓弧終點坐標，I、J為圓弧起點到圓心在X、Y軸

51、上的增量值，R為圓弧半徑，F(xiàn)為進給量。 在圓弧切削時注意，q≤180°，R為正值；q>180°，R為負值；I、K的指定也可用R指定，當兩者同時被指定時，R指令優(yōu)先，I、K無效；R不能做整圓切削，整圓切削只能用I、J、K編程，因為經(jīng)過同一點，半徑相同的圓有無數(shù)個。 當有I、K為零時，就可以省略；無論G90還是G91方式，I、J、K都按相對坐標編程；圓弧插補時，不能用刀補指令G41/G42。 6．G92與G54～G59之間的優(yōu)缺點 G54～G59是在加工前設(shè)定好的坐標系，而G92是在程序中設(shè)定的坐標系，用了G54～G59就沒有必要再使用G92，否則G54～G59會被替換，應(yīng)當避

52、免。 注意：（1）一旦使用了G92設(shè)定坐標系，再使用G54～G59不起任何作用，除非斷電重新啟動系統(tǒng)，或接著用G92設(shè)定所需新的工件坐標系。（2）使用G92的程序結(jié)束后，若機床沒有回到G92設(shè)定的原點，就再次啟動此程序，機床當前所在位置就成為新的工件坐標原點，易發(fā)生事故。所以，希望廣大讀者慎用。 7．編制換刀子程序。 在加工中心上，換刀是不可避免的。但機床出廠時都有一個固定的換刀點，不在換刀位置，便不能夠換刀，而且換刀前，刀補和循環(huán)都必須取消掉，主軸停止，冷卻液關(guān)閉。條件繁多，如果每次手動換刀前，都要保證這些條件，不但易出錯而且效率低，因此我們可以編制一個換刀程序保存在系統(tǒng)內(nèi)存

53、內(nèi)，在換刀時，在MDI狀態(tài)下用M98調(diào)用就可以一次性完成換刀動作。 以PMC-10V20加工中心為例，程序如下： 　 O2002;　　　　　 (程序名) 　 G80 G40 G49　 ; （取消固定循環(huán)、刀補） 　 M05;　　　　　　(主軸停止) 　 M09;　　　　　　(冷卻液關(guān)閉) 　 G91 G30 Z0;　　?。╖軸回到第二原點，即換刀點） 　 M06;　　　　　?。〒Q刀） M99;　　　　　?。ㄗ映绦蚪Y(jié)束） 在需要換刀的時候，只需在MDI狀態(tài)下，鍵入“T5 M98 P2002”，即可換上所需刀具T5，從而避免了許多不必要的失誤。廣大讀者可根據(jù)自己機

54、床的特點，編制相應(yīng)的換刀子程序。 8．其他 程序段順序號，用地址N表示。一般數(shù)控裝置本身存儲器空間有限（64K），為了節(jié)省存儲空間，程序段順序號都省略不要。N只表示程序段標號，可以方便查找編輯程序，對加工過程不起任何作用，順序號可以遞增也可遞減，也不要求數(shù)值有連續(xù)性。但在使用某些循環(huán)指令，跳轉(zhuǎn)指令，調(diào)用子程序及鏡像指令時不可以省略。 9．同一條程序段中，相同指令（相同地址符）或同一組指令，后出現(xiàn)的起作用。 例如，換刀程序，T2M06T3; 換上的是T3而不是T2; G01 G00 X50.0 Y30.0 F200; 執(zhí)行的是G00（雖有F值，但也不執(zhí)行G01）。

55、 不是同一組的指令代碼，在同一程序段中互換先后順序執(zhí)行效果相同。 G90 G54 G00 X0 Y0 Z100.0; G00 G90 G54 X0 Y0 Z100.0; 以上各項均在PMC-10V20（FANUC SYSTEM）加工中心上運行通過。在實際應(yīng)用中，只有深刻理解各種指令的用法和編程規(guī)律，才可以減少錯誤，避免事故的發(fā)生。 10. 不同的控制系統(tǒng)指令的區(qū)別 對于不同的控制系統(tǒng)，比如說，法蘭克和西門子，它們的指令本身就是很不一樣的。例如：法蘭克的子程序以M98開始，M99結(jié)束，但是，西門子的是以L作為標記符，以M17結(jié)束。

56、 致 謝 值此論文完成之際，首先要感謝我的導(dǎo)師周重鋒老師。從一開始的論文方向的選定，到最后的整篇文論的完成，都非常耐心的對我進行指導(dǎo)。給我提供了大量數(shù)據(jù)資料和建議，告訴我應(yīng)該注意的細節(jié)問題，細心的給我指出錯誤。他對該課題深刻的見解，使我受益匪淺。老師誨人不倦的工作作風，一絲不茍的工作態(tài)度，嚴肅認真的治學風格給我留下深刻的影響，值得我永遠學習。老師淵博的專業(yè)知識，嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度，精益求精的工作作風，誨人不倦的高尚師德，嚴以律己、寬以待人的崇高風范，樸實無華、平易近人的人格魅力對我影響深遠。在此，謹向老師們致以崇高的敬意和衷心的感謝！

57、 參考文獻 [1] 陳子銀《數(shù)控車工技能實戰(zhàn)演練/全國數(shù)控技能大賽實戰(zhàn)演練叢書》????2007-07-01 出版社 [2] 陸偉明、朱勤惠、于曉平《數(shù)控車工實用技巧集錦》出版社：化學工業(yè)出版社 [3] 富大偉，劉瑞素主編《數(shù)控系統(tǒng)》化學工業(yè)出版社, 2005年出版 附 錄1標題 正文用宋體小四號 附 錄2標題 正文用宋體小四號

58、 畢業(yè)論文（設(shè)計）成績評定表 姓 名 杜文芝 學 號 200801010132 專業(yè) 數(shù)控技術(shù) 畢業(yè)論文（設(shè)計）題目 絲杠軸的加工工藝與編程 指導(dǎo)教師評價： 建議成績 ： 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日　 評閱教師評價： 建議成績: 評閱教師簽名： 年 月 日 答辯小組評價（未參加答辯的不填寫）： 建議成績: 答辯小組組長簽名： 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計（論文）總評成績（優(yōu)、良、中、及格、不及格）： 系（部）主任： 年 月 日 25