目 录
第 1 章 绪论????????????????????????? 1 1.1 数控机床的概念???????????????????? 1 1.2 数控机床的产生和发展过程??????????????? 1 1.3 数控机床的基本组成?????????????????? 2 1.4 数控机床技术的发展趋势???????????????? 2 第 2 章 数控车床的基础知识?????????????????? 4 2.1 数控车床的加工特点?????????????????? 4 2.2 数控车床的控制原理?????????????????? 5 第 3 章 数控车削加工工艺基础????????????????? 7 3.1 数控车削加工的内容?????????????????? 7 3.1.1 数控车削加工工艺的主要对象???????????? 7 3.1.2 数控车削加工工艺的主要内容???????????? 9 3.1.3 数控车削加工工艺的基本特点 ???????????? 9 3.2 数控车削加工工艺的制定???????????????? 9 3.2.1 零件图样分析??????????????????? 10 3.2.2 装夹方式的确定?????????????????? 10 3.2.3 加工顺序的安排?????????????????? 11 3.2.4 进给路线的确定?????????????????? 11 3.2.5 定位与夹紧方案的确定??????????????? 12 3.2.6 数控车削刀具的选择???????????????? 12 3.2.7 切削用量的选择?????????????????? 12 第 4 章 数控车削编程基础知识?????????????????15 4.1 数控车削编程的内容??????????????????15 4.2 数控车削编程的种类??????????????????15 4.3 程序的构成??????????????????????15 4.4 典型数控编程指令代码?????????????????17 4.5 数控车床的坐标系统??????????????????18 第 5 章 数控车削零件加工???????????????????19 5.1 零件图????????????????????????19 5.2 零件图样工艺分析???????????????????19 5.3 主要操作步骤及加工程序????????????????21 设计小结???????????????????????????25 致谢?????????????????????????????26 参考文献???????????????????????????27
第1章 绪 论
1.1数控机床的概念
数字控制（numerical control）简称数控，是一种利用数字化的信息对机床运动及加工过程进行控制的方法数控机床(Numerical Control Machine Tools)是用数字代码形式的信息(程序指令)，控制刀具按给定的工作程序、运动速度和轨迹进行自动加工的机床，简称数控机床。数控机床是机、电、液、气光高度一体化的产品。
它是将加工过程所需的各种操作（如主轴变速、松夹工件、进刀与退刀、开车与停车、选择刀具、供给冷却液等）和步骤以及刀具与工件之间的相对位移量都用数字化的代码表示，通过控制介质（如穿孔纸带或磁带）将数字信息送入专用的或通用的计算机，计算机对输入的信息进行处理与运算，发出各种指令来控制机床的伺服系统或其它执行元件，使机床自动加工出所需要的工件。
1.2 数控机床的产生和发展过程
数控机床是在机械制造技术和控制技术的基础上发展起来的，其过程大致如下：
1948年，美国帕森斯公司接受美国空军委托，研制直升飞机螺旋桨叶片轮廓检验用样板的加工设备。由于样板形状复杂多样，精度要求高，一般加工设备难以适应，于是提出采用数字脉冲控制机床的设想。
1949年，该公司与美国麻省理工学院(MIT)开始共同研究，并于1952年试制成功第一台三坐标数控铣床，当时的数控装置采用电子管元件。
1959年，数控装置采用了晶体管元件和印刷电路板，出现带自动换刀装置的数控机床，称为加工中心( MC Machining Center)，使数控装置进入了第二代。
1965年，出现了第三代的集成电路数控装置，不仅体积小，功率消耗少，且可靠性提高，价格进一步下降，促进了数控机床品种和产量的发展。
60年代末，先后出现了由一台计算机直接控制多台机床的直接数控系统(简称 DNC)，又称群控系统；采用小型计算机控制的计算机数控系统(简称 CNC)，使数控装置进入了以小型计算机化为特征的第四代。
1974年，研制成功使用微处理器和半导体存贮器的微型计算机数控装置(简称 MNC)，这是第五代数控系统。
20世纪80年代初，随着计算机软、硬件技术的发展，出现了能进行人机对话式自动编制程序的数控装置；数控装置愈趋小型化，可以直接安装在机床上；数控机床的自动化程度进一步提高，具有自动监控刀具破损和自动检测工件等功能。
20世纪90年代后期，出现了PC+CNC智能数控系统，即以PC机为控制系统的硬件部分，在PC机上安装NC软件系统，此种方式系统维护方便，易于实现网络化制造。
1.3 数控机床的基本组成
数控机床通常由四部分组成 程序载体 数控装置
机床部分 测量装置 图1-1
伺服系统 检测 机床上加虚线部分的测量装置后机床组成方式为
---闭环系统
图示的机床组成方式为
---开环开环系
将机床所得到的检测结果
反馈到数控装置中去
1.4 数控机床技术发展趋势
1.高速加工技术发展迅速
高速加工技术发展迅速，在高档数控机床中得到广泛应用。应用新的机床运动学理论和先进的驱动技术，优化机床结构，采用高性能功能部件，移动部件轻量化，减少运动惯性。在刀具材料和结构的支持下，从单一的刀具切削高速加工，发展到机床加工全面高速化，如数控机床主轴的转速从每分钟几千转发展到几万转、几十万转；快速移动速度从每分钟十几米发展到几十米和超过百米；换刀时间从十几秒下降到10秒、3秒、1秒以下，换刀速度加快了几倍到十几倍。应用高速加工技术达到缩短切削时间和辅助时间，从而实现加工制造的高质量和高效率。
2. 精密加工技术有所突破
通过机床结构优化、制造和装配的精化，数控系统和伺服控制的精密化，高精度功能部件的采用和温度、振动误差补偿技术的应用等，从而提高机床加工的几何精度、运动精度，减少形位误差、表面粗糙度。加工精度平均每8年提高1倍，从1950年至2000年50年内提升100倍。目前，精密数控机床的重复定位精度可以达到1μm，进入亚微米超精加工时代。
3. 是技术集成和技术复合趋势明显
技术集成和技术复合是数控机床技术最活跃的发展趋势之一，如工序复合型——车、铣、钻、镗、磨、齿轮加工技术复合，跨加工类别技术复合——金切与激光、冲压与激光、金属烧结与镜面切削复合等，目前已由机加工复合发展到非机加工复合，进而发展到零件制造和管理信息及应用软件的兼容，目的在于实现复杂形状零件的全部加工及生产过程集约化管理。技术集成和复合形成了新一类机床——复合加工机床，并呈现出复合机床多样性的创新结构。
4. 数字化控制技术进入了智能化的新阶段
数字化控制技术发展经历了三个阶段:数字化控制技术对机床单机控制；集合生产管理信息形成生产过程自动控制；生产过程远程控制，实现网络化和无人化工厂的智能化新阶段。智能化指工作过程智能化，利用计算机、信息、网络等智能化技术有机结合，对数控机床加工过程实行智能监控和人工智能自动编程等。加工过程智能监控可以实现工件装卡定位自动找正，刀具直径和长度误差测量，加工过程刀具磨损和破损诊断、零件装卸物流监控，自动进行补偿、调整、自动更换刀具等，智能监控系统对机床的机械、电气、液压系统出现故障自动诊断、报警、故障显示等，直至停机处理。随着网络技术的发展，远程故障诊断专家智能系统开始应用。数控系统具有在线技术后援和在线服务后援。人工智能自动编程系统能按机床加工要求对零件进行自动加工。
在线服务可以根据用户要求随时接通INTERNET接受远程服务。采用智能技术来实现与管理信息融合下的重构优化的智能决策、过程适应控制、误差补偿智能控制、故障自诊断和智能维护等功能，大大提高成形和加工精度、提高制造效率。信息化技术在制造系统上的应用，发展成柔性制造单元和智能网络工厂，并进一步向制造系统可重组的方向发展。
第2章 数控车床基础知识
2.1 数控车床的加工特点
数控车床以其精度高、效率高、能适应小批量多品种复杂零件的加工等优点，在机械加工中得到日益广泛的应用。概括起来，数控车床的加工有以下几方面的优点。
（1）适应性强。适应性即所谓的柔性，是指数控车床随生产对象变化而变化的适应能力。在数控车床上改变加工零件时，只需重新编制程序，输入新的程序后就能实现对新的零件的加工；而不需改变机械部分和控制部分的硬件，且生产过程是自动完成的。这就为复杂结构零件的单件、小批量生产以及试制新产品提供了极大的方便。适应性强是数控车床最突出的优点，也是数控车床得以生产和迅速发展的主要原因。
（2）精度高，质量稳定。数控车床是按数字形式给出的指令进行加工的，在设计制造数控机床时，采取了许多措施，使数控车床的机械部分达到了较高的精度和刚度。数控车床的加工精度由过去的±0.01 mm提高到±0.005mm甚至更高。定位精度九十年代初中期已达到±0.002mm～±0.005mm。此外，数控车床的传动系统与机床结构都具有很高的刚度和热稳定性。
（3）生产效率高。零件加工所需的时间主要包括机动时间和辅助时间两部分。数控车床主轴的转速和进给量的变化范围比普通机床大，因此数控车床每一道工序都可选用最有利的切削用量。由于数控车床结构刚性好，因此允许进行大切削用量的强力切削，这就提高了数控车床的切削效率，节省了机动时间。数控车床的移动部件空行程运动速度快，工件装夹时间短，刀具可自动更换，辅助时间比一般机床大为减少。
（4）能实现复杂的运动。普通车床难以实现或无法实现轨迹为三次以上的曲线或曲面的运动。
（5）良好的经济效益。数控车床虽然设备昂贵，加工时分摊到每个零件上的设备折旧费较高。但在单件、小批量生产的情况下，使用数控车床加工可节省划线工时，减少调整、加工和检验时间，节省直接生产费用。加工零件一般不需制作专用夹具，节省了工艺装备费用。数控车床加工精度稳定，减少了废品率，使生产成本进一步下降。
（6）有利于生产管理的现代化。数控车床使用数字信息与标准代码处理、传递信息，特别是在数控车床上使用计算机控制，为计算机辅助设计、制造以及管理一体化奠定了基础。