A. 我想用DMG加工中心铣一个内直径16壁厚2.5的圆，毛胚是24.73直径，要铣到外直径。怎么编程，最好详细
数控技术论文本科毕业论文（设计）2
2009-10-22 22:39
第一章：数控技术和PRO/E软件技术
1.1数控技术
1.1.1 数控技术的发展趋势
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，他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。从目前世界上数控技术及其装备发展的趋势来看，其主要研究热点有以下几个方面。
（一）、高速、高精加工技术及装备的新趋势
效率、质量是先进制造技术的主体。高速、高精加工技术可极大地提高效率，提高产品的质量和档次，缩短生产周期和提高市场竞争能力。为此日本先端技术研究会将其列为5大现代制造技术之一，国际生产工程学会（cirp）将其确定为21世纪的中心研究方向之一。 在轿车工业领域，年产30万辆的生产节拍是40秒/辆，而且多品种加工是轿车装备必须解决的重点问题之一；在航空和宇航工业领域，其加工的零部件多为薄壁和薄筋，刚度很差，材料为铝或铝合金，只有在高切削速度和切削力很小的情况下，才能对这些筋、壁进行加工。近来采用大型整体铝合金坯料“掏空”的方法来制造机翼、机身等大型零件来替代多个零件通过众多的铆钉、螺钉和其他联结方式拼装，使构件的强度、刚度和可靠性得到提高。这些都对加工装备提出了高速、高精和高柔性的要求。 从emo2001展会情况来看，高速加工中心进给速度可达80m/min，甚至更高，空运行速度可达100m/min左右。目前世界上许多汽车厂，包括我国的上海通用汽车公司，已经采用以高速加工中心组成的生产线部分替代组合机床。美国cincinnati公司的hypermach机床进给速度最大达60m/min，快速为100m/min，加速度达2g，主轴转速已达60 000r/min。加工一薄壁飞机零件，只用30min，而同样的零件在一般高速铣床加工需3h，在普通铣床加工需8h；德国dmg公司的双主轴车床的主轴速度及加速度分别达12*!000r/mm和1g。 在加工精度方面，近10年来，普通级数控机床的加工精度已由10μm提高到5μm，精密级加工中心则从3～5μm，提高到1～1.5μm，并且超精密加工精度已开始进入纳米级(0.01μm)。 在可靠性方面，国外数控装置的mtbf值已达6 000h以上，伺服系统的mtbf值达到30000h以上，表现出非常高的可靠性。为了实现高速、高精加工，与之配套的功能部件如电主轴、直线电机得到了快速的发展，应用领域进一步扩大。
（二）、 5轴联动加工和复合加工机床快速发展
采用5轴联动对三维曲面零件的加工，可用刀具最佳几何形状进行切削，不仅光洁度高，而且效率也大幅度提高。一般认为，1台5轴联动机床的效率可以等于2台3轴联动机床，特别是使用立方氮化硼等超硬材料铣刀进行高速铣削淬硬钢零件时，5轴联动加工可比3轴联动加工发挥更高的效益。但过去因5轴联动数控系统、主机结构复杂等原因，其价格要比3轴联动数控机床高出数倍，加之编程技术难度较大，制约了5轴联动机床的发展。 当前由于电主轴的出现，使得实现5轴联动加工的复合主轴头结构大为简化，其制造难度和成本大幅度降低，数控系统的价格差距缩小。因此促进了复合主轴头类型5轴联动机床和复合加工机床（含5面加工机床）的发展。 在emo2001展会上，新日本工机的5面加工机床采用复合主轴头，可实现4个垂直平面的加工和任意角度的加工，使得5面加工和5轴加工可在同一台机床上实现，还可实现倾斜面和倒锥孔的加工。德国dmg公司展出dmuvoution系列加工中心，可在一次装夹下5面加工和5轴联动加工，可由cnc系统控制或cad/cam直接或间接控制。
（三）、 智能化、开放式、网络化成为当代数控系统发展的主要趋势
21世纪的数控装备将是具有一定智能化的系统，智能化的内容包括在数控系统中的各个方面：为追求加工效率和加工质量方面的智能化，如加工过程的自适应控制，工艺参数自动生成；为提高驱动性能及使用连接方便的智能化，如前馈控制、电机参数的自适应运算、自动识别负载自动选定模型、自整定等；简化编程、简化操作方面的智能化，如智能化的自动编程、智能化的人机界面等；还有智能诊断、智能监控方面的内容、方便系统的诊断及维修等。
为解决传统的数控系统封闭性和数控应用软件的产业化生产存在的问题。目前许多国家对开放式数控系统进行研究，如美国的ngc(the next generation work-station/machine control)、欧共体的osaca(open system architecture for control within automation systems)、日本的osec(open system environment for controller)，中国的onc(open numerical control system)等。数控系统开放化已经成为数控系统的未来之路。所谓开放式数控系统就是数控系统的开发可以在统一的运行平台上，面向机床厂家和最终用户，通过改变、增加或剪裁结构对象（数控功能），形成系列化，并可方便地将用户的特殊应用和技术诀窍集成到控制系统中，快速实现不同品种、不同档次的开放式数控系统，形成具有鲜明个性的名牌产品。目前开放式数控系统的体系结构规范、通信规范、配置规范、运行平台、数控系统功能库以及数控系统功能软件开发工具等是当前研究的核心。 网络化数控装备是近两年国际著名机床博览会的一个新亮点。数控装备的网络化将极大地满足生产线、制造系统、制造企业对信息集成的需求，也是实现新的制造模式如敏捷制造、虚拟企业、全球制造的基础单元。国内外一些著名数控机床和数控系统制造公司都在近两年推出了相关的新概念和样机，如在emo2001展中，日本山崎马扎克（mazak)公司展出的“cyberproction center”（智能生产控制中心，简称cpc)；日本大隈（okuma）机床公司展出“it plaza”（信息技术广场，简称it广场)；德国西门子(siemens)公司展出的open manufacturing environment（开放制造环境，简称ome）等，反映了数控机床加工向网络化方向发展的趋势。
1.2 FANUC数控系统数控加工中心机床基础知识
在这一节中我们了解FANUC数控加工中心作的一些基础知识。由于内容的要求，我们只作简要的讲解。
1.2.1坐标系/对刀点/换刀点
坐标系：主要坐标系分为机床坐标系和工件坐标系，前者由厂家设定，工件坐标系：又叫编程坐标系，用来确定工件各要素的位置。
刀点：主要分为对刀点和换刀点，前者刀具相对工件运动的起点（又叫程序起点或起刀点）。后者是换刀的位置点，在加工中心有换刀的程序，在加工零件的时候，我们只要调刀就可以执行。
1.2.2常用基本指令
在校徽的加工过程中，我们要用到这些基本指令：进给功能字F用于指定切削的进给速度。主轴转速功能字S用于指定主轴转速。 刀具功能字T用于指定加工时所用刀具的编号。辅助功能字M用于指定数控机床辅助装置的开关动作。准备功能G指令，用于刀具的运动路线 。如下表1.1是G代码表。
表1.1
G功能字含义表（FANUC—OM系统）
G00 快速移动点定位 G70 粗加工循环
G01 直线插补 G71 外圆粗切循环
G02 顺时针圆弧插补 G72 端面粗切循环
G03 逆时针圆弧插补 G73 封闭切削循环
G04 暂停 G74 深孔钻循环
G17 XY平面选择 G75 外径切槽循环
G18 ZX平面选择 G76 复合螺纹切削循环
G19 YZ平面选择 G80 撤消固定循环
G32 螺纹切削 G81 定点钻孔循环
G40 刀具补偿注销 G90 绝对值编程
G41 刀具半径补偿—左 G91 增量值编程
G42 刀具半径补偿—右 G92 螺纹切削循环
G43 刀具长度补偿—正 G94 每分钟进给量
G44 刀具长度补偿—负 G95 每转进给量
G49 刀具长度补偿注销 G96 恒线速控制
G50 主轴最高转速限制 G97 恒线速取消
G54~G59 加工坐标系设定 G98 返回起始平面
GG65 用户宏指令 G99 返回R平面
1.2.3编程方式
在编程的过程中，有两种编程方式：一种是手工编程；另一种是数控自动编程，自动数控编程又分为：图形数控自动变成、语言数控自动编程和语音数控自动编程三种。手工编程的特点是耗费时间长，容易出现错误，无法胜任复杂形状零件的编程。国外资料统计，手工编程时间与机床实际加工时间平均比是30/1。20%─30%机床不能开动的原因是由于手工编程的时间较长引起的。在这节我们以FANUC系统的编程知识来讲解，在这个设计中，我们是以图形数控自动编程来展开的。
手工编程过程总结：程序的输入：打开程序保护锁，按下PROG键 ，方式开关选择到编辑状态 ，DIR检查内存占用情况，输入OXXXX，按INSERT键（报警的话，说明该文件名存），按RESET复位，重新输入文件名。当我们建立了文件名后，文件名要单独占一行，每行的结束要用“；”（按EOB，在按INSERT插入），如果顺序号没有出来，我们可以把顺序号的功能打开（按OFFSET SETTING键，选择SETTING，移动光标键，下面有个顺序号，参数是“0”，说明没有顺序号，所以我们将它改为“1”，打如INPUT，注意只有在MDI方式下才能改参数，否则要报警），进行程序的输入。程序比较长的时候，我们可以将程序号的间隔调小，操作如下：MDI方式下按OFFSET SETTING键，按PAGE，找到“10”所在的参数号，将“10”改为“5”，按INPUT键。程序输入完后，我们可以进行程序的修改：替换（在键盘缓冲区输入要替换的字符，按下ALTER键），删除（删除单个字符，光标移动到要删除的字符按DELETE；删除一段，将光标移动到要删除的那一段上），程序输入完了后锁上。程序的检索，例如检索O313按下面步骤进行操作方式在编辑状态下—按PRGRM（进入程序画面）—输入查找的程序号O313—按箭头向下的光标键找O313程序号。程序的删除，例如删除O313按下面步骤进行：操作方式在编辑状态下—打开程序保护锁—按PRGRM（进入程序画面）—输入删除的程序号O313—按箭头向下的光标键找O313程序号—键入删除的程序号O313—按DELET—操作完毕、锁上程序保护锁—按功能软件上的LID查看O313程序是否在程序例表中。
1.2.4对刀
对刀的方法直接影响工件的加工精度。所以对于不同的加工零件，我们要选择不同的对刀方法。
X和Y向对刀，对于圆柱孔（或圆柱面）零件时：
（1）我们采用杠杆百分表（或千分表）对刀，这种对刀方法精度高，但是比较麻烦。
（2）采用寻边器对刀，对于精度不太高，比较直观。
X和Y向对刀，当对刀点为互相垂直直线的交点时：
（1）采用刀具试切对刀。（2）采用寻边器对刀，精度高。
在Z向对刀，Z向对刀数据与刀具在刀柄上的装夹长度及工件坐标系的Z向零点位置有关，它确定工件坐标系的零点在机床坐标系中的位置。加工中心采用长度补偿来做。为了损伤工件表面，在本设计中我们采用采用对刀杆对刀。移动机床将刀杆分别从X、Y慢慢靠近工件，若X方向显示的是X1，Y方向显示的是Y1。再反方向得到X2，Y2则分别记下此数据。我们采用G54坐标系，记下X、Y的值，按POS键，输入到G54坐标系中。程序原点X、Y的计算方法如下：
X=（X1－X2）/2 Y=（Y1－Y2）/2
Z轴偏值：将株洲移动到工件的上表面，并与工件有微量的切削，纪录此值。按SYSTEM→SFF/SET→偏值，把Z轴的工件坐标值输入到对应的刀号的刀偏表长度补偿中。把计算的结果输入工件偏置画面中的G54中。
1.2.5刀具长度补偿设置
加工中心上使用的刀具很多，每把刀具的长度和到 Z 坐标零点的距离都不相同， 这些距离的差值就是刀具的长度补偿值，在加工时要分别进行设置，并记录在刀具明细表中，以供机床操作人员使用。一般有两种方法： 1、机内设置 这种方法不用事先测量每把刀具的长度，而是将所有刀具放入刀库中后，采用 Z 向设定器依次确定每把刀具在机床坐标系中的位置，具体设定方法又分两种。 （ 1 ）第一种方法 将其中的一把刀具作为标准刀具，找出其它刀具与标准刀具的差值，作为长度补偿值。具体操作步骤如下： ①将所有刀具放入刀库，利用 Z 向设定器确定每把刀具到工件坐标系 Z 向零点的距离，如图 1.1所示的 A 、 B 、 C ，并记录下来； ②选择其中一把最长（或最短）、与工件距离最小（或最大）的刀具作为基准刀，如图 5-2 中的 T03 （或 T01 ），将其对刀值 C （或 A ）作为工件坐标系的 Z 值，此时 H03=0 ； ③确定其它刀具相对基准刀的长度补偿值，即 H01= ±│ C-A │， H02= ±│ C-B │，正负号由程序中的 G43 或 G44 来确定。 ④将获得的刀具长度补偿值对应刀具和刀具号输入到机床中。
图1.1
1.2.6刀具半径补偿设置
进入刀具补偿值的设定页面，移动光标至输入值的位置，根据编程指定的刀具，键入刀具半径补偿值，按 INPUT 键完成刀具半径补偿值的设定。操作如下：按SYSTEM→SFF/SET→输入刀具的半径补偿值。
1.2.7机床操作面板的简单介绍
下图1.2操作面板是FANUC—0I系统的操作面板，图1.3是操作棉板的功能键板。
图1.2
图1.3
显示现在机床坐标的位置（绝对坐标、相对坐标、相对坐标）。
程序功能键，显示编辑的程序或正在运行的程序。
刀具补偿表，设定工件坐标系，参数等。
换档键，在编辑中进行字母和数字的切换。
取消键，用于删除已输入存储器里的最后一个字符。
输入参数和补偿值。
程序的删除。
程序的插入，在程序的修改过程中经常用到。
替换键，程序的编辑、修改。
图形显示键，观察刀具在加工过程中的图形显示。
报警信息显示按钮。
页面键有两个，用来进行页面的前/后翻。
机床参数键。
1.3 PRO/E软件技术
1.3.1PRO/E3.0软件的介绍及其安装
Pro/E（Pro/Engineer操作软件）是美国参数技术公司（Parametric Technology Corporation，简称PTC）的重要产品。在目前的三维造型软件领域中占有着重要地位，并作为当今世界机械CAD/CAE/CAM领域的新标准而得到业界的认可和推广，是现今最成功的CAD/CAM软件之一。Pro/E第一个提出了参数化设计的概念，并且采用了单一数据库来解决牲的相关性问题。另外，它采用模块化方式，用户可以根据自身的需要进行选择，而不必安装所有模块。Pro/E的基于特征方式，能够将设计至生产全过程集成到一起，实现并行工程设计。它不但可以应用于工作站，而且也可以应用到单机上。Pro/E采用了模块方式，可以分别进行草图绘制、零件制作、装配设计、钣金设计、加工处理等，保证用户可以按照自己的需要进行选择使用。2006年4月发布的Pro/ENGINEER Wildfire 3.0(野火3.0),它将Pro/E 的版本上升到了前所未有的高度。它相对与以前的版本，在功能上更加的强大，更加适应“人本”性。
Pro/E3.0安装操作如下：
1.运行虚拟光驱，再将BIN文件装入光驱，自动运行安装程序（下载版必须由虚拟光驱运行）。
2.选择国家:中国。
3.接受协议。
4.开始安装服务器。
5.填入你本机的ID（ID如上图遮盖处的PTC主机ID，区分大小写） 点crack文件中的generate，得到license.dat文件，拷贝文件到你找得到的地方。
6.指定安装目录和许可证，之后点安装按钮。
7.上一步安装完成后，重新启动电脑后。查看服务器是否运行(控制面板＞管理工具＞服务)，下图所示即为已经运行(注：到了这里，这个服务一定要成功并保持运行，否则安装好了也无法使用)。
8.再次运行安装程序，选择安装Pro/ENGINEER。
9.选择安装语种，但中文默认是已经安装的。注意：野火3.0中已经不再使用lang=chs也能显示中文（建议安装所有模块，除了帮助文件，否则很多模块无法运行）。
10.填写主机名，这一步与2.0是不同的。
11.点击下一步，一直安装到提示插入第2张光盘，第3张光盘。安装完成后。
1.3.2 在PRO/E中校徽的特征建模
贵大校徽如下图1.4所示
图1.4
（一）、在Pro/ENGINEER Widfire中单击菜单栏中的新建按钮 ，打开“新建文件”对话框，文件类型选择为“零件”，子类型选择“实体”，取消使用默认模板，单击“确定”按钮，在“名称”对话框中选择“mmns-part-solid”单击确定按钮后进入零件设计模式。
（二）、单击特征工具栏中的拉伸按钮 ，系统弹出“拉伸”特征操控板，在操控板中打开“放置”上滑面板，单击“定义”按钮，弹出“草绘”对话框，选择TOP,RIGHT分别作为“草绘”平面和参考平面。单击“确定”进入“草绘”界面。
（三）、绘制一个200 200的正方形,单击确定按钮 回到“拉伸”特征操控板,输入拉伸高度为7,单击确定按钮 得到一个正方体。
（四）、在主菜单中选择“视图（V）→颜色和外观”在外观编辑器中选择一种颜色，在“指定”按钮中选择“曲面”指定长方体的前面单击确定，然后选择外观编辑器中的“映射→贴花”在下一层菜单中的“外观放置”中选择“ ”按钮来增加“纹理”，然后双击增加的图片，单击“关闭”再单击“关闭”完成“贴花”的命令如图1.5所示：
图1.5
（五）、在菜单栏中单击拉伸按钮 ，系统弹出“拉伸”特征操控板，在操控板中打开“放置”上滑板，单击“定义”按钮，选择长方体的TOP和RIGHT分别作为“草绘”平面和参考
平面。单击“确定”进入“草绘”界面。
（六）、在“草绘”状态下单击样条曲线按钮 ，用样条曲线去逼近中间贵字图形的轮廓。进行修改，达到满意后，单击完文字按钮 ，选取行的第二点，确定文本高度和方向，同时出现文本框如图1.6，在输入区中输入“GUIZHOUUNIVERSITY”，选择沿曲线放置，选择曲线圆，单击完成，进行修改，达到满意后，用同样的方法输入“贵州大学”，然后单击样条曲线按钮 ，用样条曲线去逼近中间文字图形的轮廓，进行修改，达到满意后，如图1.7保存XIAOHUI. prt。成后单击确定按钮 ，回到上一级对话框输入拉伸深度为2，单击确定按钮完成建模。 最后的三维图形如1.8图：
图1.6
图1.7 图1.8
1.4 PRO/NC模块简介
PRO/E是由美国参数科技公司（PTC）开发，是一个全方位的三维产品开发综合性软件，集成了零件设计、产品、装配、模具开发、数控加工、钣金设计、铸造件设计、造型设计、自动测量、机构仿真、应力分析、电路布线等功能模块与一体。广泛应用与电子、机械、模具、工艺设计、汽车、航天、服装等行业。是当今世纪最为流行的CAD/CAM软件之一。PRO/NC模块能生成驱动数控机床加工PRO/E零件所必须的数据和信息，能够生成数控加工的全过成。PRO/E系统的全相关统一数据库能将设计模型变化体现到加工信息当中去,利用它所提供的工具将设计模型处理成ASCII码刀位数据文件，这些文件经过后处理变成数据加工数据。PRO/NC生成的数控加工文件包括刀位数据文件、刀具清单、操作报告、中间模型、机床控制文件等。 PRO/NC模块应用范围比较广，包括数控车、数控铣、加工中心等。下表1.2是具体的应用范围。
表1.2
模块名称 应用范围
PRO/ENC—车床 一个转塔车床及钻孔加工
二个转塔车床及钻孔加工
PRO/ENC—铣床 二轴半铣床加工
3~5轴铣床加工
PRO/ENC—铣削/车削 2~5轴车铣综合加工
PRO/ENC—Wendm 2轴或4轴线切割加工
1.5 数控自动加工的加工流程
PRO/NC进行数控加工时，先用PRO/E的造型模块将零件的几何图形绘制在计算机上，形成零件的设计模型，然后直接调用PRO/E的数控编程模块，定义操作，选择加工方法、定义刀具、加工参数和加工区域，进行刀具轨迹处理，并由计算机的自动对零件加工轨迹的各个节点进行计算和处理。从而生成刀位数据文件；经过相应的后置处理，自动生成数控加工程序，并在计算机上动态的显示其刀具的加工轨迹如图1.9流程：
设计模型 → 制造模型 ← 毛坯
夹具设置 → 制造设置数据 ← 机床数据和
刀具数据
↓
操作设置
↓
定义NC工序
↓
生成刀位数据文件
↓
后置处理
↓
动态仿真
↓
→ → → ↓
↑ ↓
↓ ↓
修改← N ← 正确→ Y → NC机床
图1.9
1.6校徽在 Pro/NC中的编程实例
在建立好模型的基础上，利用Pro/NC进行数控加工的自动编程。下面的实例将对加工的一般过程进行说明：
1．在Pro/ENGINEER Widfire中打单击系统工具中新建按钮 ，打开“新建文件”对话框，选择文件类型为“制造”，子类型选择“NC组件”，取消使用默认模板，单击“确定”按钮，在“文件选项”对话框中选择“mmns-mfg-nc”单击确定按钮后进入制造加工模式。
2．在【菜单管理器】中选择 → → ，选择设计模XIAOHUI.prt。在系统弹出的【元件放置】对话框，选择 ，在缺省的状态下放置参考模型。
3．在【菜单管理器】中选择 → → ，在消息提示区中输入工件的名称XH，单击在 ，在创建特征下拉菜单中单击 ，在实体选向中单击 ，在放置选向中，单击放置，再单击定义，系统弹出草绘对话框如图1.10，选择如图1.11的平面来作为参照。单击 ，按做CTRL，选择如图1.12所示的平面作为参照平面，单击参照对话框的关闭。单击 ，画210mm 210mm的矩形。单击 ，在框中输入10.00， ，单击 和 ，完成的图形如图1.13。
图1.10 图1.11
4．在【菜单管理器】中选择【制造设置】命令，系统弹出如图1.14所示。同时弹出操作设置对话框，如图1.15。用来对机床、刀具、机床坐标系和退刀平面的设置。
图1.11 图1.12
图1.13 图1.14
5．单击对话框中的 图标, 再单击 ，选择 。出现刀具设置对话框，如图1.16所示。在刀具设置对话框中输入刀具的材料、长度等参数。
图1.15 图1.16
设置好后单击 ，单击 。加工零点设置：单击加工零点处的 ，选择 坐标，系，拾取模型于其内创建坐标系，选择整个图形，图形出现红色线条，这时出来坐标对话框，按住CTRL选择如图1.17的三个面创建坐标，单击 ，根据具体的机床进行设置。设置后如下图1.18所示。
1.17 图1.18
6.退刀面设置，单击退刀曲面的 ，在退刀选取中单击 ，输入Z深度 ，如图1.19，
图1.19
单击 ，在操作设置对话框中单击 ，则操作OP010已经成功创建。
7.参数设置，在【菜单管理器】中选择 → → ，单击 ，序列设置如图1.20，单击刀具设置对话框的 。在制造参数下拉菜单中选择 ，完成设置如图1.21所示。
图1.20 图1.21
单击 → → → → → ，单击 。在序列坐标中单击 ，选取 坐标系。重复对刀面的设置。
8.创建加工窗口，在定义窗口的下拉菜单中选择 ，在消息提示区输入窗口的名称 ，单击 ，在铣削窗口下拉菜单中选择 ，选取垂直曲面、边或顶点，截面将相对于它们进行尺寸标注和约束，选择要创建窗口的图形，选择如下参照，单击关闭。单击 ，画加工窗口，204mm 204mm的矩形。单击 ，单击加工窗口的 。单击 → 。
9.轨迹演示，单击 ，计算CL轨迹，单击 图1.22所示。
图1.22
图1.23
选择图1.22中的 按钮，则可以见到刀具的走刀路线。
B. 高分关于加工中心
教我数控的老师就是年薪几十万，编程不能只学操作面板上的编程，还要学数控辅助编程类的软件。例如topsolid CAD,我的老师就特会用这软件，做个3D图，就能自动算出所有数控机床的语言，语言种类上百种，我老师给NOKIA、三星、索尼做过很多次手机模
C. 百超6.8编程软件cnc数据库路径怎样改
数控技术论文本科毕业论文（设计）22009-10-2222:39第一章：数控技术和PRO/E软件技术1.1数控技术1.1.1数控技术的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，他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。从目前世界上数控技术及其装备发展的趋势来看，其主要研究热点有以下几个方面。（一）、高速、高精加工技术及装备的新趋势效率、质量是先进制造技术的主体。高速、高精加工技术可极大地提高效率，提高产品的质量和档次，缩短生产周期和提高市场竞争能力。为此日本先端技术研究会将其列为5大现代制造技术之一，国际生产工程学会（cirp）将其确定为21世纪的中心研究方向之一。在轿车工业领域，年产30万辆的生产节拍是40秒/辆，而且多品种加工是轿车装备必须解决的重点问题之一；在航空和宇航工业领域，其加工的零部件多为薄壁和薄筋，刚度很差，材料为铝或铝合金，只有在高切削速度和切削力很小的情况下，才能对这些筋、壁进行加工。近来采用大型整体铝合金坯料“掏空”的方法来制造机翼、机身等大型零件来替代多个零件通过众多的铆钉、螺钉和其他联结方式拼装，使构件的强度、刚度和可靠性得到提高。这些都对加工装备提出了高速、高精和高柔性的要求。从emo2001展会情况来看，高速加工中心进给速度可达80m/min，甚至更高，空运行速度可达100m/min左右。目前世界上许多汽车厂，包括我国的上海通用汽车公司，已经采用以高速加工中心组成的生产线部分替代组合机床。美国cincinnati公司的hypermach机床进给速度最大达60m/min，快速为100m/min，加速度达2g，主轴转速已达60000r/min。加工一薄壁飞机零件，只用30min，而同样的零件在一般高速铣床加工需3h，在普通铣床加工需8h；德国dmg公司的双主轴车床的主轴速度及加速度分别达12*!000r/mm和1g。在加工精度方面，近10年来，普通级数控机床的加工精度已由10μm提高到5μm，精密级加工中心则从3～5μm，提高到1～1.5μm，并且超精密加工精度已开始进入纳米级(0.01μm)。在可靠性方面，国外数控装置的mtbf值已达6000h以上，伺服系统的mtbf值达到30000h以上，表现出非常高的可靠性。为了实现高速、高精加工，与之配套的功能部件如电主轴、直线电机得到了快速的发展，应用领域进一步扩大。（二）、5轴联动加工和复合加工机床快速发展采用5轴联动对三维曲面零件的加工，可用刀具最佳几何形状进行切削，不仅光洁度高，而且效率也大幅度提高。一般认为，1台5轴联动机床的效率可以等于2台3轴联动机床，特别是使用立方氮化硼等超硬材料铣刀进行高速铣削淬硬钢零件时，5轴联动加工可比3轴联动加工发挥更高的效益。但过去因5轴联动数控系统、主机结构复杂等原因，其价格要比3轴联动数控机床高出数倍，加之编程技术难度较大，制约了5轴联动机床的发展。当前由于电主轴的出现，使得实现5轴联动加工的复合主轴头结构大为简化，其制造难度和成本大幅度降低，数控系统的价格差距缩小。因此促进了复合主轴头类型5轴联动机床和复合加工机床（含5面加工机床）的发展。在emo2001展会上，新日本工机的5面加工机床采用复合主轴头，可实现4个垂直平面的加工和任意角度的加工，使得5面加工和5轴加工可在同一台机床上实现，还可实现倾斜面和倒锥孔的加工。德国dmg公司展出dmuvoution系列加工中心，可在一次装夹下5面加工和5轴联动加工，可由cnc系统控制或cad/cam直接或间接控制。（三）、智能化、开放式、网络化成为当代数控系统发展的主要趋势21世纪的数控装备将是具有一定智能化的系统，智能化的内容包括在数控系统中的各个方面：为追求加工效率和加工质量方面的智能化，如加工过程的自适应控制，工艺参数自动生成；为提高驱动性能及使用连接方便的智能化，如前馈控制、电机参数的自适应运算、自动识别负载自动选定模型、自整定等；简化编程、简化操作方面的智能化，如智能化的自动编程、智能化的人机界面等；还有智能诊断、智能监控方面的内容、方便系统的诊断及维修等。为解决传统的数控系统封闭性和数控应用软件的产业化生产存在的问题。目前许多国家对开放式数控系统进行研究，如美国的ngc(thenextgenerationwork-station/machinecontrol)、欧共体的osaca()、日本的osec()，中国的onc(opennumericalcontrolsystem)等。数控系统开放化已经成为数控系统的未来之路。所谓开放式数控系统就是数控系统的开发可以在统一的运行平台上，面向机床厂家和最终用户，通过改变、增加或剪裁结构对象（数控功能），形成系列化，并可方便地将用户的特殊应用和技术诀窍集成到控制系统中，快速实现不同品种、不同档次的开放式数控系统，形成具有鲜明个性的名牌产品。目前开放式数控系统的体系结构规范、通信规范、配置规范、运行平台、数控系统功能库以及数控系统功能软件开发工具等是当前研究的核心。网络化数控装备是近两年国际著名机床博览会的一个新亮点。数控装备的网络化将极大地满足生产线、制造系统、制造企业对信息集成的需求，也是实现新的制造模式如敏捷制造、虚拟企业、全球制造的基础单元。国内外一些著名数控机床和数控系统制造公司都在近两年推出了相关的新概念和样机，如在emo2001展中，日本山崎马扎克（mazak)公司展出的“cyberproctioncenter”（智能生产控制中心，简称cpc)；日本大隈（okuma）机床公司展出“itplaza”（信息技术广场，简称it广场)；德国西门子(siemens)公司展出的openmanufacturingenvironment（开放制造环境，简称ome）等，反映了数控机床加工向网络化方向发展的趋势。1.2FANUC数控系统数控加工中心机床基础知识在这一节中我们了解FANUC数控加工中心作的一些基础知识。由于内容的要求，我们只作简要的讲解。1.2.1坐标系/对刀点/换刀点坐标系：主要坐标系分为机床坐标系和工件坐标系，前者由厂家设定，工件坐标系：又叫编程坐标系，用来确定工件各要素的位置。刀点：主要分为对刀点和换刀点，前者刀具相对工件运动的起点（又叫程序起点或起刀点）。后者是换刀的位置点，在加工中心有换刀的程序，在加工零件的时候，我们只要调刀就可以执行。1.2.2常用基本指令在校徽的加工过程中，我们要用到这些基本指令：进给功能字F用于指定切削的进给速度。主轴转速功能字S用于指定主轴转速。刀具功能字T用于指定加工时所用刀具的编号。辅助功能字M用于指定数控机床辅助装置的开关动作。准备功能G指令，用于刀具的运动路线。如下表1.1是G代码表。表1.1G功能字含义表（FANUC—OM系统）G00快速移动点定位G70粗加工循环G01直线插补G71外圆粗切循环G02顺时针圆弧插补G72端面粗切循环G03逆时针圆弧插补G73封闭切削循环G04暂停G74深孔钻循环G17XY平面选择G75外径切槽循环G18ZX平面选择G76复合螺纹切削循环G19YZ平面选择G80撤消固定循环G32螺纹切削G81定点钻孔循环G40刀具补偿注销G90绝对值编程G41刀具半径补偿—左G91增量值编程G42刀具半径补偿—右G92螺纹切削循环G43刀具长度补偿—正G94每分钟进给量G44刀具长度补偿—负G95每转进给量G49刀具长度补偿注销G96恒线速控制G50主轴最高转速限制G97恒线速取消G54~G59加工坐标系设定G98返回起始平面GG65用户宏指令G99返回R平面1.2.3编程方式在编程的过程中，有两种编程方式：一种是手工编程；另一种是数控自动编程，自动数控编程又分为：图形数控自动变成、语言数控自动编程和语音数控自动编程三种。手工编程的特点是耗费时间长，容易出现错误，无法胜任复杂形状零件的编程。国外资料统计，手工编程时间与机床实际加工时间平均比是30/1。20%─30%机床不能开动的原因是由于手工编程的时间较长引起的。在这节我们以FANUC系统的编程知识来讲解，在这个设计中，我们是以图形数控自动编程来的。手工编程过程总结：程序的输入：打开程序保护锁，按下PROG键，方式开关选择到编辑状态，DIR检查内存占用情况，输入OXXXX，按INSERT键（报警的话，说明该文件名存），按RESET复位，重新输入文件名。当我们建立了文件名后，文件名要单独占一行，每行的结束要用“；”（按EOB，在按INSERT插入），如果顺序号没有出来，我们可以把顺序号的功能打开（按OFFSETSETTING键，选择SETTING，移动光标键，下面有个顺序号，参数是“0”，说明没有顺序号，所以我们将它改为“1”，打如INPUT，注意只有在MDI方式下才能改参数，否则要报警），进行程序的输入。程序比较长的时候，我们可以将程序号的间隔调小，操作如下：MDI方式下按OFFSETSETTING键，按PAGE，找到“10”所在的参数号，将“10”改为“5”，按INPUT键。程序输入完后，我们可以进行程序的修改：替换（在键盘缓冲区输入要替换的字符，按下ALTER键），删除（删除单个字符，光标移动到要删除的字符按DELETE；删除一段，将光标移动到要删除的那一段上），程序输入完了后锁上。程序的检索，例如检索O313按下面步骤进行操作方式在编辑状态下—按PRGRM（进入程序画面）—输入查找的程序号O313—按箭头向下的光标键找O313程序号。程序的删除，例如删除O313按下面步骤进行：操作方式在编辑状态下—打开程序保护锁—按PRGRM（进入程序画面）—输入删除的程序号O313—按箭头向下的光标键找O313程序号—键入删除的程序号O313—按DELET—操作完毕、锁上程序保护锁—按功能软件上的LID查看O313程序是否在程序例表中。1.2.4对刀对刀的方法直接影响工件的加工精度。所以对于不同的加工零件，我们要选择不同的对刀方法。X和Y向对刀，对于圆柱孔（或圆柱面）零件时：（1）我们采用杠杆百分表（或千分表）对刀，这种对刀方法精度高，但是比较麻烦。（2）采用寻边器对刀，对于精度不太高，比较直观。X和Y向对刀，当对刀点为互相垂直直线的交点时：（1）采用刀具试切对刀。（2）采用寻边器对刀，精度高。在Z向对刀，Z向对刀数据与刀具在刀柄上的装夹长度及工件坐标系的Z向零点位置有关，它确定工件坐标系的零点在机床坐标系中的位置。加工中心采用长度补偿来做。为了损伤工件表面，在本设计中我们采用采用对刀杆对刀。移动机床将刀杆分别从X、Y慢慢靠近工件，若X方向显示的是X1，Y方向显示的是Y1。再反方向得到X2，Y2则分别记下此数据。我们采用G54坐标系，记下X、Y的值，按POS键，输入到G54坐标系中。程序原点X、Y的计算方法如下：X=（X1－X2）/2Y=（Y1－Y2）/2Z轴偏值：将株洲移动到工件的上表面，并与工件有微量的切削，纪录此值。按SYSTEM→SFF/SET→偏值，把Z轴的工件坐标值输入到对应的刀号的刀偏表长度补偿中。把计算的结果输入工件偏置画面中的G54中。1.2.5刀具长度补偿设置加工中心上使用的刀具很多，每把刀具的长度和到Z坐标零点的距离都不相同，这些距离的差值就是刀具的长度补偿值，在加工时要分别进行设置，并记录在刀具明细表中，以供机床操作人员使用。一般有两种方法：1、机内设置这种方法不用事先测量每把刀具的长度，而是将所有刀具放入刀库中后，采用Z向设定器依次确定每把刀具在机床坐标系中的位置，具体设定方法又分两种。（1）第一种方法将其中的一把刀具作为标准刀具，找出其它刀具与标准刀具的差值，作为长度补偿值。具体操作步骤如下：①将所有刀具放入刀库，利用Z向设定器确定每把刀具到工件坐标系Z向零点的距离，如图1.1所示的A、B、C，并记录下来；②选择其中一把最长（或最短）、与工件距离最小（或最大）的刀具作为基准刀，如图5-2中的T03（或T01），将其对刀值C（或A）作为工件坐标系的Z值，此时H03=0；③确定其它刀具相对基准刀的长度补偿值，即H01=±│C-A│，H02=±│C-B│，正负号由程序中的G43或G44来确定。④将获得的刀具长度补偿值对应刀具和刀具号输入到机床中。图1.11.2.6刀具半径补偿设置进入刀具补偿值的设定页面，移动光标至输入值的位置，根据编程指定的刀具，键入刀具半径补偿值，按INPUT键完成刀具半径补偿值的设定。操作如下：按SYSTEM→SFF/SET→输入刀具的半径补偿值。1.2.7机床操作面板的简单介绍下图1.2操作面板是FANUC—0I系统的操作面板，图1.3是操作棉板的功能键板。图1.2图1.3显示现在机床坐标的位置（绝对坐标、相对坐标、相对坐标）。程序功能键，显示编辑的程序或正在运行的程序。刀具补偿表，设定工件坐标系，参数等。换档键，在编辑中进行字母和数字的切换。取消键，用于删除已输入存储器里的最后一个字符。输入参数和补偿值。程序的删除。程序的插入，在程序的修改过程中经常用到。替换键，程序的编辑、修改。图形显示键，观察刀具在加工过程中的图形显示。报警信息显示按钮。页面键有两个，用来进行页面的前/后翻。机床参数键。1.3PRO/E软件技术1.3.1PRO/E3.0软件的介绍及其安装Pro/E（Pro/Engineer操作软件）是美国参数技术公司（，简称PTC）的重要产品。在目前的三维造型软件领域中占有着重要地位，并作为当今世界机械CAD/CAE/CAM领域的新标准而得到业界的认可和推广，是现今最成功的CAD/CAM软件之一。Pro/E第一个提出了参数化设计的概念，并且采用了单一数据库来解决牲的相关性问题。另外，它采用模块化方式，用户可以根据自身的需要进行选择，而不必安装所有模块。Pro/E的基于特征方式，能够将设计至生产全过程集成到一起，实现并行工程设计。它不但可以应用于工作站，而且也可以应用到单机上。Pro/E采用了模块方式，可以分别进行草图绘制、零件制作、装配设计、钣金设计、加工处理等，保证用户可以按照自己的需要进行选择使用。2006年4月发布的Pro/ENGINEERWildfire3.0(野火3.0),它将Pro/E的版本上升到了前所未有的高度。它相对与以前的版本，在功能上更加的强大，更加适应“人本”性。Pro/E3.0安装操作如下：1.运行虚拟光驱，再将BIN文件装入光驱，自动运行安装程序（下载版必须由虚拟光驱运行）。2.选择国家:中国。3.接受协议。4.开始安装服务器。5.填入你本机的ID（ID如上图遮盖处的PTC主机ID，区分大小写）点crack文件中的generate，得到license.dat文件，拷贝文件到你找得到的地方。6.指定安装目录和许可证，之后点安装按钮。7.上一步安装完成后，重新启动电脑后。查看服务器是否运行(控制面板＞管理工具＞服务)，下图所示即为已经运行(注：到了这里，这个服务一定要成功并保持运行，否则安装好了也无法使用)。8.再次运行安装程序，选择安装Pro/ENGINEER。9.选择安装语种，但中文默认是已经安装的。注意：野火3.0中已经不再使用lang=chs也能显示中文（建议安装所有模块，除了帮助文件，否则很多模块无法运行）。10.填写主机名，这一步与2.0是不同的。11.点击下一步，一直安装到提示插入第2张光盘，第3张光盘。安装完成后。1.3.2在PRO/E中校徽的特征建模贵大校徽如下图1.4所示图1.4（一）、在Pro/ENGINEERWidfire中单击菜单栏中的新建按钮，打开“新建文件”对话框，文件类型选择为“零件”，子类型选择“实体”，取消使用默认模板，单击“确定”按钮，在“名称”对话框中选择“mmns-part-solid”单击确定按钮后进入零件设计模式。（二）、单击特征工具栏中的拉伸按钮，系统弹出“拉伸”特征操控板，在操控板中打开“放置”上滑面板，单击“定义”按钮，弹出“草绘”对话框，选择TOP,RIGHT分别作为“草绘”平面和参考平面。单击“确定”进入“草绘”界面。（三）、绘制一个200200的正方形,单击确定按钮回到“拉伸”特征操控板,输入拉伸高度为7,单击确定按钮得到一个正方体。（四）、在主菜单中选择“视图（V）→颜色和外观”在外观编辑器中选择一种颜色，在“指定”按钮中选择“曲面”指定长方体的前面单击确定，然后选择外观编辑器中的“映射→贴花”在下一层菜单中的“外观放置”中选择“”按钮来增加“纹理”，然后双击增加的图片，单击“关闭”再单击“关闭”完成“贴花”的命令如图1.5所示：图1.5（五）、在菜单栏中单击拉伸按钮，系统弹出“拉伸”特征操控板，在操控板中打开“放置”上滑板，单击“定义”按钮，选择长方体的TOP和RIGHT分别作为“草绘”平面和参考平面。单击“确定”进入“草绘”界面。（六）、在“草绘”状态下单击样条曲线按钮，用样条曲线去逼近中间贵字图形的轮廓。进行修改，达到满意后，单击完文字按钮，选取行的第二点，确定文本高度和方向，同时出现文本框如图1.6，在输入区中输入“GUIZHOUUNIVERSITY”，选择沿曲线放置，选择曲线圆，单击完成，进行修改，达到满意后，用同样的方法输入“贵州大学”，然后单击样条曲线按钮，用样条曲线去逼近中间文字图形的轮廓，进行修改，达到满意后，如图1.7保存XIAOHUI.prt。成后单击确定按钮，回到上一级对话框输入拉伸深度为2，单击确定按钮完成建模。最后的三维图形如1.8图：图1.6图1.7图1.81.4PRO/NC模块简介PRO/E是由美国参数科技公司（PTC）开发，是一个全方位的三维产品开发综合性软件，集成了零件设计、产品、装配、模具开发、数控加工、钣金设计、铸造件设计、造型设计、自动测量、机构仿真、应力分析、电路布线等功能模块与一体。广泛应用与电子、机械、模具、工艺设计、汽车、航天、服装等行业。是当今世纪最为流行的CAD/CAM软件之一。PRO/NC模块能生成驱动数控机床加工PRO/E零件所必须的数据和信息，能够生成数控加工的全过成。PRO/E系统的全相关统一数据库能将设计模型变化体现到加工信息当中去,利用它所提供的工具将设计模型处理成ASCII码刀位数据文件，这些文件经过后处理变成数据加工数据。PRO/NC生成的数控加工文件包括刀位数据文件、刀具清单、操作报告、中间模型、机床控制文件等。PRO/NC模块应用范围比较广，包括数控车、数控铣、加工中心等。下表1.2是具体的应用范围。表1.2模块名称应用范围PRO/ENC—车床一个转塔车床及钻孔加工二个转塔车床及钻孔加工PRO/ENC—铣床二轴半铣床加工3~5轴铣床加工PRO/ENC—铣削/车削2~5轴车铣综合加工PRO/ENC—Wendm2轴或4轴线切割加工1.5数控自动加工的加工流程PRO/NC进行数控加工时，先用PRO/E的造型模块将零件的几何图形绘制在计算机上，形成零件的设计模型，然后直接调用PRO/E的数控编程模块，定义操作，选择加工方法、定义刀具、加工参数和加工区域，进行刀具轨迹处理，并由计算机的自动对零件加工轨迹的各个节点进行计算和处理。从而生成刀位数据文件；经过相应的后置处理，自动生成数控加工程序，并在计算机上动态的显示其刀具的加工轨迹如图1.9流程：设计模型→制造模型←毛坯夹具设置→制造设置数据←机床数据和刀具数据↓操作设置↓定义NC工序↓生成刀位数据文件↓后置处理↓动态仿真↓→→→↓↑↓↓↓修改←N←正确→Y→NC机床图1.91.6校徽在Pro/NC中的编程实例在建立好模型的基础上，利用Pro/NC进行数控加工的自动编程。下面的实例将对加工的一般过程进行说明：1．在Pro/ENGINEERWidfire中打单击系统工具中新建按钮，打开“新建文件”对话框，选择文件类型为“制造”，子类型选择“NC组件”，取消使用默认模板，单击“确定”按钮，在“文件选项”对话框中选择“mmns-mfg-nc”单击确定按钮后进入制造加工模式。2．在【菜单管理器】中选择→→，选择设计模XIAOHUI.prt。在系统弹出的【元件放置】对话框，选择，在缺省的状态下放置参考模型。3．在【菜单管理器】中选择→→，在消息提示区中输入工件的名称XH，单击在，在创建特征下拉菜单中单击，在实体选向中单击，在放置选向中，单击放置，再单击定义，系统弹出草绘对话框如图1.10，选择如图1.11的平面来作为参照。单击，按做CTRL，选择如图1.12所示的平面作为参照平面，单击参照对话框的关闭。单击，画210mm210mm的矩形。单击，在框中输入10.00，，单击和，完成的图形如图1.13。图1.10图1.114．在【菜单管理器】中选择【制造设置】命令，系统弹出如图1.14所示。同时弹出操作设置对话框，如图1.15。用来对机床、刀具、机床坐标系和退刀平面的设置。图1.11图1.12图1.13图1.145．单击对话框中的图标,再单击，选择。出现刀具设置对话框，如图1.16所示。在刀具设置对话框中输入刀具的材料、长度等参数。图1.15图1.16设置好后单击，单击。加工零点设置：单击加工零点处的，选择坐标，系，拾取模型于其内创建坐标系，选择整个图形，图形出现红色线条，这时出来坐标对话框，按住CTRL选择如图1.17的三个面创建坐标，单击，根据具体的机床进行设置。设置后如下图1.18所示。1.17图1.186.退刀面设置，单击退刀曲面的，在退刀选取中单击，输入Z深度，如图1.19，图1.19单击，在操作设置对话框中单击，则操作OP010已经成功创建。7.参数设置，在【菜单管理器】中选择→→，单击，序列设置如图1.20，单击刀具设置对话框的。在制造参数下拉菜单中选择，完成设置如图1.21所示。图1.20图1.21单击→→→→→，单击。在序列坐标中单击，选取坐标系。重复对刀面的设置。8.创建加工窗口，在定义窗口的下拉菜单中选择，在消息提示区输入窗口的名称，单击，在铣削窗口下拉菜单中选择，选取垂直曲面、边或顶点，截面将相对于它们进行尺寸标注和约束，选择要创建窗口的图形，选择如下参照，单击关闭。单击，画加工窗口，204mm204mm的矩形。单击，单击加工窗口的。单击→。9.轨迹演示，单击，计算CL轨迹，单击图1.22所示。图1.22图1.23选择图1.22中的按钮，则可以见到刀具的走刀路线。