摘 要

随着齿轮制造企业的生产模式向多品种、少批量生产模式转变，既存的数控加工程序编制方法已无法较好地满足市场对产品生产效率提出的更高要求。因此本文以齿轮轴加工过程涉及到的车削工艺作为主要研究对象，基于模块化思想首先对零件特征及数控程序进行分类。随后对各分类模块进行代码抽象，针对待加工零件特征按照一定的模块组合规则完成加工总NC代码输出，从而提出一种新的数控加工程序编制方法。本文研究的具体内容有：1）对适于车削的轴类零件特征及加工程序进行分类和联系，以FANUC系统作为编程载具对各模块编程过程进行抽象，得到各加工程序模块NC代码。2）根据加工工序编制原则进行模块之间调用规则的确定，绘制出总NC代码输出流程，并依托C 程序语言实现从各模块既定参数的输入到加工总NC代码的输出。3）将本文提出的程序编制方法运用至某一零件加工实例，完成该零件加工代码的输出，并运用仿真软件VERICUT进行加工仿真，以验证方法的正确性和有效性。4）以齿轮轴加工过程涉及到的滚齿工艺作为研究对象，按照本文提出的编程方法对其程序编制进行分析，为后续研究提供理论基础。结果表明，通过对程序的模块化编制方法研究，本文提出的程序编制方法能较大提升数控加工程序编程效率和精度，同时也为其他工艺的程序编制方法研究提供了可行方案。

关键词：模块化思想；车削工艺；零件特征；程序编制模块；调用规则

Abstract

As the production mode of gear manufacturing enterprises shifts to a multi-variety and low-volume production mode, the existing NC machining programming methods have been unable to meet the market's higher requirements for product production efficiency. Therefore, this article takes the turning process involved in the gear shaft machining process as the main research object, and first classifies the part features and CNC programs based on the modularity idea. Then, the code abstraction of each classification module is carried out, and the total NC code output of the processing is completed according to certain module combination rules for the features of the parts to be processed, so that a new method for programming NC machining programs is proposed. The specific contents studied in this paper are: 1) Classify and connect the features and processing procedures of shaft parts suitable for turning, and use the FANUC system as a programming vehicle to extract the programming process of each module and obtain the NC codes of each processing program module. 2) Determine the calling rules between the modules according to the principle of processing procedure compilation, draw the output flow of the total NC code, and rely on the C programming language to realize the output from the input of the predetermined parameters of each module to the total NC code of the processing. 3) Apply the programming method proposed in this article to a part processing example, complete the output of the part processing code, and use the simulation software VERICUT to perform processing simulation to verify the correctness and effectiveness of the method. 4) The gear hobbing process involved in the gear shaft machining process is taken as the research object, and its programming is analyzed according to the programming method proposed in this paper, which provides a theoretical basis for subsequent research. The results show that through the study of the modular programming method of the program, the programming method proposed in this paper can greatly improve the programming efficiency and accuracy of the CNC machining program, and also provides a feasible solution for the research of programming methods of other processes.

Key Words：Modular Idea；Turning Technology； Part Features;；Programming Module； Calling Rules

目 录

摘 要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1 研究背景及意义 1

1.1.1 研究背景 1

1.1.2 研究意义 1

1.2 研究现状 2

1.3 研究内容 3

第2章 轴类零件特征及程序分类 5

2.1 轴类零件特征分类 5

2.2 车削加工程序分类 6

第3章 各程序模块NC代码抽象 8

3.1 程序编制基础 8

3.1.1 FANUC系统编程特点 8

3.1.2 机床坐标系统 8

3.2 主程序模块NC代码 9

3.3 切削控制程序模块NC代码 11

3.3.1 换刀模块NC代码 11

3.3.2 主轴参数设定模块NC代码 12

3.4 圆柱面车削模块NC代码 12

3.4.1 圆柱面车削编程基础 12

3.4.2 端面车削模块NC代码 13

3.4.3 外圆车削模块NC代码 14

3.5 槽类车削模块NC代码 15

3.5.1 槽类车削编程基础 15

3.5.2 内槽车削模块NC代码 15

3.5.3 外槽车削模块NC代码 16

3.6 螺纹车削模块NC代码 20

3.6.1 螺纹车削编程基础 20

3.6.2 圆柱螺纹车削模块NC代码 20

3.6.3 圆锥螺纹车削模块NC代码 21

3.7 锥面车削模块NC代码 22

3.7.1 锥面车削编程基础 22

3.7.2 锥面车削模块NC代码 23

3.8 孔车削模块NC代码 25

3.8.1 孔车削加工基础 25

3.8.2 孔车削模块NC代码 25

3.9 圆弧车削模块NC代码 26

3.9.1 圆弧车削编程基础 26

3.9.2 圆弧车削模块NC代码 26

3.10 倒角车削模块NC代码 28

第4章 零件加工总NC代码输出 30

4.1 特征模块NC代码调用规则 30

4.1.1 某加工实例程序编制探究 30

4.1.2 特征加工工序编制原则 30

4.1.3 各程序模块调用规则 31

4.2 基于C 程序语言实现总NC代码输出 32

4.2.1 总NC代码输出流程分析 32

4.2.2 主函数程序编制 32

4.2.3 案例总NC代码输出 33

4.3 基于VERICUT仿真软件验证 34

4.3.1 VERIVUT软件介绍 34

4.3.2 加工仿真基础设置 34

4.3.3 仿真结果分析 36

第5章 齿轮类零件及滚齿程序分类 39

5.1 齿轮类零件分类 39

5.2 滚齿加工程序分类 39

第6章 总结与展望 42

6.1 主要结论 42

6.2 研究工作展望 42

参考文献 43

附录A 45

致 谢 46

第1章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.1.1 研究背景

随着工业的不断发展，数控加工技术日益成熟，越来越多的零部件都倾向于在数控机床上进行加工制造。齿轮轴作为机械行业中应用最为广泛的一种传动零件，其数控加工技术也得到了广泛的应用。相较于普通齿轮加工方式，齿轮轴的加工需要同时运用到多种加工工艺，比如车削工艺、滚齿工艺等。然而随着齿轮制造企业的生产模式向多品种、少批量生产模式转变，市场对产品的生产效率提出了更高的要求^[1]。多品种、少批量的生产模式意味着转工序的频率增加，每一种齿轮轴的齿部和轴部都需要特定的数控加工程序。因此数控加工程序的编制需要消耗大量时间，数控程序的编制效率则是影响零件生产效率的重要因素之一。

目前对于齿轮轴轴部加工通常采用数控车削、铣削等方法，而对于齿轮轴齿部加工则通常采用滚齿-剃齿法。这些工艺的数控程序编制手段主要分为自动编程以及手动编程。就自动编程而言，国内外一些通用软件如CATIA、DROE、UG等虽然可以适应绝大多数制造领域，但其价格相对昂贵。而手动编程虽然能将有规律的形状或尺寸用最短的程序表达出来，具有极好的易读性、易修改性和通用性强等优点，但也存在（1）计算简单繁琐，容易出错；（2）编程人员的不同，加工代码存在细微差异，无法形成标准化模式；（3）程序编制效率低等缺点^[2]。更重要的是目前制造企业的生产倾向于向多品种、少批量生产模式转变，而一般的手动编程采用常量，针对形状相同而尺寸不同的零件需要编制不同的程序，其相应的加工参数也会随之改变，这就要求操作者不断调整程序的各项参数，比如主轴转速、坐标点值和进给速度等。再进行反复调整，费时繁琐^[3]。