數(shù)控機床的分類及典型軸類零件的加工論文

1、畢 業(yè) 論 文題 目 數(shù)控機床的分類及典型軸類零件的加工專 業(yè) 數(shù)控加工與維護工程 班 級 學 生 指導教師 西安工業(yè)大學函授部二 0 0 九 年函 授 站 教務主任 批準日期 西 安 工 業(yè) 大 學畢 業(yè) 設 計（論 文）任 務 書 專業(yè) 班 學生 一、畢業(yè)設計（論文）課題 二、畢業(yè)設計（論文）工作自 年 月 日起至 年 月 日止三、畢業(yè)設計（論文）進行地點 四、畢業(yè)設計（論文）的內(nèi)容要求： 負責指導教師 指 導 教 師 接受設計（論文）任務開始執(zhí)行日期 學生簽名 摘 要此次論文針對典型零件的工藝分析與加工及數(shù)控的發(fā)展。數(shù)控技術及數(shù)控機床在當今機械制造業(yè)中的重要地位和巨大效益，顯示了其在國家

2、基礎工業(yè)現(xiàn)代化中的戰(zhàn)略性作用，并已成為傳統(tǒng)機械制造工業(yè)提升改造和實現(xiàn)自動化、柔性化、集成化生產(chǎn)的重要手段和標志。數(shù)控技術及數(shù)控機床的廣泛應用，給機械制造業(yè)的產(chǎn)業(yè)結構、產(chǎn)品種類和檔次以及生產(chǎn)方式帶來了革命性的變化。數(shù)控機床是現(xiàn)代加工車間最重要的裝備。它的發(fā)展是信息技術(1t)與制造技術(mt)結合發(fā)展的結果?，F(xiàn)代的cad/cam、fms、cims、敏捷制造和智能制造技術，都是建立在數(shù)控技術之上的。掌握現(xiàn)代數(shù)控技術知識是現(xiàn)代機電類專業(yè)學生必不可少的。 在數(shù)控加工中，從零件的設計圖紙到零件成品合格交付，不僅要考慮到數(shù)控程序的編制，還要考慮到諸如零件加工工藝路線的安排、加工機床的選擇、切削刀具的選擇、

3、零件加工中的定位裝夾等一系列因素的影響，在開始編程前，必須要對零件設計圖紙和技術要求進行詳細的數(shù)控加工工藝分析，以最終確定哪些是零件的技術關鍵，哪些是數(shù)控加工的難點，以及數(shù)控程序編制的難易程度。零件的數(shù)控加工工藝分析是編制數(shù)控程序中最重要而又極其復雜的環(huán)節(jié)，也是數(shù)控加工工藝方案設計的核心工作，必須在數(shù)控加工方案制定前完成。一個合格的編程人員對數(shù)控機床及其控制系統(tǒng)的功能及特點，以及影響數(shù)控加工的每個環(huán)節(jié)都要有一個清晰、全面的了解，這樣才能避免由于工藝方案考慮不周而可能出現(xiàn)的產(chǎn)品質(zhì)量問題，造成無謂的人力、物力等資源的浪費。 全面合理的數(shù)控加工工藝分析是提高數(shù)控編程質(zhì)量的重要保障。 數(shù)控車床是目前使

4、用最廣泛的數(shù)控機床之一。數(shù)控車床主要用于加工軸類、盤類等回轉(zhuǎn)體零件。通過數(shù)控加工程序的運行，可自動完成內(nèi)外圓柱面、圓錐面、成形表面、螺紋和端面等工序的切削加工，并能進行車槽、鉆孔、擴孔、鉸孔等工作。 關鍵詞：切削機床 工藝分析 目 錄第一章. 數(shù)控機床的分類61.1按加工工藝方法分類71.1.1金屬切削類數(shù)控機床71.1.2特種加工類數(shù)控機床71.1.3板材加工數(shù)控機床71.2按控制控制運動軌跡分類71.2.1點位控制數(shù)控機床71.2.2直線控制數(shù)控機床71.2.3輪廓控制數(shù)控機床71.3按驅(qū)動裝置的特點分類71.3.1開環(huán)控制數(shù)控機床81.3.2閉環(huán)控制數(shù)控機床91.3.3半閉環(huán)控制數(shù)控機床

5、1.3.4混合控制數(shù)控機床9第二章 數(shù)控車床中的加工工藝編制102.1確定零件車削加工方案102.1.零件圖紙工藝分析112.1.2裝夾112.1.3工序方案112.1.4確定工步順序、進給路線及刀具112.1.5確定切削用量112.1.6指令選擇12第三章. 豐富的高速切削刀具軌跡策略31.1確定刀具路徑應滿足的基本要求123.1.2確定刀具進到要求13313粗加工刀具路徑要求13314精加工刀具路徑要求13315其他刀具加工路徑要求14第四章. 數(shù)控未來的發(fā)展144.1.1數(shù)控系統(tǒng)向開放式體系結構發(fā)展144.1.2 數(shù)控系統(tǒng)向軟數(shù)控方向發(fā)展154.1.3數(shù)控系統(tǒng)控制性能向智能化方向發(fā)展16

6、4.1.4數(shù)控系統(tǒng)向網(wǎng)絡化方向發(fā)展164.1.5數(shù)控系統(tǒng)向高可靠性方向發(fā)展174.1.6：數(shù)控系統(tǒng)向復合化方向發(fā)展174.1.7數(shù)控系統(tǒng)向多軸聯(lián)動化方向發(fā)展17結束語18致謝19參考文獻19第一章 概述1.1、按加工工藝方法分類 1.1.1金屬切削類數(shù)控機床 與傳統(tǒng)的車、銑、鉆、磨、齒輪加工相對應的數(shù)控機床有數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控鉆床、數(shù)控磨床、數(shù)控齒輪加工機床等。盡管這些數(shù)控機床在加工工藝方法上存在很大差別，具體的控制方式也各不相同，但機床的動作和運動都是數(shù)字化控制的，具有較高的生產(chǎn)率和自動化程度。 在普通數(shù)控機床加裝一個刀庫和換刀裝置就成為數(shù)控加工中心機床。加工中心機床進一步提高了普通數(shù)

7、控機床的自動化程度和生產(chǎn)效率。例如銑、鏜、鉆加工中心，它是在數(shù)控銑床基礎上增加了一個容量較大的刀庫和自動換刀裝置形成的，工件一次裝夾后，可以對箱體零件的四面甚至五面大部分加工工序進行銑、鏜、鉆、擴、鉸以及攻螺紋等多工序加工，特別適合箱體類零件的加工。加工中心機床可以有效地避免由于工件多次安裝造成的定位誤差，減少了機床的臺數(shù)和占地面積，縮短了輔助時間，大大提高了生產(chǎn)效率和加工質(zhì)量。 1.1.2特種加工類數(shù)控機床 除了切削加工數(shù)控機床以外，數(shù)控技術也大量用于數(shù)控電火花線切割機床、數(shù)控電火花成型機床、數(shù)控等離子弧切割機床、數(shù)控火焰切割機床以及數(shù)控激光加工機床等。 1.1.3板材加工類數(shù)控機床 常見的

8、應用于金屬板材加工的數(shù)控機床有數(shù)控壓力機、數(shù)控剪板機和數(shù)控折彎機等。 近年來，其它機械設備中也大量采用了數(shù)控技術，如數(shù)控多坐標測量機、自動繪圖機及工業(yè)機器人等。 1.2、按控制運動軌跡分類 12.1點位控制數(shù)控機床 位置的精確定位，在移動和定位過程中不進行任何加工。機床數(shù)控系統(tǒng)只控制行程終點的坐標值，不控制點與點之間的運動軌跡，因此幾個坐標軸之間的運動無任何聯(lián)系?？梢詭讉€坐標同時向目標點運動，也可以各個坐標單獨依次運動。 這類數(shù)控機床主要有數(shù)控坐標鏜床、數(shù)控鉆床、數(shù)控沖床、數(shù)控點焊機等。點位控制數(shù)控機床的數(shù)控裝置稱為點位數(shù)控裝置。 1.2.2直線控制數(shù)控機床 直線控制數(shù)控機床可控制刀具或工作臺

9、以適當?shù)倪M給速度，沿著平行于坐標軸的方向進行直線移動和切削加工，進給速度根據(jù)切削條件可在一定范圍內(nèi)變化。 直線控制的簡易數(shù)控車床，只有兩個坐標軸，可加工階梯軸。直線控制的數(shù)控銑床，有三個坐標軸，可用于平面的銑削加工。代組合機床采用數(shù)控進給伺服系統(tǒng)，驅(qū)動動力頭帶有多軸箱的軸向進給進行鉆鏜加工，它也可算是一種直線控制數(shù)控機床。 數(shù)控鏜銑床、加工中心等機床，它的各個坐標方向的進給運動的速度能在一定范圍內(nèi)進行調(diào)整，兼有點位和直線控制加工的功能，這類機床應該稱為點位/直線控制的數(shù)控機床。 1.2.3輪廓控制數(shù)控機床 輪廓控制數(shù)控機床能夠?qū)蓚€或兩個以上運動的位移及速度進行連續(xù)相關的控制，使合成的平面或空

10、間的運動軌跡能滿足零件輪廓的要求。它不僅能控制機床移動部件的起點與終點坐標，而且能控制整個加工輪廓每一點的速度和位移，將工件加工成要求的輪廓形狀。 常用的數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控磨床就是典型的輪廓控制數(shù)控機床。數(shù)控火焰切割機、電火花加工機床以及數(shù)控繪圖機等也采用了輪廓控制系統(tǒng)。輪廓控制系統(tǒng)的結構要比點位/直線控系統(tǒng)更為復雜，在加工過程中需要不斷進行插補運算，然后進行相應的速度與位移控制。 現(xiàn)在計算機數(shù)控裝置的控制功能均由軟件實現(xiàn)，增加輪廓控制功能不會帶來成本的增加。因此，除少數(shù)專用控制系統(tǒng)外，現(xiàn)代計算機數(shù)控裝置都具有輪廓控制功能。 1.3、按驅(qū)動裝置的特點分類 1.3.1開環(huán)控制數(shù)控機床 這類

11、控制的數(shù)控機床是其控制系統(tǒng)沒有位置檢測元件，伺服驅(qū)動部件通常為反應式步進電動機或混合式伺服步進電動機。數(shù)控系統(tǒng)每發(fā)出一個進給指令，經(jīng)驅(qū)動電路功率放大后，驅(qū)動步進電機旋轉(zhuǎn)一個角度，再經(jīng)過齒輪減速裝置帶動絲杠旋轉(zhuǎn)，通過絲杠螺母機構轉(zhuǎn)換為移動部件的直線位移。移動部件的移動速度與位移量是由輸入脈沖的頻率與脈沖數(shù)所決定的。此類數(shù)控機床的信息流是單向的，即進給脈沖發(fā)出去后，實際移動值不再反饋回來，所以稱為開環(huán)控制數(shù)控機床。 開環(huán)控制系統(tǒng)的數(shù)控機床結構簡單，成本較低。但是，系統(tǒng)對移動部件的實際位移量不進行監(jiān)測，也不能進行誤差校正。因此，步進電動機的失步、步距角誤差、齒輪與絲杠等傳動誤差都將影響被加工零件的精

12、度。開環(huán)控制系統(tǒng)僅適用于加工精度要求不很高的中小型數(shù)控機床，特別是簡易經(jīng)濟型數(shù)控機床。 1.3.2閉環(huán)控制數(shù)控機床 接對工作臺的實際位移進行檢測，將測量的實際位移值反饋到數(shù)控裝置中，與輸入的指令位移值進行比較，用差值對機床進行控制，使移動部件按照實際需要的位移量運動，最終實現(xiàn)移動部件的精確運動和定位。從理論上講，閉環(huán)系統(tǒng)的運動精度主要取決于檢測裝置的檢測精度，也與傳動鏈的誤差無關，因此其控制精度高。圖1-3所示的為閉環(huán)控制數(shù)控機床的系統(tǒng)框圖。圖中a為速度傳感器、c為直線位移傳感器。當位移指令值發(fā)送到位置比較電路時，若工作臺沒有移動，則沒有反饋量，指令值使得伺服電動機轉(zhuǎn)動，通過a將速度反饋信號送

13、到速度控制電路，通過c將工作臺實際位移量反饋回去，在位置比較電路中與位移指令值相比較，用比較后得到的差值進行位置控制，直至差值為零時為止。這類控制的數(shù)控機床，因把機床工作臺納入了控制環(huán)節(jié)，故稱為閉環(huán)控制數(shù)控機床。 閉環(huán)控制數(shù)控機床的定位精度高，但調(diào)試和維修都較困難，系統(tǒng)復雜，成本高。 1.3.3半閉環(huán)控制數(shù)控機床 半閉環(huán)控制數(shù)控機床是在伺服電動機的軸或數(shù)控機床的傳動絲杠上裝有角位移電流檢測裝置（如光電編碼器等），通過檢測絲杠的轉(zhuǎn)角間接地檢測移動部件的實際位移，然后反饋到數(shù)控裝置中去，并對誤差進行修正。通過測速元件a和光電編碼盤b可間接檢測出伺服電動機的轉(zhuǎn)速，從而推算出工作臺的實際位移量，將此值

14、與指令值進行比較，用差值來實現(xiàn)控制。由于工作臺沒有包括在控制回路中，因而稱為半閉環(huán)控制數(shù)控機床。 半閉環(huán)控制數(shù)控系統(tǒng)的調(diào)試比較方便，并且具有很好的穩(wěn)定性。目前大多將角度檢測裝置和伺服電動機設計成一體，這樣，使結構更加緊湊。 1.3.4混合控制數(shù)控機床 將以上三類數(shù)控機床的特點結合起來，就形成了混合控制數(shù)控機床?；旌峡刂茢?shù)控機床特別適用于大型或重型數(shù)控機床，因為大型或重型數(shù)控機床需要較高的進給速度與相當高的精度，其傳動鏈慣量與力矩大，如果只采用全閉環(huán)控制，機床傳動鏈和工作臺全部置于控制閉環(huán)中，閉環(huán)調(diào)試比較復雜?；旌峡刂葡到y(tǒng)又分為兩種形式： （1）開環(huán)補償型。它的基本控制選用步進電動機的開環(huán)伺服機

15、構，另外附加一個校正電路。用裝在工作臺的直線位移測量元件的反饋信號校正機械系統(tǒng)的誤差。 （2）半閉環(huán)補償型。它是用半閉環(huán)控制方式取得高精度控制，再用裝在工作臺上的直線位移測量元件實現(xiàn)全閉環(huán)修正，以獲得高速度與高精度的統(tǒng)一。其中a是速度測量元件（如測速發(fā)電機），b是角度測量元件，c是直線位移測量元件。第二章 數(shù)控車床中的加工工藝編制隨著數(shù)控技術的不斷發(fā)展和應用領域的擴大，數(shù)控加工技術對國計民生的一些重要行業(yè)（it、汽車、輕工、醫(yī)療等）的發(fā)展起著越來越重要的作用，因為效率、質(zhì)量是先進制造技術的主體。高速、高精加工技術可極大地提高效率，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和檔次，縮短生產(chǎn)周期和提高市場競爭能力。而對于數(shù)控

16、加工,無論是手工編程還是自動編程，在編程前都要對所加工的零件進行工藝分析，擬定加工方案，選擇合適的刀具，確定切削用量，對一些工藝問題(如對刀點、加工路線等)也需做一些處理。并在加工過程掌握控制精度的方法,才能加工出合格的產(chǎn)品2.1確定零件車削加工方案零件圖紙工藝分析確定裝夾方案確定工序方案確定工步順序確定進給路線確定所用刀具確定切削參數(shù)編寫加工程序2.1.1零件圖紙工藝分析該零件尺寸精度要求較高，有外圓錐面,外圓弧面,內(nèi)錐,內(nèi)槽，內(nèi)螺紋等形面。精度上，外圓48與38等外徑及長度方向尺寸精度較高。并且左圓錐面與右圓柱面具有同軸度要求，可見該零件結構復雜，適合數(shù)控加工。2.1.2裝夾方案形位精度的

17、要求確定了零件的裝夾方案，從該零件可看出，需要經(jīng)過多次掉頭裝夾才能達到要求。應先夾住左端面,除了直徑40的外錐及內(nèi)螺紋內(nèi)槽不需加工外,其它的需加工完畢。接著掉頭夾住38的外徑加工剩余的部分。第二次裝夾需以38的外徑及左端面定位，采用百分表找正，才能較好保證同軸度。還需注意，第二次裝夾時該零件屬薄壁件，易變形，夾緊力要適當。 2.1.3工序方案分為四道工序，工序1，夾住零件右端，夾位為30長，加工48、38柱面、r40、r4圓弧、保證外徑各個長度。工序2,加工16、30內(nèi)圓柱,圓錐面、r2圓弧、保證內(nèi)徑各個長度。工序3,工掉頭裝夾3825柱面，控制總長,加工40外錐面；工序4鉆螺紋底孔,加工內(nèi)槽

18、。內(nèi)螺紋。2.1.4確定工步順序、進給路線及刀具 確定進給路線的工作重點，主要在于確定粗加工及空行程的進給路線，因精加工切削過程的進給路線基本上都是沿其零件輪廓順序進行的。進給路線泛指刀具從對刀點（或機床固定原點）開始運動起，直至返回該點并結束加工程序所經(jīng)過的路徑，包括切削加工的路徑及刀具切入、切出等非切削空行程。在保證加工質(zhì)量的前提下，使加工程序具有最短的進給路線，不僅可以節(jié)省整個加工過程的執(zhí)行時間，還能減少一些不必要的刀具消耗及機床進給機構滑動部件的磨損等。而刀具的選擇也是數(shù)控加工中重要內(nèi)容之一，它不僅影響機床的加工效率，而且直接影響加工質(zhì)量。編程時，選擇刀具通常要考慮機床的加工能力、工序

19、內(nèi)容、工件材料等因素。如下是對該零件工步順序、刀具的選擇。1粗車外圓表面。刀具：90o外圓刀片,80o菱形刀片。48、30外圓、r40圓弧。2半精車r4過渡圓弧。刀具：6圓形刀。3粗車內(nèi)孔端部，刀具：三角形刀片。這道工步是為下一道工步服務，減少鉆削加工變形。4鉆削內(nèi)孔深部。刃具5粗車內(nèi)錐面。刀具：55o菱形刀片。6精車右端面。刀具：55o菱形刀片。7精車內(nèi)錐面。刀具：93o菱形刀片。8精車外圓及圓弧面。刀具：93o外圓刀片,r3圓弧車刀。9掉頭裝夾,粗、精車左端面,保證總長。刀具：55o菱形刀片。10粗車40外錐面。刀具：90o外圓刀片。11粗、精螺紋底孔。刀具：93o菱形刀片。12精車40外

20、錐面。刀具：93o外圓刀片。13車內(nèi)螺紋退刀槽及車螺紋。刀具：90o內(nèi)槽刀片及 60o內(nèi)螺紋刀片。2.1.5確定切削用量切削用量是衡量工作運動大小的數(shù)值，它的選擇與保證工件質(zhì)量和提高生產(chǎn)效率有密切的關系。切削用量主要包括切削速度、進給量和切削深度。切削用量大小決定著加工時間、刀具壽命和加工質(zhì)量。經(jīng)濟有效的加工方式必然是合理的選擇了切削用量。如下是對該零件切削用量的選擇。外圓柱面粗車:s=600r/min f=80mm/min ap=4mm精車: s=1000r/min f=100mm/min ap=1mm內(nèi)圓柱面粗車:s=600r/min f=60mm/min ap=3mm精車: s=1000

21、r/min f=80mm/min ap=1.5mm內(nèi)槽s=600r/min f=50mm/min ap=4mm內(nèi)螺紋s=600r/min 2.1.6指令選擇準備功能指令 goo g01 g71 g73 g75 g76 輔助功能指令 m03 m05 m08 m09 m00 m30 刀具功能代碼 t主軸功能代碼 s 三.豐富的高速切削刀具軌跡策略以高切削速度、高進給速度和高加工精度為主要特征的高速切削技術，最近十幾年發(fā)展迅在航空航天、模具制造及精密微細加工等領域得到了廣泛應用。因此，高速加工技術的研究已成為國內(nèi)外制造領域重要的研究項目之一。 3.1.確定刀具路徑應滿足的基本要求 高速切削不僅提高了

22、對機床、夾具、刀具和刀柄的要求，同時也要求改進刀具路徑策略，因為若路徑不合理，在切削過程中就會引起切削負荷的 突變，從而給零件、機床和刀具帶來沖擊，破壞加工質(zhì)量，損傷刀具。在高速切削中由于切削速度和進給速度都很快，這種損害比在普通切削中要嚴重的多，因此， 必須研究適合高速切削的路徑，將切削過程中切削負荷的突變降至最低。可以說，高速切削機床只有有了合理的高速刀具軌跡才能真正獲得最大效益。 為了消除切削過程中切削負荷的突變，刀具路徑應滿足以下基本要求： 切削是等體積切削，即切削過程中切削力恒定。 盡量減少空行程。 盡量減少進給速度的損失。 通用的刀具路徑3.2刀具進給要求進刀時采用螺旋或弧進刀，使

23、刀具逐漸切入零件，以保證切削力不發(fā)生突變，延長刀具壽命。 切削速度的連續(xù)和無突變，使切削連續(xù)平穩(wěn)，否則，將產(chǎn)生沖擊。 切削時使用順銑使切削過程穩(wěn)定，不易過切，刀具磨損小，表面質(zhì)量好。 采用小的軸向切深以保證小的切削力、少的切削熱和排屑的順暢。無切削方向突變，即刀具軌跡是無尖角的，普通加工軌跡的尖角處用圓弧或其他曲線來取代，從而保證切削方向的變化是逐漸的而不 是突變的。這樣有兩點好處：一是現(xiàn)代高速機床的控制系統(tǒng)都有程序段前視和尖角自動減速功能，即在到達尖角前，將自動降低進給速度，這樣雖然減小了沖擊，且 避免了過切，但卻損失了進給速度。軌跡是無尖角的，自然也就避免了這種情況的發(fā)生；二是在尖角處切削

24、負荷會突然加大，引起沖擊。軌跡是無尖角的 時候這種問題同樣不存在。 采用等高線軌跡，加工余量均勻的走刀路線可取得好的效果。為采用等高線法的刀具軌跡，刀具沿x或y軸方向平動，完成金屬的切除， 這樣可保證高速加工中切削余量均勻，對加工穩(wěn)定，尤其是刀具壽命的延長有利3.3粗加工刀具路徑要求粗加工時常用的刀具路徑有： z向等高線層切法，即將零件分成若干層，一層一層逐層往下切，在每層中將零件的所有區(qū)域加工完再進人下一層，在每一層均采用螺旋或圓弧進刀，同時 采用無尖角刀具軌跡。這樣有利于排屑，也避免了切削力發(fā)生突變。對薄壁件來說，更應采用這種刀具軌跡，因為這種刀具軌跡在切削過程中還能使薄壁 保持較好的剛性

25、。 插銑刀具路徑。對于深度很深的腔體的粗加工可采用插銑的方法來進行，因為腔體很深時，需要很長的刀具，這時刀具的剛性很差，按常規(guī)的切削路線切削刀具易變形，而且也易產(chǎn)生振動，影響加工質(zhì)量和效率，采用插銑的軌跡正好可解決這一問題。 擺線刀具路徑。另一種更新的粗加工刀具軌跡是擺線刀具軌跡，“擺線”是指當一個圓沿著一條曲線作純滾動時，圓上某一固定點的軌跡。采用 這種刀具軌跡使刀具在切削時距某條曲線(一般是零件的輪廓線及其平移線)保持一個恒定的半徑，從而可使進給速度在加工過程中可保持不變，而且這時的徑向吃 刀量一般取刀具直徑的5%左右，因此刀具的冷卻條件良好，刀具的壽命較長。這對高速加工是非常有利的。3.

26、4精加工刀具路徑要求加工時常用的刀具路徑有： 先在陡峭面用z向等高線層切法加工，然后在非陡峭面采用表面輪廓軌跡法加工； 先用表面輪廓軌跡法加工所有面，再在垂直方向上加工陡峭面。 薄壁件的精加工采用z向等高線層切法。 當然在加工過程中同樣每一層都要盡量作到螺旋或園弧進刀，采用無尖角刀具軌跡3.5其他刀具加路徑工要求如加工的是單一型腔的薄壁件，它比單純的等高線逐層切法對保持薄壁的剛性更好，從而保證加工余量均勻，零件變形小。 對薄底零件應采用所示的走刀軌跡。即從離支撐最遠的點開始切削，分層切削直到深度到位；每次深度銑到以后再向支撐處移動一個徑向切深，重復上一步的過程，直至切削完成。相當于將薄壁件的等

27、高線逐層切法轉(zhuǎn)動90。這樣才能在切削時較好地保持零件剛性，避免振動。四. 數(shù)控未來的發(fā)展4.1.1數(shù)控系統(tǒng)向開放式體系結構發(fā)展20世紀90年代以來，由于計算機技術的飛速發(fā)展，推動數(shù)控技術更快的更新?lián)Q代。世界上許多數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠家利用pc機豐富的軟、硬件資源開發(fā)開放式體系結構的新一代數(shù)控系統(tǒng)。開放式體系結構使數(shù)控系統(tǒng)有更好的通用性、柔性、適應性、可擴展性，并可以較容易的實現(xiàn)智能化、網(wǎng)絡化。近幾年許多國家紛紛研究開發(fā)這種系統(tǒng)，如美國科學制造中心(ncms)與空軍共同領導的“下一代工作站/機床控制器體系結構”ngc，歐共體的“自動化系統(tǒng)中開放式體系結構”osaca，日本的osec計劃等。開放式體系結

28、構可以大量采用通用微機技術，使編程、操作以及技術升級和更新變得更加簡單快捷。開放式體系結構的新一代數(shù)控系統(tǒng)，其硬件、軟件和總線規(guī)范都是對外開放的，數(shù)控系統(tǒng)制造商和用戶可以根據(jù)這些開放的資源進行的系統(tǒng)集成，同時它也為用戶根據(jù)實際需要靈活配置數(shù)控系統(tǒng)帶來極大方便，促進了數(shù)控系統(tǒng)多檔次、多品種的開發(fā)和廣泛應用，開發(fā)生產(chǎn)周期大大縮短。同時，這種數(shù)控系統(tǒng)可隨cpu升級而升級，而結構可以保持不變。4.1.2數(shù)控系統(tǒng)向軟數(shù)控方向發(fā)展現(xiàn)在，實際用于工業(yè)現(xiàn)場的數(shù)控系統(tǒng)主要有以下四種類型，分別代表了數(shù)控技術的不同發(fā)展階段，對不同類型的數(shù)控系統(tǒng)進行分析后發(fā)現(xiàn)，數(shù)控系統(tǒng)不但從封閉體系結構向開放體系結構發(fā)展，而且正在從

29、硬數(shù)控向軟數(shù)控方向發(fā)展的趨勢。 傳統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)，如fanuc 0系統(tǒng)、mitsubishi m50系統(tǒng)、sinumerik 810m/t/g系統(tǒng)等。這是一種專用的封閉體系結構的數(shù)控系統(tǒng)。目前，這類系統(tǒng)還是占領了制造業(yè)的大部分市場。但由于開放體系結構數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展，傳統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)的市場正在受到挑戰(zhàn)，已逐漸減小。“pc嵌入nc”結構的開放式數(shù)控系統(tǒng)，如fanuc18i、16i系統(tǒng)、sinumerik 840d系統(tǒng)、num1060系統(tǒng)、ab 9/360等數(shù)控系統(tǒng)。這是一些數(shù)控系統(tǒng)制造商將多年來積累的數(shù)控軟件技術和當今計算機豐富的軟件資源相結合開發(fā)的產(chǎn)品。它具有一定的開放性，但由于它的nc部分仍然是傳統(tǒng)的

30、數(shù)控系統(tǒng)，用戶無法介入數(shù)控系統(tǒng)的核心。這類系統(tǒng)結構復雜、功能強大，價格昂貴。 “nc嵌入pc”結構的開放式數(shù)控系統(tǒng)它由開放體系結構運動控制卡和pc機共同構成。這種運動控制卡通常選用高速dsp作為cpu，具有很強的運動控制和plc控制能力。它本身就是一個數(shù)控系統(tǒng)，可以單獨使用。它開放的函數(shù)庫供用戶在windows平臺下自行開發(fā)構造所需的控制系統(tǒng)。因而這種開放結構運動控制卡被廣泛應用于制造業(yè)自動化控制各個領域。如美國delta tau公司用pmac多軸運動控制卡構造的pmac-nc數(shù)控系統(tǒng)、日本mazak公司用三菱電機的meldasmagic 64構造的mazatrol 640 cnc等。 sof

31、t型開放式數(shù)控系統(tǒng)這是一種最新開放體系結構的數(shù)控系統(tǒng)。它提供給用戶最大的選擇和靈活性，它的cnc軟件全部裝在計算機中，而硬件部分僅是計算機與伺服驅(qū)動和外部i/o之間的標準化通用接口。就像計算機中可以安裝各種品牌的聲卡和相應的驅(qū)動程序一樣。用戶可以在windows nt平臺上，利用開放的cnc內(nèi)核，開發(fā)所需的各種功能，構成各種類型的高性能數(shù)控系統(tǒng)，與前幾種數(shù)控系統(tǒng)相比，soft型開放式數(shù)控系統(tǒng)具有最高的性能價格比，因而最有生命力。通過軟件智能替代復雜的硬件，正在成為當代數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的重要趨勢。其它型產(chǎn)品有美國mdsi公司的open cnc、德國power automation公司的pa8000

32、nt等。4.1.3數(shù)控系統(tǒng)控制性能向智能化方向發(fā)展 智能化是21世紀制造技術發(fā)展的一個大方向。隨著人工智能在計算機領域的滲透和發(fā)展，數(shù)控系統(tǒng)引入了自適應控制、模糊系統(tǒng)和神經(jīng)網(wǎng)絡的控制機理，不但具有自動編程、前饋控制、模糊控制、學習控制、自適應控制、工藝參數(shù)自動生成、三維刀具補償、運動參數(shù)動態(tài)補償?shù)裙δ?，而且人機界面極為友好，并具有故障診斷專家系統(tǒng)使自診斷和故障監(jiān)控功能更趨完善。伺服系統(tǒng)智能化的主軸交流驅(qū)動和智能化進給伺服裝置，能自動識別負載并自動優(yōu)化調(diào)整參數(shù)。 世界上正在進行研究的智能化切削加工系統(tǒng)很多，其中日本智能化數(shù)控裝置研究會針對鉆削的智能加工方案具有代表性。4.1.4數(shù)控系統(tǒng)向網(wǎng)絡化方

33、向發(fā)展 數(shù)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡化，主要指數(shù)控系統(tǒng)與外部的其它控制系統(tǒng)或上位計算機進行網(wǎng)絡連接和網(wǎng)絡控制。數(shù)控系統(tǒng)一般首先面向生產(chǎn)現(xiàn)場和企業(yè)內(nèi)部的局域網(wǎng)，然后再經(jīng)由因特網(wǎng)通向企業(yè)外部，這就是所謂internet/intranet技術。隨著網(wǎng)絡技術的成熟和發(fā)展，最近業(yè)界又提出了數(shù)字制造的概念。數(shù)字制造，又稱“e-制造”，是機械制造企業(yè)現(xiàn)代化的標志之一，也是國際先進機床制造商當今標準配置的供貨方式。隨著信息化技術的大量采用，越來越多的國內(nèi)用戶在進口數(shù)控機床時要求具有遠程通訊服務等功能。數(shù)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡化進一步促進了柔性自動化制造技術的發(fā)展，現(xiàn)代柔性制造系統(tǒng)從點(數(shù)控單機、加工中心和數(shù)控復合加工機床)、線(fm

34、c、fms、ftl、fml)向面(工段車間獨立制造島、fa)、體(cims、分布式網(wǎng)絡集成制造系統(tǒng))的方向發(fā)展。柔性自動化技術以易于聯(lián)網(wǎng)和集成為目標，同時注重加強單元技術的開拓、完善，數(shù)控機床及其構成柔性制造系統(tǒng)能方便地與cad、cam、capp、mts聯(lián)結，向信息集成方向發(fā)展，網(wǎng)絡系統(tǒng)向開放、集成和智能化方向發(fā)展4.1.5數(shù)控系統(tǒng)向高可靠性方向發(fā)展隨著數(shù)控機床網(wǎng)絡化應用的日趨廣泛，數(shù)控系統(tǒng)的高可靠性已經(jīng)成為數(shù)控系統(tǒng)制造商追求的目標。對于每天工作兩班的無人工廠而言，如果要求在16小時內(nèi)連續(xù)正常工作，無故障率在p(t)99%以上，則數(shù)控機床的平均無故障運行時間mtbf就必須大于3000小時。我們

35、只對某一臺數(shù)控機床而言，如主機與數(shù)控系統(tǒng)的失效率之比為10:1(數(shù)控的可靠比主機高一個數(shù)量級)。此時數(shù)控系統(tǒng)的mtbf就要大于33333.3小時，而其中的數(shù)控裝置、主軸及驅(qū)動等的mtbf就必須大于10萬小時。如果對整條生產(chǎn)線而言，可靠性要求還要更高。當前國外數(shù)控裝置的mtbf值已達6000小時以上，驅(qū)動裝置達30000小時以上，但是，可以看到距理想的目標還有差距。4.1.6數(shù)控系統(tǒng)向復合化方向發(fā)展在零件加工過程中有大量的無用時間消耗在工件搬運、上下料、安裝調(diào)整、換刀和主軸的升、降速上，為了盡可能降低這些無用時間，人們希望將不同的加工功能整合在同一臺機床上，因此，復合功能的機床成為近年來發(fā)展很快

36、的機種。 柔性制造范疇的機床復合加工概念是指將工件一次裝夾后，機床便能按照數(shù)控加工程序，自動進行同一類工藝方法或不同類工藝方法的多工序加工，以完成一個復雜形狀零件的主要乃至全部車、銑、鉆、鏜、磨、攻絲、鉸孔和擴孔等多種加工工序。 普通的數(shù)控系統(tǒng)軟件針對不同類型的機床使用不同的軟件版本，比如siemens的810m系統(tǒng)和802d系統(tǒng)就有車床版本和銑床版本之分。復合化的要求促使數(shù)控系統(tǒng)功能的整合。目前，主流的數(shù)控系統(tǒng)開發(fā)商都能提供高性能的復合機床數(shù)控系統(tǒng)。 4.1.7數(shù)控系統(tǒng)向多軸聯(lián)動化方向發(fā)展 由于在加工自由曲面時，3軸聯(lián)動控制的機床無法避免切速接近于零的球頭銑刀端部參予切削，進而對工件的加工質(zhì)

37、量造成破壞性影響，而5軸聯(lián)動控制對球頭銑刀的數(shù)控編程比較簡單，并且能使球頭銑刀在銑削3維曲面的過程中始終保持合理的切速，從而顯著改善加工表面的粗糙度和大幅度提高加工效率，因此，各大系統(tǒng)開發(fā)商不遺余力地開發(fā)5軸、6軸聯(lián)動數(shù)控系統(tǒng)，隨著5軸聯(lián)動數(shù)控系統(tǒng)和編程軟件的成熟和日益普及，5軸聯(lián)動控制的加工中心和數(shù)控銑床已經(jīng)成為當前的一個開發(fā)熱點。 最近，國外主要的系統(tǒng)開發(fā)商在6軸聯(lián)動控制系統(tǒng)的研究上已經(jīng)取得和很大進展，在6軸聯(lián)動加工中心上可以使用非旋轉(zhuǎn)刀具加工任意形狀的三維曲面，且切深可以很薄，但加工效率太低一時尚難實用化。 電子技術、信息技術、網(wǎng)絡技術、模糊控制技術的發(fā)展使新一代數(shù)控系統(tǒng)技術水平大大提高

38、，促進了數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，也促進了現(xiàn)代制造技術的快速發(fā)展。數(shù)控機床性能在高速度、高精度、高可靠性和復合化、網(wǎng)絡化、智能化、柔性化、綠色化方面取得了長足的進步?，F(xiàn)代制造業(yè)正在迎來一場新的技術革命?？?結數(shù)字控制機床是用數(shù)字代碼形式的信息(程序指令)，控制刀具按給定的工作程序、運動速度和軌跡進行自動加工的機床，簡稱數(shù)控機床。對于數(shù)控加工,無論是手工編程還是自動編程，在編程前都要對所加工的零件進行工藝分析，擬定加工方案，選擇合適的刀具，確定切削用量，對一些工藝問題(如對刀點、加工路線等)也需做一些處理。并在加工過程掌握控制精度的方法,才能加工出合格的產(chǎn)品為了更好的運用數(shù)控技術，合理編程，現(xiàn)將數(shù)

39、控車床編程指令中意思相近，功能相似，格式參數(shù)較多，軌跡復雜的指令加以分析。文章介紹了它們的異同點，難點，以便于合理運用我不僅學到了許多加工工藝方面的知識，更學到了課本上沒有的知識。在實訓的過程中遇到了不少問題，而犯的錯誤也不少，通過實訓讓我學會虛心求教，細心體察，大膽實踐。任何能力都是在實踐中積累起來的，都會有一個從不會到會，從不熟練到熟練的過程，人常說“生活是最好的老師”就是說只有在生活實踐中不斷磨練，才能提高獨立思考和解決問題的能力；同時也培養(yǎng)了自己優(yōu)良的學風、高尚的人生、團結和合作的精神；學會了勤奮、求實的學習態(tài)度。 勤奮就是要發(fā)奮努力、不畏艱難。唐代思想家韓愈有句名言：業(yè)精于勤，荒于嬉；行成于思，毀于隨。優(yōu)良的學業(yè)是辛勤汗水的結晶，成就只有通過刻苦的學習和拼搏才能獲得。馬克思說過