數(shù)控機(jī)床畢業(yè)論文 畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、畢業(yè)論文摘要：世界制造業(yè)轉(zhuǎn)移，中國正在逐步成為世界加工廠。美國、德國、韓國等國家已經(jīng)進(jìn)入工業(yè)化發(fā)展的高技術(shù)密集時(shí)代與微電子時(shí)代，鋼鐵、機(jī)械、化工等重工業(yè)正逐漸向發(fā)展中國家轉(zhuǎn)移。我國目前經(jīng)濟(jì)發(fā)展已經(jīng)過了發(fā)展初期，正處于重化工業(yè)發(fā)展中期。 未來10年將是中國機(jī)械行業(yè)發(fā)展最佳時(shí)期。美國、德國的重化工業(yè)發(fā)展期延續(xù)了18年以上，美國、德國、韓國四國重化工業(yè)發(fā)展期平均延續(xù)了12年，我們估計(jì)中國的重化工業(yè)發(fā)展期將至少延續(xù)10年，直到2015年。因此，在未來10年中，隨著中國重化工業(yè)進(jìn)程的推進(jìn)，中國企業(yè)規(guī)模、產(chǎn)品技術(shù)、質(zhì)量等都將得到大幅提升，國產(chǎn)機(jī)械產(chǎn)品國際競爭力增強(qiáng)，逐步替代進(jìn)口，并加速出口。目前，機(jī)械行業(yè)

2、中部分子行業(yè)如船舶、鐵路、集裝箱及集裝箱起重機(jī)制造等已經(jīng)受益于國際間的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移，并將持續(xù)受益；電站設(shè)備、工程機(jī)械、床等將受益于產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移，加快出口進(jìn)程我國數(shù)控機(jī)床制造業(yè)在80年代曾有過高速發(fā)展的階段，許多機(jī)床廠從傳統(tǒng)產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)向數(shù)控化產(chǎn)品的轉(zhuǎn)型。但總的來說，技術(shù)水平不高，質(zhì)量不佳，所以在90年代初期面臨國家經(jīng)濟(jì)由計(jì)劃性經(jīng)濟(jì)向市場經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)移調(diào)整，經(jīng)歷了幾年最困難的蕭條時(shí)期，那時(shí)生產(chǎn)能力降到50%，庫存超過4個(gè)月。從1 9 9 5年“九五”以后國家從擴(kuò)大內(nèi)需啟動(dòng)機(jī)床市場，加強(qiáng)限制進(jìn)口數(shù)控設(shè)備的審批，投資重點(diǎn)支持關(guān)鍵數(shù)控系統(tǒng)、設(shè)備、技術(shù)攻關(guān)，對(duì)數(shù)控設(shè)備生產(chǎn)起到了很大的促進(jìn)作用，尤其是在1 9 9 9年以后

3、，國家向國防工業(yè)及關(guān)鍵民用工業(yè)部門投入大量技改資金，使數(shù)控設(shè)備制造市場一派繁榮。從1958年開始發(fā)展數(shù)控技術(shù)，到現(xiàn)在已經(jīng)建立了一定的規(guī)模體系。到目前為止我國數(shù)控市場大多被國外數(shù)控系統(tǒng)占領(lǐng)，數(shù)控產(chǎn)業(yè)化的最終成功將體現(xiàn)在數(shù)控機(jī)床的全國產(chǎn)業(yè)化和市場占有率上。到目前為止，我國數(shù)控市場大多被國外數(shù)控系統(tǒng)占領(lǐng)，例如日本FANUC系統(tǒng)、德國的SIEMENS系統(tǒng)等一些國外知名品牌在我國占有很大的市場，而國產(chǎn)系統(tǒng)由于各種原因受到冷落。 數(shù)控技術(shù)和數(shù)控裝備是制造工業(yè)現(xiàn)代化的重要基礎(chǔ)。這個(gè)基礎(chǔ)是否牢固將直接影響到一個(gè)國家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和綜合國力，關(guān)系到一個(gè)國家的戰(zhàn)略地位。在改革開放后，我國數(shù)控技術(shù)才逐步取得實(shí)質(zhì)性的發(fā)展

4、。經(jīng)過“六五"(81-85年)的引進(jìn)國外技術(shù)，“七五”(86-90年)的消化吸收和“八五”(91一-95年)國家組織的科技攻關(guān)，才使得我國的數(shù)控技術(shù)有了質(zhì)的飛躍，當(dāng)時(shí)通過國家攻關(guān)驗(yàn)收和鑒定的產(chǎn)品包括北京珠峰公司的中華I型，華中數(shù)控公司的華中I型和沈陽高檔數(shù)控國家工程研究中心的藍(lán)天I型，以及其他通過“國家機(jī)床質(zhì)量監(jiān)督測試中心”測試合格的國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)如南京四開公司的產(chǎn)品。 目錄1 數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生與發(fā)展2 數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)3 數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)4 數(shù)控機(jī)床的分類5 數(shù)控機(jī)床工藝加工的要素6 數(shù)控機(jī)床編程7 數(shù)控機(jī)床的未來發(fā)展趨勢1 數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生與發(fā)展隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控車床產(chǎn)品日趨復(fù)雜化和

5、精密化更新?lián)Q代也越來越頻繁個(gè)性化的需求使得生產(chǎn)類型由大批、大量向多品種、小批里生產(chǎn)轉(zhuǎn)換，這樣相應(yīng)地對(duì)數(shù)控車床產(chǎn)品加工的精度、效率、柔性及自動(dòng)化等提出了越來越高的要求。數(shù)控車床等機(jī)械行業(yè)傳統(tǒng)、典型的加工方式主要有三種： ( 1 ）采用普通通用機(jī)床的單件、小批生產(chǎn)。由技術(shù)工人手工操作控制機(jī)床，工藝參數(shù)基本由操作工人確定，生產(chǎn)效率低，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定特別是一些復(fù)雜的零件加工，需依賴靠?；蚪柚嬀€和樣板等手工操作的方法進(jìn)行加工，加上效率和精度受到很大限制。 ( 2 ）采用通用的機(jī)械自動(dòng)化機(jī)床（如凸輪自動(dòng)車床）的大批童生產(chǎn)以專用凸輪、靠模等實(shí)體零件作為加工工藝、控制信息的載體來控制機(jī)床的自動(dòng)運(yùn)行。若產(chǎn)品更

6、新，則需設(shè)計(jì)、更換或調(diào)整相應(yīng)的信息載體零件，因此需要較長的準(zhǔn)備周期，僅適用于大批量簡單零件標(biāo)準(zhǔn)件類的加工。 ( 3 ）采用組合專用機(jī)床及其自動(dòng)線的大批量生產(chǎn)一般以系列化的通用部件和專用化夾具、多軸箱體等組成主機(jī)本體采用PLC實(shí)現(xiàn)自動(dòng)或半自動(dòng)控制其加工工藝內(nèi)容及參數(shù)在設(shè)備設(shè)計(jì)時(shí)就嚴(yán)格規(guī)定使用中一般很難也很少更改這種自動(dòng)化高效設(shè)備需要較大的初期投資和較長的生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，只有在大批量生產(chǎn)條件下才會(huì)產(chǎn)生顯著的經(jīng)濟(jì)效益。顯然二L 述三種加工方式對(duì)于當(dāng)前機(jī)械制造業(yè)中占機(jī)械加工總量70 %至80 的單件小批量生產(chǎn)的零件很難適應(yīng)。為r 解決上述問題，滿足多品種、小批量、復(fù)雜、高精度零件的自動(dòng)化生產(chǎn)要求迫切需要

7、一種通用、靈活、能夠適應(yīng)產(chǎn)品頻繁變化的柔性自動(dòng)化機(jī)床以計(jì)算機(jī)技術(shù)為依托，1952 年美國帕森斯（Parsons）公司和麻省理工學(xué)院（MIT ）合作，研制成功了世界上第一臺(tái)以數(shù)字計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的數(shù)字控制三坐標(biāo)直線插補(bǔ)銑床，從而使得機(jī)械制造業(yè)進(jìn)人了一個(gè)嶄新時(shí)代。第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床問世以來，隨著微電子技術(shù)、白動(dòng)控制技術(shù)和精密測量技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控技術(shù)也得到了迅速發(fā)展先后經(jīng)歷了電子份（1952 年）、晶體管（1959年）、小規(guī)模集成電路( 1965 年）、大規(guī)模集成電路及小型計(jì)算機(jī)（1970 年）和微處理機(jī)或微型計(jì)算機(jī)（l 974 年）等五代數(shù)控系統(tǒng)。前幾代數(shù)控系統(tǒng)屬于專用控制計(jì)算機(jī)的硬接線（硬件）系統(tǒng)，一般

8、稱為NC ( numerical control ）20世紀(jì)70 年代初期計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展使得小型計(jì)算機(jī)的價(jià)格急劇下降，從而出現(xiàn)了以小型計(jì)算機(jī)代替專用硬件控制計(jì)算機(jī)的第四代數(shù)控系統(tǒng)。這種系統(tǒng)不僅具有更好的經(jīng)濟(jì)性，而且許多功能可用編制的專用數(shù)控車床程序?qū)崿F(xiàn)，并可將專用程序儲(chǔ)鑄在小墊計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器中構(gòu)成控制軟件。這種數(shù)控系統(tǒng)稱為CNC( computerized numerical control） 即計(jì)算機(jī)書毛制系統(tǒng)。20 世紀(jì)70 年代中期以微處理機(jī)為核心的數(shù)控系統(tǒng)MNC 得到了迅速發(fā)展。CNC 與MNC 均稱為軟接線（軟件）致控系統(tǒng)。NC 數(shù)控系統(tǒng)早已經(jīng)淘汰，現(xiàn)代教控均采用MNC 數(shù)控系

9、統(tǒng)目前通常將現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)稱為CNC 。1958 年，北京機(jī)床研究所和清華大學(xué)等單位率先研制了電子管式開環(huán)伺脹驅(qū)動(dòng)的數(shù)控機(jī)床。由于歷史原因，遲遲未能在實(shí)用階段上有所突破。70 年代初期，我國研制的數(shù)控裝置主要采用晶體管分立元器件，性能不穩(wěn)定，可靠性差，只有少甘的數(shù)控機(jī)床（如專用數(shù)控鐵床及非圓齒輪插齒機(jī)等）用于生產(chǎn)。1972 年采用集成數(shù)字電路的數(shù)控系統(tǒng)在清華大學(xué)研制成功，數(shù)控技術(shù)開始在車、鉆、銑、健、磨及齒輪等加工領(lǐng)域得以推廣。 從1980 年開始，隨著我國改革和開放政策的實(shí)施，國內(nèi)一些單位從日本、美國、前西德等產(chǎn)家引進(jìn)較先進(jìn)的數(shù)控（制造）技術(shù)，并投入批量生產(chǎn)。 與此同時(shí)，我國許多單位開始投人經(jīng)

10、濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)的研制工作。最近，我國在引進(jìn)、消化和吸收國外先進(jìn)數(shù)控技術(shù)的基礎(chǔ)上，開發(fā)和生產(chǎn)了擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的數(shù)控軟硬件?，F(xiàn)在國內(nèi)常用的數(shù)控系統(tǒng)有廣州數(shù)控、華中數(shù)控等。二數(shù)控車床特點(diǎn)數(shù)控車床主要用于車削加工，在車床上一般可以加工各種軸類，套筒類和盤類零件上的回轉(zhuǎn)表面，如內(nèi)外圓柱面、圓錐面、成型回轉(zhuǎn)表面及螺紋面等：在數(shù)控車床上還可以加工高精度的曲面與端面螺紋。數(shù)控車床上所用的刀具主要是車刀、各種孔加工工具（如鉆頭、鉸刀、鏜刀）及螺紋刀具。其尺寸精度可達(dá)IT5IT6，表面粗糙度Ra為1.6以下。1. 數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)及發(fā)展趨勢(1) 高精度數(shù)控車床控制系統(tǒng)的性能不斷提高，機(jī)械結(jié)構(gòu)不斷完善，機(jī)床精度日益

11、提高。(2) 高效率隨著新刀具材料的應(yīng)用和機(jī)床結(jié)構(gòu)的完善，數(shù)控車床的加工效率、主軸轉(zhuǎn)速和傳動(dòng)功率都在不斷的提高。這就使得新型數(shù)控車床的空運(yùn)行時(shí)間大為縮短，其加工效率比普通車床高2-5倍。加工零件形狀越復(fù)雜，就越能體現(xiàn)出數(shù)控車床的高效率加工特點(diǎn)。(3) 高柔性數(shù)控車床具有高柔性的特點(diǎn)，能適應(yīng)%70以上的多品種、小批零件的自動(dòng)加工。(4) 高可靠性隨著數(shù)控系統(tǒng)性能的提高，數(shù)控車床的無故障時(shí)間也在迅速提高。(5) 工藝能力強(qiáng)數(shù)控車床機(jī)既能用于粗加工又能用于精加工，可以在一次裝夾中完成其余全部或大部分工序。(6) 模塊化設(shè)計(jì)數(shù)控車床的制造采用模塊化原則設(shè)計(jì)。3 數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu) 機(jī)床本體是數(shù)控機(jī)床的主體

12、部分。來自于數(shù)控裝置的各種運(yùn)動(dòng)和動(dòng)作指令，都必須由機(jī)床本體轉(zhuǎn)換成真實(shí)的、準(zhǔn)確的機(jī)械運(yùn)動(dòng)和動(dòng)作，才能實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床的功能，并保證數(shù)控機(jī)床的性能要求。 數(shù)控機(jī)床的機(jī)床本體由下列各部分組成： (1) 主傳動(dòng)系統(tǒng)，其功用是實(shí)現(xiàn)主運(yùn)動(dòng)。 (2) 進(jìn)給系統(tǒng)，其功用是實(shí)現(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。 (3)機(jī)床基礎(chǔ)件，通常指床身、底座、立柱、滑座、工作臺(tái)等。其功用是支承機(jī)床本體的零、部件，并保證這些零、部件在切削加工過程中占有的準(zhǔn)確位置。 (4) 實(shí)現(xiàn)某些部件動(dòng)作和某些輔助功能的裝置，如液壓、氣動(dòng)、潤滑、冷卻以及防護(hù)、排屑等裝置。 (5) 實(shí)現(xiàn)工件回轉(zhuǎn)、分度定位的裝置和附件，如回轉(zhuǎn)工作臺(tái)。 (6) 刀庫、刀架和自動(dòng)換刀裝置 (

13、ATC) 。 (7) 自動(dòng)托盤交換裝置 (APC) 。 (8) 特殊功能裝置，如刀具破損檢測、精度檢測和監(jiān)控裝置等。 其中，機(jī)床基礎(chǔ)件、主傳動(dòng)系統(tǒng)、進(jìn)給系統(tǒng)以及液壓、潤滑、冷卻等輔助裝置是構(gòu)成數(shù)控機(jī)床的機(jī)床本體的基本部件，其他部件則按數(shù)控機(jī)床的功能和需要選用。盡管數(shù)控機(jī)床的機(jī)床本體的基本構(gòu)成與傳統(tǒng)的機(jī)床十分相似，但由于數(shù)控機(jī)床在功能和性能上的要求與傳統(tǒng)機(jī)床存在著巨大的差距，所以數(shù)控機(jī)床的機(jī)床本體在總體布局、結(jié)構(gòu)、性能上與傳統(tǒng)機(jī)床有許多明顯的差異，出現(xiàn)了許多適應(yīng)數(shù)控機(jī)床功能特點(diǎn)的完全新穎的機(jī)械結(jié)構(gòu)和部件。四數(shù)控機(jī)床的分類1. 按加工工藝方法分類 （1）金屬切削類數(shù)控機(jī)床 與傳統(tǒng)的車、銑、鉆、磨、

14、齒輪加工相對(duì)應(yīng)的數(shù)控機(jī)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(jī)床等。盡管這些數(shù)控機(jī)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(jī)床的動(dòng)作和運(yùn)動(dòng)都是數(shù)字化控制的，具有較高的生產(chǎn)率和自動(dòng)化程度。 在普通數(shù)控機(jī)床加裝一個(gè)刀庫和換刀裝置就成為數(shù)控加工中心機(jī)床。加工中心機(jī)床進(jìn)一步提高了普通數(shù)控機(jī)床的自動(dòng)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(chǔ)上增加了一個(gè)容量較大的刀庫和自動(dòng)換刀裝置形成的，工件一次裝夾后，可以對(duì)箱體零件的四面甚至五面大部分加工工序進(jìn)行銑、鏜、鉆、擴(kuò)、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(jī)床可以有效地避免由于工件

15、多次安裝造成的定位誤差，減少了機(jī)床的臺(tái)數(shù)和占地面積，縮短了輔助時(shí)間，大大提高了生產(chǎn)效率和加工質(zhì)量。 （2）特種加工類數(shù)控機(jī)床 除了切削加工數(shù)控機(jī)床以外，數(shù)控技術(shù)也大量用于數(shù)控電火花線切割機(jī)床、數(shù)控電火花成型機(jī)床、數(shù)控等離子弧切割機(jī)床、數(shù)控火焰切割機(jī)床以及數(shù)控激光加工機(jī)床等。 3（3）板材加工類數(shù)控機(jī)床 常見的應(yīng)用于金屬板材加工的數(shù)控機(jī)床有數(shù)控壓力機(jī)、數(shù)控剪板機(jī)和數(shù)控折彎機(jī)等。 近年來，其它機(jī)械設(shè)備中也大量采用了數(shù)控技術(shù)，如數(shù)控多坐標(biāo)測量機(jī)、自動(dòng)繪圖機(jī)及工業(yè)機(jī)器人等。 2. 按控制運(yùn)動(dòng)軌跡分類 （1）點(diǎn)位控制數(shù)控機(jī)床 位置的精確定位，在移動(dòng)和定位過程中不進(jìn)行任何加工。機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)只控制行程終點(diǎn)的

16、坐標(biāo)值，不控制點(diǎn)與點(diǎn)之間的運(yùn)動(dòng)軌跡，因此幾個(gè)坐標(biāo)軸之間的運(yùn)動(dòng)無任何聯(lián)系。可以幾個(gè)坐標(biāo)同時(shí)向目標(biāo)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，也可以各個(gè)坐標(biāo)單獨(dú)依次運(yùn)動(dòng)。 這類數(shù)控機(jī)床主要有數(shù)控坐標(biāo)鏜床、數(shù)控鉆床、數(shù)控沖床、數(shù)控點(diǎn)焊機(jī)等。點(diǎn)位控制數(shù)控機(jī)床的數(shù)控裝置稱為點(diǎn)位數(shù)控裝置。 （2）直線控制數(shù)控機(jī)床 直線控制數(shù)控機(jī)床可控制刀具或工作臺(tái)以適當(dāng)?shù)倪M(jìn)給速度，沿著平行于坐標(biāo)軸的方向進(jìn)行直線移動(dòng)和切削加工，進(jìn)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(gè)坐標(biāo)軸，可加工階梯軸。直線控制的數(shù)控銑床，有三個(gè)坐標(biāo)軸，可用于平面的銑削加工。現(xiàn)代組合機(jī)床采用數(shù)控進(jìn)給伺服系統(tǒng)，驅(qū)動(dòng)動(dòng)力頭帶有多軸箱的軸向進(jìn)給進(jìn)行鉆鏜加工，它也

17、可算是一種直線控制數(shù)控機(jī)床。 數(shù)控鏜銑床、加工中心等機(jī)床，它的各個(gè)坐標(biāo)方向的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的速度能在一定范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)整，兼有點(diǎn)位和直線控制加工的功能，這類機(jī)床應(yīng)該稱為點(diǎn)位/直線控制的數(shù)控機(jī)床。 （3）輪廓控制數(shù)控機(jī)床 輪廓控制數(shù)控機(jī)床能夠?qū)蓚€(gè)或兩個(gè)以上運(yùn)動(dòng)的位移及速度進(jìn)行連續(xù)相關(guān)的控制，使合成的平面或空間的運(yùn)動(dòng)軌跡能滿足零件輪廓的要求。它不僅能控制機(jī)床移動(dòng)部件的起點(diǎn)與終點(diǎn)坐標(biāo)，而且能控制整個(gè)加工輪廓每一點(diǎn)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(jī)床。數(shù)控火焰切割機(jī)、電火花加工機(jī)床以及數(shù)控繪圖機(jī)等也采用了輪廓控制系統(tǒng)。輪廓控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)要比

18、點(diǎn)位/直線控系統(tǒng)更為復(fù)雜，在加工過程中需要不斷進(jìn)行插補(bǔ)運(yùn)算，然后進(jìn)行相應(yīng)的速度與位移控制。 現(xiàn)在計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置的控制功能均由軟件實(shí)現(xiàn)，增加輪廓控制功能不會(huì)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(jì)算機(jī)數(shù)控裝置都具有輪廓控制功能。 4. 按驅(qū)動(dòng)裝置的特點(diǎn)分類（1）開環(huán)控制數(shù)控機(jī)床 這類控制的數(shù)控機(jī)床是其控制系統(tǒng)沒有位置檢測元件，伺服驅(qū)動(dòng)部件通常為反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)或混合式伺服步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。數(shù)控系統(tǒng)每發(fā)出一個(gè)進(jìn)給指令，經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路功率放大后，驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度，再經(jīng)過齒輪減速裝置帶動(dòng)絲杠旋轉(zhuǎn)，通過絲杠螺母機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)換為移動(dòng)部件的直線位移。移動(dòng)部件的移動(dòng)速度與位移量是由輸入脈沖的頻率與脈沖數(shù)所決

19、定的。此類數(shù)控機(jī)床的信息流是單向的，即進(jìn)給脈沖發(fā)出去后，實(shí)際移動(dòng)值不再反饋回來，所以稱為開環(huán)控制數(shù)控機(jī)床。 開環(huán)控制系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)簡單，成本較低。但是，系統(tǒng)對(duì)移動(dòng)部件的實(shí)際位移量不進(jìn)行監(jiān)測，也不能進(jìn)行誤差校正。因此，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的失步、步距角誤差、齒輪與絲杠等傳動(dòng)誤差都將影響被加工零件的精度。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(jī)床，特別是簡易經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床。 （2）閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床 接對(duì)工作臺(tái)的實(shí)際位移進(jìn)行檢測，將測量的實(shí)際位移值反饋到數(shù)控裝置中，與輸入的指令位移值進(jìn)行比較，用差值對(duì)機(jī)床進(jìn)行控制，使移動(dòng)部件按照實(shí)際需要的位移量運(yùn)動(dòng)，最終實(shí)現(xiàn)移動(dòng)部件的精確運(yùn)動(dòng)和定位。從理論上講

20、，閉環(huán)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)精度主要取決于檢測裝置的檢測精度，也與傳動(dòng)鏈的誤差無關(guān)，因此其控制精度高。圖1-3所示的為閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)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(dāng)位移指令值發(fā)送到位置比較電路時(shí)，若工作臺(tái)沒有移動(dòng)，則沒有反饋量，指令值使得伺服電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，通過A將速度反饋信號(hào)送到速度控制電路，通過C將工作臺(tái)實(shí)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(jìn)行位置控制，直至差值為零時(shí)為止。這類控制的數(shù)控機(jī)床，因把機(jī)床工作臺(tái)納入了控制環(huán)節(jié)，故稱為閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床。 閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床的定位精度高，但調(diào)試和維修都較困難，系統(tǒng)復(fù)雜，成本高。 （3）半閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床

21、半閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床是在伺服電動(dòng)機(jī)的軸或數(shù)控機(jī)床的傳動(dòng)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(dòng)部件的實(shí)際位移，然后反饋到數(shù)控裝置中去，并對(duì)誤差進(jìn)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(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而推算出工作臺(tái)的實(shí)際位移量，將此值與指令值進(jìn)行比較，用差值來實(shí)現(xiàn)控制。由于工作臺(tái)沒有包括在控制回路中，因而稱為半閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)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(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)成一體，這樣，使結(jié)構(gòu)更加緊湊。 （4）混合控制數(shù)控機(jī)床 將以上三類數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)結(jié)合起來，就形成了混合控制數(shù)控機(jī)床?；旌峡刂?/p>

22、數(shù)控機(jī)床特別適用于大型或重型數(shù)控機(jī)床，因?yàn)榇笮突蛑匦蛿?shù)控機(jī)床需要較高的進(jìn)給速度與相當(dāng)高的精度，其傳動(dòng)鏈慣量與力矩大，如果只采用全閉環(huán)控制，機(jī)床傳動(dòng)鏈和工作臺(tái)全部置于控制閉環(huán)中，閉環(huán)調(diào)試比較復(fù)雜?；旌峡刂葡到y(tǒng)又分為兩種形式： （1）開環(huán)補(bǔ)償型。它的基本控制選用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的開環(huán)伺服機(jī)構(gòu)，另外附加一個(gè)校正電路。用裝在工作臺(tái)的直線位移測量元件的反饋信號(hào)校正機(jī)械系統(tǒng)的誤差。 （2）半閉環(huán)補(bǔ)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(tái)上的直線位移測量元件實(shí)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(jī)），B是角度測量元件，C是直線位移測量元件。 五數(shù)控車床工藝加工

23、的六要素?cái)?shù)控車床加工工藝與普通車床的加工工藝類似，但由于數(shù)控車床是一次裝夾，連續(xù)自動(dòng)加工完成所有車削工序，因而應(yīng)注意以下幾個(gè)方面。5.1. 合理選擇切削用量對(duì)于高效率的金屬切削加工來說，被加工材料、切削工具、切削條件是三大要素。這些決定著加工時(shí)間、刀具壽命和加工質(zhì)量。經(jīng)濟(jì)有效的加工方式必然是合理的選擇了切削條件。切削條件的三要素：切削速度、進(jìn)給量和切深直接引起刀具的損傷。伴隨著切削速度的提高，刀尖溫度會(huì)上升，會(huì)產(chǎn)生機(jī)械的、化學(xué)的、熱的磨損。切削速度提高20%，刀具壽命會(huì)減少1/2。進(jìn)給條件與刀具后面磨損關(guān)系在極小的范圍內(nèi)產(chǎn)生。但進(jìn)給量大，切削溫度上升，后面磨損大。它比切削速度對(duì)刀具的影響小。切

24、深對(duì)刀具的影響雖然沒有切削速度和進(jìn)給量大，但在微小切深切削時(shí)，被切削材料產(chǎn)生硬化層，同樣會(huì)影響刀具的壽命。用戶要根據(jù)被加工的材料、硬度、切削狀態(tài)、材料種類、進(jìn)給量、切深等選擇使用的切削速度。最適合的加工條件的選定是在這些因素的基礎(chǔ)上選定的。有規(guī)則的、穩(wěn)定的磨損達(dá)到壽命才是理想的條件。然而，在實(shí)際作業(yè)中，刀具壽命的選擇與刀具磨損、被加工尺寸變化、表面質(zhì)量、切削噪聲、加工熱量等有關(guān)。在確定加工條件時(shí)，需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行研究。對(duì)于不銹鋼和耐熱合金等難加工材料來說，可以采用冷卻劑或選用剛性好的刀刃。5.2. 合理選擇刀具1) 粗車時(shí)，要選強(qiáng)度高、耐用度好的刀具，以便滿足粗車時(shí)大背吃刀量、大進(jìn)給量的要

25、求。2) 精車時(shí)，要選精度高、耐用度好的刀具，以保證加工精度的要求。3) 為減少換刀時(shí)間和方便對(duì)刀，應(yīng)盡量采用機(jī)夾刀和機(jī)夾刀片。5.3. 合理選擇夾具1) 盡量選用通用夾具裝夾工件，避免采用專用夾具；2) 零件定位基準(zhǔn)重合，以減少定位誤差。5.4. 確定加工路線加工路線是指數(shù)控機(jī)床加工過程中，刀具相對(duì)零件的運(yùn)動(dòng)軌跡和方向。1) 應(yīng)能保證加工精度和表面粗糙要求；2) 應(yīng)盡量縮短加工路線，減少刀具空行程時(shí)間。5.5. 加工路線與加工余量的聯(lián)系目前，在數(shù)控車床還未達(dá)到普及使用的條件下，一般應(yīng)把毛坯上過多的余量，特別是含有鍛、鑄硬皮層的余量安排在普通車床上加工。如必須用數(shù)控車床加工時(shí)，則需注意程序的靈

26、活安排。5.6. 夾具安裝要點(diǎn)目前液壓卡盤和液壓夾緊油缸的連接是靠拉桿實(shí)現(xiàn)的，液壓卡盤夾緊要點(diǎn)如下：首先用搬手卸下液壓油缸上的螺帽，卸下拉管，并從主軸后端抽出，再用搬手卸下卡盤固定螺釘，即可卸下卡盤。6 數(shù)控編程1.1 計(jì)算機(jī)輔助數(shù)控編程越來越廣泛地應(yīng)用于計(jì)算機(jī)數(shù)控編程環(huán)境。提供手動(dòng)操作電腦優(yōu)勢準(zhǔn)備程控指示數(shù)控機(jī)床,更少需時(shí)間準(zhǔn)備項(xiàng)目的一部分,使用計(jì)算機(jī)比手工編程更快。正因?yàn)槌霈F(xiàn)手工計(jì)算,最終還會(huì)出現(xiàn)少數(shù)失誤。并且,由于時(shí)間較少,所以需要的時(shí)間減少和最終出現(xiàn)的失誤也會(huì)降低,因此計(jì)算機(jī)輔助數(shù)控編程總體來說規(guī)劃的費(fèi)用成本都相對(duì)很低。在使用電腦寫數(shù)控程序時(shí),操作說明所用術(shù)語涉及到英語也相當(dāng)廣泛,這些

27、指令轉(zhuǎn)化為一種讓數(shù)控機(jī)床后置處理器能夠識(shí)別的語言,特別指的是依賴于電腦編程器的具體指示。實(shí)用廣泛的語言,可以更好的使用計(jì)算機(jī)數(shù)控自動(dòng)編程語言。提供計(jì)算機(jī)數(shù)控部分程序的程序員給其他工人提供的更多的好處,由于減少了復(fù)雜的數(shù)學(xué)計(jì)算因此就減少了編寫程序的時(shí)間和人數(shù),再就是減少失誤環(huán)節(jié),當(dāng)操作失誤的話,也很同意更正。因?yàn)樗喕斯?jié)目儲(chǔ)存、檢索、不需要重播錄音和每次都需要機(jī)器演示?？删幊炭刂破鳎≒rogrammable Controller),簡稱PLC，是今年來發(fā)展迅速，應(yīng)用面廣的工業(yè)控制裝置。重?cái)?shù)控機(jī)床，工業(yè)機(jī)器人到分散控制系統(tǒng)，PLC都承擔(dān)著極其重要的角色。德國西門子公司的自動(dòng)化設(shè)備及技術(shù)一直處于全

28、球領(lǐng)先地位，其最新的S7-300/400可編程控制器更是以其模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，友好的編程界面，強(qiáng)大的通訊功能在我國普遍使用。數(shù)控編程技術(shù)是數(shù)控加工技術(shù)的核心內(nèi)容之一，是數(shù)控加工工藝與數(shù)控機(jī)床加工操作的紐帶，同時(shí)，也是CAD/CAM自動(dòng)編程的基礎(chǔ)。1. 編程概述工藝過程，計(jì)算走刀量，得出刀位數(shù)據(jù)，編寫數(shù)控加工程序，制作控制介質(zhì)，校對(duì)程序及首件試切。數(shù)控編程有手工編程和自動(dòng)編程兩種方法?？傊菑牧慵D紙到獲得數(shù)控加工程序的全過程。隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，先進(jìn)的數(shù)控系統(tǒng)不僅向用戶編程提供了一半的準(zhǔn)備功能和輔助功能，而且為編程提供了擴(kuò)展數(shù)控功能的手段。FANUC6M數(shù)控系統(tǒng)的參數(shù)編程，應(yīng)用靈活，形式自由

29、，具備計(jì)算機(jī)高級(jí)語言的表達(dá)式，邏輯運(yùn)算及類似的程序流程，使加工程序簡單易懂，實(shí)現(xiàn)普通程序難以實(shí)現(xiàn)的功能。數(shù)控編程的基本步驟1 分析零件圖確定工藝過程對(duì)零件圖樣要求的形狀，尺寸，精度，材料及毛坯進(jìn)行分析，明確加工內(nèi)衣與要求；確定加工方案，走刀路線。切削參數(shù)以及選擇刀具及夾具等。2 數(shù)值計(jì)算根據(jù)零件的幾何尺寸，加工路線，計(jì)算出零件輪廓上的幾何要素的起點(diǎn)，終點(diǎn)及圓弧的圓心坐標(biāo)等。 3 編寫加工程序在完成上述兩個(gè)步驟后，按照數(shù)控系統(tǒng)規(guī)定使用的功能指令代碼和程序段格式，編寫加工程序單 4 將程序輸入數(shù)控系統(tǒng)程序的輸入可以通過鍵盤直接輸入數(shù)控系統(tǒng)，也可以通過計(jì)算機(jī)通信接口輸入數(shù)控系統(tǒng) 5 檢驗(yàn)程序與首件試

30、切利用數(shù)控系統(tǒng)提供的圖形顯示功能，檢查刀具軌跡的正確性。對(duì)工件進(jìn)行首件試切，分析誤差產(chǎn)生的原因，及時(shí)修正，直到試切出合格零件雖然給個(gè)數(shù)控系統(tǒng)的變成語言和指令各不相同，但其中有很多相通之處。6.數(shù)控編程實(shí)例如圖，毛坯為45×120棒材，材料為45鋼，數(shù)控車削端面、外圓。  編寫程序(以CK0630車床為例)按該機(jī)床規(guī)定的指令代碼和程序段格式，把加工零件的全部工藝過程編寫成程序清單。該工件的加工程序如下：N0010 G59 X0 Z100 ；設(shè)置工件原點(diǎn)N0020 G90 N0030 G92 X55 Z20 ；設(shè)置換刀點(diǎn)N0040 M03 S600 N0050 M06 T01

31、；取1號(hào)90°偏刀，粗車N0060 G00 X46 Z0N0070 G01 X0 Z0N0080 G00 X0 Z1N0090 G00 X41 Z1N0100 G01 X41 Z-64 F80 ；粗車40外圓，留1精車余量N0110 G28 N0120 G29 ；回?fù)Q刀點(diǎn)N0130 M06 T03 ；取3號(hào)90°偏刀，精車N0140 G00 X40 Z1N0150 M03 S1000N0160 G01 X40 Z-64 F40 ；精車40外圓到尺寸N0170 G00 X55 Z20N0180 M05N0190 M02毛坯為25×100棒材，材料為45鋼，完成數(shù)控車

32、削。編寫程序（以CK0630車床為例）按該機(jī)床規(guī)定的指令代碼和程序段格式，把加工零件的全部工藝過程編寫成程序清單。該工件的加工程序如下： N0010 G59 X0 Z105 N0020 G90 N0030 G92 X35 Z30 N0040 M03 S700N0050 M06 T01N0060 G00 X20 Z1 N0070 G01 X20 Z-34.8 F80N0080 G00 X20 Z1 N0090 G00 X17 Z1N0100 G01 X17 Z-34.8 F80N0110 G00 X23 Z-34.8 N0120 G01 X23 Z-80 F80N0130 G28 N0

33、140 G29N0150 M06 T03 N0160 M03 S1100 N0170 G00 X14 Z1 N0171 G01 X14 Z0 N0180 G01 X16 Z-1 F60N0190 G01 X16 Z-35 F60N0200 G01 X20 Z-35 F60N0210 G01 X22 Z-36 F60N0220 G01 X22 Z-80 F60N0230 G28N0240 G29N0250 M06 T05 N0260 M03 S600 N0270 G00 X23 Z-72.5 N0280 G01 X21 Z-72.5 F40N0290 G04 P2N0300 G00 X

34、23 Z-46.5 N0310 G01 X16.5 Z-46.5 F40 N0320 G28 N0330 G29 N0340 M06 T07 N0350 G00 X23 Z-47 N0360 G01 X16 Z-47 F40N0370 G04 P2N0380 G00 X23 Z-35N0390 GO1 X15 Z-35 F40N0400 G00 X23 Z-79N0410 G01 X20 Z-79 F40N0420 G00 X22 Z-78 N0430 G01 X20 Z-79 F40N0440 G01 X0 Z-79 F40N0450 G28N0460 G29N0470 M05N0480 M

35、027 數(shù)控機(jī)床的未來發(fā)展趨勢機(jī)床是人類進(jìn)行生產(chǎn)勞動(dòng)的重要工具，也是社會(huì)生產(chǎn)力發(fā)展水平的重要標(biāo)志。 普通機(jī)床經(jīng)歷了近兩百年的歷史。隨著電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)及自動(dòng)化，精密機(jī)械與測量等技術(shù)的發(fā)展與綜合應(yīng)用，生產(chǎn)了機(jī)電一體化的新型機(jī)床一一數(shù)控機(jī)床。數(shù)控機(jī)床一經(jīng)使用就顯示出了它獨(dú)特的優(yōu)越性和強(qiáng)大生命力，使原來不能解決的許多問題，找到了科學(xué)解決的途徑。 數(shù)控機(jī)床是一種通過數(shù)字信息，控制機(jī)床按給定的運(yùn)動(dòng)軌跡，進(jìn)行自動(dòng)加工的機(jī)電一體化的加工裝備，經(jīng)過半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床已是現(xiàn)代制造業(yè)的重要標(biāo)志之一，在我國制造業(yè)中，數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用也越來越廣泛，是一個(gè)企業(yè)綜合實(shí)力的體現(xiàn)。 數(shù)控車床是數(shù)字程序控制車床的簡稱，

36、它集通用性好的萬能型車床、加工精度高的精密型車床和加工效率高的專用型車床的特點(diǎn)于一身，是國內(nèi)使用量最大，覆蓋面最廣的一種數(shù)控機(jī)床。要學(xué)好數(shù)控車床理論和操作，就必須勤學(xué)苦練，從平面幾何，三角函數(shù)，機(jī)械制圖，普通車床的工藝和操作等方面打好基礎(chǔ)。 因此，必須首先具有普通車工工藝學(xué)知識(shí)然后才能從掌握人工控制轉(zhuǎn)移到數(shù)字控制方面來，另一方面，若沒有學(xué)好有關(guān)數(shù)學(xué)、電工學(xué)、公差與配合及機(jī)械制造等深內(nèi)容，要學(xué)好數(shù)控原理和程序編制等，也會(huì)感到十分困難。熟悉零件工藝要求，正確處理工藝問題。由于數(shù)控機(jī)床加工的特殊性，要求數(shù)控機(jī)床加工工人既是操作者，又是程序員，同時(shí)具備初級(jí)技術(shù)人員的某些素質(zhì)，因此，操作者必須熟悉被加工

37、零件的各項(xiàng)工藝（技術(shù)）要求，如加工路線，刀具及其幾何參數(shù)，切削用量，尺寸及形狀位置公差。只有熟悉了各項(xiàng)工藝要求，并對(duì)出現(xiàn)的問題正確進(jìn)行處理后，才能減少工作盲目性，保證整個(gè)加工工作圓滿完成 當(dāng)今世界，工業(yè)發(fā)達(dá)的國家對(duì)擊穿工業(yè)高度重視，競相發(fā)展機(jī)電一體化，高精、高效、高自動(dòng)化機(jī)床，以加速工業(yè)和國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。數(shù)控機(jī)床在20世紀(jì)80年代以后加速發(fā)展，數(shù)控已經(jīng)使用將近40年,自成立以來,一直不斷的完善。每增加一個(gè)新的改進(jìn)或改善都比傳統(tǒng)的手工操作數(shù)控機(jī)床有更優(yōu)惠的條件。在這段時(shí)間內(nèi),很多人都能過從事數(shù)控行業(yè),來提高自己的實(shí)際效益。大家都用種普遍的共識(shí):就是數(shù)控生產(chǎn)的各個(gè)行業(yè)有以下好處:妥善規(guī)劃、有更大的靈活性、容易排序。需要的安排時(shí)間、空間都更少、使用效率更高、降低工裝的成本、切割更加均勻、提高切割精度、工具和零件的互換性都有提高、成本的估計(jì)更加精確、生產(chǎn)方式可永久存檔這些都是同一類型的普遍利益和一些制造過程,已經(jīng)成功的從一個(gè)以手工方式完全向自動(dòng)化轉(zhuǎn)化。隨著DNC技術(shù)、數(shù)控技術(shù)的發(fā)展,受益程度取決于將如何轉(zhuǎn)型并已經(jīng)使用的技術(shù)將發(fā)達(dá),隨著DNC技術(shù)、數(shù)控技術(shù)。綜上所述,所有列出的好處都將成為現(xiàn)實(shí)。數(shù)控車床技術(shù)在不斷向前發(fā)展，其發(fā)展趨勢如下：隨著數(shù)控系統(tǒng)、車床結(jié)構(gòu)和