數(shù)控技術(shù)畢業(yè)論文數(shù)控技術(shù)的前景與應(yīng)用

1、濟(jì)南工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢 業(yè) 論 文 論文題目 數(shù)控技術(shù)的前景與應(yīng)用 姓 名 學(xué) 號(hào) 專 業(yè) 數(shù)控技術(shù) 班 級(jí) 數(shù)控 0801 指導(dǎo)老師 完成時(shí)間 2011 年 4 月 26 號(hào) 濟(jì)南工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 1 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)發(fā)展化的高技術(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)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、德國的重工業(yè)發(fā)展期延續(xù)了 18 年以上。美國、德國、韓國和日本四國重工業(yè)發(fā)展期平均延續(xù)了 12 年。我們

2、估計(jì)中 國的重工業(yè)發(fā)展期將至少再延續(xù) 5 年，直到 2016 年。因此，在未來的 5 年中，隨著中 國重工業(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高，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)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、車床等將受益于產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移，加快出口進(jìn)程。 關(guān)鍵詞：數(shù)控 工業(yè)化發(fā)展 刀具 機(jī)床 濟(jì)南工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 2 目 錄 一一 數(shù)控機(jī)床概述數(shù)控機(jī)床概述.3 二二 數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn).4 三三 數(shù)控機(jī)床的分類數(shù)控機(jī)床的分類.6 3.

3、1 按加工工藝方法分類.6 3.1.1 金屬切削類數(shù)控機(jī)床.6 3.1.2 特種加工類數(shù)控機(jī)床.6 3.1.3 板材加工類數(shù)控機(jī)床.6 3.2 按控制運(yùn)動(dòng)軌跡分類 .7 3.2.1 點(diǎn)位控制數(shù)控機(jī)床.7 3.2.2 直線控制數(shù)控機(jī)床.7 3.2.3 輪廓控制數(shù)控機(jī)床.7 3.3 按驅(qū)動(dòng)裝置的特點(diǎn)分類 .8 3.3.1 開環(huán)控制數(shù)控機(jī)床.8 3.3.2 閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床.8 3.3.3 半閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床.9 3.3.4 混合控制數(shù)控機(jī)床.9 3.4 加工中心 .10 3.5 加工語言 .11 3.6 技術(shù)發(fā)展趨勢 .11 四 典型軸類零件的加工.13 4.1 零件圖工藝分析.13 4.2 選擇

4、設(shè)備.14 4.3 確定零件的定位基準(zhǔn)和裝夾方式.14 4.4 確定加工順序及進(jìn)給路線.14 4.5 刀具選擇.15 4.6 切削用量選擇.15 4.7 零件粗精加工程序(faunctd 系統(tǒng)) .16 小結(jié)小結(jié).19- 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn).20 后記后記.21 濟(jì)南工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 3 一 數(shù)控機(jī)床概述 數(shù)控機(jī)床是數(shù)字控制機(jī)床（computer numerical control machine tools）的簡稱，是 一種裝有程序控制系統(tǒng)的自動(dòng)化機(jī)床。該控制系統(tǒng)能夠邏輯地處理具有控制編碼或其 他符號(hào)指令規(guī)定的程序，并將其譯碼，從而使機(jī)床動(dòng)作數(shù)控折彎機(jī)并加工零件。 二 數(shù)控機(jī)床的特

5、點(diǎn) 數(shù)控機(jī)床的操作和監(jiān)控全部在這個(gè)數(shù)控單元中完成，它是數(shù)控機(jī)床的大腦。與普 通機(jī)床相比，數(shù)控機(jī)床有如下特點(diǎn)： 加工精度高，具有穩(wěn)定的加工質(zhì)量； 可進(jìn)行多坐標(biāo)的聯(lián)動(dòng)，能加工形狀復(fù)雜的零件； 加工零件改變時(shí)，一般只需要更改數(shù)控程序，可節(jié)省生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間； 數(shù)控折彎機(jī) 機(jī)床本身的精度高、剛性大,可選擇有利的加工用量，生產(chǎn)率高（一般為普通機(jī) 床的 35 倍）； 機(jī)床自動(dòng)化程度高，可以減輕勞動(dòng)強(qiáng)度； 對操作人員的素質(zhì)要求較高，對維修人員的技術(shù)要求更高。 數(shù)控機(jī)床一般由下列幾個(gè)部分組成： 濟(jì)南工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 4 主機(jī)，他是數(shù)控機(jī)床的主題，包括機(jī)床身、立柱、主軸、進(jìn)給機(jī)構(gòu)等機(jī)械 部件。他是用于完

6、成各種切削加工的機(jī)械部件。 數(shù)控機(jī)床 數(shù)控裝置，是數(shù)控機(jī)床的核心，包括硬件（印刷電路板、crt 顯示器、鍵盒、紙 帶閱讀機(jī)等）以及相應(yīng)的軟件，用于輸入數(shù)字化的零件程序，并完成輸入信息的存儲(chǔ)、 數(shù)據(jù)的變換、插補(bǔ)運(yùn)算以及實(shí)現(xiàn)各種控制功能。 驅(qū)動(dòng)裝置，他是數(shù)控機(jī)床執(zhí)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)部件，包括主軸驅(qū)動(dòng)單元、進(jìn)給 單元、主軸電機(jī)及進(jìn)給電機(jī)等。他在數(shù)控裝置的控制下通過電氣或電液伺服系統(tǒng)實(shí)現(xiàn) 主軸和進(jìn)給驅(qū)動(dòng)。當(dāng)幾個(gè)進(jìn)給聯(lián)動(dòng)時(shí)，可以完成定位、直線、平面曲線和空間曲線的 加工。 輔助裝置，指數(shù)控機(jī)床的一些必要的配套部件，用以保證數(shù)控機(jī)床的運(yùn)行， 如冷卻、排屑、潤滑、照明、監(jiān)測等。它包括液壓和氣動(dòng)裝置、排屑裝置、交換

7、工作 臺(tái)、數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)和數(shù)控分度頭，還包括刀具及監(jiān)控檢測裝置等。 編程及其他附屬設(shè)備，可用來在機(jī)外進(jìn)行零件的程序編制、存儲(chǔ)等。 自從 1952 年美國麻省理工學(xué)院研制出世界上第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床以來，數(shù)控機(jī)床 在制造工業(yè)，特別是在汽車、航空航天、以及軍事工業(yè)中被廣泛地應(yīng)用，數(shù)控技術(shù)無 論在硬件和軟件方面，都有飛速發(fā)展。 濟(jì)南工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 5 三 數(shù)控機(jī)床的分類 3.1 按加工工藝方法分類 3.1.1 金屬切削類數(shù)控機(jī)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，具有較高的與傳統(tǒng)的

8、車、銑、鉆、磨、齒輪加工相對應(yīng)的數(shù)控機(jī)床有數(shù)控車床、 數(shù)控銑床、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。 3.1.2 特種加工類數(shù)控機(jī)

9、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。 3.1.3 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。 濟(jì)南工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 6 3.2 按控制運(yùn)動(dòng)軌跡分類 3.2.1 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

10、任何 聯(lián)系?？梢詭讉€(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。 3.2.2 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?，F(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，它也可算是一種直線控制數(shù)控機(jī)床。 數(shù)控鏜銑床、加工

11、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。 3.2.3 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 濟(jì)南工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 7 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)

12、的 結(jié)構(gòu)要比點(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。 3.3 按驅(qū)動(dòng)裝置的特點(diǎn)分類 3.3.1 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

13、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(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。 濟(jì)南工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 8 3.3.2 閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床 接對工作臺(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，用差值對機(jī)床進(jìn)

14、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，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

15、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。 3.3.3 半閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床 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

16、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。 濟(jì)南工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 9 3.3.4 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?；旌峡刂茢?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

17、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。 3.4 加工中心 第一臺(tái)加工中心是 1958 年由美國卡尼-特雷克公司首先研制成功的。它在數(shù) 控臥式鏜銑床的基礎(chǔ)上增加 數(shù)控機(jī)床 濟(jì)南工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 10 了自動(dòng)換刀裝置，從而實(shí)現(xiàn)了工件一次裝夾后即可進(jìn)行銑削、鉆削、鏜削、鉸削 和攻絲等多種工序的集中加工。加工中心是帶有刀庫和自動(dòng)換刀裝置的一種高度自動(dòng) 化的多功能數(shù)控機(jī)床。工件在加工中心上經(jīng)一次裝夾后，能對兩個(gè)以上的表面完成多 種工序的加工，并

18、且有多種換刀或選刀功能，從而使生產(chǎn)效率大大提高。 加工中心按其加工工序分為鏜銑和車削兩大類，按控制軸數(shù)可分為三軸、四 軸和五軸加工中心。 3.5 加工語言 分為 atl 語言和 nc 語言。 atl 語言由 cam 軟件產(chǎn)生，用來描述刀具運(yùn)行軌跡的一種說明性語言，并且可 在 cam 軟件里逐行進(jìn)行加工仿真模擬。nc 語言由后置處理器產(chǎn)生，是實(shí)際輸入機(jī)床的 加工語言。 nc 程序也可以直接在數(shù)控機(jī)床上編寫。主要有 g 代碼（加工代碼），m 代碼 （輔助功能），t 代碼（刀具），s,f（主軸轉(zhuǎn)速和切屑速度）等。 實(shí)際加工可以有在線加工和普通加工兩類。 普通加工就是用機(jī)床內(nèi)存中已有的 nc 程序來進(jìn)

19、行加工，可以連續(xù)加工也可以 單步加工。 在線加工就是把計(jì)算機(jī)連接到機(jī)床上，直接加工，這種情況下，萬一出現(xiàn)意 外，很難直接做出反應(yīng)，只能通過按急停按鈕。 濟(jì)南工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 11 3.6 技術(shù)發(fā)展趨勢 高速、精密、復(fù)合、智能和綠色是數(shù)控機(jī)床技術(shù)發(fā)展的總趨勢，近幾年來， 在實(shí)用化和產(chǎn)業(yè)化等方面取得可喜成績。主要表現(xiàn)在： 1. 機(jī)床復(fù)合技術(shù)進(jìn)一步擴(kuò)展隨著數(shù)控機(jī)床技術(shù)進(jìn)步，復(fù)合加工技術(shù)日趨成熟， 包括銑-車復(fù)合、車銑復(fù) 五軸聯(lián)動(dòng)加工中心 合、車-鏜-鉆-齒輪加工等復(fù)合，車磨復(fù)合，成形復(fù)合加工、特種復(fù)合加工等，復(fù) 合加工的精度和效率大大提高?！耙慌_(tái)機(jī)床就是一個(gè)加工廠”、“一次裝卡，完全加

20、工”等理念正在被更多人接受，復(fù)合加工機(jī)床發(fā)展正呈現(xiàn)多樣化的態(tài)勢。 2.智能化技術(shù)有新突破數(shù)控機(jī)床的智能化技術(shù)有新的突破，在數(shù)控系統(tǒng)的性 能上得到了較多體現(xiàn)。如：自動(dòng)調(diào)整干涉防碰撞功能、斷電后工件自動(dòng)退出安全區(qū)斷 電保護(hù)功能、加工零件檢測和自動(dòng)補(bǔ)償學(xué)習(xí)功能、高精度加工零件智能化參數(shù)選用功 能、加工過程自動(dòng)消除機(jī)床震動(dòng)等功能進(jìn)入了實(shí)用化階段，智能化提升了機(jī)床的功能 和品質(zhì)。 3.機(jī)器人使柔性化組合效率更高機(jī)器人與主機(jī)的柔性化組合得到廣泛應(yīng)用， 使得柔性線更加靈活、功能進(jìn)一步擴(kuò)展、柔性線進(jìn)一步縮短、效率更高。機(jī)器人與加 工中心、車銑復(fù)合機(jī)床、磨床、齒輪加工機(jī)床、工具磨床、電加工機(jī)床、鋸床、沖壓 機(jī)床

21、、激光加工機(jī)床、水切割機(jī)床等組成多種形式的柔性單元和柔性生產(chǎn)線已經(jīng)開始 應(yīng)用。 濟(jì)南工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 12 4.精密加工技術(shù)有了新進(jìn)展數(shù)控金切機(jī)床的加工精度已從原來的絲級(jí) （0.01mm）提升到目前的微米級(jí)（0.001mm），有些品種已達(dá)到 0.05m 左右。超精密 數(shù)控機(jī)床的微細(xì)切削和磨削加工，精度可穩(wěn)定達(dá)到 0.05m 左右，形狀精度可達(dá) 0.01m 左右。采用光、電、化學(xué)等能源的特種加工精度可達(dá)到納米級(jí)（0.001m）。 通過機(jī)床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化、機(jī)床零部件的超精加工和精密裝配、采用高精度的全閉環(huán)控 制及溫度、振動(dòng)等動(dòng)態(tài)誤差補(bǔ)償技術(shù)，提高機(jī)床加工的幾何精度，降低形位誤差、表 面粗

22、糙度等，從而進(jìn)入亞微米、納米級(jí)超精加工時(shí)代。 5.功能部件性能不斷提高功能部件不斷向高速度、高精度、大功率和智能化 方向發(fā)展，并取得成熟的應(yīng)用。全數(shù)字交流伺服電機(jī)和驅(qū)動(dòng)裝置，高技術(shù)含量的電主 軸、力矩電機(jī)、直線電機(jī)，高性能的直線滾動(dòng)組件，高精度主軸單元等功能部件推廣 應(yīng)用，極大的提高數(shù)控機(jī)床的技術(shù)水平。 四 典型軸類零件的加工 典型軸類零件，零件材料為 45 鋼，無熱處理和硬度要求，試對該零件進(jìn)行數(shù)控車 削工藝分析。 圖 1 典型軸類零件 濟(jì)南工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 13 4.1 零件圖工藝分析 該零件表面由圓柱、圓錐、順圓弧、逆圓弧及螺紋等表面組成。其中多個(gè)直徑尺 寸有較嚴(yán)的尺寸精度和

23、表面粗糙度等要求；球面 s50的尺寸公差還兼有控制該球面 形狀（線輪廓）誤差的作用。尺寸標(biāo)注完整，輪廓描述清楚。零件材料為 45 鋼，無熱 處理和硬度要求。 通過上述分析，可采用以下幾點(diǎn)工藝措施。 對圖樣上給定的幾個(gè)精度要求較高的尺寸，因其公差數(shù)值較小，故編程時(shí)不必 取平均值，而全部取其基本尺寸即可。 在輪廓曲線上，有三處為圓弧，其中兩處為既過象限又改變進(jìn)給方向的輪廓曲 線，因此在加工時(shí)應(yīng)進(jìn)行機(jī)械間隙補(bǔ)償，以保證輪廓曲線的準(zhǔn)確性。 為便于裝夾，坯件左端應(yīng)預(yù)先車出夾持部分（雙點(diǎn)畫線部分），右端面也應(yīng)先 粗車出并鉆好中心孔。毛坯選 60棒料。 4.2 選擇設(shè)備 根據(jù)被加工零件的外形和材料等條件，選

24、用 tnd360 數(shù)控車床。 4.3 確定零件的定位基準(zhǔn)和裝夾方式 定位基準(zhǔn) 確定坯料軸線和左端大端面（設(shè)計(jì)基準(zhǔn)）為定位基準(zhǔn)。 裝夾方法 左端采用三爪自定心卡盤定心夾緊，右端采用活動(dòng)頂尖支承的裝夾方 式。 濟(jì)南工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 14 4.4 確定加工順序及進(jìn)給路線 加工順序按由粗到精、由近到遠(yuǎn)（由右到左）的原則確定。即先從右到左進(jìn)行粗 車（留 0.25精車余量），然后從右到左進(jìn)行精車，最后車削螺紋。 tnd360 數(shù)控車床具有粗車循環(huán)和車螺紋循環(huán)功能，只要正確使用編程指令，機(jī)床 數(shù)控系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)確定其進(jìn)給路線，因此，該零件的粗車循環(huán)和車螺紋循環(huán)不需要人 為確定其進(jìn)給路線（但精車的進(jìn)

25、給路線需要人為確定）。該零件從右到左沿零件表面 輪廓精車進(jìn)給。 4.5 刀具選擇 選用 5中心鉆鉆削中心孔。 粗車及平端面選用 900 硬質(zhì)合金右偏刀，為防止副后刀面與工件輪廓干涉（可 用作圖法檢驗(yàn)），副偏角不宜太小，選 =350。 精車選用 900 硬質(zhì)合金右偏刀，車螺紋選用硬質(zhì)合金 600 外螺紋車刀，刀尖圓 弧半徑應(yīng)小于輪廓最小圓角半徑，取 r=0.150.2。 將所選定的刀具參數(shù)填入數(shù)控加工刀具卡片中（見表 1），以便編程和操作管理。 表 1 數(shù)控加工刀具卡片 產(chǎn)品名稱或代號(hào) 零件名稱典型軸零件圖號(hào) 序號(hào)刀具號(hào)刀具規(guī)格名稱數(shù)量加工表面?zhèn)渥?1t01 5 中心鉆 1 鉆 5 mm 中心孔

26、 2t02硬質(zhì)合金 900 外圓車刀1 車端面及粗車輪廓右偏刀 2t03硬質(zhì)合金 900 外圓車刀 精車輪廓右偏刀 3t04硬質(zhì)合金 600 外螺紋車刀 車螺紋 編制 審核 批準(zhǔn) 共 頁第 頁 濟(jì)南工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 15 4.6 切削用量選擇 背吃刀量的選擇 輪廓粗車循環(huán)時(shí)選 ap=3 ，精車 ap=0.25；螺紋粗車時(shí)選 ap= 0.4 ，逐刀減少，精車 ap=0.1。 主軸轉(zhuǎn)速的選擇 車直線和圓弧時(shí)，選粗車切削速度vc=90m/min、精車切削速度 vc=120m/min，然后利用公式vc=dn/1000 計(jì)算主軸轉(zhuǎn)速n（粗車直徑d=60 ，精車 工件直徑取平均值）：粗車 50

27、0r/min、精車 1200 r/min。車螺紋時(shí)，參照式（5-1） 計(jì)算主軸轉(zhuǎn)速n =320 r/min. 進(jìn)給速度的選擇 選擇粗車、精車每轉(zhuǎn)進(jìn)給量，再根據(jù)加工的實(shí)際情況確定粗車 每轉(zhuǎn)進(jìn)給量為 0.4/r，精車每轉(zhuǎn)進(jìn)給量為 0.15/r，最后根據(jù)公式vf = nf計(jì)算粗 車、精車進(jìn)給速度分別為 200 /min 和 180 /min。 綜合前面分析的各項(xiàng)內(nèi)容，并將其填入表 2 所示的數(shù)控加工工藝卡片。此表是編 制加工程序的主要依據(jù)和操作人員配合數(shù)控程序進(jìn)行數(shù)控加工的指導(dǎo)性文件。主要內(nèi) 容包括：工步順序、工步內(nèi)容、各工步所用的刀具及切削用量等。 表 2 典型軸類零件數(shù)控加工工藝卡片 產(chǎn)品名稱或

28、代號(hào)零件名稱零件圖號(hào) 單位名稱 典型軸 工序號(hào)程序編號(hào)夾具名稱使用設(shè)備車間 001 三爪卡盤和活動(dòng)頂尖tnd360 數(shù)控車床 工步號(hào)工步內(nèi)容刀具號(hào)刀具規(guī)格/ mm 主軸轉(zhuǎn)速 /r.m1 進(jìn)給速度 /mm.m1 背吃刀量/ mm 備注 1 平端面 t022525500 手動(dòng) 2 鉆中心孔 t015950 手動(dòng) 3 粗車輪廓 t022525500200 4.7 零件粗精加工程序(faunctd 系統(tǒng)) n0010 g50 x150.0 z200.0; n0020 g00 x60.0 z1.0 s320 t0202 m08 m03; 濟(jì)南工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 16 n0030 g71 p00

29、40 q0050 u1.0 w0.5 d4.0 ; n0040 g00 x24.0 s320; g00 x24.0 s320; g01 x29.85 w2.925 f0.15; w16.15; x26.0. w1.925; w5; x36.0 w10.0; w10.0; g02 x30.0 z9.0 i12.0 k9.0; g02 x40.0 z69.0 i20.0 k15.0; g03 x40.0 z99.0 i20.0 k15.0; g02 x34.0 z108.0 i12.0 k9.0; g01 w5.0; x56.0 w41.0; n0050 w11.0; n0055 g00 x150.0 z200.0 m05 t0200 m09; n0056 t0303 m08 m03; n0060 g70 p0040 q0050; n0070 g00 x150.0 z200.0 m05 t0300 m09; n0080 t0404 s320 m03 m08; 濟(jì)南工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 17 n0090 g00 x36.0 z3.0; n0100 g92 x29.05 z22.0 f3.0; n0110 x29.05; n0120 x28.75; n0130 x2