數(shù)控加工工藝畢業(yè)論文

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1、 摘 要 隨著裝備工業(yè)的技術(shù)發(fā)展,數(shù)控技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用成為一種必然趨勢,但數(shù)控技術(shù)也有其自身的不足。分析了數(shù)控技術(shù)的特點(diǎn)及其不足之處,提出了數(shù)據(jù)加工工藝與傳統(tǒng)工藝相結(jié)合的思路。 裝備工業(yè)的技術(shù)水平和現(xiàn)代化程度決定著整個國民經(jīng)濟(jì)的水平和現(xiàn)代化程度，數(shù)控技術(shù)及裝備是發(fā)展新興高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)和尖端工業(yè)的使能技術(shù)和最基本的裝備。制造技術(shù)和裝備就是人類生產(chǎn)活動的最基本的生產(chǎn)資料。而數(shù)控技術(shù)又是當(dāng)今先進(jìn)制造技術(shù)和裝備最核心的技術(shù)。當(dāng)今世界各國制造業(yè)廣泛采用數(shù)控技術(shù)，以提高制造能力和水平，提高對動態(tài)多變市場的適應(yīng)能力和競爭能力。 關(guān)鍵詞：數(shù)控加工工藝 傳統(tǒng)工藝 數(shù)控機(jī)床加工 過程 必然趨勢

2、 目 錄 前言…………………………………………………………………………1 第一章 數(shù)控加工工藝的發(fā)展及內(nèi)容…………………………………………5 1.1數(shù)控加工概述………………………………………………………5 1.2數(shù)控加工工藝遠(yuǎn)比傳統(tǒng)機(jī)械加工工藝復(fù)雜………………………5 1.3數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)要有嚴(yán)密的條理性……………………………5 1.4數(shù)控加工工藝的繼承性較好………………………………………6 1.5數(shù)控加工工藝必須經(jīng)過實(shí)際驗(yàn)證才能指導(dǎo)生產(chǎn)…………………6 第二章 數(shù)控加工工藝的組成簡介…………………………

3、…………………6 2.1數(shù)控機(jī)床……………………………………………………………6 2.2夾具………………………………………………………………6 2.3刀具…………………………………………………………………6 2.4工件…………………………………………………………………8 第三章 數(shù)控加工工藝過程……………………………………………………8 3.1基本特點(diǎn)………………………………………………………………8 3.2主要內(nèi)容………………………………………………………………8 3.3常用數(shù)控加工方法……………………………………………………8 第四章 數(shù)控加工工藝的發(fā)展趨勢…………………

4、…………………………9 4.1高速、高效……………………………………………9 4.2高精度……………………………………………10 4.3高可靠性……………………………………………10 4.4高可靠性……………………………………………10 4.5多軸化……………………………………………10 4.6智能化……………………………………………11 4.7網(wǎng)絡(luò)化……………………………………………11 4.8柔性化……………………………………………11 4.9綠色化……………………………………………12 第五章 應(yīng)注意的問題…………………………………………………………12 5.1.確

5、定好走刀路線和安排工序順序……………………………………12 5.2定位基準(zhǔn)和夾緊方式的確定…………………………………………12 5.3夾具的選擇 …………………………………………………………12 5.4刀具的選擇…………………………………………………………12 結(jié)論……………………………………………………………………14 謝辭………………………………………………………………………15 參考文獻(xiàn)………………………………………………………………………16 前 言 裝備工業(yè)的技術(shù)水平和現(xiàn)代化程度決定著整個國

6、民經(jīng)濟(jì)的水平和現(xiàn)代化程度,數(shù)控技術(shù)及裝備是發(fā)展新興高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)和尖端工業(yè)的使能技術(shù)和最基本的裝備。制造技術(shù)和裝備就是人類生產(chǎn)活動的最基本的生產(chǎn)資料,而數(shù)控技術(shù)又是當(dāng)今先進(jìn)制造技術(shù)和裝備最核心的技術(shù)。 當(dāng)今世界各國制造業(yè)造不斷的火速發(fā)展中，只有使這些數(shù)控新的加工工藝與傳統(tǒng)的加工工藝相結(jié)合，取其長處，以便更加適應(yīng)社會的發(fā)展需求，這樣才能同社會共同進(jìn)步，促進(jìn)社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展。如數(shù)控加工可以連續(xù)而高效地加工復(fù)雜形面,且精度高,控制方便,相比傳統(tǒng)加工方法,在設(shè)計(jì)加工工藝時也出現(xiàn)了一些新問題。從工序定義、切削用量、熱變形等九個方面討論數(shù)控加工相對于傳統(tǒng)加工在工藝上產(chǎn)生的變革。

7、 第一章 數(shù)控加工工藝的發(fā)展及內(nèi)容 數(shù)控加工工藝是伴隨著數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生，不斷發(fā)展和逐步完善起來的一門應(yīng)用術(shù)，研究的對象是數(shù)控設(shè)備完成數(shù)控加工全過程相關(guān)的集成化技術(shù)，最直接的研究對象是與數(shù)控設(shè)備息息相關(guān)的數(shù)控裝置、控制系統(tǒng)、數(shù)控程序及編制方法。數(shù)控加工工藝源于傳統(tǒng)的加工工藝，將傳統(tǒng)的加工工藝、計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和輔助制造技術(shù)有機(jī)地結(jié)合在一起，它的一個典型特征是將普通加工工藝完全融入數(shù)控加工工藝中。數(shù)控加工工藝是數(shù)控編程的基礎(chǔ)，高質(zhì)量的數(shù)控加工程序，源于周密、細(xì)致的技術(shù)可行性分析、總體工藝規(guī)劃和數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)。 普通加工工藝是數(shù)控加工工藝的

8、基礎(chǔ)和技術(shù)保障，由于數(shù)控加工采用計(jì)算機(jī)對機(jī)械加工過程進(jìn)行自動化控制，使得數(shù)控加工工藝具有如下特點(diǎn)。 1.1數(shù)控加工概述 數(shù)控是用數(shù)字信號對機(jī)床運(yùn)動及加工過程進(jìn)行控制的一種方法。數(shù)控機(jī)床是20 世紀(jì)50 年代在美國發(fā)展起來的, 在歐美等發(fā)達(dá)國家, 數(shù)控機(jī)床已經(jīng)發(fā)展到很高的水平。我國的數(shù)控技術(shù)起步較晚, 不過在近20 年有很大的進(jìn)步, 但是與發(fā)達(dá)國家相比還有很大距。數(shù)控技術(shù)已成為現(xiàn)代制造不可缺失的技術(shù), 它不僅大大提高了生產(chǎn)效率, 而且使產(chǎn)品精度大大提高。 數(shù)控機(jī)床直接受數(shù)控程序驅(qū)動, 因此編程的效率與質(zhì)量也會直接影響到機(jī)床的加工效率。數(shù)控軟件和編程系統(tǒng)發(fā)展也很迅速, 大致經(jīng)歷了手工編程、數(shù)

9、控語言編程和交互式圖形編程三個階段。起初, 人們只能借助數(shù)學(xué)用表和臺式計(jì)算機(jī)等, 根據(jù)圖紙要求進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算, 并按照規(guī)定指令代碼手工編制數(shù)控加工程序, 編程精度差, 效率低。為了提高編程效率, 降低編程人員的勞動強(qiáng)度, 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和算法語言的出現(xiàn), 人們開始采用電子計(jì)算機(jī)來編制數(shù)控加工程序, 實(shí)現(xiàn)了數(shù)控自動編程。 21世紀(jì)的數(shù)控裝備將是具有一定智能化的系統(tǒng), 智能化的內(nèi)容包括在數(shù)控系統(tǒng)中的各個方面: 為追求加工效率和加工質(zhì)量方面的智能化, 如加工過程的自適應(yīng)控制, 工藝參數(shù)自動生成; 為提高驅(qū)動性能及使用連接方便的智能化,如前饋控制、電機(jī)參數(shù)的自適應(yīng)運(yùn)算、自動識別負(fù)載自動選定模型、

10、自整定等; 簡化編程、簡化操作方面的智能化,如智能化的自動編程、智能化的人機(jī)界面等;還有智能診斷、智能監(jiān)控方面的內(nèi)容、方便系統(tǒng)的診斷及維修等。 1.2數(shù)控加工工藝遠(yuǎn)比傳統(tǒng)機(jī)械加工工藝復(fù)雜 數(shù)控加工工藝要考慮加工零件的工藝性，加工零件的定位基準(zhǔn)和裝夾方式，也要選擇刀具，制定工藝路線、切削方法及工藝參數(shù)等，而這些在常規(guī)工藝中均可以簡化處理。因此，數(shù)控加工工藝比普通加工工藝要復(fù)雜得多，影響因素也多，因而有必要對數(shù)控編程的全過程進(jìn)行綜合分析、合理安排，然后整體完善。相同的數(shù)控加工任務(wù)，可以有多個數(shù)控工藝方案，既可以選擇以加工部位作為主線安排工藝，也可以選擇以加工刀具作為主線來安排工藝。數(shù)控加工工藝

11、的多樣化是數(shù)控加工工藝的一個特色，是與傳統(tǒng)加工工藝的顯著區(qū)別。 1.3數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)要有嚴(yán)密的條理性 由于數(shù)控加工的自動化程度較高，相對而言，數(shù)控加工的自適應(yīng)能力就較差。而且數(shù)控加工的影響因素較多，比較復(fù)雜，需要對數(shù)控加工的全過程深思熟慮，數(shù)控工藝設(shè)計(jì)必須具有很好的條理性，也就是說，數(shù)控加工工藝的設(shè)計(jì)過程必須周密，嚴(yán)謹(jǐn)不準(zhǔn)優(yōu)錯誤。 1.4數(shù)控加工工藝的繼承性較好 凡經(jīng)過調(diào)試、校驗(yàn)和試切削過程驗(yàn)證的，并在數(shù)控加工實(shí)踐中證明是好的數(shù)控加工工藝，都可以作為模板，供后續(xù)加工相類似零件調(diào)用，這樣不僅節(jié)約時間，而且可以保證質(zhì)量。作為模板本身在調(diào)用中也是一個不斷修改完善的過程，可以達(dá)到逐步標(biāo)準(zhǔn)化、

12、系列化的效果。因此，數(shù)控工藝具有非常好的繼承性。 1.5數(shù)控加工工藝必須經(jīng)過實(shí)際驗(yàn)證才能指導(dǎo)生產(chǎn) 由于數(shù)控加工的自動化程度高，安全和質(zhì)量是至關(guān)重要的。數(shù)控加工工藝必須經(jīng)過驗(yàn)證后才能用于指導(dǎo)生產(chǎn)。在普通機(jī)械加工中，工藝員編寫的工藝文件可以直接下到生產(chǎn)線用于指導(dǎo)生產(chǎn)，一般不需要上述的復(fù)雜過程。 第二章 數(shù)控加工工藝系統(tǒng)的組成簡介 數(shù)控加工系統(tǒng)的組成. 在機(jī)械加工中，由機(jī)床，夾具、刀具和工件等組成的統(tǒng)一整體，稱為工藝系統(tǒng)。數(shù)控加工工藝系統(tǒng)是由數(shù)控機(jī)床、夾具、刀具和工件等組成的。 2.1數(shù)控機(jī)床 采用數(shù)控技術(shù)，或者說裝備了數(shù)控系統(tǒng)的機(jī)床，稱為數(shù)控機(jī)床。它是一種技術(shù)密集和自動化

13、程度都比較高的機(jī)電一體化加工裝備。數(shù)控機(jī)床三實(shí)現(xiàn)數(shù)控加工的主體。 它的操作和監(jiān)控全部在這個數(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)： ①加工精度高，具有穩(wěn)定的加工質(zhì)量； ②可進(jìn)行多坐標(biāo)的聯(lián)動，能加工形狀復(fù)雜的零件； ③加工零件改變時，一般只需要更改數(shù)控程序，可節(jié)省生產(chǎn)準(zhǔn)備時間； ④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3~5倍）； ⑤機(jī)床自動化程度高，可以減輕勞動強(qiáng)度； ⑥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。 2.2夾具在機(jī)械制造中，用以裝夾工件（和引導(dǎo)刀具）的裝置稱為夾具。造機(jī)械制造工

14、廠，夾具的使用廣泛，從毛坯制造到哦產(chǎn)品裝配及檢測各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)，都有許多不同種類的夾具。夾具是實(shí)現(xiàn)數(shù)控加工的紐帶。在現(xiàn)代生產(chǎn)中，機(jī)床夾具是一種不可缺少的工藝裝備，它直接影響著工件加工的精度、勞動生產(chǎn)率和產(chǎn)品的制造成本等。 2.2.1夾具類型 ①通用夾具。已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化的可加工一定范圍內(nèi)不同工件的夾具，稱為通用夾具，其結(jié)構(gòu)、尺寸已規(guī)格化，而且具有一定通用性，如三爪自定心卡盤、機(jī)床用平口虎鉗、四爪單動卡盤、臺虎鉗、萬能分度頭、頂尖、中心架和磁力工作臺等。這類夾具適應(yīng)性強(qiáng)，可用于裝夾一定形狀和尺寸范圍內(nèi)的各種工件。這些夾具已作為機(jī)床附件由專門工廠制造供應(yīng)，只需選購即可。其缺點(diǎn)是夾具的精度不高，生產(chǎn)率也

15、較低，且較難裝夾形狀復(fù)雜的工件，故一般適用于單件小批量生產(chǎn)中。 ②專用夾具。專為某一工件的某道工序設(shè)計(jì)制造的夾具，稱為專用夾具。在產(chǎn)品相對穩(wěn)定、批量較大的生產(chǎn)中，采用各種專用夾具，可獲得較高的生產(chǎn)率和加工精度。專用夾具的設(shè)計(jì)周期較長、投資較大。專用夾具一般在批量生產(chǎn)中使用。除大批大量生產(chǎn)之外，中小批量生產(chǎn)中也需要采用一些專用夾具，但在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時要進(jìn)行具體的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析。 ③可調(diào)夾具。某些元件可調(diào)整或更換，以適應(yīng)多種工件加工的夾具，稱為可調(diào)夾具?？烧{(diào)夾具是針對通用夾具和專用夾具的缺陷而發(fā)展起來的一類新型夾具。對不同類型和尺寸的工件，只需調(diào)整或更換原來夾具上的個別定位元件和夾緊元件便可使用

16、。它一般又可分為通用可調(diào)夾具和成組夾具兩種。前者的通用范圍比通用夾具更大；后者則是一種專用可調(diào)夾具，它按成組原理設(shè)計(jì)并能加工一族相似的工件，故在多品種，中、小批量生產(chǎn)中使用有較好的經(jīng)濟(jì)效果。 ④組合夾具。采用標(biāo)準(zhǔn)的組合元件、部件，專為某一工件的某道工序組裝的夾具，稱為組合夾具。組合夾具是一種模塊化的夾具。標(biāo)準(zhǔn)的模塊元件具有較高精度和耐磨性，可組裝成各種夾具。夾具用畢可拆卸，清洗后留待組裝新的夾具。由于使用組合夾具可縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，元件能重復(fù)多次使用，并具有減少專用夾具數(shù)量等優(yōu)點(diǎn)，因此組合夾具在單件，中、小批量多品種生產(chǎn)和數(shù)控加工中，是一種較經(jīng)濟(jì)的夾具。 ⑤拼裝夾具。用專門的標(biāo)準(zhǔn)化、系

17、列化的拼裝零部件拼裝而成的夾具，稱為拼裝夾具。它具有組合夾具的優(yōu)點(diǎn)，但比組合夾具精度高、效能高、結(jié)構(gòu)緊湊。它的基礎(chǔ)板和夾緊部件中常帶有小型液壓缸。此類夾具更適合在數(shù)控機(jī)床上使用。 2.2.2夾具的特點(diǎn) ①數(shù)控加工適用于多品種、中小批量生產(chǎn)，為能裝夾不同尺寸、不同形狀的多品種工件，數(shù)控加工的夾具應(yīng)具有柔性，經(jīng)過適當(dāng)調(diào)整即可夾持多種形狀和尺寸的工件。 ②傳統(tǒng)的專用夾具具有定位、夾緊、導(dǎo)向和對刀四種功能，而數(shù)控機(jī)床上一般都配備有接觸試測頭、刀具預(yù)調(diào)儀及對刀部件等設(shè)備，可以由機(jī)床解決對刀問題。數(shù)控機(jī)床上由程序控制的準(zhǔn)確的定位精度，可實(shí)現(xiàn)夾具中的刀具導(dǎo)向功能。因此數(shù)控加工中的夾具一般不需要導(dǎo)向和對

18、刀功能，只要求具有定位和夾緊功能，就能滿足使用要求，這樣可簡化夾具的結(jié)構(gòu)。 ③為適應(yīng)數(shù)控加工的高效率，數(shù)控加工夾具應(yīng)盡可能使用氣動、液壓、電動等自動夾緊裝置快速夾緊，以縮短輔助時間。 ④夾具本身應(yīng)有足夠的剛度，以適應(yīng)大切削用量切削。數(shù)控加工具有工序集中的特點(diǎn)，在工件的一次裝夾中既要進(jìn)行切削力很大的粗加工，又要進(jìn)行達(dá)到工件最終精度要求的精加工，因此夾具的剛度和夾緊力都要滿足大切削力的要求。 ⑤為適應(yīng)數(shù)控多方面加工，要避免夾具結(jié)構(gòu)包括夾具上的組件對刀具運(yùn)動軌跡的干涉，夾具結(jié)構(gòu)不要妨礙刀具對工件各部位的多面加工。 ⑥夾具的定位要可靠，定位元件應(yīng)具有較高的定位精度，定位部位應(yīng)便于清屑，

19、無切屑積留。如工件的定位面偏小，可考慮增設(shè)工藝凸臺或輔助基準(zhǔn)。 ⑦對剛度小的工件，應(yīng)保證最小的夾緊變形，如使夾緊點(diǎn)靠近支承點(diǎn)，避免把夾緊力作用在工件的中空區(qū)域等。當(dāng)粗加工和精加工同在一個工序內(nèi)完成時，如果上述措施不能把工件變形控制在加工精度要求的范圍內(nèi)，應(yīng)在精加工前使程序暫停，讓操作者在粗加工后精加工前變換夾緊力（適當(dāng)減?。詼p小夾緊變形對加工精度的影響。 2.2.3數(shù)控機(jī)床夾具的新要求 ①推行標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化； ③發(fā)展組合夾具和拼裝夾具，降低生產(chǎn)成本； ③提高精度； ④提高夾具的高效自動化水平。 2.3刀具 金屬切削刀具是現(xiàn)代機(jī)械加工中的重要工具。無論是普通機(jī)床還

20、是數(shù)控機(jī)床都必須依靠刀具才能完成切削工件。刀具是實(shí)現(xiàn)數(shù)控加工的橋梁。 刀具材料是指刀具切削部分的材料。金屬切削時，刀具切削部芬直接和工件及切削相接觸，承受著很大的切削壓力和沖擊，并受到工件和切削的劇烈摩擦，產(chǎn)生了很高切削溫度，也就是說，刀具切削部分是在高溫，高壓及劇烈摩擦的惡劣條件下工作的。 2.4工件 機(jī)械加工中的加工對象。它可以是單個零件，也可以是固定在一起的幾個零件的組合體。 3數(shù)控加工工藝過程 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(jìn)行工藝分析，擬訂工藝方案，選擇合適的刀具，確定切削用量。在編程中，對一些工藝問題（如對刀點(diǎn)，加工路線等）也需要做一些處理

21、。因此，數(shù)控編程的工藝處理是一項(xiàng)十分重要的工作。這個與傳統(tǒng)工藝相差不是很大。 3.1數(shù)控加工的基本特點(diǎn) 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(jìn)行工藝分析，擬定加工方案，選擇合適的刀具，確定切削用量。在編程中，對一些工藝問題（如對刀點(diǎn).加工路線等）也需要做一些處理。因此程序編制中的工藝分析是一項(xiàng)十分重要的工作。 數(shù)控加工的工序內(nèi)容比普通機(jī)加工的工序內(nèi)容復(fù)雜。 數(shù)控機(jī)床加工程序的編制比普通機(jī)床工藝規(guī)程的編制復(fù)雜。這是因?yàn)樵谄胀C(jī)床的加工工藝中不必考慮的問題，如工序內(nèi)工步的安排、對刀點(diǎn)、換刀點(diǎn)及走刀路線的確定等問題，在編制數(shù)控加工工藝時卻要認(rèn)真考慮。 3.2數(shù)控加工工藝的

22、主要內(nèi)容 ①選擇適合在數(shù)控上加工的零件，確定工序內(nèi)容。 ②分析加工零件的圖紙，明確加工內(nèi)容及技術(shù)要求，確定加工方案，制定數(shù)控加工路線，如工序的劃分、加工順序的安排、非數(shù)控加工工序的銜接等。設(shè)計(jì)數(shù)控加工工序，如工序的劃分、刀具的選擇、夾具的定位與安裝、切削用量的確定、走刀路線的確定等等。 ③調(diào)整數(shù)控加工工序的程序。如對刀點(diǎn)、換刀點(diǎn)的選擇、刀具的補(bǔ)償。 ④分配數(shù)控加工中的容差。 ⑤處理數(shù)控機(jī)床上部分工藝指令。 總之，數(shù)控加工工藝內(nèi)容比較多，有些與普通機(jī)床加工相似。 3.3常用數(shù)控加工方法 3.3.1平面孔系零件 常用點(diǎn)位、直線控制數(shù)控機(jī)床（如數(shù)控鉆床）

23、來加工，選擇工藝路線時，主要慮 加工精度和加工效率兩個原則。 3.3.2旋轉(zhuǎn)體類零件 常用數(shù)控車床或磨床加工。 ①考慮加工效率：在車床上加工時，通常加工余量大，必須合理安排粗加工路線， 以提高加工效率。實(shí)際編程時，一般不宜采用循環(huán)指令（否則，以工進(jìn)速度的空刀太大）。比較好的方法是用粗車盡快去除材料，再精車。 ②考慮刀尖強(qiáng)度：數(shù)控車床上經(jīng)常用到低強(qiáng)度刀具加工細(xì)小凹槽。采用斜向進(jìn)刀，不宜崩刃，a則易崩刃。 3.3.3平面輪廓零件 常用數(shù)控銑床加工。應(yīng)注意： ①切入與切出方向控制： ②一次逼近方法選擇：只具有直線和圓弧插補(bǔ)功能的數(shù)控機(jī)床在加工不規(guī)則曲線輪廓時，需要用微小直線段或圓

24、弧段去逼近被加工輪廓（其誤差稱為一次逼近誤差），逼近時，應(yīng)該使工件誤差在合格范圍同時程序段的數(shù)量少為佳。 3.3.4立體輪廓零件 ①考慮工件強(qiáng)度及表面質(zhì)量 ②考慮機(jī)床的插補(bǔ)功能：加工飛機(jī)大梁直紋扭曲面時，若加工機(jī)床三軸聯(lián)動，只好用效率較低的球頭銑刀；若機(jī)床為四軸聯(lián)動，則可以選用效率較高的圓柱銑刀銑削 4數(shù)控加工工藝的發(fā)展趨勢 從20世紀(jì)中葉數(shù)控技術(shù)出現(xiàn)以來，數(shù)控機(jī)床給機(jī)械制造業(yè)帶來了革命性的變化。數(shù)控加工具有如下特點(diǎn)：加工柔性好，加工精度高，生產(chǎn)率高，減輕操作者勞動強(qiáng)度、改善勞動條件，有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化以及經(jīng)濟(jì)效益的提高。數(shù)控機(jī)床是一種高度機(jī)電一體化的產(chǎn)品，適用于加工多

25、品種小批量零件、結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、精度要求較高的零件、需要頻繁改型的零件、價格昂貴不允許報(bào)廢的關(guān)鍵零件、要求精密復(fù)制的零件、需要縮短生產(chǎn)周期的急需零件以及要求100%檢驗(yàn)的零件。數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)及其應(yīng)用范圍使其成為國民經(jīng)濟(jì)和國防建設(shè)發(fā)展的重要裝備。 進(jìn)入21世紀(jì)，我國經(jīng)濟(jì)與國際全面接軌，進(jìn)入了一個蓬勃發(fā)展的新時期。機(jī)床制造業(yè)既面臨著機(jī)械制造業(yè)需求水平提升而引發(fā)的制造裝備發(fā)展的良機(jī)，也遭遇到加入世界貿(mào)易組織后激烈的國際市場競爭的壓力，加速推進(jìn)數(shù)控機(jī)床的發(fā)展是解決機(jī)床制造業(yè)持續(xù)發(fā)展的一個關(guān)鍵。隨著制造業(yè)對數(shù)控機(jī)床的大量需求以及計(jì)算機(jī)技術(shù)和現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)的飛速進(jìn)步，數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用范圍還在不斷擴(kuò)大，

26、并且不斷發(fā)展以更適應(yīng)生產(chǎn)加工的需要。本文簡要分析了數(shù)控機(jī)床高速化、高精度化、復(fù)合化、智能化、開放化、網(wǎng)絡(luò)化、多軸化、綠色化等發(fā)展趨勢，并提出了我國數(shù)控機(jī)床發(fā)展中存在的一些問題。 這在給我們數(shù)控加工工藝與傳統(tǒng)加工工藝直接的結(jié)合提供了很大的幫助。數(shù)控機(jī)床以其卓越的柔性自動化的性能、優(yōu)異而穩(wěn)定的精度、靈捷而多樣化的功能引起世人矚目，它開創(chuàng)了機(jī)械產(chǎn)品向機(jī)電一體化發(fā)展的先河，成為先進(jìn)制造技術(shù)中的一項(xiàng)核心技術(shù)。數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)的突飛猛進(jìn)為數(shù)控機(jī)床的技術(shù)進(jìn)步提供了條件。當(dāng)前，數(shù)控機(jī)床的發(fā)展主要體現(xiàn)為以下幾方面： 4.1高速、高效 機(jī)床向高速化方向發(fā)展，不但可大幅度提高加工效率、降低加工成本，而且還可提高零件

27、的表面加工質(zhì)量和精度。超高速加工技術(shù)對制造業(yè)實(shí)現(xiàn)高效、優(yōu)質(zhì)、低成本生產(chǎn)有廣泛的適用性。20 世紀(jì)90 年代以來，歐、美、日各國爭相開發(fā)應(yīng)用新一代高速數(shù)控機(jī)床，加快機(jī)床高速化發(fā)展步伐。高速主軸單元（電主軸，轉(zhuǎn)速15000 － 100000r/min）、高速且高加/減速度的進(jìn)給運(yùn)動部件（快移速度60～120m/min，切削進(jìn)給速度高達(dá)60m/min）、高性能數(shù)控和伺服系統(tǒng)以及數(shù)控工具系統(tǒng)都出現(xiàn)了新的突破，達(dá)到了新的技術(shù)水平。隨著超高速切削機(jī)理、超硬耐磨長壽命刀具材料和磨料磨具，大功率高速電主軸、高加/減速度直線電機(jī)驅(qū)動進(jìn)給部件以及高性能控制系統(tǒng)（含監(jiān)控系統(tǒng)）和防護(hù)裝置等一系列技術(shù)領(lǐng)域中關(guān)鍵技術(shù)的解

28、決，為開發(fā)應(yīng)用新一代高速數(shù)控機(jī)床提供了技術(shù)基礎(chǔ)。目前，在超高速加工中，車削和銑削的切削速度已達(dá)到5000～8000m/min以上；主軸轉(zhuǎn)數(shù)在30000 轉(zhuǎn)/分（有的高達(dá)10 萬r/min）以上；工作臺的移動速度（進(jìn)給速度）：在分辨率為1 微米時，在100m/min（有的到200m/min） 以上，在分辨率為0.1 m 時，在24m/min 以上；自動換刀速度在1 秒以內(nèi)；小線段插補(bǔ)進(jìn)給速度達(dá)到12m/min。 4.2高精度 從精密加工發(fā)展到超精密加工，是世界各工業(yè)強(qiáng)國致力發(fā)展的方向。其精度從微米級到亞微米級，乃至納米級（#lt;10nm），其應(yīng)用范圍日趨廣泛。當(dāng)前，在機(jī)械加工高精度的要求下

29、，普通級數(shù)控機(jī)床的加工精度已由10 m 提高到5 m；精密級加工中心的加工精度則從3～5 m，提高到1～1.5 m，甚至更高；超精密加工精度進(jìn)入納米級（0.001m），主軸回轉(zhuǎn)精度要求達(dá)到0.01～0.05 m，加工圓度為0.1m，加工表面粗糙度Ra=0.003 微米等。這些機(jī)床一般都采用矢量控制的變頻驅(qū)動電主軸（電機(jī)與主軸一體化），主軸徑向跳動小于2 m，軸向竄動小于1 m，軸系不平衡度達(dá)到G0.4 級。高速高精加工機(jī)床的進(jìn)給驅(qū)動，主要有回轉(zhuǎn)伺服電機(jī)加精密高速滾珠絲杠和直線電機(jī)直接驅(qū)動兩種類型。此外，新興的并聯(lián)機(jī)床也易于實(shí)現(xiàn)高速進(jìn)給。滾珠絲杠由于工藝成熟，應(yīng)用廣泛，不僅精度能達(dá)到較高（ISO

30、34081 級），而且實(shí)現(xiàn)高速化的成本也相對較低，所以迄今仍為許多高速加工機(jī)床所采用。當(dāng)前使用滾珠絲杠驅(qū)動的高速加工機(jī)床最大移動速度90m/min，加速度1.5g。滾珠絲杠屬機(jī)械傳動，在傳動過程中不可避免存在彈性變形、摩擦和反向間隙，相應(yīng)地造成運(yùn)動滯后和其它非線性誤差，為了排除這些誤差對加工精度的影響，1993 年開始在機(jī)床上應(yīng)用直線電機(jī)直接驅(qū)動，由于是沒有中間環(huán)節(jié)的零傳動，不僅運(yùn)動慣量小、系統(tǒng)剛度大、響應(yīng)快，可以達(dá)到很高的速度和加速度，而且其行程長度理論上不受限制，定位精度在高精度位置反饋系統(tǒng)的作用下也易達(dá)到較高水平，是高速高精加工機(jī)床特別是中、大型機(jī)床較理想的驅(qū)動方式。目前使用直線電機(jī)的高

31、速高精加工機(jī)床最大快移速度已達(dá)208 m/min，加速度2g，并且還有發(fā)展余地。 4.3高可靠性 隨著數(shù)控機(jī)床網(wǎng)絡(luò)化應(yīng)用的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床的高可靠性已經(jīng)成為數(shù)控系統(tǒng)制造商和數(shù)控機(jī)床制造商追求的目標(biāo)。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(jī)床的平均無故障運(yùn)行時間MTBF 就必須大于3000 小時。我們只對一臺數(shù)控機(jī)床而言，如主機(jī)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(jī)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。當(dāng)前國外數(shù)控裝

32、置的MTBF 值已達(dá)6000 小時以上，驅(qū)動裝置達(dá)30000 小時以上，但是，可以看到距理想的目標(biāo)還有差距。 4.4高可靠性 在零件加工過程中有大量的無用時間消耗在工件搬運(yùn)、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(jī)床上，因此，復(fù)合功能的機(jī)床成為近年來發(fā)展很快的機(jī)種。柔性制造范疇的機(jī)床復(fù)合加工概念是指將工件一次裝夾后，機(jī)床便能按照數(shù)控加工程序，自動進(jìn)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(fù)雜形狀零件的主要乃至全部車、銑、鉆、鏜、磨、攻絲、鉸孔和擴(kuò)孔等多種加工工序。就棱體類零件而言，加工中心便是最典型的進(jìn)行同

33、一類工藝方法多工序復(fù)合加工的機(jī)床。事實(shí)證明，機(jī)床復(fù)合加工能提高加工精度和加工效率，節(jié)省占地面積特別是能縮短零件的加工周期。 4.5多軸化 隨著5 軸聯(lián)動數(shù)控系統(tǒng)和編程軟件的普及，5 軸聯(lián)動控制的加工中心和數(shù)控銑床已經(jīng)成為當(dāng)前的一個開發(fā)熱點(diǎn)，由于在加工自由曲面時，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，而在3 軸聯(lián)動控制的機(jī)床無法避免切速接近于零的球頭銑刀端部參予切削，因此，5 軸聯(lián)動機(jī)床以其無可替代的性能優(yōu)勢已經(jīng)成為各大機(jī)床廠家積極開發(fā)和競爭的焦點(diǎn)。最近，國外還在研究6 軸聯(lián)動

34、控制使用非旋轉(zhuǎn)刀具的加工中心，雖然其加工形狀不受限制且切深可以很薄，但加工效率太低一時尚難實(shí)用化。 4.6智能化 智能化是21 世紀(jì)制造技術(shù)發(fā)展的一個大方向。智能加工是一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、模糊控制、數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和理論的加工，它是要在加工過程中模擬人類專家的智能活動，以解決加工過程許多不確定性的、要由人工干預(yù)才能解決的問題。智能化的內(nèi)容包括在數(shù)控系統(tǒng)中的各個方面：為追求加工效率和加工質(zhì)量的智能化，如自適應(yīng)控制，工藝參數(shù)自動生成；為提高驅(qū)動性能及使用連接方便的智能化，如前饋控制、電機(jī)參數(shù)的自適應(yīng)運(yùn)算、自動識別負(fù)載自動選定模型、自整定等；簡化編程、簡化操作的智能化，如智能化的自動編程

35、，智能化的人機(jī)界面等；智能診斷、智能監(jiān)控，方便系統(tǒng)的診斷及維修等。世界上正在進(jìn)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。 4.7網(wǎng)絡(luò)化 數(shù)控機(jī)床的網(wǎng)絡(luò)化，主要指機(jī)床通過所配裝的數(shù)控系統(tǒng)與外部的其它控制系統(tǒng)或上位計(jì)算機(jī)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)連接和網(wǎng)絡(luò)控制。數(shù)控機(jī)床一般首先面向生產(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(shù)。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)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(jī)械制造企業(yè)現(xiàn)代化的標(biāo)志之一，也是國際先進(jìn)機(jī)床制造商當(dāng)今標(biāo)準(zhǔn)配置的供貨方式。隨著信息化技術(shù)

36、的大量采用，越來越多的國內(nèi)用戶在進(jìn)口數(shù)控機(jī)床時要求具有遠(yuǎn)程通訊服務(wù)等功能。機(jī)械制造企業(yè)在普遍采用CAD/CAM的基礎(chǔ)上，越加廣泛地使用數(shù)控加工設(shè)備。數(shù)控應(yīng)用軟件日趨豐富和具有人性化。虛擬設(shè)計(jì)、虛擬制造等高端技術(shù)也越來越多地為工程技術(shù)人員所追求。通過軟件智能替代復(fù)雜的硬件，正在成為當(dāng)代機(jī)床發(fā)展的重要趨勢。在數(shù)字制造的目標(biāo)下，通過流程再造和信息化改造，ERP 等一批先進(jìn)企業(yè)管理軟件已經(jīng)脫穎而出，為企業(yè)創(chuàng)造出更高的經(jīng)濟(jì)效益。 4.8 柔性化 數(shù)控機(jī)床向柔性自動化系統(tǒng)發(fā)展的趨勢是：從點(diǎn)（數(shù)控單機(jī)、加工中心和數(shù)控復(fù)合加工機(jī)床）、線（FMC、FMS、FTL、FML）向面（工段車間獨(dú)立制造島、FA）、體

37、（CIMS、分布式網(wǎng)絡(luò)集成制造系統(tǒng)）的方向發(fā)展，另一方面向注重應(yīng)用性和經(jīng)濟(jì)性方向發(fā)展。柔性自動化技術(shù)是制造業(yè)適應(yīng)動態(tài)市場需求及產(chǎn)品迅速更新的主要手段，是各國制造業(yè)發(fā)展的主流趨勢，是先進(jìn)制造領(lǐng)域的基礎(chǔ)技術(shù)。其重點(diǎn)是以提高系統(tǒng)的可靠性、實(shí)用化為提，以易于聯(lián)網(wǎng)和集成為目標(biāo)；注重加強(qiáng)單元技術(shù)的開拓、完善；CNC 單機(jī)向高精度、高速度和高柔性方向發(fā)展；數(shù)控機(jī)床及其構(gòu)成柔性制造系統(tǒng)能方便地與CAD、CAM、CAPP、MTS 聯(lián)結(jié)，向信息集成方向發(fā)展；網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)向開放、集成和智能化方向發(fā)展。 4.9綠色化 21世紀(jì)的金切機(jī)床必須把環(huán)保和節(jié)能放在重要位置，即要實(shí)現(xiàn)切削加工工藝的綠色化。目前這一綠色加工工藝主

38、要集中在不使用切削液上，這主要是因?yàn)榍邢饕杭任廴经h(huán)境和危害工人健康，又增加資源和能源的消耗。干切削一般是在大氣氛圍中進(jìn)行，但也包括在特殊氣體氛圍中（氮?dú)庵小⒗滹L(fēng)中或采用干式靜電冷卻技術(shù)）不使用切削液進(jìn)行的切削。不過，對于某些加工方式和工件組合，完全不使用切削液的干切削目前尚難與實(shí)際應(yīng)用，故又出現(xiàn)了使用極微量潤滑（MQL） 的準(zhǔn)干切削。目前在歐洲的大批量機(jī)械加工中，已有10～15%的加工使用了干和準(zhǔn)干切削。對于面向多種加工方法/工件組合的加工中心之類的機(jī)床來說，主要是采用準(zhǔn)干切削，通常是讓極微量的切削油與壓縮空氣的混合物經(jīng)由機(jī)床主軸與工具內(nèi)的中空通道噴向切削區(qū)。在各類金切機(jī)床中，采用干切削最多的

39、是滾齒機(jī)?？傊瑪?shù)控機(jī)床技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展為現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展提供了良好的條件，促使制造業(yè)向著高效、優(yōu)質(zhì)以及人性化的方向發(fā)展?？梢灶A(yù)見，隨著數(shù)控機(jī)床技術(shù)的發(fā)展和數(shù)控機(jī)床的廣泛應(yīng)用，制造業(yè)將迎來一次足以撼動傳統(tǒng)制造業(yè)模式的深刻革命。 5數(shù)控加工工藝應(yīng)注意的問題 在數(shù)控加工當(dāng)中也許會因?yàn)橐稽c(diǎn)小小的問題就會帶來很嚴(yán)重的后果，所以在加工制造當(dāng)中我們就要注意一些小問題。 5.1確定好走刀路線和安排工序順序 確定走刀路線時要注意以下幾點(diǎn): 1.盡可能走最短路線，減少空行，提高工作效率。 2.為保證工件輪廓表面的粗糙度要求，最終輪廓應(yīng)安排最后次走刀連續(xù)加工。 3．刀具的進(jìn)退刀路線要認(rèn)真考慮，

40、盡量避免造輪廓外停刀或垂直切入切出。以免引起不不要的變形。 4.銑輪廓的加工路線和合理選擇。有Z字型雙方向、單刀、環(huán)形走刀方式。 5.2定位基準(zhǔn)和夾緊方式的確定 在確定定位基準(zhǔn)和夾緊方式時，應(yīng)力求設(shè)計(jì)、工藝與程編計(jì)算基準(zhǔn)統(tǒng)一，減少裝夾次數(shù)，盡量避免采用占機(jī)人工調(diào)整方案。 5.3夾具的選擇 數(shù)控加工對夾具提出了兩個基本要求：一是保證夾具的坐標(biāo)方向與機(jī)床的坐標(biāo)方向是相對固定；二是要能協(xié)調(diào)零件與機(jī)床坐標(biāo)系的尺寸。此外，當(dāng)零件加工批量小時，盡量采用組合夾具、可調(diào)夾具以及其他通用夾具；成批生產(chǎn)時才考慮專用夾具；零件裝卸要方便。 5.4刀具的選擇 刀具平衡不只是測量不平衡量和增加或去除重量

41、。刀具選用至關(guān)重要。短的分量輕的刀具容易平衡到很好的精度，而大型的重的刀具要困難得多并有產(chǎn)生很大振動的傾向。你也能通過選擇已做過預(yù)平衡或預(yù)加工到最小不平衡的刀柄來節(jié)約時間和削減成本。 總 結(jié) 通過我這幾年的數(shù)控專業(yè)的學(xué)習(xí)，了解了我國的機(jī)械工業(yè)發(fā)展取得的輝煌的成就。但和發(fā)達(dá)國家相比還有一段距離，我已經(jīng)基本掌握了數(shù)控專業(yè)技能，能過自己獨(dú)立操作，工藝分析和工藝編程。也可以對機(jī)床電器做最基本的電路分析和機(jī)床的故障排查等，一個高職大學(xué)生應(yīng)具備的專業(yè)技能素質(zhì)，系統(tǒng)學(xué)習(xí)了機(jī)械制造、機(jī)械制圖、電子電工、機(jī)械CAD、數(shù)控原理與結(jié)構(gòu)，數(shù)控編程等專業(yè)課程。我希望自己在以后的工作中鍛

42、煉自己，檢驗(yàn)自己的掌握程度。這次設(shè)計(jì)就達(dá)到了這樣的目的，使自己更了解數(shù)控機(jī)床，對它的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)等有了更進(jìn)一步的掌握，使自己的理論水平和實(shí)際操作水平更上一層樓。 在這個高速發(fā)展的21世紀(jì)數(shù)控加工中心有著不可替代的作用，數(shù)控技術(shù)是國際自動化產(chǎn)品的一個重要部分，尤其是在吸取了傳統(tǒng)工藝的精華融合造新的數(shù)控加工中，在以后的工業(yè)應(yīng)用中發(fā)揮著重要的作用?？梢韵胂蟪鰜硭那熬笆呛芸捎^的。 謝 辭 本論文在我的老師的指導(dǎo)下完成。在畢業(yè)論文設(shè)計(jì)的整個過程中，老師給了我極大的幫助與指導(dǎo)，此畢業(yè)論文主要涉及數(shù)控加工工藝，在此之前，我對數(shù)控加工工藝了解并不多

43、?？梢灾v，本次的論文寫作讓我接觸了一個新的領(lǐng)域，讓我數(shù)控加工產(chǎn)生了濃厚的興趣，開始關(guān)數(shù)控加工方面的信息與發(fā)展。用通俗的例子與簡練的語言讓我對一些艱澀難懂的數(shù)控加工術(shù)語有了深刻的認(rèn)識，學(xué)到了有價值的東西。他引導(dǎo)我在學(xué)術(shù)上以及在為人處世等方面，踏踏實(shí)實(shí)地對待每一個問題，并以逆向思維方式去勇于爭取新的突破。老師的教導(dǎo)使我受益非淺、終生難忘，在此謹(jǐn)向我的導(dǎo)師表示深深的謝意。 參考文獻(xiàn)： [1]程叔重.數(shù)控加工工藝[M].杭州:浙江大學(xué)出版社,2003. [2]羅然賓.數(shù)控技術(shù)和裝備發(fā)展趨勢及對策[J].裝備制造技術(shù),2006,(1): 4-5,9. [3]焦光明,黨國義.

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