工業(yè)機械臂的簡易造型及數(shù)控加工【含CAD圖紙全套】

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河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 工 序 卡 片 產(chǎn) 品 代 號 零 （部） 件 名 稱 零 （部） 件 代 號 工序號 2 01 機械臂大臂 01 工序名稱 1：銑毛坯的平面，留余量1.5mm。 2：用鉆頭鉆φ12和φ8的孔 材 料 45 設(shè) 備 名 稱 SIEMENS 802D 型 號 XK5040A 夾具名稱 臺式虎鉗 刀 量 輔 具 名 稱 規(guī) 格 數(shù) 量 立銑刀 φ12 1 鉆頭 φ12、φ8 1 游標(biāo)卡尺 0—150mm 1 塞尺 0.15mm 1 內(nèi)徑千分尺 25—75mm 1 游標(biāo)卡尺 0—150mm 1 編 制 秦向陽 校 核 審 查 楊瑞蘭 共 4 張 第 2 張 河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 工 序 卡 片 產(chǎn) 品 代 號 零 （部） 件 名 稱 零 （部） 件 代 號 工序號 3 01 機械臂大臂 01 工序名稱 外形銑削 材 料 45 設(shè) 備 名 稱 SIEMENS 802D 型 號 XK5040A 夾具名稱 螺釘、壓板和墊塊組合 刀 量 輔 具 名 稱 規(guī) 格 數(shù) 量 立銑刀 φ12 1 游標(biāo)卡尺 0—150mm 1 塞尺 0.15mm 1 編 制 秦向陽 校 核 審 查 楊瑞蘭 共 4 張 第 3 張 河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 工 序 卡 片 產(chǎn) 品 代 號 零 （部） 件 名 稱 零 （部） 件 代 號 工序號 4 01 機械臂大臂 01 工序名稱 銑長方體通槽 1：銑長方體通槽 2：翻面銑方體通槽，銑兩端半圓。 3：鉸孔 4：鉛工，去毛刺 材 料 45 設(shè) 備 名 稱 SIEMENS 802D 型 號 XK5040A 夾具名稱 機用虎鉗和V形塊組合 刀 量 輔 具 名 稱 規(guī) 格 數(shù) 量 立銑刀 φ12 1 手用絞刀 φ1.0—75.0 mm 1 游標(biāo)卡尺 0—150mm 1 塞尺 0.15mm 1 編 制 秦向陽 校 核 審 查 楊瑞蘭 共 4 張 第 4 張 河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 工 序 卡 片 產(chǎn) 品 代 號 零 （部） 件 名 稱 零 （部） 件 代 號 工序號 1 01 機械臂大臂 01 工序名稱 備料 1．先用鋸床鋸出110X25mm的圓棒料。 材 料 45鋼 設(shè) 備 名 稱 鋸床 型 號 夾具名稱 壓板 刀 量 輔 具 名 稱 規(guī) 格 數(shù) 量 鋸片 1 鋼板尺 1 編 制 秦向陽 校 核 審 查 楊瑞蘭 共 4 張 第 1 張 河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 檢 驗 卡 片 產(chǎn) 品 型 號 零 （部） 件 名 稱 零 （部） 件 代 號 工序號 1-3 01 機械臂大臂 01 工序名稱 檢驗 序號 檢驗內(nèi)容及技術(shù)要求 1-3 外形銑削后，進(jìn)行測量。 設(shè)備及工藝裝置 序號 名稱 型號 1-3 游標(biāo)卡尺 0㎜-150㎜ 外徑千分尺 5—25mm 編 制 秦向陽 校 核 審 查 楊瑞蘭 共 2 張 第 1 張 河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 檢 驗 卡 片 產(chǎn) 品 型 號 零 （部） 件 名 稱 零 （部） 件 代 號 工序號 4 04 機械臂大臂 01 工序名稱 檢驗 序號 檢驗內(nèi)容及技術(shù)要求 4 精銑后，進(jìn)行測量。 2 鉗工修磨，對孔尺寸尺寸檢驗 3 較孔，,進(jìn)行精確檢驗, 設(shè)備及工藝裝置 序號 名稱 型號 4 游標(biāo)卡尺 0㎜-150㎜ 外徑千分尺 5—25mm 編 制 秦向陽 校 核 審 查 楊瑞蘭 共 2 張 第 1 張 河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 工 序 卡 片 產(chǎn) 品 代 號 零 （部） 件 名 稱 零 （部） 件 代 號 工序號 3 02 機械臂小臂 02 工序名稱 車 1：精車外圓，錐面和2mm的槽。 材 料 45鋼 設(shè) 備 名 稱 FNAUC- 車床 型 號 CK6136 夾具名稱 三爪定心卡盤、 刀 量 輔 具 名 稱 規(guī) 格 數(shù) 量 外徑千分尺 25—75 mm 1 中心孔鉆 A2 1 90°車刀 YW 1 45°車刀 YW 1 切斷刀 4M 1 頂尖 1 游標(biāo)卡尺 0—150 mm 1 鋼板尺 0—180 mm 1 編 制 秦向陽 校 核 審 查 楊瑞蘭 共 4 張 第 3 張 河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 工 序 卡 片 產(chǎn) 品 代 號 零 （部） 件 名 稱 零 （部） 件 代 號 工序號 4 02 機械臂小臂 02 工序名稱 銑、餃 1：銑平面，挖槽，銑長方形和和右面長方體。 2；鉆孔，鉸孔。 材 料 45鋼 設(shè) 備 名 稱 SIEMENS 802D 型 號 XK5040A 夾具名稱 組合夾具 刀 量 輔 具 名 稱 規(guī) 格 數(shù) 量 游標(biāo)卡尺 0—150mm 1 立銑刀 3X12X20X50 1 鉆頭 φ8 1 手用絞刀 φ1.0—75.0mm 1 塞尺 0.15mm 游標(biāo)高度尺 編 制 秦向陽 校 核 審 查 楊瑞蘭 共 4 張 第 4 張 河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 工 序 卡 片 產(chǎn) 品 代 號 零 （部） 件 名 稱 零 （部） 件 代 號 工序號 1 02 機械臂小臂 02 工序名稱 備料 1．先用鋸床鋸出92X25mm的圓棒料。 材 料 45鋼 設(shè) 備 名 稱 鋸床 型 號 夾具名稱 壓板 刀 量 輔 具 名 稱 規(guī) 格 數(shù) 量 鋸片 1 鋼板尺 1 編 制 秦向陽 校 核 審 查 楊瑞蘭 共 4 張 第 1 張 河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 工 序 卡 片 產(chǎn) 品 代 號 零 （部） 件 名 稱 零 （部） 件 代 號 工序號 2 02 機械臂小臂 02 工序名稱 車 1：車右端面，鉆中心孔， 2；裝夾右端，留出135mm的長度，粗車鉆端外圓。 留余量1.5mm,長度余量2mm. 3;加工左端外圓。 材 料 45鋼 設(shè) 備 名 稱 FNAUC- 車床 型 號 CK6136 夾具名稱 三爪定心卡盤、 刀 量 輔 具 名 稱 規(guī) 格 數(shù) 量 外徑千分尺 25—75 mm 1 中心孔鉆 A2 1 90°車刀 YW 1 45°車刀 YW 1 切斷刀 4M 1 頂尖 1 游標(biāo)卡尺 0—150 mm 1 鋼板尺 0—180 mm 1 編 制 秦向陽 校 核 審 查 楊瑞蘭 共 4 張 第 2 張 河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 檢 驗 卡 片 產(chǎn) 品 型 號 零 （部） 件 名 稱 零 （部） 件 代 號 工序號 2 02 機械臂小臂 02 工序名稱 車削 序號 檢驗內(nèi)容及技術(shù)要求 1 粗車后，對尺寸進(jìn)行測量。 設(shè)備及工藝裝置 序號 名稱 型號 1-3 游標(biāo)卡尺 0㎜-150㎜ 外徑千分尺 5—25mm 編 制 秦向陽 校 核 審 查 楊瑞蘭 共 2 張 第1 張 河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 檢 驗 卡 片 產(chǎn) 品 型 號 零 （部） 件 名 稱 零 （部） 件 代 號 工序號 4 02 機械臂小臂 02 工序名稱 檢驗 序號 檢驗內(nèi)容及技術(shù)要求 4 銑削后，達(dá)到規(guī)定尺寸。 2 鉸孔，測量尺寸 3 鉗工修磨,進(jìn)行精確檢驗 , 設(shè)備及工藝裝置 序號 名稱 型號 4 游標(biāo)卡尺 0㎜-150㎜ 外徑千分尺 5—25mm 編 制 秦向陽 校 核 審 查 楊瑞蘭 共 2 張 第 2 張 河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 工 藝 過 程 卡 片 產(chǎn) 品 代 號 零 （部） 件 名 稱 零 （部） 件 代 號 01 機械臂大臂 01 材 料 45鋼 毛 坯 種 類 方料 毛 坯 尺 寸 110X25mm 每一毛坯可制零件數(shù) 1 工序序號 工序 名稱 工 序 內(nèi) 容 設(shè) 備 夾 輔 具 名 稱 刀 具 名 稱 規(guī) 格 量 具 名 稱 及 規(guī) 格 01 下料 以毛坯尺寸下料 鋸床 壓板 鋸片 鋼板尺 02 銑 銑平面 數(shù)控銑床 臺式虎鉗 飛刀 銑 翻面銑平面 數(shù)控銑床 臺式虎鉗 飛刀 鉆孔 鉆孔 數(shù)控銑床 臺式虎鉗 鉆頭 內(nèi)徑千分尺25-75mm 03 銑 外形銑削 數(shù)控銑床 螺釘、壓板和墊塊組合 立銑刀 游標(biāo)卡尺0-150mm 銑 翻面外形銑削 數(shù)控銑床 螺釘、壓板和墊塊組合 立銑刀 游標(biāo)卡尺0-150mm 04 銑 銑長方體通槽 數(shù)控銑床 機用虎鉗和V形塊組合 立銑刀 銑 翻面銑長方體通槽 數(shù)控銑床 機用虎鉗和V形塊組合 立銑刀 鉸 鉸孔 數(shù)控銑床 機用虎鉗和V形塊組合 絞刀 內(nèi)徑千分尺25-75mm 鉗工 去毛刺 編 制 秦向陽 校 核 審 查 楊瑞蘭 共 1 張 第 2 張 河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 工 藝 過 程 卡 片 產(chǎn) 品 代 號 零 （部） 件 名 稱 零 （部） 件 代 號 01 機械臂小臂 02 材 料 45鋼 毛 坯 種 類 圓棒 毛 坯 尺 寸 92X25mm 每一毛坯可制零件數(shù) 1 工序序號 工序 名稱 工 序 內(nèi) 容 設(shè) 備 夾 輔 具 名 稱 刀 具 名 稱 規(guī) 格 量 具 名 稱 及 規(guī) 格 01 下料 以毛坯尺寸下料 鋸床 鋸片 鋼板尺 02 車端面 車右端面 車床 三爪定心卡盤 45度車刀 鉆孔 鉆中心孔 車床 鉆夾頭 2A 粗車 車右端外圓 車床 三爪定心卡盤 90度車刀 游標(biāo)卡尺0-150mm 粗車 車左端外圓和錐面 車床 三爪定心卡盤 90度車刀 游標(biāo)卡尺0-150mm 熱處理 加熱800度油冷 03 精車 車外圓和錐面 車床 三爪定心卡盤 90度車刀 切槽 切2mm的槽 車床 三爪定心卡盤 切斷刀 游標(biāo)卡尺0-150mm 04 銑 銑平面和挖槽 數(shù)控銑床 三爪定心卡盤和調(diào)節(jié)支撐釘 立銑刀 銑 銑長方體 數(shù)控銑床 半圓孔定位裝置 立銑刀 鉆孔 鉆孔 數(shù)控銑床 鉆頭φ8 內(nèi)徑千分尺25-75mm 鉸 鉸孔 內(nèi)徑千分尺25-75mm 編 制 秦向陽 校 核 審 查 楊瑞蘭 共 1 張 第 1 張 河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 論 文 河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 題目: 工業(yè)機械臂的簡易造型及數(shù)控加工 班 級： 04143班 姓 名： 秦向陽 專 業(yè)： 數(shù)控技術(shù)及應(yīng)用 指導(dǎo)教師： 楊瑞蘭 答辯日期： 2007年6月16日 4 河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 論 文 摘 要 為了使我們的理論與實踐相結(jié)合，每個學(xué)校在學(xué)生畢業(yè)的時候都要做一份畢業(yè)設(shè)計，我們也不例外。我是機械工程系的一名大三學(xué)生，我做的畢業(yè)設(shè)計的題目是“工業(yè)機械臂的簡易造型及數(shù)控加工”。 該畢業(yè)設(shè)計主要有五部分構(gòu)成： 1、 數(shù)控技術(shù)的基本知識 2、 零件的材料選擇 3、 零部件的工藝分析 4、 程序的編制 5、 結(jié)論與展望 簡易工藝機械臂主要有底座、大臂和小臂組成，選用的材料分別是灰鑄鐵200和45鋼，所用的機床是數(shù)控銑床和普通車床。 目 錄 摘 要 I 1 緒 論 1.1什么數(shù)控技術(shù) (1) 1.2數(shù)控機床的分類 (2) 1.3數(shù)控的加工特點 (6) 1.4本課題研究的主要內(nèi)容 (7) 2 各部分零件材料的選擇 2.1金屬材料的分析 (8) 2.2材料選擇 (9) 3 主要零部件的工藝分析 3.1工藝路線的確定及工藝參數(shù)的設(shè)計 (11) 3.2毛坯的選擇 (12) 3.3刀具的選擇 (12) 3.4夾具的選擇 (13) 3.5切削用量的確定 (14) 4 程序的編制 4.1編程方法的確定 (16) 4.2坐標(biāo)系的確定 (16) 4.3主要零部件程序的編寫 (18) 5 結(jié)論與展望 5.1本文總結(jié) (24) 5.2 來展望 (26) 致 謝 (30) 參考文獻(xiàn) (31) III 1 緒 論 1.1 什么是數(shù)控技術(shù) 數(shù)控技術(shù)，簡稱數(shù)控（Numerical Control）。它是利用數(shù)字化的信息對機床運動及加工過程進(jìn)行控制的一種方法。用數(shù)控技術(shù)實施加工控制的機床，或者說裝備了數(shù)控系統(tǒng)的機床稱為數(shù)控(NC)機床。數(shù)控系統(tǒng)包括：數(shù)控裝置、可編程控制器、主軸驅(qū)動器及進(jìn)給裝置等部分.數(shù)控機床是機、電、液、氣、光高度一體化的產(chǎn)品。要實現(xiàn)對機床的控制，需要用幾何信息描述刀具和工件間的相對運動以及用工藝信息來描述機床加工必須具備的一些工藝參數(shù)。例如：進(jìn)給速度、主軸轉(zhuǎn)速、主軸正反轉(zhuǎn)、換刀、冷卻液的開關(guān)等。這些信息按一定的格式形成加工文件(即正常說的數(shù)控加工程序)存放在信息載體上(如磁盤、穿孔紙帶、磁帶等)，然后由機床上的數(shù)控系統(tǒng)讀入(或直接通過數(shù)控系統(tǒng)的鍵盤輸入，或通過通信方式輸入)，通過對其譯碼，從而使機床動作和加工零件.現(xiàn)代數(shù)控機床是機電一體化的典型產(chǎn)品,是新一代生產(chǎn)技術(shù)、計算機集成制造系統(tǒng)等的技術(shù)基礎(chǔ)。 現(xiàn)代數(shù)控機床的發(fā)展趨向是高速化、高精度化、高可靠性、多功能、復(fù)合化、智能化和開放式結(jié)構(gòu)。主要發(fā)展動向是研制開發(fā)軟、硬件都具有開放式結(jié)構(gòu)的智能化全功能通用數(shù)控裝置。數(shù)控技術(shù)是機械加工自動化的基礎(chǔ)，是數(shù)控機床的核心技術(shù)，其水平高低關(guān)系到國家戰(zhàn)略地位和體現(xiàn)國家綜合實力的水平. 它隨著信息技術(shù)、微電子技術(shù)、自動化技術(shù)和檢測技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展。數(shù)控加工中心是一種帶有刀庫并能自動更換刀具，對工件能夠在一定的范圍內(nèi)進(jìn)行多種加工操作的數(shù)控機床。在加工中心上加工零件的特點是：被加工零件經(jīng)過一次裝夾后，數(shù)控系統(tǒng)能控制機床按不同的工序自動選擇和更換刀具；自動改變機床主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給量和刀具相對工件的運動軌跡及其它輔助功能，連續(xù)地對工件各加工面自動地進(jìn)行鉆孔、锪孔、鉸孔、鏜孔、攻螺紋、銑削等多工序加工。由于加工中心能集中地、自動地完成多種工序，避免了人為的操作誤差、減少了工件裝夾、測量和機床的調(diào)整時間及工件周轉(zhuǎn)、搬運和存放時間，大大提高了加工效率和加工精度，所以具有良好的經(jīng)濟效益。加工中心按主軸在空間的位置可分為立式加工中心與臥式加工中心。 據(jù)有關(guān)資料顯示，近年來，我國模具企業(yè)大量采購數(shù)控設(shè)備，在有些地區(qū)有數(shù)控知識的高級技工年薪高達(dá)30萬元。由此可見，數(shù)控專業(yè)人才缺乏到了十分嚴(yán)重的程度，這已經(jīng)引起中央領(lǐng)導(dǎo)及有關(guān)部門的高度重視，也成為全社會關(guān)注的熱點問題。因此，加快數(shù)控技術(shù)人員的培養(yǎng)步伐，培養(yǎng)符合現(xiàn)代化制造要求的各層次的數(shù)控人才已成為當(dāng)務(wù)之急。 隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控機床的種類也不斷的增多，具體有如下分類。 1.2 數(shù)控機床的分類 數(shù)控機床的品種規(guī)格很多，分類方法也各不相同。一般可根據(jù)功能和結(jié)構(gòu)，按下面 4 種原則進(jìn)行分類 1）按機床運動的控制軌跡分類 ⑴ 點位控制的數(shù)控機床 點位控制只要求控制機床的移動部件從一點移動到另一點的準(zhǔn)確定位對于點與點之間的運動軌跡的要求并不嚴(yán)格，在移動過程中不進(jìn)行加工，各坐標(biāo)軸之間的運動是不相關(guān)的。為了實現(xiàn)既快又精確的定位，兩點間位移的移動一般先快速移動，然后慢速趨近定位點，以保證定位精度. 具有點位控制功能的機床主要有數(shù)控鉆床、數(shù)控鑊床、數(shù)控沖床等。隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展和數(shù)控系統(tǒng)價格的降低，單純用于點位控制的數(shù)控系統(tǒng)已不多見。?? ? ⑵ 直線控制數(shù)控機床 直線控制數(shù)控機床也稱為平行控制數(shù)控機床，其特點是除了控制點與點之間的準(zhǔn)確定位外，還要控制兩相關(guān)點之間的移動速度和路線（軌跡），但其運動路線只是與機床坐標(biāo)軸平行移動，也就是說同時控制的坐標(biāo)軸只有一個（即數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)不必有插補運算功能），在移位的過程中刀具能以指定的進(jìn)給速度進(jìn)行切削，一般只能加工矩形、臺階形零件。 其有直線控制功能的機床主要有比較簡單的數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控磨床等。這種機床的數(shù)控系統(tǒng)也稱為直線控制數(shù)控系統(tǒng)。同樣，單純用于直線控制的數(shù)控機床也不多見。 ⑶ 輪廓控制數(shù)控機床 輪廓控制數(shù)控機床也稱連續(xù)控制數(shù)控機床，其控制特點是能夠?qū)蓚€或兩個以 上的運動坐標(biāo)的位移和速度同時進(jìn)行控制。為了滿足刀具沿工件輪廓的相對運動軌跡符合工件加工輪廓的要求，必須將各坐標(biāo)運動的位移控制和速度控制按照規(guī)定的比例關(guān)系精確地協(xié)調(diào)起來。因此在這類控制方式中，就要求數(shù)控裝置具有插補運算功能．所謂插補就是根據(jù)程序輸入的基本數(shù)據(jù)（如直線的終點坐標(biāo)、圓弧的終點坐標(biāo)和圓心坐標(biāo)或半徑），通過數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)插補運算器的數(shù)學(xué)處理，把直線或圓弧的形狀描述出來，也就是一邊計算，一邊根據(jù)計算結(jié)果向各坐標(biāo)軸控制器分配脈沖，從而控制各坐標(biāo)軸的聯(lián)動位移量與要求的輪廓相符合在運動過程中刀具對工件表面進(jìn)行連續(xù)切削，可以進(jìn)行各種直線、圓弧、曲線的加工． 這類機床主要有數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控線切割機冰、加工中心等，其相應(yīng)的數(shù)控裝置稱為輪廓控制數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)它所控制的聯(lián)動坐標(biāo)軸數(shù)不同，又可以分為下面幾種形式 ① 二軸聯(lián)動：主要用于數(shù)控車床加工旋轉(zhuǎn)曲面或數(shù)控銑床加工曲線柱面。 ② 二軸半聯(lián)動主要用于三軸以上機床的控制，其中兩根軸可以聯(lián)動，而另外一根軸可以作周期勝進(jìn)給。圖 1 -5 所示為采用這種方式用行切法加工三維空間曲面。 ③ 三軸聯(lián)動：一般分為兩類，一類就是 X 、 y 、 Z 三個直線坐標(biāo)軸聯(lián)動，比較多的用于數(shù)控銑床、加工中心等，如圖 16 所示用球頭銑刀銑切三維空間曲面．另一類是除了同時控制 X 、 Y 、 Z 中兩個直線坐標(biāo)外，還同時控制圍繞其中某一直線坐標(biāo)軸旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)軸。如車削加工中心，它除了縱向（Z軸）、橫向（X軸）兩個直線坐標(biāo)軸聯(lián)動外，還需同時控制圍繞 Z 軸旋轉(zhuǎn)的主軸（C軸）聯(lián)動。 ④ 四軸聯(lián)動：同時控制 X 、 Y 、 Z 三個直線坐標(biāo)軸與某一旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)軸聯(lián)動，圖 17 所示為同時控制 x 、 Y 、 Z 三個直線坐標(biāo)軸與一個工作臺回轉(zhuǎn)軸聯(lián)動的數(shù)控機床。 ⑤ 五軸聯(lián)動：除同時控制 X 、 Y 、 Z 三個育線坐標(biāo)軸聯(lián)動外．還同時控制圍繞這這些直線坐標(biāo)軸旋轉(zhuǎn)的 A 、 B 、 C 坐標(biāo)軸中的兩個坐標(biāo)軸，形成同時控制五個軸聯(lián)動這時刀具可以被定在空間的任意方向．如圖 18 所示．比如控制刀具同時繞 x 軸和 Y 軸兩個方向擺動，使得刀具在其切削點上始終保持與被加工的輪廓曲面成法線方向，以保證被加工曲面的光滑性，提高其加工精度和加工效率，減小被加工表面的粗糙度 2）?按伺服控制的方式分類 ⑴ 開環(huán)控制數(shù)控機床??? 這類機床的進(jìn)給伺服驅(qū)動是開環(huán)的，即沒有檢測反饋裝置，一般它的驅(qū)動電動機為步進(jìn)電機，步進(jìn)電機的主要特征是控制電路每變換一次指令脈沖信號，電動機就轉(zhuǎn)動一個步距角，并且電動機本身就有自鎖能力．?dāng)?shù)控系統(tǒng)輸出的進(jìn)給指令信號通過脈沖分配器來控制驅(qū)動電路，它以變換脈沖的個數(shù)來控制坐標(biāo)位移量，以變換脈沖的頻率來控制位移速度，以變換脈沖的分配順序來控制位移的方向。因此這種控制方式的最大特點是控制方便、結(jié)構(gòu)簡單、價格便宜．?dāng)?shù)控系統(tǒng)發(fā)出的指令信號流是單向的，所以不存在控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性問題，但由于機械傳動的誤差不經(jīng)過反饋校正，故位移精度不高。早期的數(shù)控機床均采用這種控制方式，只是故障率比較高，目前由于驅(qū)動電路的改進(jìn)，使其仍得到了較多的應(yīng)用。尤其是在我國，一般經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)和舊設(shè)備的數(shù)控改造多采用這種控制方式。另外，這種控制方式可以配置單片機或單板機作為數(shù)控裝置，使得整個系統(tǒng)的價格降低。? ⑵ 閉環(huán)控制機床 這類數(shù)控機床的進(jìn)給伺服驅(qū)動是按閉環(huán)反饋控制方式工作的，其驅(qū)動電動機可采用直流或交流兩種伺服電機，并需要配置位置反饋和速度反饋，在加工中隨時檢測移動部件的實際位移量，并及時反饋給數(shù)控系統(tǒng)中的比較器，它與插補運算所得到的指令信號進(jìn)行比較，其差值又作為伺服驅(qū)動的控制信號，進(jìn)而帶動位移部件以消除位移誤差。 按位置反饋檢測元件的安裝部位和所使用的反饋裝置的不同，它又分為全閉環(huán)和半閉環(huán)兩種控制方式．① 全閉環(huán)控制 ?如圖1 -10所示，其位置反饋裝置采用直線位移檢測元件（目前一般采用光柵尺），安裝在機床的床鞍部位，即直接檢測機床坐標(biāo)的直線位移量，通過反饋可以消除從電動機到機床床鞍的整個機械傳動鏈中的傳動誤差，從而得到很高的機床靜態(tài)定位精度。但是，由于在整個控制環(huán)內(nèi)，許多機械傳動環(huán)節(jié)的摩擦特性、剛性和間隙均為非線性，并且整個機械傳動鏈的動態(tài)響應(yīng)時間與電氣響應(yīng)時間相比又非常大．這為整個閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn) 定性校正帶來很大困難，系統(tǒng)的設(shè)計和調(diào)整也都相當(dāng)復(fù)雜因此，這種全閉環(huán)控制方式主要用于精度要求很高的數(shù)控坐標(biāo)幢床、數(shù)控精密磨床等。② 半閉環(huán)控制? 如圖 1-11 所示，其位置反饋采用轉(zhuǎn)角檢測元件（目前主要采用編碼器等），直接安裝在伺服電動機或絲杠端部。由于大部分機械傳動環(huán)節(jié)未包括在系統(tǒng)閉環(huán)環(huán)路內(nèi)，因此叫獲得較穩(wěn)定的控制特性。絲杠等機械傳動誤差不能通過反饋來隨時校正，但是可采用軟件定值補償方法來適當(dāng)提高其精度．目前，大部分?jǐn)?shù)控機床采用半閉環(huán)控制方式? ⑶ 混合控制數(shù)控機床 將上述控制方式的特點有選擇地集中，可以組成混合控制的方案。如前所述，由于開環(huán)控制方式穩(wěn)定性好、成本低、精度差，而全閉環(huán)穩(wěn)定性差，所以為了互為彌補，以滿足某些機床的控制要求，宜采用混合控制方式。采用較多的有開環(huán)補償型和半閉環(huán)補償型兩種方式 3）按數(shù)控系統(tǒng)的功能水平分類???? 按數(shù)控系統(tǒng)的功能水平，通常把數(shù)控系統(tǒng)分為低、中、高三類。這種分類方式，在我國用的較多。低、中、高三檔的界限是相對的，不同時期，劃分標(biāo)準(zhǔn)也會不同。就目前的發(fā)展水平看，可以根據(jù)表 11 的一些功能及指標(biāo)，將各種類型的數(shù)控系統(tǒng)分為低、中、高檔三類。其中中、高檔一般稱為全功能數(shù)控或標(biāo)準(zhǔn)型數(shù)控在我國還有經(jīng)濟型數(shù)控的提法。經(jīng)濟型數(shù)控屬于低檔數(shù)控，是指由單片機和步進(jìn)電動機組成的數(shù)控系統(tǒng)，或其他功能簡單、價格低的數(shù)控系統(tǒng)。經(jīng)濟型數(shù)控主要用于車床、線切割機床以及舊機床改造等 4）按加工工藝及機床用途的類型分類 ⑴ 金屬切削類 指采用車、銑、撞、鉸、鉆、磨、刨等各種切削工藝的數(shù)控機床。它又可被分為以下兩類。 ①普通型數(shù)控機床? 如數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控磨床等。 ②?加工中心? 其主要特點是具有自動換刀機構(gòu)的刀具庫，工件經(jīng)一次。裝夾后，通過自動更換各種刀具，在同一臺機床上對工件各加工面連續(xù)進(jìn)行銑（車）鍵、鉸、鉆、攻螺紋等多種工序的加工，如（幢／銑類）加工中心、車削中心、鉆削中心等。 ⑵ 金屬成型類 指采用擠、沖、壓、拉等成型工藝的數(shù)控機床，常用的有數(shù)控壓力機、數(shù)控折彎機、數(shù)控彎管機、數(shù)控旋壓機等。 ⑶ 特種加工類 主要有數(shù)控電火花線切割機、數(shù)控電火花成型機、數(shù)控火焰切割機、數(shù)控激光加工機等。 ⑷ 測量、繪圖類。 數(shù)控技術(shù)在發(fā)展，機床在更新，數(shù)控加工的要求也在不斷的增加和提高。 1.3數(shù)控加工特點 由于數(shù)控加工具有加工自動化程度高、精度高、質(zhì)量穩(wěn)定、生產(chǎn)效率高、設(shè)備使用費用高等特點，使數(shù)控加工相應(yīng)形成了下列特點： 1．?dāng)?shù)控加工工藝內(nèi)容要求具體而詳細(xì)。 2．?dāng)?shù)控加工工藝要求更嚴(yán)密而精確。 3．制定數(shù)控加工工藝要進(jìn)行零件圖形的數(shù)學(xué)處理和編程尺寸設(shè)定值的計算。 4．制定數(shù)控加工工藝選擇切削用量時要考慮進(jìn)給速度對加工零件形狀精度的 影響。 5．制定數(shù)控加工工藝時要特別強調(diào)刀具選擇的重要性。 如下是論文所敘述的主要內(nèi)容。 1.4 本課題研究的主要內(nèi)容 如圖所示是本課題研究的主要內(nèi)容,它是一個工業(yè)機械臂,也稱工業(yè)機器人,是一種簡化結(jié)構(gòu).工業(yè)機械臂可以代替人來勞動,這樣可以減少大量勞動力,也減少了人的負(fù)擔(dān).它可以搬運人們無法搬運的重物,這樣解決了很多難題。 2 各部分零件材料的選擇 . 2.1 金屬材料的分析 2.2.1材料 機械制造中最常用的材料是鋼和鑄鐵，其次是有色金屬合金，非金屬材料如塑料、橡膠等，在機械制造中也得到廣泛的應(yīng)用。 金屬材料主要指鑄鐵和鋼，它們都是鐵碳合金，它們的區(qū)別主要在于含碳量的不同。含碳量小于2%的鐵碳合金稱為鋼，含碳量大于2%的稱為鐵。 鑄鋼比鑄鐵強度高,尤其是韌性好,故使用于承受重載荷的重要零件,如萬噸水泥底座,大型軋鋼機立柱,火車掛鉤及車輪等.但由于鑄造性能差,生產(chǎn)成本高,其應(yīng)用不如鑄鐵廣泛. 常用的鑄鐵有灰鑄鐵、球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵、合金鑄鐵等。其中灰鑄鐵和球墨鑄鐵屬脆性材料，不能輾壓和鍛造，不易焊接，但具有適當(dāng)?shù)囊兹坌院土己玫囊簯B(tài)流動性，因而可鑄成形狀復(fù)雜的零件?；诣T鐵的抗壓強度高，耐磨性、減振性好，對應(yīng)力集中的敏感性小，價格便宜，但其抗拉強度較鋼差?；诣T鐵常用作機架或殼座。球墨鑄鐵強度較灰鑄鐵高且具有一定的塑性，球墨鑄鐵可代替鑄鋼和鍛鋼用來制造曲軸、凸輪軸、油泵齒輪、閥體等。 鋼的類型很多，按含碳量分為低碳鋼，中碳鋼和高碳鋼。優(yōu)質(zhì)非合金結(jié)構(gòu)鋼主要用于制造重要的機械零件,一般都經(jīng)過熱處理后使用.優(yōu)質(zhì)非合金結(jié)構(gòu)鋼供應(yīng)時,既保證化學(xué)成分,又保證力學(xué)性能,而且比普通非結(jié)構(gòu)鋼規(guī)定嚴(yán)格.隨著優(yōu)質(zhì)非結(jié)構(gòu)鋼碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加,其強度,硬度提高,而塑性,韌性降低.因此,不同牌號的優(yōu)質(zhì)非結(jié)構(gòu)鋼具有不同的力學(xué)性能及用途. 08F,10F鋼是一種碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)低的沸騰鋼,強度很低,塑性很好.一般由鋼廠扎制成薄板或鋼帶供應(yīng),主要用于制造冷沖壓和焊接件,如汽車和儀器表的外殼,容器蓋,罩子及固定擋板等. 10-25鋼屬低碳鋼,強度,硬度較低,塑性,韌性好,并具有良好的冷沖壓性能和焊接性能,常用于制造冷沖壓件和焊接構(gòu)件,以及受理不大,韌性要求高的機械零件及滲碳見,如:螺栓,螺釘,螺母,軸套,法蘭盤,焊接容器及小軸,小模數(shù)滲碳齒輪等. 30-55鋼屬于中碳鋼,經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后,具有良好的綜合力學(xué)性能,主要用來制造受力較大要求強度,塑性和韌性都要求較高的機械零件,如機床齒輪,機床主軸,曲軸,連桿,絲杠等,其中以45鋼應(yīng)用最廣. 60.65.70鋼屬高碳鋼,經(jīng)適當(dāng)處理后,具有較高的強度,硬度和彈性,但焊接性和切削加工性差,一般在淬火,中溫回火狀態(tài)下使用,主要用于制作彈性零件和耐磨零件,如彈簧,彈簧墊圈,高強度鋼絲,機車輪緣,低速車輪及軋輥等. 優(yōu)質(zhì)非合金結(jié)構(gòu)鋼中含有較高錳的一組牌號(15Mn-70Mn),其淬透性和強度要比相應(yīng)普通含錳量的鋼稍高,可用于制造截面稍大或強度要求稍高的零件. 2.2材料的選擇 1. 如圖所示是機械臂的機座,它所用的材料是HT200,因為鑄鐵具有良好的耐磨性和減振性，而且價格低廉。 2. 如圖所示是機械臂大臂.45鋼主要用于受力較大要求強度,塑性和韌性都較高的零件,從性能及各方面的綜合考慮應(yīng)選用45鋼. 3. 通過對材料的綜合性能及經(jīng)濟性的分析，本課題所設(shè)計的機械臂小臂應(yīng)采用45鋼。 材料的選擇雖然重要，但最重要的是對零件加工的工藝路線的分析。 3 主要零部件的工藝分析 3.1工藝路線的確定及參數(shù)的設(shè)計 3.1.1機械臂大臂 曲面粗加工(挖槽)-曲面精加工(等高外形)-鉆孔-擴孔 挖槽粗加工有一下幾種切削方法; 1 雙向切削 具有高效率的切削，步距可達(dá)70-90%，但不規(guī)則加工余量不均勻。 2 單向切削 效率較低，每次都要提刀，這樣比較浪費時間。 2 等距環(huán)切 圍繞輪廓并逐漸放大，直到無法放大為止，減少空刀，提高效率。 4 平行環(huán)切并清角 用于精加工時。 5 螺旋切削 刀具以中心螺旋方式向內(nèi)或向外移動，改善切削條件與減小切削力，利于得到精加工面，適于高速切‘ 通過比較,選擇等距環(huán)切比較適合. 3.1.2機械臂小臂 1 粗車-精車-銑槽-銑長方體-鉆孔- 餃孔 2 粗車-精車銑長方體-銑槽-鉆孔-鉸孔 由上面可知,它有兩種加工路線,兩種相比較,采用第一種加工路線,選用夾具較易,裝假較簡單,因此采用第一種. 3.2毛坯的選擇 3.2.1機械臂大臂 小臂 機械臂大臂長100mm,寬20mm,所以選擇110X25鋼板,材料為45鋼. 采用淬火35-45HRC。 機械臂小臂長91mm,所以選擇91X25mm的圓棒料,材料也為45鋼. 也采用淬火35-45HRC。 3.3刀具的選擇 3.3.1刀具材料的選擇 金屬加工時,刀具受到很大切削壓力,摩擦力和沖擊力,產(chǎn)生很高的切削溫度.在這種高溫,高壓和劇烈的摩擦環(huán)境下,刀具材料需滿足一些基本要求. (1)高硬度 刀具是從工件上去除材料,所以刀具材料的硬度應(yīng)在60HRC以上.對于碳素工具鋼材料,在溫室條件下硬度應(yīng)在62HRC以上;高速鋼硬度為63-70HRC;硬質(zhì)合金刀具硬度應(yīng)為89-93HRC. (2)高強度與強韌性 刀具材料在切削時受到很大的切削力與沖擊力,如;車削45鋼,在背吃刀量為4mm時,進(jìn)給量f=0.5mm/r的條件下,刀片所承受的切削力達(dá)到4000N,可見刀具材料必須具有較高的強度和較強的韌性. (3)較強的耐磨性和耐熱性 刀具耐磨性是指刀具抵抗磨損的能力.一般刀具硬度較高,耐磨性越好.刀具今相組織中硬質(zhì)點(如碳化物,氮化物)越多,顆粒越小,分布越均勻,則刀具耐磨性越好. 刀具材料耐熱性是衡量刀具切削性能的主要標(biāo)志,通常用高溫下保持高硬度的性能來痕量,也稱熱硬性.刀具材料高溫硬度越高,則耐熱性越好,在高溫下抗塑性變形能力,抗磨損能力越強. (4)優(yōu)良熱導(dǎo)性 刀具導(dǎo)熱性好,表示切削產(chǎn)生的熱量容易傳導(dǎo)出去,降低了刀具切削部分溫度,減少刀具磨損.另外,刀具材料導(dǎo)熱性好,其抗耐熱沖擊和抗熱裂紋性能也強. (5)良好的工業(yè)性與經(jīng)濟性 刀具不但要有良好的切削性能,本身還應(yīng)該易于制造,這要求刀具材料有較好的工藝性,如:鍛造,熱處理,焊接,摸削,高溫塑性變形等功能.此外,經(jīng)濟性也是刀具材料的重要指標(biāo)之一,選擇刀具時,要考慮經(jīng)濟效果,以降低生產(chǎn)成本. 3.2.2刀具材料的分類 普通刀具材料 1.高速鋼 (1)普通高速鋼:鎢系高速鋼,鎢鉬系高速鋼, (2)高性能高速鋼 (3)粉末冶金高速鋼 2.硬質(zhì)合金 (1)鎢轱類(2)鎢鈦轱類(3)鎢鈦鉭鈷類(4)碳化鈦基類 數(shù)控銑床所用的刀具主要有：牛鼻刀，立銑刀，球頭刀等。對于不同的加工方式采用不同的刀具類型和刀具規(guī)格。所以銑床的刀具選擇材料為硬質(zhì)合金的立銑刀,球頭刀，麻花鉆頭，鉸刀。車床的刀具選擇材料為硬質(zhì)合金的外圓車刀和切槽刀。 3.4夾具的選擇 為保證加工精度,在數(shù)控機床上加工零件時,必須先使工件在機床上占據(jù)一個正確的位置,即定位,然后將其加緊.這種定位與加緊的過程成為工件的裝加.用于裝夾工件的工藝裝備就是機床夾具. 數(shù)控加工對夾具主要有兩大要求：一是夾具應(yīng)具有足夠的精度和剛度；二是夾具應(yīng)有可靠的定位基準(zhǔn)。選用夾具時，通?？紤]以下幾點： 1）盡量選用可調(diào)整夾具、組合夾具及其它通用夾具，避免采用專用夾具，以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備時間。 2）在成批生產(chǎn)時才考慮采用專用夾具，并力求結(jié)構(gòu)簡單。、 3）裝卸工件要迅速方便，以減少機床的停機時間。 4）夾具在機床上安裝要準(zhǔn)確可靠，以保證工件在正確的位置上加工。 機床夾具的種類很多,按使用機床類型分類,可分為車床夾具,銑床夾具,鉆床夾具,鏜床夾具,加工中心夾具和其他機床夾具等.按驅(qū)動夾具的動力源分類,可分為手動夾具,氣動夾具,液壓夾具,電動夾具,磁力夾具,真空夾具和自加緊夾具等.按專門化程度可分為以下幾種類型的夾具; 1.通用夾具 通用夾具是指已經(jīng)表準(zhǔn)化,無需調(diào)整或稍加調(diào)整就可以用來裝加不同工件的夾具.如三爪卡盤,四爪卡盤,平口虎鉗和萬能分度頭等.這類夾具主要用于單件小批量生產(chǎn). 2.專用夾具 專用夾具是指專為某一工件的某一加工工序而設(shè)計制造的夾具.結(jié)構(gòu)緊湊,操作方便,主要用于固定產(chǎn)品的大批量生產(chǎn). 3.組合夾具 組合夾具是指按一定的工藝要求,由一套預(yù)先制造好的通用標(biāo)準(zhǔn)元件和部件組裝而成的夾具,使用完畢后,可方便地拆散成元件或部件,待需要時重新組合成其他加工過程的夾具.使用于數(shù)控加工,新產(chǎn)品的試制和中,小批量的生產(chǎn). 4.可調(diào)夾具 可調(diào)夾具包括通用可調(diào)夾具和通用可調(diào)夾具,它們都是通過調(diào)整或更換少量元件就能加工一定范圍內(nèi)的工作,兼有通用夾具和可調(diào)夾具的優(yōu)點.通用可調(diào)夾具使用范圍較寬,加工對象并不十分明確;成組夾具是根據(jù)成組工藝要求,針對一組形狀及尺寸相似,加工工藝相近的工件而設(shè)計的,其加工對象和范圍很明確,有稱為專用可調(diào)夾具. 數(shù)控機床常用通用可調(diào)夾具,組合夾具. 根據(jù)加工零件的外形和技術(shù)要求,及生產(chǎn)數(shù)量.加工零件時,銑床上的夾具選擇專用夾具,車床上選用三爪卡盤. 3.5切削用量的確定 數(shù)控編程時，編程人員必須確定每道工序的切削用量，并以指令的形式寫入程序中。切削用量包括主軸轉(zhuǎn)速、背吃刀量及進(jìn)給速度等。對于不同的加工方法，需要選用不同的切削用量。切削用量的選擇原則是：保證零件加工精度和表面粗糙度，充分發(fā)揮刀具切削性能，保證合理的刀具耐用度；并充分發(fā)揮機床的性能，最大限度提高生產(chǎn)率，降低成本。 1． 主軸轉(zhuǎn)速的確定 主軸轉(zhuǎn)速應(yīng)根據(jù)允許的切削速度和工件（或刀具）直徑來選擇。其計算公式為： n=1000v/πD 式中 ?v----切削速度，單位為m/min，由刀具的耐用度決定； n-- -主軸轉(zhuǎn)速，單位為 r/min； D----工件直徑或刀具直徑，單位為mm。 計算的主軸轉(zhuǎn)速n最后要根據(jù)機床說明書選取機床有的或較接近的轉(zhuǎn)速。 2．進(jìn)給速度的確定 　　進(jìn)給速度是數(shù)控機床切削用量中的重要參數(shù)，主要根據(jù)零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料性質(zhì)選取。最大進(jìn)給速度受機床剛度和進(jìn)給系統(tǒng)的性能限制。 確定進(jìn)給速度的原則： 1）當(dāng)工件的質(zhì)量要求能夠得到保證時，為提高生產(chǎn)效率，可選擇較高的進(jìn)給速度。一般在100～200mm/min范圍內(nèi)選取。 2）在切斷、加工深孔或用高速鋼刀具加工時，宜選擇較低的進(jìn)給速度，一般在20～50mm/min范圍內(nèi)選取。 3）當(dāng)加工精度，表面粗糙度要求高時，進(jìn)給速度應(yīng)選小些，一般在20～50mm/min范圍內(nèi)選取。 4）刀具空行程時，特別是遠(yuǎn)距離“回零”時，可以設(shè)定該機床數(shù)控系統(tǒng)設(shè)定的最高進(jìn)給速度。 3．背吃刀量確定 背吃刀量根據(jù)機床、工件和刀具的剛度來決定，在剛度允許的條件下，應(yīng)盡可能使背吃刀量等于工件的加工余量，這樣可以減少走刀次數(shù)，提高生產(chǎn)效率。為了保證加工表面質(zhì)量，可留少量精加工余量，一般0.2～0.5mm。 總之，切削用量的具體數(shù)值應(yīng)根據(jù)機床性能、相關(guān)的手冊并結(jié)合實際經(jīng)驗用類比方法確定。同時，使主軸轉(zhuǎn)速、切削深度及進(jìn)給速度三者能相互適應(yīng). 隨著工業(yè)的不斷發(fā)展，計算機編程逐漸代替了手工編程。因此我們在選擇好材料，確定好工藝路線之后，要確定編程方法和程序的編制。 4 程序的編制 4.1編程方法的確定 數(shù)控編程一般分為手工編程和自動編程兩種。 1．手工編程 手工編程就是從分析零件圖樣、確定加工工藝過程、數(shù)值計算、編寫零件加工程序單、制作控制介質(zhì)到程序校驗都是人工完成。它要求編程人員不僅要熟悉數(shù)控指令及編程規(guī)則，而且還要具備數(shù)控加工工藝知識和數(shù)值計算能力。對于加工形狀簡單、計算量小、程序段數(shù)不多的零件，采用手工編程較容易，而且經(jīng)濟、及時。因此，在點位加工或直線與圓弧組成的輪廓加工中，手工編程仍廣泛應(yīng)用。對于形狀復(fù)雜的零件，特別是具有非圓曲線、列表曲線及曲面組成的零件，用手工編程就有一定困難，出錯的概率增大，有時甚至無法編出程序，必須用自動編程的方法編制程序。 2．自動編程 自動編程是利用計算機專用軟件來編制數(shù)控加工程序。編程人員只需根據(jù)零件圖樣的要求，使用數(shù)控語言，由計算機自動地進(jìn)行數(shù)值計算及后置處理，編寫出零件加工程序單，加工程序通過直接通信的方式送入數(shù)控機床，指揮機床工作。自動編程使得一些計算繁瑣、手工編程困難或無法編出的程序能夠順利地完成。 4.2坐標(biāo)系的確定 ．確定原則（JB3052-82） 1．刀具相對靜止、工件運動的原則：這樣編程人員在不知是刀具移近工件還是工件移近刀具的情況下，就可以依據(jù)零件圖紙，確定加工的過程。 2．標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系原則：即機床坐標(biāo)系確定機床上運動的大小與方向，以完成一系列的成形運動和輔助運動。 3．運動方向的原則：數(shù)控機床的某一部件運動的正方向，是增大工件與刀具距離的方向。 二．坐標(biāo)的確定 　　1．Z坐標(biāo) 　　標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，機床傳遞切削力的主軸軸線為Z坐標(biāo)（如：銑床、鉆床、車床、磨床等）；如果機床有幾個主軸，則選一垂直于裝夾平面的主軸作為主要主軸；如機床沒有主軸（龍門刨床），則規(guī)定垂直于工件裝夾平面為Z軸。 　2．X坐標(biāo) 　　X坐標(biāo)一般是水平的，平行于裝夾平面。對于工件旋轉(zhuǎn)的機床（如車、磨床等），X坐標(biāo)的方向在工件的徑向上；對于刀具旋轉(zhuǎn)的機床則作如下規(guī)定： 當(dāng)Z軸水平時，從刀具主軸后向工件看，正X為右方向。 當(dāng)Z軸處于鉛垂面時，對于單立柱式，從刀具主軸后向工件看，正X為右方向；龍門式，從刀具主軸右側(cè)看，正X為右方向。 3．Y、A、B、C及Ｕ、Ｖ、Ｗ等坐標(biāo) 由右手笛卡兒坐標(biāo)系來確定Y坐標(biāo)，A，B，C表示繞X，Y，Z坐標(biāo)的旋轉(zhuǎn)運動，正方向按照右手螺旋法則（見圖１）。 若有第二直角坐標(biāo)系，可用Ｕ、Ｖ、Ｗ表示。 　　4．坐標(biāo)方向判定 當(dāng)某一坐標(biāo)上刀具移動時，用不加撇號的字母表示該軸運動的正方向；當(dāng)某一坐標(biāo)上工件移動時，則用加撇號的字母（例如：A’、X’等）表示。加與不加撇號所表示的運動方向正好相反。 此主題相關(guān)圖片如下： 4.3主要零部件程序的編寫 大臂的程序; 31 % O5454 N106G0G90X-20.774Y-65.721A0.S2000M3 N108Z59.8 N110Z11.8 N112G1Z9.8F100. N114Y60.169F1000. N116X21.877 N118Y-65.721 N120X-20.774 N122X-17.174Y-62.121 N124Y19.479 N126X-16.981 N128X-16.645Y19.079 N130X-16.266Y18.679 N132X-15.835Y18.279 N134X-15.339Y17.879 N136X-14.759Y17.479 N138X-14.059Y17.079 N140X-13.159Y16.679 N142X-11.779Y16.279 N144X11.765 N146X13.157Y16.679 N148X14.059Y17.079 N150X14.747Y17.479 N152X15.338Y17.879 N154X15.833Y18.279 N156X16.266Y18.679 N158X16.64Y19.079 N160X16.977Y19.479 N162X17.278Y19.879 N164X17.539Y20.279 N166X17.78Y20.679 N168X17.989Y21.079 N170X18.159Y21.479 N172X18.277 N174Y-62.121 N176X-17.174 N178X-13.174Y-58.121 N180Y12.279 N182X11.765 N184X13.72Y12.679 N186X14.277 N188Y-58.121 N190X-13.174 N192X-9.174Y-54.121 N194Y7.879 N196X10.277 N198Y-54.121 N200X-9.174 N202X-5.174Y-50.121 N204Y3.479 N206X6.277 N208Y-50.121 N210X-5.174 N212X-1.174Y-46.121 N214Y-.921 N216X2.277 N218Y-46.121 N220X-1.174 N222X18.192Y33.479 N224X18.01Y33.879 N226X17.804Y34.279 N228X17.571Y34.679 N230X17.308Y35.079 N232X17.013Y35.479 N234X16.682Y35.879 N236X16.307Y36.279 N238X15.882Y36.679 N240X15.394Y37.079 N242X14.824Y37.479 N244X14.139Y37.879 N246X13.266Y38.279 N248X11.97Y38.679 N250X-11.932 N252X-13.258Y38.279 N254X-14.137Y37.879 N256X-14.806Y37.479 N258X-15.39Y37.079 N260X-15.878Y36.679 N262X-16.307Y36.279 N264X-16.678Y35.879 N266X-17.007Y35.479 N268X-17.174 N270Y56.279 N272X18.277 N274Y33.479 N276X18.192 N278X14.277Y42.279 N280X13.869 N282X-13.174Y42.679 N284Y51.879 N286X14.277 N288Y42.279 N290X10.277Y46.679 N292X-9.174 N294Y47.479 N296X10.277 N298Y46.679 N300X10.Y35.3 N302G2X15.3Y30.CR=5.3 N304G1Y25. N306G2X15.297Y24.922CR=1. N308G1X15.244Y24.249 N310G2X15.226Y24.125CR=1. N312X15.198Y23.986CR=1. N314G3X15.066Y23.455CR=10.459 N316G2X15.008Y23.276CR=1. N318X14.939Y23.091CR=1. N320G3X14.765Y22.689CR=5.018 N322G2X14.65Y22.474CR=1. N324X14.528Y22.255CR=1. N326G3X14.349Y21.98CR=2.686 N328G2X14.204Y21.784CR=1. N330G3X14.137Y21.699CR=.566 N332G2X13.976Y21.505CR=1. N334G3X13.829Y21.344CR=1.391 N336G2X13.656Y21.171CR=1. N338G3X13.495Y21.024CR=1.391 N340G2X13.301Y20.863CR=1. N342G3X13.216Y20.796CR=.566 N344G2X13.02Y20.651CR=1. N346G3X12.745Y20.472CR=2.686 N348G2X12.525Y20.349CR=1. N350X12.311Y20.235CR=1. N352G3X11.909Y20.061CR=5.018 N354G2X11.724Y19.992CR=1. N356X11.545Y19.934CR=1. N358G3X11.014Y19.802CR=10.459 N360G2X10.875Y19.774CR=1. N362X10.751Y19.756CR=1. N364G1X10.078Y19.703 N366G2X10.Y19.7CR=1. N368G1X-10. N370G2X-14.59Y22.35CR=5.301 N372X-15.3Y25.CR=5.3 N374G1Y30. N376G2X-15.297Y30.078CR=1. N378G1X-15.244Y30.751 N380G2X-15.226Y30.875CR=1. N382X-15.198Y31.014CR=1. N384G3X-15.066Y31.545CR=10.459 N386G2X-15.008Y31.724CR=1. N388X-14.939Y31.909CR=1. N390G3X-14.765Y32.311CR=5.018 N392G2X-14.65Y32.526CR=1. N394X-14.528Y32.745CR=1. N396G3X-14.349Y33.02CR=2.686 N398G2X-14.204Y33.216CR=1. N400G3X-14.137Y33.301CR=.566 N402G2X-13.976Y33.495CR=1. N404G3X-13.829Y33.656CR=1.391 N406G2X-13.656Y33.829CR=1. N408G3X-13.495Y33.976CR=1.391 N410G2X-13.301Y34.137CR=1. N412G3X-13.216Y34.204CR=.566 N414G2X-13.02Y34.349CR=1. N416G3X-12.745Y34.528CR=2.686 N418G2X-12.525Y34.651CR=1. N420X-12.311Y34.765CR=1. N422G3X-11.909Y34.939CR=5.018 N424G2X-11.724Y35.008CR=1. N426X-11.545Y35.066CR=1. N428G3X-11.014Y35.198CR=10.459 N430G2X-10.875Y35.226CR=1. N432X-10.751Y35.244CR=1. N434G1X-10.078Y35.297 N436G2X-10.Y35.3CR=1. N438G1X10. N440Y34.3 N442G2X14.3Y30.CR=4.3 N444G1Y25. N446X14.247Y24.327 N448G3X14.235Y24.253CR=.254 N450X14.09Y23.671CR=11.459 N452X14.041Y23.529CR=.575 N454X13.831Y23.048CR=6.018 N456X13.724Y22.85CR=.994 N458X13.479Y22.473CR=3.686 N460X13.294Y22.236CR=1.566 N462X13.041Y21.959CR=2.391 N464X12.764Y21.706CR=2.391 N466X12.527Y21.521CR=1.566 N468X12.15Y21.276CR=3.686 N470X11.952Y21.169CR=.994 N472X11.471Y20.959CR=6.018 N474X11.329Y20.91CR=.575 N476X10.747Y20.765CR=11.459 N478X10.673Y20.753CR=.254 N480G1X10.Y20.7 N482X-10. N484G2X-13.724Y22.85CR=4.301 N486X-14.3Y25.CR=4.3 N488G1Y30. N490X-14.247Y30.673 N492G3X-14.235Y30.747CR=.254 N494X-14.09Y31.329CR=11.459 N496X-14.041Y31.471CR=.575 N498X-13.831Y31.952CR=6.018 N500X-13.724Y32.15CR=.994 N502X-13.479Y32.527CR=3.686 N504X-13.294Y32.764CR=1.566 N506X-13.041Y33.041CR=2.391 N508X-12.764Y33.294CR=2.391 N510X-12.527Y33.479CR=1.566 N512X-12.15Y33.724CR=3.686 N514X-11.952Y33.831CR=.994 N516X-11.471Y34.041CR=6.018 N518X-11.329Y34.09CR=.575 N520X-10.747Y34.235CR=11.459 N522X-10.673Y34.247CR=.254 N524G1X-10.Y34.3 N526X10. N528G0Z9.87 N530Z59.8 N532Z60.3 N534X-20.774Y-65.721 N536Z57.87 N538Z9.87 N540G1Z7.87F100. N542Y60.169F1000. N544X21.877 …………………………………… ……………………….. % O5454 N106G0G90X-.093Y39.981A0.S2000M3 N108G43H3Z5. N110G1Z-12.F300. N112G0Z5. N114M5 N116G500 N120M30 % O5455 G54G90 N106G0G90X-.093Y-44.672A0.S2000M3 N108G43H2Z5. N110G1Z-5.F200. N112G0Z5. N114M5 N116G500 N120M30 % 小臂的程序 % O1234 N010G90G92X100Z100 N020M03S400 N030M06T0101 N040G00X25Z2 N050G01X21Z-71 N060 X25 N070G00Z2 N080G01X21Z-71 N090 X20 N100G00Z2 N110 Z100T0100 N120 M05 N130 M30 % N010G90G92X100Z100 N020M03S400 N030M06T0101 N040G00X25Z2 N050G01X21Z-21 N060 X25 N070G00Z2 N080G01X17Z-20 N090 X23 N100G00Z2 N110G01X15Z-20 N120 X20 N130G00Z2 N140G01X11Z0 N150 X15Z-20 N160 X16 N170G00Z2 N180G01X11Z0 N190 X15Z-20 N200 X16 N210G00Z2 N220G01X10Z0 N230 X14Z-20 N240 X16 N250G00Z2 N260 X25Z100T0100 N270M05 N280M30 N290M06T0404 N300G00X25Z2 N310G01X14Z-18 N320 X12 N330 X15 N340 Z-20 N350G01X12 N360 X20 N370G00Z2 N380 X80Z100T0202 N390M05 N400M30 5 結(jié)論與展望 5.1 本文總結(jié) 數(shù)控機床以其精度高、效率高、能適應(yīng)小批量多品種復(fù)雜零件的加工等優(yōu)點，在機械加工中得到日益廣泛的應(yīng)用。概括起來，數(shù)控機床的加工有以下幾方面的優(yōu)點。 （1）適應(yīng)性強。適應(yīng)性即所謂的柔性，是指數(shù)控機床隨生產(chǎn)對象變化而變化的適應(yīng)能力。在數(shù)控機床上改變加工零件時，只需重新編制程序，輸入新的程序后就能實現(xiàn)對新的零件的加工；而不需改變機械部分和控制部分的硬件，且生產(chǎn)過程是自動完成的。這就為復(fù)雜結(jié)構(gòu)零件的單件、小批量生產(chǎn)以及試制新產(chǎn)品提供了極大的方便。適應(yīng)性強是數(shù)控機床最突出的優(yōu)點，也是數(shù)控機床得以生產(chǎn)和迅速發(fā)展的主要原因。 （2）精度高，質(zhì)量穩(wěn)定。數(shù)控機床是按數(shù)字形式給出的指令進(jìn)行加工的，一般情況下工作過程不需要人工干預(yù)，這就消除了操作者人為產(chǎn)生的誤差。在設(shè)計制造數(shù)控機床時，采取了許多措施，使數(shù)控機床的機械部分達(dá)到了較高的精度和剛度。數(shù)控機床工作臺的移動當(dāng)量普遍達(dá)到了0.01～0.0001mm，而且進(jìn)給傳動鏈的反向間隙與絲杠螺距誤差等均可由數(shù)控裝置進(jìn)行補償，高 檔數(shù)控機床采用光柵尺進(jìn)行工作臺移動的閉環(huán)控制。數(shù)控機床的加工精度由過去的±0.01 mm提高到±0.005mm甚至更高。定位精度九十年代初中期已達(dá)到±0.002mm～±0.005mm。此外，數(shù)控機床的傳動系統(tǒng)與機床結(jié)構(gòu)都具有很高的剛度和熱穩(wěn)定性。通過補償技術(shù)，數(shù)控機床可獲得比本身精度更高的加工精度。尤其提高了同一批零件生產(chǎn)的一致性，產(chǎn)品合格率高，加工質(zhì)量穩(wěn)定。 （3）生產(chǎn)效率高。零件加工所需的時間主要包括機動時間和輔助時間兩部分。數(shù)控機床主軸的轉(zhuǎn)速和進(jìn)給量的變化范圍比普通機床大，因此數(shù)控機床每一道工序都可選用最有利的切削用量。由于數(shù)控機床結(jié)構(gòu)剛性好，因此允許進(jìn)行大切削用量的強力切削，這就提高了數(shù)控機床的切削效率，節(jié)省了機動時間。數(shù)控機床的移動部件空行程運動速度快，工件裝夾時間短，刀具可自動更換，輔助時間比一般機床大為減少。 數(shù)控機床更換被加工零件時幾乎不需要重新調(diào)整機床，節(jié)省了零件安裝調(diào)整時間。數(shù)控機床加工質(zhì)量穩(wěn)定，一般只作首件檢驗和工序間關(guān)鍵尺寸的抽樣檢驗，因此節(jié)省了停機檢驗時間。在加工中心機床上加工時，一臺機床實現(xiàn)了多道工序的連續(xù)加工，生產(chǎn)效率的提高更為顯著。 （4）能實現(xiàn)復(fù)雜的運動。普通機床難以實現(xiàn)或無法實現(xiàn)軌跡為三次以上的曲線或曲面的運動，如螺旋槳、汽輪機葉片之類的空間曲面；而數(shù)控機床則可實現(xiàn)幾乎是任意軌跡的運動和加工任何形狀的空間曲面，適應(yīng)于復(fù)雜異形零件的加工。 （5）良好的經(jīng)濟效益。數(shù)控機床雖然設(shè)備昂貴，加工時分?jǐn)偟矫總€零件上的設(shè)備折舊費較高。但在單件、小批量生產(chǎn)的情況下，使用數(shù)控機床加工可節(jié)省劃線工時，減少調(diào)整、加工和檢驗時間，節(jié)省直接生產(chǎn)費用。數(shù)控機床加工零件一般不需制作專用夾具，節(jié)省了工藝裝備費用。數(shù)控機床加工精度穩(wěn)定，減少了廢品率，使生產(chǎn)成本進(jìn)一步下降。此外，數(shù)控機床可實現(xiàn)一機多用，節(jié)省廠房面積和建廠投資。因此使用數(shù)控機床可獲得良好的經(jīng)濟效益。 （6）有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化。數(shù)控機床使用數(shù)字信息與標(biāo)準(zhǔn)代碼處理、傳遞信息，特別是在數(shù)控機床上使用計算機控制，為計算機輔助設(shè)計、制造以及管理一體化奠定了基礎(chǔ). 5.2 將來展望 隨著計算機技術(shù)的高速發(fā)展，傳統(tǒng)的制造業(yè)開始了根本性變革，各工業(yè)發(fā)達(dá)國家投入巨資，對現(xiàn)代制造技術(shù)進(jìn)行研究開發(fā)，提出了全新的制造模式。在現(xiàn)代制造系統(tǒng)中，數(shù)控技術(shù)是關(guān)鍵技術(shù)，它集微電子、計算機、信息處理、自動檢測、自動控制等高新技術(shù)于一體，具有高精度、高效率、柔性自動化等特點，對制造業(yè)實現(xiàn)柔性自動化、集成化、智能化起著舉足輕重的作用。目前，數(shù)控技術(shù)正在發(fā)生根本性變革，由專用型封閉式開環(huán)控制模式向通用型開放式實時動態(tài)全閉環(huán)控制模式發(fā)展。在集成化基礎(chǔ)上，數(shù)控系統(tǒng)實現(xiàn)了超薄型、超小型化；在智能化基礎(chǔ)上，綜合了計算機、多媒體、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等多學(xué)科技術(shù)，數(shù)控系統(tǒng)實現(xiàn)了高速、高精、高效控制，加工過程中可以自動修正、調(diào)節(jié)與補償各項參數(shù)，實現(xiàn)了在線診斷和智能化故障處理；在網(wǎng)絡(luò)化基礎(chǔ)上，CAD/CAM與數(shù)控系統(tǒng)集成為一體，機床聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)了中央集中控制的群控加工。 ? ? 長期以來，我國的數(shù)控系統(tǒng)為傳統(tǒng)的封閉式體系結(jié)構(gòu)，CNC只能作為非智能的機床運動控制器。加工過程變量根據(jù)經(jīng)驗以固定參數(shù)形式事先設(shè)定，加工程序在實際加工前用手工方式或通過CAD/CAM及自動編程系統(tǒng)進(jìn)行編制。CAD/CAM和CNC之間沒有反饋控制環(huán)節(jié)，整個制造過程中CNC只是一個封閉式的開環(huán)執(zhí)行機構(gòu)。在復(fù)雜環(huán)境以及多變條件下，加工過程中的刀具組合、工件材料、主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速率、刀具軌跡、切削深度、步長、加工余量等加工參數(shù)，無法在現(xiàn)場環(huán)境下根據(jù)外部干擾和隨機因素實時動態(tài)調(diào)整，更無法通過反饋控制環(huán)節(jié)隨機修正CAD/CAM中的設(shè)定量，因而影響CNC的工作效率和產(chǎn)品加工質(zhì)量。由此可見，傳統(tǒng)CNC系統(tǒng)的這種固定程序控制模式和封閉式體系結(jié)構(gòu)，限制了CNC向多變量智能化控制發(fā)展，已不適應(yīng)日益復(fù)雜的制造過程，因此，對數(shù)控技術(shù)實行變革勢在必行?！? 1　性能發(fā)展方向 (1)高速高精高效化　速度、精度和效率是機械制造技術(shù)的關(guān)鍵性能指標(biāo)。由于采用了高速CPU芯片、RISC芯片、多CPU控制系統(tǒng)以及帶高分辨率絕對式檢測元件的交流數(shù)字伺服系統(tǒng)，同時采取了改善機床動態(tài)、靜態(tài)特性等有效措施，機床的高速高精高效化已大大提高。 (2)柔性化　包含兩方面：數(shù)控系統(tǒng)本身的柔性，數(shù)控系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計，功能覆蓋面大，可裁剪性強，便于滿足不同用戶的需求；群控系統(tǒng)的柔性，同一群控系統(tǒng)能依據(jù)不同生產(chǎn)流程的要求，使物料流和信息流自動進(jìn)行動態(tài)調(diào)整，從而最大限度地發(fā)揮群控系統(tǒng)的效能。 (3)工藝復(fù)合性和多軸化　以減少工序、輔助時間為主要目的的復(fù)合加工，正朝著多軸、多系列控制功能方向發(fā)展。數(shù)控機床的工藝復(fù)合化是指工件在一臺機床上一次裝夾后，通過自動換刀、旋轉(zhuǎn)主軸頭或轉(zhuǎn)臺等各種措施，完成多工序、多表面的復(fù)合加工。數(shù)控技術(shù)軸，西門子880系統(tǒng)控制軸數(shù)可達(dá)24軸。 (4)實時智能化　早期的實時系統(tǒng)通常針對相對簡單的理想環(huán)境，其作用是如何調(diào)度任務(wù)，以確保任務(wù)在規(guī)定期限內(nèi)完成。而人工智能則試圖用計算模型實現(xiàn)人類的各種智能行為?？茖W(xué)技術(shù)發(fā)展到今天，實時系統(tǒng)和人工智能相互結(jié)合，人工智能正向著具有實時響應(yīng)的、更現(xiàn)實的領(lǐng)域發(fā)展，而實時系統(tǒng)也朝著具有智能行為的、更加復(fù)雜的應(yīng)用發(fā)展，由此產(chǎn)生了實時智能控制這一新的領(lǐng)域。在數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域，實時智能控制的研究和應(yīng)用正沿著幾個主要分支發(fā)展：自適應(yīng)控制、模糊控