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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(jī)械臂的簡(jiǎn)易造型及數(shù)控加工
班 級(jí)：
04143班
姓 名：
秦向陽(yáng)
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(shí)踐相結(jié)合，每個(gè)學(xué)校在學(xué)生畢業(yè)的時(shí)候都要做一份畢業(yè)設(shè)計(jì)，我們也不例外。我是機(jī)械工程系的一名大三學(xué)生，我做的畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目是“工業(yè)機(jī)械臂的簡(jiǎn)易造型及數(shù)控加工”。
該畢業(yè)設(shè)計(jì)主要有五部分構(gòu)成：
1、 數(shù)控技術(shù)的基本知識(shí)
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(jiǎn)易工藝機(jī)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(jī)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(jī)床的分類 (2)
1.3數(shù)控的加工特點(diǎn) (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(jì) (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(jiǎn)稱數(shù)控（Numerical Control）。它是利用數(shù)字化的信息對(duì)機(jī)床運(yùn)動(dòng)及加工過程進(jìn)行控制的一種方法。用數(shù)控技術(shù)實(shí)施加工控制的機(jī)床，或者說裝備了數(shù)控系統(tǒng)的機(jī)床稱為數(shù)控(NC)機(jī)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(dòng)器及進(jìn)給裝置等部分.數(shù)控機(jī)床是機(jī)、電、液、氣、光高度一體化的產(chǎn)品。要實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)床的控制，需要用幾何信息描述刀具和工件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)以及用工藝信息來描述機(jī)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(jī)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(duì)其譯碼，從而使機(jī)床動(dòng)作和加工零件.現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床是機(jī)電一體化的典型產(chǎn)品,是新一代生產(chǎn)技術(shù)、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)等的技術(shù)基礎(chǔ)。
現(xiàn)代數(shù)控機(jī)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(dòng)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(jī)械加工自動(dòng)化的基礎(chǔ)，是數(shù)控機(jī)床的核心技術(shù)，其水平高低關(guān)系到國(guó)家戰(zhàn)略地位和體現(xiàn)國(guó)家綜合實(shí)力的水平. 它隨著信息技術(shù)、微電子技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)和檢測(cè)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(kù)并能自動(dòng)更換刀具，對(duì)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(jī)床。在加工中心上加工零件的特點(diǎn)是：被加工零件經(jīng)過一次裝夾后，數(shù)控系統(tǒng)能控制機(jī)床按不同的工序自動(dòng)選擇和更換刀具；自動(dòng)改變機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給量和刀具相對(duì)工件的運(yùn)動(dòng)軌跡及其它輔助功能，連續(xù)地對(duì)工件各加工面自動(dòng)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(dòng)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(cè)量和機(jī)床的調(diào)整時(shí)間及工件周轉(zhuǎn)、搬運(yùn)和存放時(shí)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(jì)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(guó)模具企業(yè)大量采購(gòu)數(shù)控設(shè)備，在有些地區(qū)有數(shù)控知識(shí)的高級(jí)技工年薪高達(dá)30萬(wàn)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(huì)關(guān)注的熱點(diǎn)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(jī)床的種類也不斷的增多，具體有如下分類。
1.2 數(shù)控機(jī)床的分類
數(shù)控機(jī)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(jī)床運(yùn)動(dòng)的控制軌跡分類
⑴ 點(diǎn)位控制的數(shù)控機(jī)床
點(diǎn)位控制只要求控制機(jī)床的移動(dòng)部件從一點(diǎn)移動(dòng)到另一點(diǎn)的準(zhǔn)確定位對(duì)于點(diǎn)與點(diǎn)之間的運(yùn)動(dòng)軌跡的要求并不嚴(yán)格，在移動(dòng)過程中不進(jìn)行加工，各坐標(biāo)軸之間的運(yùn)動(dòng)是不相關(guān)的。為了實(shí)現(xiàn)既快又精確的定位，兩點(diǎn)間位移的移動(dòng)一般先快速移動(dòng)，然后慢速趨近定位點(diǎn)，以保證定位精度.
具有點(diǎn)位控制功能的機(jī)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(jià)格的降低，單純用于點(diǎn)位控制的數(shù)控系統(tǒng)已不多見。??
? ⑵ 直線控制數(shù)控機(jī)床
直線控制數(shù)控機(jī)床也稱為平行控制數(shù)控機(jī)床，其特點(diǎn)是除了控制點(diǎn)與點(diǎn)之間的準(zhǔn)確定位外，還要控制兩相關(guān)點(diǎn)之間的移動(dòng)速度和路線（軌跡），但其運(yùn)動(dòng)路線只是與機(jī)床坐標(biāo)軸平行移動(dòng)，也就是說同時(shí)控制的坐標(biāo)軸只有一個(gè)（即數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)不必有插補(bǔ)運(yùn)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(tái)階形零件。
其有直線控制功能的機(jī)床主要有比較簡(jiǎn)單的數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控磨床等。這種機(jī)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(jī)床也不多見。
⑶ 輪廓控制數(shù)控機(jī)床
輪廓控制數(shù)控機(jī)床也稱連續(xù)控制數(shù)控機(jī)床，其控制特點(diǎn)是能夠?qū)蓚€(gè)或兩個(gè)以 上的運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)的位移和速度同時(shí)進(jìn)行控制。為了滿足刀具沿工件輪廓的相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡符合工件加工輪廓的要求，必須將各坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)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(bǔ)運(yùn)算功能．所謂插補(bǔ)就是根據(jù)程序輸入的基本數(shù)據(jù)（如直線的終點(diǎn)坐標(biāo)、圓弧的終點(diǎn)坐標(biāo)和圓心坐標(biāo)或半徑），通過數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)插補(bǔ)運(yùn)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(jì)算，一邊根據(jù)計(jì)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(dòng)位移量與要求的輪廓相符合在運(yùn)動(dòng)過程中刀具對(duì)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(jī)床主要有數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控線切割機(jī)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(dòng)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(dòng)：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(dòng)主要用于三軸以上機(jī)床的控制，其中兩根軸可以聯(lián)動(dòng)，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(dòng)：一般分為兩類，一類就是 X 、 y 、 Z 三個(gè)直線坐標(biāo)軸聯(lián)動(dòng)，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(shí)控制 X 、 Y 、 Z 中兩個(gè)直線坐標(biāo)外，還同時(shí)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(gè)直線坐標(biāo)軸聯(lián)動(dòng)外，還需同時(shí)控制圍繞 Z 軸旋轉(zhuǎn)的主軸（C軸）聯(lián)動(dòng)。
④ 四軸聯(lián)動(dòng)：同時(shí)控制 X 、 Y 、 Z 三個(gè)直線坐標(biāo)軸與某一旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)軸聯(lián)動(dòng)，圖 17 所示為同時(shí)控制 x 、 Y 、 Z 三個(gè)直線坐標(biāo)軸與一個(gè)工作臺(tái)回轉(zhuǎn)軸聯(lián)動(dòng)的數(shù)控機(jī)床。
⑤ 五軸聯(lián)動(dòng)：除同時(shí)控制 X 、 Y 、 Z 三個(gè)育線坐標(biāo)軸聯(lián)動(dòng)外．還同時(shí)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(gè)坐標(biāo)軸，形成同時(shí)控制五個(gè)軸聯(lián)動(dòng)這時(shí)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(shí)繞 x 軸和 Y 軸兩個(gè)方向擺動(dòng)，使得刀具在其切削點(diǎn)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(jī)床??? 這類機(jī)床的進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)是開環(huán)的，即沒有檢測(cè)反饋裝置，一般它的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)為步進(jìn)電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)的主要特征是控制電路每變換一次指令脈沖信號(hào)，電動(dòng)機(jī)就轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)步距角，并且電動(dòng)機(jī)本身就有自鎖能力．?dāng)?shù)控系統(tǒng)輸出的進(jìn)給指令信號(hào)通過脈沖分配器來控制驅(qū)動(dòng)電路，它以變換脈沖的個(gè)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(diǎn)是控制方便、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜．?dāng)?shù)控系統(tǒng)發(fā)出的指令信號(hào)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(jī)械傳動(dòng)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(jī)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(dòng)電路的改進(jìn)，使其仍得到了較多的應(yīng)用。尤其是在我國(guó)，一般經(jīng)濟(jì)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(jī)或單板機(jī)作為數(shù)控裝置，使得整個(gè)系統(tǒng)的價(jià)格降低。?
⑵ 閉環(huán)控制機(jī)床
這類數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)是按閉環(huán)反饋控制方式工作的，其驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)可采用直流或交流兩種伺服電機(jī)，并需要配置位置反饋和速度反饋，在加工中隨時(shí)檢測(cè)移動(dòng)部件的實(shí)際位移量，并及時(shí)反饋給數(shù)控系統(tǒng)中的比較器，它與插補(bǔ)運(yùn)算所得到的指令信號(hào)進(jìn)行比較，其差值又作為伺服驅(qū)動(dòng)的控制信號(hào)，進(jìn)而帶動(dòng)位移部件以消除位移誤差。
按位置反饋檢測(cè)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(cè)元件（目前一般采用光柵尺），安裝在機(jī)床的床鞍部位，即直接檢測(cè)機(jī)床坐標(biāo)的直線位移量，通過反饋可以消除從電動(dòng)機(jī)到機(jī)床床鞍的整個(gè)機(jī)械傳動(dòng)鏈中的傳動(dòng)誤差，從而得到很高的機(jī)床靜態(tài)定位精度。但是，由于在整個(gè)控制環(huán)內(nèi)，許多機(jī)械傳動(dòng)環(huán)節(jié)的摩擦特性、剛性和間隙均為非線性，并且整個(gè)機(jī)械傳動(dòng)鏈的動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間與電氣響應(yīng)時(shí)間相比又非常大．這為整個(gè)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(jì)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(cè)元件（目前主要采用編碼器等），直接安裝在伺服電動(dòng)機(jī)或絲杠端部。由于大部分機(jī)械傳動(dòng)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(jī)械傳動(dòng)誤差不能通過反饋來隨時(shí)校正，但是可采用軟件定值補(bǔ)償方法來適當(dāng)提高其精度．目前，大部分?jǐn)?shù)控機(jī)床采用半閉環(huán)控制方式?
⑶ 混合控制數(shù)控機(jī)床
將上述控制方式的特點(diǎn)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(bǔ)，以滿足某些機(jī)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(bǔ)償型和半閉環(huán)補(bǔ)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(guó)用的較多。低、中、高三檔的界限是相對(duì)的，不同時(shí)期，劃分標(biāo)準(zhǔn)也會(huì)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(guó)還有經(jīng)濟(jì)型數(shù)控的提法。經(jīng)濟(jì)型數(shù)控屬于低檔數(shù)控，是指由單片機(jī)和步進(jìn)電動(dòng)機(jī)組成的數(shù)控系統(tǒng)，或其他功能簡(jiǎn)單、價(jià)格低的數(shù)控系統(tǒng)。經(jīng)濟(jì)型數(shù)控主要用于車床、線切割機(jī)床以及舊機(jī)床改造等
4）按加工工藝及機(jī)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(jī)床。它又可被分為以下兩類。
①普通型數(shù)控機(jī)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(diǎn)是具有自動(dòng)換刀機(jī)構(gòu)的刀具庫(kù)，工件經(jīng)一次。裝夾后，通過自動(dòng)更換各種刀具，在同一臺(tái)機(jī)床上對(duì)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(jī)床，常用的有數(shù)控壓力機(jī)、數(shù)控折彎?rùn)C(jī)、數(shù)控彎管機(jī)、數(shù)控旋壓機(jī)等。
⑶ 特種加工類
主要有數(shù)控電火花線切割機(jī)、數(shù)控電火花成型機(jī)、數(shù)控火焰切割機(jī)、數(shù)控激光加工機(jī)等。
⑷ 測(cè)量、繪圖類。
數(shù)控技術(shù)在發(fā)展，機(jī)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(diǎn)
由于數(shù)控加工具有加工自動(dòng)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(fèi)用高等特點(diǎn)，使數(shù)控加工相應(yīng)形成了下列特點(diǎn)：
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(jì)算。
4．制定數(shù)控加工工藝選擇切削用量時(shí)要考慮進(jìn)給速度對(duì)加工零件形狀精度的
影響。
5．制定數(shù)控加工工藝時(shí)要特別強(qiáng)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(gè)工業(yè)機(jī)械臂,也稱工業(yè)機(jī)器人,是一種簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu).工業(yè)機(jī)械臂可以代替人來勞動(dòng),這樣可以減少大量勞動(dòng)力,也減少了人的負(fù)擔(dān).它可以搬運(yùn)人們無法搬運(yùn)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(jī)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(jī)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(qiáng)度高,尤其是韌性好,故使用于承受重載荷的重要零件,如萬(wàn)噸水泥底座,大型軋鋼機(jī)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(dòng)性，因而可鑄成形狀復(fù)雜的零件?；诣T鐵的抗壓強(qiáng)度高，耐磨性、減振性好，對(duì)應(yīng)力集中的敏感性小，價(jià)格便宜，但其抗拉強(qiáng)度較鋼差?；诣T鐵常用作機(jī)架或殼座。球墨鑄鐵強(qiáng)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(jī)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(shí),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(qiáng)度,硬度提高,而塑性,韌性降低.因此,不同牌號(hào)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(qiáng)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(qiáng)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(jī)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(qiáng)度,塑性和韌性都要求較高的機(jī)械零件,如機(jī)床齒輪,機(jī)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(qiáng)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(qiáng)度鋼絲,機(jī)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(hào)(15Mn-70Mn),其淬透性和強(qiáng)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(qiáng)度要求稍高的零件.
2.2材料的選擇
1.
如圖所示是機(jī)械臂的機(jī)座,它所用的材料是HT200,因?yàn)殍T鐵具有良好的耐磨性和減振性，而且價(jià)格低廉。
2.
如圖所示是機(jī)械臂大臂.45鋼主要用于受力較大要求強(qiáng)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(duì)材料的綜合性能及經(jīng)濟(jì)性的分析，本課題所設(shè)計(jì)的機(jī)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(duì)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(jì)
3.1.1機(jī)械臂大臂
曲面粗加工(挖槽)-曲面精加工(等高外形)-鉆孔-擴(kuò)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(fèi)時(shí)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(shí)。
5 螺旋切削 刀具以中心螺旋方式向內(nèi)或向外移動(dòng)，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(jī)械臂小臂
1 粗車-精車-銑槽-銑長(zhǎng)方體-鉆孔- 餃孔
2 粗車-精車銑長(zhǎng)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(jiǎn)單,因此采用第一種.
3.2毛坯的選擇
3.2.1機(jī)械臂大臂 小臂
機(jī)械臂大臂長(zhǎng)100mm,寬20mm,所以選擇110X25鋼板,材料為45鋼. 采用淬火35-45HRC。
機(jī)械臂小臂長(zhǎng)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(shí),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(duì)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(qiáng)度與強(qiáng)韌性
刀具材料在切削時(shí)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(shí),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(qiáng)度和較強(qiáng)的韌性.
(3)較強(qiáng)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(diǎn)(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(qiáng).
(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(qiáng).
(5)良好的工業(yè)性與經(jīng)濟(jì)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(jì)性也是刀具材料的重要指標(biāo)之一,選擇刀具時(shí),要考慮經(jīng)濟(jì)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(duì)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(jī)床上加工零件時(shí),必須先使工件在機(jī)床上占據(jù)一個(gè)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(jī)床夾具.
數(shù)控加工對(duì)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(shí)，通?？紤]以下幾點(diǎn)：
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(shí)間。
2）在成批生產(chǎn)時(shí)才考慮采用專用夾具，并力求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。、
3）裝卸工件要迅速方便，以減少機(jī)床的停機(jī)時(shí)間。
4）夾具在機(jī)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(jī)床夾具的種類很多,按使用機(jī)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(jī)床夾具等.按驅(qū)動(dòng)夾具的動(dòng)力源分類,可分為手動(dòng)夾具,氣動(dòng)夾具,液壓夾具,電動(dòng)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(wàn)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(jì)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(shí)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(diǎn).通用可調(diào)夾具使用范圍較寬,加工對(duì)象并不十分明確;成組夾具是根據(jù)成組工藝要求,針對(duì)一組形狀及尺寸相似,加工工藝相近的工件而設(shè)計(jì)的,其加工對(duì)象和范圍很明確,有稱為專用可調(diào)夾具.
數(shù)控機(jī)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(shí),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(shí)，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(duì)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(jī)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(jì)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(jì)算的主軸轉(zhuǎn)速n最后要根據(jù)機(jī)床說明書選取機(jī)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(jī)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(jī)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(shí)，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(shí)，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(shí)，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(shí)，特別是遠(yuǎn)距離“回零”時(shí)，可以設(shè)定該機(jī)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(jī)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(jī)床性能、相關(guān)的手冊(cè)并結(jié)合實(shí)際經(jīng)驗(yàn)用類比方法確定。同時(shí)，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(jì)算機(jī)編程逐漸代替了手工編程。因此我們?cè)谶x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(dòng)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(jì)算、編寫零件加工程序單、制作控制介質(zhì)到程序校驗(yàn)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(shí)和數(shù)值計(jì)算能力。對(duì)于加工形狀簡(jiǎn)單、計(jì)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(jì)、及時(shí)。因此，在點(diǎn)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(duì)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(cuò)的概率增大，有時(shí)甚至無法編出程序，必須用自動(dòng)編程的方法編制程序。
2．自動(dòng)編程
自動(dòng)編程是利用計(jì)算機(jī)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(yǔ)言，由計(jì)算機(jī)自動(dòng)地進(jìn)行數(shù)值計(jì)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(jī)床，指揮機(jī)床工作。自動(dòng)編程使得一些計(jì)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(duì)靜止、工件運(yùn)動(dòng)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(jī)床坐標(biāo)系確定機(jī)床上運(yùn)動(dòng)的大小與方向，以完成一系列的成形運(yùn)動(dòng)和輔助運(yùn)動(dòng)。
3．運(yùn)動(dòng)方向的原則：數(shù)控機(jī)床的某一部件運(yùn)動(dòng)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(jī)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(jī)床有幾個(gè)主軸，則選一垂直于裝夾平面的主軸作為主要主軸；如機(jī)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(duì)于工件旋轉(zhuǎn)的機(jī)床（如車、磨床等），X坐標(biāo)的方向在工件的徑向上；對(duì)于刀具旋轉(zhuǎn)的機(jī)床則作如下規(guī)定：
當(dāng)Z軸水平時(shí)，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(shí)，對(duì)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(yùn)動(dòng)，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(dòng)時(shí)，用不加撇號(hào)的字母表示該軸運(yùn)動(dòng)的正方向；當(dāng)某一坐標(biāo)上工件移動(dòng)時(shí)，則用加撇號(hào)的字母（例如：A’、X’等）表示。加與不加撇號(hào)所表示的運(yùn)動(dòng)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
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N488G1Y30.
N490X-14.247Y30.673
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N520X-10.747Y34.235CR=11.459
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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
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N110G1Z-12.F300.
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N114M5
N116G500
N120M30
%
O5455
G54G90
N106G0G90X-.093Y-44.672A0.S2000M3
N108G43H2Z5.
N110G1Z-5.F200.
N112G0Z5.
N114M5
N116G500
N120M30
%
小臂的程序
%
O1234
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N120 M05
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%
N010G90G92X100Z100
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N100G00Z2
N110G01X15Z-20
N120 X20
N130G00Z2
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N380 X80Z100T0202
N390M05
N400M30
5 結(jié)論與展望
5.1 本文總結(jié)
數(shù)控機(jī)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(diǎn)，在機(jī)械加工中得到日益廣泛的應(yīng)用。概括起來，數(shù)控機(jī)床的加工有以下幾方面的優(yōu)點(diǎn)。
（1）適應(yīng)性強(qiáng)。適應(yīng)性即所謂的柔性，是指數(shù)控機(jī)床隨生產(chǎn)對(duì)象變化而變化的適應(yīng)能力。在數(shù)控機(jī)床上改變加工零件時(shí)，只需重新編制程序，輸入新的程序后就能實(shí)現(xiàn)對(duì)新的零件的加工；而不需改變機(jī)械部分和控制部分的硬件，且生產(chǎn)過程是自動(dòng)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(qiáng)是數(shù)控機(jī)床最突出的優(yōu)點(diǎn)，也是數(shù)控機(jī)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(jī)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(jì)制造數(shù)控機(jī)床時(shí)，采取了許多措施，使數(shù)控機(jī)床的機(jī)械部分達(dá)到了較高的精度和剛度。數(shù)控機(jī)床工作臺(tái)的移動(dòng)當(dāng)量普遍達(dá)到了0.01～0.0001mm，而且進(jìn)給傳動(dòng)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(bǔ)償，高 檔數(shù)控機(jī)床采用光柵尺進(jìn)行工作臺(tái)移動(dòng)的閉環(huán)控制。數(shù)控機(jī)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(jī)床的傳動(dòng)系統(tǒng)與機(jī)床結(jié)構(gòu)都具有很高的剛度和熱穩(wěn)定性。通過補(bǔ)償技術(shù)，數(shù)控機(jī)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(shí)間主要包括機(jī)動(dòng)時(shí)間和輔助時(shí)間兩部分。數(shù)控機(jī)床主軸的轉(zhuǎn)速和進(jìn)給量的變化范圍比普通機(jī)床大，因此數(shù)控機(jī)床每一道工序都可選用最有利的切削用量。由于數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)剛性好，因此允許進(jìn)行大切削用量的強(qiáng)力切削，這就提高了數(shù)控機(jī)床的切削效率，節(jié)省了機(jī)動(dòng)時(shí)間。數(shù)控機(jī)床的移動(dòng)部件空行程運(yùn)動(dòng)速度快，工件裝夾時(shí)間短，刀具可自動(dòng)更換，輔助時(shí)間比一般機(jī)床大為減少。
數(shù)控機(jī)床更換被加工零件時(shí)幾乎不需要重新調(diào)整機(jī)床，節(jié)省了零件安裝調(diào)整時(shí)間。數(shù)控機(jī)床加工質(zhì)量穩(wěn)定，一般只作首件檢驗(yàn)和工序間關(guān)鍵尺寸的抽樣檢驗(yàn)，因此節(jié)省了停機(jī)檢驗(yàn)時(shí)間。在加工中心機(jī)床上加工時(shí)，一臺(tái)機(jī)床實(shí)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(shí)現(xiàn)復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)。普通機(jī)床難以實(shí)現(xiàn)或無法實(shí)現(xiàn)軌跡為三次以上的曲線或曲面的運(yùn)動(dòng)，如螺旋槳、汽輪機(jī)葉片之類的空間曲面；而數(shù)控機(jī)床則可實(shí)現(xiàn)幾乎是任意軌跡的運(yùn)動(dòng)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(jì)效益。數(shù)控機(jī)床雖然設(shè)備昂貴，加工時(shí)分?jǐn)偟矫總€(gè)零件上的設(shè)備折舊費(fèi)較高。但在單件、小批量生產(chǎn)的情況下，使用數(shù)控機(jī)床加工可節(jié)省劃線工時(shí)，減少調(diào)整、加工和檢驗(yàn)時(shí)間，節(jié)省直接生產(chǎn)費(fèi)用。數(shù)控機(jī)床加工零件一般不需制作專用夾具，節(jié)省了工藝裝備費(fèi)用。數(shù)控機(jī)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(jī)床可實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用，節(jié)省廠房面積和建廠投資。因此使用數(shù)控機(jī)床可獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益。
（6）有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化。數(shù)控機(jī)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(jī)床上使用計(jì)算機(jī)控制，為計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、制造以及管理一體化奠定了基礎(chǔ).
5.2 將來展望
隨著計(jì)算機(jī)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(guó)家投入巨資，對(duì)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(jì)算機(jī)、信息處理、自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)控制等高新技術(shù)于一體，具有高精度、高效率、柔性自動(dòng)化等特點(diǎn)，對(duì)制造業(yè)實(shí)現(xiàn)柔性自動(dòng)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(shí)時(shí)動(dòng)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(shí)現(xiàn)了超薄型、超小型化；在智能化基礎(chǔ)上，綜合了計(jì)算機(jī)、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(shí)現(xiàn)了高速、高精、高效控制，加工過程中可以自動(dòng)修正、調(diào)節(jié)與補(bǔ)償各項(xiàng)參數(shù)，實(shí)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(jī)床聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)了中央集中控制的群控加工。
? ? 長(zhǎng)期以來，我國(guó)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(jī)床運(yùn)動(dòng)控制器。加工過程變量根據(jù)經(jīng)驗(yàn)以固定參數(shù)形式事先設(shè)定，加工程序在實(shí)際加工前用手工方式或通過CAD/CAM及自動(dòng)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(gè)制造過程中CNC只是一個(gè)封閉式的開環(huán)執(zhí)行機(jī)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(zhǎng)、加工余量等加工參數(shù)，無法在現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境下根據(jù)外部干擾和隨機(jī)因素實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)整，更無法通過反饋控制環(huán)節(jié)隨機(jī)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(duì)數(shù)控技術(shù)實(shí)行變革勢(shì)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(jī)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(duì)式檢測(cè)元件的交流數(shù)字伺服系統(tǒng)，同時(shí)采取了改善機(jī)床動(dòng)態(tài)、靜態(tài)特性等有效措施，機(jī)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(jì)，功能覆蓋面大，可裁剪性強(qiáng)，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(dòng)進(jìn)行動(dòng)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(shí)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(jī)床的工藝復(fù)合化是指工件在一臺(tái)機(jī)床上一次裝夾后，通過自動(dòng)換刀、旋轉(zhuǎn)主軸頭或轉(zhuǎn)臺(tái)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(shí)時(shí)智能化 早期的實(shí)時(shí)系統(tǒng)通常針對(duì)相對(duì)簡(jiǎn)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(jì)算模型實(shí)現(xiàn)人類的各種智能行為?？茖W(xué)技術(shù)發(fā)展到今天，實(shí)時(shí)系統(tǒng)和人工智能相互結(jié)合，人工智能正向著具有實(shí)時(shí)響應(yīng)的、更現(xiàn)實(shí)的領(lǐng)域發(fā)展，而實(shí)時(shí)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(shí)時(shí)智能控制這一新的領(lǐng)域。在數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域，實(shí)時(shí)智能控制的研究和應(yīng)用正沿著幾個(gè)主要分支發(fā)展：自適應(yīng)控制、模糊控