軸形零件的加工數(shù)控專業(yè)畢業(yè)論文-精品

1、畢 業(yè) 論 文題 目 軸形零件的加工 專 業(yè) 數(shù)控加工與維護工程 班 級 學 生 指導教師 西安工業(yè)大學函授部二 0 0 九 年摘 要20世紀人類最偉大的科技是計算機的發(fā)明與應用，計算機及控制技術在機械制造設備中的應用是世紀內制造業(yè)發(fā)展的最偉大的技術進步。數(shù)控設備包括：車、銑、刨、磨、鏜、沖壓、電加工、加工中心及各類專機。每年    全世界的產量有1020萬臺，產值上百億。美國、德國、日本等在90年代就開始重組機床，而中國“九五”計劃后才正式開始數(shù)控機床的開發(fā)、研究、應用。2004年11月13日，溫家寶總理在遼寧召開的企業(yè)負責人座談會上明確指出：“機床是

2、裝備制造業(yè)的工作母機，實現(xiàn)裝備制造業(yè)的現(xiàn)代化，取決于我國的機床發(fā)展水平。振興裝備制造業(yè)，首先要振興機床工業(yè)，我們要大力發(fā)展國產數(shù)控機床?！?#160;    當今世界數(shù)控技術及裝備發(fā)展的趨勢及我國數(shù)控裝備技術發(fā)展和產業(yè)化的現(xiàn)狀，在此基礎上討論了在我國加入WTO和對外開放進一步深化的新環(huán)境下，發(fā)展我國數(shù)控技術及裝備、提高我國制造業(yè)信息化水平和國際競爭能力的重要性。我國是制造大國，在世界產業(yè)轉移中要盡量接受前端而不是后端的轉移，即要掌握先進制造核心技術，否則在新一輪國際產業(yè)結構調整中，我國制造業(yè)將進一步“空芯”。我們以資源、環(huán)境、市場為代價，交換得到的可能僅

3、僅是世界新經濟格局中的國際“加工中心”和“組裝中心”，而非掌握核心技術的制造中心的地位，這樣將會嚴重影響我國現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展進程。  在07年年度機械行業(yè)報告中發(fā)現(xiàn)，06年行業(yè)的收入同比增長約20%，達到1，456億元。06年國內金切機床產量估計可達56萬臺，其中數(shù)控機床產量達85，000臺，同比增長24.2%和42.5%，產品數(shù)控化率為15.2%。到2010年，國產數(shù)控機床占國內市場需求的50%以上，功能部件配套齊全，自給率達60%。目前國內機床總產量中，經濟型數(shù)控機床約占50%，滿足國內市場需求；普及型數(shù)控機床約占45%，取得國內市場競爭優(yōu)勢；高級型數(shù)控機床約占5%，品種大大增加

4、。     不過中國也在努力，廣州數(shù)控、華中數(shù)控不就是新崛起的嗎？中國畢竟起步晚，一切還是穩(wěn)塌實地的好，不過分崇洋，也不過分自卑。中國是個大國，需要的很多。發(fā)展大型、精密、高速數(shù)控裝備和數(shù)控系統(tǒng)及功能部件，改變大型、高精度數(shù)控機床大部分依賴進口的現(xiàn)狀，滿足機械、航空航天等工業(yè)發(fā)展的需要。現(xiàn)在它已經是一個國家是否強大的一個象征了。中國的人很多，但真正懂技術的很少，抱著外國的技術，卻又語言、文字無法溝通。    中國的數(shù)控車床也很多了，真正會操作的又有多少呢？據(jù)統(tǒng)計，我國機床的數(shù)控化率還不到4，遠低于世界平均

5、7%、發(fā)達國家50%的水平。國內每年新增加各種數(shù)控設備5萬臺以上，而數(shù)控設備操作人員嚴重缺乏，目前人才缺口達數(shù)十萬。受傳統(tǒng)思想的影響，大部分父母在子女教育方面都是“望子成龍、望女成鳳”而現(xiàn)在很多企業(yè)在招聘高級藍領工人時，給予的待遇比一般的本科生還要高，甚至超過碩士研究生。我們應該培養(yǎng)從事數(shù)控加工、模具制造和CADCAM技術的機電復合型人才，掌握和熟練運用制圖、力學、機械設計理論與制造技術、電工電子技術、計算機應用技術等學科的基礎理論和應用知識數(shù)控技術專業(yè)。畢業(yè)生適合在機床、汽車、機電、冶金、建筑、輕紡及各種機電制造行業(yè)從事數(shù)控程序編制、模具設計、數(shù)控加工以及一線的管理工作，也可以從事機械設備的

6、維護、維修工作或者機電產品營銷工作。關鍵詞： 數(shù)控技術 編程 故障分析目 錄第一章 數(shù)控機床的分類1.1.金屬切削類數(shù)控機床1.1.2 特種加工類數(shù)控機床1.1.3 板材加工數(shù)控機床1.2 按控制控制運動軌跡分類1.3 按驅動裝置的特點分類1.4 混合控制數(shù)控機床1.5 數(shù)控技術的發(fā)展趨勢 1.6視新技術標準、規(guī)范的建立第二章 典型軸類零件的加工2.1零件圖工藝分析2.2選擇設備2.3確定零件的定位基準和裝夾方式2.4確定加工順序及進給路線2.5刀具選擇2.6切削用量選擇2.7零件精加工工序第三章 軸類零件加工3.1工藝分析3.2手工編程3.3 刀具卡片3.4 SIEMENS802S 數(shù)控指令

7、格式3.5其他指令3.6 支持的M代碼第四章 數(shù)控加工中心故障排除及實例應用結束語致謝參考文獻第一章 數(shù)控機床的分類11 金屬切削類數(shù)控機床 與傳統(tǒng)的車、銑、鉆、磨、齒輪加工相對應的數(shù)控機床有數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控鉆床、數(shù)控磨床、數(shù)控齒輪加工機床等。盡管這些數(shù)控機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，但機床的動作和運動都是數(shù)字化控制的，具有較高的生產率和自動化程度。 在普通數(shù)控機床加裝一個刀庫和換刀裝置就成為數(shù)控加工中心機床。加工中心機床進一步提高了普通數(shù)控機床的自動化程度和生產效率。例如銑、鏜、鉆加工中心，它是在數(shù)控銑床基礎上增加了一個容量較大的刀庫和自動換刀裝置形成的

8、，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行銑、鏜、鉆、擴、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，減少了機床的臺數(shù)和占地面積，縮短了輔助時間，大大提高了生產效率和加工質量。 1.1.2特種加工類數(shù)控機床 除了切削加工數(shù)控機床以外，數(shù)控技術也大量用于數(shù)控電火花線切割機床、數(shù)控電火花成型機床、數(shù)控等離子弧切割機床、數(shù)控火焰切割機床以及數(shù)控激光加工機床等。 1.1.3板材加工類數(shù)控機床 常見的應用于金屬板材加工的數(shù)控機床有數(shù)控壓力機、數(shù)控剪板機和數(shù)控折彎機等。 近年來，其它機械設備中也大量采用了數(shù)控技術，如數(shù)

9、控多坐標測量機、自動繪圖機及工業(yè)機器人等。 1.2、按控制運動軌跡分類 1點位控制數(shù)控機床 位置的精確定位，在移動和定位過程中不進行任何加工。機床數(shù)控系統(tǒng)只控制行程終點的坐標值，不控制點與點之間的運動軌跡，因此幾個坐標軸之間的運動無任何聯(lián)系?？梢詭讉€坐標同時向目標點運動，也可以各個坐標單獨依次運動。 這類數(shù)控機床主要有數(shù)控坐標鏜床、數(shù)控鉆床、數(shù)控沖床、數(shù)控點焊機等。點位控制數(shù)控機床的數(shù)控裝置稱為點位數(shù)控裝置。 2直線控制數(shù)控機床 直線控制數(shù)控機床可控制刀具或工作臺以適當?shù)倪M給速度，沿著平行于坐標軸的方向進行直線移動和切削加工，進給速度根據(jù)切削條件可在一定范圍內變化。 直線控制的簡易數(shù)控車床，只

10、有兩個坐標軸，可加工階梯軸。直線控制的數(shù)控銑床，有三個坐標軸，可用于平面的銑削加工?，F(xiàn)代組合機床采用數(shù)控進給伺服系統(tǒng)，驅動動力頭帶有多軸箱的軸向進給進行鉆鏜加工，它也可算是一種直線控制數(shù)控機床。 數(shù)控鏜銑床、加工中心等機床，它的各個坐標方向的進給運動的速度能在一定范圍內進行調整，兼有點位和直線控制加工的功能，這類機床應該稱為點位/直線控制的數(shù)控機床。 3輪廓控制數(shù)控機床 輪廓控制數(shù)控機床能夠對兩個或兩個以上運動的位移及速度進行連續(xù)相關的控制，使合成的平面或空間的運動軌跡能滿足零件輪廓的要求。它不僅能控制機床移動部件的起點與終點坐標，而且能控制整個加工輪廓每一點的速度和位移，將工件加工成要求的輪

11、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)控機床。數(shù)控火焰切割機、電火花加工機床以及數(shù)控繪圖機等也采用了輪廓控制系統(tǒng)。輪廓控制系統(tǒng)的結構要比點位/直線控系統(tǒng)更為復雜，在加工過程中需要不斷進行插補運算，然后進行相應的速度與位移控制。 現(xiàn)在計算機數(shù)控裝置的控制功能均由軟件實現(xiàn)，增加輪廓控制功能不會帶來成本的增加。因此，除少數(shù)專用控制系統(tǒng)外，現(xiàn)代計算機數(shù)控裝置都具有輪廓控制功能。 1.3按驅動裝置的特點分類 1開環(huán)控制數(shù)控機床 這類控制的數(shù)控機床是其控制系統(tǒng)沒有位置檢測元件，伺服驅動部件通常為反應式步進電動機或混合式伺服步進電動機。數(shù)控系統(tǒng)每發(fā)出一個進給指令，經驅動電路功率放大

12、后，驅動步進電機旋轉一個角度，再經過齒輪減速裝置帶動絲杠旋轉，通過絲杠螺母機構轉換為移動部件的直線位移。移動部件的移動速度與位移量是由輸入脈沖的頻率與脈沖數(shù)所決定的。此類數(shù)控機床的信息流是單向的，即進給脈沖發(fā)出去后，實際移動值不再反饋回來，所以稱為開環(huán)控制數(shù)控機床。 開環(huán)控制系統(tǒng)的數(shù)控機床結構簡單，成本較低。但是，系統(tǒng)對移動部件的實際位移量不進行監(jiān)測，也不能進行誤差校正。因此，步進電動機的失步、步距角誤差、齒輪與絲杠等傳動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)控機床，特別是簡易經濟型數(shù)控機床。 2閉環(huán)控制數(shù)控機床 接對工作臺的實際位移進行檢測，將測量的實

13、際位移值反饋到數(shù)控裝置中，與輸入的指令位移值進行比較，用差值對機床進行控制，使移動部件按照實際需要的位移量運動，最終實現(xiàn)移動部件的精確運動和定位。從理論上講，閉環(huán)系統(tǒng)的運動精度主要取決于檢測裝置的檢測精度，也與傳動鏈的誤差無關，因此其控制精度高。圖1-3所示的為閉環(huán)控制數(shù)控機床的系統(tǒng)框圖。圖中A為速度傳感器、C為直線位移傳感器。當位移指令值發(fā)送到位置比較電路時，若工作臺沒有移動，則沒有反饋量，指令值使得伺服電動機轉動，通過A將速度反饋信號送到速度控制電路，通過C將工作臺實際位移量反饋回去，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行位置控制，直至差值為零時為止。這類控制的數(shù)控機床

14、，因把機床工作臺納入了控制環(huán)節(jié)，故稱為閉環(huán)控制數(shù)控機床。 閉環(huán)控制數(shù)控機床的定位精度高，但調試和維修都較困難，系統(tǒng)復雜，成本高。 3半閉環(huán)控制數(shù)控機床 半閉環(huán)控制數(shù)控機床是在伺服電動機的軸或數(shù)控機床的傳動絲杠上裝有角位移電流檢測裝置（如光電編碼器等），通過檢測絲杠的轉角間接地檢測移動部件的實際位移，然后反饋到數(shù)控裝置中去，并對誤差進行修正。通過測速元件A和光電編碼盤B可間接檢測出伺服電動機的轉速，從而推算出工作臺的實際位移量，將此值與指令值進行比較，用差值來實現(xiàn)控制。由于工作臺沒有包括在控制回路中，因而稱為半閉環(huán)控制數(shù)控機床。 半閉環(huán)控制數(shù)控系統(tǒng)的調試比較方便，并且具有很好的穩(wěn)定性。目前大多將

15、角度檢測裝置和伺服電動機設計成一體，這樣，使結構更加緊湊。 1.4混合控制數(shù)控機床 將以上三類數(shù)控機床的特點結合起來，就形成了混合控制數(shù)控機床。混合控制數(shù)控機床特別適用于大型或重型數(shù)控機床，因為大型或重型數(shù)控機床需要較高的進給速度與相當高的精度，其傳動鏈慣量與力矩大，如果只采用全閉環(huán)控制，機床傳動鏈和工作臺全部置于控制閉環(huán)中，閉環(huán)調試比較復雜。混合控制系統(tǒng)又分為兩種形式： （1）開環(huán)補償型。它的基本控制選用步進電動機的開環(huán)伺服機構，另外附加一個校正電路。用裝在工作臺的直線位移測量元件的反饋信號校正機械系統(tǒng)的誤差。 （2）半閉環(huán)補償型。它是用半閉環(huán)控制方式取得高精度控制，再用裝在工作臺上的直線位

16、移測量元件實現(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），B是角度測量元件，C是直線位移測量元件。1.5數(shù)控技術的發(fā)展趨勢數(shù)控技術的應用不但給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來了革命性的變化，使制造業(yè)成為工業(yè)化的象征，而且隨著數(shù)控技術的不斷發(fā)展和應用領域的擴大，他對國計民生的一些重要行業(yè)（IT、汽車、輕工、醫(yī)療等）的發(fā)展起著越來越重要的作用，因為這些行業(yè)所需裝備的數(shù)字化已是現(xiàn)代發(fā)展的大趨勢。從目前世界上數(shù)控技術及其裝備發(fā)展的趨勢來看，其主要研究熱點有以下幾個方面14。 高速、高精加工技術及裝備的新趨勢效率、質量是先進制造技術的主體。高速、高精加工技術可極大地提高效率，提高產品的質

17、量和檔次，縮短生產周期和提高市場競爭能力。為此日本先端技術研究會將其列為5大現(xiàn)代制造技術之一，國際生產工程學會（CIRP）將其確定為21世紀的中心研究方向之一。在轎車工業(yè)領域，年產30萬輛的生產節(jié)拍是40秒/輛，而且多品種加工是轎車裝備必須解決的重點問題之一；在航空和宇航工業(yè)領域，其加工的零部件多為薄壁和薄筋，剛度很差，材料為鋁或鋁合金，只有在高切削速度和切削力很小的情況下，才能對這些筋、壁進行加工。近來采用大型整體鋁合金坯料“掏空”的方法來制造機翼、機身等大型零件來替代多個零件通過眾多的鉚釘、螺釘和其他聯(lián)結方式拼裝，使構件的強度、剛度和可靠性得到提高。這些都對加工裝備提出了高速、高精和高柔性

18、的要求。 從EMO2001展會情況來看，高速加工中心進給速度可達80m/min，甚至更高，空運行速度可達100m/min左右。目前世界上許多汽車廠，包括我國的上海通用汽車公司，已經采用以高速加工中心組成的生產線部分替代組合機床。美國CINCINNATI公司的HyperMach機床進給速度最大達60m/min，快速為100m/min，加速度達2g，主軸轉速已達60 000r/min。加工一薄壁飛機零件，只用30min，而同樣的零件在一般高速銑床加工需3h，在普通銑床加工需8h；德國DMG公司的雙主軸車床的主軸速度及加速度分別達12*!000r/mm和1g。在加工精度方面，近10年來，普通級數(shù)控機

19、床的加工精度已由10m提高到5m，精密級加工中心則從35m，提高到11.5m，并且超精密加工精度已開始進入納米級(0.01m)。 在可靠性方面，國外數(shù)控裝置的MTBF值已達6 000h以上，伺服系統(tǒng)的MTBF值達到30000h以上，表現(xiàn)出非常高的可靠性。為了實現(xiàn)高速、高精加工，與之配套的功能部件如電主軸、直線電機得到了快速的發(fā)展，應用領域進一步擴大。軸聯(lián)動加工和復合加工機床快速發(fā)展采用5軸聯(lián)動對三維曲面零件的加工，可用刀具最佳幾何形狀進行切削，不僅光潔度高，而且效率也大幅度提高。一般認為，1臺5軸聯(lián)動機床的效率可以等于2臺3軸聯(lián)動機床，特別是使用立方氮化硼等超硬材料銑刀進行高速銑削淬硬鋼零件時

20、，5軸聯(lián)動加工可比3軸聯(lián)動加工發(fā)揮更高的效益。但過去因5軸聯(lián)動數(shù)控系統(tǒng)、主機結構復雜等原因，其價格要比3軸聯(lián)動數(shù)控機床高出數(shù)倍，加之編程技術難度較大，制約了5軸聯(lián)動機床的發(fā)展。當前由于電主軸的出現(xiàn)，使得實現(xiàn)5軸聯(lián)動加工的復合主軸頭結構大為簡化，其制造難度和成本大幅度降低，數(shù)控系統(tǒng)的價格差距縮小。因此促進了復合主軸頭類型5軸聯(lián)動機床和復合加工機床（含5面加工機床）的發(fā)展。在EMO2001展會上，新日本工機的5面加工機床采用復合主軸頭，可實現(xiàn)4個垂直平面的加工和任意角度的加工，使得5面加工和5軸加工可在同一臺機床上實現(xiàn)，還可實現(xiàn)傾斜面和倒錐孔的加工。德國DMG公司展出DMUVoution系列加工中

21、心，可在一次裝夾下5面加工和5軸聯(lián)動加工，可由CNC系統(tǒng)控制或CAD/CAM直接或間接控制。 智能化、開放式、網絡化成為當代數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的主要趨勢21世紀的數(shù)控裝備將是具有一定智能化的系統(tǒng)，智能化的內容包括在數(shù)控系統(tǒng)中的各個方面：為追求加工效率和加工質量方面的智能化，如加工過程的自適應控制，工藝參數(shù)自動生成；為提高驅動性能及使用連接方便的智能化，如前饋控制、電機參數(shù)的自適應運算、自動識別負載自動選定模型、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、智能化的人機界面等；還有智能診斷、智能監(jiān)控方面的內容、方便系統(tǒng)的診斷及維修等。為解決傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)封閉性和數(shù)控應用軟件的產業(yè)化生產

22、存在的問題。目前許多國家對開放式數(shù)控系統(tǒng)進行研究，如美國的NGC(The Next Generation Work-Station/Machine Control)、歐共體的OSACA(Open System Architecture for Control within Automation Systems)、日本的OSEC(Open System Environment for Controller)，中國的ONC(Open Numerical Control System)等。數(shù)控系統(tǒng)開放化已經成為數(shù)控系統(tǒng)的未來之路。所謂開放式數(shù)控系統(tǒng)就是數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)可以在統(tǒng)一的運行平臺上，面向機床廠

23、家和最終用戶，通過改變、增加或剪裁結構對象（數(shù)控功能），形成系列化，并可方便地將用戶的特殊應用和技術訣竅集成到控制系統(tǒng)中，快速實現(xiàn)不同品種、不同檔次的開放式數(shù)控系統(tǒng)，形成具有鮮明個性的名牌產品。目前開放式數(shù)控系統(tǒng)的體系結構規(guī)范、通信規(guī)范、配置規(guī)范、運行平臺、數(shù)控系統(tǒng)功能庫以及數(shù)控系統(tǒng)功能軟件開發(fā)工具等是當前研究的核心。 網絡化數(shù)控裝備是近兩年國際著名機床博覽會的一個新亮點。數(shù)控裝備的網絡化將極大地滿足生產線、制造系統(tǒng)、制造企業(yè)對信息集成的需求，也是實現(xiàn)新的制造模式如敏捷制造、虛擬企業(yè)、全球制造的基礎單元。國內外一些著名數(shù)控機床和數(shù)控系統(tǒng)制造公司都在近兩年推出了相關的新概念和樣機，如在EMO20

24、01展中，日本山崎馬扎克（Mazak)公司展出的“CyberProduction Center”（智能生產控制中心，簡稱CPC)；日本大隈（Okuma）機床公司展出“IT plaza”（信息技術廣場，簡稱IT廣場)；德國西門子(Siemens)公司展出的Open Manufacturing Environment（開放制造環(huán)境，簡稱OME）等，反映了數(shù)控機床加工向網絡化方向發(fā)展的趨勢。1.6視新技術標準、規(guī)范的建立1.6.1 關于數(shù)控系統(tǒng)設計開發(fā)規(guī)范 如前所述，開放式數(shù)控系統(tǒng)有更好的通用性、柔性、適應性、擴展性，美國、歐共體和日本等國紛紛實施戰(zhàn)略發(fā)展計劃，并進行開放式體系結構數(shù)控系統(tǒng)規(guī)范(OM

25、AC、OSACA、OSEC)的研究和制定，世界3個最大的經濟體在短期內進行了幾乎相同的科學計劃和規(guī)范的制定，預示了數(shù)控技術的一個新的變革時期的來臨。我國在2000年也開始進行中國的ONC數(shù)控系統(tǒng)的規(guī)范框架的研究和制定。1.6.2關于數(shù)控標準 數(shù)控標準是制造業(yè)信息化發(fā)展的一種趨勢。數(shù)控技術誕生后的50年間的信息交換都是基于ISO6983標準，即采用G，M代碼描述如何（how）加工，其本質特征是面向加工過程，顯然，他已越來越不能滿足現(xiàn)代數(shù)控技術高速發(fā)展的需要。為此，國際上正在研究和制定一種新的CNC系統(tǒng)標準ISO14649（STEPNC)，其目的是提供一種不依賴于具體系統(tǒng)的中性機制，能夠描述產品整

26、個生命周期內的統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型，從而實現(xiàn)整個制造過程，乃至各個工業(yè)領域產品信息的標準化。 STEP-NC的出現(xiàn)可能是數(shù)控技術領域的一次革命，對于數(shù)控技術的發(fā)展乃至整個制造業(yè)，將產生深遠的影響。首先，STEP-NC提出一種嶄新的制造理念，傳統(tǒng)的制造理念中，NC加工程序都集中在單個計算機上。而在新標準下，NC程序可以分散在互聯(lián)網上，這正是數(shù)控技術開放式、網絡化發(fā)展的方向。其次，STEP-NC數(shù)控系統(tǒng)還可大大減少加工圖紙（約75）、加工程序編制時間（約35）和加工時間（約50）。 目前，歐美國家非常重視STEP-NC的研究，歐洲發(fā)起了STEP-NC的IMS計劃(1999.1.12001.12.31)。參

27、加這項計劃的有來自歐洲和日本的20個CAD/CAM/CAPP/CNC用戶、廠商和學術機構。美國的STEP Tools公司是全球范圍內制造業(yè)數(shù)據(jù)交換軟件的開發(fā)者，他已經開發(fā)了用作數(shù)控機床加工信息交換的超級模型(Super Model)，其目標是用統(tǒng)一的規(guī)范描述所有加工過程。目前這種新的數(shù)據(jù)交換格式已經在配備了SIEMENS、FIDIA以及歐洲OSACA-NC數(shù)控系統(tǒng)的原型樣機上進行了驗證。2 對我國數(shù)控技術及其產業(yè)發(fā)展的基本估計 我國數(shù)控技術起步于1958年，近50年的發(fā)展歷程大致可分為3個階段：第一階段從1958年到1979年，即封閉式發(fā)展階段。在此階段，由于國外的技術封鎖和我國的基礎條件的限

28、制，數(shù)控技術的發(fā)展較為緩慢。第二階段是在國家的“六五”、“七五”期間以及“八五”的前期，即引進技術，消化吸收，初步建立起國產化體系階段。在此階段，由于改革開放和國家的重視，以及研究開發(fā)環(huán)境和國際環(huán)境的改善，我國數(shù)控技術的研究、開發(fā)以及在產品的國產化方面都取得了長足的進步。第三階段是在國家的“八五”的后期和“九五”期間，即實施產業(yè)化的研究，進入市場競爭階段。在此階段，我國國產數(shù)控裝備的產業(yè)化取得了實質性進步。在“九五”末期，國產數(shù)控機床的國內市場占有率達50，配國產數(shù)控系統(tǒng)（普及型）也達到了10?？v觀我國數(shù)控技術近50年的發(fā)展歷程，特別是經過4個5年計劃的攻關，總體來看取得了以下成績。 a.奠定

29、了數(shù)控技術發(fā)展的基礎，基本掌握了現(xiàn)代數(shù)控技術。我國現(xiàn)在已基本掌握了從數(shù)控系統(tǒng)、伺服驅動、數(shù)控主機、專機及其配套件的基礎技術，其中大部分技術已具備進行商品化開發(fā)的基礎，部分技術已商品化、產業(yè)化。b.初步形成了數(shù)控產業(yè)基地。在攻關成果和部分技術商品化的基礎上，建立了諸如華中數(shù)控、航天數(shù)控等具有批量生產能力的數(shù)控系統(tǒng)生產廠。蘭州電機廠、華中數(shù)控等一批伺服系統(tǒng)和伺服電機生產廠以及北京第一機床廠、濟南第一機床廠等若干數(shù)控主機生產廠。這些生產廠基本形成了我國的數(shù)控產業(yè)基地。c.建立了一支數(shù)控研究、開發(fā)、管理人才的基本隊伍。雖然在數(shù)控技術的研究開發(fā)以及產業(yè)化方面取得了長足的進步，但我們也要清醒地認識到，我國

30、高端數(shù)控技術的研究開發(fā)，尤其是在產業(yè)化方面的技術水平現(xiàn)狀與我國的現(xiàn)實需求還有較大的差距。雖然從縱向看我國的發(fā)展速度很快，但橫向比（與國外對比）不僅技術水平有差距，在某些方面發(fā)展速度也有差距，即一些高精尖的數(shù)控裝備的技術水平差距有擴大趨勢。從國際上來看，對我國數(shù)控技術水平和產業(yè)化水平估計大致如下。a.技術水平上，與國外先進水平大約落后1015年，在高精尖技術方面則更大。b.產業(yè)化水平上，市場占有率低，品種覆蓋率小，還沒有形成規(guī)模生產；功能部件專業(yè)化生產水平及成套能力較低；外觀質量相對差；可靠性不高，商品化程度不足；國產數(shù)控系統(tǒng)尚未建立自己的品牌效應，用戶信心不足。c.可持續(xù)發(fā)展的能力上，對競爭前

31、數(shù)控技術的研究開發(fā)、工程化能力較弱；數(shù)控技術應用領域拓展力度不強；相關標準規(guī)范的研究、制定滯后。分析存在上述差距的主要原因有以下幾個方面。a.認識方面。對國產數(shù)控產業(yè)進程艱巨性、復雜性和長期性的特點認識不足；對市場的不規(guī)范、國外的封鎖加扼殺、體制等困難估計不足；對我國數(shù)控技術應用水平及能力分析不夠。b.體系方面。從技術的角度關注數(shù)控產業(yè)化問題的時候多，從系統(tǒng)的、產業(yè)鏈的角度綜合考慮數(shù)控產業(yè)化問題的時候少；沒有建立完整的高質量的配套體系、完善的培訓、服務網絡等支撐體系。c.機制方面。不良機制造成人才流失，又制約了技術及技術路線創(chuàng)新、產品創(chuàng)新，且制約了規(guī)劃的有效實施，往往規(guī)劃理想，實施困難。 d.

32、技術方面。企業(yè)在技術方面自主創(chuàng)新能力不強，核心技術的工程化能力不強。機床標準落后，水平較低，數(shù)控系統(tǒng)新標準研究不夠。3 對我國數(shù)控技術和產業(yè)化發(fā)展的戰(zhàn)略思考 3.1 戰(zhàn)略考慮 我國是制造大國，在世界產業(yè)轉移中要盡量接受前端而不是后端的轉移，即要掌握先進制造核心技術，否則在新一輪國際產業(yè)結構調整中，我國制造業(yè)將進一步“空芯”。我們以資源、環(huán)境、市場為代價，交換得到的可能僅僅是世界新經濟格局中的國際“加工中心”和“組裝中心”，而非掌握核心技術的制造中心的地位，這樣將會嚴重影響我國現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展進程。 我們應站在國家安全戰(zhàn)略的高度來重視數(shù)控技術和產業(yè)問題，首先從社會安全看，因為制造業(yè)是我國就業(yè)人口

33、最多的行業(yè)，制造業(yè)發(fā)展不僅可提高人民的生活水平，而且還可緩解我國就業(yè)的壓力，保障社會的穩(wěn)定；其次從國防安全看，西方發(fā)達國家把高精尖數(shù)控產品都列為國家的戰(zhàn)略物質，對我國實現(xiàn)禁運和限制，“東芝事件”和“考克斯報告”就是最好的例證。3.2 發(fā)展策略從我國基本國情的角度出發(fā)，以國家的戰(zhàn)略需求和國民經濟的市場需求為導向，以提高我國制造裝備業(yè)綜合競爭能力和產業(yè)化水平為目標，用系統(tǒng)的方法，選擇能夠主導21世紀初期我國制造裝備業(yè)發(fā)展升級的關鍵技術以及支持產業(yè)化發(fā)展的支撐技術、配套技術作為研究開發(fā)的內容，實現(xiàn)制造裝備業(yè)的跨躍式發(fā)展。強調市場需求為導向，即以數(shù)控終端產品為主，以整機（如量大面廣的數(shù)控車床、銑床、高

34、速高精高性能數(shù)控機床、典型數(shù)字化機械、重點行業(yè)關鍵設備等）帶動數(shù)控產業(yè)的發(fā)展。重點解決數(shù)控系統(tǒng)和相關功能部件（數(shù)字化伺服系統(tǒng)與電機、高速電主軸系統(tǒng)和新型裝備的附件等）的可靠性和生產規(guī)模問題。沒有規(guī)模就不會有高可靠性的產品；沒有規(guī)模就不會有價格低廉而富有競爭力的產品；當然，沒有規(guī)模中國的數(shù)控裝備最終難以有出頭之日。在高精尖裝備研發(fā)方面，要強調產、學、研以及最終用戶的緊密結合，以“做得出、用得上、賣得掉”為目標，按國家意志實施攻關，以解決國家之急需。在競爭前數(shù)控技術方面，強調創(chuàng)新，強調研究開發(fā)具有自主知識產權的技術和產品，為我國數(shù)控產業(yè)、裝備制造業(yè)乃至整個制造業(yè)的可持續(xù)發(fā)展奠定基礎。第二章類零件的

35、加工2. 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。其中多個直徑尺寸有較嚴的尺寸精度和表面粗糙度等要求；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，可采用以下幾點工藝措施。對圖樣上給定的幾個精度要求較高的尺寸，因其公差數(shù)值較小，故編程時不必取平均值，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給方向的輪廓曲線，因此在加工時應進行機械間隙補償，以保證輪廓曲線的準確性。為便于裝夾，坯件左端應預先車出夾持部分（雙點畫線部分），右端面也應先粗

36、車出并鉆好中心孔。毛坯選60棒料。2. 2選擇設備根據(jù)被加工零件的外形和材料等條件，選用TND360數(shù)控車床。2.3確定零件的定位基準和裝夾方式定位基準 確定坯料軸線和左端大端面（設計基準）為定位基準。裝夾方法 左端采用三爪自定心卡盤定心夾緊，右端采用活動頂尖支承的裝夾方式。2. 4確定加工順序及進給路線加工順序按由粗到精、由近到遠（由右到左）的原則確定。即先從右到左進行粗車（留0.25精車余量），然后從右到左進行精車，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，機床數(shù)控系統(tǒng)就會自動確定其進給路線，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給

37、路線（但精車的進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給，如圖2所示。 精車輪廓進給路線2.5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），副偏角不宜太小，選=350。精車選用900硬質合金右偏刀，車螺紋選用硬質合金600外螺紋車刀，刀尖圓弧半徑應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 產品名稱或代號零件名稱典型軸 零件圖號序號 刀具號 刀具規(guī)格名稱 數(shù)量 加工表面 備注1 T01 5中心鉆 1 鉆5 mm

38、中心孔2 T02 硬質合金900外圓車刀 1 車端面及粗車輪廓 右偏刀2 T03 硬質合金900外圓車刀 1 精車輪廓 右偏刀 3 T04 硬質合金600外螺紋車刀2.6切削用量選擇背吃刀量的選擇 輪廓粗車循環(huán)時選ap=3 ，精車ap=0.25；螺紋粗車時選ap= 0.4 ，逐刀減少，精車ap=0.1。主軸轉速的選擇 車直線和圓弧時，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計算主軸轉速n（粗車直徑D=60 ，精車工件直徑取平均值）：粗車500r/min、精車1200 r/min。車螺紋時，參照式（5-1）計算主軸轉速n =320

39、r/min.進給速度的選擇 選擇粗車、精車每轉進給量，再根據(jù)加工的實際情況確定粗車每轉進給量為0.4/r，精車每轉進給量為0.15/r，最后根據(jù)公式vf = nf計算粗車、精車進給速度分別為200 /min和180 /min。綜合前面分析的各項內容，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)控程序進行數(shù)控加工的指導性文件。主要內容包括：工步順序、工步內容、各工步所用的刀具及切削用量等。2. 7零件精加工工序N0010 G50 X150.0 Z200.0;N0020 G00 X60.0 Z1.0 S320 T0202 M08 M03;N0030 G71 P

40、0040 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

41、T0200 M09;N0056 T0303 M08 M03;N0060 G70 P0040 Q0050;N0070 G00 X150.0 Z200.0 M05 T0300 M09;N080 T0404 S320 M03 M08;N0090 G00 X36.0 Z3.0;N0100 G92 X29.05 Z22.0 F3.0;N0110 X29.05;N0120 X28.75;N0130 X28.45;N0140 X28.25;N0150 X28.05;N0155 X28.05;N0160 G00 X36.0 Z4.5;N070 G92 X29.45 Z22.0 F3.0;N0180 X29.0

42、5;N0190x28.65N0200 X28.45;N0210 X28.25;N0210 X28.05;N0220 X28.05;N0230 G00 X150.0 Z200.0 T0400 M05 M09;N0240 M30；第三章 軸類零件加工3.1 工藝分析a 零件圖分析：b結構工藝分析：。c選擇合適的安裝方式：采用通用夾具。3.2 手工編程1. 工序卡片黃石理工學院（ ） 加工工藝卡產品名稱零件編號零件材料圖號工序號程序編號夾具名稱夾具編號使用設備車間工步號工步內容加工面刀具號刀具規(guī)格主軸轉速（r/min）進給量(mm/min)背吃刀量(mm)備注0102030405062刀具卡片產品名

43、稱零件圖號程序編號工序號刀具號刀具名稱刀具型號刀片刀尖半徑（mm）備注型號牌號3.3 SIEMENS802S 數(shù)控指令格式1 支持的G代碼分類分組代碼意義格式備注插補1G0快速線性移動( 笛卡爾坐標)G0 X Y Z G1*帶進給率的線性插補( 笛卡爾坐標)G1 X Y Z G2順時針圓弧(笛卡爾坐標, 終點+圓心)G2 X Y Z I J K XYZ確定終點, IJK確定圓心順時針圓弧(笛卡爾坐標, 終點+半徑)G2 X Y Z CR= XYZ確定終點, CR為半徑( 大于0為優(yōu)弧, 小于0為劣弧)順時針圓弧(笛卡爾坐標, 圓心+圓心角)G2 AR= I J K AR確定圓心角(0到360度

44、), IJK確定圓心順時針圓弧(笛卡爾坐標, 終點+圓心角)G2 AR= X Y Z AR確定圓心角(0到360度), XYZ確定終點G3逆時針圓弧(笛卡爾坐標, 終點+圓心)G3 X Y Z I J K 逆時針圓弧(笛卡爾坐標, 終點+半徑)G3 X Y Z CR= 逆時針圓弧(笛卡爾坐標, 圓心+圓心角)G3 AR= I J K 逆時針圓弧(笛卡爾坐標, 終點+圓心角)G3 AR= X Y Z G33加工恒螺距螺紋G33 ZK圓柱螺紋G33 ZXK錐螺紋（錐角小于45度）G33 ZXI錐螺紋（錐角大于45度）G33 XI端面螺紋G33 ZKSF=ZXKZXK多段連續(xù)螺紋SF=：起始點偏移值

45、暫停2G4通過在兩個程序段之間插入一個G4程序段，可以使加工中斷給定的時間G4 FG4 SG4 F：暫停時間（秒）G4 S：暫停主軸轉速平面6G17*指定XY平面G17G18指定ZX平面G18G19指定YZ平面G19主軸運動3G25通過在程序中寫入G25或G26指令和地址S下的轉速，可以限制特定情況下主軸的極限值范圍G25 S主軸轉速下限G26G26 S主軸轉速上限增量設置14G90*絕對尺寸G90G91增量尺寸G91單位13G70英制單位輸入G70G71*公制單位輸入G71可設定的零點偏移9G53取消可設定零點偏移（程序段方式有效）G538G500*取消可設定零點偏移（模態(tài)有效）G500G5

46、4第一可設定零點偏移值G54G55第二可設定零點偏移值G55G56第三可設定零點偏移值G56G57第四可設定零點偏移值G57進給15G94*進給率F毫米/分G95主軸進給率F毫米/轉2G63可編程的零點偏移3G158對所有坐標軸編程零點偏移G158后面的G158指令取代先前的可編程零點偏移指令；在程序段中僅輸入G158指令而后面不跟坐標軸名稱時，表示取消當前的可編程零點偏移2G74回參考點(原點)G74 X YZG74之后的程序段原先“插補方式”組中的G指令將再次生效；G74需要一獨立程序段，并按程序段方式有效G75返回固定點G75 XYZG75之后的程序段原先“插補方式”組中的G指令將再次生

47、效；G75需要一獨立程序段，并按程序段方式有效刀具補償7G40*取消刀尖半徑補償G40 進行刀尖半徑補償時必須有相應的D號才能有效；刀尖半徑補償只有在線性插補時才能選擇G41左側刀尖半徑補償G41 G42右側刀尖半徑補償G42 18G450*刀補時拐角走圓角G450 圓弧過渡刀具中心軌跡為一個圓弧，其起點為前一曲線的終點，終點為后一曲線的起點，半徑等于刀具半徑圓弧過渡在運行下一個，帶運行指令的程序段時才有效G451刀補時到交點時再拐角G451交點回刀具中心軌跡交點以刀具半徑為距離的等距線交點注：加"*"號功能程序啟動時生效3.4支持的M代碼代碼意義格式功能M0編程停止M1選

48、擇性暫停M2主程序結束返回程序開頭M3主軸正轉M4主軸反轉M5主軸停轉M6換 刀（缺省設置）選擇第x號刀, x范圍: 0-32000 , T0取消刀具M6T生效且對應補償D生效H補償在Z軸移動時才有效M17子程序結束若單獨執(zhí)行子程序則此功能同M2和M30相同M30主程序結束且返回3.5其他指令指令意義格式IF有條件程序跳躍IF expression GOTOB LABEL或IF expression GOTOF LABELLABEL：IF 跳轉條件導入符GOTOB 帶向后跳躍目的的跳躍指令（朝程序開頭）GOTOF 帶向前跳躍目的的跳躍指令（朝程序結尾）LABEL 目的（程序內標號）LABEL：

49、 跳躍目的；冒號后面的跳躍目的名= = 等于< > 不等于；> 大于；< 小于>= 大于或等于；<= 小于或等于例：N100 IF R1>1 GOTOF MARKE2.N1000 IF R45=R7+1 GOTOB MARKE3COS余弦Sin(x)SIN正弦Cos(x)SQRT開方SQRT(x)GOTOB向后跳轉GOTOB LABEL向程序開始的方向跳轉LABEL：所選的標記符GOTOF向前跳轉GOTOF LABEL向程序結束的方向跳轉參數(shù)意義同上LCYC82鉆削，深孔加工R101 R102 R103 R104 R105LCYC82R101：退回平面

50、（絕對平面）R102：安全距離R103：參考平面（絕對平面）R104：最后鉆深（絕對值）R105：在此鉆削深度停留時間例：N10 G0 G18 G90 F500 T2 D1 S500 M4N20 Z110 X0N25 G17N30 R101=110 R102=4 R103=102 R104=75N35 R105=2N40 LCYC82N50 M2LCYC83深孔鉆削R101 R102 R103 R104 R105 R107 R108 R109 R110R111 R127LCYC83R107：鉆削進給率R108：首鉆進給率R109：在起始點和排屑時停留時間R110：首鉆深度R111：遞減量，無符

51、號R127：加工方式：斷屑=0，排屑=1其他參數(shù)意義同LCYC82例：N100 G0 G18 G90 T4 S500 M3N110 Z155N120 X0N125 G17R101=155 R102=1 R103=150 R104=5R109=0 R110=150 R111=20 R107=500 R127=1 R108=400N140 LCYC83N199 M2LCYC83深孔鉆削R101 R102 R103 R104 R105 R107 R108 R109 R110R111 R127LCYC83R107：鉆削進給率R108：首鉆進給率R109：在起始點和排屑時停留時間R110：首鉆深度R11

52、1：遞減量，無符號R127：加工方式：斷屑=0，排屑=1其他參數(shù)意義同LCYC82例：N100 G0 G18 G90 T4 S500 M3N110 Z155N120 X0N125 G17R101=155 R102=1 R103=150 R104=5R109=0 R110=150 R111=20 R107=500 R127=1 R108=400N140 LCYC83N199 M2LCYC85鏜孔R101 R102 R103 R104 R105 R107 R108LCYC85R107：確定鉆削時的進給率大小R108：確定退刀時的進給率大小其余參數(shù)意義同LCYC82例：N10 G0 G90 G18

53、F1000 S500 M3 T1 D1N20 Z110 X0N25 G17N30 R101=105 R102=2 R103=102 R104=77N35 R105=0 R107=200 R108=400N40 LCYC85N50 M2LCYC95毛坯切削循環(huán)R105 R106 R108 R109 R110 R111 R112LCYC95R105：加工類型（1-12）R106：精加工余量，無符號R108：切入深度，無符號R109：粗加工切入角R110：粗加工時的退刀量R111：粗切進給率R112：精切進給率例：N10 T1 D1 G0 G23 G95 S500 M3 F0.4N20 Z125 X

54、162_CNAME=”TESTK1”R105=9 R106=1.2 R108=5 R109=7R110=1.5 R111=0.4 R112=0.25 N20 LCYC95 N30 G0 G90 X81N35 Z125N99 M30N10 G1 Z100 X40 ;Starting pointN20 Z85 ;P1N30 X54 ;P2N40 Z77 X70 ;P3N50 Z67 ;P4N60 G2 Z62 X80 CR=5 ;P5N70 G1 Z62 X96 ;P6N80 G3 Z50 X120 CR=12 ;P7N90 G1 Z35 ;P8M17LCYC97螺紋切削R100 R101 R102 R103 R104 R105 R106 R109 R110 R1