軸套類(lèi)零件的數(shù)控車(chē)削加工畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、江蘇省鎮(zhèn)江交通技師學(xué)院 鎮(zhèn)江交通技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文題目 軸套類(lèi)零件的數(shù)控車(chē)削加工 航空工程 系 航空發(fā)動(dòng)機(jī)維修與制造 專(zhuān)業(yè)學(xué) 號(hào) 20092864 學(xué)生姓名 楊世杰 指導(dǎo)教師 沈響 起迄日期 2014.4.20-2011.5.30 設(shè)計(jì)地點(diǎn) 鎮(zhèn)江交通技術(shù)學(xué)院 鎮(zhèn)江交通技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告書(shū)姓 名楊世杰專(zhuān)業(yè)和年級(jí)航空1040學(xué)制5年畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)題目軸套類(lèi)零件數(shù)控車(chē)削加工一、 畢業(yè)論文課題綜述軸套類(lèi)零件的數(shù)控車(chē)削加工，在中國(guó)的歷史上有了很長(zhǎng)的歷史了，現(xiàn)在研究關(guān)于軸套類(lèi)零件的加工仍然有很重要的價(jià)值。我國(guó)現(xiàn)在處于發(fā)展中，發(fā)展工業(yè)，離不開(kāi)軸套類(lèi)的應(yīng)用和加工工藝。所以現(xiàn)階段研究軸套類(lèi)零件

2、的數(shù)控車(chē)削加工的工藝對(duì)我國(guó)的工業(yè)發(fā)展有著很重要的貢獻(xiàn)，還有著很高的實(shí)用價(jià)值。對(duì)以后的就業(yè)有著很大的幫助。軸套類(lèi)零件在目前的市場(chǎng)上用處是最多的也是要求較高的，研究軸套類(lèi)零件的數(shù)控車(chē)削加工。我國(guó)在合金加工的方面仍然存在著一定不足之處，加工工藝相對(duì)發(fā)達(dá)國(guó)家仍然有一定的差距，在研究合金的加工的加工過(guò)程中我們應(yīng)盡量大膽的創(chuàng)新，沖破傳統(tǒng)工藝的束縛對(duì)我國(guó)的合金加工工藝進(jìn)行創(chuàng)新。發(fā)展有中國(guó)特色的合金加工工藝，促進(jìn)我國(guó)合金技術(shù)加工的發(fā)展，積極推動(dòng)我國(guó)工業(yè)的發(fā)展，隨著機(jī)械性能成數(shù)最級(jí)的提高，其價(jià)格成倍地下降；隨著網(wǎng)絡(luò)通訊的普及化、信息處理的智能化、多媒體技術(shù)的實(shí)用化；數(shù)控技術(shù)的普及應(yīng)用越來(lái)越廣泛，越來(lái)越深入，數(shù)控

3、技術(shù)正向著開(kāi)放、集成、智能和標(biāo)準(zhǔn)化的方向發(fā)展 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明一、任務(wù)：用數(shù)控車(chē)床完成如零件圖所示零件加工，毛坯外形尺寸為50mm×100mm 50mm×52mm除上表面以外的其他表面均已加工，并符合尺寸與表面粗糙度值、要求材料為45號(hào)鋼，按圖樣要求完成零件節(jié)點(diǎn)、基點(diǎn)、計(jì)算、設(shè)定工件坐標(biāo)系，制定正確的工藝方案選擇合理的刀具和切削工藝參數(shù)，編寫(xiě)數(shù)控加工程序。本次設(shè)計(jì)選用的機(jī)床為FANUC-0i系統(tǒng)的數(shù)控車(chē)床。二、方案：軸承零件加工方案:粗車(chē)半精車(chē)精車(chē)套筒零件加工方案：粗車(chē)外圓粗精鏜內(nèi)孔精車(chē)外圓三、刀具選擇及工藝路線(xiàn)：（一）.工藝分析：如圖所示零件，被加工部分的各尺寸、位

4、置、表面粗糙度等要求較高，零件復(fù)雜度一般，包括了平面、槽、鉆孔、圓弧內(nèi)外螺紋等不同平面的加工，且尺寸均達(dá)到IT8-IT7級(jí)精度。選用三爪自定心卡盤(pán)裝夾工件，利用尾座頂尖頂緊工作，1號(hào)刀為標(biāo)準(zhǔn)刀，其余各刀都按標(biāo)準(zhǔn)刀來(lái)設(shè)置刀具補(bǔ)償。（二）.刀具的選擇：選擇合適的刀具和加工參數(shù)，對(duì)于金屬切削加工能取到事半功倍的效果。反之，在加工中刀具選擇不合理，事倍功半。前 言畢業(yè)設(shè)計(jì)是在學(xué)完了機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械制造工藝與夾具、機(jī)械加工工藝、計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)、CAD制圖、等課程后，是學(xué)生全面運(yùn)用所學(xué)基礎(chǔ)理論、專(zhuān)業(yè)知識(shí)和基本技能，對(duì)實(shí)際問(wèn)題進(jìn)行研究（或設(shè)計(jì)）的綜合訓(xùn)練，旨在培養(yǎng)學(xué)生的專(zhuān)業(yè)研究素養(yǎng)，提高分析結(jié)局問(wèn)題的能力，使學(xué)生

5、的創(chuàng)新意識(shí)和專(zhuān)業(yè)素質(zhì)得到提升，使學(xué)生的創(chuàng)造性得以發(fā)揮。裝備工業(yè)技術(shù)水平和現(xiàn)代化程度決定著整個(gè)國(guó)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)的最基本的裝備。馬克思曾說(shuō)過(guò)“各種經(jīng)濟(jì)時(shí)代的區(qū)別，不在于生產(chǎn)什么，而在于怎么生產(chǎn)，用什么勞動(dòng)資料生產(chǎn)”。制造技術(shù)和裝備就是人類(lèi)生產(chǎn)活動(dòng)的最基本的資料，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(guó)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(duì)動(dòng)態(tài)多變市場(chǎng)的適應(yīng)能力和競(jìng)爭(zhēng)能力。此外世界上各工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家還將數(shù)控裝備列為國(guó)家的戰(zhàn)略物資，不僅采取重大措施來(lái)發(fā)展自己的數(shù)控技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)，而且在“高精尖”數(shù)控關(guān)鍵技術(shù)和裝備

6、方向?qū)ξ覈?guó)實(shí)行封鎖和限制政策。總之，大力發(fā)展以數(shù)控技術(shù)為核心的先進(jìn)制造已成為世界個(gè)發(fā)達(dá)國(guó)家加速經(jīng)濟(jì)發(fā)展、提高綜合國(guó)力和國(guó)家地位的重要途徑。數(shù)控技術(shù)使用數(shù)字信息對(duì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)和工作過(guò)程中進(jìn)行控制技術(shù)，數(shù)控裝備是以數(shù)控技術(shù)代表的新技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)制造和新興制造業(yè)的滲透形成的機(jī)電一體化產(chǎn)品，所謂的數(shù)字化裝備，其技術(shù)范圍付給很多領(lǐng)域：（1）機(jī)械制造技術(shù) （2）信息處理、加工、傳輸技術(shù) （3）自動(dòng)控制 （4）伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù) （5）傳感技術(shù) （6）軟件技術(shù)等。目 錄摘要3緒論5第一章 數(shù)控技術(shù)概述71.1數(shù)控技術(shù)的基本情況71.2數(shù)控技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r81.3數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)111.4數(shù)控技術(shù)發(fā)展特點(diǎn)12第二章 結(jié)構(gòu)及

7、毛坯分析142.1毛坯分析142.2完整性分析142.3 正確性分析14 第三章 軸套類(lèi)零件的數(shù)控車(chē)削加工工藝153.1 零件圖的工藝分析153.2 圓錐心軸的設(shè)計(jì)163.3裝 夾 方 案 的 確 定173.4確 定 加 工 順 序 及 走 刀 路 線(xiàn)183.5夾 具 及 量 具 的 選 擇213.6刀 具 的 選 擇223.7切 削 用 量 的 選 擇243.8切 削 加 工 工 藝 與 刀 具 卡 片25第四章 加工程序的編制29設(shè)計(jì)總結(jié)34致謝35參考文獻(xiàn)36摘 要數(shù)控技術(shù)是數(shù)字控制（Numerical Control）技術(shù)的簡(jiǎn)稱(chēng)。它采用數(shù)字化信號(hào)對(duì)被控制設(shè)備進(jìn)行控制，使其產(chǎn)生各種規(guī)定的

8、運(yùn)動(dòng)和動(dòng)作。利用數(shù)控技術(shù)可以把生產(chǎn)過(guò)程用某中語(yǔ)言編寫(xiě)的程序來(lái)描述，將程序以數(shù)字形式送入計(jì)算機(jī)或?qū)Ｓ玫臄?shù)字計(jì)算裝置進(jìn)行處理輸出，并控制生產(chǎn)過(guò)程中相應(yīng)的執(zhí)行程序，從而使生產(chǎn)過(guò)程能在無(wú)人干預(yù)的情況下自動(dòng)進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化。采用數(shù)控技術(shù)的控制系統(tǒng)稱(chēng)為數(shù)控系統(tǒng)（Numerical Control System）。根據(jù)被控對(duì)象的不同，存在多種數(shù)控系統(tǒng)，其中產(chǎn)生最早應(yīng)用最廣泛的是機(jī)械加工行業(yè)中的各種機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)。 安裝有數(shù)控系統(tǒng)的機(jī)床稱(chēng)為數(shù)控機(jī)床。它是數(shù)控系統(tǒng)與機(jī)床本體的結(jié)合體。數(shù)控車(chē)床是數(shù)控系統(tǒng)與車(chē)床本體的結(jié)合體；數(shù)控銑床是數(shù)控系統(tǒng)與銑床本體的結(jié)合體。除此之外還有數(shù)控線(xiàn)切割機(jī)床和數(shù)控加工中心等。數(shù)

9、控機(jī)床是具有高附加值的技術(shù)密集型產(chǎn)品，是集機(jī)械、計(jì)算機(jī)、微電子、現(xiàn)代控制及精密測(cè)量等多種現(xiàn)代技術(shù)為一體的高度機(jī)電一體化設(shè)備。數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生使傳統(tǒng)的機(jī)械加工發(fā)生了巨大的變化，這不僅表現(xiàn)在復(fù)雜工件的制造成為可能，更表現(xiàn)在采用了數(shù)控技術(shù)后使生產(chǎn)加工過(guò)程真正實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化。 【關(guān) 鍵 詞】 數(shù)控技術(shù)   軸類(lèi)零件 加工 運(yùn)動(dòng) 緒 論數(shù)控機(jī)床是用數(shù)字優(yōu)化的代碼將零件加工過(guò)程所需各種操作和步驟以及刀具與工件這間的相對(duì)位置，再記錄在程序介質(zhì)上，送入計(jì)算機(jī)或數(shù)控系統(tǒng)譯碼。其數(shù)控程序能保證加工出符合零件圖樣要求的合格零件。還應(yīng)充分利用數(shù)控機(jī)床是用數(shù)字優(yōu)化的代碼將零件加工過(guò)程中所需的各種操作和步

10、驟以數(shù)控機(jī)床的各種功能使數(shù)控機(jī)床能安全、可靠、高效地工作。一.數(shù)控加工的工作原理：數(shù)控加工是根據(jù)零件圖樣及工藝要求編制零件加工程序，再輸入到機(jī)床，機(jī)床的控制系統(tǒng)對(duì)輸入信息進(jìn)行處理與運(yùn)算。并不斷地向直接指揮機(jī)床運(yùn)動(dòng)功能部件機(jī)床的伺服機(jī)構(gòu)發(fā)送信號(hào)，伺服系統(tǒng)把來(lái)自說(shuō)控裝置的脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換為機(jī)床移動(dòng)部件運(yùn)動(dòng)。然后由傳動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)數(shù)控機(jī)床，機(jī)床以按給定的程序?qū)C(jī)械零件進(jìn)行加工。二.數(shù)控編程及其發(fā)展1.數(shù)控加工的發(fā)展數(shù)控機(jī)床和普通機(jī)床不同，數(shù)控機(jī)床其加工過(guò)程不需要人工操作，而是由給定的程序進(jìn)行控制。在數(shù)控機(jī)床加工零件時(shí)，首先要分析零件圖樣，確定工件在機(jī)床上的加工方式，加工順序，加工路線(xiàn)及刀具，家具和切削用量的

11、選擇，然后把全部工藝過(guò)程以及其他輔助功能（主軸正反轉(zhuǎn)，切削液的開(kāi)與關(guān)。變速換刀等）。按運(yùn)動(dòng)順序用規(guī)定的指令代碼及程序格式編制成數(shù)控加工程序，經(jīng)調(diào)試后，記錄在控制介質(zhì)（或程序載體上），最后輸入到數(shù)控裝置中，從而控制數(shù)控機(jī)床完成工件的全部加工過(guò)程。這種從零件圖樣到編織成控制介質(zhì)的過(guò)程為數(shù)控加工程序編制。2.數(shù)控編程有手動(dòng)編程和計(jì)算機(jī)編自動(dòng)程1）手工編程：是指程序編制的，整個(gè)步驟幾乎全部由人工來(lái)完成的，對(duì)于幾何形狀不太復(fù)雜的零件，所需的加工程序太長(zhǎng)，計(jì)算比較簡(jiǎn)單，出錯(cuò)的機(jī)會(huì)比較小，可用手工編程，既及時(shí)有經(jīng)濟(jì)，因而手工編程被廣泛應(yīng)用于形狀簡(jiǎn)單的點(diǎn)位加工，非圓弧、曲線(xiàn)、曲面等表面?；蚣庸こ绦蜉^長(zhǎng)時(shí)，使用

12、手工編程將十分繁瑣費(fèi)時(shí)，而且容易出錯(cuò)，常會(huì)出現(xiàn)手工編程工作跟不上，數(shù)控機(jī)床加工的情況影響機(jī)床的開(kāi)動(dòng)率，此時(shí)必須用自動(dòng)編程方法編制程序，以提高效率。2）計(jì)算機(jī)自動(dòng)編程：自動(dòng)編程需要編程人員根據(jù)零件圖樣用數(shù)控語(yǔ)言編制一個(gè)簡(jiǎn)短的零件源程序，然后輸入到計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)經(jīng)過(guò)翻譯處理和刀具刀具運(yùn)動(dòng)軌跡處理生成刀具位置數(shù)據(jù)，再經(jīng)后置處理，即可生成零件的加工程序。目前是采用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)字程序控制的技術(shù)。這種技術(shù)用計(jì)算機(jī)按事先存儲(chǔ)的控制程序來(lái)執(zhí)行對(duì)個(gè)設(shè)備的控制功能，由于采用計(jì)算機(jī)代替原先用的邏輯電路組成的數(shù)控裝置，使輸入的存儲(chǔ)、處理、運(yùn)算、邏輯判斷等各種控制機(jī)能的實(shí)現(xiàn)，均用計(jì)算機(jī)軟件來(lái)完成。三.數(shù)控加工的特點(diǎn)：同

13、常規(guī)加工相比，數(shù)控加工具有如下特點(diǎn)：1.自動(dòng)化程度高在數(shù)控機(jī)床加工零件時(shí)，除了手工裝卸工件外，全部加工過(guò)程都由機(jī)床自動(dòng)完成。在柔性制造系統(tǒng)上、下料、檢測(cè)、診斷、對(duì)刀、傳輸、管理等也都由機(jī)床自動(dòng)完成，這樣減輕操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度，改善了勞動(dòng)條件。2.加工精度高、加工質(zhì)量穩(wěn)定數(shù)控加工的尺寸精度通常在0.005mm - 0.1mm之間，目前最高的尺寸精度可達(dá)+0.0015mm，不受零件形狀復(fù)雜度的影響，加工消除了操作者的人為誤差。提高了同批零件尺寸的一致性。3.加工對(duì)象的適用性強(qiáng)當(dāng)加工對(duì)象改變時(shí)，除了相應(yīng)的更換刀具和解決工件的裝夾方式，只要重新編程并輸入該零件的加工程序，便可自動(dòng)加工出新的零件，不必對(duì)任

14、何復(fù)雜的調(diào)整。4.生產(chǎn)效率高一方面是自動(dòng)化程序高，在一次裝夾中能完成，較多表面的加工、省去了畫(huà)線(xiàn)、多次裝夾、檢測(cè)等工序；另一方面是運(yùn)動(dòng)速度快、空間時(shí)間短、數(shù)控車(chē)床的主軸轉(zhuǎn)速已經(jīng)達(dá)到5000-7000r/min。5.易于建立計(jì)算機(jī)通訊網(wǎng)絡(luò)由于數(shù)控機(jī)床是使用數(shù)字信息，易于與計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和制造（CAD/CAM）系統(tǒng)聯(lián)接。形成與數(shù)控機(jī)床緊密結(jié)合的一體化系統(tǒng)。當(dāng)然，數(shù)控加工在某方面也有不足之處，就是數(shù)控機(jī)床價(jià)格昂貴、加工成本高、技術(shù)復(fù)雜、對(duì)工藝和編程要求較高、加工中難以調(diào)整、維修困難。第一章 數(shù)控技術(shù)概況1.1：數(shù)控機(jī)床的基本概念數(shù)控技術(shù)是數(shù)字控制（Numerical Control）技術(shù)的簡(jiǎn)稱(chēng)。它采

15、用數(shù)字化信號(hào)對(duì)被控制設(shè)備進(jìn)行控制，使其產(chǎn)生各種規(guī)定的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)作。利用數(shù)控技術(shù)可以把生產(chǎn)過(guò)程用某中語(yǔ)言編寫(xiě)的程序來(lái)描述，將程序以數(shù)字形式送入計(jì)算機(jī)或?qū)Ｓ玫臄?shù)字計(jì)算裝置進(jìn)行處理輸出，并控制生產(chǎn)過(guò)程中相應(yīng)的執(zhí)行程序，從而使生產(chǎn)過(guò)程能在無(wú)人干預(yù)的情況下自動(dòng)進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化。采用數(shù)控技術(shù)的控制系統(tǒng)稱(chēng)為數(shù)控系統(tǒng)（Numerical Control System）。根據(jù)被控對(duì)象的不同，存在多種數(shù)控系統(tǒng)，其中產(chǎn)生最早應(yīng)用最廣泛的是機(jī)械加工行業(yè)中的各種機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)。所謂機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)就是以加工機(jī)床為控制對(duì)象的數(shù)字控制系統(tǒng)。我國(guó)數(shù)控技術(shù)起步于1958 年，在近50 年發(fā)展歷程大致可分為3 個(gè)階段：第一階段

16、從1958 年到1979 年，即封閉式發(fā)展階段。在此階段，由于國(guó)外的技術(shù)封鎖和我國(guó)基礎(chǔ)條件的限制，數(shù)控技術(shù)的發(fā)展較為緩慢。第二階段是在國(guó)家的“六五”、“七五”期間以及“八五”的前期，即引進(jìn)技術(shù)，消化吸收，初步建立起國(guó)產(chǎn)化體系階段。在此階段由于改革開(kāi)放、國(guó)家的重視、研究開(kāi)發(fā)環(huán)境和國(guó)際環(huán)境的改善，我國(guó)的數(shù)控技術(shù)的研究、開(kāi)發(fā)以及在產(chǎn)品的國(guó)產(chǎn)化方面都取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。第三階段是在國(guó)家的“八五”的后期和“九五”期間，即實(shí)施產(chǎn)業(yè)化的研究，進(jìn)入市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)階段，在此階段我國(guó)國(guó)產(chǎn)數(shù)控裝備的產(chǎn)業(yè)化取得了實(shí)質(zhì)性進(jìn)步。 1.取得的成績(jī) 縱觀(guān)我國(guó)數(shù)控技術(shù)近50 年的發(fā)展歷程，特別是經(jīng)過(guò)四個(gè)五年計(jì)劃的攻關(guān)，總體來(lái)看取得了以

17、下成績(jī)：奠定了數(shù)控技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)，基本掌握了現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)：我國(guó)現(xiàn)在已基本掌握了從數(shù)控系統(tǒng)、伺服驅(qū)動(dòng)、數(shù)控主機(jī)、專(zhuān)機(jī)及其配套件的基礎(chǔ)技術(shù)，其中大部分技術(shù)已具備進(jìn)行商品化開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)，部分技術(shù)已商品化和產(chǎn)業(yè)化。初步形成了數(shù)控產(chǎn)業(yè)基地在攻關(guān)成果和部分技術(shù)商品化的基礎(chǔ)上，建立了諸如華中數(shù)控、航天數(shù)控等具有批量生產(chǎn)能力的數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠(chǎng)、蘭州電機(jī)廠(chǎng)、華中數(shù)控等一批伺服系統(tǒng)和伺服電機(jī)生產(chǎn)廠(chǎng)以及北京第一機(jī)床廠(chǎng)、濟(jì)南第一機(jī)床廠(chǎng)等若干數(shù)控主機(jī)生產(chǎn)廠(chǎng)。這些生產(chǎn)廠(chǎng)基本形成了我國(guó)的數(shù)控產(chǎn)業(yè)基地。 建立了一支數(shù)控研究、開(kāi)發(fā)、管理人才的基本隊(duì)伍。 2.存在的差距 雖然在數(shù)控技術(shù)的研究開(kāi)發(fā)以及產(chǎn)業(yè)化方面取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，但也要

18、清醒的認(rèn)識(shí)到，我國(guó)高端數(shù)控技術(shù)的研究開(kāi)發(fā)，尤其是在產(chǎn)業(yè)化方面的技術(shù)水平與我國(guó)的現(xiàn)實(shí)需求還有較大的差距。雖然從縱向看我國(guó)的發(fā)展速度很快，但橫向比(與國(guó)外對(duì)比)不僅技術(shù)水平有差距，在某些方面發(fā)展速度也有差距，即一些高精尖的技術(shù)水平差距有擴(kuò)大趨勢(shì)。與國(guó)外水平相比時(shí)，我國(guó)數(shù)控技術(shù)水平和產(chǎn)業(yè)化水平大致估計(jì)如下： 1)技術(shù)水平比國(guó)外先進(jìn)水平大約落后1015年，在高精尖技術(shù)方面則更大； 2)產(chǎn)業(yè)化水平市場(chǎng)占有率低，品種覆蓋面小，還沒(méi)有形成規(guī)模生產(chǎn)；功能部件專(zhuān)業(yè)化生產(chǎn)水平及成套能力較低；外觀(guān)質(zhì)量相對(duì)較差；可靠性不高，商品化程度不足；數(shù)控系統(tǒng)尚未建立自己的品牌效應(yīng)，用戶(hù)信心不足。 3)可持續(xù)發(fā)展的能力對(duì)競(jìng)爭(zhēng)前數(shù)

19、控技術(shù)的研究開(kāi)發(fā)、工程化能力較弱；數(shù)控技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域拓展力度不強(qiáng)；相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的研究、制定滯后。 3.主要原因分析1)認(rèn)識(shí)方面對(duì)國(guó)產(chǎn)數(shù)控產(chǎn)業(yè)進(jìn)程的艱巨性、復(fù)雜性和長(zhǎng)期性的特點(diǎn)認(rèn)識(shí)不足；對(duì)我國(guó)數(shù)控技術(shù)應(yīng)用水平及能力分析不夠。 2)體系方面從技術(shù)的角度關(guān)注數(shù)控產(chǎn)業(yè)化問(wèn)題較多，從系統(tǒng)的、產(chǎn)業(yè)鏈的角度綜合考慮數(shù)控產(chǎn)業(yè)化問(wèn)題較少；沒(méi)有建立完整的高質(zhì)量的配套體系，完善的培訓(xùn)、服務(wù)網(wǎng)絡(luò)等支撐體系。3)機(jī)制方面人才流失，制約了技術(shù)及技術(shù)路線(xiàn)創(chuàng)新以及產(chǎn)品創(chuàng)新，也制約了規(guī)劃的有效實(shí)施。 4)技術(shù)方面企業(yè)在技術(shù)方面自主創(chuàng)新能力不強(qiáng)，核心技術(shù)的工程化能力不強(qiáng)。機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)落后，水平較低，數(shù)控系統(tǒng)新標(biāo)準(zhǔn)研究不夠。1.2：數(shù)控

20、技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀 20世紀(jì)人類(lèi)社會(huì)最偉大的科技成果是計(jì)算機(jī)的發(fā)明與應(yīng)用，計(jì)算機(jī)及控制技術(shù)在機(jī)械制造設(shè)備中的應(yīng)用是世紀(jì)內(nèi)制造業(yè)發(fā)展的最重大的技術(shù)進(jìn)步。自從1952年美國(guó)第1臺(tái)數(shù)控銑床問(wèn)世至今已經(jīng)歷了50個(gè)年頭。數(shù)控設(shè)備包括：車(chē)、銑、加工中心、鏜、磨、沖壓、電加工以及各類(lèi)專(zhuān)機(jī)，形成龐大的數(shù)控制造設(shè)備家族，每年全世界的產(chǎn)量有1020萬(wàn)臺(tái)，產(chǎn)值上百億美元。 世界制造業(yè)在20世紀(jì)末的十幾年中經(jīng)歷了幾次反復(fù)，曾一度幾乎快成為夕陽(yáng)工業(yè)，所以美國(guó)人首先提出了要振興現(xiàn)代制造業(yè)。90年代的全世界數(shù)控機(jī)床制造業(yè)都經(jīng)過(guò)重大改組。如美國(guó)、德國(guó)等幾大制造商都經(jīng)過(guò)較大變動(dòng)，從90年代初開(kāi)始已出現(xiàn)明顯的回升，在全世界制造業(yè)形成

21、新的技術(shù)更新浪潮。如德國(guó)機(jī)床行業(yè)從2000年至今已接受3個(gè)月以后的訂貨合同，生產(chǎn)任務(wù)飽滿(mǎn)。 我國(guó)數(shù)控機(jī)床制造業(yè)在80年代曾有過(guò)高速發(fā)展的階段，許多機(jī)床廠(chǎng)從傳統(tǒng)產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)向數(shù)控化產(chǎn)品的轉(zhuǎn)型。但總的來(lái)說(shuō)，技術(shù)水平不高，質(zhì)量不佳，所以在90年代初期面臨國(guó)家經(jīng)濟(jì)由計(jì)劃性經(jīng)濟(jì)向市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)移調(diào)整，經(jīng)歷了幾年最困難的蕭條時(shí)期，那時(shí)生產(chǎn)能力降到50%，庫(kù)存超過(guò)4個(gè)月。從1995年“九五”以后國(guó)家從擴(kuò)大內(nèi)需啟動(dòng)機(jī)床市場(chǎng)，加強(qiáng)限制進(jìn)口數(shù)控設(shè)備的審批，投資重點(diǎn)支持關(guān)鍵數(shù)控系統(tǒng)、設(shè)備、技術(shù)攻關(guān)，對(duì)數(shù)控設(shè)備生產(chǎn)起到了很大的促進(jìn)作用，尤其是在1999年以后，國(guó)家向國(guó)防工業(yè)及關(guān)鍵民用工業(yè)部門(mén)投入大量技改資金，使數(shù)控設(shè)備制造市

22、場(chǎng)一派繁榮。從2000年8月份的上海數(shù)控機(jī)床展覽會(huì)和2001年4月北京國(guó)際機(jī)床展覽會(huì)上，也可以看到多品種產(chǎn)品的繁榮景象。但也反映了下列問(wèn)題. （1）低技術(shù)水平的產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)激烈，互相靠壓價(jià)促銷(xiāo)； （2）高技術(shù)水平、全功能產(chǎn)品主要靠進(jìn)口； （3）配套的高質(zhì)量功能部件、數(shù)控系統(tǒng)附件主要靠進(jìn)口； （4）應(yīng)用技術(shù)水平較低，聯(lián)網(wǎng)技術(shù)沒(méi)有完全推廣使用； （5）自行開(kāi)發(fā)能力較差，相對(duì)有較高技術(shù)水平的產(chǎn)品主要靠引進(jìn)圖紙、合資生產(chǎn)或進(jìn)口件組裝。數(shù)控技術(shù)經(jīng)過(guò)50年的2個(gè)階段和6代的發(fā)展： 第1階段：硬件數(shù)控(NC) 第1代：1952年的電子管 第2代：1959年晶體管分離元件 第3代：1965年的小規(guī)模集成電路 第2

23、階段：軟件數(shù)控(CNC) 第4代：1970年的小型計(jì)算機(jī) 第5代：1974年的微處理器 第6代：1990年基于個(gè)人PC機(jī)(PC-BASEO) 第6代的系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)主要有： （1）元器件集成度高，可靠性好，性能高，可靠性已可達(dá)到5萬(wàn)小時(shí)以上； （2）基于PC平臺(tái)，技術(shù)進(jìn)步快，升級(jí)換代容易； （3）提供了開(kāi)放式基礎(chǔ)，可供利用的軟、硬件資源豐富，使數(shù)控功能擴(kuò)展到很寬的領(lǐng)域（如CAD、CAM、CAPP，連接網(wǎng)卡、聲卡、打印機(jī)、攝影機(jī)等）； （4）對(duì)數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠(chǎng)來(lái)說(shuō)，提供了優(yōu)良的開(kāi)發(fā)環(huán)境，簡(jiǎn)化了硬件。目前，國(guó)際上最大的數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠(chǎng)是日本FANUC公司，1年生產(chǎn)5萬(wàn)套以上系統(tǒng)，占世界市場(chǎng)約40%左右，其次

24、是德國(guó)的西門(mén)子公司約占15%以上，再次是德海德漢爾，西班牙發(fā)格，意大利菲地亞，法國(guó)的NUM，日本的三菱、安川。 國(guó)產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)廠(chǎng)家主要有華中數(shù)控、北京航天機(jī)床數(shù)控集團(tuán)、北京凱恩帝、北京凱奇、沈陽(yáng)藝天、廣州數(shù)控、南京新方達(dá)、成都廣泰等，國(guó)產(chǎn)數(shù)控生產(chǎn)廠(chǎng)家規(guī)模都較小，年產(chǎn)都還沒(méi)有超過(guò)300400套。 近10年數(shù)控機(jī)床為適應(yīng)加工技術(shù)發(fā)展，在以下幾個(gè)技術(shù)領(lǐng)域都有巨大進(jìn)步。 （1）高速化 由于高速加工技術(shù)普及，機(jī)床普遍提高各方面速度，車(chē)床主軸轉(zhuǎn)速由30004000/min提高到800010000/min，銑床和加工中心主軸轉(zhuǎn)速由40008000/min提高到12000/min、24000/min、40000

25、/min以上快速移動(dòng)速度由過(guò)去的1020/min提高到48/min、60/min、80/min、120/min在提高速度的同時(shí)要求提高運(yùn)動(dòng)部件起動(dòng)的加速度，其已由過(guò)去一般機(jī)床的0.5g重力加速度）提高到1.52，最高可達(dá)15，直線(xiàn)電機(jī)在機(jī)床上開(kāi)始使用，主軸上大量采用內(nèi)裝式主軸電機(jī)。 （2）高精度化 數(shù)控機(jī)床的定位精度已由一般的0.010.02提高到0.008左右，亞微米級(jí)機(jī)床達(dá)到0.0005左右，納米級(jí)機(jī)床達(dá)到0.0050.01，最小分辨率為1（0.000001）的數(shù)控系統(tǒng)和機(jī)床已有產(chǎn)品。 數(shù)控中兩軸以上插補(bǔ)技術(shù)大大提高，納米級(jí)插補(bǔ)使兩軸聯(lián)動(dòng)出的圓弧都可以達(dá)到1的圓度，插補(bǔ)前多程序段預(yù)讀，大大

26、提高插補(bǔ)質(zhì)量，并可進(jìn)行自動(dòng)拐角處理等。 （3）復(fù)合加工、新結(jié)構(gòu)機(jī)床大量出現(xiàn) 如5軸5面體復(fù)合加工機(jī)床，5軸5聯(lián)動(dòng)加工各類(lèi)異形零件。也派生出各新穎的機(jī)床結(jié)構(gòu)，包括6軸虛擬軸機(jī)床，串并聯(lián)鉸鏈機(jī)床等。采用特殊機(jī)械結(jié)構(gòu)，數(shù)控的特殊運(yùn)算方式，特殊編程要求。 （4）使用各種高效特殊功能的刀具使數(shù)控機(jī)床“如虎添翼”。如內(nèi)冷鉆頭由于使高壓冷卻液直接冷卻鉆頭切削刃和排除切屑，在鉆深孔時(shí)大大提高效率。加工鋼件切削速度能達(dá)1000/min，加工鋁件能達(dá)5000/min。 （5）數(shù)控機(jī)床的開(kāi)放性和聯(lián)網(wǎng)管理，已是使用數(shù)控機(jī)床的基本要求，它不僅是提高數(shù)控機(jī)床開(kāi)動(dòng)率、生產(chǎn)率的必要手段，而且是企業(yè)合理化、最佳化利用這些制造手

27、段的方法。因此，計(jì)算機(jī)集成制造、網(wǎng)絡(luò)制造、異地診斷、虛擬制造、異行工程等等各種新技術(shù)都在數(shù)控機(jī)床基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)，這必然成為21世紀(jì)制造業(yè)發(fā)展的一個(gè)主要潮流。 1.3：數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用不但給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來(lái)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(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，他對(duì)國(guó)計(jì)民生的一些重要行業(yè)（IT、汽車(chē)、輕工、醫(yī)療等）的發(fā)展起著越來(lái)越重要的作用，因?yàn)檫@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(shì)。從目前世界上數(shù)控技術(shù)及其裝備發(fā)展的趨勢(shì)來(lái)看，其主要研究熱點(diǎn)有以下幾個(gè)方面。 1.高速、高精加工技術(shù)及裝備的新趨勢(shì) 效率、質(zhì)量是先進(jìn)制造技術(shù)的主體。高速、高精加工技

28、加工準(zhǔn)備機(jī)床調(diào)試程序調(diào)試試切加工正式加工檢測(cè)結(jié)束數(shù)控機(jī)床工程流程圖術(shù)可極大地提高效率，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和檔次，縮短生產(chǎn)周期和提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。為此日本先端技術(shù)研究會(huì)將其列為5大現(xiàn)代制造技術(shù)之一，國(guó)際生產(chǎn)工程學(xué)會(huì)（CIRP）將其確定為21世紀(jì)的中心研究方向之一。 在轎車(chē)工業(yè)領(lǐng)域，年產(chǎn)30萬(wàn)輛的生產(chǎn)節(jié)拍是40秒/輛，而且多品種加工是轎車(chē)裝備必須解決的重點(diǎn)問(wèn)題之一；在航空和宇航工業(yè)領(lǐng)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(duì)這些筋、壁進(jìn)行加工。近來(lái)采用大型整體鋁合金坯料“掏空”的方法來(lái)制造機(jī)翼、機(jī)身等大型零件來(lái)替代多個(gè)零件通過(guò)眾多的鉚釘、

29、螺釘和其他聯(lián)結(jié)方式拼裝，使構(gòu)件的強(qiáng)度、剛度和可靠性得到提高。這些都對(duì)加工裝備提出了高速、高精和高柔性的要求。 從EMO2001展會(huì)情況來(lái)看，高速加工中心進(jìn)給速度可達(dá)80m/min，甚至更高，空運(yùn)行速度可達(dá)100m/min左右。目前世界上許多汽車(chē)廠(chǎng)，包括我國(guó)的上海通用汽車(chē)公司，已經(jīng)采用以高速加工中心組成的生產(chǎn)線(xiàn)部分替代組合機(jī)床。美國(guó)CINCINNATI公司的HyperMach機(jī)床進(jìn)給速度最大達(dá)60m/min，快速為100m/min，加速度達(dá)2g，主軸轉(zhuǎn)速已達(dá)60000r/min。加工一薄壁飛機(jī)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(guó)DMG公司的雙主軸

30、車(chē)床的主軸速度及加速度分別達(dá)12*!000r/mm和1g。 在加工精度方面，近10年來(lái)，普通級(jí)數(shù)控機(jī)床的加工精度已由10m提高到5m，精密級(jí)加工中心則從35m，提高到11.5m，并且超精密加工精度已開(kāi)始進(jìn)入納米級(jí)(0.01m)。 在可靠性方面，國(guó)外數(shù)控裝置的MTBF值已達(dá)6 000h以上 伺服系統(tǒng)的MTBF值達(dá)到30000h以上，表現(xiàn)出非常高的可靠性。 為了實(shí)現(xiàn)高速、高精加工，與之配套的功能部件如電主軸、直線(xiàn)電機(jī)得到了快速的發(fā)展，應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)一步擴(kuò)大。1、4數(shù)控技術(shù)的發(fā)展特點(diǎn)1.廣泛地應(yīng)用微機(jī)資源近年來(lái)被稱(chēng)為個(gè)人計(jì)算機(jī)（PC）的微型計(jì)算機(jī)發(fā)展很快，大規(guī)模集成電路制造技術(shù)的高速發(fā)速，使得PC的硬件

31、結(jié)構(gòu)做得很小。主CPU的運(yùn)行速度越來(lái)越高。IPC386的主頻是33MHz，IPC486、586的主頻可達(dá)50120MHz，新近Intel奔騰處理器（Pentium），主頻已達(dá)450MHz。存儲(chǔ)器容量也很大，體積很小，由于是大批量生產(chǎn)，使成本下降，可靠性提高。在軟件方面，操作系統(tǒng)的發(fā)展，特別是Windows的應(yīng)用，使得PC的操作更為簡(jiǎn)便直觀(guān)。CAD/CAM的軟件大量地由小型機(jī)、工作站向PC移植，三維圖顯示及工藝數(shù)據(jù)庫(kù)在PC上建立。再加上PC的開(kāi)放性，吸引大量技術(shù)人員投入了軟件的開(kāi)發(fā)，使得PC的軟件資源極為豐富。因此，更好地利用PC的軟、硬件資源，就成為各國(guó)數(shù)控設(shè)備生產(chǎn)廠(chǎng)發(fā)展CNC系統(tǒng)十分重要的一

32、種方法。19921993年，首先是在美國(guó)及歐洲的一些小型的數(shù)控設(shè)備廠(chǎng)推出，例如美國(guó)的ANILAN公司推出的1100、1200、1400系列，意大利FIDIA公司的10/20/30系列，都采用了PC作為基板來(lái)開(kāi)發(fā)自己的數(shù)控系統(tǒng)。現(xiàn)在連日本FANUC、三菱公司，德國(guó)的SIEMENS公司這些以生產(chǎn)專(zhuān)用CNC設(shè)備著稱(chēng)的公司，也都把采用PC資源，作為其發(fā)展的一個(gè)重要方向。他們都強(qiáng)調(diào)自己系統(tǒng)的“開(kāi)放”。日本FANUC公司把采用PC的CNC系統(tǒng)稱(chēng)之為開(kāi)放型CNC系統(tǒng)，有150、160、180及210等系列，并正發(fā)展一種將FANUC智能終端（一種與IBM PC兼容的平板式計(jì)算機(jī)）通過(guò)高速光纜與CNC裝置連接的

33、模式。我國(guó)中國(guó)珠峰數(shù)控公司“八五”攻關(guān)成果“中華型（CME988）”也采用PC作為主控板，使該系統(tǒng)能充分利用PC的資源，跟隨PC的發(fā)展而升級(jí)。2小型化以滿(mǎn)足機(jī)電一體化的要求。隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，大規(guī)模集成電路的集成度越來(lái)越高，體積越來(lái)越小。數(shù)控設(shè)備廠(chǎng)采用超大規(guī)模集成電路并采用表面安裝工藝（SMT），實(shí)現(xiàn)了三維立體裝配，將整個(gè)CNC裝置做得很小，以適應(yīng)機(jī)械制造業(yè)機(jī)電一體化的要求。日本三菱電機(jī)株式會(huì)社，最近推出的普及型CNC MELDAS 50系列及實(shí)用型CNC MELDAS 520A系列，這兩個(gè)系列都采用了32位RISC微處理器，實(shí)現(xiàn)超小型化的CNC裝置，較原來(lái)的M310及L3、L3A，體積大

34、為減?。℉168mm×W76mm×D135mm），安裝面積減小了一半，功能還有所提高。采用了超薄型顯示器（9.5in的EL及10.4in的彩色LCD）。這個(gè)系統(tǒng)的微小線(xiàn)段加工能力提升至64m/min，最大快速進(jìn)給速度為240m/min，其同步攻螺紋精度較M310提高了3倍，主軸定位時(shí)間縮短了30%。3改善人機(jī)接口，方便用戶(hù)使用為了使操作者能很容易地掌握數(shù)控機(jī)床的操作，數(shù)控設(shè)備生產(chǎn)廠(chǎng)努力地改善人機(jī)接口，簡(jiǎn)化編程，盡量采用對(duì)話(huà)方式，使用戶(hù)使用方便，如西班牙FAGOR公司生產(chǎn)的FAGOR 8050系列，采用交互式編輯程序指導(dǎo)系統(tǒng)，簡(jiǎn)化程序的編輯，用簡(jiǎn)要的表格編輯程序，利用藍(lán)圖建立

35、程序。其8050TC型數(shù)控系統(tǒng)，被稱(chēng)為高檔傻瓜式數(shù)控系統(tǒng)（FAGOR800系列CNC系統(tǒng)），其操作面板使用了符號(hào)鍵，用戶(hù)可以根據(jù)所需加工零件，選擇加工程序，輸入圖形數(shù)據(jù)后，即可實(shí)現(xiàn)半自動(dòng)或全自動(dòng)加工。如果面板上的各種自動(dòng)操作都沒(méi)有被選上，則該CNC系統(tǒng)只顯示坐標(biāo)軸的位置值和主軸轉(zhuǎn)速，操作者可以用搖柄或電子手輪對(duì)機(jī)床的各個(gè)軸進(jìn)行手動(dòng)操作，使用極為方便。4提高數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)品的成套性數(shù)控系統(tǒng)包括CNC裝置、主軸及進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)裝置，以及主軸電動(dòng)機(jī)、進(jìn)給電動(dòng)機(jī)和與其相關(guān)的檢測(cè)反饋元件。一個(gè)數(shù)控系統(tǒng)性能的好壞是與上述各個(gè)環(huán)節(jié)的性能密切相關(guān)的。為了滿(mǎn)足機(jī)床用戶(hù)廠(chǎng)的需要，數(shù)控設(shè)備生產(chǎn)廠(chǎng)都非常重視數(shù)控產(chǎn)品的成套性

36、，使系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)都能很好地匹配，使用戶(hù)獲得最好的使用效果。5研究開(kāi)發(fā)智能型數(shù)控系統(tǒng)所謂智能型的數(shù)控系統(tǒng)，早在80年代初期已經(jīng)開(kāi)始研究。當(dāng)時(shí)FANUC公司推出的FS15系列，就稱(chēng)之為AI（人工智能）CNC系統(tǒng)，主要是在故障診斷方面采用了專(zhuān)家系統(tǒng)。系統(tǒng)利用所謂的推理軟件，根據(jù)存儲(chǔ)在系統(tǒng)中的知識(shí)庫(kù)的經(jīng)驗(yàn)，分析及查找故障原因。最近FANUC公司又在開(kāi)展被稱(chēng)為面向21世紀(jì)的課題IMS（Intelligent Manufacturing Systems），將無(wú)縫地（Seamless）把世界范圍熟練工人的技術(shù)竅門(mén)（Know how）組合進(jìn)行生產(chǎn)系統(tǒng)中去。隨著工業(yè)技術(shù)發(fā)展，要求制造過(guò)程更快、更容易，以適應(yīng)生

37、產(chǎn)需要，一種被稱(chēng)為智能閉環(huán)加工（Intelligent Closed-Loop Processes ICLP）技術(shù)被采用。這種技術(shù)是利用傳感器獲得適時(shí)的信息，以增強(qiáng)制造者取得最佳產(chǎn)品的能力。6根據(jù)市場(chǎng)需要，開(kāi)發(fā)適銷(xiāo)對(duì)路的數(shù)控產(chǎn)品高新技術(shù)是數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的一個(gè)方向，另一方面開(kāi)發(fā)適銷(xiāo)對(duì)路的數(shù)控產(chǎn)品也是適應(yīng)市場(chǎng)發(fā)展的需要。我國(guó)是發(fā)展中國(guó)家，經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)在我國(guó)有著廣闊的市場(chǎng)。因此，開(kāi)發(fā)性能優(yōu)良、價(jià)錢(qián)便宜的數(shù)控系統(tǒng)，滿(mǎn)足我國(guó)市場(chǎng)需要是很有意義的。目前，我國(guó)的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床每年需要量約為800010000臺(tái)。雖然有幾十個(gè)廠(chǎng)家在生產(chǎn)，價(jià)格也很便宜，但是多年來(lái)技術(shù)發(fā)展不快，性能及可靠性方面還存在一些問(wèn)題，不能

38、滿(mǎn)足市場(chǎng)的需求。德國(guó)SIEMENS公司在我國(guó)建立的合資企業(yè)西門(mén)子數(shù)控（南京）有限公司，在1997年推出了SINUMERIK 802S。這種系統(tǒng)除采用G代碼編程外，還有圖形循環(huán)支持功能，通過(guò)軟件鍵來(lái)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。采用15.24cm（6in）彩色液晶顯示，并采用兩臺(tái)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)單元，驅(qū)動(dòng)力矩為3.512N.m，價(jià)格在3萬(wàn)元左右。這是西門(mén)子公司為占領(lǐng)中國(guó)市場(chǎng)所做的努力。7開(kāi)發(fā)新的數(shù)控產(chǎn)品隨著機(jī)械加工技術(shù)的發(fā)展，對(duì)數(shù)控機(jī)床的性能要求越來(lái)越高，迫切地需要開(kāi)發(fā)一些新的機(jī)電一體化數(shù)控產(chǎn)品來(lái)適應(yīng)及滿(mǎn)足這些要求。例如，鋁合金材料的大量采用，要求進(jìn)行高速切削，以實(shí)現(xiàn)高的精度及低的表面粗糙度的要求，數(shù)控車(chē)床及加工

39、中心主軸轉(zhuǎn)速要求提高到1000020000r/min，這對(duì)采用傳統(tǒng)的機(jī)械傳動(dòng)是很難實(shí)現(xiàn)的。因此，將電動(dòng)機(jī)的電樞直接與機(jī)床的主軸做成一體的“電動(dòng)主軸”，就成為生產(chǎn)中急需的產(chǎn)品。目前，日本的FANUC公司、NSK公司，瑞士的IBAG公司，意大利的GANFIOR公司都在開(kāi)發(fā)生產(chǎn)這種新產(chǎn)品。同樣，為了實(shí)現(xiàn)高速移動(dòng)，要求開(kāi)發(fā)“直線(xiàn)電動(dòng)機(jī)”，用以直接帶同樣，為了實(shí)現(xiàn)高速移動(dòng)，要求開(kāi)發(fā)“直線(xiàn)電動(dòng)機(jī)”，用以直接帶動(dòng)工作臺(tái)直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。日本FANUC公司生產(chǎn)的直線(xiàn)電動(dòng)機(jī)，移動(dòng)速度可以達(dá)到100m/min。日本的THK公司，德國(guó)的INDRAMAT公司、SIEMENS公司都在開(kāi)發(fā)及生產(chǎn)這類(lèi)產(chǎn)品。綜上所述，數(shù)控技術(shù)的發(fā)展

40、是與現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)發(fā)展同步的，同時(shí)也是根據(jù)生產(chǎn)發(fā)展的需要而發(fā)展的?，F(xiàn)在數(shù)控技術(shù)已經(jīng)成熟，發(fā)展將更深更廣更快。未來(lái)的CNC系統(tǒng)將會(huì)使機(jī)械更好用，更便宜。第二章 結(jié)構(gòu)及毛坯分析2.1毛坯分析毛坯外形尺寸為50mm×100mm 50mm×52mm除上表面以外的其他表面均已加工，并符合尺寸與表面粗糙度值、要求材料為45號(hào)鋼2.2完整性分析軸套是機(jī)床的主要零件，它的頭端裝有夾具，工件或刀具。零件餓完整性用于保證加工零件的正確性，零件在工作時(shí)用承擔(dān)扭曲和彎曲力，承擔(dān)來(lái)自各方面的力，所以要求有足夠的剛性、耐磨、抗震等。2.3正確性分析零件加工到成品時(shí)其要達(dá)到預(yù)期效果。而往往因?yàn)?/p>

41、各方面的原因，零件的精度受到影響，所以零件的正確性在各因素條件都達(dá)到的時(shí)候才能做到。通過(guò)工藝調(diào)整使零件達(dá)到工藝要求是設(shè)計(jì)內(nèi)容的重要部分。第三章 軸套類(lèi)零件的數(shù)控車(chē)削加工工藝3.1 零件圖的工藝分析一. 結(jié)構(gòu)工藝分析從圖1結(jié)構(gòu)上看，該軸類(lèi)零件由外圓柱面、平面、圓弧、外螺紋等表面所組成，該套筒零件由外圓柱面、圓弧、內(nèi)螺紋及內(nèi)圓錐面等所組成，軸套零件較復(fù)雜，都適合車(chē)削加工。另外，該零件的尺寸標(biāo)注完整，輪廓描述清楚，且尺寸標(biāo)注都有利于定位基準(zhǔn)和編程原點(diǎn)的統(tǒng)一，符合數(shù)控加工尺寸標(biāo)注的要求。二.精度及技術(shù)要求分析1.尺寸精度從尺寸上看，軸承零件ø48mm、ø24mm、ø23m

42、m、三處加工精度較高，套筒零件ø48mm、ø30mm兩處加工精度較高，其軸與套筒有較高的配合精度要求，都需仔細(xì)對(duì)刀和認(rèn)真調(diào)整機(jī)床。2.外置精度1）該軸類(lèi)零件右定向和定位要求，裝配定向用的是ø48外圓相對(duì)于孔軸心線(xiàn)（或基準(zhǔn)A）的同軸度要求。定向是左端面相對(duì)于基準(zhǔn)A垂直度要求，其公差0.03mm，槽左端面相對(duì)于基準(zhǔn)A的垂直度要求，公差0.025mm。2）該軸套右定向要求，左端面相對(duì)于基準(zhǔn)Bø48外圓的垂直度要求公差為0.025mm。3）表面粗糙度軸套零件都有較高的表面粗糙度要求，表面粗糙度值為1.6um，公差等級(jí)在IT8-IT7之間，其余為3.2um。三.毛

43、坯的確定由于該零件精度較高，各臺(tái)階直徑相差不大，故零件材料為45號(hào)鋼，毛坯結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，材料的加工性能較好。其軸承毛坯外形尺寸為ø50mm×ø25mm的圓棒料。由于切削加工性較好，該配和無(wú)熱處理和加工硬度要求。綜上所述采取以下幾點(diǎn)工藝措施：1.零件圖樣上帶公差的尺寸因公差值較小，故編程時(shí)不必要采用平均值，而全部取基本尺寸即可。2.在軸套配合加工時(shí)，為保證零件不產(chǎn)生變形，需設(shè)計(jì)一輔助心軸。3.為便于裝夾，提高定位精度，可可預(yù)先光一外圓刀，并鉆好中心孔。除表面外的其他表面均已加工，并符合尺寸與表面粗糙度值的要求，材料為45號(hào)鋼。包含了平面、圓弧表面、圓柱面、切槽、鉆孔、鏜

44、孔。3.2 圓錐心軸的設(shè)計(jì)一.方案的分析與選擇根據(jù)軸套配合時(shí)的內(nèi)型形狀，可分析出圓錐心軸對(duì)應(yīng)與套筒零件內(nèi)腔1:10錐度的內(nèi)圓錐面配合，故圓錐心軸的錐度比為1:10.圓錐的大端尺寸與圓錐面大端尺寸相等，根據(jù)零件配合時(shí)的位置，圓錐心軸應(yīng)比圓錐短，考慮夾持部分較短，為避免加工時(shí)因工件伸出太長(zhǎng)而產(chǎn)生振動(dòng)，從而引起工件變形及其他情況，因此圓錐心軸盡量取短些，又可保證加工質(zhì)量。根據(jù)套筒錐長(zhǎng)，圓錐心軸取10mm即可，另外，為保證工件之間配合時(shí)的緊密性，可取長(zhǎng)5mm的圓柱，可達(dá)到加工要求，并將圓柱左端鉆好中心孔。二.夾具模型根據(jù)上述分析夾具模型如：圖2 3.3 裝 夾 方 案 的 確 定一.軸承零件的裝夾本零

45、件以粗車(chē)一刀后的外圓定位，用三爪自定心卡盤(pán)夾緊加工出左端面內(nèi)外輪廓，由于該軸表面有較高的位置精度，故需再一次安裝下加工出左端面的全部?jī)?nèi)外輪廓以避免多次安裝誤差影響位置精度，此外該零件加工要求較高，應(yīng)粗車(chē)和精車(chē)分開(kāi)。二.套筒零件的裝夾該配合件由軸的左端ø40的外圓定位夾緊，將其設(shè)計(jì)的圓錐心軸與套筒配合，并用尾座頂尖頂住，以提高工藝系統(tǒng)的剛性。裝夾方式如：圖33.4 確 定 加 工 順 序 及 走 刀 路 線(xiàn)數(shù)控加工中，進(jìn)給路線(xiàn)對(duì)零件的加工精度，表面質(zhì)量以及加工效率有著直接影響。因此，確定好的進(jìn)給路線(xiàn)是保證車(chē)削加工精度、表面質(zhì)量、提高效率的工藝措施之一，其確定與工件表面狀況要求的零件表面

46、質(zhì)量、機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)間隙，刀具耐用度以及零件輪廓形狀有關(guān)。由于該零件較復(fù)雜，加工部位較多，因而需采用多把刀具才能完成切削加工，制定零件車(chē)削加工順序時(shí)可按有粗到精，由近到遠(yuǎn)，內(nèi)外交叉，刀具集中的原則確定，盡可能在一次裝夾中加工出較多的工件表面，由于該零件為單件小批量生產(chǎn)，故確定走到路線(xiàn)時(shí)可不必考慮最近走刀路線(xiàn)可沿零件輪廓順序進(jìn)行加工。根據(jù)軸承零件外圓表面加工方案，選取粗車(chē)半精車(chē)精車(chē)，可達(dá)到加工要求，套筒零件由于內(nèi)孔是重要表面的加工，故可采用粗加工內(nèi)孔粗精加工外圓精加工內(nèi)孔的方案進(jìn)行加工。軸套零件具體的加工順序和進(jìn)給路線(xiàn)確定如下：一.套筒零件的加工順序及進(jìn)給路線(xiàn)1.先采用手動(dòng)方式平左端面，粗車(chē)外圓&

47、#248;48.2.鉆中心孔后緒工作鉆孔做準(zhǔn)備，以提高鉆頭的對(duì)中性。3.鉆通孔，并粗精車(chē)內(nèi)孔ø28.14，走刀路線(xiàn)如：圖44.調(diào)頭校正加緊，手動(dòng)平端面，保證軸向尺寸ø50mm。5.粗加工C1、C1.5倒角ø36mm的內(nèi)圓錐面。6.粗車(chē)外圓表面C1.5倒角，ø48mm外圓。7.精加工內(nèi)孔C1、C1.5倒角ø36mm內(nèi)圓錐面及ø28.14mm內(nèi)表面，走刀路線(xiàn)如：圖58.粗精車(chē)內(nèi)螺紋M50×1.5mm二.軸類(lèi)零件的加工順序及進(jìn)給路線(xiàn)1.手動(dòng)平端面，并光一刀外圓。2.調(diào)頭校正夾緊，鉆中心孔。3.鉆30mm長(zhǎng)的孔。4.手動(dòng)平端面，保證

48、其軸向尺寸97mm5.粗車(chē)外圓表面ø48mm、ø40mm，C1、C2倒角。如圖66.精車(chē)各外圓表面。7.粗鏜內(nèi)孔ø24mm，ø20mm內(nèi)孔，R5圓弧。加工路線(xiàn)如：圖78.切5×ø26mm的槽。9.調(diào)頭校正夾緊，粗車(chē)R10圓弧，ø23mm外圓，M30×1.5mm螺紋。其走刀路線(xiàn)如：圖810.精車(chē)R10圓弧，ø23mm外圓，M30×1.5mm的螺紋。11.把軸與套裝配上，并將輔助心軸裝入套筒。12.粗加工圓弧R50。13.精加工圓弧及ø 48mm的外圓。3.5 夾 具 及 量 具 的 選

49、擇1）夾具的選擇在零件工藝分析中，已確定零件機(jī)床加工部分和加工時(shí)用的定位基準(zhǔn)只需適合的夾具即可，這里選用的三爪自定心卡盤(pán)（如下圖），軟爪，圓錐心軸，頂尖。2）量具的選擇量具的選擇應(yīng)考慮與被測(cè)工件的外形，位置，被測(cè)尺寸的大小，尺寸公差相適應(yīng)，每份量具一把（或一套）其選擇如下：游標(biāo)卡尺（0200mm） 測(cè)量具輪廓的基本尺寸。外徑千分尺（025mm，2550mm） 測(cè)量凸臺(tái)的基本尺寸。內(nèi)徑千分尺（025mm，2550mm） 測(cè)量孔的直徑。內(nèi)徑百分尺（025mm，2550mm） 測(cè)量各內(nèi)孔尺寸。圓弧樣板（R10，R50，R5mm） 測(cè)量圓弧半徑。3.6 刀 具 的 選 擇刀具的選擇是數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)中

50、的重要內(nèi)容之一，刀具選擇合理與否不僅影響機(jī)床的加工效率，而且還直接影響加工質(zhì)量。1.鉆孔的刀具鉆孔的刀具較多，有普通麻花鉆，可轉(zhuǎn)位淺孔鉆及扁鉆。應(yīng)根據(jù)工件材料，加工尺寸及加工質(zhì)量要求等合理選用。在數(shù)控車(chē)床上鉆孔，大多采用麻花鉆，麻花鉆有高速鋼和硬質(zhì)合金鋼兩種。這里選用：中心鉆 直徑ø5mm的中心鉆。鉆頭ø18mm， ø25mm麻花鉆。2.粗車(chē)外圓刀90º硬質(zhì)合金外圓車(chē)刀，刀尖圓弧半徑0.2mm。3.切刀 寬5mm 。4.鏜刀鏜刀的種類(lèi)很多。按切削刃數(shù)量可分為単刃鏜刀和雙刃鏜刀。單刃鏜刀剛性差，切削時(shí)易引起振動(dòng)，所以鏜刀的主偏角選得較大，以減小徑向力。粗鏜

51、鋼件孔時(shí)Kr=60º75º，以提高刀具的耐用度。單刃鏜刀結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適應(yīng)較廣，粗精加工都適用。故選用單刃鏜刀，粗精鏜內(nèi)孔表面。 刀片：55º帶R0.2mm圓弧刃的菱形刀片，如：圖95.外螺紋車(chē)刀 60º硬質(zhì)合金螺紋刀，刀尖圓弧0.1mm。6.內(nèi)螺紋車(chē)刀 60º硬質(zhì)合金螺紋刀，刀尖圓弧0.1mm。上圖是加工是所用的所有刀具3.7 切 削 用 量 的 選 擇數(shù)控車(chē)床加工中的切削用量包括：背吃刀量，切削速度（主軸轉(zhuǎn)速），進(jìn)給速度或進(jìn)給量。切削用量的大小對(duì)切削力，切削功率，刀具磨損，加工質(zhì)量和加工成本均有顯著影響，對(duì)不同的加工方法，需選擇不同的切削用量，

52、并編入程序中。切削用量的選擇原則：粗加工時(shí)一般以提高生產(chǎn)效率為主，但也考慮經(jīng)濟(jì)型和加工成本，半精加工和精加工時(shí)應(yīng)在保證該加工質(zhì)量的前提下兼顧切削效率，經(jīng)濟(jì)型和加工成本具體參數(shù)根據(jù)機(jī)床說(shuō)明書(shū)和切削用量手冊(cè)。一.背吃刀量背吃刀量的選擇主要由于對(duì)表面質(zhì)量的要求來(lái)決定。在工藝系統(tǒng)剛性及機(jī)床允許的條件下，進(jìn)可能選取較大的背吃刀量，由于該零件精度要求較高，則應(yīng)適當(dāng)留出精車(chē)余量，常取0.10.5mm 。背吃刀量的選取參數(shù)如下：1.粗車(chē)外圓時(shí)取1.2mm 。2.精車(chē)鏜內(nèi)外表面時(shí)取0.5mm 。3.粗鏜內(nèi)孔取1mm 。4.鉆中心孔取2.5mm 。5.鉆孔時(shí)取10mm 。6.粗精內(nèi)外螺紋時(shí)取分別取0.8mm 0.

53、6mm 0.4mm 0.16mm 。二.切削速度切削速度根據(jù)零件上被加工部位的直徑值，并按連接和刀具的材料及加工性質(zhì)等條件所允許的切削速度來(lái)確定。選取數(shù)值如下：1.粗車(chē)鏜內(nèi)外表面時(shí)主軸轉(zhuǎn)速 S=600r/min f=0.2mm/r 。2.鉆中心孔時(shí)主軸轉(zhuǎn)速 S=600r/min 。3.鉆孔時(shí)的主軸轉(zhuǎn)速 S=300r/min 。4.精車(chē)外圓時(shí)的主軸轉(zhuǎn)速 S=1100r/min f=0.1mm/r 。5.精鏜內(nèi)孔時(shí)的主軸轉(zhuǎn)速 S=800r/min f=0.1mm/r 。6.切槽時(shí)的主軸轉(zhuǎn)速 S=500r/min f=1.5mm/r 。7.內(nèi)外螺紋車(chē)削時(shí)的主軸轉(zhuǎn)速 由公式：n<=1200/p-k得：n<=1200/1.5-80=720r/min 考慮到機(jī)床剛性及其他原因取n=500r/min，即s=500r/min f=1.5 。三.進(jìn)給速度進(jìn)給速度的原則是當(dāng)工件的質(zhì)量要求能得到保證時(shí)，可選擇較高的進(jìn)給速度，切斷