槽輪機構加工工藝設計及編程

題目：槽輪機構加工工藝設計及編程題目：槽輪機構加工工藝設計及編程專業(yè)名稱：數(shù)控技術應用姓名（學號）：班級：指導教師：2011年2011年月日摘要槽輪機構是一種步進間歇運動機構，由于結構簡單、制造容易、工作可靠,能準確地控制轉角,機械效率高,所以在自動和半自動生產(chǎn)線中得到廣泛的應用但槽輪在銷軸進出槽輪槽口時加速度大,機構產(chǎn)生較大的沖擊,而且隨著轉速的增加和槽輪槽數(shù)的減少沖擊加劇，因而不適用于高速運轉的情況。

本設計以槽數(shù)6、銷輪和槽輪中心距6mm、銷軸半徑3mm、銑刀半徑6mm為例，設計槽槽輪機構，并對槽輪的運動特性進行分析。采用CAM技術對槽輪和撥盤進行數(shù)控編程，對零件進行工藝分析，確定刀具和切削用量，最后形成NC指令。關鍵詞：槽輪機構工藝數(shù)控編程NC目錄前言第一章概述............................................................................................4第一節(jié)、槽輪機構概述.............................................................................................4第二節(jié)、槽輪機構簡介.............................................................................................4

第三節(jié)、槽輪機構的應用和研究現(xiàn)狀...................................................................4

第二章槽輪機構的設計與分析.......................................................7

第一節(jié)、槽輪機構的工作原理、特點及應用.........................................................7

第二節(jié)、外槽輪機構角速度和角加速度的分析...................................................8

第三節(jié)、內(nèi)槽輪機構的角速度和角加速度規(guī)律...................................................10

第四節(jié)、主要幾何尺寸的設計...............................................................................10

第五節(jié)、本設計的主要幾何尺寸的設計.................................................................11

第三章數(shù)控加工技術概述.................................................................17

第一節(jié)、數(shù)控加工技術的發(fā)展................................................................................17

第二節(jié)、數(shù)控加工工藝的特點.................................................................................19

第三節(jié)、數(shù)控機床與普通機床相比具有的優(yōu)越性.................................................20

第四章槽輪和撥盤的工藝規(guī)程設計................................................21

第一節(jié)、機械加工工藝規(guī)程的作用...........................................................................21

第二節(jié)、機械加工工藝規(guī)程的制定程序...................................................................21

第三節(jié)、毛坯的選擇...................................................................................................22

第四節(jié)、定位基準的選擇...........................................................................................22

第五節(jié)、加工順序的安排...........................................................................................23

第六節(jié)、本零件工藝規(guī)程設計...................................................................................23

第五章結論..............................................................................................33第六章致謝..............................................................................................34參考文獻.....................................................................................................36前言在機械加工工藝教學中，機械制造專業(yè)學生及數(shù)控技術專業(yè)學生都要學習數(shù)控車床操作技術。讓學生了解相關工種的先進技術，同時培養(yǎng)工作崗位的前瞻性；在講授數(shù)控知識的同時，必須要求學生掌握基本的機械加工工藝，增強系統(tǒng)意識，理解手動操作與自動操作之間的聯(lián)系，真正把學生培養(yǎng)成為適應各種工作環(huán)境和崗位的多面手。數(shù)控車工基礎工藝理論及技能有機融合，包括夾具的使用、量具的識讀和使用、刃具的刃磨及使用、基準定位等，分類敘述了車床操作、數(shù)控車床自動編程仿真操作、數(shù)控車床編程與操作的初、中級內(nèi)容。以機械加工中車工工藝學與數(shù)控車床技能訓練密切結合為主線，常用量具識讀及工件測量、刀具及安裝、工件定位與安裝、金屬切削過程及精加工，較清晰地展示了數(shù)控車工必須掌握的知識和技能的訓練途徑。對涉及與數(shù)控專業(yè)相關的基礎知識、專業(yè)計算，都進行了有針對性的論述，目的在于塑造理論充實、技能扎實的專業(yè)技能型人才。本文以毛坯的選擇，工件的定位裝夾，加工順序和典型零件為例，結合數(shù)控加工的特點，分別進行工藝方案分析，機床的選擇，刀具加工路線的確定，數(shù)控程序的編制，最終形成可以完成工件的加工。在整個工藝設計過程中，要通過分析，確定最佳的工藝方案，使得零件的加工成本最低，合理的選用定位夾緊方式，使得零件加工方便、定位精準、剛性好，合理選用刀具和切削參數(shù)，使得零件的加工在保證零件精度的情況下，加工效率最高、刀具消耗最低。最終可以制作出完整的工件并能實行槽輪機構的間歇運動。概述、槽輪機構概述由槽輪和圓柱銷組成的單向間歇運動機構，又稱馬爾他機構。它常被用來將主動件的連續(xù)轉動轉換成從動件的帶有停歇的單向周期性轉動。槽輪機構有外嚙合和內(nèi)嚙合以及球面槽輪等。外嚙合槽輪機構的槽輪和轉臂轉向相反,而內(nèi)嚙合則相同，球面槽輪可在兩相交軸之間進行間歇傳動。槽輪機構結構簡單，易加工，工作可靠，轉角準確，機械效率高。但是其動程不可調(diào)節(jié)，轉角不能太小，槽輪在起、停時的加速度大，有沖擊，并隨著轉速的增加或槽輪槽數(shù)的減少而加劇，故不宜用于高速。、槽輪機構簡介槽輪機構有外嚙合和內(nèi)嚙合兩種形式。外嚙合槽輪機構的槽輪和轉臂轉向相反,而內(nèi)嚙合則相同。單臂外嚙合槽輪機構(見圖)由帶圓柱銷的轉臂、具有4條徑向槽的槽輪和機架組成。當連續(xù)轉動的轉臂上的圓柱銷進入徑向槽時,撥動槽輪轉過2嗚2角;當圓柱銷轉出徑向槽后,槽輪停止轉動。轉臂轉一周，槽輪完成一次轉停運動。為了保證槽輪停歇，可在轉臂上固接一缺口圓盤，其圓周邊與槽輪上的凹周邊相配。這樣,既不影響轉臂轉動,又能鎖住槽輪不動。為了使槽輪能完成周期性的轉停運動，槽輪上的徑向槽數(shù)不能少于3。為了避免沖擊,圓柱銷應切向進、出槽輪，即徑向槽與轉臂在此瞬間位置要互相垂直。在滿足不同間停的要求時，可采用多臂的和非對稱槽的槽輪機構。、槽輪機構的應用和研究現(xiàn)狀.槽輪機構一般應用在轉速不高、要求間歇地轉過一定角度的分度裝置中，如自動機械、輕工機械或儀器儀表、轉塔車床上的刀具轉位機構。它還常在電影放映機中用以間歇移動膠片等。槽輪機構是一種較為常見的間歇運動機構形式它具有機構簡單、制造容易、工作可靠等優(yōu)點，在各種機械中得到了廣泛的應用。現(xiàn)在很多機器都是采用槽輪機構進行工位控制的。一致認為，槽輪機構的設計是相關機器設計中精髓，也是最關鍵的部分。而以往的設計中，只是二維的零部件設計以及裝配，而是否存在干涉都是根據(jù)經(jīng)驗來考慮的，免有疏忽。另外，在以往的設計中對于機構的分析做得非常的少，一是在充分保證剛度、強度的情況下，這樣勢必造成材料的浪費和價格的上升。這樣槽輪機構的研制、改進及優(yōu)化對于本課題來說是非常必要的。通常在以往的槽輪設計方法中機械設計人員要查找許多的圖表利用的公式計算、并考慮眾多的因素對其進行不斷地校核。而在各過程中只要有一個參數(shù)的設計要求發(fā)生了稍許的變化就需要再一次進行類似的重復性。這樣的設計效率低、機構可靠性差。為此，開發(fā)這套集成了CAD/CAE能的槽輪機構設計系統(tǒng)，把這些繁瑣的計算以及相關的設計知識融入其中，通過軟件強大功能來實現(xiàn)整個機構的設計。對于用戶來說，只要簡單地輸入幾個關鍵尺寸值即可得到所需結構，并利用運動仿真模塊可以對槽輪機構進行運動仿真分析?？傮w來說，應用參數(shù)化設計技術起到了提高設計效率、優(yōu)化設計方案、減輕員工的勞動強度、縮短設計周期、加強產(chǎn)品設計的標準化、系列化等作用。對于三維建模和運動仿真，SolidWorks擁有友好的操作界面和強大建模功能，綜合其豐富的API接口，利用VB6.0編制SolidWorks二次開發(fā)插件，希望由此建立的槽輪機構設計軟件，對于槽輪的快速設計有大的意義。目前CAD技術在一些先進的工業(yè)國家已經(jīng)得到了廣泛的應用。在美國，CAD/CAM公司已超過300家，日本有80%以上的公司在不同程度上應用了CAD技術。CAD的應用領域從大規(guī)模生產(chǎn)企業(yè)，發(fā)展到中、小型民用工業(yè)。同時，基礎軟件的商品化工作在這些國家發(fā)展尤為迅速，相繼推出具有強大繪圖功能的圖形軟件，如美國Autoudesd公司的AutoCAD、SDRC公司的I-DEAS、EDS公司的Unigraphics、PTC公司的Pro-Engineering、法國Dassault公司Solidworks等等。另外，在有限元分析、優(yōu)化設計、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)等方面的技術日益成熟的情況下，也相繼推出了許多實用性很強的商品化分析軟件，ANYSYS、ADAMAS、NATSARN等，極大地促進了CAD技術在企業(yè)中的應用。我國對CAD技術的研發(fā)始于70年代，當時我國計算機應用尚處于萌芽階段，二維CAD圖紙設計是我國最早應用的CAD技術。從80年代初，CAD技術經(jīng)歷了“六五”探索，“七五”技術攻關，“八五”普及推廣，“九五”深化應用四個階段。CAD技術在我國機械行業(yè)應用較早，并得到迅速發(fā)展，也取得一些重要的應用成果。一些大型企業(yè)逐漸引進國外的一些成熟的CAD系統(tǒng)，并在其基礎上進行二次開發(fā)，開發(fā)一些適應本企業(yè)產(chǎn)品的系統(tǒng)，目前這些方面取得了相當?shù)某晒?，也取得了一定的?jīng)濟效益。另外，也有一些科研獨立開發(fā)自己的CAD系統(tǒng)，如北京高華計算機有限公司的高華CAD，北京海爾軟件有限公司（原北京航空航天大學華正軟件研究所）的CAAX電子圖板和CAXA-ME制造工程師軟件，浙江大學電子信息工程有限公司的GS-CAD98，廣州紅地技術有限公司的金銀花(Lonicera)系統(tǒng)，華中理工大學機械學院開發(fā)的開目CAD等。但從軟件的總體設計以及功能等各方面來說，與國外的軟件間存在著較大的差距。參數(shù)化是CAD系統(tǒng)一直以來所追求的目的。參數(shù)化設計能夠極大地提高設計效率。通過尺寸驅(qū)動既能為用戶提供設計對象的直觀、準確的反饋，隨時對設計對象加以更改，同時減少設計中的疏忽。在先進的CAD軟件設計過程中所涉及到的所有參數(shù)都可以當作變量，可以建立互相間的約束關系式，添加程序邏輯。這些變量間的關系可以跨越CAD軟件的不同模塊，從而實現(xiàn)設計數(shù)據(jù)的全相關。參數(shù)化是實現(xiàn)機械設計自動化的前提和基礎，參數(shù)化設計的前途不可限量。槽輪機構具有結構簡單、轉動效率高、設計和制造方便等優(yōu)點，所以廣泛地應用于輕工、食品、制藥和煙草等行業(yè)的自動機械中，用于實現(xiàn)周期性間歇運動。槽輪機構一般應用在轉速較低且要求間歇地轉動的場合。我國對槽輪機構的應用和研究已有多年歷史，目前仍在繼續(xù)擴展和深入。1983年全國第三屆機構學學術討論會上關于槽輪機構的論文只有8篇，涉及設計、運動規(guī)律、分析、輪廓的綜合等四個研究方向。到了1988年第六屆會議，已有槽輪機構方面的論文20篇，增加了動力學、振動、優(yōu)化設計等研究方向。而1990年第七屆會議，槽輪機構方面的論文22篇，又增加了CAD/CAM、誤差分析等研究方向。近幾年，為了適應槽輪機構設計與制造的需要，還開展了槽輪機構的動力學理論和試驗研究，建立了動力學模型，進行了動力特性分析，這些研究有利于提高槽輪機構的運行速度和改善槽輪機構的動態(tài)性能。計算機輔助設計系統(tǒng)及專家系統(tǒng)也有了相當?shù)难芯?，計算機輔助設計系統(tǒng)及專家系統(tǒng)成為現(xiàn)代機構設計的主要手段。它將機構概念、知識、理論和方法以及設計專家的經(jīng)驗和智慧與計算機系統(tǒng)的邏輯推理、分析、判斷、數(shù)據(jù)處理、圖形顯示等功能密切結合、以簡便、快速地完成設計任務。現(xiàn)在槽輪機構已經(jīng)在包裝機械、食品機械、紡織機械、交通運輸機械、動力機械、印刷機械等領域得到了廣泛應用。但是，與先進國家相比，我國對槽輪機構的研究和應用還存在較大的差距，尤其是在對振動的研究、槽輪機構的加工及產(chǎn)品開發(fā)等方面。雖然已有很多學者對槽輪機構的研究做了相當多的工作，但在各研究方向仍有許多可繼續(xù)進行的工作，并有一些研究工作有待開發(fā)。從設計的角度考慮，大致有以下幾點：在從動件運動規(guī)律的研究方面，除了繼續(xù)尋找更好的運動規(guī)律外，要研究有效的分析方法。在幾何學和運動學的研究方面，要綜合考慮各種槽輪機構，盡可能導出普遍適用的計算公式。已有研究大多集中于平面和圓柱槽輪，而且一種槽輪一種研究方法，因而設計公式過多，近似較多，并影響到其他方面（如CAD的應用等）的研究。發(fā)展通用而有效的CAD系統(tǒng)。由于種種原因，計算機在槽輪機構設計中的應用一直被局限于幾種平面和圓柱槽輪機構，且每一程序一般只能處理一、二種機構，對比較完整的CAD系統(tǒng)的研究，在近十幾年才開始，且很不完善。引入專家系統(tǒng)或人工智能CAD系統(tǒng)。由于槽輪機構不是標準機構，種類多，應用廣，加之許多已有的知識不能公式化，所以應用普通的CAD系統(tǒng)，有時效果并不很理想。如果引入專家系統(tǒng)，則可以獲得較為理想的結果。加強對槽輪機構的運動學特性和動力學特性的計算機模擬，以提高設計質(zhì)量和縮短產(chǎn)品研制周期。研究的CAD/CAM一體化。槽輪機構作為引導機構的研究和應用。槽輪機構與其他機構組合。為改善直線槽輪機構的動力特性，可采用其他機構，如連桿、凸輪、齒輪機構與槽輪機構組合應用。組合機構的通常是通過改變主動撥盤的速度，以減小撥盤圓銷進、出槽輪的柔性沖擊。組合機構雖然在不同程度上改善了槽輪機構的動力性能，但是由于組合機構的結構較為復雜，因而增加了設計的難度。而且構件數(shù)目的增多，機構占有的空間也有所增大，同時也增大了積累誤差，從而影響了定位精度，因此實用價值較低。槽輪機構的結構改進。先階段的研究熱點是曲線槽輪機構，即將槽輪輪廓線由直線改為曲線，以實現(xiàn)消除柔性沖擊、改善動力性能的目的。槽輪機構的設計與分析、槽輪機構的工作原理、特點及應用工作原理：槽輪機構主要由帶有圓銷的撥盤、具有竟、徑向槽的槽輪及機架組成。主動銷輪順時針作等速連續(xù)轉動，當圓銷未進入徑向槽時，槽輪因內(nèi)凹的鎖止弧被銷輪外凸的鎖止弧鎖住而靜止；圓銷進入徑向槽時，兩弧脫開，槽輪在圓銷的驅(qū)動下轉動；當圓銷再次脫離徑向槽時，槽輪另一圓弧又被鎖住，從而實現(xiàn)了槽輪的單向間歇運動。（如下圖）槽輪機構分內(nèi)嚙合槽輪機構、外嚙合嚙合槽輪機構。內(nèi)、外嚙合時槽輪機構中槽輪的轉向與撥盤轉向的關系：撥盤上的圓銷可以是一個，也可以是多個，撥盤轉動一周，槽輪轉動兩次。槽輪機構結構簡單.制造方便、轉位迅速，但轉角不能調(diào)節(jié)，當槽數(shù)z確定后，槽輪轉角即被確定。由于槽數(shù)z不宜過多，所以槽輪機構不宜用于轉角較小的場合。槽輪機構的定位精度不高，只適用于各種轉速不太高的自動機械中作轉位或分度機構。單軸轉搭自動車床的轉刀架及轉位機構就是應用槽輪機構的的一個例子。其中撥盤、槽輪和機架組成一槽輪機構。2、槽輪機構的幾何尺寸計算槽輪機構的中心距a是根據(jù)槽輪機構的應用場合來選定的。槽輪的輪槽數(shù)z和圓銷數(shù)是根據(jù)具體工作要求，并參考前述分析確定的。如果中心距a、輪槽數(shù)z和圓銷數(shù)κ已知，則其他幾何尺寸可相應算出。（槽輪機構運動示意圖）外槽輪機構角速度和角加速度的分析通過下面的公式分析可以得出角速度和角加速的系數(shù)：1.運動系數(shù)與槽數(shù)的確定在一個運動循環(huán)中，槽輪的運動時間t2與銷輪的運動時間t1之比，稱為運動系數(shù)，用τ表示。對于外槽輪機構為了避免或減輕槽輪在開始轉動和停止轉動時的碰撞或沖擊，圓銷在開始進入徑向槽或從徑向槽脫出的瞬時，圓銷中心的線速度方向均沿著徑向槽的中心線方向，以便槽輪在啟動和停止時的瞬時角速度為零。

210+220=π

210=π-220=π-(2π/z)

式中z為槽輪的槽數(shù)。

主動件以等角速度ω1轉動時，槽輪轉動一次所需的時間為t2=210/ω1。

當主動撥盤對稱均布有k個圓銷時，則主動撥盤轉過2π/k角度便完成槽輪的一個運動循環(huán)，其所需的時間為t1=2π/[kω1]，因此τ的值為

同理，對于內(nèi)槽輪機構τ的值為(z+2)/2z

由上式可知，由于外嚙合槽輪機構的運動系數(shù)τ應大于零，因此其槽數(shù)z應大于3。當K=1時,z不論多少,τ總是小于0.5，即外嚙合槽輪機構的運動時間總是小于停歇時間。

此外，由于槽輪機構是作間歇運動的，故必須有間歇時間，所以運動系數(shù)τ總是小于1，因此k與Z的關系應為k<2z/(z-2)，常取z=4～8。當要求撥盤轉一周，槽輪k次停歇的時間互不相等時，則可將圓銷不均勻分布在主動撥盤等徑的圓周上。若還要求撥盤旋轉一周中槽輪k次的運動時間也互不相等時，則還要使各圓銷中心半徑也不相等，此時槽輪的徑向槽也應做圖示的相應改變。圓銷分布不等圓銷中心半徑不等2．槽輪機構的角速度和角加速度槽輪機構的運動分析和曲柄導桿機構的運動分析完全一樣。下圖分別列出了槽數(shù)為4、6、8的外嚙合槽輪機構角速度ω2/ω1和角加速度α2/ω12的變化情況。從圖中可以看出，槽數(shù)愈少，則角速度、角加速度的變化愈大，由此產(chǎn)生的沖擊和磨損也就愈大。內(nèi)槽輪機構的角速度和角加速度規(guī)律對上面的分析可以得出的規(guī)律圖如下：圖（a），（b）分別給出了槽數(shù)z=3，4，6時的外槽輪機構的角速度和角加速度變化的變化曲線。（a）（b）主要幾何尺寸的設計槽輪機構的幾何尺寸計算：

根據(jù)運動要求和槽輪機構所答應的安裝尺寸，動力特性，承受載荷的大小等因素，選擇槽輪的槽數(shù)z，圓銷數(shù)K，槽輪機構的中心距a等槽輪機構的主要尺寸參數(shù)后，可按下表所列公式計算外槽輪機構的基本尺寸。

外槽輪機構的基本尺寸計算公式（已知參數(shù)：z,K,a)本設計的主要幾何尺寸的設計槽數(shù)n和圓銷數(shù)k是槽輪機構的兩個主要參數(shù)。槽數(shù)n和圓銷數(shù)k是槽輪機構的兩個主要參數(shù)。為了使槽輪開始轉動和終止轉動時的角速度為零以免剛性沖擊，圓銷進入或脫離槽輪的徑向槽時，圓銷中心的軌跡圓應與徑向槽的中心線相切。由圖6.10，a可得槽輪2轉動時撥桿1的轉角為(1-2)在一個運動循環(huán)中，槽輪2的運動時間與原動件1的運動時間之比稱為運動系數(shù)，用表示。對于單銷槽輪機構，若原動件等速轉動一周為一個運動循環(huán)，則時間比可轉換成轉角之比，即(1-3)由于>0，所以>0，因此z≥3。由上式知，這種單銷槽輪機構的運動系數(shù)總小于0．5，即槽輪的運動時間總小于靜止時間。（c）如果原動件上均勻地裝有k個圓銷，那么，原動件每轉過／A就是一個運動循環(huán)。若原動件轉過一周所需時間不變，顯然原動件完成一個運動循環(huán)所需的時間應為／A；帶動槽輪轉動一次所需時間仍為td，則(1-4)由于槽輪總是作間歇轉動的，故運動系數(shù)r總小于1，所以由上式可得(1-5)由上式可知：當z=3時，k＝1～5;當z=4或5時，k=1～3；當z≥6時，k＝1～2。槽數(shù)n的選擇除應滿足工作要求外，還應考慮機構運動的平穩(wěn)性和機構的尺寸大小。如圖c所示，槽頂高A＝acos()，當中心距a一定時，z越大，尺寸A也越大，故轉動時槽輪的慣性力矩也越大。因此生產(chǎn)實際中應用的槽輪槽數(shù)z常取為4—8。而根據(jù)以上所述的得出的：（z=6k=1a=6）圓銷中心的回轉半徑圓銷半徑槽頂高槽底高槽頂側壁厚鎖止弧半徑外凸鎖止弧張開角以上數(shù)據(jù)作為這次槽輪機構的設計尺寸依據(jù)做出CAD圖如下:本工件的裝配圖：以下是各個零件圖：第三章數(shù)控加工技術概述第一節(jié)、數(shù)控加工技術的發(fā)展

1949年美國Parson公司與麻省理工學院開始合作，歷時三年研制出能進行三軸控制的數(shù)控銑床樣機，取名“Numerical

Control”。

1953年麻省理工學院開發(fā)出只需確定零件輪廓、指定切削路線，即可生成NC程序的自動編程語言。

1959年美國Keaney&Trecker公司開發(fā)成功了帶刀庫，能自動進行刀具交換，一次裝夾中即能進行銑、鉆、鏜、攻絲等多種加工功能的數(shù)控機床，這就是數(shù)控機床的新種類——加工中心。

1968年英國首次將多臺數(shù)控機床、無人化搬運小車和自動倉庫在計算機控制下連接成自動加工系統(tǒng)，這就是柔性制造系統(tǒng)FMS。

1974年微處理器開始用于機床的數(shù)控系統(tǒng)中，從此CNC(計算機數(shù)控系統(tǒng))軟線數(shù)控技術隨著計算機技術的發(fā)展得以快速發(fā)展。

1976年美國Lockhead公司開始使用圖像編程。利用CAD(計算機輔助設計)繪出加工零件的模型，在顯示器上“指點”被加工的部位，輸入所需的工藝參數(shù)，即可由計算機自動計算刀具路徑，模擬加工狀態(tài)，獲得NC程序。

DNC(直接數(shù)控)技術始于20世紀60年代末期。它是使用一臺通用計算機，直接控制和管理一群數(shù)控機床及數(shù)控加工中心，進行多品種、多工序的自動加工。DNC群控技術是FMS柔性制造技術的基礎，現(xiàn)代數(shù)控機床上的DNC接口就是機床數(shù)控裝置與通用計算機之間進行數(shù)據(jù)傳送及通訊控制用的，也是數(shù)控機床之間實現(xiàn)通訊用的接口。隨著DNC數(shù)控技術的發(fā)展，數(shù)控機床已成為無人控制工廠的基本組成單元。

20世紀90年代，出現(xiàn)了包括市場預測、生產(chǎn)決策、產(chǎn)品設計與制造和銷售等全過程均由計算機集成管理和控制的計算機集成制造系統(tǒng)CIMS。其中，數(shù)控是其基本控制單元。

20世紀90年代，基于PC-NC的智能數(shù)控系統(tǒng)開始得到發(fā)展，它打破了原數(shù)控廠家各自為政的封閉式專用系統(tǒng)結構模式，提供開放式基礎，使升級換代變得非常容易。充分利用現(xiàn)有PC機的軟硬件資源，使遠程控制、遠程檢測診斷能夠得以實現(xiàn)。

我國雖然早在1958年就開始研制數(shù)控機床，但由于歷史原因，一直沒有取得實質(zhì)性成果。20世紀70年代初期，曾掀起研制數(shù)控機床的熱潮，但當時是采用分立元件，性能不穩(wěn)定，可靠性差。1980年北京機床研究所引進日本FANUC5、7、3、6數(shù)控系統(tǒng)，上海機床研究所引進美國GE公司的MTC－1數(shù)控系統(tǒng)，遼寧精密儀器廠引進美國Bendix公司的Dynapth

LTD10數(shù)控系統(tǒng)。在引進、消化、吸收國外先進技術的基礎上，北京機床研究所又開發(fā)出BS03經(jīng)濟型數(shù)控和BS04全功能數(shù)控系統(tǒng)，航天部706所研制出MNC864數(shù)控系統(tǒng)。“八五”期間國家又組織近百個單位進行以發(fā)展自主版權為目標的“數(shù)控技術攻關”，從而為數(shù)控技術產(chǎn)業(yè)化建立了基礎。20世紀90年代末，華中數(shù)控自主開發(fā)出基于PC-NC的HNC數(shù)控系統(tǒng)，達到了國際先進水平，加大了我國數(shù)控機床在國際上的競爭力度。

據(jù)1997年不完全統(tǒng)計，全國共擁有數(shù)控機床12萬臺。目前，我國數(shù)控機床生產(chǎn)企業(yè)有100多家，年產(chǎn)量增加到1萬多臺，品種滿足率達80%，并在有些企業(yè)實施了FMS和CIMS工程，數(shù)控機床及其加工技術進入了實用階段。

現(xiàn)代數(shù)控加工正在向高速化、高精度化、高柔性化、高一體化、網(wǎng)絡化和智能化等方向發(fā)展。

1)

高速切削

受高生產(chǎn)率的驅(qū)使，高速化已是現(xiàn)代機床技術發(fā)展的重要方向之一。高速切削可通過高速運算技術、快速插補運算技術、超高速通信技術和高速主軸等技術來實現(xiàn)。

高主軸轉速可減少切削力，減小切削深度，有利于克服機床振動，傳入零件中的熱量大大減低，排屑加快，熱變形減小，加工精度和表面質(zhì)量得到顯著改善。因此，經(jīng)高速加工的工件一般不需要精加工。

2)

高精度控制

高精度化一直是數(shù)控機床技術發(fā)展追求的目標。它包括機床制造的幾何精度和機床使用的加工精度控制兩方面。

提高機床的加工精度，一般是通過減少數(shù)控系統(tǒng)誤差，提高數(shù)控機床基礎大件結構特性和熱穩(wěn)定性，采用補償技術和輔助措施來達到的。目前精整加工精度已提高到0.1

μm，并進入了亞微米級，不久超精度加工將進入納米時代。(加工精度達0.01

μm)

3)

高柔性化

柔性是指機床適應加工對象變化的能力。目前，在進一步提高單機柔性自動化加工的同時，正努力向單元柔性和系統(tǒng)柔性化發(fā)展。

數(shù)控系統(tǒng)在21世紀將具有最大限度的柔性，能實現(xiàn)多種用途。具體是指具有開放性體系結構，通過重構和編輯，視需要系統(tǒng)的組成可大可小；功能可專用也可通用，功能價格比可調(diào)；可以集成用戶的技術經(jīng)驗，形成專家系統(tǒng)。

4)

高一體化

CNC系統(tǒng)與加工過程作為一個整體，實現(xiàn)機電光聲綜合控制，測量造型、加工一體化，加工、實時檢測與修正一體化，機床主機設計與數(shù)控系統(tǒng)設計一體化。

5)

網(wǎng)絡化

實現(xiàn)多種通訊協(xié)議，既滿足單機需要，又能滿足FMS(柔性制造系統(tǒng))、CIMS(計算機集成制造系統(tǒng))對基層設備的要求。配置網(wǎng)絡接口，通過Internet可實現(xiàn)遠程監(jiān)視和控制加工，進行遠程檢測和診斷，使維修變得簡單。建立分布式網(wǎng)絡化制造系統(tǒng)，可便于形成“全球制造”。

6)

智能化

21世紀的CNC系統(tǒng)將是一個高度智能化的系統(tǒng)。具體是指系統(tǒng)應在局部或全部實現(xiàn)加工過程的自適應、自診斷和自調(diào)整；多媒體人機接口使用戶操作簡單，智能編程使編程更加直觀，可使用自然語言編程；加工數(shù)據(jù)的自生成及智能數(shù)據(jù)庫；智能監(jiān)控；采用專家系統(tǒng)以降低對操作者的要第二節(jié)、數(shù)控加工工藝的特點數(shù)控加工工藝是伴隨著數(shù)控機床的產(chǎn)生，不斷發(fā)展和逐步完善起來的一門應用技術，研究的對象是數(shù)控設備完成數(shù)控加工全過程相關的集成化技術，最直接的研究對象是與數(shù)控設備息息相關的數(shù)控裝置、控制系統(tǒng)、數(shù)控程序及編制方法。數(shù)控加工工藝源于傳統(tǒng)的加工工藝，將傳統(tǒng)的加工工藝、計算機數(shù)控技術、計算機輔助設計和輔助制造技術有機地結合在一起，它的一個典型特征是將普通加工工藝完全融入數(shù)控加工工藝中。數(shù)控加工工藝是數(shù)控編程的基礎，高質(zhì)量的數(shù)控加工程序，源于周密、細致的技術可行性分析、總體工藝規(guī)劃和數(shù)控加工工藝設計。

編程員接到一個零件或產(chǎn)品的數(shù)控編程任務，主要的工作包括根據(jù)零件或產(chǎn)品的設計圖紙及相關技術文件進行數(shù)控加工工藝可行性分析，確定完成零件數(shù)控加工的加工方法；選擇數(shù)控機床的類型和規(guī)格；確定加工坐標系、選擇夾具及其輔助工具、選擇刀具和刀具裝夾系統(tǒng)，規(guī)劃數(shù)控加工方案和工藝路線，劃分加工區(qū)域、設計數(shù)控加工工序內(nèi)容，編寫數(shù)控程序，進行數(shù)控程序調(diào)試和實際加工驗證，最后對所有的數(shù)控工藝文件進行完善、固化并存檔等方面的內(nèi)容。數(shù)控編程可以簡單的理解成從零件的設計圖開始，直到數(shù)控加工程序編制完成的整個過程。

數(shù)控加工工藝是數(shù)控編程的核心，只有將數(shù)控加工工藝合理、科學地融入數(shù)控編程中，編程員才能編制出高質(zhì)量和高水平的數(shù)控程序。數(shù)控編程也是逐步完善數(shù)控工藝的過程。

普通加工工藝是數(shù)控加工工藝的基礎和技術保障，由于數(shù)控加工采用計算機對機械加工過程進行自動化控制，使得數(shù)控加工工藝具有如下特點：

1．數(shù)控加工工藝遠比普通機械加工工藝復雜

數(shù)控加工工藝要考慮加工零件的工藝性，加工零件的定位基準和裝夾方式，也要選擇刀具，制定工藝路線、切削方法及工藝參數(shù)等，而這些在常規(guī)工藝中均可以簡化處理。因此，數(shù)控加工工藝比普通加工工藝要復雜得多，影響因素也多，因而有必要對數(shù)控編程的全過程進行綜合分析、合理安排，然后整體完善。相同的數(shù)控加工任務，可以有多個數(shù)控工藝方案，既可以選擇以加工部位作為主線安排工藝，也可以選擇以加工刀具作為主線來安排工藝。數(shù)控加工工藝的多樣化是數(shù)控加工工藝的一個特色，是與傳統(tǒng)加工工藝的顯著區(qū)別。

2．數(shù)控加工工藝設計要有嚴密的條理性

由于數(shù)控加工的自動化程度較高，相對而言，數(shù)控加工的自適應能力就較差。而且數(shù)控加工的影響因素較多，比較復雜，需要對數(shù)控加工的全過程深思熟慮，數(shù)控工藝設計必須具有很好的條理性，也就是說，數(shù)控加工工藝的設計過程必須周密、嚴謹，沒有錯誤。

3．數(shù)控加工工藝的繼承性較好

凡經(jīng)過調(diào)試、校驗和試切削過程驗證的，并在數(shù)控加工實踐中證明是好的數(shù)控加工工藝，都可以作為模板，供后續(xù)加工相類似零件調(diào)用，這樣不僅節(jié)約時間，而且可以保證質(zhì)量。作為模板本身在調(diào)用中也是一個不斷修改完善的過程，可以達到逐步標準化、系列化的效果。因此，數(shù)控工藝具有非常好的繼承性。

4．數(shù)控加工工藝必須經(jīng)過實際驗證才能指導生產(chǎn)

由于數(shù)控加工的自動化程度高，安全和質(zhì)量是至關重要的。數(shù)控加工工藝必須經(jīng)過驗證后才能用于指導生產(chǎn)。在普通機械加工中，工藝員編寫的工藝文件可以直接下到生產(chǎn)線用于指導生產(chǎn)，一般不需要上述的復雜過程。第三節(jié)、數(shù)控機床與普通機床相比具有的優(yōu)越性數(shù)控機床的操作和監(jiān)控全部在這個數(shù)控單元中完成，它是數(shù)控機床的大腦。與普通機床相比，數(shù)控機床有如下特點：●加工精度高，具有穩(wěn)定的加工質(zhì)量；●可進行多坐標的聯(lián)動，能加工形狀復雜的零件；●加工零件改變時，一般只需要更改數(shù)控程序，可節(jié)省生產(chǎn)準備時間；數(shù)控折彎機●機床本身的精度高、剛性大,可選擇有利的加工用量，生產(chǎn)率高（一般為普通機床的3~5倍）；●機床自動化程度高，可以減輕勞動強度；●對操作人員的素質(zhì)要求較高，對維修人員的技術要求更高。第四章槽輪和撥盤的工藝規(guī)程設計第一節(jié)、機械加工工藝規(guī)程的作用一、工藝規(guī)程是指導機械加工的技術文件，機械加工的生產(chǎn)計劃、調(diào)度，工人的操作，零件的加工質(zhì)量的檢驗，加工成本的核算，這些都是以工藝規(guī)程為依據(jù)的。處理生產(chǎn)中的問題，也常以工藝規(guī)程作為共同依據(jù)。如處理質(zhì)量事故，應按工藝規(guī)程來確定各有關單位、人員的責任。二、工藝規(guī)程是生產(chǎn)準備工作的主要依據(jù)。生產(chǎn)新零件時，首先要制訂該零件的機械加工工藝規(guī)程，再根據(jù)工藝規(guī)程進行生產(chǎn)準備。如：新零件加工工藝中的關鍵工序的分析研究；準備所需的刀、夾、量具（外購或自行制造）；原材料及毛坯的采購或制造；新設備的購置或舊設備改裝等，均必須根據(jù)工藝來進行。。三、工藝規(guī)程是新建機械制造廠（車間）的基本技術文件。新建（改.擴建）批量或大批量機械加工車間（工段）時，應根據(jù)工藝規(guī)程確定所需機床的種類和數(shù)量以及在車間的布置，再由此確定車間的面積大小、動力和吊裝設備配置以及所需工人的工種、技術等級、數(shù)量等。第二節(jié)、機械加工工藝規(guī)程的制定程序機械加工工藝規(guī)程一般包括以下內(nèi)容：工件的加工工藝路線、各工序公布的具體內(nèi)容及其所用的設備和工裝設備、工件的檢驗項目及檢驗方法、切削用量、時間定額。一、制定工藝規(guī)程的原始材料：（1）產(chǎn)品全套裝配圖和零件圖；（2）產(chǎn)品驗收的質(zhì)量標準；（3）毛坯資料；（4）有關的工藝手冊及圖紙；二、計算年生產(chǎn)綱領，確定生產(chǎn)類型：本次畢業(yè)設計的產(chǎn)品全部為單件生產(chǎn)類型三、分析零件圖紙及產(chǎn)品裝備圖，對零件進行工藝分析：零件的工藝分析包括零件結構的分析和零件技術要求的分析兩種。其中零件結構分析又包括零件表面的組成及基本類型、主要表面和次要面區(qū)分及零件的結構工藝性分析三類；零件技術的要求分析包括加工表面的尺寸精度、形狀精度和表面粗糙度各加工表面之間的相互位置精度及工件的熱處理和其他要求的分析。四、擬定工藝路線工藝路線主要包括方法的選擇、劃分加工階段、劃分工序、工序順序的安排。在這里主要考慮經(jīng)濟精度（在正常加工條件下的能保證一定范圍的加工精度）、零件材料的可加工性、工件的結構和尺寸大小及檢驗工序的安排。五、確定各工序的加工余量，計算各工序尺寸及公差工序余量是指為完成某一工序所必須切除的金屬層厚度，即相鄰兩工序的工序尺寸之差；加工總余量是指由毛坯變成成品的過程中，在某些加工表面所切除的金屬總厚度。影響加工余量的因素有前工序的尺寸公差、前工序的形位公差、前工序的表面粗糙度和表面缺陷、本工序的安裝誤差。六、確定各工序所用的設備及刀具、夾具、量具及輔助工具：夾具：大批量生產(chǎn)時廣泛采用的高效氣動、液動夾具；單件小批生產(chǎn)時采用的組合夾具或可調(diào)夾具；裝刀夾具：各種夾具（各種快速換刀夾、刀具微調(diào)機構、專用對刀樣板或?qū)Φ稑影澹詣訐Q刀裝置）七、確定各主要工序的技術要求及檢驗方法技術要求：工件的形狀、位置精度、表面粗糙度、配合精度等。八、填寫工藝文件機械加工工藝過程卡、作業(yè)指導書、質(zhì)量手冊、圖紙、機床調(diào)整卡、檢驗工序卡、機床使用登記記錄表等。第三節(jié)、毛坯的選擇毛坯的種類有鑄件、鍛件、型材、焊接件、沖壓件、冷擠壓件、粉末冶金。鑄件有砂型鑄造和特殊鑄造；鍛件有自由鍛造件和模鍛件；型材有熱軋和冷軋；焊接件具有制造簡單、周期性、抗振性差、變形大、加工前要時效處理的特點。第四節(jié)、定位基準的選擇機械加工過程中，定位基準的選擇合理與否決定零件質(zhì)量的好壞，對能否保證零件的尺寸精度和相互精度要求，以及對零件各表面間的加工工序安排都有很大影響，當用夾具安裝工件時，定位基準的選擇還會影響到夾具結構的復雜程度。因此定位基準的選擇是一個很重要的工藝問題。一）、粗基準的選擇原則選擇粗基準是，主要要求保證各加工面有足夠的余量，使加工面與不加工間的位置符合圖樣要求，并特別注意要盡快獲得精基準。具體選擇時應考慮下列原則：選擇重要表面為基準為保證工件上重要表面的加工余量小而均勻，則應選擇該表面為粗基準。所謂重要表面是工件精度以及表面質(zhì)量要求較高的表面。選擇不加工表面為粗基準為了保證加工面與不加工面間的位置要求，一般選擇不加工面為粗基準。選擇加工余量最小的表面為粗基準在沒有要求保證重要表面加工余量均與的情況下，如果零件每個面都要加工，則應選擇其中加工余量最小的表面為粗基準，以避免該表面在加工時因余量不足而留下毛坯面，造成工件廢品。選擇較為平整光潔、加工面積較大的表面為基準，以便工件定位可靠、夾緊方便。粗基準在同一尺寸方向上只能使用一次。第五節(jié)、加工順序的安排加工工序的安排能保證加工質(zhì)量的要求、合理使用機床設備的需要、及時發(fā)現(xiàn)毛坯缺陷、便于安排其他成員的工作，提高集體的工作效率。粗加工階段：先按圖紙要求粗加工，為精加工留出余量。精加工階段：將粗加工階段留下的余量切除，是產(chǎn)品符合圖紙要求。第六節(jié)、本零件工藝規(guī)程設計機械加工工藝過程卡片產(chǎn)品型號零件圖號CL—01—01產(chǎn)品名稱六齒槽輪零件名稱六齒槽輪材料牌號鋁型材毛坯種類型材毛坯外形尺寸131×131×20每毛坯件數(shù)1每臺件數(shù)工序號工名序稱工序內(nèi)容車間工段設備工藝裝備鋸料外購10銑面將毛坯的定位基準銑深度為3mm的面實訓YMH600電腦、直徑為12端面銑刀、游標卡尺。20粗加工按照圖紙要求粗加工外型，留出0.5mm的余量精加工實訓YMH600電腦、直徑為8端面銑刀、游標卡尺。30精加工將粗加工留下的0.5mm的余量切除，達到圖紙尺寸要求實訓YMH600電腦、直徑為8端面銑刀、游標卡尺。40銑出工件將工件翻轉安裝，銑出以加工好的六齒槽輪實訓YMH600i電腦、直徑為8端面銑刀、游標卡尺。50打磨將加工好的槽輪打磨，使其表面光滑，美觀實訓YMH600銼刀一把。60檢驗檢查各尺寸是否符合圖紙要求實訓無游標卡尺設計日期）校對（日期）審核（日期）標準化（日期）楊世榮2011年11月10日2011年11月20日標記處數(shù)更改文件號簽字日期標記處數(shù)更改文件號簽字日期附：加工程序%O6584G54N100G21N106G0G90X-85.986Y-36.543SN108G43H2Z30.N110Z10.N112G1Z.9F150.N114G2X-68.875Y-30.957Z-.582I8.556J2.793N116X-68.8Y-31.198Z-.595I-8.556J-2.793N118G1X-60.49Y-28.74F1200.。。N2562X-89.N2564X-78.732Y17.893N2566G3X-81.49Y7.49I18.242J-10.403N2568G1Y-7.49N2570G3X-60.49Y-28.49I21.J0.N2572G1FN2574G2X-81.49Y-7.49I0.J21.F1200.N2576G1Y7.49N2578G2X-60.49Y28.49I21.J0.N2580G1X81.49N2582Y-28.49N2584X-60.49N2586G0Z30.N2588M5N2590G91GN2592G28X0.Y0.N2594M30%機械加工工藝過程卡片產(chǎn)品型號零件圖號CL—01—02產(chǎn)品名稱撥盤零件名稱撥盤材料牌號鋁型材毛坯種類型材毛坯外形尺寸131×131×20每毛坯件數(shù)1每臺件數(shù)工序號工名序稱工序內(nèi)容車間工段設備工藝裝備鋸料外購10銑面將毛坯的定位基準銑深度為3mm的面實訓YMH600電腦、直徑為12端面銑刀、游標卡尺。20粗加工按照圖紙要求粗加工外型，留出0.5mm的余量精加工實訓YMH600電腦、直徑為8端面銑刀、游標卡尺。30精加工將粗加工留下的0.5mm的余量切除，達到圖紙尺寸要求實訓YMH600電腦、直徑為8端面銑刀、游標卡尺。40銑出工件將工件翻轉安裝，銑出以加工好的撥盤實訓YMH600i電腦、直徑為8端面銑刀、游標卡尺。50打磨將加工好的槽輪打磨，使其表面光滑，美觀實訓YMH600銼刀一把。60檢驗檢查各尺寸是否符合圖紙要求實訓無游標卡尺設計日期）校對（日期）審核（日期）標準化（日期）楊世榮2011年11月10日2011年11月20日標記處數(shù)更改文件號簽字日期標記處數(shù)更改文件號簽字日期附：加工程序O2222N6178Y51.5N6180X-51.5N6182Y-51.5N6184X-30.441Y-40.919N6186G3X51.Y0.I30.441J40.919N6188G1FN6190G2X-51.I-51.J0.F1200.N6192X51.I51.J0.N6194G1Z10.F3000.N6196G0Z30.N6198X-42.565Y41.75N6200Z10.N6202G1Z-11.F150.N6204X-41.335Y42.95F1200.N6206X-36.7Y44.15N6208X-43.45Y43.55N6210X-44.05Y35.75N6212X-43.65Y26.856N6214G2X0.Y51.25I43.65J-26.856N6216X51.25Y0.I0.J-51.25N6218X0.Y-51.25I-51.25J0.N6220X-41.063Y-30.666I0.J51.25N6222G1X-40.488Y-43.45N6224X-41.461Y-42.85N6226X-44.05Y-36.25N6228X-43.45Y-44.05N6230X-36.211Y-45.25N6232X-24.719Y-44.895N6234G3X0.Y-51.25I24.719J44.895N6236X27.443Y-43.283I0.J51.25N6238G1X41.461Y-42.85N6240X36.211Y-45.25N6242X43.45Y-44.05N6244X43.1Y-40.45N6246X44.05Y-36.25N6248Y-26.195N6250G3X51.25Y0.I-44.05J26.195N6252X44.05Y26.195I-51.25J0.N6254G1Y35.75N6256X43.45Y43.55N6258X36.7Y44.15N6260X41.335Y42.95N6262X43.124Y41.15N6176X51.5F1200.N6178Y51.5N6180X-51.5N6182Y-51.5N6184X-30.441Y-40.919N6186G3X51.Y0.I30.441J40.919N6188G1FN6190G2X-51.I-51.J0.F1200.N6192X51.I51.J0.N6194G1Z10.F3000.N6196G0Z30.N6198X-42.565Y41.75N6200Z10.N6202G1Z-11.F150.N6204X-41.335Y42.95F1200.N6206X-36.7Y44.15N6208X-43.45Y43.55N6210X-44.05Y35.75N6212X-43.65Y26.856N6214G2X0.Y51.25I43.65J-26.856N6216X51.25Y0.I0.J-51.25N6218X0.Y-51.25I-51.25J0.N6220X-41.063Y-30.666I0.J51.25N6222G1X-40.488Y-43.45N6224X-41.461Y-42.85N6226X-44.05Y-36.25N6228X-43.45Y-44.05N6230X-36.211Y-45.25N6232X-24.719Y-44.895N6234G3X0.Y-51.25I24.719J44.895N6236X27.443Y-43.283I0.J51.25N6238G1X41.461Y-42.85N6240X36.211Y-45.25N6242X43.45Y-44.05N6244X43.1Y-40.45N6246X44.05Y-36.25N6248Y-26.195N6250G3X51.25Y0.I-44.05J26.195N6252X44.05Y26.195I-51.25J0.N6254G1Y35.75N6256X43.45Y43.55N6258X36.7Y44.15N6260X41.335Y42.95N6262X43.124Y41.15N6264X43.55Y36.35N6266X51.25Y51.25N6268X0.N6270X-51.25N6272Y0.N6274G2X0.Y51.25I51.25J0.N6276X51.25Y0.I0.J-51.25N6278X0.Y-51.25I-51.25J0.N6280X-51.25Y0.I0.J51.25N6282G1Y-51.25N6284X0.N6286X51.25N6288Y0.N6290Y51.25N6292X36.062Y36.062N6294G3X-36.062Y-36.062I-36.062J-36.062N6296G1X-51.5Y-51.5N6298F150.N6300X51.5F1200.N6302Y51.5N6304X-51.5N6306Y-51.5N6308X-30.441Y-40.919N6310G3X51.Y0.I30.441J40.919N6312G1FN6314G2X-51.I-51.J0.F1200.N6316X51.I51.J0.N6318G1Z10.F3000.N6320G0Z30.N6322M5N6324G91GN6326G28X0.Y0.N6328M30%刀具卡片產(chǎn)品名稱或代號零件名稱零件圖號序號刀具號刀具規(guī)格名稱數(shù)量加工表面?zhèn)渥?T0145度外圓車刀1粗、精車端面2T02切斷刀1切斷2、數(shù)控加