数控毕业论文范文

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毕业论文

题目 浅析数控机床故障诊断与维修 专业 班级 学生 指导教师

数控加工与维护工程 王海波

摘

要

本文简要介绍了数控机床在日常工作中常出现的故障及其解决方法！还有在平日的工作中如何更好的去维护我们的机床！数控机床是一种价格昂贵的精密设备，这影响到我们加工出来的工件的精度和工件是否合格！所以，对于机床的维护也是很重要的！

科学技术的发展，对机械产品提出了高精度、高复杂性的要求，而且产品的更新换代也在加快，这对机床设备不仅提出了精度和效率的要求，而且也对其提出了通用性和灵活性的要求。数控机床就是针对这种要求而产生的一种新型自动化机床。数控机床集微电子技术、计算机技术、自动控制技术及伺服驱动技术、精密机械技术于一体，是高度机电一体化的典型产品。它本身又是机电一体化的重要组成部分，是现代机床技术水平的重要标志。数控机床体现了当前世界机床技术进步的主流，是衡量机械制造工艺水平的重要指标，在柔性生产和计算机集成制造等先进制造技术中起着重要的基础核心作用。因此，如何更好的使用数控机床是一个很重要的问题。由于数控机床是一种价格昂贵的精密设备，因此，其维护更是不容忽视。

关键词：数控故障、检测、维护、解决方法

目 录

第一章数控机床

1.1 数控机床的概述 1.2 数控机床的特点

1.3数控机床使用中应注意的事项

第二章 数控机床各部故障分析及维修

1.1数控机床主轴伺服系统故障检查及维修 1.2机床PLC初始故障的诊断 1.3数控设备检测元件故障及维修

第三章 数控机床的维护 总结 致谢 参考文献

第一章 数控机床

1.数控加工的概念

首先，要知道数控机床一般的故障出现在什么地方或者是如何去解决问题，我们就必须得熟练的了解数控机床的工作原理及特点等相关的一些知识！这样我们才能在遇到这些问题的时候得心应手。数控机床的工作原理就是将加工过程所需的各种操作（如主轴变速、工件的松开与夹紧、进刀与退刀、开车与停车、自动关停冷却液）和步骤以及工件的形状尺寸用数字化的代码表示，通过控制介质（如穿孔纸带或磁盘等）将数字信息送入数控装置，数控装置对输入的信息进行处理与运算，发出各种控制信号，控制机床的伺服系统或其他驱动元件，使机床自动加工出所需要的工件。所以，数控加工的关键是加工数据和工艺参数的获取，即数控编程。数控加工一般包括以下几个内容： (1) 对图纸进行分析，确定需要数控加工的部分；

(2) 利用图形软件（如CAXA制造工程师）对需要数控加工的部分造型；

(3) 根据加工条件，选择合适的加工参数，生成加工轨迹（包括粗加工、半精加工、精加工轨迹）； (4) 轨迹的仿真检验； (5) 生成G代码； (6) 传给机床加工。 2.数控机床的特点 (1) 具有高度柔性

在数控机床上加工零件，主要取决于加工程序，它与普通机床不同，不必制造、更换许多工具、夹具，不需要经常调整机床。因此，数控机床适用于零件频繁更换的场合。也就是适合单件、小批生产及新产品的开发，缩短了生产准备周期，节省了大量工艺设备的费用。 (2) 加工精度高

数控机床的加工精度，一般可达到0.005～0.1mm，数控机床是按数字信号形式控制的，数控装置每输出一个脉冲信号，则机床移动部件移动一个脉冲当量（一般为0.001mm），而且机床进给传动链的反向间隙与丝杠螺距平均误差可由数控装置进行补偿，因此，数控机床定位精度比较高。 (3) 加工质量稳定、可靠

加工同一批零件，在同一机床，在相同加工条件下，使用相同刀具和加工程序，刀具的走刀轨迹完全相同，零件的一致性好，质量稳定。 (4) 生产率高

数控机床可有效地减少零件的加工时间和辅助时间，数控机床的主轴转速和进给量的范围大，允许机床进行大切削量的强力切削，数控机床目前正进入高速加工时代，数控机床移动部件的快速移动和定位及高速切削加工，减少了半成品的工序间周转时间，提高了生产效率。 (5) 改善劳动条件

数控机床加工前经调整好后，输入程序并启动，机床就能自动连续的进行加工，直至加工结束。操作者主要是程序的输入、编辑、装卸零件、刀具准备、加工状态的观测，零件的检验等工作，劳动强度极大

降低，机床操作者的劳动趋于智力型工作。另外，机床一般是封闭式加工，即清洁，又安全。 (6) 利于生产管理现代化

数控机床的加工，可预先精确估计加工时间，所使用的刀具、夹具可进行规范化、现代化管理。数控机床使用数字信号与标准代码为控制信息，易于实现加工信息的标准化，目前已与计算机辅助设计与制造（CAD/CAM）有机地结合起来，是现代集成制造技术的基础。 3.数控机床使用中应注意的事项

使用数控机床之前，应仔细阅读机床使用说明书以及其他有关资料，以便正确操作使用机床，并注意以下几点：

(1) 机床操作、维修人员必须是掌握相应机床专业知识的专业人员或经过技术培训的人员，且必须按安全操作规程及安全操作规定操作机床；

(2) 非专业人员不得打开电柜门，打开电柜门前必须确认已经关掉了机床总电源开关。只有专业维修人员才允许打开电柜门，进行通电检修；

(3) 除一些供用户使用并可以改动的参数外，其它系统参数、主轴参数、伺服参数等，用户不能私自修改，否则将给操作者带来设备、工件、人身等伤害；

(4) 修改参数后，进行第一次加工时，机床在不装刀具和工件的情况下用机床锁住、单程序段等方式进行试运行，确认机床正常后再使用机床；

(5) 机床的PLC程序是机床制造商按机床需要设计的，不需要修改。不正确的修改，操作机床可能造成机床的损坏，甚至伤害操作者； (6) 建议机床连续运行最多24小时，如果连续运行时间太长会影响电气系统和部分机械器件的寿命，从而会影响机床的精度； (7) 机床全部连接器、接头等，不允许带电拔、插操作，否则将引起严重的后果。

第二章 数控机床各部故障分析及维修

1.数控机床主轴伺服系统故障检查及维修

在维修主回路采用错位选触无环流可逆调速驱动系统的数控车床中所遇到的部分故障及处理方法。

①. 故障现象：1.8m卧车在点动时，花盘来回摆动。

检查：测量驱动控制系统中的±20V直流稳压电源的纹波为4V峰峰值，大大超过了规定的范围。

分析：在控制系统的放大电路中，高、低通滤波器可以滤掉，如：测速机反馈，电流反馈，电压反馈中的各次谐波干扰信号，但无法滤除系统本身直流电源电路中的谐波分量，因它存在于整个系统中，这些谐波进入放大器就会使放大器阻塞，使系统产生各种不正常的现象。在点动状态下，因电机的转速较低，这些谐波已超过了点动时的电压值，造成了系统的振荡，使主轴花盘来回摆动，而且一旦去除谐波信号，故障马上消失。

处理：将电压板中的100MF和1000MF滤波电容换下焊上新电容，并测量纹波只有几个毫伏后将电源板安装好，开机试运行，故障消除。

②. 故障现象：5m立车在运行加工中发出哐哐声后，烧保险。

检查：发现5FC5FG、5RG5RQ正反组全无脉冲输出(线路见图2)，测量结果，IC7反相器损坏，又发现1FG1FC输出波形较其他波形幅值低得多。

分析：5m立车主驱动直流电机的驱动电压由晶闸管全控桥反并联整流电路提供。12路触发脉冲中，有两路消失，另一路触发脉冲

的幅值较其它正常触发脉冲要短三分之一，当出现哐哐的齿轮撞击声时，误以为液压马达联轴节处出现了问题，但过了一会儿两路保险丝烧坏，实际上，在这次故障的前一段时间里已烧过两次保险，当时只认为是偶然的电网不稳造成，因换上保险丝后，故障就消除了。由于5m立车加工运行时的转速较低，虽然可控硅整流电路是桥式整流，但是线路中触发脉冲丢失和幅值小同时存在时，也会造成电流不连续，输出的电压不稳，从而使电机的转速不稳。一开始出现的哐哐声，实际就是转速不稳的表现。由于电流断续而引起的烧保险故障能发生在运行后停车和正常运行的任何时刻。

处理：将放大管T1(另一组触发电路中的放大管，功能如图2中的T7)及反相器IC7换下，故障消除。

2． 机床PLC初始故障的诊断

机床PLC初始故障的诊断为了保护机床和维修方便，PLC有显示和检测机床故障的能力。一旦发生故障，维修人员就能根据机床的故障显示号去确定故障类别，予以排除。但在实际加工过程中，我们发现有时PLC同时显示几个故障，它们是由某一个故障引起的连锁故障，排除了初始的引发故障，其它故障报警就消失了。可是从机床PLC显示的所有报警故障中，维修人员并不知道哪个故障是初始引发故障，维修人员只能逐个故障去查，这就增加了维修难度。机床PLC初始故障诊断功能，通过PLC程序，准确判断出初始故障的报警号。维修中，首先排除初始故障，其它引发故障自行消失，这样就极大地方便了机床的维修，提高了机床维修的快速性和准确性。 2 初

始故障诊断原理设计的PLC程序不单单是把各个故障都能检测和显示出来，还能把最关键的初始故障自动判断出来。

初始故障诊断原理：以3个故障为例，其中设置了3个故障检测位，分别为R500.0、R510.0、R520.0；3个初始故障检测位为R500.2、R510.

2、R520.2；F149.1为系统复位信号。初始状态时，无报警出现，故障检测位都为“0”，初始故障检测位也都为“0”，复位信号F149.1为“0”。在3个故障中假设首先发生第二个故障。在程序扫描的第一个周期内，其对应的故障检测位R510.0变为“1”，R500.2、R520.

2、F149.1初始值为“0”，初始故障检测位R510.2变为“1”，通过自锁保持为“1”，直到故障被排除，系统复位信号发出后“1”状态才被解除。在程序扫描的第二个周期内，R510.2保持为“1”，实现了对R500.1、R520.1的封锁，即使此时另外某一个故障检测位为“1”，也不能导致其初始故障检测位变为“1”。通过此PLC程序的控制，就能从同时发生的众多故障里准确地判断出初始故障。在JCS018数控机床中，遇到了多个故障同时发生的问题，如换刀报警和液压报警同时出现。维修时，先检查液压控制部分，然后才能确认故障出在换刀过程中。检查后我们才知道换刀的动力由液压驱动来提供。PLC控制程序设计中，当遇到换刀故障时，为防止更大的意外发生，在报警的同时也断开了液压控制，因此换刀故障发生时出现了两个报警信息。为遵循原机床的设计思路，而又能准确地发出报警信息，给JCS018数控机床增加了对初始故障的检查功能。按照前面的程序分析，换刀和液压故障检测位分别为R500.0和R510.0，初始故障可从初始故障检测位

R500.2和R510.2读出。当该机床再发生类似故障时，就能很快地判断出初始故障。

3．

数控设备检测元件故障及维修

检测元件是数控机床伺服系统的重要组成部分，它起着检测各控制轴的位移和速度的作用，它把检测到的信号反馈回去，构成闭环系统。测量方式可分为直接测量和间接测量：直接测量就是对机床的直线位移采用直线型检测元件测量，直接测量常用的检测元件一般包括：直线感应同步器、计量光栅、磁尺激光干涉仪。间接测量就是对机床的直线位移采用回转型检测元件测量，间接测量常用的检测元件一般包括：脉冲编码器、旋转变压器、圆感应同步器、圆光栅和圆磁栅。

当机床出现如下故障现象时，应考虑是否是由检测元件的故障引起的：

①.机械振荡（加／减速时）：

(1)脉冲编码器出现故障，此时检查速度单元上的反馈线端子电压是否在某几点电压下降，如有下降表明脉冲编码器不良，更换编码器。

(2)脉冲编码器十字联轴节可能损坏，导致轴转速与检测到的速度不同步，更换联轴节。

(3)测速发电机出现故障，修复，更换测速机。

②.机械暴走（飞车）：

在检查位置控制单元和速度控制单元的情况下，应检查：

(1)脉冲编码器接线是否错误，检查编码器接线是否为正反馈，A相和B相是否接反。

(2)脉冲编码器联轴节是否损坏，更换联轴节。

(3)检查测速发电机端子是否接反和励磁信号线是否接错。

③.主轴不能定向或定向不到位：

在检查定向控制电路设置和调整，检查定向板，主轴控制印刷电路板调整的同时，应检查位置检测器（编码器）是否不良，此时测编码器输出波形。

④.坐标轴振动进给：

在检查电动机线圈是否短路，机械进给丝杠同电机的连接是否良好，检查整个伺服系统是否稳定的情况下，检查脉冲编码是否良好、联轴节联接是否平稳可靠、测速机是否可靠。

检测元件是一种极其精密和容易受损的器件，一定要从下面几个方面注意，进行正确的使用和维护保养。

(1)．不能受到强烈振动和摩擦以免损伤代码板，不能受到灰尘油污的污染，以免影响正常信号的输出。

(2)．工作环境周围温度不能超标，额定电源电压一定要满足，以便于集成电路片子的正常工作。

(3)．要保证反馈线电阻，电容的正常，保证正常信号的传输。

(4)．防止外部电源、噪声干扰，要保证屏蔽良好，以免影响反馈信号。

(5)．安装方式要正确，如编码器联接轴要同心对正，防止轴超出允许的载重量，以保证其性能的正常。

总之，在数控设备的故障中，检测元件的故障比例是比较高的，只要正确的使用并加强维护保养，对出现的问题进行深入分析，就一定能降低故障率，并能迅速解决故障，保证设备的正常运行。

第三章 数控机床的维护

数控系统是数控机床的核心部件，因此，数控机床的维护主要是数控系统的维护。数控系统经过一段较长时间的使用，电子元器件性能要老化甚至损坏，有些机械部件更是如此，为了尽量地延长元器件的寿命和零部件的磨损周期，防止各种故障，特别是恶性事故的发生，就必须对数控系统进行日常的维护。概括起来，要注意以下几个方面。 1.制订数控系统日常维护的规章制度

根据各种部件特点，确定各自保养条例。如明文规定哪些地方需要天天清理（如CNC系统的输入／输出单元——光电阅读机的清洁，检查机械结构部分是否润滑良好等），哪些部件要定期检查或更换（如直流伺服电动机电刷和换向器应每月检查一次）。 2.应尽量少开数控柜和强电柜的门

因为在机加工车间的空气中一般都含有油雾、灰尘甚至金属粉末。一旦它们落在数控系统内的印制线路或电器件上，容易引起元器件间绝缘电阻下降，甚至导致元器件及印制线路的损坏。有的用户在夏天为了使数控系统超负荷长期工作，打开数控柜的门来散热，这是种绝不可取的方法，最终会导致数控系统的加速损坏。正确的方法是降低数控系统的外部环境温度。因此，应该有一种严格的规定，除非进行必要的调整和维修，不允许随便开启柜门，更不允许在使用时敞开柜门。 3.定时清扫数控柜的散热通风系统

应每天检查数控系统柜上各个冷却风扇工作是否正常，应视工作环境状况，每半年或每季度检查一次风道过滤器是否有堵塞现象。如果过

滤网上灰尘积聚过多，需及时清理，否则将会引起数控系统柜内温度高（一般不允许超过55℃），造成过热报警或数控系统工作不可靠。 4.经常监视数控系统用的电网电压

FANUC公司生产的数控系统，允许电网电压在额定值的85%～110%的范围内波动。如果超出此范围，就会造成系统不能正常工作，甚至会引起数控系统内部电子部件损坏。 5.定期更换存储器用电池

FANUC公司所生产的数控系统内的存储器有两种： (1) 不需电池保持的磁泡存储器。

(2) 需要用电池保持的CMOS RAM器件，为了在数控系统不通电期间能保持存储的内容，内部设有可充电电池维持电路，在数控系统通电时，由+5V电源经一个二极管向CMOS RAM供电，并对可充电电池进行充电；当数控系统切断电源时，则改为由电池供电来维持CMOS RAM内的信息，在一般情况下，即使电池尚未失效，也应每年更换一次电池，以便确保系统能正常工作。另外，一定要注意，电池的更换应在数控系统供电状态下进行。 6.数控系统长期不用时的维护

为提高数控系统的利用率和减少数控系统的故障，数控机床应满负荷使用，而不要长期闲置不用，由于某种原因，造成数控系统长期闲置不用时，为了避免数控系统损坏，需注意以下两点：

(1) 要经常给数控系统通电，特别是在环境湿度较大的梅雨季节更应如此，在机床锁住不动的情况下（即伺服电动机不转时），让数控系

统空运行。利用电器元件本身的发热来驱散数控系统内的潮气，保证电子器件性能稳定可靠，实践证明，在空气湿度较大的地区，经常通电是降低故障率的一个有效措施。

(2) 数控机床采用直流进给伺服驱动和直流主轴伺服驱动的，应将电刷从直流电动机中取出，以免由于化学腐蚀作用，使换向器表面腐蚀，造成换向性能变坏，甚至使整台电动机损坏。

总

结

进入21世纪，随着数控技术的飞速发展，数控设备已遍布全世界，不仅工业发达国家已广泛采用，就是发展中国家也大量使用。我国自改革开放以来也引进了不少先进的设备，这些设备的特点是以大规模集成电路为主的数控设备，这些设备功能强，生产效率高，但是复杂，它涉及机械、电器、液压、气动、光学、与计算机技术等许多领域，尤其在故障论断、状态检测方面涉及数字测试技术与计算机网络技术。

在数控机床维修中推广应用新技术、新工艺、新材料，做好数控的技术改造和局部改装设计管理工作，搞好数控机床维修用工、检、量具的管理，搞好数控设备维修的质量管理等工作。只有这样，才能做好数控机床的维修工作，保障数控机床的正常运行，从而保障企业生产的顺利运行。所以，无论是CNC系统，机床强电，还是机械、液压、气路等，只要有可能引起该故障的原因，都要尽可能全面地列出来，进行综合判断和筛选，然后通过必要的实验达到确诊和最终排除故障的目的。

致

谢

经过半年的忙碌和工作，本次毕业论文已经接近尾声，作为一个本科生的毕业论文，由于经验的匮乏，难免有许多考虑不周全的地方，如果没有导师的督促指导，以及一起工作的同学们的支持，想要完成这个设计是难以想象的。

在论文写作过程中，得到了

老师的亲切关怀和耐心的指导，她严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。从课题的选择到项目的最终完成，

老师都始终给了我细心的指导和不懈的支持。多少个日日夜夜，

她不仅在学业上给我以为精心指导，同时还在思想、生活上给我以无微不至的关怀，除了敬佩老师的专业水平外，她的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样，并将积极影响我今后的学习和工作。在此谨向

老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。 在论文即将完成之际，我的心情无法平静，从开始进入课题到论文的顺利完成，有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意！最后我还要感谢真培养我长大含辛茹苦的父母，谢谢你们！

最后我还要感谢

年来对质我的栽培。

参考文献

【1】

张超英，谢富春编.

《数控编程技术.》

【2】

张超英，罗学科编.

《数控加工技术综合实训》

【3】

数控技术培训系列教程.

《世纪星数控系统编程\\操作说明书》

【4】 全国数控培训网络天津分中心编.《数控编程》

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数控毕业论文.txt如果中了一千万，我就去买30套房子租给别人，每天都去收一次房租。哇咔咔~~充实骑白马的不一定是王子，可能是唐僧；带翅膀的也不一定是天使，有时候是鸟人。数控技术和数控装备是制造工业现代化的重要基础。这个基础是否牢固直接影响到一个国家的经济发展和综合国力，关系到一个国家的战略地位。因此，世界上各工业发达国家均采取重大措施来发展自己的数控技术及其产业。

在我国，数控技术与装备的发展亦得到了高度重视，近年来取得了相当大的进步。特别是在通用微机数控领域，以PC平台为基础的国产数控系统，已经走在了世界前列。但是，我国在数控技术研究和产业发展方面亦存在不少问题，特别是在技术创新能力、商品化进程、市场占有率等方面情况尤为突出。在新世纪到来时，如何有效解决这些问题，使我国数控领域沿着可持续发展的道路，从整体上全面迈入世界先进行列，使我们在国际竞争中有举足轻重的地位，将是数控研究开发部门和生产厂家所面临的重要任务。

为完成此任务，首先必须确立符合中国国情的发展道路。为此，本文从总体战略和技术路线两个层次及数控系统、功能部件、数控整机等几个具体方面探讨了新世纪的发展途径。

1 总体战略

制定符合中国国情的总体发展战略，对21世纪我国数控技术与产业的发展至关重要。通过对数控技术和产业发展趋势的分析和对我国数控领域存在问题的研究，我们认为以科技创新为先导，以商品化为主干，以管理和营销为重点，以技术支持和服务为后盾，坚持可持续发展道路将是一种符合我国国情的发展数控技术和产业的总体战略。

1.1 以科技创新为先导

中国数控技术和产业经过40多年的发展，从无到有，从引进消化到拥有自己独立的自主版权，取得了相当大的进步。但回顾这几十年的发展，可以看到我们在数控领域的进步主要还是按国外一些模式，按部就班地发展，真正创新的成分不多。这种局面在发展初期的起步阶段，是无可非议的。但到了世界数控强手如林的今天和知识经济即将登上舞台的新世纪，这一常规途径就很难行通了。例如，在国外模拟伺服快过时时，我们开始搞模拟伺服，还没等我们占稳市场，技术上就已经落后了；在国外将脉冲驱动的数字式伺服打入我国市场时，我们就跟着搞这类所谓的数字伺服，但至今没形成大的市场规模；近来国外将数字式伺服发展到用网络（通过光缆等）与数控装置连接时，我们又跟着发展此类系统，前途仍不乐观。这种老是跟在别人后面走，按国外已有控制和驱动模式来开发国产数控系统，在技术上难免要滞后，再加上国外公司在我国境内设立研究所和生产厂，实行就地开发、就地生产和就地销售，使我们的产品在性能价格比上已越来越无多大优势，因此要进一步扩大市场占有率，难度自然就很大了。

为改变这种现状，我们必须深刻理解和认真落实“科学技术是第一生产力”的伟大论断，大力加强数控领域的科技创新，努力研究具有中国特色的实用的先进数控技术，逐步建立自己独立的、先进的技术体系。在此基础上大力发展符合中国国情的数控产品，从而形成从数控系统、数控功能部件到种类齐全的数控机床整机的完整的产业体系。这样，才不会被国外牵着鼻子，永远受别人的制约，才有可能用先进、实用的数控产品去收复国内市场，打开国际市场，使中国的数控技术和数控产业在21世纪走在世界的前列。

1.2 在商品化上狠下工夫

近几年我国数控产品虽然发展很快，但真正在市场上站住脚的却不多。就数控系统而言，国产货仍未真正被广大机床厂所接受，因此出现国产数控系统用于旧机床改造的例子较多，而装备新机床的却很少，机床厂出产的国产数控机床大多数用的都是国外的系统。这当然不是说旧机床的数控化改造不重要，而是说明从商品的角度看，我们的数控系统与国外相比还存在相当大的差距。

影响数控系统和数控机床商品化的主要因素除技术性能和功能外，更重要的就是可靠性、稳定性和实用性。以往，一些数控技术和产品的研究、开发部门，所追求的往往是一些体现技术水平的指标（如多少通道、多少轴联动、每分钟多少米的进给速度等等），而对影响实用性的一些指标和一些小问题却不太重视，在产品的稳定性、鲁棒性、可靠性、实用性方面花的精力相对较少。从而出现某些产品鉴定时的水平都很高，甚至也获各种大奖。但这些高指标、高性能的产品到用户哪儿却由于一些小问题而表现不尽人意，最后丧失了信誉，打不开市场。这说明，高指标、高性能的样机型的产品离用户真正需要的实用、可靠的商品是有相当大的距离的，将一个高指标、高性能的产品变为一个有市场的商品还需作出大量艰苦的努力。

另一方面，数控系统和数控机床不像家电类产品那样易于大批量生产，应用环境也不那么简单。数控产品是在生产环境中使用，面临的是五花八门的工艺问题。如果开发部门对这些问题掌握得不透，就难以将产品设计得很完善。而且数控产品的某些问题在开发、试用，甚至鉴定时都难以发现。这就造成，同样型号的数控机床在有的用户那儿运行得很好，而在别的用户那儿却表现欠佳。或者同样型号的数控机床用于加工某些零件工作得很好，但用于加工其他零件时却不尽人意。出现这种情况，有时是用户操作人员的水平问题，但有时就是数控产品本身潜在问题的暴露。为解决这一问题，国外一些公司设立了专门机构来测试考验自己的产品，如为考验新开发的数控系统，厂家自己设计和从生产实际中收集了大量零件程序，让数控系统运行各种各样的程序，一旦发现问题，即立即反馈给开发部门予以解决。经过这样的测试考验过程后，数控系统的潜在问题就大为减少。以往，我们的产品就很少进行这样严格的全面的自我测试考验。好些问题要等到用户去给我们挑出来。这样，即使一个小问题也将严重影响国产数控产品的声誉。

因此，我们应充分重视上述问题，在商品化上切实狠下工夫，将其作为数控产业的主干来抓，贯穿于技术研究、产品开发、试制、生产等的全过程中，从而将我们已有的技术水平较高的数控产品变成真正有市场的好商品。

1.3 将管理和营销作为产业发展重点

经过20来年市场风雨的冲击，国人已越来越认识到，技术固然重要，但在市场经济的环境下，要在激烈的全球竞争中获胜，管理和营销就显得更为重要。例如，我国台湾生产的数控机床不但占领了大陆市场的相当大的份额，而且还打进了美国市场。是台湾数控机床的技术和质量超过美国了吗？显然不是。那他们靠的是什么？重要的一条就是在企业管理和产品营销上下了工夫。而我们长期以来把主要精力放在开发技术和提高水平上，忽视了经营管理、市场开拓、产品营销等方面的工作，结果在新技术、新产品开发出来以后，在产品质量提高以后，企业仍然处于产品销售不畅的困境〔1〕。国内外的经验说明，数控产品的竞争力不仅取决于技术，更取决于经营管理能力和营销能力。

因此，从现在起我们应将管理和营销作为产业发展重点，真正摆脱计划经济时代所遗留下来的思维方式和工作习惯的束缚，建立适应市场的高效、灵敏的运行机制和有效的激励机制。通过这种机制，一方面切实加强企业管理，激发企业负责人和广大职工的负责精神、创造精神和献身精神，努力提高产品的竞争能力；另一方面充分调动企业内外、行业内外一切积极因素，大力加强市场开拓力度，奋力打通营销渠道。可以坚信，有过硬竞争力的产品，再加上北京开关厂那样的“找、挣、钻、抢”精神，我们就一定能在市场竞争中取得胜利。

1.4 大力加强技术支持和服务

数控系统和数控机床作为典型的高技术产品，对用户的技术支持和服务是相当重要的。以前国产数控产品丧失信誉的原因，除可靠性问题外，另一大问题就是缺乏有力的技术支持和服务。用户花了很多钱买的数控机床或数控系统，一旦出现问题却叫天天不应，叫地地不灵，以后谁还敢买我们的产品。因此，应将对用户的技术支持和服务当成重要的日常工作来抓，使我们在市场上向纵深挺进时，有一个强大后方。因此，为了取得数控产品市场竞争的全面胜利，必须建立以技术支持和服务为核心的强大后方。当然，为赢得主动，后方也须主动出击。目前，利用先进的信息技术手段（如网络和多媒体），将为建立新一代立体化的技术支持和服务体系开辟新的途径。

1.5 坚持可持续发展道路

可持续发展是下一世纪企业发展的重要战略，我国数控产业要有大的发展也必须坚持走可持续发展的道路。绿色是实现可持续发展的重要途径，其主要思想是清洁和节约。为此应大力加强绿色数控产品的开发，加速促进数控产品、数控产业以及整个制造业的绿色化，主要战略措施应考虑以下几方面：①有效减少产品制造及使用过程中的环境污染。如减少数控机床的铸件结构，消除铸造对环境的污染；将数控机床主轴的润滑以油气润滑、喷油润滑等取代油雾润滑，减少对生产环境的污染；在精密数控机床及其运行环境的温度控制中取消氟利昂制冷的恒温技术；以电传动代替机械传动，减少噪声污染。②大幅度降低资源消耗和能源消耗。如以软件代替硬件，从而减少硬件制造的资源和能源消耗及污染，并减少产品寿命结束后硬件装置的拆卸回收问题；以永磁驱动代替感应驱动，提高效率和功率因数，节约能源；以电传动代替机械传动，提高效率，减少能源消耗。③加强用数控技术改造传统机床。这既符合运用信息技术和自动化技术改造传统产业，使传统产业生产技术和装备现代化这一产业可持续发展的目标得以实现，又可取得巨大的经济效益。我国拥有普通机床数百万台，加强用数控技术改造传统机床将成为下世纪我国数控领域的重要发展方向。 ④大力发展绿色数控机床。绿色数控机床应是材料消耗少、能耗低、无污染，寿命长且便于拆卸回收的新型机床。例如，以并联结构代替串联结构就是开发绿色数控机床的一条途径，这是因为并联结构机床消耗的金属材料仅为常规串联结构机床的几分之一，其加工量也比常规机床大幅度减少，特别是消除了大型结构件的铸造，这将显著降低机床制造过程中的能源消耗和对环境的污染。此外，并联结构机床有利于采用电传动，效率高，可有效降低使用中的能源消耗。

国际标准化组织制定了ISO14000环境管理标准，全球环境问题“法律化”的趋势正在进一步发展，可持续发展将成为企业通向国际市场的通行证〔2〕。因此，我们的数控产品要在下一世纪走向国际市场，我们的企业就必须“从我做起，从现在做起”。 2 技术途径

2.1 发展具有中国特色的新一代PC数控系统

数控系统是各类数控装备的核心，因此通过科技创新首先发展具有中国特色的新型数控系统，将是推动数控产业化进程的有效技术途径。

实践证明，10年来我们所走的PC数控道路是完全正确的。PC机（包括工业PC）产量大、价格便宜，技术进步和性能提高很快，且可靠性高（工业PC主机的MTBF已达30年〔3〕）。因此，以其作为数控系统的软硬件平台不但可以大幅度提高数控系统的性能价格比，而且还可充分利用通用微机已有软硬件资源和分享计算机领域的最新成果，如大容量存储器、高分辨率彩色显示器、多媒体信息交换、联网通讯等。此外，以通用微机作为数控平台还可获得快速的技术进步，当PC机升级换代时，数控系统也可相应升级换代，从而长期保持技术上的优势，在竞争中立于不败之地。

目前，PC数控系统的体系结构有2种主要形式：（1）专用数控加PC前端的复合式结构；（2）通用PC加位控卡的递阶式结构。另外还有一种正在发展的数字化分布式结构。其方案是将由DSP等组成的数字式伺服通过以光缆等为介质的网络与数控装置连接起来，组成一完整的数控系统。这种系统虽然性能很好，但由于开发和生产成本太高，近期难以被国内广大用户所接受。我们认为，上述结构并不是符合中国国情的最好方案，适合中国国情的应是将所有数控功能全软件化的集成式结构，因为这种结构的硬件规模最小，不但有利于降低系统成本，而且更重要的是可以有效提高系统的可靠性。

几十年的经验表明，可靠性好坏是国产数控系统能否发展的关键。虽然影响数控系统可靠性的因素很多，但过大的硬件规模和较低的硬件制造工艺水平往往对可靠性造成最大的威胁。以往，国产数控系统在总体设计时由于种种原因的限制，不得不选用技术指标不太高的普通CPU，这样，为完成数控的复杂功能往往需要由多个CPU来组成系统，有时还需另加一些专用或通用硬件电路来实现数控系统的一些高实时性功能（如细插补、位置伺服控制等），从而造成系统硬件规模庞大。对于数控系统这种批量不大的产品，在国内现有工艺条件下，很难从硬件制造的角度保证系统的可靠性，因而使得国产数控系统在生产现场的表现不佳，对国产数控系统的形象和声誉造成严重影响，使得不少用户现在还心有余悸。

因此，我们在开发新型数控系统时，应优先选用新型高性能CPU（如高主频的Pentium II、Pentium III等）作为系统的运算和控制核心，并尽量用软件来实现数控的所有功能。这样，可大幅度减小系统硬件的规模。此外，还应在软件设计、电源设计、接插件设计与选用、接地与屏蔽设计和施工等方面采用强抗扰高可靠性设计与制造技术，从而全面提高系统的可靠性。

由于一个新型高性能CPU可以代替数十个普通CPU（如8028

6、80386等），因此，在基于高性能CPU的PC平台上不仅可以完成数控系统的基本功能（如信息处理、刀补计算、插补计算、加减速控制等）和开关量控制功能（内装PLC），而且还可以完成伺服控制功能。这样，以前由DSP完成的数字化伺服控制功能（如位置控制、速度控制、矢量变换控制等）均可由PC中的CPU完成，从而实现内装式伺服控制，这不仅有效缩小了数控部分的硬件规模，而且还大幅度缩小了伺服控制部分硬件规模。

这种具有内装PLC和内装伺服控制的全软件化集成式数控系统，其硬件规模将达到最小化，整个数控系统除一个PC平台外，剩下的只有驱动机床运动的功率接口和反馈接口。这既有效提高了系统可靠性，又消除了信息传递瓶颈，提高了系统性能，同时还可显著降低系统成本，使系统（包括电机）售价将可降至现有数控系统的一半左右。显然，这种高性能、高可靠性、低成本的新型数控系统将具有极强的竞争力，有望为开创中国数控的新局面作出贡献。

此外，集成化PC数控系统还有一大优点，就是容易实现开放式结构。这是因为，这种系统的硬件本身已经是完全开放的，构成开放式数控系统的工作完全在软件上，只要制定好标准和协议，从信息处理、轨迹插补、加减速控制、开关量控制到伺服控制都可以实现开放，从而可大大方便用户的使用。

2.2 推进数控功能部件的专业化生产

解决数控系统问题后，如何实现数控机床的模块化设计与制造便是我国机床制造企业快速响应市场需求，在竞争中获胜的另一关键。要实现数控机床的模块化设计制造，必须解决数控机床功能部件的专业化生产问题。目前我国在这方面离实际需求还有相当大的差距。因此，在今后的若干年内，我们必须大力促进数控机床功能部件的开发和专业化生产。其要点如下：

(1)新型永磁电主轴单元 电主轴已成为国际市场上最热门的数控机床功能部件。但目前这类产品几乎都为感应异步型，存在以下突出问题：①转子上存在绕组，有大电流流过，因此转子发热严重，直接影响主轴精度；②低速出力小且转矩脉动大，难以满足宽范围切削要求；③效率和功率因素低，不仅电机体积和重量大而且要求逆变器容量大、耗能多；④控制系统复杂、成本高。

因此，利用我国稀土永磁材料的优势，开发新型大功率、高效率、宽调速范围永磁同步型交流电主轴单元，将可有效解决现有电主轴存在的问题，形成具有中国特色的新一代电主轴产品。由于永磁电主轴的机械结构和控制系统都较感应异步型电主轴简单，因此易于进行专业化大规模生产。当然，这还要攻克主轴支承（陶瓷轴承、流体动静压轴承、磁悬浮轴承）技术、高精度高速动平衡技术、高速驱动、检测与控制技术、高可靠性安全保证技术等关键技术。

(2)廉价的高性能伺服系统 目前，一套进给交流伺服系统（驱动器+电机）的价格一般都在万元以上，主轴伺服系统的价格高达数万元，已成为降低国产数控机床成本的一大障碍。因此，应配合新型集成化国产数控系统的发展，大力开发廉价的高性能内装式伺服系统。由于内装式伺服的硬件部分只有电机和功率接口，充分利用我国的永磁资源优势，通过专业化生产可以把电机的造价降下来，而采用智能化的IPM模块作为功率接口也很便宜，因此将内装式进给伺服的价格控制在数千元以内，将内装式主轴伺服的价格控制在2万元以内，将是完全可能的。

(3)直线交流伺服系统 直线交流伺服系统是下一世纪数控机床不可缺少的功能部件，目前我国还没有成熟产品，因此应加强研究、开发和推广应用。考虑到常规机床的防磁问题较难解决，而并联机床的防磁相对容易，因此可为常规结构机床开发感应异步型直线电机，为并联结构机床开发永磁同步型直线电机，从而扬长避短，构成符合实际应用要求的新型高速高精度进给系统。在此基础上，可进一步开发将驱动与支承合二为一的磁悬浮工作台。

(4)零传动数控转台与摆头 数控转台与摆头是多坐标数控机床的关键部件，传统的采用高精度蜗杆蜗轮等传动的转台与摆头不仅制造难度大、成本高，而且难以达到高速加工所需的速度和精度，因而必须另辟蹊径开发新型零传动（无机械传动链）数控转台和摆头，以促进我国高速高精度多坐标数控机床的发展。

(5)高速高精度检测装置 高速高精度是下世纪数控机床发展的主题，这不但需要高性能的控制和驱动，同时还需要高品质的检测环节，因此应在现有技术基础上，进一步开发0.1 μm以上精度的高速(60 m/min以上)线位移传感器和100万脉冲/r的角位移传感器，此类技术国外对我国是封锁的。

2.3 加速数控机床的全国产化，打好市场翻身仗

数控产业化的最终成功将体现在数控机床的全国产化和市场占有率上。在上述总体战略指导下，采取抓两头（低价位数控机床和高速高效数控机床）、带中间（普通数控机床）、促重型（重型关键装备）的方针，将是在国内市场上快速收复失地，在国际市场上稳步进军，最终打赢国产数控机床市场翻身仗的一种有效战术和策略。关于普通数控机床的发展已有许多文章作了专门论述，因此下面仅就低价位数控机床、高速高效数控机床和重型数控机床的发展问题作一讨论。

(1)大力发展低价位数控机床 低价位机床是功能满足用户要求(无功能浪费)、技术指标适中、可靠性好、价格便宜的普及型数控机床。这类机床已成为国际市场上数控机床的发展趋势之一，也是国内众多用户渴求的产品，其市场前景相当广阔。然而，如果采用国外数控系统（包括伺服）按照传统思路来发展低价位机床，是很难将价格降至广大用户所能接受的水平的。因此，采用本文提出的新型集成化国产数控系统来发展高性能的低价位数控机床，将是一条最有希望成功的道路。只要有一定批量，由此构成的全国产普及型数控车床的售价完全可以控制在10万元以内，三坐标数控铣床可控制在15万元左右，加工中心可控制在20万元左右。此价位的国产数控机床将是具有较强竞争力的。

(2)加速开发高速高效数控机床 高速高效是数控机床发展的另一大潮流。发展高速高效数控机床的技术途径可有以下几条：①通过提高切削速度和进给速度，从而达到成倍提高生产效率，有效提高零件的表面加工质量和加工精度并解决常规加工难以解决的某些特殊材料（如铝钛合金、模具钢、淬硬钢）和特殊形状零件（如复杂薄壁零件）的高效加工问题。②通过工艺复合，减少工件的安装次数，有效缩短搬运和装夹时间。例如，将五面五轴加工中心与立车复合构成万能加工中心，可实现一次装卡完成零件的大部分（或全部）加工。③采用高速高精度圆周铣加工孔和以螺旋轨迹插补实现不钻底孔的直接攻丝等新加工方法，大幅度减少换刀次数，提高加工效率。④为数控机床开发智能寻位加工功能，消除对精密夹具和人工找正的依赖，有效缩短单件小批加工的准备时间。

在我国现实条件下如果沿用传统思路是难以实现上述途径的，因此，必须立足国情，结合实际勇于创新，大胆探索新的道路。 考虑到常规数控机床在总体结构上基本上采用工件和刀具沿各自导轨共同运动的方案，一方面由于机床传动环节刚性不足和导轨中的摩擦阻力较大，使运动部件难以获得高的进给速度；另一方面由于工件、夹具和工作台的总质量比较大，使之难以获得高的加速度。此外，传统机床结构是一种串联开链结构，组成环节多、结构复杂，并且由于存在悬臂部件和环节间的联接间隙，不容易获得高的总体刚度，因此难以适应高速高效加工的特殊要求。为此，开发国产高速高效数控机床时，可采用工件固定，以直线电机组成并联短链直接驱动主轴和刀具运动、将高速高精度传动与高刚度支撑合二为一的适合于高速高效加工中心的新型结构。采用该结构的高速高效数控机床不但速度高、刚度高，如果在传动与控制上处理得当，可以达到比常规机床更高的加工精度和加工质量，而且具有机械结构简单，零部件通用化、标准化程度高，制造成本低，易于经济化批量生产等显著优点。因此，沿此思路发展高速高效数控机床将是一条符合国情、易于取得成功的道路。

(3)突破重型数控机床的设计制造技术 重型数控机床（特别是多坐标重型数控机床）是国民经济和国防生产中的重大关键设备，属于战略物资，真正先进的重型数控机床国外是不可能卖给我们的，因此，在我国下世纪数控产品的发展中必须依靠自己的力量进行解决。发展重型数控机床必须有过硬的基础，我们在数控机床国产化的进程中应不断总结经验，加强基础技术和关键技术研究，充分发挥我国产学研相结合的优势，各部门通力合作、共同努力，争取在下世纪初取得突破性进展。

目前，在发展重型数控机床中除需加强基础理论研究外，还应加强其关键技术研究。例如，重型机床的控制就是需要加以特殊解决的关键问题。因重型机床加工的工件特别昂贵不允许报废，为了确保机床工作可靠，在数控系统中可采用双（或多）CPU冗余工作方案，以确保运算和控制的绝对正确，并在出现故障时自动诊断、自动修复或自动替补，确保加工不出问题。此外，在电源上可采取双蓄电池供电的全隔离供电方案，即一组电池在给系统供电时，可对另一组电池进行充电，电网与控制系统是完全隔离的。这就彻底消除了重型车间中电网电压波动厉害、干扰严重对数控系统造成的影响，从而有效保证系统的可靠性。又如，重型数控机床的驱动也是一大关键问题。当行程长度超过5 m，普通滚珠丝杆就难以胜任大负荷的传动，因此目前一般采用预加负载的双齿轮-齿条机构、静压蜗杆-蜗母条机构、四足（或双足）爬行进给机构等来实现长行程传动。但这些方案存在结构复杂、速度和加速度低、动态性能差、难以达到高精度、维护保养复杂等问题。为此可发展阵列式高效直线电机直接驱动技术和空间并联机构驱动技术，以新的途径来解决重型数控机床的高速、高精度驱动问题。除此之外，机床结构的优化设计、长行程精密检测、重力变形补偿、切削力变形补偿、热变形补偿等也是重型数控机床中必须解决的关键问题，必须予以充分重视。

3 结语

制定符合中国国情的总体发展战略，确立与国际接轨的发展道路，对21世纪我国数控技术与产业的发展至关重要。本文在对数控技术和产业发展趋势的分析，对我国数控领域存在的问题进行研究的基础上，对21世纪我国数控技术和产业的发展途径进行了探讨，提出了以科技创新为先导，以商品化为主干，以管理和营销为重点，以技术支持和服务为后盾，坚持可持续发展道路的总体发展战略。在此基础上，研究了发展新型数控系统、数控功能部件、数控机床整机等的具体技术途径。

我们衷心希望，我国科技界、产业界和教育界通力合作，把握好知识经济给我们带来的难得机遇，迎接竞争全球化带来的严峻挑战，为在21世纪使我国数控技术和产业走向世界的前列，使我国经济继续保持强劲的发展势头而共同努力奋斗！

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数控车床产品零件加工

摘

要

科学技术和社会的蓬勃发展，对机械加工产品的质量，品种和生产率提出了越来越高的要求。数控加工技术就是实现产品加工过程自动化的现代化的措施之一，应用数控加工技术能提高加工质量和 生产率，解决若干普通机械加工所解决不了的的加工技术问题，大大降低加工成本，提高综合经济效益，还能极大改善工人的劳动条件，提高工人的素质。

机床数控是以数字的形式实现自动加工控制的一门技术，其指令的数字和文字编码的方式，记录在控制介质上，经过计算机和处理后，对机床各种动作的顺序位移量及速度实现自动控制。

机械加工工艺是实现产品设计，保证产品质量，节约能源，降低消耗的重要手段，是企业进行生产准备，计划调度，加工操作，安全生产，技术检测和健全劳动组织的重要依据，也是企业上品种、上质量、上水平，加速产品更新，提高经济效益的技术保证。

工艺规程的编制是直接指导产品或零件制造的工艺过程和操作方法的工艺文件，他直接对企业的产品质量、效益、竞争能力起着重要的作用。

机械工业是国民经济各部门的装备部，国民经济各部门的生产技术水平和经济效益，在很大程度上取决与机械工业所能提供装备的技术性能、质量和可靠性，因此，机械工业的技术水平和规模是衡量一个国家科技水平和经济实力的重要标志。

近年来，世界各国都把提高产业竞争力和发展技术、抢占未来经济制高点作为科技发展提出更高的要求，特别是制造技术更加得到了重视。所以，我们要振兴机械工业，使之成为国民经济的支柱产业。从而确定机械工业在国民经济中的重要地位，同时也向机械工业提出更高的要求。

关键词 : 零件的制造工艺性;对刀点手工编程;自动编程机床坐标系;

Science, technology and society, the vigorous development of mechanical proceing product quality, variety and productivity put forward more and more high demand.Nc machining technology is to realize the modernization proce automation products proceing, one of the measures applied nc machining technology can improve the proceing quality and productivity, solve several ordinary mechanical proceing not settled by the proceing technical problems, and greatly reduce proceing cost, improve the overall economic benefit, but also can greatly improve labor conditions, enhances the quality of workers.The machine tool CNC based on digital form a realization of automatic proceing control technologies, the door of digital and text coded instructions, recorded in control the way through computer medium, and dealing with various action of machine, after the order of displacement and speed the realization of automatic control.

The machining proce is to realize the product design, aure product quality, to save energy and reduce consumption is the important means of enterprise production preparation, plan scheduling, proceing operations, the safety in production, technology detection and improve labor organization, also be the important basis on the variety, quality of enterprise, on level, accelerate update products, improving economic efficiency technology guarantee.Procedure preparation is direct guidance products or parts manufacturing proce and operating method of the proce documents, he directly to enterprise\'s product quality, efficiency, competition ability play an important role.Machinery industry is the armaments department sectors of the national

economy,

national

economic

sectors

of manufacturing technology level and economic benefits, to a great extent, depends on machinery industry can provide equipment technical performance, quality and reliability, therefore, machinery industry technology level and scale is the measure of a country\'s scientific and technological level and economic strength important symbol.In recent years, all countries in the world to promote industrial competitivene and development technology, preempted future economic commanding heights as technology development put forward higher request, especially the manufacturing technology more get the attention.So, we must promote machinery industry, has become a pillar industry of the national economy.Thus determine machinery industry in the national economy, but also the important position to put forward higher requirement of mechanical industry.Keywords: parts manufacturing technology; The knife point manual programming; Automatic programming machine coordinate system;

目录

第一章 数控机床的产生发展与策略 第二章 数控加工的基本概念

2.1 基本概念 ............................................................................................................................8 2.2手工编程 ..............................................................................................................................8 2.3自动编程 ..............................................................................................................................9 2.3.1自动编程的定义 ........................................................................................................9 2.3.2编辑本段基本步骤 .................................................................................................11 2.3.3编辑本段功能代码 .................................................................................................11 2.3.4编辑本段程序格式 .................................................................................................12 2.4机床坐标系的确定 ......................................................................................................13 2.5坐标轴方向的确定 ........................................................................................................13 2.6机床原点的设置 .............................................................................................................14 第三章 图由与编程

3.1图样分析（1） ..............................................................................................................15 3.1.1 工艺分析 ..................................................................................................................15 第四章 数控铣削加工工艺

4.1 零件图样的工艺分析 .................................................................................................19 4.2 加工方法选择及加工方案的确定 ......................................................................21 4.2.1 修改程序和刀补控制尺寸 ..................................................................................21 4.2.1加上方法的选择原则 .............................................................................................22 4.2.2加工方案确定 ..........................................................................................................22 第五章 机床简单故障排除方法与简单维修中的注意事项 结语 致谢 参考文献

第一章 数控机床的产生发展与策略

在机械制造工业中并不是所有的产品零件都具有很大的批量，单件与小批量生产的零件（批量在10～100件）约占机械加工总量的80%以上。尤其是在造船、航天、航空、机床、重型机械以及国防工业更是如此。

为了满足多品种，小批量的自动化生产，迫切需要一种灵活的，通用的，能够适用产品频繁变化的柔性自动化机床。数控机床就是在这样的背景下诞生与发展起来的。它为单件、小批量生产的精密复杂零件提供了自动化的加工手段。

根据国家标准ＧＢ／Ｔ８１２９－１９９７，对机床数字控制的定义：用数字控制的装置（简称数控装置），在运行过程中，不断地引入数字数据，从而对某一生产过程实现自动控制，叫数字控制，简称数控。用计算机控制加工功能，称计算机数控（computerized numerical ，缩写ＣＮＣ）。

数控机床即使采用了数控技术的机床，或者说装备了数控系统的机床。从应用来说，数控机床就是将加工过程所需的各种操作（如主轴变速、松加工件、进刀与退刀、开车与停车、选择刀具、供给切削液等）和步骤，以及刀具与工件之间的相对位移量都用数字化的代码来表示，通过控制介质将数字信息送入专用的或通用的计算机，计算机对输入的信息进行处理与运算，发出各种指令来控制机床的伺服系统或其他执行元件，是机床自动加工出所需要的零件。

从我国基本国情的角度出发，以国家的战略需求和国民经济的市场需求为导向，以提高我国制造装备业综合竞争能力和产业化水平为目标，用系统的方法，选择能够主导21世纪初期我国制造装备业发展升级的关键技术以及支持产业化发展的支撑技术、配套技术作为研究开发的内容，实现制造装备业的跨跃式发展。

强调市场需求为导向，即以数控终端产品为主，以整机（如量大面广的数控车床、铣床、高速高精高性能数控机床、典型数字化机械、重点行业关键设备等）带动数控产业的发展。重点解决数控系统和相关功能部件（数字化伺服系统与电机、高速电主轴系统和新型装备的附件等）的可靠性和生产规模问题。没有规模就不会有高可靠性的产品；没有规模就不会有价格低廉而富有竞争力的产品；当然，没有规模中国的数控装备最终难以有出头之日。

在高精尖装备研发方面，要强调产、学、研以及最终用户的紧密结合，以“做得出、用得上、卖得掉”为目标，按国家意志实施攻关，以解决国家之急需。

在竞争前数控技术方面，强调创新，强调研究开发具有自主知识产权的技术和产品，为我国数控产业、装备制造业乃至整个制造业的可持续发展奠定基础。

第二章 数控加工的基本概念

2.1 基本概念

数控编程是数控加工准备阶段的主要内容，通常包括分析零件图样，确定加工工艺过程；计算走刀轨迹，得出刀位数据；编写数控加工程序；制作控制介质；校对程序及首件试切。。总之,它是从零件图纸到获得数控加工程序的全过程。 常用方法

2.2手工编程

1.定义

手工编程是指编程的各个阶段均由人工完成。利用一般的计算工具，通过各种数学方法，人工进行刀具轨迹的运算，并进行指令编制。

这种方式比较简单，很容易掌握，适应性较大。适用于中等复杂程度程序、计算量不大的零件编程，对机床操作人员来讲必须掌握。

2.编程步骤

人工完成零件加工的数控工艺

分析零件图纸

制定工艺决策

确定加工路线

选择工艺参数

计算刀位轨迹坐标数据

编写数控加工程序单

验证程序

3.优点

主要用于点位加工（如钻、铰孔）或几何形状简单（如平面、方形槽）零件的加工，计算量小，程序段数有限，编程直观易于实现的情况等。

4.缺点

对于具有空间自由曲面、复杂型腔的零件，刀具轨迹数据计算相当繁琐，工作量大，极易出错，且很难校对，有些甚至根本无法完成。

2.3自动编程

2.3.1自动编程的定义

1.定义

对于几何形状复杂的零件需借助计算机使用规定的数控语言编写零件源程序，经过处理后生成加工程序，称为自动编程。

随着数控技术的发展，先进的数控系统不仅向用户编程提供了一般的准备功能和辅助功能，而且为编程提供了扩展数控功能的手段。FANUC6M数控系统的参数编程，应用灵活，形式自由，具备计算机高级语言的表达式、逻辑运算及类似的程序流程，使加工程序简练易懂，实现普通编程难以实现的功能。

数控编程同计算机编程一样也有自己的\"语言\",但有一点不同的是,现在电脑发展到了以微软的Windows为绝对优势占领全球市场.数控机床就不同了,它还没发展到那种相互通用的程度,也就是说,它们在硬件上的差距造就了它们的数控系统一时还不能达到相互兼容.所以,当我要对一个毛坯进行加工时,首先要以我们已经拥有的数控机床采用的是什么型号的系统.

2.常用自动编程软件

（1）UG

Unigraphics 是美国Unigraphics Solution公司开发的一套集CAD、CAM、CAE 功能于一体的三维参数化软件，是当今最先进的计算机辅助设计、分析和制造的高端软件，用于航空、航天、汽车、轮船、通用机械和电子等工业领域。

UG软件在CAM领域处于领先的地位，产生于美国麦道飞机公司，是飞机零件数控加工首选编程工具。

UG 优点

提供可靠、精确的刀具路径

能直接在曲面及实体上加工

良好的使用者界面，客户也可自行化设计界面

多样的加工方式，便于设计组合高效率的刀具路径

完整的刀具库

加工参数库管理功能

包含二轴到五轴铣削、车床铣削、线切割

大型刀具库管理

实体模拟切削

泛用型后处理器等功能

高速铣功能

CAM客户化模板

（2）Catia

Catia是法国达索（Daault）公司推出的产品，法制幻影系列战斗机、波音7

37、777的开发设计均采用Catha。

CATIA 据有强大的曲面造型功能，在所有的CAD三维软件位居前列，广泛应用于国内的航空航天企业、研究所，以逐步取代UG成为复杂型面设计的首选。

CATIA具有较强的编程能力，可满足复杂零件的数控加工要求。目前一些领域采取CATIA设计建模，UG编程加工，二者结合，搭配使用。

（3）Pro/E 是

美国 PTC （参数技术有限公司）开发的软件，是全世界最普及的三维 CAD/CAM （计算机辅助设计与制造）系统。广泛用于电子、机械、模具、工业设计和玩具等民用行业。具有零件设计、产品装配、模具开发、数控加工、造型设计等多种功能。

Pro/E在我国南方地区企业中被大量使用，设计建模采用PRO-E ，编程加工采用MASTERCAM 和 CIMATRON 是目前通行的做法。

（4）C（imatronCAD/CAM系统

以色列Cimatron公司的CAD/CAM/PDM产品，是较早在微机平台上实现三维CAD/CAM全功能的系统。该系统提供了比较灵活的用户界面，优良的三维造型、工程绘图，全面的数控加工，各种通用、专用数据接口以及集成化的产品数据管理。 CimatronCAD/CAM系统在国际上的模具制造业备受欢迎，国内模局制造行业也在广泛使用。

（5）Mastercam

美国CNC公司开发的基于PC平台的CAD/CAM软件，它具有方便直观的几何造型 Mastercam提供了设计零件外形所需的理想环境，其强大稳定的造型功能可设计出复杂的曲线、曲面零件。 Mastercam具有较强的曲面粗加工及的曲面精加工的功能，曲面精加工有多种选择方式，可以满足复杂零件的曲面加工要求，同时具备多轴加工功能。由于价格低廉，性能优越，成为国内民用行业数控编程软件的首选。

（6）FeatureCAM

美国DELCAM公司开发的基于特征的全功能CAM软件，全新的特征概念，超强的特征识别，基于工艺知识库的材料库，刀具库，图标导航的基于工艺卡片的编程模式。全模块的软件，从2~5轴铣削，到车铣复合加工，从曲面加工到线切割加工，为车间编程提供全面解决方案。 DELCAM软件后编辑功能相对来说是比较好的。

近年来国内一些制造企业正在逐步引进，以满足行业发展的需求，属新兴产品。

（7）CAXA制造工程师

CAXA制造工程师是北京北航海尔软件有限公司推出一款全国产化的CAM产品，为国产CAM软件在国内CAM市场中占据了一席之地。 作为我国制造业信息化领域自主知识产权软件优秀代表和知名品牌，CAXA已经成为我国CAD/CAM/PLM业界的领导者和主要供应商。 CAXA制造工程师是一款面向二至五轴数控铣床与加工中心、具有良好工艺性能的铣削/钻削数控加工编程软件。该软件性能优越，价格适中，在国内市场颇受欢迎。

（8）EdgeCAM

英国Pathtrace公司出品的具有智能化的专业数控编程软件，可应用于车、铣、线切割等数控机床的编程。针对当前复杂三维曲面加工特点，EdgeCAM设计出更加便捷可靠的加工方法 ，目前流行于欧美制造业。英国路径公司正在进行中国市场的开发和运作，为国内的制造业的客户提供更多的选择。

（9）VERICUTVERICUT

美国CGTECH公司出品的一种先进的专用数控加工仿真软件。VERICUT 采用了先进的三维显示及虚拟现实技术，对数控加工过程的模拟达到了极其逼真的程度。不仅能用彩色的三维图像显示出刀具切削毛坯形成零件的全过程，还能显示出刀柄、夹具,甚至机床的运行过程和虚拟的工厂环境也能被模拟出来，其效果就如同是在屏幕上观看数控机床加工零件时的录像。

编程人员将各种编程软上生成的数控加工程序导入VERICUTVERICUT中，由该软件进行校验，可检测原软件编程中产生的计算错误，降低加工中由于程序错误导致的加工事故率。目前国内许多实力较强的企业，已开始引进该软件来充实现有的数控编程系统，取得了良好的效果。

随着制造业技术的飞速发展，数控编程软件的开发和使用也进入了一个高速发展的新阶段，新产品层出不穷，功能模块越来越细化，工艺人员可是在微机上轻松地设计出科学合理并富有个性化的数控加工工艺，把数控加工编程变得更加容易、便捷

2.3.2编辑本段基本步骤

1.分析零件图确定工艺过程，对零件图样要求的形状、尺寸、精度、材料及毛坯进行分析，明确加工内容与要求；确定加工方案、走刀路线、切削参数以及选择刀具及夹具等。

.数值计算，根据零件的几何尺寸、加工路线、计算出零件轮廓上的几何要素的起点、终点及圆弧的圆心坐标等。

3.编写加工程序，在完成上述两个步骤后，按照数控系统规定使用的功能指令代码和程序段格式，编写加工程序单。

4.将程序输入数控系统，程序的输入可以通过键盘直接输入数控系统，也可以通过计算机通信接口输入数控系统。

5.检验程序与首件试切，利用数控系统提供的图形显示功能，检查刀具轨迹的正确性。对工件进行首件试切，分析误差误差产生的原因，及时修正，直到试切出合格零件，虽然,每个数控系统的编程语言和指令各不相同,但其间也有很多相通之处

.2.3.3编辑本段功能代码

字与字的功能 ：

1、字符与代码：

字符是用来组织、控制或表示数据的一些符号，如数字、字母、标点符号、数学运算符等。国际上广泛采用两种标准代码：（1）ISO国际标准化组织标准代码 （2）EIA美国电子工业协会标准代码

2、字

在数控加工程序中，字是指一系列按规定排列的字符，作为一个信息单元存储、传递和操作。字是由一个英文字母与随后的若干位十进制数字组成，这个英文字母称为地址符。

如：“X2500”是一个字，X为地址符，数字“2500”为地址中的内容。

3、字的功能： 组成程序段的每一个字都有其特定的功能含义，以下是以FANUC-0M数控系统的规范为主来介绍的。

（1）顺序号字N

顺序号又称程序段号或程序段序号。顺序号位于程序段之首，由顺序号字N和后续数字组成。其作用为校对、条件跳转、固定循环等。使用时应间隔使用，如N10 N20 N30„„

（2）准备功能字G

准备功能字的地址符是G，又称为G功能或G指令，是用于建立机床或控制系统工作方式的一种指令。G00～G99

（3）尺寸字

尺寸字用于确定机床上刀具运动终点的坐标位置。

其中，第一组 X，Y，Z，U，V，W，P，Q，R 用于确定终点的直线坐标尺寸；第二组 A，B，C，D，E 用于确定终点的角度坐标尺寸；第三组 I，J，K 用于确定圆弧轮廓的圆心坐标尺寸。在一些数控系统中，还可以用P指令暂停时间、用R指令圆弧的半径等。 （4）进给功能字F

进给功能字的地址符是F，又称为F功能或F指令，用于指定切削的进给速度。对于车床，F可分为每分钟进给和主轴每转进给两种，对于其它数控机床，一般只用每分钟进给。F指令在螺纹切削程序段中常用来指令螺纹的导程。

（5）主轴转速功能字S

主轴转速功能字的地址符是S，又称为S功能或S指令，用于指定主轴转速。单位为r/min。

（6）刀具功能字T

刀具功能字的地址符是T，又称为T功能或T指令，用于指定加工时所用刀具的编号,如T01。对于数控车床，其后的数字还兼作指定刀具长度补偿和刀尖半径补偿用，如T0101。

（7）辅助功能字M

辅助功能字的地址符是M，后续数字一般为1～3位正整数，又称为M功能或M指令，用于指定数控机床辅助装置的开关动作，如M00～M99。

。

2.3.4编辑本段程序格式

一个数控加工程序是若干个程序段组成的。程序段格式是指程序段中的字、字符和数据的安排形式。程序段格式举例：

N30 G01 X88.1 Y30.2 F500 S3000 T02 M08； N40 X90；（本程序段省略了续效字“G01，Y30.2，F500，S3000，T02，M08”，但它们的功能仍然有效）

在程序段中，必须明确组成程序段的各要素：

移动目标：终点坐标值X、Y、Z；

沿怎样的轨迹移动：准备功能字G；

进给速度：进给功能字F；

切削速度：主轴转速功能字S；

使用刀具：刀具功能字T；

机床辅助动作：辅助功能字M。 程序格式

（1）程序开始符、结束符

程序开始符、结束符是同一个字符，ISO代码中是%，EIA代码中是EP，书写时要单列段。

（2）程序名

程序名有两种形式：一种是英文字母O（%或P）和1～4位正整数组成；另一种是由英文字母开头，字母数字多字符混合组成的程序名(如TEST1 等)。一般要求单列一段。

（3）程序主体

程序主体是由若干个程序段组成的。每个程序段一般占一行。

（4）程序结束

程序结束可以用M02或M30指令。一般要求单列一段。

加工程序的一般格式举例：

% // 开始符

O2000 // 程序名

N10 G54 G00 X10.0 Y20.0 M03 S1000 // 程序主体

N20 G01 X60.0 Y30.0 F100 T02 M08

N30 X80.0

„„

N200 M30 // 程序结束

% // 结束符

2.4机床坐标系的确定

（1）机床相对运动的规定

在机床上，我们始终认为工件静止，而刀具是运动的。这样编程人员在不考虑机床上工件与刀具具体运动的情况下，就可以依据零件图样，确定机床的加工过程

（2）机床坐标系的规定

标准机床坐标系中X、Y、Z坐标轴的相互关系用右手笛卡尔直角坐标系决定。

在数控机床上，机床的动作是由数控装置来控制的，为了确定数控机床上的成形运动和辅助运动，必须先确定机床上运动的位移和运动的方向，这就需要通过坐标系来实现，这个坐标系被称之为机床坐标系。

例如铣床上，有机床的纵向运动、横向运动以及垂向运动。在数控加工中就应该用机床坐标系来描述。

标准机床坐标系中X、Y、Z坐标轴的相互关系用右手笛卡尔直角 坐标系决定：

（1）伸出右手的大拇指、食指和中指，并互为90°。则大拇指代表X坐标，食指代表Y坐标，中指代表Z坐标。

（2）大拇指的指向为X坐标的正方向，食指的指向为Y坐标的正方向，中指的指向为Z坐标的正方向。

围绕X、Y、Z坐标旋转的旋转坐标分别用A、B、C表示，根据右手螺旋定则，大拇指的指向为X、Y、Z坐标中任意轴的正向，则其余四指的旋转方向即为旋转坐标A、B、C的正向。

（3）运动方向的规定

增大刀具与工件距离的方向即为各坐标轴的正方向，下图为数控车床上两个运动的正方向。

2.5坐标轴方向的确定

（1）Z坐标

Z坐标的运动方向是由传递切削动力的主轴所决定的，即平行于主轴轴线的坐标轴即为Z坐标，Z坐标的正向为刀具离开工件的方向。（2）X坐标

X坐标平行于工件的装夹平面，一般在水平面内。确定X轴的方向时，要考虑两种情况：

1）如果工件做旋转运动，则刀具离开工件的方向为X坐标的正方向。

2）如果刀具做旋转运动，则分为两种情况： Z坐标水平时，观察者沿刀 具主轴向工件看时，+X运动方向指向右方；Z坐标垂直时，观察者面对刀具主轴向立柱看时，+X运动方向指向右方。 下图所示为数控车床的X坐标。

（3）Y坐标

在确定X、Z坐标的正方向后，可以用根据X和Z坐标的方向，按照右手直角坐标系来确定Y坐标的方向。

2.6机床原点的设置

机床原点是指在机床上设置的一个固定点，即机床坐标系的原点。它在机床装配、调试时就已确定下来，是数控机床进行加工运动的基准参考点。

（1）数控车床的原点

在数控车床上，机床原点一般取在卡盘端面与主轴中心线的交点处。同时，通过设置参数的方法，也可将机床原点设定在X、Z坐标的正方向极限位置上。

（2）数控铣床的原点

主轴下端面中心，三轴正向极限位置。，

第三章 图由与编程

、

3.1图样分析（1）

3.1.1 工艺分析

（1）技术要求分析。如图4-1所示，零件主要包括凹凸圆弧面圆柱面﹑退刀槽﹑外螺纹﹑内孔等。

（2）制定装夹方案﹑定位基准﹑加工起点﹑换刀点。 确定零件的定位基准装夹方案。 ①定位基准：工件轴心线为基准。

②装夹方案：车一刀毛坯表面，夹已加工表面，伸出80mm。将图纸方向旋转180度粗精加工外轮廓；调头夹已加工表面55直径（夹保护垫圈），钻孔 。 ③设在工件图纸端面，加工起点和换刀点可以设在同一点，在工件右端面80mm，X向轴心线80mm的位置。 （3）制定加工工艺路线，确定刀具及切削用量。

（4）刀具选择:T0101(30度外圆刀) ﹑T0202(外螺纹刀) ﹑T0303（3cm切断刀）﹑ T0404(镗刀) 3.1.2数控加工程序 N0010 N0020 N0030 N0040 N0050 N0060 N0070 N0080 N0090 N0100 N0110 N0120 N0130 N0140 N0150 N0160 N0170 N0180 N0190 N0200 N0210 N0220 N0230 N0240 N0250 N0260 N0270 N0280 N0290 N0300 N0310 调转工件N0010 N0020 N0030 N0040 N0050 N0060 N0070 G50X80Z80M03S900T0101 G99 G00X62Z2 G71U2R1 G71P60Q80U0.5W0.1F0.15 G00X47Z2 G01X55Z-2 Z-23 G70P60Q80 G00X80Z80 M00 T0303 M03S1000 G00X62Z-26 G01X51 G00X62 Z-28 G01X51 G00X62 Z2 G00X80Z80T0404 M03S300 G00X80Z80T0404F0.2 G00X19Z2 Z0 G01X19.9375Z-22.2887 X21Z-22 Z-2 G01X25Z2 G00X80Z80T0100 M30 G50X80Z80M03S900T0101 G99 G00X56Z2 G0155.5 Z-58 G00X65Z2 G71U2R1 N0080 N0090 N0100 N0110 N0120 N0130 N0140 N0150 N0160 N0170 N0180 N0190 N0200 N0210 N0220 N0230 N0240 N0250 N0260 N0270 N0280 N0290 N0300 N0310 N0320 N0330 N0340 N0350 N0360 N0370 N0380 N0390 N0400 N0410 N0420 N0430 N0440 N0450 N0460 N0470 G71P90Q190U0.5W0.1F0.15 G00X24 G01X32Z-2 Z-18 X36 X40Z-20 Z-30 G02X41Z-41R6 G01X45Z-71 G03X51Z-92R21 G01Z-94 G00X60 G70P100Q190 M00 M03S600T0303 G00X50Z-18 G01X26 G00X80 Z80 M03S320T0202 G00X40Z2 G92X31.8Z-15.5 X31.5 X31.25 G00X80Z80 G00X19Z2 Z-44.4434 X20 G01X23Z Z-13.0622 X30Z0 G00X19Z2 Z-43.5580 G01X22.8917Z-42.82 Z-13.0622 X32Z0 Z2 G00X80Z80 T0100 M30

第四章 数控铣削加工工艺

4.1 零件图样的工艺分析

数控铣削加工工艺分析是数控铣削加工的一项重要工作，工艺分析的合理与否，直接影响到零件的加工质量，生产效率和加工成本，在数控工艺分析时，首先要对零件图样进行工艺分析，分析零件各加工部位的结构工艺性是否符合数控加工的特点，其主要内容包括：

（1）零件图样尺寸标注应符合编程的方便

在数控加工图上，宜采用以同一基准引注尺寸或直接给出坐标尺寸。这种标注方法，既便于编程，也便于协调设计基准、工艺基准、检测基准与编程零点的设置和计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．算。

（2）零件轮廓结构的几何元素条件应充分

在编程时要对构成零件轮廓的所有几何元素进行定义。在分析零件图时，要分析各种几何元素的条件是否充分，如果不充分，则无法对被加工的零件进行编程或造型。

（3）零件所要求的加工精度、尺寸公差应能否得到保证

虽然数控机床加工精度很高，但对一些特殊情况，例如薄壁零件的加工，由于薄壁件的刚性较差，加工时产生的切削力及薄壁的弹性退让极易产生切削面的振动，使得薄壁厚度尺寸公差难以保证，其表面粗糙度也随之增大，根据实践经验，对于面积较大的薄壁，当其厚度小于3mm时，应在工艺上充分重视这一问题。

（4）零件内轮廓和外形轮廓的几何类型和尺寸是否统一

在数控编程，如果零件的内轮廓与外轮廓几何类型相同或相似，考虑是否可以编在同一个程序，尽可能减少刀具规格和换刀次数，以减少辅助时间，提高加工效率。需要注意的是，刀具的直径常常受内轮廓圆弧半径R限制。

（5）零件的工艺结构设计能否采用较大直径的刀具进行加工

采用较大直径铣刀来加工，可以减少刀具的走刀次数，提高刀具的刚性系统，不但加工效率得到提高，而且工件表面和底面的加工质量也相应的得到提高。

（6）零件铣削面的槽底圆角半径或底板与缘板相交处的圆角半径r不宜太大

rrdD图 （4-1）

由于铣刀与铣削平面接触的最大直径d=D-2r，其中D为铣刀直径。当D一定时，圆角半径r（如图（3-1）所示）越大，铣刀端刃铣削平面的能力越差，效率也就越低，工艺性也越差。。当r大到一定程度时甚至必须用球头铣刀加工，这是应当避免的。当D越大而r越小，铣刀端刃铣削平面的面积就越大，加工平面的能力越强， 铣削工艺性当然也越好。有时，铣削的底面面积较大，底部圆弧r也较大时，可以用两把r不同的铣刀分两次进行切削。

（7）保证基准统一原则

若零件在铣削完一面后再重新安装铣削面的另一面，由于基准不统一，往往会因为零件重新安装而接不好刀，加工结束后正反两面上的轮廓位置及尺寸的不协调。因此，尽量利用零件本身具有的合适的孔或以零件轮廓的基准边或专门设置工艺孔（如在毛坯上增加工艺凸台或在后续工序要去除余量上设置基准孔）等作为定位基准，保证两次装夹加工后相对位置的准确性。

（8）考虑零件的变形情况

当零件在数控铣削过程中有变形情况时，不但影响零件的加工质量，有时，还会出现蹦刀的现象。这时就应该考虑铣削的加工工艺问题，尽可能把粗、精加工分开或采用对称去余量的方法。当然也可以采用热处理的方法来解决。

4.2 加工方法选择及加工方案的确定

4.2.1 修改程序和刀补控制尺寸

(1）加工方法选择

根据零件的种类和加工内容选择合适的数控机床和加工方法。 (1)机床的选择

平面轮廓零件的轮廓多由直线、圆弧和曲线组成，一般在两坐标联动的数控铣床上加工；具有三维曲面轮廓的零件，多采用三坐标或三坐标以上联动的数控铣床。 (2)粗、精加工的选择

经粗铣的平面，尺寸精度可达IT11～IT13级（指两平面之间的尺寸），表面粗糙度（或Ｒａ值）可达6.3μm～25μm。

经粗、精铣的平面，尺寸精度可达IT8～IT10级，表面粗糙度Ｒａ值可达1.6μm～6.3μm。

（3）孔的加工方法选择

在数控机床上孔加工的方法一般有钻削、扩削、铰削和镗削等。孔加工方案的确定，应根据加工孔的加工要求，尺寸、具体的生产条件，批量的大小以及毛坯上有无预加孔合理选用。

(4)加工精度为IT9级，当孔径小于10ｍｍ时，可采用钻→铰加工方案；当孔径小于30mm时，可采用钻→扩加工方案；当孔径大于30mm时，可采用钻→镗加工方案。工件材料为淬火钢以外的金属。

(5)加工精度为IT8级，当孔径小于20mm时，可采用钻→铰加工方案；当孔径小于20mm时，可采用钻→扩→铰加工方案，同时也可以采用最终工序为精镗的方案。此方案适用于加工除工件材料为淬火钢以外的金属，

(6)加工精度为IT7级，当孔径小于12mm时，可采用钻→粗铰→精铰加工方案；当孔径在12mm至60mm之间时，可采用钻→扩→粗铰→精铰加工方案。对于加工毛坯己铸出或锻出毛坯孔的孔加工，一般采用粗镗→半精镗→孔口倒角一精镗加工方案。

(7）孔精度要求较低且孔径较大时，可采用立铣刀粗铣→精铣加工方案。有空刀槽时可用锯片铣刀在半精镗之后、精镗之前铣削完成，也可用镗刀进行单刃螳削，但单刃镗削效率低。

(8）有同轴度要求的小孔，须采用饶平端面→打中心孔→钻→半精镗→孔口倒角→精镗（或 铰）加工方案。为提高孔的位置精度，在钻孔工步前须安排锪平端面和打中心孔工步。孔口倒角安排在半精加工之后、精加工之前，以防孔内产生毛刺。 （9）螺纹的加工

螺纹的加工根据孔径大小而定，一般情况下，直径在Ｍ５ｍｍ～Ｍ２０ｍｍ之间的螺纹，通常采用攻螺纹的方法加工。直径在Ｍ６mm以下的螺纹，在数控机床上完成底孔加工后， 通过其他手段来完成攻螺纹。因为在数控机床上攻螺纹不能随机控制加工状态，小直径丝锥容易拆断。直径在Ｍ２５mm以上的螺纹，可采用镗刀片镗削加工或采用圆弧插补（G02或G03）指令来完成。

4.2.1加上方法的选择原则

在保证加工表面精度和表面粗糙度要求的前提下，尽可能提高加工效率。由于获得同一级精度及表面粗糙度的加工方法一般有许多，因而在实际选择时，要结合零件的形状、尺寸和热处理要求全面考虑。此外，还应考虑生产率和经济性的要求，以及工厂的生产设备等实际情况。

4.2.2加工方案确定

确定加工方案时，首先应根据主要表面的尺寸精度和表面粗糙度的要求，初步确定为达到这些要求所需要的加工方法，即精加工的方法，再确定从毛坯到最终成形的加工方案。

在加工过程中，工件按表面轮廓可分为平面类和曲面类零件，其中平面类零件中的斜面轮廓又分为有固定斜角和变斜角的外形轮廓面。外形轮廓面的加工，若单纯从技术上考虑，最好的加工方案是采用多坐标联动的数控机床，这样不但生产效率高，而且加工质量好。但由于一般中小企业无力购买这种价格昂贵、生产费用高的机床，因此应考虑采用2.5轴控制和３轴控制机床加工。

2.5轴控制和3轴控制机床上加工外形轮廓面，通常采用球头铣刀，轮廓面的加工精度主要通过控制走刀步长和加工带宽度来保证。加工精度越高，走刀步长和加工带宽度越小，编程效率和加工效率越低。

如图（5-2）所示，球头刀半径为R，零件曲面上曲率半径为ρ，行距为Ｓ，加工后曲面表面残留高度为Ｈ。则有：

S2H(2RH)R

式中，当被加工零件的曲面在ａb段内是凸的时候取“＋”号，是凹的时候取“-”号。

图（4-2 ）行距的计算图

第五章 机床简单故障排除方法与简单维修中的注意事项

5.1故障排除方法

（1）初始化复位法：一般情况下，由于瞬时故障引起的系统报警，可用硬件复位或开关系统电源依次来清除故障，若系统工作存贮区由于掉电，拔插线路板或电池欠压造成混乱，则必须对系统进行初始化清除，清除前应注意作好数据拷贝记录，若初始化后故障仍无法排除，则进行硬件诊断。

（2）参数更改，程序更正法：系统参数是确定系统功能的依据，参数设定错误就可能造成系统的故障或某功能无效。有时由于用户程序错误亦可造成故障停机，对此可以采用系统的块搜索功能进行检查，改正所有错误，以确保其正常运行。

（3）调节，最佳化调整法：调节是一种最简单易行的办法。通过对电位计的调节，修正系统故障。如某厂维修中，其系统显示器画面混乱，经调节后正常。如在某厂，其主轴在启动和制动时发生皮带打滑，原因是其主轴负载转矩大，而驱动装置的斜升时间设定过小，经调节后正常。

最佳化调整是系统地对伺服驱动系统与被拖动的机械系统实现最佳匹配的综合调节方法，其办法很简单，用一台多线记录仪或具有存贮功能的双踪示波器，分别观察指令和速度反馈或电流反馈的响应关系。通过调节速度调节器的比例系数和积分时间，来使伺服系统达到即有较高的动态响应特性，而又不振荡的最佳工作状态。在现场没有示波器或记录仪的情况下，根据经验，即调节使电机起振，然后向反向慢慢调节，直到消除震荡即可。

（4）备件替换法：用好的备件替换诊断出坏的线路板，并做相应的初始化启动，使机床迅速投入正常运转，然后将坏板修理或返修，这是目前最常用的排故办法。

（5）改善电源质量法：目前一般采用稳压电源，来改善电源波动。对于高频干扰可以采用电容滤波法，通过这些预防性措施来减少电源板的故障。

（6）维修信息跟踪法：一些大的制造公司根据实际工作中由于设计缺陷造成的偶然故障，不断修改和完善系统软件或硬件。这些修改以维修信息的形式不断提供给维修人员。以此做为故障排除的依据，可正确彻底地排除故障 6.2、维修中应注意的事项

（1）从整机上取出某块线路板时，应注意记录其相对应的位置，连接的电缆号，对于固定安装的线路板，还应按前后取下相应的压接部件及螺钉作记录。拆卸下的压件及螺钉应放在专门的盒内，以免丢失，装配后，盒内的东西应全部用上，否则装配不完整。

（2）电烙铁应放在顺手的前方，远离维修线路板。烙铁头应作适当的修整，以适应集成电路的焊接，并避免焊接时碰伤别的元器件。

（3）测量线路间的阻值时，应断电源，测阻值时应红黑表笔互换测量两次，以阻值大的为参考值。

（4）线路板上大多刷有阻焊膜，因此测量时应找到相应的焊点作为测试点，不要铲除焊膜，有的板子全部刷有绝缘层，则只有在焊点处用刀片刮开绝缘层。 （5）不应随意切断印刷线路。有的维修人员具有一定的家电维修经验，习惯断线检查，但数控设备上的线路板大多是双面金属孔板或多层孔化板，印刷线路细而密，一旦切断不易焊接，且切线时易切断相邻的线，再则有的点，在切断某一根线时，并不能使其和线路脱离，需要同时切断几根线才行。

（6）不应随意拆换元器件。有的维修人员在没有确定故障元件的情况下只是凭感觉那一个元件坏了，就立即拆换，这样误判率较高，拆下的元件人为损坏率也较高。 （7）拆卸元件时应使用吸锡器及吸锡绳，切忌硬取。同一焊盘不应长时间加热及重复拆卸，以免损坏焊盘。

（8）更换新的器件，其引脚应作适当的处理，焊接中不应使用酸性焊油。 （9）记录线路上的开关，跳线位置，不应随意改变。进行两极以上的对照检查时，或互换元器件时注意标记各板上的元件，以免错乱，致使好板亦不能工作。 （10）查清线路板的电源配置及种类，根据检查的需要，可分别供电或全部供电。应注意高压，有的线路板直接接入高压，或板内有高压发生器，需适当绝缘，操作时应特别注意。

最后，我觉得：维修不可墨守陈规，生搬理论的东西，一定要结合当时当地的实际情况，开阔思路，逐步分析，逐个排除，直至找到真正的故障原因。

综上所述，数控技术的发展是与现代计算机技术、电子技术发展同步的，同时也是根据生产发展的需要而发展的。现在数控技术已经成熟，发展将更深更广更快。

结

语

跟着社会主义的脚步，确立与国际接轨的发展道路，对21世纪我国数控技术与产业的发展至关重要。以上就是本次设计的全过程。这次设计不仅使我对所设计的零件有了更深的了解，还使我学到了许多在书本上学不到的东西，这对我以后走上社会，走向工作岗位都有十分重要的意义，通过毕业设计的锻炼，我们运用所学知识的能力、解决问题的能力、创新设计的能力都得到了很好的锻炼和加强。

在这次的设计中我遇到了很多的问题，在老师不厌其烦的指导终于完成这次毕业论文的设计，

通过这次的毕业论文设计，让我了解了我在学习和思考方式上的不足，也懂的了书到用时方很少的道理，学海无涯，而人的生命有限，在人生有限的时间里，我希望用知识把我们今后的人生道路装饰的五彩纷飞。

人生苦短，把握现在，展望未来，莫要老来悔当初

致

谢

时光飞逝如白驹过隙，不知不觉到毕业时节，回望在校几年酸甜苦辣，不知为何即将走进社会的我没有当初想象的那么开心，思考许久我恍然大悟原来是我对学校的不舍，因为在这有我尊敬的老师和校领导们，还有这几年陪我一起生活和学习的的同学们。

首先我要感谢我的父母是他们给予了我生命，让我来到了这世上，教我为人处事还给了我无私的爱，我感觉我很幸福，我在此只想对你们说我爱你们

在此我要感谢教导我学习的恩师们，没你们的谆谆教诲和耐心辅导，我就不会掌握那么多知识，知识造就人生，也再造人生，我会用您教导的知识去创造辉煌的人生。

不管一个人取得多么值得骄傲的成就，都应该饮水思源，应当记住自己的老师为他的成长播下最初等种子。——居里夫人

在此我还要感谢陪伴我的同学们，以为有你们的存在让我不在孤单寂寞，让我知道了什么是友情，毕业之后可能各奔东西，但无论相隔多远我们的友情我都会永远记在心里，在次祝你一路顺风。

成功不是将来才有的，而是从决定去做的那刻起，持续积累而成。 失败是什么？没有什么，只是更走近成功一步；成功是什么？就是走过了所有通向失败的路，只剩下一条路，那就是成功的路。

还有许多人，也许他们只是我生命中匆匆的过客，但他们对我的支持和帮助依然在我记忆中留底了深刻的印象。在此无法一一罗列，但对他们，我始终心怀感激。最后，我要向在百忙之中抽时间对本文进行审阅、评议和参加本人论文答辩的各位师长表示感谢！

参考文献

1．《数控加工工艺学》 2．《机械制造工艺学》

3.作者：李佳 《数控机床及应用》 4.数控车削编程

推荐第4篇：数控毕业论文

叶片五轴联动加工刀位轨迹的生成

针对大型混流式叶片各曲面的特点，进行合理的刀位轨迹规划和计算，是使所生成的刀位轨迹无干涉、无碰撞、稳定性好、编程效率高的关键。由于五轴加工 的刀具位置和刀具轴线方向是变化的，因此五轴加工的是由工件坐标系中的刀位点位置矢量和刀具轴线方向矢量 组成，刀轴可通过前倾角和倾斜角来控制，于是我们可根据曲面在切削点处的局部坐标计算出刀位矢量和刀轴 矢量。从加工效率、

表面质量和切削工艺性能来看，选择沿叶片造型的参数线作为铣削加工的方向分多次粗铣和一次精铣，然后划分加工区域，定义与机床有关的参数，根据以上 所选叶片的加工部位、装夹混流式叶片的刀轨生成定 位 方 式、机 床、刀具及切削参数和余量分布情况将叶片分为多个组合面分别进行加工。通过对曲面曲率的分布情况的分析对于 不同的区域采用不同的面铣刀。粗加工给出每次加工的 余量，精加工采用同一直径的铣刀，根据粗糙度要求给 定残余高度，根据具体情况选择切削类型、切削参数、刀轴方向、进退刀方式等参数。但是对于像叶片这样的曲率变化很大而又不均匀的雕塑曲面零件我们还要根据情况作大量的刀位编辑， 并且必须进一步通过切削仿真做干涉和碰撞检查修改和编辑刀轨。 叶片五轴联动数控加工仿真

数控加工仿真通过软件模拟加工环境、刀具路径与材料切除过程来检验并优化加工程序。在计算机上仿真验证多轴联动加工的刀具轨迹，辅助进行加工刀具干 涉检查和机床与叶片的碰撞检查，取代试切削或试加工过程，可大大地降低制造成本，并缩短研制周期，避免加工设备与叶片和夹具等的碰撞，保证加工过程的安 全。加工零件的代码在投入实际的加工之前通常需要进行试切，水轮机叶片是非常复杂的雕塑曲面体，开发利用数控加工仿真技术是其成功采用五轴联动数控加工的 关键。在此，我们首先进电子商务资料库(行工艺系统分析，明确机床!\"!系统型号、机床结构形式和尺寸、机床运动原理和机床坐标系统。用三维!,-软件建 立机床运动部件和固定部件的实体几何模型，并转换成仿真软件可用的格式，然后建立刀具库，在仿真软件中新建用户文件，设置所用!\"!系统，并建立机床运动 模型，即部件树，添加各部件的几何模型，并准确定位，最后设置机床参数。 接下来将叶片模型变换到加工位置计算出刀具轨迹，再以此轨迹进行叶片切削过程、刀位轨迹和机床运动的三维动态仿真。这样就可以清楚的监控到叶片加工过程中 的过切与欠切、刀杆和联接系统与叶片、机床各运动部件与叶片和夹具间的干涉碰撞，从而保证了数控编程的质量，减少了试切的工作量和劳动强度，提高了编程的 一次成功率，缩短了产品设计和加工周期，大大提高生产效率。如在数控加工行业进行推广，可产生巨大的经济和社会效益。 混流式叶片的机床加工仿真

叶片刀位轨迹的后置处理

后置处理是数控编程的一个重要内容，它将我们前面生成的刀位数据转换成适合具体机床的数据。后处理最基本的两个要素就是刀轨数据和后处理器。我们应 首

先了解龙门移动式五坐标数控铣镗床的结构、机床配备的附属设备、机床具备的功能及功能实现的方式和机床配备的数控系统，熟悉该系统的\"!编程包括功能代 码的组成、含义。然后应用通用后置处理器导向模板，根据以上掌握的知识，开发定制专用后置处理器。然后将我们已得刀位源文件进行输入转换成可控制机床加工 的代码。

结束语

复杂曲面的多轴联动数控编程是一涉及到众多领域知识的复杂流程，是数字化仿真及优化的过程。本文介绍的大型水轮机叶片的多轴联动编程技术，已用于工 程实际大型叶片的数控编程中，实现了大型转轮叶片的五轴联动数控加工的刀位轨迹计算和加工仿真，保证了后续数控加工的质量和效率，已作为大型水轮机叶片

五 轴联动数控加工的编程工具用于实际生产中。

雕塑曲面体混流式叶片的多轴联动数控加工编程技术摘要：转轮叶片是水轮机能量转换的关键部件，也是最难加工的零件，目前多轴联动数控加工是解决该类 大型雕塑曲面零件最有效的加工方法。多轴联动数控加工编程则是实现其高精度和高效率加工的最重要环节。本文介绍混流式水轮机叶片五轴联动数控加工大型雕塑 曲面编程中涉及到转轮叶片三维造型、刀位轨迹计算、切削仿真、机床运动碰撞仿真、后置变换等关键技术。通过对这些技术的链接和研究，开发实现了大型叶片的 多轴联动加工。

关键词：数控编程

引言

水轮机是水力发电的原动机，水轮机转轮叶片的制造，转轮的优劣，对水电站机组的安全、可靠性、经济性运行有着巨大的影响。水轮机转轮叶片是非常复杂 的雕塑面体。在大中型机组制造工艺上，长期以来采用的“砂型铸造——砂轮铲磨——立体样板检测 —的制造工艺，不能有效地保证叶片型面的准确性和制造质量。目前采用五轴联动数控加工技术是当今机械加工中的尖端高技术。大型复杂曲面零件的数控加工编程 则是实现其数字化制造的最重要的技术基础，其数控编程技术是一个数字化仿真评价及优化过程。其 关键技术包括：复杂形状零件的三维造型及定位，五 轴联动刀位轨迹规划和计算，加工雕塑曲面体的刀轴 控制技术，切削仿真及干涉检验，以及后处理技术等。 大型复杂曲面的多轴联动数控编程技术使雕塑曲面体 转轮叶片的多轴数控加工成为可能，这将大大推动我国水轮机行业的发展和进步，为我国水电设备制造业 向着先进制造技术发展奠定基础。

大型混流式水轮机叶片的多轴数控加工编程过程大型复杂曲面零件的五轴联动数控编程比普通零件编程要复杂得多，针对混流式叶片体积大并且型面曲率变化 大的特点，通过分析加工要求进行工艺设计，确定加工方案，选择合适的机床、刀具、夹具，确定合理的走刀路线及切削用量等；建立叶片的几何模型、计算加工过 程中的刀具相对于叶片的运动轨迹，然后进行叶片的切削仿真以及机床的运动仿真，反复修改加工参数、刀具参数和刀轴控制方案，直到仿真结果确无干

涉碰撞发 生，则按照机床数控系统可接受的程序格式进行后处理，生成叶片加工程序。

大型混流式叶片的五轴联动数控加工编程流程混流式水轮机叶片的三维几何建模混流式叶片这一复杂雕塑曲面体由正面、背面、与上冠相接的带状回转面、与 下环相接的带状回转面大，可 编 写 一 个程序读入这些三维坐标点，然后采用双三次多补片曲面片通过自由形式特征的通过曲线的方法进行曲面造型。叶片的毛坯形状可从设计数据点进行偏置计算处理， 或者从三维测量得到的点云集方式确定对叶片的各个曲面分别进行234$曲面造型，并缝合成实体。

叶片加工工艺规划

加工方案和加工参数的选择决定着数控加工的效率和质量。我们根据要加工叶片的结构和特点可选择大型龙门移动式五坐标数控铣镗床，根据三点定位原理经 大量的研究分析，决定在加工背面是采用通用的带球形的可调支撑，配以叶片焊接的定位销对叶片定位，在叶片上焊接必要的工艺块，采用一些通用的拉紧装置来装 夹。加工正面时，采用在加工背面时配合铣出的和背面型面完全一致的胎具，将叶片背面放入胎具，利用焊接的工艺块进行调整找正，仍然采用通用的拉压装置进行 装夹。由于叶片由多张曲面组合而 成，为了解决加工过程中的碰撞问题，我们采用沿流线 走刀，对于叶片的正背面进行分区域加工，根据曲面各处曲率的不同采用不同直径的刀具、不同的刀轴控制方式来加工。对每个面一般分多次粗铣和一次精铣。在机 床与工件和夹具不碰撞和不干涉情况下，尽量采用大直 径曲面面铣刀，以提高加工效率。叶片正背面我们选用 刀具直径!-56曲面面铣刀粗铣、曲面面铣刀精铣， 叶片头部曲面采用76的曲面面铣刀加工，出水边采用76螺旋玉米立铣刀五轴联动侧铣。根据后续仿真情况反复做刀位编辑，以寻求合理的加工方案。

感谢

推荐第5篇：数控毕业论文

[日期：2009-11-29]

模具毕业论文

[字体：大 中 小]

来源：河南郑州长城学校 作者：未知

模具设计毕业论文

模具设计毕业论文成形加工是现代工业生产中应用广泛的优质、高效、低耗、适应性很强的生产技术，或称成型工具、成型工装产品，是技术含量高、附加值高、使用广泛的新技术产品，是价值很高的社会财富。模具设计毕业论文由于模具生产技术的现代化，在现代工业生产中，模具已广泛应用于电动机和电器产品、电子计算机产品、仪表、家用电器产品与办公设备、汽车、军械、通用机械等产品的生产中。模具技术水平的高低，模具设计毕业论文已成为衡量一个国家制造水平高低的重要标志，并在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。

模具设计毕业论文

一、目前，随着汽车及轻工业的迅速发展，模具设计制造日益受到人们的广泛关注，已成为一个行业。将高新技术应用于模具设计与制造，已成为快速制造优质模具的有力保证：1）、CAD/DAE/CAM的广泛应用，显示了用信息技术带动和提升模具工业的优越性。在欧美，CAD/DAE/CAM已成为模具企业普遍应用的技术。在CAD的应用方面，已经超越了甩掉图板、二维绘图的初级阶段，目前3D设计已达到了70℅--89℅，PRO/E、UG、CIMATRON等软件的应用很普遍。2）、为了缩短制造周期，提高市场竞争力，普遍采用高速切削加工技术。3）、快速成型技术与快速制模技术获得普遍应用。有SLA、SLS、FDM、LOM等各种类型的快速成型设备。

模具设计毕业论文

二、国外工业先进国家都拥有上万个模具企业与支持模具企业或为模具企业提供生产装备的企业相组成的强大的产业基础。这是为适应社会产品工业化规模生产的重要条件和特点。如汽车的工业化规模生产需要一大批专业性模具企业为其提供模具，同时根据汽车零件的生产技术要求，这些模具企业还配有相应的先进技术装备，包括数控和计算机数控机床、CAD/CAM系统，以及各种工艺装备。

模具设计毕业论文

三、成形加工的社会效益很高，是高技术含量的社会产品，其价值和价格主要取决于模具材料、加工、外购件的劳动与消耗三项直接发生的费用和模具设计与试模等技术费用，后者，是模具价值和市场价格的主要组成部分，其中一部分技术价值计入了市场价格，而更大一部分价值，则是模具用户和产品用户受惠变为社会效益。如电视机用模，其模具费用仅为电视机产品价格的1/3000～1/5000，尽管模具的一次投资较大，但在大批量生产的每台电视机的成本中仅占极小的部分，甚至可以忽略不计，而实际上，很高的模具价值为社会所拥有，变成了社会财富。所以本模具设计具有非常重要的现实意义。

模具设计毕业论文

四、本模具设计是为成形加工某车型中一个支柱端头上的封闭板，该零件左、右对称，生产中要求左、右件数量相等。而且该零件本身属不对称的异形件，存在双向的弯曲（翻边）成形，单件冲压时存在着横向不平衡力，影响模具寿命和冲压质量，将左、右件合在一套模具上一次冲压成形，就能消除横向不平衡力，同时，也提高了冲件质量和生产效率。据此，拟定该零件的冲压工艺为“落料——双向弯曲（翻边）成形，并设计了落料和成形两套模具。在使用AutoCAD进行模具设计时，可以方便、快捷地调用工艺资料，达到了提高产品质量，缩短周期，降低成本，增加经济效益的目的，具有非常重要的现实意义。因此，成形加工广泛应用于汽车制造业，有助于推动我国汽车行业的发展。

推荐第6篇：数控毕业论文

江苏省徐州机电工程高等职业学校2011届毕业论文

基于Master CAM的自动编程与加工

06高职数控2班

摘要：通过典型零件分析MasterCAM在零件造型，设计方法和编辑技巧。讨论二维轮廓刀具路径的生成方法。MasterCAM作为高端CAD/CAM软件在实际加工中有着广泛应用。

关键词：MasterCAM 刀具路径

数控加工

自动编程

加工工艺

一、自动编程的特点

使用Mastercam 实现DNC加工, DNC（直接数控）是指用一台计算机直接控制多台数控机床，其技术是实现CAD/CAM的关键技术之一。由于本工件较大，处理的数据多，所生成的程序长，数控机床的磁泡存储器已不能满足程序量的要求，这样就必须采用DNC加工方式，利用RS-232串行接口，将计算机和数控机床连接起来。利用Mastercam的Communic功能进行通讯，而不必考虑机床的内存不足问题,经大量的实践，用Mastercam软件编制复杂零件的加工程序极为方便，而且能对加工过程进行实时仿真，真实反映加工过程中的实际情况。

1.基本特点： (1) 数学处理能力强

对轮廓形状不是由简单的直线、圆弧组成的复杂零件，特别是空间曲面零件，以及几何要素虽不复杂，但程序量很大的零件，计算工作相当繁琐，采用手工编制程序的方法是难以完成的。例如，对一般二次曲线廓形，手工编程必须采取直线或圆弧逼近的方法，算出各节点的坐标值，其中列算式、解方程，虽说能借助计算器进行计算，但工作量之大是难以想象的。而自动编程借助于系统软件强大的数学处理能力，计算机能自动计算出加工该曲线的刀具轨迹，快速而又准确。自动编程系统还能处理手工编程难以胜任的二次曲面和特殊曲面。

(2) 快速、自动生成数控程序

对非圆曲线的轮廓加工，手工编程即使解决了节点坐标的计算，也往往因为节点数过多，程序段很大而使编程工作又慢又容易出错。自动编程的优点之一，就是在完成计算刀具运动轨迹之后，后置处理程序能在极短的时间内自动生成数控加工程序，且该数控加工程序不会出现语法错误。当然自动生成数控加工程序的速度还取决于计算机硬件的档次，档次越高，速度越快。

(3) 后置处理程序灵活多变

江苏省徐州机电工程高等职业学校2011届毕业论文

由于数控系统的指令形式不尽相同，机床的辅助功能也不一样，伺服系统的特性也有差别。因此，同一个零件在不同的数控机床上加工，数控加工程序也应该是不一样的。但在前置处理过程中，大量的数学处理，轨迹计算却是一致的。这就是说，前置处理可以通用化，只要稍微改变一下后置处理程序，就能自动生成适用于不同数控机床的数控程序来。后置处理相比前置处理，工作量要小得多，程序简单得多，因而它灵活多变。对于不同的数控机床，取用不同的后置处理程序，等于完成了一个新的自动编程系统，极大地扩展了自动编程系统的使用范围。

(4) 程序自检、纠错能力强、

复杂零件的数控加工程序往往很长，要一次编程成功，不出一点错误是不现实的。手工编程时，可能出现书写有错误，算式有问题，也可能程序格式出错，靠人工检查一个个的错误是困难的，费时又费力。采用自动编程，程序有错主要是原始数据不正确而导致刀具运动轨迹有误，或刀具与工件干涉，或刀具与机床相撞，等等。自动编程能够通过系统先进的、完善的诊断功能，在计算机屏幕上对数控加工程序进行动态模拟，连续、逼真地显示刀具加工轨迹和零件加工轮廓，发现问题能及时对数控加工程序中产生错误的位置及类型进行修改，快速又方便。现在，往往在前置处理阶段计算出刀具运动轨迹以后立即进行动态模拟检查，确定无误以后再进入后置处理阶段，生成正确的数控加工程序来。

(5) 便于实现与数控系统的通讯

二、自动编程的应用场合

1.自动编程特点：编程工作的大部分或全部由计算机完成的过程称自动编程。编程人员只要根据零件图纸和工艺要求，用规定的语言编写一个源程序或者将图形信息输入到计算机中，由计算机自动地进行处理，计算出刀具中心的轨迹，编写出加工程序清单，并自动制成所需控制介质。由于走刀轨迹可由计算机自动绘出，所以可方便地对编程错误及时修正。

2.适用场合：但对于形状复杂或轮廓不是由直线、圆弧组成非圆曲线零件;或者是空但程序量很大，因计算相当繁琐，手工编程困难且易出错，必须采用自动编程的方法。

三、手动编程的应用场合

1.手动编程特点：从零件图样分析及工艺处理、数值计算、书写程序单、制穿孔纸带直至程序的校验等各个步骤，均由人工完成，则属手工编程。

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2.适用场合：对于点位加工或几何形状不太复杂的零件来说，编程计算较简单，程序量不大，手工编程即可实现。但对于形状复杂或轮廓不是由直线、圆弧组成非圆曲线零件

3.自动编程和手动编程相比较

1）手动编程没有自动编程应用广泛、手动编程只适合零件比较简单、程序单比较短的工件。而自动编程对轮廓形状不是由简单的直线、圆弧组成的复杂零件，特别是空间曲面零件，以及几何要素虽不复杂，但数控机床程序量很大的零件，计算则相当繁琐，采用手工程序编制是难以完成的工件。

2）手动编程没有自动编程效率高、准确度高

3）手动编程容易出错数字容易出错

四、常见的自动编程方法

数控编程有很多软件最常用的有常见自动编程的方法主要有ug，pro-E，mastercam，caxa等，ug应用最广。自动编程实际上是进行一系列设置后进行刀具模拟，然后在把刀位数据用某一处理器生成G代码。它有不同的加工类型，比如说轮廓铣削，曲面铣削，刻模.....，主要用在加工中心，线切割等，车床基本不用，除非是不规则曲线，加工中心上也主要是加工不规则曲面，或者是复杂的轮廓

（1）PRO / E软件

1）铸造模具厂金属模具和压铸模具的加工企业现在使用PRO/E软件进行设计，利用其实体参数化的功能。PRO/E的开发比较早目前在机加工和模具制造方面使用比较多（特别是日企和台企），其特点在于参数化设计和曲面建模方面的专长，但缺点是其操作不怎么人性化

（2）UG软件

1）UG的功能比较强大，既有强大的绘图功能，又有很强的编程后处理功能，还有电极拆分，分模等扩展模块，所以被很多人用到。

（3）CIMATRON/DELCAM等软件

1）而数控编程软件则使用CIMATRON和DELCAM,在实际工作中使用的效果比较好。

（4）Mastercam软件

五、国内外Master CAM技术发展状况

CAD/CAM(计算机辅助设计及制造)技术产生于19世纪50年代后期发达国家的航空和军事工业中，随着计算机软硬件技术和计算机图形学技术的发展而迅

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速成长起来。1989年美国国家工学院将CAD/CAM技术评为当代（1964~1989）十项最杰出的工程技术成就之一。30多年来CAD技术和系统有了飞速的发展，CAD/CAM技术的应用已迅速成军事工业向民用工业扩展，由大型企业向中型小企业推广，由高技术领域的应用向日用家电、轻工产品的设计和制造中普及，对设计和制造业产生了革命性的影响，而且这一技术正在从发达国家“流向”发展中国家。

六、选择Mastercam作为课题的原因

Mastercam具有强劲的曲面粗加工及灵活的曲面精加工功能。

Mastercam提供了多种先进的粗加工技术，以提高零件加工的效率和质量。Mastercam还具有丰富的曲面精加工功能，可以从中选择最好的方法，加工最复杂的零件。Mastercam的多轴加工功能，为零件的加工提供了更多的灵活性。 可靠的刀具路径校验功能 Mastercam可模拟零件加工的整个过程，模拟中不但能显示刀具和夹具，还能检查刀具和夹具与被加工零件的干涉、碰撞情况。它提供400种以上的后置处理文件以适用于各种类型的数控系统，我厂采用的是FANUC系统，机床为四轴联动卧式铣床。根据机床的实际结构，我们编制了专门的后置处理文件，绳槽曲面加工刀具路径NCI文件经后置处理后生成加工程序。

七、利用Mastercam仿真加工

1.主要分为五个步骤：

（1）零件模型建立，首先在Solidworks环境下建立零件CAD三维模型，利用IGES、STEP、STL等文件格式输出到MasterCAM环境中，或者在MasterCAM系统的零件模型建模模块中直接建立零件三维模型；

（2）零件工艺规划，在MasterCAM的ToolPath菜单下的JobSetup模块设置毛坯尺寸、边界、刀具尺寸、刀具基准点、进给率、快进路径和切削加工方式等内容；前两项工作为图形化数控编程的前置处理；

（3）刀位轨迹的计算与生成，选择刀位轨迹生成命令，系统自动计算节点数据，并将其转换为刀位文件；

（4）刀位轨迹的仿真验证，验证刀位轨迹的成形正确性和刀具工件间的干涉情况，保证加工零件形状的正确性和避免刀具运动碰撞；如果发现程序错误，则重新设置工艺规划参数；

（5）后置处理，将刀位文件转换具体加工中心能支持的数控程序代码。 2.所选零件图及分析

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该零件比较简单，主要部分为铣削，四个等直径通孔为钻削。由于毛坯余量较小，无需进行粗加工，直接精加工。

3.实验报告

（1）给出在数控编程全过程的详细流程，表达出关键环节、参数。 1）铣削上表面：铣削深度3mm。

2）铣削外平面：铣削深度2mm。

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3）铣中心孔：铣削深度2mm。

4）钻角上四个孔：通孔。

（2）给出零件CAD模型三维图界面，说明零件结构要求。如果是在

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Solidworks下建立的模型，给出模型转换文件格式及其特点。

在Solidworks中，将零件图保存为IGS的格式，然后在Mastercam中打开。打开以后，以曲面的形式出现，还要用solid from surfaces命令将面转化为实体。Slidworks软件建模效率高且简单易学，导入Mastercam接口技术成熟，很方便。

（3）给出工艺规划界面，说明刀具、材料、加工参数。

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选用直径6.0mm的铣刀。

选用直径为4.0mm的钻头。 材料选为45号钢。

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（4）截取部分刀位文件、数控文件（文件头、部分主体、文件尾）； 文件头： % O0000 (PROGRAM NAME25-11-10 TIME=HH:MM1 DIA.OFF.1 DIA.0 DIA.OFF.0 DIA.- 4.) N2640 T0 M6 N2642 G0 G90 G54 X-20.Y-20.A0.S5729 M3 N2644 G43 H0 Z30.N2646 G99 G83 Z-2.R30.Q2.F1375.N2648 X20.N2650 Y20.N2652 X-20.N2654 G80 N2656 M5 N2658 G91 G28 Z0.N2660 G28 X0.Y0.A0.N2662 M30 % 加工，迅速生成NC代码。特别对一些造型复杂的零件，更是大大地缩短了编程时间，提高了程序的正确性和安全性，降低了生产成本，提高了工作、生产效率。

注意：

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1、根据数控设备系统的不同，应选择不同的系统作后处理，或将后处理的NC代码做人为修改后再应用到对应的数控设备。

2、以上程序完全由MasterCAM软件后处理编辑器生成，论文中对其格式未作修改。

八、结束语

使用MasterCAM软件可以方便快捷地设计出各种零件、模具的几何模型，并进行模拟

九、参考文献

[1]刘立.数控车床编程与操作.北京：北京理工大学出版社.2006.8 [3] 胡素云，孙中柏《MasterCAMX2数控加工实例精解》 机械工业出版社，2008年

[4] 翟肖墨《数控机床加工技术》 机械工业出版社，2002年

推荐第7篇：,数控毕业论文

数控机床加工与操作方法

学 生 姓 名：

邓文彬

学

号： 0922001450944 专 业 班 级：

08-446

指 导 教 师：

贾丽媛

2011年11月10日

西安铁路职业技术学院毕业设计

摘要

数控技术是现代制造业实现自动化、柔性化、集成化生产的基础，离开了数控技术，先进制造技术就成了无本之木。数控技术的广泛使用给机械制造业生产方式、生产结构、管理方式带来深刻的变化，它的关联效益和辐射能力更是难以估计。数控技术及数控装备已成为关系国家战略和体现国家综合国力水平的重要基础性产业，其水平高低是衡量一个国家制造业现代化程度的核心标志，实现加工机床及生产过程数控化，已经成为当今制造业的发展方向。

本论文主要介绍数控机床的定义，数控机床初学者的要求，机床加工前的准备工作， 数控机床的程序指令，数控机床对刀操作方法，数控机床的工作原理和结构，加工特点，机床加工几何精度要求，

数控机床的优点和缺点，数控机床与计算机实现自动技术，机床维修和生产安全要求。 关键词：数控技术概念；加工方法；分类；刀具补偿；

- I

西安铁路职业技术学院毕业设计

一、数控加工技术概念与特点

简单的说就是利用数字化控制系统在加工机床上完成整个零件的加工。这一类的机床称为数控机床。这是一种现代化的加工手段。同时数控加工技术也成为一个国家制造业发展的标志。利用数控加工技术可以完成很多以前不能完成的曲面零件的加工，而且加工的准确性和精度都可以得到很好的保证。总体上说，和传统的机械加工手段相比数控加工技术具有以下特点（既有优缺点）：

（一）数控机床优点

1、加工效率高。

利用数字化的控制手段可以加工复杂的曲面。而加工过程是由计算机控制，所以零件的互换性强，加工的速度快。

2、加工精度高。

同传统的加工设备相比，数控系统优化了传动装置,提高分辨率,减少了人为误差，因此加工的效率可以得到很大的提高。

3、劳动强度低。

由于采用了自动控制方式，也就是说加工的全部过程是由数控系统完成，不像传统加工手段那样烦琐，操作者在数控机床工作时，只需要监视设备的运行状态。所以劳动强度很低。

4、适应能力强。

数控加工系统就像计算机一样，可以通过调整部分参数达到修改或改变其运作方式，因此加工的范围可以得到很大的扩展。

5、工作环境好。

数控加工机床是机械控制、强电控制、弱电控制为一体高科技产物，对机床的运行温度、湿度及环境都有较高的要求。

6、就业容易、待遇高。

由于我国处于数控加工技术的大力发展阶段，大量的数控机床和先进的加工手段的快速引进，却没有大量熟练数控技术操作的人员参与，因此造成该行业严重缺乏人才。

(二)数控机床的缺点

- 12

数控加床加工与操作方法

对于高效率的金属切削加工来说，被加工材料、切削工具、切削条件是三大要素。这些决定着加工时间、刀具寿命和加工质量。经济有效的加工方式必然是合理的选择了切削条件。

切削条件的三要素：切削速度、进给量和切深直接引起刀具的损伤。伴随着切削速度的提高，刀尖温度会上升，会产生机械的、化学的、热的磨损。切削速度提高20%，刀具寿命会减少1/2。

进给条件与刀具后面磨损关系在极小的范围内产生。但进给量大，切削温度上升，后面磨损大。它比切削速度对刀具的影响小。切深对刀具的影响虽然没有切削速度和进给量大，但在微小切深切削时，被切削材料产生硬化层，同样会影响刀具的寿命。 用户要根据被加工的材料、硬度、切削状态、材料种类、进给量、切深等选择使用的切削速度。

最适合的加工条件的选定是在这些因素的基础上选定的。有规则的、稳定的磨损达到寿命才是理想的条件。

然而，在实际作业中，刀具寿命的选择与刀具磨损、被加工尺寸变化、表面质量、切削噪声、加工热量等有关。在确定加工条件时，需要根据实际情况进行研究。对于不锈钢和耐热合金等材料来说，可以采用冷却剂或选用刚性好的刀刃。 2.合理选择刀具

1) 粗车时，要选强度高、耐用度好的刀具，以便满足粗车时大背吃刀量、大进给量的要求。

2) 精车时，要选精度高、耐用度好的刀具，以保证加工精度的要求。 3) 为减少换刀时间和方便对刀，应尽量采用机夹刀和机夹刀片。 3.合理选择夹具

1) 尽量选用通用夹具装夹工件，避免采用专用夹具； 2) 零件定位基准重合，以减少定位误差。 4.确定加工路线

加工路线是指数控机床加工过程中，刀具相对零件的运动轨迹和方向。

西安铁路职业技术学院毕业设计

1) 应能保证加工精度和表面粗糙要求； 2) 应尽量缩短加工路线，减少刀具空行程时间。 5.加工路线与加工余量的联系

目前，在数控车床还未达到普及使用的条件下，一般应把毛坯上过多的余量，特别是含有锻、铸硬皮层的余量安排在普通车床上加工。如必须用数控车床加工时，则需注意程序的灵活安排。 6.夹具安装要点

目前液压卡盘和液压夹紧油缸的连接是靠拉杆实现的，如图1。液压卡盘夹紧要点如下：首先用扳手卸下液压油缸上的螺帽，卸下拉管，并从主轴后端抽出，再用搬手卸下卡盘固定螺钉，即可卸下卡盘。

刀具上的 修光刃 指的是在刀具刀刃后面副偏角方向磨出的一小段与刀尖平行的刀刃 主要用于刀刃切削后进行一次二次切削 相当于精加工过程 去处毛刺等伤痕 目的是提高工件的表面粗糙度 多应用于进行精加工的刀具上

2.1、数控机床的初学者要求

对于数控机床操作初学者，经常发生碰撞。常听别人说，不碰机床，就学不会机床操作，这一种非常错误有害认识。机床碰撞对机床精度很大损害，对于不同类型机床影响也不一样。一般来说，对于刚性不强机床影响较大，对于刚性较强龙门结构机床，同等撞击力下影响较小。如果机床悬臂式得结构，以及机床主轴装一回转轴上机床结构，一旦机床发生碰撞话，对机床精度影响致命。所以对于高精度数控机床来说，碰撞绝对要杜绝。只要操作者细心掌握一定防碰撞方法，碰撞完全可以预防避免。 以下几点心得或许对数控机床初学者预防碰撞有所帮助。

碰撞发生最主要原因：一对刀具或者砂轮 直径长度输入错误；二对工件尺寸其他相关几何尺寸输入错误以及工件初始位置定位错误；三机床工件坐标系设置错误，或者机床零点加工过程被重置，而产生变化。机床碰撞大多发生机床快速移动过程，这时候发生碰撞危害也最大，应绝对避免。所以操作者要特别要注意机床执行程序初始阶段机

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数控加床加工与操作方法

23）控制字符（Control Character）出现于特定的信息文本中，表示某一控制功能的字符。

24）地址（Addre）一个控制字开始的字符或一组字符，用以辨认其后的数据。 25）程序段格式（Block Format）字、字符和数据在一个程序段中的安排。 26）指令码（Instruction Code) /机器码（Machine Code）计算机指令代码，机器语言，用来表示指令集中的指令的代码。

27）程序号（Program Number）以号码识别加工程序时，在每一程序的前端指定的编号 .28）程序名（Prograo Name）以名称识别加工程序时，为每一程序指定的名称。 29）指令方式（Command Mode）指令的工作方式。

30）程序段（Block）程序中为了实现某种操作的一组指令的集合．

31）零件程序（P art Program）在自动加工中，为了使自动操作有效按某种语言或某种格式书写的顺序指令集。零件程序是写在输人介质上的加工程序，也可以是为计算机准备的输人，经处理后得到加工程序。

32）加工程序（Machine Program）在自动加工控制系统中，按自动控制语言和格式书写的顺序指令集。这些指令记录在适当的输人介质上，完全能实现直接的操作。 33）程序结束（End of Program）指出工件加工结束的辅助功能

34）数据结束（End of Data）程序段的所有命令执行完后，使主轴功能和其他功能（例如冷却功能）均被删除的辅助功能。

35）程序暂停（Progrom Stop）程序段的所有命令执行完后，删除主轴功能和其他功能，并终止其后的数据处理的辅助功能.36）准备功能（Preparatory Functton）使机床或控制系统建立加工功能方式的命令． 37）辅助功能（MiscellaneouS Function）控制机床或系统的开关功能的一种命令。 38）刀具功能（Tool Funetion）依据相应的格式规范，识别或调人刀具。 39）进给功能（Feed Function）定义进给速度技术规范的命令。

40）主轴速度功能（Spindle Speed Function）定义主轴速度技术规范的命令。 41）进给保持（Feed Hold）在加工程序执行期问，暂时中断进给的功能。

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42）刀具轨迹（Tool Path）切削刀具上规定点所走过的轨迹。

43）零点偏置（Zero Offset）数控系统的一种特征．它容许数控测量系统的原点在指定范围内相对于机床零点移动，但其永久零点则存在数控系统中。

44）刀具偏置（Tool Offset）在一个加工程序的全部或指定部分，施加于机床坐标轴上的相对位移．该轴的位移方向由偏置值的正负来确定.45）刀具长度偏置（Tool Length Offset）在刀具长度方向卜的偏晋

46）刀具半径偏置（Tool Radlus OffseO）刀具在两个坐标方向的刀具偏置。 47）刀具半径补偿（Cutter Compensation）垂直于刀具轨迹的位移，用来修正实际的刀具半径与编程的刀具半径的差异

48）刀具轨迹进给速度（Tool Path Feedrate）刀具上的基准点沿着刀具轨迹相对于工件移动时的速度，其单位通常用每分钟或每转的移动量来表示。

49）固定循环（Fixed Cycle , Canned Cycle）预先设定的一些操作命令，根据这些操作命令使机床坐标轴运动，主轴工作，从而完成固定的加工动作。例如，钻孔、铿削、攻丝以及这些加工的复合动作。

50）子程序（Subprogram）加工程序的一部分，子程序可由适当的加工控制命令调用而生效

51）工序单（Planning sheet）在编制零件的加工工序前为其准备的零件加工过程表。 52）执行程序（Executlve Program）在 CNC 系统中，建立运行能力的指令集合 53）倍率（Override）使操作者在加工期间能够修改速度的编程值（例如，进给率、主轴转速等）的手工控制功能。

54）伺服机构（Servo-Mwchanisnt）这是一种伺服系统，其中被控量为机械位置或机械位置对时间的导数.55）误差（Error）计算值、观察值或实际值与真值、给定值或理论值之差 56）分辨率（Resolution）两个相邻的离散量之间可以分辨的最小间隔．

2.3、数控机床工作原理和结构简介

1.数控机床工作原理

按照零件加工的技术要求和工艺要求，编写零件的加工程序，然后将加工程序输入

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数控加床加工与操作方法

1.最适合多品种中小批量零件。随着数控机床制造成本的逐步下降，现在不管是国内还是国外，加工大批量零件的情况也已经出现。加工很小批量和单件生产时，如能缩短程序的调试时间和工装的准备时间也是可以选用的。

2.精度要求高的零件。有于数控机床的刚性好，制造精度高，对刀精确，能方便的进行尺寸补偿，所以能加工尺寸精度要求高的零件。

3.表面粗糙度值小的零件。在工件和刀具的材料、精加工余量及刀具角度一定的情况下，表面粗糙度取决于切削速度和进给速度。普通机床是恒定转速，直径不同切削速度就不同，像数控车床具有恒线速切削功能，车端面、不同直径外圆时可以用相同的线速度，保证表面粗糙度值既小且一致。在加工表面粗糙度不同的表面时，粗糙度小的表面选用小的进给速度，粗糙度大的表面选用大些的进给速度，可变性很好，这点在普通机床很难做到。

4.轮廓形状复杂的零件。任意平面曲线都可以用直线或圆弧来逼近，数控机床具有圆弧插补功能，可以加工各种复杂轮廓的零件。

四、数控机床的管理使用

数控机床的使用好坏既需要操作者的精心使用，又必须依靠科学的管理，完善的管理制度、科学的生产模式是提高生产效率的有效手段。

1.建立健全完善的管理制度，有效控制、监督数控机床相关人员的工作，使机床的操作、运行全过程受控。

2.加强技术人员、技术工人管理人员的培训。数控加工的培训是一向长期的工作，是一个不断提高的过程。通过培训工艺人员可以编制更加简化的数控加工工艺、简化程序、缩短加工时间；技术工人可以提高操作技能；管理人员可以更加了解数控设备的特点、过程控制，以现代生产管理理念实施管理。

3.科学组织生产。改进停工待料，生产能力不平衡问题，提高数控机床的开工率，合理安排生产节拍，合理分配生产任务。利用零件加工的相似性，将待加工零件进行分类，从而在工艺编制、生产计划及调度中合理安排，提高设备生产能力的平衡度。科学的生产批次将极大限度的降低机床调整时间比例、工装准备时间比例，可提高批量效率。

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4.为了发挥数控机床的价值，操作者必须正确的掌握数控机床操作原则。按机床操作规程正确操作机床；按工艺和程序要求加工零件；加工前协调零件、刀具、压板等尺寸避免干涉和碰撞；提高技术素质，减少装刀、找正等非加工时间；正确维护保养各种辅具确保精度可靠。

五、结论

数控机床的应用已日益广泛，如何“管好、用好、维护好”数控机床已成为亟待解决的重要问题。数控机床的使用不是简单的使用设备，是一相继属性很强的应用工程。只有科学的管理，充分了解数控机床的特点，协调好各生产环节的平衡，才能真正发挥出它的经济效益。

2.5、数控机床的操作方法

[1]数控机床操作者的要求；

就当前国内许多刚刚从事数控机床操作人员的分类来说，有很大一部分操作者是以前从事过一般手动机床或者半自动机床操作的技术工人，他们对机械加工非常熟悉，但对于数控机床的编程是比较陌生的；也有刚从机械专科学校毕业的学生，他们对机械加工知识，数控加工和编程的理论比较熟悉，但是缺少实际的机械加工经验；也有很多操作者是从来没有接触过机械加工和编程的，那他们要学习数控机床操作，困难是非常巨大的。对于这些初学数控机床的人员，掌握一定的数控机床操作技巧是非常重要的。一方面他们可以避免发生机床碰撞事故，导致机床损坏；二是可以在较短的时间之内，能够迅速提高操作者的数控机床操作技能，胜任本职工作，为单位创造经济效益。本文特别针对这些刚接触数控机床的操作人员，介绍了一些数控机床的操作技巧的理论知识，希望对刚刚从事的数控机床的操作者来说有一些借鉴的意义。

{1}首先，操作者需对操作的数控机床有一个全面的了解。了解机床的机械结构：要了解机床的机械构造组成；要掌握机床的轴系分布；更要牢牢地掌握机床各个数控轴的正负方向；要掌握机床的各部件的功能和使用，譬如简单的气动系统原理和功能，简单的液压系统工作原理和功能；另外要掌握机床各辅助单元的工作原理和功能，譬如刀库、冷却单元、电压稳压器，电器柜冷却器等等单元的工作原理，功能和使用方法，以及机床各个安全门锁的工作原理、功能和使用方法。

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数控加床加工与操作方法

对于成批量工件的加工。当初次程序调试完成后，那么需要优化加工程序。优化的基本原则如下：保证加工质量的前提，优化切削参数，譬如工进速度、刀具或砂轮转速、横向进给量，加工深度等等；优化加工步骤，优化加工基准，提高加工效率，使用高寿命刀具或砂轮，减少换刀次数或者砂轮修正次数；建立合理的加工程序的数学模型，编辑有效可靠程序，合理设置粗精加工的余量和次数和使用适当的成型刀具或者砂轮，对于提高效率，保证加工质量具具有较为显著的效果。

[2]对于保证被加工工件的加工质量应该注意以下几方面：加工时要对机床进行热机一段时间，保持机床各机械轴在工作期间的热平衡，尽量保持机床加工过程的被加工工件温度稳定，并且尽量保持工作头、机床主轴、丝杠导轨，光栅尺，刀具夹头或者砂轮接杆的冷热平衡。如果机床使用冷却油和冷却液，要保持其温度恒定，冷却液的温度是影响工件加工的精度的重要因素之一，通过机床的冷却系统来保证冷却液的恒定温度。

一般工厂晚上都需要关机，第二天需要再开机床，所以每天机床工作前都需要进行热机。为了提高的机床利用率，现有两种方法可以实现机床加工。一是开机后对原始程序稍许修改，在所有的加工工序中做一个远离工件的补偿量，那么加工过程中，机床的在机床加工时根据测量结果更改修正值，当机床处于热平衡状态后，修正值就可以不需要再更改。另外一种方法是，那么在开机后的一段时间先加工工件公差较大的部位，然后经过一段时间后等到机床达到热平衡后，再来加工工件上某些公差要求较高的位置；或者先用机床进行粗加工，等机床工作达到热平衡后，再进行工件的精加工。

对于一个具有多基准，有多处精度要求较高的尺寸的工件。那么应先加工工件上有一个基准仅定义一个或两个尺寸，但尺寸精度要求较高的位置，而对同一基准有多个尺寸的部位，应先加工精度最高的部位，然后再加工精度较低的位置。因为机床在加工高精度的部位时工件容易产生废品，那工件其余的部位就可以不加工，这样节省了加工成本。

{1}加工的 基本原则：先粗加工，把工件的多余材料去掉，然后精加工；加工中应避免振动的发生；避免工件加工时的热变性。造成的振动发生有很多原因，可能是负载过大，可能是机床和工件的共振，或者可能是机床的刚性不足，也可能是刀具或砂轮钝化后造成的。我们可以通过下述方法来减小振动：减小横向进给量和加工深度，检查工件

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装夹是否牢靠，提高刀具的转速或者降低转速可以降低共振，另外查看是否有必要的更换新的刀具。

对于数控机床操作的初学者，经常发生碰撞。常听别人说，不碰机床，就学不会机床操作，这是一种非常错误和有害的认识。机床碰撞对机床的精度是很大的损害，对于不同类型机床影响也不一样。一般来说，对于刚性不强的机床影响较大，对于刚性较强的龙门结构的机床，在同等的撞击力下影响较小。如果机床是悬臂式得结构，以及机床主轴是装在一回转轴上的机床结构，一旦机床发生碰撞的话，对机床的精度影响是致命的。所以对于高精度数控机床来说，碰撞绝对要杜绝。只要操作者细心和掌握一定的防碰撞的方法，碰撞是完全可以预防和避免。 以下几点心得或许对数控机床初学者预防碰撞有所帮助。

碰撞发生的最主要的原因：一是对刀具或者砂轮 的直径和长度输入错误；二是对工件的尺寸和其他相关的几何尺寸输入错误以及工件的初始位置定位错误；三是机床的工件坐标系设置错误，或者机床零点在加工过程中被重置，而产生变化。机床碰撞大多发生在机床快速移动过程中，这时候发生的碰撞的危害也最大，应绝对避免。所以操作者要特别要注意机床在执行程序的初始阶段和机床在更换刀具或砂轮的时候，此时一旦程序编辑错误，刀具或砂轮的直径和长度输入错误，那么就很容易发生碰撞。在程序结束阶段，各数控轴的退刀动作顺序错误，那么也可能发生碰撞。为了避免上述碰撞，在第一次使用刀具和砂轮时，要仔细进行对刀，不能轻视该问题。为了避免碰撞，操作者在操作机床时，要充分五官的功能，观察机床有无异常动作，有无火花，有无噪音和异常响动，有无震动，有无焦味。发现异常情况应立即停止程序，待机床问题解决后，机床才能继续工作。同时在操作之前，操作者应该接受机床操作的安全培训，每类机床应有安全操作规程，操作人员应经系统的操作和安全培训，持有培训合格的上岗证后才能上机床工作。工作前，应知道灭火器的位置，并且操作者要掌握灭火器的方法，机床的气压开关的位置，机床的输入电源的开关的位置，液压工作站的位置，都因掌握应急的关闭的方法，对于使用冷却油的磨床应将灭火器的放置在机床的三米之内。

总之，掌握数控机床的操作技巧是一个循序渐进的过程，并不能一蹴而就。它是建立在掌握了机床基本操作、基础的机械加工知识和基础的编程知识之上的。数控机床操作

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数控加床加工与操作方法

如图2所示，假设刀架在外圆刀所处位置换上切割刀，虽然刀架没有移动，刀具的坐标位置也没有发生变化，但两把刀尖不在同一位置上，如果不消除这种换刀后产生的刀尖位置误差，势必造成换刀后的切削加工误差。 2 数控车床对刀原理

换刀后刀尖位置误差的计算：

ΔX=X1-X2

ΔZ=Z1-Z2

根据对刀原理，数控系统记录了换刀后产生的刀尖位置误差ΔX、ΔZ，如果用刀具位置补偿的方法确定换刀后的刀尖坐标位置，这样能保证刀具对工件的切削加工精度。 2）基准刀对刀操作

① 用外圆车刀切削工件端面，向数控系统输入刀尖位置的Z坐标。

② 用外圆车刀切削工件外圆，测量工件的外圆直径，向数控系统输入该工件的外圆直径测量值，即刀尖位置的X坐标。 3 基准刀对刀操作 3） 一般刀对刀操作

所示，用切割刀的刀尖对准工件端面和侧母线的交点，向数控系统输入切割刀刀尖所在位置的Z坐标和X坐标。这样，数控系统记录了两把刀尖在同一位置上的不同坐标值，计算出换刀后一般刀与基准刀的刀尖位置偏差，并通过数控系统刀具位置偏差补偿来消除换刀后的刀尖位置偏差。 4 对刀操作

4.刀位偏置值的修改与应用

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如果车削工件外圆后，工件的外圆直径大了0.30mm。对此，我们可不用修改程序，而通过修改刀位偏置值来解决，即在X方向把刀具位置的偏置值减小0.30mm，这样 方便地解决了切削加工中产生的加工误差。

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数控加床加工与操作方法

五、数控机床加工的分类与发展

5.1、数控机床的分类统

数控机床的种类很多，主要分类如下：

按工艺用途分类。按工艺用途，数控机床可分类如下。普通数控机床：这种分类方式与普通机床分类方法一样，铣床、数控锚床、数控钻床、数控磨床、数控齿轮加工机床等。加工中心机床：数控加工中心是在普通数控机床上加装一个刀库和自动换刀装置而构成的数控机床，它可在一次装夹后进行多种工序加工。

按运动方式分类。按运动方式，数控机床可分类如下：点位控制数控机床。数控系统只控制刀具从要有数控钻床、数控坐标锤床、数控冲剪床等。直线控制数控机床：数控系统除了控制点与点之间的准确位置以外，还要保证两点之间移动的轨迹是一条直线，而且对移动的速度也要进行控制。这类机床主要有简易数控车床、数控销、铣床等。轮廓控制数控机床：数控系统能对两个或两个以上运动坐标的位移及速度进行连续相关的控制，使合成的运动轨迹能满足加工的要求。这类机床主要有数控车床、数控铣床等。

按伺服系统的控制方式分类。按伺服系统的控制方式，数控机床可分类如下。开环控制系统的数控机床。闭环控制系统的数控机床。半闭环控制系统的数控机床。

按数控系统的功能水平分类。技功能水平分类，数控系统可分类如下。经济性数控机床。经济性数控机床大多指采用开环控制系统的数控机床价格便宜，适用于自动化程度要求不高的场合。中档数控机床。这类数控机床功能较全，价格适中，应用较广。高档数控机床。这类数控机床功能齐全，价格较贵。

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数控加床加工与操作方法

六、数控机床维修注意事项

[1]数控机床维修中应注意的事项; (1)从整机上取出某块线路板时，应注意记录其相对应的位置，连接的电缆号，对于固定安装的线路板，还应按前后取下相应的压接部件及螺钉作记录。拆卸下的压件及螺钉应放在专门的盒内，以免丢失，装配后，盒内的东西应全部用上，否则装配不完整。

(2)电烙铁应放在顺手的前方，远离维修线路板。烙铁头应作适当的修整，以适应集成电路的焊接，并避免焊接时碰伤别的元器件。

(3)测量线路间的阻值时，应断电源，测阻值时应红黑表笔互换测量两次，以阻值大的为参考值。

(4)线路板上大多刷有阻焊膜，因此测量时应找到相应的焊点作为测试点，不要铲除焊膜，有的板子全部刷有绝缘层，则只有在焊点处用刀片刮开绝缘层。

(5)不应随意切断印刷线路。有的维修人员具有一定的家电维修经验，习惯断线检查，但数控设备上的线路板大多是双面金属孔板或多层孔化板，印刷线路细而密，一旦切断不易焊接，且切线时易切断相邻的线，再则有的点，在切断某一根线时，并不能使其和线路脱离，需要同时切断几根线才行。

(6)不应随意拆换元器件。有的维修人员在没有确定故障元件的情况下只是凭感觉那一个元件坏了，就立即拆换，这样误判率较高，拆下的元件人为损坏率也较高。进口泵 阀门

(7)拆卸元件时应使用吸锡器及吸锡绳，切忌硬取。同一焊盘不应长时间加热及重复拆卸，以免损坏焊盘。

(8)更换新的器件，其引脚应作适当的处理，焊接中不应使用酸性焊油。 (9)记录线路上的开关，跳线位置，不应随意改变。进行两极以上的对照检查时，或互换元器件时注意标记各板上的元件，以免错乱，致使好板亦不能工作。

(10)查清线路板的电源配置及种类，根据检查的需要，可分别供电或全部供电。应注意高压，有的线路板直接接入高压，或板内有高压发生器，需适当绝缘，操作时应特别注意。

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七、数控加工安全规则

1、进入车间实习时，要穿好工作服，大袖口要扎紧，衬衫要系入裤内。不得穿凉鞋、拖鞋、高跟鞋、背心、裙子和戴围巾进入车间。注意：不允许戴手套操作机床； 2、注意不要移动或损坏安装在机床上的警告标牌； 3、注意不要在机床周围放置障碍物，工作空间应足够大；

4、某一项工作如需要俩人或多人共同完成时，应注意相互间的协调一致；5、不允许采用压缩空气清洗机床、电气柜及 NC 单元；

6、应在指定的机床或计算机上进行操作。未经允许，其它机床设备、工具或电器开关等均不得乱动。

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题目：数控车零件工艺设计及NC编程

姓 名： 曾梓夏 系 别： 机电工程系 专 业： 数控技术 班 级： 11级 02班 指导教师： 祈敬辉

2014年 5 月20日

一、摘要„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„1

二、引言·数控概述„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„2

（一）数控机床简介„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„2

（二）数控机床的特点„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„2

（三）数控机床的组成„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„2

（四）数控技术发展趋势„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„3

三、数控加工工艺分析„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4

（一）数控加工工艺概念„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4

（二）数控加工工艺内容„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4

（三）工序与工布的划分„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4

四、数控NC程序编制„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„5

（一）数控编程的基本概念 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„5

（二）数控编程步骤

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（三）数控车床程序的编制 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„7

五、数控刀具的选用 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„8

（一）数控机床的刀具特点 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„8

（二）刀具材料„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„8

（三）数控刀具的选择„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„9

（四）切屑用量的选择 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„9

六、夹具选择和装夹„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„10

（一）夹具的分类„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„10

（二）工件在数控车床上的装夹„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„10

七、零件加工编程实例„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„10

（一）零件的工艺分析„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„11

（二）确定加工路线„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„12

（三）制定加工方案„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„12

（四）选择刀具及对刀„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„12

（五）确定工件坐标系、对刀点和换刀点„„„„„„„„„„„„„„„„„„„12

八、结论„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„13 参考文献 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„14

数控车零件工艺设计及NC编程

摘要：

数控（英文名字：Numerical Control 简称:NC）技术是指用数字、文字和符号组成的数字指令来实现一台或多台机械设备动作控制的技术。数控车床是目前使用最广泛的数控机床之一。数控车床主要用于加工轴类、盘类等回转体零件。通过数控加工程序的运行，可自动完成内外圆柱面、圆锥面、成形表面、螺纹和端面等工序的切削加工，并能进行车槽、钻孔、扩孔、铰孔等工作。

数控车床种类较多，但主体结构都是由：车床主体、数控装置、伺服系统三大部分组成。

NC编程就是将加工零件的加工顺序、刀具运动轨迹的尺寸数据、工艺参数（主运动和进给运动速度、切削深度）以及辅助操作（换刀、主轴正反转、冷却液开关、刀具夹紧、松开等）加工信息，用规定的文字、数字、符号组成的代码，按一定格式编写成加工程序。

数控机床程序编制过程主要包括：分析零件图纸、工艺处理、数学处理、编写零件程序、程序校验。

机床夹具的种类很多，按使用机床类型分类，可分为车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、加工中心夹具和其他夹具等。按驱动夹具工作的动力源分类，可分为手动夹具、气动夹具、液压夹具、电动夹具、磁力夹具和自夹紧夹具等。

关键词：数控，车床，编程，加工

.一、引言

数控技术是先进制造技术的基础，它是综合应用了计算机、自动控制、电气传动、自动检测、精密机械制造和管理信息等技术而发展起来的高新科技。作为数控加工的主体设备，数控机床是典型的机电一体化产品。数控机床代表一个民族制造工业现代化的水平，随着现代化科学技术的迅速发展，制造技术和自动化水平的高低已成为衡量一个国家或地区经济发展水平的重要标志。

本文主要讨论数控车床的零件加工工艺以及程序编制，主要以FANUC数控系统为例，结合典型零件对数控车零件进行讲解。主要内容有关于数控车床的编程方法、编程的注意事项、加工工艺分析、刀具的选用、刀位轨迹计算

二、数控概述

（一）数控机床简介

数控机床是数字控制机床（Computer numerical control machine tools）的简称，是一种装有程序控制系统的自动化机床。该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序，并将其译码，从而使机床动作并加工零件。

数控机床种类繁多，由数控系统通过伺服驱动系统去控制各运动部件的动作，主要用于轴类和盘类回转体零件的多工序加工，具有高精度、高效率、高柔性化等综合特点，适合中小批量形状复杂零件的多品种、多规格生产。

（二）数控机床特点

数控机床的操作和监控全部在这个数控单元中完成，它是数控机床的大脑。与普通机床相比，数控机床有如下特点：

1、加工精度高，具有稳定的加工质量；

2、可进行多坐标的联动，能加工形状复杂的零件；

3、加工零件改变时，一般只需要更改数控程序，可节省生产准备时间；

4、机床本身的精度高、刚性大,可选择有利的加工用量，生产率高（一般为普通机床的3~5倍）；

5、机床自动化程度高，可以减轻劳动强度；

6、对操作人员的素质要求较高，对维修人员的技术要求更高。

（三）数控机床的组成

数控机床一般由下列几个部分组成：

1、主机，他是数控机床的主题，包括机床身、立柱、主轴、进给机构等机械部件。他是用于完成各种切削加工的机械部件。

数控机床

2、数控装置，是数控机床的核心，包括硬件（印刷电路板、CRT显示器、键盒、纸带阅读机等）以及相应的软件，用于输入数字化的零件程序，并完成输入信息的存储、数据的变换、插补运算以及实现各种控制功能。

3、驱动装置，他是数控机床执行机构的驱动部件，包括主轴驱动单元、进给单元、主轴电机及进给电机等。他在数控装置的控制下通过电气或电液伺服系统实现主轴和进给驱动。当几个进给联动时，可以完成定位、直线、平面曲线和空间曲线的加工。

4、辅助装置，指数控机床的一些必要的配套部件，用以保证数控机床的运行，如冷却、排屑、润滑、照明、监测等。它包括液压和气动装置、排屑装置、交换工作台、数控转台和数控分度头，还包括刀具及监控检测装置等。

5、编程及其他附属设备，可用来在机外进行零件的程序编制、存储等。

（四）数控机床发展趋势

高速、精密、复合、智能和绿色是数控机床技术发展的总趋势，近几年来，在实用化和产业化等方面取得可喜成绩。主要表现在以下方面。

1、机床复合技术进一步扩展随着数控机床技术进步，复合加工技术日趋成熟，包括铣-车复合、车铣复合、车-镗-钻-齿轮加工等复合，车磨复合，成形复合加工、特种复合加工等，复合加工的精度和效率大大提高。“一台机床就是一个加工厂”、“一次装卡，完全加工”等理念正在被更多人接受，复合加工机床发展正呈现多样化的态势。

2、智能化技术有新突破数控机床的智能化技术有新的突破，在数控系统的性能上得到了较多体现。如：自动调整干涉防碰撞功能、断电后工件自动退出安全区断电保护功能、加工零件检测和自动补偿学习功能、高精度加工零件智能化参数选用功能、加工过程自动消除机床震动等功能进入了实用化阶段，智能化提升了机床的功能和品质。

3、机器人使柔性化组合效率更高机器人与主机的柔性化组合得到广泛应用，使得柔性线更加灵活、功能进一步扩展、柔性线进一步缩短、效率更高。机器人与加工中心、车铣复合机床、磨床、齿轮加工机床、工具磨床、电加工机床、锯床、冲压机床、激光加工机床、水切割机床等组成多种形式的柔性单元和柔性生产线已经开始应用。

4、精密加工技术有了新进展数控金切机床的加工精度已从原来的丝级（0.01mm）提升到目前的微米级（0.001mm），有些品种已达到0.05μm左右。超精密数控机床的微细切削和磨削加工，精度可稳定达到0.05μm左右，形状精度可达0.01μm左右。采

用光、电、化学等能源的特种加工精度可达到纳米级（0.001μm）。通过机床结构设计优化、机床零部件的超精加工和精密装配、采用高精度的全闭环控制及温度、振动等动态误差补偿技术，提高机床加工的几何精度，降低形位误差、表面粗糙度等，从而进入亚微米、纳米级超精加工时代。

5、功能部件性能不断提高功能部件不断向高速度、高精度、大功率和智能化方向发展，并取得成熟的应用。全数字交流伺服电机和驱动装置，高技术含量的电主轴、力矩电机、直线电机，高性能的直线滚动组件，高精度主轴单元等功能部件推广应用，极大的提高数控机床的技术水平。

三、数控加工工艺分析

（一）数控加工工艺概念

数控加工工艺是采用数控机床加工零件时所运用各种方法和技术手段的总和，应用于整个数控加工工艺过程中。数控加工工艺是伴随着数控机床的产生、发展而逐步完善起来的一种应用技术，它是人们大量数控加工实践的经验总结。

数控加工工艺过程，是利用切削工具在数控机床上直接改变加工对象的形状、尺寸、表面位置、表面状态等，使其成为成品或半成品的过程。

（二）数控加工工艺内容

1、选择并确定进行数控加工的内容。

2、对零件图样进行数控加工工艺分析。

3、零件图形的数学处理及编程尺寸设定值的确定。

4、数控加工工艺方案的制定。

5、工步、进给路线的确定。

6、选择数控机床的类型。

7、刀具、夹具、量具的选择和设计。

8、切削参数的确定。

9、加工程序的编写、校验与修改。

10、首件试切加工与现场问题处理。

（三）工序与工布的划分

工序的划分：在数控机床上加工零件，工序可以比较集中，在一次装夹中尽可能完成大部分或全部工序。首先应根据图样，考虑是否可以在一台机床上完成整个零件的加工工作。若不能，则应决定其中那一部分在数控机床上加工，那一部分在其他机床上完

成。一般工序划分有以下几种方式：

1、按零件装卡定位方式划分工序

由于每个零件结构形状不同，各加工表面的技术要求也有所不同，故加工时，其定位方式则各有差异。一般加工外形时，以内形定位；加工内形时又以外形定位。因而可根据定位方式的不同来划分工序。

2、按粗、精加工划分工序

根据零件的加工精度、刚度和变形等因素来划分工序时，可按粗、精加工分开的原则来划分工序，即先粗加工再精加工。此时可用不同的机床或不同的刀具进行加工。通常在一次安装中，不允许将零件某一部分表面加工完毕后，再加工零件的其他表面。

3、按所用刀具划分工序

为了减少换刀次数，压缩空程时间，减少不必要的定位误差，可按刀具集中工序的方法加工零件，即在一次装夹中，尽可能用同一把刀具加工出可能加工的所有部位，然后再换另一把刀加工其他部位。在专用数控机床和加工中心中常采用这种方法。

工步的划分：主要从加工精度和效率两方面考虑。在一个工序内往往需要采用不同的刀具和切削用量，对不同的表面进行加工。为了便于分析和描述较复杂的工序，在工序内又细分为工步。

1、同一表面按粗加工、半精加工、精加工依次完成，或全部加工表面按先粗后精加工分开进行。

2、对于既有铣面又有镗孔的零件，可先铣面后镗孔，使其有一段时间恢复，可减少由变形引起的对孔的精度的影响。

3、按刀具划分工步。某些机床工作台回转时间比换刀时间短，可采用按刀具划分工步，以减少换刀次数，提高加工生产率。总之，工序与工步的划分要根据具体零件的结构特点、技术要求等情况综合考虑。

四、数控编程方法

（一）数控编程的基本概念

编程就是将加工零件的加工顺序、刀具运动轨迹的尺寸数据、工艺参数（主运动和进给运动速度、切削深度）以及辅助操作（换刀、主轴正反转、冷却液开关、刀具夹紧、松开等）加工信息，用规定的文字、数字、符号组成的代码，按一定格式编写成加工程序。数控机床程序编制过程主要包括：分析零件图纸、工艺处理、数学处理、编写零件程序、程序校验。

（二）数控编程步骤

数控编程是指从零件图纸到获得数控加工程序的全部工作过程。

1、分析零件图样和工艺处理

根据图样对零件的几何形状尺寸，技术要求进行分析，明确加工的内容及要求，决定加工方案、确定加工顺序、设计夹具、选择刀具、确定合理的走刀路线及选择合理的切削用量等。 同时还应发挥数控系统的功能和数控机床本身的能力，正确选择对刀点，切入方式，尽量减少诸如换刀、转位等辅助时间。

2、数学处理

编程前，根据零件的几何特征，先建立一个工件坐标系，根据零件图纸的要求，制定加工路线，在建立的工件坐标系上，首先计算出刀具的运动轨迹。对于形状比较简单的零件（如直线和圆弧组成的零件），只需计算出几何元素的起点、终点、圆弧的圆心、两几何元素的交点或切点的坐标值。

3、编写零件程序清单

加工路线和工艺参数确定以后，根据数控系统规定的指定代码及程序段格式，编写零件程序清单。

4、程序输入

5、程序校验与首件试切

如图1所示，编程工作主要包括：

图1 数控程序编制的内容及步骤

（三）数控车床程序的编制

数控车削加工包括内外圆柱面的车削加工、端面车削加工、钻孔加工、螺纹加工、复杂外形轮廓回转面的车削加工等。

1、

F功能：

F功能指令用于控制切削进给量。在程序中，有两种使用方法：F后面的数字表示的是主轴每转进给量，单位为mm/r；F后面的数字表示的是每分钟进给量，单位为 mm/min。

2、

S功能：

S后面的数字表示主轴转速，单位为r/min。S后面的数字表示的是最高转速：r/min。S后面的数字表示的是恒定的线速度：m/min。

3、

T功能：

T功能指令用于选择加工所用刀具。T后面通常有两位数表示所选择的刀具号码。但也有T后面用四位数字，前两位是刀具号，后两位是刀具长度补偿号，又是刀尖圆弧半径补偿号。

4、

M功能：

M00：程序暂停，可用NC启动命令（CYCLE START）使程序继续运行； M01：计划暂停，与M00作用相似，但M01可以用机床“任选停止按钮”选择是否有效；

M03：主轴顺时针旋转； M04：主轴逆时针旋转； M05：主轴旋转停止； M08：冷却液开； M09：冷却液关；

M30：程序停止，程序复位到起始位置。 例如一些常用的编程代码：

G90 绝对值输入； G31 等导程螺纹切削 G91 相对值输入； G32 跳步功能 G00 快速点定位； M0

2、M03 程序结束 G01 直线插补； M00 程序停机

G0

2、G03 顺圆和逆圆插补； M01 选择停机

G28 自动返回参考点； M98 调用子程序 G04 暂停； M99 子程序结束

五、数控刀具的选用

（一）数控机床的刀具特点

数控加工对刀具的要求不仅精度高、强度大、刚度好、寿命长。而且要求尺寸稳定、安装调整方便。切削刀具由传统的机械工具实现了向高科技产品的飞跃，刀具的切削性能有显著的提高。切削技术由传统的切削工艺向创新制造工艺的飞跃，大大提高了切削加工的效率。刀具工业由脱离使用、脱离用户的低级阶段向面向用户、面向使用的高级阶段的飞跃，成为用户可利用的专业化的社会资源和合作伙伴。切削刀具从低值易耗品过渡到全面进入“三高一专（高效率、高精度、高可靠性和专用化）”的数控刀具时代，实现了向高科技产品的飞跃。成为现代数控加工技术的关键技术。与现代科学的发展紧密相连，是应用材料科学、制造科学、信息科学等领域的高科技成果的结晶。

（二）刀具材料

数控车床使用的刀具材料一般为高速钢、硬质合金、涂层硬质合金和陶瓷。在数控切削加工时，数控刀具切削部分与切屑、工件相互接触的表面上承受很大的压力和摩擦，数控刀具在高温下进行切削的同时，还承受切削力、冲击和振动，因此数控刀具材料应满足以下基本条件：

1、硬度

刀具材料必须具有高于工件材料的硬度，常温硬度应在62HRC以上，并要求保持较高的高温硬度。

2、耐磨性

耐磨性表示刀具抵抗磨损的能力，它是刀具材料力学性能、组织结构和化学性能的综合反映。

3、强度和韧性

一种好的刀具材料，应根据它的使用要求，兼顾硬度和耐磨性两方面的性能，有所侧重。满足高切削力、冲击和振动的条件。

4、耐热性

数控刀具材料应在高温下保持较高的硬度、耐磨性、强度和韧性，并有良好的抗扩散、抗氧化能力。

5、导热性和膨胀系数

在其他条件相同的情况下，刀具材料的热导率越大，则由刀具传出的热量越多，有利于降低切削温度和提高刀具使用寿命。线膨胀系数小，则可减少刀具的热变形。

6、工艺性

为了便于制造，要求数控刀具材料有较好的可加工性，包括锻、轧、焊、切削加工和可耐磨性、热处理特性。材料的高温特性对热轧刀具十分重要。

（三）数控刀具的选择

1、刀片形状的选择：正型（前角）刀片：对于内轮廓加工，小型机床加工，工艺系统刚性较差和工件结构形状较复杂应优先选择正型刀片。负型（前角）刀片：对于外圆加工，金属切除率高和加工条件较差时应优先选择负型刀片。

2、一般外圆车削常用80°凸三角形、四方形和80°菱形刀片；仿形加工用55°、35 °菱形和圆形刀片；在机床刚性、功率允许的条件下，大余量、粗加工应选择刀尖角较大的刀片，反之选择刀尖角较小的刀片。

3、前角的作用。大负前角用于：切削硬材料；需切削刃强度大，以适应断续切削、切削含黑皮表面层的加工条件。 大正前角用于：切削软质材料易切削材料被加工材料及机床刚性差时。

4、后角的作用：小后角用于：切削硬材料；需切削刃强度高时。大后角用于：切削软材料；切削易加工硬化的材料。

5、主偏角的作用：大主偏角用于：切深小的精加工；切削细而长的工件；机床刚性差时。小主偏角用于：工件硬度高，切削温度大时；大直径零件的粗加工；机床刚性高时。

6、副偏角具有减少已加工表面与刀具摩擦的功能。一般为5°～15°。

7、刃倾角是前刀面倾斜的角度。重切削时，切削开始点的刀尖上要承受很大的冲击力，为防止刀尖受此力而发生脆性损伤，故需有刃倾角。推荐车削时为3°～5°。

（四）切屑用量的选择

数控加工时对同一加工过程选用不同的切削用量，会产生不同的切削效果。合理的切削用量应能保证工件的质量要求（如加工精度和表面粗糙度），在切削系统强度、刚性允许的条件下充分利用机床功率，最大限度地发挥刀具的切削性能，并保证刀具具有一定的使用寿命。

1、粗车时切削用量的选择：

粗车时一般以提高效率为主，兼顾经济性和加工成本。提高切削速度、加大进给量和切削深度都能提高生产率。其中切削速度对刀具寿命的影响最大，切削深度对刀具寿命的影响最小，所以考虑粗加工切削用量时首先应选择一个尽可能大的切削深度，以减少进给次数，其次选择较大的进给速度，最后在刀具使用寿命和机床功率允许的条件下选择一个合理的切削速度。

2、精车、半精车时切削用量的选择：

精车和半精车的切削深度是根据零件加工精度和表面粗糙度要求及粗车后留下的加工余量决定的，一般情况是一次去除余量。当零件精度要求较高时，通常留 0.2 ~ 0.4 mm （直径值）的精车余量。精车和半精车的切削深度较小，产生的切削力也较小，所以可在保证表面粗糙度的情况下适当加大进给量。

六、夹具选择和装夹

（一）夹具的分类：

机床夹具的种类很多，按使用机床类型分类，可分为车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、加工中心夹具和其他夹具等。按驱动夹具工作的动力源分类，可分为手动夹具、气动夹具、液压夹具、电动夹具、磁力夹具和自夹紧夹具等。按专门化程度可分为以下几种类型的夹具：

通用夹具是指已经标准化、无需调整或稍加调整就可以用来装夹不同工件的夹具。如三爪卡盘、四爪卡盘、平口虎钳和万能分度头等。这类夹具主要用于单件小批生产。

专用夹具是指专为某一工件的某一加工工序而设计制造的夹具。结构紧凑，操作方便，主要用于固定产品的大量生产。

组合夹具是指按一定的工艺要求，由一套预先制造好的通用标准元件和部件组装而成的夹具。使用完毕后，可方便地拆散成元件或部件，待需要时重新组合成其他加工过程的夹具。适用于数控加工、新产品的试制和中、小批量的生产。

可调夹具包括通用可调夹具和成组夹具，它们都是通过调整或更换少量元件就能加工一定范围内的工件，兼有通用夹具和专用夹具的优点。通用可调夹具适用范围较宽，加工对象并不十分明确；成组夹具是根据成组工艺要求，针对一组形状及尺寸相似、加工工艺相近的工件加工而设计的，其加工对象和范围很明确，又称为专用可调夹具。

数控机床夹具常用通用可调夹具、组合夹具。

（二）工件在数控车床上的装夹：

1、常用装夹方式：三爪自定心卡盘装夹；两顶尖之间装夹；卡盘和顶尖装夹；双三爪定心卡盘装夹。

2、采用找正的方法：找正装夹时必须将工件的加工表面回转轴线（同时也是工件坐标系Z轴）找正到与车床主轴回转中心重合。一般为打表找正。通过调整卡爪，使工件坐标系Z轴与车床主轴的回转中心重合。

3、薄壁零件的装夹：薄壁零件容易变形，普通三爪卡盘受力点少，采用开缝套筒

或扇形软卡爪，可使工件均匀受力，减小变形。也可以改变夹紧力的作用点，采用轴向夹紧的方式。

七、零件加工编程实例

（一）零件的工艺分析

图2零件

1、分析零件图样：

如图2所示,该零件包括有圆柱、圆锥、顺圆弧、逆圆弧及双线螺纹等表面；其多个直径尺寸有较严的尺寸公差和表面粗糙度值等要求；球面SΦ50mm的尺寸公差还兼有控制该球面形状（线轮廓）误差的作用。

该零件材料为45#钢，可以用Φ60mm棒料，无热处理和硬度要求。

2、选定设备：

根据被加工零件的外形和材料等条件，选定数控车床；其数控系统为FNAUC。

3、确定零件的定位基准和装夹方式：

定位基准：确定坯件轴线和左端大端面（设计基准）为定位基准。

装夹方式：左端采用三爪自定心卡盘夹紧、右端采用活动顶尖支顶的装夹方式。

4、确定切削用量

（1）背吃刀量：粗车时，确定其背吃刀量为3mm左右；精车时为0.25mm。 （2）主轴转速：

车直线和圆弧轮廓时的主轴转速。参考表1并根据实践经验确定其切削速度为90m/min；粗车时确定主轴转速为500r/min，精车时确定主轴转速为800 r/min。编程中还可以对直线、圆弧采用不同的主轴转速。

车螺纹时的主轴转速。主轴转速定为320 r/min。

（3）进给速度：粗车时，按式时，按式υf=nf可选择υf1=200mm /min；精车时，兼顾到圆弧插补运行，故选择其υf2=60mm /min左右；短距离空行程的υf3=300mm /min。

（二）确定加工路线

按由粗到精、由近到远（由右到左）的原则，确定加工路线。加工路线自右向左加工，先用1号刀用G70粗加工出零件外轮廓，具体路线为先倒角（2×45°）→切削螺纹实际外径Φ29.6→切削Φ26→切削Φ36→切削圆弧部分→切削Φ34→切削锥度部分→切削Φ56,最后切削螺纹。

（三）制定加工方案

1、用1号刀粗车外形，留1.0mm（直径量）的半精车余量。

2、用2号刀车螺纹。

螺纹大径d1=d-0.1P=30-0.1*1.5=29.85mm 螺纹小径d2= d1-1.3P=29.85-1.3*1.5=27.9mm

3、用2号刀精车全部外形。

（四）选择刀具及对刀

1、粗、精车用刀具：

（1）硬质合金90°外圆车刀，副偏角以为60°，断屑性能应较好。

（2） 硬质合金60°外螺纹车刀，刀尖角取为59°30′，刀尖圆弧半径取为0.2mm。

2、对刀

（1）将粗车用90°外圆车刀安装在绝对刀号自动转位刀架的1号刀位上，并定为1号刀。

（2）将精车外形（含外螺纹）用60°外螺纹车刀安装在绝对刀号自动转位刀架的2号刀位上，并定为2号刀。

（3）在对刀过程中，同时测定出2号刀相对于1号刀的刀位偏差。

（五）确定工件坐标系、对刀点和换刀点

1、加工坐标系如图3所示：O为坐标原

图3坐标点示意图

2、确定对刀点及换刀点位置：

（1）确定对刀点：确定对刀点距离车床主轴轴线30 mm，距离坯件右端端面140 mm；其对刀点在正X和正Z方向并处于消除机械间隙状态。

（2）确定换刀点：为使其各车刀在换刀过程中不致碰撞到尾座上的顶尖，故确定换刀点距离车床主轴轴线60mm，即在正X方向距离对刀点30mm，距离坯件右端端面0 mm，即在Z方向与对刀点一致。

八、结论

通过这次毕业设计，使我对大学三年所学的知识有了一次全面的综合运用，例如：数控编程、工艺分析，这些对今后毕业工作发展都有很大的帮助。数控技术是未来制造业不可缺少的一部分，将在经济发展与社会进步的今天发挥重要作用，作为跨世纪的新一代，我们有理由相信，我国机械制造业会更加辉煌,祖国的明天也会更加美好。

参考文献

书籍：（1）张超英等,数控机床加工工艺、编程及操作实训,北京；高等教育出版社，2003，9 （2）王洪主编，数控加工程序编制，北京；机械工业出版社，2003.6 （3）古文生主编，数控机床及应用，北京；电子工业出版社，2002.3 （4）董兆伟主编，数控机床编程技术，北京；机械工业出版社，2009.9

推荐第9篇：数控专业毕业论文

1.选题目的和意义

1.数控螺杆转子磨床主要用于异型螺杆转子的精密加工，而异型螺杆转子普遍运用于矿山、化工、动力、冶金、建造、机械、制冷和轻工等行业的机械装备中，这些整机齿面外形各异，精度请求高，加工难度也比拟大，是典范通用机械，其中以螺杆压缩机、冷冻机、工业泵螺杆转子精度要求最高、最具代表性。螺杆转子市场需要量很大，但其要害的制造设备始终只有国外多少家公司可能供给，我国还完整依附入口，因而这些制造设备在中国市场的售价不菲，基础都在千万以上。SK7032系列数控螺杆转子磨床恰是打破了这个局面，在精度、机能和稳固性上均到达国外同类机床的进步程度，弥补了海内空缺，可替换国外进口机床。

因为精密螺杆转子零件设计与制造水平所限，20世纪60年代以前，高精度螺杆转子类加工设备自发现以来发展异样迟缓。我国的相干设备及精密螺杆转子的生产，起步于上世纪60年代中期，从仿造走向独破自主开发、阅历了35年左右的蹒跚步调。上世纪80年代当前，引进了局部国外先进的螺杆加工、检测设备以及盘算机软、硬件，大大提高了我国螺杆转子的制造水平，但重要仍是采用铣削加工工艺，精加工刀具全体依赖进口。

转子的齿面是复杂的三维曲面，因为螺杆转子齿数少，螺旋升角大，采取铣削加工计算复杂，刀具制造要求高，加工精度低。而铣削后精密磨削的加工方式，下降了粗加工对设备及大刀具要求，能有效地进步螺杆转子的加工精度，进而提高其终端产品压缩机、工业泵、冷冻机的性能跟工作效力，使其产品更节能、更环保，发生良好的社会效益。

SK7032数控螺杆转子磨床总设计师周斌向笔者先容：“螺杆转子的型线很复杂，这款机床技术难度十分大，设计难点和自主立异亮点主要是紧缩机转子成型磨削基理的实践及试验研讨；庞杂空间曲面的修整及修整误差的主动弥补技巧；系列高精度数控螺杆转子磨床的开发与制造。螺杆转子以前主要靠铣削加工，精度和名义品质都达不到要求，特殊是对精细的来说还必需磨，而这款机床实现了强力磨削，从国外的教训来看，能够做到磨比铣还快，很适用。” 2．国内外研究现状及其发展趋势 2.1课题来源：指导老师给定

2.2基于PLC的二维分拣机器人控制系统设计系统及其发展

1、国内外数控抛磨机技术的发展：

目前国外数控抛磨机系统技术发展的总体趋势如下：新一代数控系统向OG化和开放式体系结构方向发展\" \"驱动装置向交流数字化方向发展\" 增强通信功能向网络化发展\" 数控系统在控制性能上向智能化发展\"。在现代制造系统中数控技术是关键技术它集微电子计算机&信息处理&自动检测&自动控制等高新技术于一体具有高精度&高效率&柔性自动化等特点对制造业实现柔性自动化&集成化智能化起着举足轻重的作用\" 当今世界各国制造业广泛采用数控技术以提高制造能力和水平%提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力\" 工业发达国家还将数控技术及数控装备列为国家的战略物资%不仅大力发展自己的数控技术及其产业而且在)高精尖* 数控关键技术和装备方面对我国实行封锁和限制政策\" 因此大力发展以数控技术为核心的先进制造技术已成为世界各发达国家加速经济发展%提高综合国力和国家地位的重要途径\"数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术%其技术范围覆盖很多领域+!机械制造技术,\"信息处理&加工传输技术,自动控制技术伺服驱动技术,传感器技术,-软件技术等\"。从目前 世界上数控技术发展的趋势来看%其主要研究热点有以下几个方面： 1 高速(高精度化) 高速切削加工不仅可以提高生产效率而且可以改善加工质量%所以自20 世纪90 年代初以来便成为机床技术重要的发展方向\" 各国相继推出了许多主轴能化的人机界面等,还有智能诊智能监控方面的内容方便系统的诊断及维修等\"日本‘株式会社的日本工厂是世界上为数

不多的智能管理的代表\" 整个工厂实行计算机网络智能化管理\" 智能生产中心通过机床的数控系生产线上的网络管理立体仓库的计算机进行管理\"智能生产中心由辅助制造编程系统智能化日程管理系统&智能化工具管理系统智能化监控系统组成\" 马扎克公司在中国的企业生产现场的数控机床用以太网并与智能生产中心相连\" 在此基础上再借助以太网与企业上层的等系统联接实现整个企业的信息集成%建立了智能网络化工厂\"。为解决传统的数控系统封闭性和数控应用软件的产业化生产存在的问题目前许多国家对开放式数控系统进行研究如美国的欧共体的日本的P中国的等\" 数控系统开放化已经成为数控系统的未来之路\" 所谓开放式数控系统就是数控系统的开发可以在统一的运行平台上面向机床厂家和最终用户通过改变&增加或剪裁结构对象’ 数控功能(形成系列化\" 并可方便地将用户的特殊应用和技术诀窍集成到控制系统中快速实现不同品种不同档次的开放式数控系统形成具有鲜明个性的名牌产品\" 目前开放式数控系统的体系结构规范和通信规范和配置规范和运行平台和数控系统功能库以及数控系统功能软件开发工具等是当前研究的核心\"。 2环保化

随着人们环境保护意识的加强对环保的要求越来越高\" 不仅要求在机床制造过程中不产生对环境的污染也要求在机床的使用过程中不产生二次污染\"在这种形势下装备制造领域对机床提出了无冷却液和无润滑液和无气味的环保要求机床的排屑和除尘等装的制定，预示了数控技术的一个新的变革时期的来临\"我国在2000 年也开始进行中国的P数控系统的规范框架的研究和制定\"的出现可能是数控技术领域的一次革命对于数控技术的发展乃至整个制造业将产生深远的影响\" 首先提出一种崭新的制造理念%传统的制造理念中加工程序都集中在单个计算机上\" 而在新标准下程序可以分散在互联网上这正是数控技术开放式 网络化发展的方向\" 其次数控系统还可大大减少加工图纸， 约加工程序编制时间和加工时间’ 约50%。

3对我国数控技术和产业化发展的战略思考我国是制造大国，在世界产业转移中要尽量接受前端而不是后端的转移，要掌握先进制造核心技术，否则在新一轮国际产业结构调整中，我国制造业将进一步)空芯*\" 我们以资源&环境&市场为代价，交换得到的可能仅仅是世界新经济格局中的国际) 加工中心*和)组装中心*%而非掌握核心技术的制造中心的地

位，这样将会严重影响我国现代制造业的发展进程\"我们应站在国家安全战略的高度来重视数控技术和产业问题，首先从社会安全看%因为制造业是我国就业人口最多的行业，制造业发展可提高人民的生活水平，而且还可缓解我国就业的压力，保障社会的稳定\"。 3.研究的主要内容：

（ 3.1基于PLC的二维分拣机器人控制系统组成及对远程控制系统的要求 根据需要PLC控制系统需要一个PLC、两个控制模块（分别控制X轴和Z轴）、两个驱动器（与交流电动机相连实现PLC的控制）、交流电动机。

远程控制需要一个摄像头（检测传送带上较大垃圾）、一个远程控制室（工作人员利用操作模板对垃圾进行抓取）！在远程控制中需要知道垃圾传送带的速度！

3.2控制系统的组成、功能及工作原理

本控制系统主要由计算机控制系统、检测装置、液压控制系统组成。 3.2.1 计算机控制系统

计算机控制系统以上位PC机和下位PLC为核心，采用模块化设计，可根据系统不同的控制要求进行调整，具有良好的可扩展性。上位PC机选用高性能工业控制计算机，在上位PC机上安装世纪星组态软件。下位PLC选用三菱FX2N-32MR PLC及两块FX2N-10GP模块。上位PC机和PLC通信通过串行通信（RS-485）方式实现。 （1） PLC逻辑控制

PLC逻辑控制主要是控制机械手的水平伸出、定位、下降、抓取、上升、收回、定位、松手、复位等一系列的动作控制。 （2） 机械手伸出及抓取速度控制

根据垃圾传送带的传输速度确定机械手伸出及抓取速度，再编入PLC中，使得工作人员只需按下控制键就可以完成垃圾的抓取！

3.2.2 检测装置

在相应的位置上安装一个摄像头，用来检测较大垃圾，检测到的信息传送到监控室里，操作人员就可以按下按钮进行物料的抓取了！

3.2.3 液压控制系统 液压控制部分是对开关量进行检测和控制。

开关量的控制主要是在系统工作中，通过的PLC的输出触点来控制电磁阀。电机驱动定量油泵，比例溢流阀在系统中限定最大抓紧力，只要远程调节输入到比例溢流阀的电压即可改变液压系统输出压力的大小。油泵输出的油液进入液压系统后，通过压力变送器实时地反馈系统的压力，并与设定值进行比较，发出相应的动作和命令。液压系统输出的流量进入机械手下腔，使油缸输出一定的力，改变进入油缸的流量，即可使机械手放松。

3.2.4远程监控装置

工作人员通过检测装置传送过来的数据，然后对操作面板进行操作，已达到远程控制的目的！操作面板如图

3.2.5电动机的选择 三相异步电动机

4.研究方案

4.1 上位机组态软件工程的组建

1）工程项目系统分析 2）设计用户操作画面 3）编写控制程序 4）完善菜单按钮功能 5）编写用户程序调试工程 6）连接设备驱动程序 7）整体连续调试测试 4.2 下位机PLC程序的设计

1）根据实际的控制需要选择PLC及其配套模块，配置硬件系统。 2）根据工艺要求和控制要求，设计梯形图。

3）把梯形图写入PLC，反复调试直至程序符合控制要求。 4.3技术关键、试验条件及存在的问题 4.3.1技术关键

4.3.1 机械手速度的控制

考虑到摄像头和机械手抓取的位置不在同一位置上，所以必须给定传送带的传送速度，根据传送速度和工作人员的操作时间，准确的计算出机械手伸出速度、下降速度以及抓取时间！ 4.3.2试验条件及存在的问题

实验方案如下：

1)对下位机PLC程序进行反复的调试实验； 2)在工大液压所进行反复的整体调试实验； 4.4 监控系统的现场调试

预期达到的目的：

机械手可以准确的抓取出较大的垃圾。

结 论

通过这次科研训练，我设计的二维分拣机械手可采用PLC 进行控制，能准确并且大批量地分拣垃圾，可显著提高劳动生产率。 其设计采用标准化、模块化的组装，具有系统布局灵活，维护、检修方便等特点，受场地原因影响不大。 同时，只要根据不同的分拣对象，对本系统稍加修改即可实现求。

本系统采用的可编程控制器，只要结合不同的传感器，比如根据废品的尺寸的大小及其质量等选择相应的传感器，就可对不同的垃圾进行分拣，具有广泛的应用前景。同时也是值的开发的产品系统！

参 考 文 献

[1] 任德谦

螺杆加工抛磨机

上海电工机械厂; 1984年

[2] 边永梅

多轴叶片数控抛磨机的静、动态力学性能研究

安徽理工大学 [3] 许雄超 基于陶瓷抛光机抛磨运动建模及试验研究

华南理工大学机械工程学院 [4] 袁慧

半自动磨抛机磨削运动转迹和结构设计研究

广东工业大学 [5] 宋金山

连续磨抛机运行速度探讨

武汉工业大学陶瓷所; [6] 谢中生

国内外硅片磨抛设备发展述评

电子工业部第四十五研究所; [7] 张启楠

连续磨抛机安装精度对板材加工质量的影响

福建省机械科学研究院 [8] 杨旭

新型叶片混联抛磨机床及其关键技术研究 吉林大学

[9] 陈哲

全自动钻石磨抛机的下、上料及其夹具转换机构

温州瓯越专利代理有限公司 [10] 张岳恩

一种钻石磨抛机的磨抛机构 温州瓯越专利代理有限

推荐第10篇：数控专业毕业论文

个人简历 姓 籍 名 贯 河北 团员 大专 数控技术（机电类） 石家庄科技信息职业技术学院 性 别 男 1988.01.20 汉 15233612117 zxsecret@163.com 064106 相片 出生日期 民 族 政治面貌 学 专 历 业 联系电话 邮 邮 箱 编 毕业学校 联系地址 主修课程 兴趣爱好 河北省唐山市玉田县林南仓 AutoCAD，Proe 三维制图，电 气 控 制 与 PLC， 机 械 设 计 ， 数 控 编 程 ， 液 压 传 动与气动技术，单片机编程与应用 。 喜欢读书，做运动，以及计算机 自我评价 1.为人诚恳,性格开朗,积极进取,适应力强、勤奋好学、脚踏实地，有较强的团 队精神,工作积极进取,态度认真。 2.工作勤奋，认真负责，能吃苦耐劳，尽职尽责，有耐心。具有亲和力，平易近人，善于与人沟通。 1.精通 AutoCAD，熟练 WINDOWS 系统操作，应用 OFFICE 等办公软件 2.能够应用电控系统技术， 熟悉数控系统工作原理， 对数控系统故障分析、诊断、维修。 3.熟 练 掌 握 计 算 机 操 作 ， 软 件 应 用 ， 和 维 护 4.熟悉自动化设备安装、调试。 专业特长 证 书 数控车床中级证，普通话二级甲，英语四级，计算机一级等 社会实践 时 间 ： 2011/7 – 2011/9 公司：唐山市玉田县永利模具厂 1． 实习数 控 操 作、工 艺 编 制、调 试 。 2.负 责 数 控 机 床 的 加 工 及 零 件 精 度 检 验 ； 3.进 行 新 产 品 配 刀、调 试

第11篇：毕业论文要求(数控)

湖 北 国 土 资 源 职 业 学 院

机电系关于08机电\\数控专业学生毕业论文（设计）的有关要求

毕业论文（设计）是教学计划中一个重要环节，它与其它教学环节构成一个有机的整体，也是各教学环节的继续补充、深化和检验。

一、毕业设计课题确定和时间安排

1、确定课题原则

课题的选择主要以学生根据毕业实习过程中的具体工作内容定题，课题必须上报指导老师审定核准。

2、毕业论文（设计）撰写时间安排

1）3.20——6.5按计划进行毕业论文（设计）相关工作，撰写论文;

2）6.5——6.20上交毕业论文（设计）成果,（以软件项目设计为毕业设计课题的，要上交软件作品）， 指导老师审核毕业设计，作出评语, 根据学生毕业论文（设计）水平给予初步评分；

4) 6.20——7.5 系毕业设计指导小组综合评定评分。

二、毕业论文（设计）撰写规定

毕业设计说明书集中表明了我院毕业生在专业学习中，对专业知识和技能的掌握情况。为进一步提高我院毕业生毕业设计说明书的质量，规范毕业设计说明书格式，特作如下规定：

一）、毕业设计（论文）内容组成

毕业设计（论文）应包括以下几方面内容：

l.论文题目；2.摘要；3.关键词；4.正文；5.谢辞（可选）；6.参考文献；7.附录（可选）。

二）、毕业设计（论文）撰写内容要求

一份完整的毕业设计（论文）应由以下部分组成：

1、封面

由学校统一格式，按要求填写。（附录1）

2、论文题目

论文题目应该用简短、明确的文字写成，通过标题把毕业设计（论文）的内容、专业特点概括出来。题目字数要适当，一般不宜超过20个字。如果有些细节必须放进标题，为避免冗长，可以设副标题，把细节放在副标题里。

3、摘要（样式见附录2）

摘要应反映论文的精华，概括地阐述课题研究的基本观点、主要研究内容、研究方法、取得的成果和结论。摘要字数要适当，一般以200字左右为宜。摘要包括：

（1）论文题目；

（2）“摘要”字样（位置居中）；

（3）摘要正文；

（4）关键词。

4、正文

正文是作者对研究的详细表述，其内容包括：问题的提出，研究的目的、意义、理论依据，基本观点，解决问题的基本方法与实验手段，设计、计算的主要方法和内容，必要的数据和图表，以及研究得出的结果与对结果的讨论等。正文字数约5000左右，但对具有独特见解的论文不限字数。

5、结束语

结束语包含对整个研究工作进行归纳和综合而得到的结论，及对问题进一步探讨的设想与建议。

6、谢辞（可选）

谢辞通常以简短的文字对在课题研究与论文撰写过程中直接给予帮助的指导教师、答疑教师和其他人员表示自己的谢意。

7、参考文献

参考文献是毕业设计（论文）不可缺少的组成部分，它反映毕业设计（论文）的取材来源、材料的广博程度和材料的可靠程度，也是作者对他人知识成果的承认和尊重。一份完整的参考文献是向读者提供的一份有价值的信息资料。

8、附录（可选）

对于一些不宜放在正文中，但又具有参考价值的内容可以编入毕业设计（论文）的附录中。

三）、毕业论文（设计）撰写规范

毕业论文（设计）按学校规定要求，用计算机打印。汉字必须使用国家公布的规范字，纸张选用A4。

1、题目和摘要

（1）中文题目：

设计（论文）题目为小二号黑体字，可以分为1或2行居中打印。

（2）中文摘要和中文关键词：

设计（论文）题目下空一行居中打印“摘要：”二字（三号黑体，字间空一格）。 “摘要：”二字后另起一行打印中文摘要内容（四号楷体）。

中文关键词置于中文摘要文后，另起一行，中文关键词前应冠以“关键词：”（四号黑体），后接关键词内容（四号楷体）。

2、正文字体

（1）正文：打印中文用宋体小四号字，英文用新罗马体12号字，行距为固定值20磅，首行缩进。版面上空2.5cm，下空2cm，左空2.5cm，右空2cm。

（2）一级标题（题目）：小二号宋体居中；

（3）二级标题：三号黑体居中；

（4）三级标题：四号宋体（粗体）居左；

（5）四级标题：小四号宋体，空两格；

（6）表格文字可用小五宋体或正文字体，居中（或居左）整齐划一，表格名及图名用5号宋体。

3、页脚

摘要和目录等内容的页脚为居中、连续的大写罗马数字页码（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ ……）。 正文及其以后部分，其页脚为居中、连续的阿拉伯数字页码（

1、

2、3 ……）。不宜采用分章的非连续页码。

4、图、表、公式、计量单位和数字用法的规定

（1）图：每幅图应有图序和图题，图序和图题应放在图位下方居中处。插图较少时可按全文编排，如图1，图2……，较多时可按章排序，例如图3-1。图题、图号字体与正文相同，字体可改用仿宋以示与正文的区别。

（2）表格：每个表格应有自己的表序和表题，表序和表题应写在表格上方居中排放，表序后空一格书写表题。表序采用阿拉伯数字编排序号，如表1，表2等，表格较多时可按章排序，如表1.1，表2.3等。表格允许下页续写，续写表题可省略，但表头应重复写，并在右上方写“续表××”。表内同一栏的数字必须上下对齐。表内必须按规定的符号注明单位。

（3）公式：公式书写应在文中另起一行，居中书写，公式的编号用圆括号括起放在公式右边行末，按章顺序编排，公式与编号之间不加虚线。

（4）计量单位和数字：毕业设计（论文 ）中的量和单位必须符合中华人民共和国的国家标准GB3100～GB3102-93。毕业设计（论文 ）中的测量、统计数据一律用阿拉伯数字；在叙述中，一般不宜用阿拉伯数字。

5、参考文献

参考文献按在论文（设计）正文中出现的先后次序列于文后，以“参考文献” 居中排作为标识；参考文献的序号左顶格，并用数字加方括号表示，如［1］，［2］，…。每一参考文献条目的最后均以“。”结束。

常用的三种参考文献著录格式如下：

（1）连续出版物（期刊）

［序号］ 主要责任者：“文献题名”，《刊名》，××年第×期。

（2）著作

［序号］ 主要责任者：《文献题名》，出版社，版次，起止页码。

（3）报纸文章

［序号］主要责任者：“文献题名”，《报纸名》，出版日期第×版。

第12篇：数控毕业论文[1]

数控毕业论文范文-数控技术和装备发展趋势及对策

2007年05月25日 星期五 09:03摘要：简要介绍了当今世界数控技术及装备发展的趋势及我国数控装备技术发展和产业化的现状，在此基础上讨论了在我国加入WTO和对外开放进一步深化的新环境下，发展我国数控技术及装备、提高我国制造业信息化水平和国际竞争能力的重要性，并从战略和策略两个层面提出了发展我国数控技术及装备的几点看法。

装备工业的技术水平和现代化程度决定着整个国民经济的水平和现代化程度，数控技术及装备是发展新兴高新技术产业和尖端工业（如信息技术及其产业、生物技术及其产业、航空、航天等国防工业产业）的使能技术和最基本的装备。马克思曾经说过“各种经济时代的区别，不在于生产什么，而在于怎样生产，用什么劳动资料生产”。制造技术和装备就是人类生产活动的最基本的生产资料，而数控技术又是当今先进制造技术和装备最核心的技术。当今世界各国制造业广泛采用数控技术，以提高制造能力和水平，提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力。此外世界上各工业发达国家还将数控技术及数控装备列为国家的战略物资，不仅采取重大措施来发展自己的数控技术及其产业，而且在“高精尖”数控关键技术和装备方面对我国实行封锁和限制政策。总之，大力发展以数控技术为核心的先进制造技术已成为世界各发达国家加速经济发展、提高综合国力和国家地位的重要途径。

数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术，数控装备是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业和新兴制造业的渗透形成的机电一体化产品，即所谓的数字化装备，其技术范围覆盖很多领域：(1)机械制造技术；(2)信息处理、加工、传输技术；(3)自动控制技术；(4)伺服驱动技术；(5)传感器技术；(6)软件技术等。

1 数控技术的发展趋势

数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，他对国计民生的一些重要行业（IT、汽车、轻工、医疗等）的发展起着越来越重要的作用，因为这些行业所需装备的数字化已是现代发展的大趋势。从目前世界上数控技术及其装备发展的趋势来看，其主要研究热点有以下几个方面［1～4］。

1．1 高速、高精加工技术及装备的新趋势

效率、质量是先进制造技术的主体。高速、高精加工技术可极大地提高效率，提高产品的质量和档次，缩短生产周期和提高市场竞争能力。为此日本先端技术研究会将其列为5大现代制造技术之一，国际生产工程学会（CIRP）将其确定为21世纪的中心研究方向之一。 在轿车工业领域，年产30万辆的生产节拍是40秒/辆，而且多品种加工是轿车装备必须解决的重点问题之一；在航空和宇航工业领域，其加工的零部件多为薄壁和薄筋，刚度很差，材料为铝或铝合金，只有在高切削速度和切削力很小的情况下，才能对这些筋、壁进行加工。近来采用大型整体铝合金坯料“掏空”的方法来制造机翼、机身等大型零件来替代多个零件通过众多的铆钉、螺钉和其他联结方式拼装，使构件的强度、刚度和可靠性得到提高。这些都对加工装备提出了高速、高精和高柔性的要求。

从EMO2001展会情况来看，高速加工中心进给速度可达80m/min，甚至更高，空运行速度可达100m/min左右。目前世界上许多汽车厂，包括我国的上海通用汽车公司，已经采用以高速加工中心组成的生产线部分替代组合机床。美国CINCINNATI公司的HyperMach机床进给速度最大达60m/min，快速为100m/min，加速度达2g，主轴转速已达60 000r/min。加工一薄壁飞机零件，只用30min，而同样的零件在一般高速铣床加工需3h，在普通铣床加

工需8h；德国DMG公司的双主轴车床的主轴速度及加速度分别达12*!000r/mm和1g。 在加工精度方面，近10年来，普通级数控机床的加工精度已由10μm提高到5μm，精密级加工中心则从3～5μm，提高到1～1.5μm，并且超精密加工精度已开始进入纳米级(0.01μm)。 在可靠性方面，国外数控装置的MTBF值已达6 000h以上，伺服系统的MTBF值达到30000h以上，表现出非常高的可靠性。

为了实现高速、高精加工，与之配套的功能部件如电主轴、直线电机得到了快速的发展，应用领域进一步扩大。

1.2 5轴联动加工和复合加工机床快速发展

采用5轴联动对三维曲面零件的加工，可用刀具最佳几何形状进行切削，不仅光洁度高，而且效率也大幅度提高。一般认为，1台5轴联动机床的效率可以等于2台3轴联动机床，特别是使用立方氮化硼等超硬材料铣刀进行高速铣削淬硬钢零件时，5轴联动加工可比3轴联动加工发挥更高的效益。但过去因5轴联动数控系统、主机结构复杂等原因，其价格要比3轴联动数控机床高出数倍，加之编程技术难度较大，制约了5轴联动机床的发展。

当前由于电主轴的出现，使得实现5轴联动加工的复合主轴头结构大为简化，其制造难度和成本大幅度降低，数控系统的价格差距缩小。因此促进了复合主轴头类型5轴联动机床和复合加工机床（含5面加工机床）的发展。

在EMO2001展会上，新日本工机的5面加工机床采用复合主轴头，可实现4个垂直平面的加工和任意角度的加工，使得5面加工和5轴加工可在同一台机床上实现，还可实现倾斜面和倒锥孔的加工。德国DMG公司展出DMUVoution系列加工中心，可在一次装夹下5面加工和5轴联动加工，可由CNC系统控制或CAD/CAM直接或间接控制。

1.3 智能化、开放式、网络化成为当代数控系统发展的主要趋势

21世纪的数控装备将是具有一定智能化的系统，智能化的内容包括在数控系统中的各个方面：为追求加工效率和加工质量方面的智能化，如加工过程的自适应控制，工艺参数自动生成；为提高驱动性能及使用连接方便的智能化，如前馈控制、电机参数的自适应运算、自动识别负载自动选定模型、自整定等；简化编程、简化操作方面的智能化，如智能化的自动编程、智能化的人机界面等；还有智能诊断、智能监控方面的内容、方便系统的诊断及维修等。 为解决传统的数控系统封闭性和数控应用软件的产业化生产存在的问题。目前许多国家对开放式数控系统进行研究，如美国的NGC(The Next Generation Work-Station/Machine Control)、欧共体的OSACA(Open System Architecture for Control within Automation Systems)、日本的OSEC(Open System Environment for Controller)，中国的ONC(Open Numerical Control System)等。数控系统开放化已经成为数控系统的未来之路。所谓开放式数控系统就是数控系统的开发可以在统一的运行平台上，面向机床厂家和最终用户，通过改变、增加或剪裁结构对象（数控功能），形成系列化，并可方便地将用户的特殊应用和技术诀窍集成到控制系统中，快速实现不同品种、不同档次的开放式数控系统，形成具有鲜明个性的名牌产品。目前开放式数控系统的体系结构规范、通信规范、配置规范、运行平台、数控系统功能库以及数控系统功能软件开发工具等是当前研究的核心。

网络化数控装备是近两年国际著名机床博览会的一个新亮点。数控装备的网络化将极大地满足生产线、制造系统、制造企业对信息集成的需求，也是实现新的制造模式如敏捷制造、虚拟企业、全球制造的基础单元。国内外一些著名数控机床和数控系统制造公司都在近两年推出了相关的新概念和样机，如在EMO2001展中，日本山崎马扎克（Mazak)公司展出的“CyberProduction Center”（智能生产控制中心，简称CPC)；日本大隈（Okuma）机床公司展出“IT plaza”（信息技术广场，简称IT广场)；德国西门子(Siemens)公司展出的Open Manufacturing Environment（开放制造环境，简称OME）等，反映了数控机床加工向网络化

方向发展的趋势。

1.4 重视新技术标准、规范的建立

1.4.1 关于数控系统设计开发规范

如前所述，开放式数控系统有更好的通用性、柔性、适应性、扩展性，美国、欧共体和日本等国纷纷实施战略发展计划，并进行开放式体系结构数控系统规范(OMAC、OSACA、OSEC)的研究和制定，世界3个最大的经济体在短期内进行了几乎相同的科学计划和规范的制定，预示了数控技术的一个新的变革时期的来临。我国在2000年也开始进行中国的ONC数控系统的规范框架的研究和制定。

1.4.2 关于数控标准

数控标准是制造业信息化发展的一种趋势。数控技术诞生后的50年间的信息交换都是基于ISO6983标准，即采用G，M代码描述如何（how）加工，其本质特征是面向加工过程，显然，他已越来越不能满足现代数控技术高速发展的需要。为此，国际上正在研究和制定一种新的CNC系统标准ISO14649（STEP－NC)，其目的是提供一种不依赖于具体系统的中性机制，能够描述产品整个生命周期内的统一数据模型，从而实现整个制造过程，乃至各个工业领域产品信息的标准化。

STEP-NC的出现可能是数控技术领域的一次革命，对于数控技术的发展乃至整个制造业，将产生深远的影响。首先，STEP-NC提出一种崭新的制造理念，传统的制造理念中，NC加工程序都集中在单个计算机上。而在新标准下，NC程序可以分散在互联网上，这正是数控技术开放式、网络化发展的方向。其次，STEP-NC数控系统还可大大减少加工图纸（约75％）、加工程序编制时间（约35％）和加工时间（约50％）。

目前，欧美国家非常重视STEP-NC的研究，欧洲发起了STEP-NC的IMS计划(1999.1.1～2001.12.31)。参加这项计划的有来自欧洲和日本的20个CAD/CAM/CAPP/CNC用户、厂商和学术机构。美国的STEP Tools公司是全球范围内制造业数据交换软件的开发者，他已经开发了用作数控机床加工信息交换的超级模型(Super Model)，其目标是用统一的规范描述所有加工过程。目前这种新的数据交换格式已经在配备了SIEMENS、FIDIA以及欧洲OSACA-NC数控系统的原型样机上进行了验证。

2 对我国数控技术及其产业发展的基本估计

我国数控技术起步于1958年，近50年的发展历程大致可分为3个阶段：第一阶段从1958年到1979年，即封闭式发展阶段。在此阶段，由于国外的技术封锁和我国的基础条件的限制，数控技术的发展较为缓慢。第二阶段是在国家的“六五”、“七五”期间以及“八五”的前期，即引进技术，消化吸收，初步建立起国产化体系阶段。在此阶段，由于改革开放和国家的重视，以及研究开发环境和国际环境的改善，我国数控技术的研究、开发以及在产品的国产化方面都取得了长足的进步。第三阶段是在国家的“八五”的后期和“九五”期间，即实施产业化的研究，进入市场竞争阶段。在此阶段，我国国产数控装备的产业化取得了实质性进步。在“九五”末期，国产数控机床的国内市场占有率达50％，配国产数控系统（普及型）也达到了10％。

纵观我国数控技术近50年的发展历程，特别是经过4个5年计划的攻关，总体来看取得了以下成绩。

a.奠定了数控技术发展的基础，基本掌握了现代数控技术。我国现在已基本掌握了从数控系

统、伺服驱动、数控主机、专机及其配套件的基础技术，其中大部分技术已具备进行商品化开发的基础，部分技术已商品化、产业化。

b.初步形成了数控产业基地。在攻关成果和部分技术商品化的基础上，建立了诸如华中数控、航天数控等具有批量生产能力的数控系统生产厂。兰州电机厂、华中数控等一批伺服系统和伺服电机生产厂以及北京第一机床厂、济南第一机床厂等若干数控主机生产厂。这些生产厂基本形成了我国的数控产业基地。

c.建立了一支数控研究、开发、管理人才的基本队伍。

虽然在数控技术的研究开发以及产业化方面取得了长足的进步，但我们也要清醒地认识到，我国高端数控技术的研究开发，尤其是在产业化方面的技术水平现状与我国的现实需求还有较大的差距。虽然从纵向看我国的发展速度很快，但横向比（与国外对比）不仅技术水平有差距，在某些方面发展速度也有差距，即一些高精尖的数控装备的技术水平差距有扩大趋势。从国际上来看，对我国数控技术水平和产业化水平估计大致如下。

a.技术水平上，与国外先进水平大约落后10～15年，在高精尖技术方面则更大。

b.产业化水平上，市场占有率低，品种覆盖率小，还没有形成规模生产；功能部件专业化生产水平及成套能力较低；外观质量相对差；可靠性不高，商品化程度不足；国产数控系统尚未建立自己的品牌效应，用户信心不足。

c.可持续发展的能力上，对竞争前数控技术的研究开发、工程化能力较弱；数控技术应用领域拓展力度不强；相关标准规范的研究、制定滞后。

分析存在上述差距的主要原因有以下几个方面。

a.认识方面。对国产数控产业进程艰巨性、复杂性和长期性的特点认识不足；对市场的不规范、国外的封锁加扼杀、体制等困难估计不足；对我国数控技术应用水平及能力分析不够。 b.体系方面。从技术的角度关注数控产业化问题的时候多，从系统的、产业链的角度综合考虑数控产业化问题的时候少；没有建立完整的高质量的配套体系、完善的培训、服务网络等支撑体系。

c.机制方面。不良机制造成人才流失，又制约了技术及技术路线创新、产品创新，且制约了规划的有效实施，往往规划理想，实施困难。

d.技术方面。企业在技术方面自主创新能力不强，核心技术的工程化能力不强。机床标准落后，水平较低，数控系统新标准研究不够。

3 对我国数控技术和产业化发展的战略思考

3.1 战略考虑

我国是制造大国，在世界产业转移中要尽量接受前端而不是后端的转移，即要掌握先进制造核心技术，否则在新一轮国际产业结构调整中，我国制造业将进一步“空芯”。我们以资源、环境、市场为代价，交换得到的可能仅仅是世界新经济格局中的国际“加工中心”和“组装中心”，而非掌握核心技术的制造中心的地位，这样将会严重影响我国现代制造业的发展进程。 我们应站在国家安全战略的高度来重视数控技术和产业问题，首先从社会安全看，因为制造业是我国就业人口最多的行业，制造业发展不仅可提高人民的生活水平，而且还可缓解我国就业的压力，保障社会的稳定；其次从国防安全看，西方发达国家把高精尖数控产品都列为国家的战略物质，对我国实现禁运和限制，“东芝事件”和“考克斯报告”就是最好的例证。

3.2 发展策略

从我国基本国情的角度出发，以国家的战略需求和国民经济的市场需求为导向，以提高我国制造装备业综合竞争能力和产业化水平为目标，用系统的方法，选择能够主导21世纪初期

我国制造装备业发展升级的关键技术以及支持产业化发展的支撑技术、配套技术作为研究开发的内容，实现制造装备业的跨跃式发展。

强调市场需求为导向，即以数控终端产品为主，以整机（如量大面广的数控车床、铣床、高速高精高性能数控机床、典型数字化机械、重点行业关键设备等）带动数控产业的发展。重点解决数控系统和相关功能部件（数字化伺服系统与电机、高速电主轴系统和新型装备的附件等）的可靠性和生产规模问题。没有规模就不会有高可靠性的产品；没有规模就不会有价格低廉而富有竞争力的产品；当然，没有规模中国的数控装备最终难以有出头之日。

在高精尖装备研发方面，要强调产、学、研以及最终用户的紧密结合，以“做得出、用得上、卖得掉”为目标，按国家意志实施攻关，以解决国家之急需。

在竞争前数控技术方面，强调创新，强调研究开发具有自主知识产权的技术和产品，为我国数控产业、装备制造业乃至整个制造业的可持续发展奠定基础。

第13篇：数控专业毕业论文

河南农业大学 2010届毕业论文

摘 要

世界制造业转移，中国正在逐步成为世界加工厂。美国、德国、韩国等国家已经进入工业化发展的高技术密集时代与微电子时代，钢铁、机械、化工等重工业正逐渐向发展中国家转移。我国目前经济发展已经过了发展初期，正处于重化工业发展中期。

未来10年将是中国机械行业发展最佳时期。美国、德国的重化工业发展期延续了18年以上，美国、德国、韩国四国重化工业发展期平均延续了12年，我们估计中国的重化工业发展期将至少延续10年，直到2015年。因此，在未来10年中，随着中国重化工业进程的推进，中国企业规模、产品技术、质量等都将得到大幅提升，国产机械产品国际竞争力增强，逐步替代进口，并加速出口。目前，机械行业中部分子行业如船舶、铁路、集装箱及集装箱起重机制造等已经受益于国际间的产业转移，并将持续受益；电站设备、工程机械、床等将受益于产业转移，加快出口进程

关键词 : 数控 工业化发展 刀具 机床

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河南农业大学 2010届毕业论文

目 录

第一章 数控机床的产生 第二章 数控机床的发展

2.1数控系统的发展 ··············································································· 1 2.2机床的发展趋势 ··············································································· 2

第三章 数控机床的分类

3.1按加工工艺方法分类 ······································································· 4 3.1.1金属切削类数控机床 ························································································ 4 3.1.2特种加工类数控机床 ························································································ 4 3.1.3板材加工类数控机床 ························································································ 4 3.2按控制运动轨迹分类 ······································································· 5 3.1.2点位控制数控机床 ····························································································· 5 3.2.2直线控制数控机床 ·····························································································

53.2.3轮廓控制数控机床 ····························································································· 5

3.3按驱动装置的特点分类 ··································································· 6 3.3.1开环控制数控机床 ····························································································· 6 3.3.2闭环控制数控机床 ····························································································· 7 3.3.3半闭环控制数控机床 ························································································ 7 3.3.4混合控制数控机床 ····························································································· 7

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第四章 数控车的工艺与工装削

4.1合理选择切削用量 ··········································································· 9 4.2合理选择刀具 ··················································································· 9 4.3合理选择夹具 ··················································································· 10

4.4确定加工路线 ··················································································· 10 4.5 加工路线与加工余量的联系 ·························································· 10 4.6夹具安装要点 ··················································································· 10

第五章 程序首句妙用与控制尺寸精度的技巧

5.1程序首句妙用G00的技巧 ······························································· 11 5.2控制尺寸精度的技巧 ······································································· 12 5.2.1修改刀补值保证尺寸精度 ·············································································· 12

5.2.2半精加工消除丝杆间隙影响保证尺寸精度 ·········································· 12 5.2.3程序编制保证尺寸精度 ··················································································· 12 5.2.4修改程序和刀补控制尺寸 ·············································································· 13 第六章 数控技术

6.1数控机床电气控制系统综述 ··························································· 14 6.2数控机床运动坐标的电气控制 ······················································· 16

结语 致谢

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参考文献

第一章 数控机床的产生

在机械制造工业中并不是所有的产品零件都具有很大的批量，单件与小批量生产的零件（批量在10～100件）约占机械加工总量的80%以上。尤其是在造船、航天、航空、机床、重型机械以及国防工业更是如此。

为了满足多品种，小批量的自动化生产，迫切需要一种灵活的，通用的，能够适用产品频繁变化的柔性自动化机床。数控机床就是在这样的背景下诞生与发展起来的。它为单件、小批量生产的精密复杂零件提供了自动化的加工手段。

根据国家标准ＧＢ／Ｔ８１２９－１９９７，对机床数字控制的定义：用数字控制的装置（简称数控装置），在运行过程中，不断地引入数字数据，从而对某一生产过程实现自动控制，叫数字控制，简称数控。用计算机控制加工功能，称计算机数控（computerized numerical ，缩写ＣＮＣ）。

数控机床即使采用了数控技术的机床，或者说装备了数控系统的机床。从应用来说，数控机床就是将加工过程所需的各种操作（如主轴变速、松加工件、进刀与退刀、开车与停车、选择刀具、供给切削液等）和步骤，以及刀具与工件之间的相对位移量都用数字化的代码来表示，通过控制介质将数字信息送入专用的或通用的计算机，计算机对输入的信息进行处理与运算，发出各种指令来控制机床的伺服系统或其他执行元件，是机床自动加工出所需要的零件。

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第二章 数控机床的发展

2.1 数控系统的发展

从１９５２年第一台数控机床问世后，数控系统已经先后经历了两个阶段和六代的发展，其六代是指电子管、晶体管、集成电路、小型计算机、微处理器和基于工控ＰＣ机的通用CNC系统。其中前三代为第一阶段，称作为硬件连接数控，简称ＮＣ系统；后三代为第二阶段，乘坐计算机软件数控，简称ＣＮＣ系统。

2.2 机床的发展趋势

数控机床总的发展趋势是工序集中、高速、高效、高精度以及方便使用、提高可靠性等。

（1）工序集中 20世纪50年代末期，在一般数控机床的基础上开发了数控加工中心，即自备刀具库的自动换刀数控机床。在加工中心机床上，工件一次装夹后，机床的机械手可以自动更换刀具，连续的对工件进行多种工序加工。

目前，加工中心机床的刀具库容量可达到100多把刀具，自动换刀装置的换刀时间仅需0.5～2秒。加工中心机床使工序集中在一台机床上完成，减少了由于工序分散，工件多次安装引起的定位误差，提高了加工精度，同时也减少了机床的台数与占地面积，压缩了半成品的库存量，减少了工序间的辅助时间，有效的提高了数控机床的生产效率和数控加工的经济效益。

（2）高速、高效、高精度

高速、高效、高精度是机械加工的目标，数控机床因其价格昂贵，在上述三方面的发展也就更为突出。

（3）方便使用

数控机床制造厂把建立友好的人机界面、提高数控机床的可靠性作为提高竞争能力的主要方面。

1）加工编程方便

手工编程和自动编程已经使用了几十年，有了长足的发展，在手工编程方面，开发了多种加工循环、参数编程和除直线、圆弧以外的各种插补功能，CAD/CAM的研究发展，从技术上来讲可以替代手工编程。但是一套适用的CAD/CAM软件加上计算机硬件，

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投资较大，学习、掌握时间较长，对大多数的简单工件很不经济。

近年来，发展起来的图形交互式编程系统（WOP，又称面向车间编程），很受用户欢迎。这种编程方式不使用G、M代码，而是借助图形菜单，输入整个图形块以及相应参数作为加工指令，形成加工程序，与传统加工时的思维方式类似。图形交互编程方法在制定标准后，有可能成为各种型号的数控机床统一的编程方法。

2）使用方法

数控机床普遍采用彩色CRT进行人机对话、图形显示和图形模拟的。有的数控机床将采用说明书、编程指南、润滑指南等存入系统共使用者调阅。

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第三章 数控机床的分类

3.1 按加工工艺方法分类 3.1.1．金属切削类数控机床

与传统的车、铣、钻、磨、齿轮加工相对应的数控机床有数控车床、数控铣床、数控钻床、数控磨床、数控齿轮加工机床等。尽管这些数控机床在加工工艺方法上存在很大差别，具体的控制方式也各不相同，但机床的动作和运动都是数字化控制的，具有较高的生产率和自动化程度。

在普通数控机床加装一个刀库和换刀装置就成为数控加工中心机床。加工中心机床进一步提高了普通数控机床的自动化程度和生产效率。例如铣、镗、钻加工中心，它是在数控铣床基础上增加了一个容量较大的刀库和自动换刀装置形成的，工件一次装夹后，可以对箱体零件的四面甚至五面大部分加工工序进行铣、镗、钻、扩、铰以及攻螺纹等多工序加工，特别适合箱体类零件的加工。加工中心机床可以有效地避免由于工件多次安装造成的定位误差，减少了机床的台数和占地面积，缩短了辅助时间，大大提高了生产效率和加工质量。

3.1.2．特种加工类数控机床

除了切削加工数控机床以外，数控技术也大量用于数控电火花线切割机床、数控电火花成型机床、数控等离子弧切割机床、数控火焰切割机床以及数控激光加工机床等。

3.1.3．板材加工类数控机床

常见的应用于金属板材加工的数控机床有数控压力机、数控剪板机和数控折弯机等。

近年来，其它机械设备中也大量采用了数控技术，如数控多坐标测量机、自动绘图机及工业机器人等。

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3.2 按控制运动轨迹分类

3.2.1．点位控制数控机床

位置的精确定位，在移动和定位过程中不进行任何加工。机床数控系统只控制行程终点的坐标值，不控制点与点之间的运动轨迹，因此几个坐标轴之间的运动无任何联系。可以几个坐标同时向目标点运动，也可以各个坐标单独依次运动。

这类数控机床主要有数控坐标镗床、数控钻床、数控冲床、数控点焊机等。点位控制数控机床的数控装置称为点位数控装置。

3.2.2．直线控制数控机床

直线控制数控机床可控制刀具或工作台以适当的进给速度，沿着平行于坐标轴的方向进行直线移动和切削加工，进给速度根据切削条件可在一定范围内变化。

直线控制的简易数控车床，只有两个坐标轴，可加工阶梯轴。直线控制的数控铣床，有三个坐标轴，可用于平面的铣削加工。现代组合机床采用数控进给伺服系统，驱动动力头带有多轴箱的轴向进给进行钻镗加工，它也可算是一种直线控制数控机床。

数控镗铣床、加工中心等机床，它的各个坐标方向的进给运动的速度能在一定范围内进行调整，兼有点位和直线控制加工的功能，这类机床应该称为点位/直线控制的数控机床。

3.3.3．轮廓控制数控机床

轮廓控制数控机床能够对两个或两个以上运动的位移及速度进行连续相关的控制，使合成的平面或空间的运动轨迹能满足零件轮廓的要求。它不仅能控制机床移动部件的起点

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与终点坐标，而且能控制整个加工轮廓每一点的速度和位移，将工件加工成要求的轮廓形状。

常用的数控车床、数控铣床、数控磨床就是典型的轮廓控制数控机床。数控火焰切割机、电火花加工机床以及数控绘图机等也采用了轮廓控制系统。轮廓控制系统的结构要比点位/直线控系统更为复杂，在加工过程中需要不断进行插补运算，然后进行相应的速度与位移控制。

现在计算机数控装置的控制功能均由软件实现，增加轮廓控制功能不会带来成本的增加。因此，除少数专用控制系统外，现代计算机数控装置都具有轮廓控制功能。

3.3 按驱动装置的特点分类

3.3.1开环控制数控机床

这类控制的数控机床是其控制系统没有位置检测元件，伺服驱动部件通常为反应式步进电动机或混合式伺服步进电动机。数控系统每发出一个进给指令，经驱动电路功率放大后，驱动步进电机旋转一个角度，再经过齿轮减速装置带动丝杠旋转，通过丝杠螺母机构转换为移动部件的直线位移。移动部件的移动速度与位移量是由输入脉冲的频率与脉冲数所决定的。此类数控机床的信息流是单向的，即进给脉冲发出去后，实际移动值不再反馈回来，所以称为开环控制数控机床。

开环控制系统的数控机床结构简单，成本较低。但是，系统对移动部件的实际位移量不进行监测，也不能进行误差校正。因此，步进电动机的失步、步距角误差、齿轮与丝杠等传动误差都将影响被加工零件的精度。开环控制系统仅适用于加工精度要求不很高的中小型数控机床，特别是简易经济型数控机床。

3.3.2闭环控制数控机床

接对工作台的实际位移进行检测，将测量的实际位移值反馈到数控装置中，与输入的指

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令位移值进行比较，用差值对机床进行控制，使移动部件按照实际需要的位移量运动，最终实现移动部件的精确运动和定位。从理论上讲，闭环系统的运动精度主要取决于检测装置的检测精度，也与传动链的误差无关，因此其控制精度高。图1-3所示的为闭环控制数控机床的系统框图。图中A为速度传感器、C为直线位移传感器。当位移指令值发送到位置比较电路时，若工作台没有移动，则没有反馈量，指令值使得伺服电动机转动，通过A将速度反馈信号送到速度控制电路，通过C将工作台实际位移量反馈回去，在位置比较电路中与位移指令值相比较，用比较后得到的差值进行位置控制，直至差值为零时为止。这类控制的数控机床，因把机床工作台纳入了控制环节，故称为闭环控制数控机床。

闭环控制数控机床的定位精度高，但调试和维修都较困难，系统复杂，成本高。

3.3.3半闭环控制数控机床

半闭环控制数控机床是在伺服电动机的轴或数控机床的传动丝杠上装有角位移电流检测装置（如光电编码器等），通过检测丝杠的转角间接地检测移动部件的实际位移，然后反馈到数控装置中去，并对误差进行修正。通过测速元件A和光电编码盘B可间接检测出伺服电动机的转速，从而推算出工作台的实际位移量，将此值与指令值进行比较，用差值来实现控制。由于工作台没有包括在控制回路中，因而称为半闭环控制数控机床。

半闭环控制数控系统的调试比较方便，并且具有很好的稳定性。目前大多将角度检测装置和伺服电动机设计成一体，这样，使结构更加紧凑。

3.3.4混合控制数控机床

将以上三类数控机床的特点结合起来，就形成了混合控制数控机床。混合控制数控机床特别适用于大型或重型数控机床，因为大型或重型数控机床需要较高的进给速度与相当高的精度，其传动链惯量与力矩大，如果只采用全闭环控制，机床传动链和工作台全部置于控制闭环中，闭环调试比较复杂。混合控制系统又分为两种形式：

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（1）开环补偿型。它的基本控制选用步进电动机的开环伺服机构，另外附加一个校正电路。用装在工作台的直线位移测量元件的反馈信号校正机械系统的误差。

（2）半闭环补偿型。它是用半闭环控制方式取得高精度控制，再用装在工作台上的直线位移测量元件实现全闭环修正，以获得高速度与高精度的统一。其中A是速度测量元件（如测速发电机），B是角度测量元件，C是直线位移测量元件。

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第四章 数控车的工艺与工装削

数控车床加工工艺与普通车床的加工工艺类似，但由于数控车床是一次装夹，连续自动加工完成所有车削工序，因而应注意以下几个方面。

4.1.合理选择切削用量

对于高效率的金属切削加工来说，被加工材料、切削工具、切削条件是三大要素。这些决定着加工时间、刀具寿命和加工质量。经济有效的加工方式必然是合理的选择了切削条件。

切削条件的三要素：切削速度、进给量和切深直接引起刀具的损伤。伴随着切削速度的提高，刀尖温度会上升，会产生机械的、化学的、热的磨损。切削速度提高20%，刀具寿命会减少1/2。

进给条件与刀具后面磨损关系在极小的范围内产生。但进给量大，切削温度上升，后面磨损大

进给伺服系统速度调节器的正确调节是最重要的，应该在位置开环的条件下作最佳化调节，既不过冲又要保持一定的硬特性。它受机床坐标轴机械特性的制约，一旦导轨和机械传动链

的状态发生变化，就需重调速度环调节器。

(6)电器硬件电路随着PLC功能的不断强大，电器硬件电路主要任务是电源的生成与控制电路、隔离继电器部分及各类执行电器(继电器、接触器)，很少还有继电器逻辑电路的存在。但是一些进口机床柜中还有使用自含一定逻辑控制的专用组合型继电器的情况，一旦这类元件出现故障，除了更换之外，还可以将其去除而由PLC逻辑取而代之，但是这不仅需要对该专用电器的工作原理有清楚的了解，还要对机床的PLC语言与程序深入掌握才行。

(7)机床(电器部分)包括所有的电动机、电磁阀、制动器、各种开关等。它们是实现机床

各种动作的执行者和机床各种现实状态的报告员。

这里可能的主要故障多数属于电器件自身的损坏和连接电线、电缆的脱开或断裂。

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(8)速度测量通常由集装于主轴和进给电动机中的测速机来完成。它将电动机实际转速匹配成电压值送回伺服驱动系统作为速度反馈信号，与指令速度电压值相比较，从而实现速度的精确控制。

这里应注意测速反馈电压的匹配联接，并且不要拆卸测速机。由此引起的速度失控多是由于测速反馈线接反或者断线所致。

(9)位置测量较早期的机床使用直线或圆形同步感应器或者旋转变压器，而现代机床多采

用光栅尺和数字脉冲编码器作为位置测量元件。它们对机床坐标轴在运行中的实际位置进行直接或间接的测量，将测量值反馈到CNC并与指令位移相比较直至坐标轴到达指令位置，从而实现对位置的精确控制。

位置环可能出现的故障多为硬件故障，例如位置测量元件受到污染，导线连接故障等。

(10)外部设备一般指PC计算机、打印机等输出设备，多数不属于机床的基本配置。使用中的主要问题与输入装置一样，是匹配问题。(1)数据输入装置将指令信息和各种应用数据输入数控系统的必要装置。它可以是穿孔带阅读机(已很少使用)，3.5in软盘驱动器，CNC键盘(一般输入操作)，数控系统配备的硬盘及驱动装置(用于大量数据的存储保护)、磁带机(较少使用)、PC计算机等等。

(2)数控系统数控机床的中枢，它将接到的全部功能指令进行解码、运算，然后有序地发出各种需要的运动指令和各种机床功能的控制指令，直至运动和功能结束。

数控系统都有很完善的自诊断能力，日常使用中更多地是要注意严格按规定操作，而日常的维护则主要是对硬件使用环境的保护和防止系统软件的破坏。

(3)可编程逻辑控制器是机床各项功能的逻辑控制中心。它将来自CNC的各种运动及功能指令进行逻辑排序，使它们能够准确地、协调有序地安全运行；同时将来自机床的各种信息及工作状态传送给CNC，使CNC能及时准确地发出进一步的控制指令，如此实现对整个机床的控制。

当代PLC多集成于数控系统中，这主要是指控制软件的集成化，而PLC硬件则在规模较大的系统中往往采取分布式结构。PLC与CNC的集成是采取软件接口实现的，一般系统都是将二者间各种通信信息分别指定其固定的存放地址，由系统对所有地址的信息状态进行实时监控，根据各接口信号的现时状态加以分析判断，据此作出进一步的控制命令，完成对运动或功能的控制。

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不同厂商的PLC有不同的PLC语言和不同的语言表达形式，因此，力求熟悉某一机床PLC程序的前提是先熟悉该机床的PLC语言。

(4)主轴驱动系统接受来自CNC的驱动指令，经速度与转矩(功率)调节输出驱动信号驱动主电动机转动，同时接受速度反馈实施速度闭环控制。它还通过PLC将主轴的各种现实工作状态通告CNC用以完成对主轴的各项功能控制。

主轴驱动系统自身有许多参数设定，这些参数直接影响主轴的转动特性，其中有些不可丢失或改变的，例如指示电动机规格的参数等，有些是可根据运行状态加以调改的，例

如零漂等。通常CNC中也设有主轴相关的机床数据，并且与主轴驱动系统的参数作用相同，因此要注意二者取一，切勿冲突。

(5)进给伺服系统接受来自CNC对每个运动坐标轴分别提供的速度指令，经速度与电流(转矩)调节输出驱动信号驱动伺服电机转动，实现机床坐标轴运动，同时接受速度反馈信号实施速度闭环控制。它也通过PLC与CNC通信，通报现时工作状态并接受CNC的控制。

进给伺服系统速度调节器的正确调节是最重要的，应该在位置开环的条件下作最佳化调节，既不过冲又要保持一定的硬特性。它受机床坐标轴机械特性的制约，一旦导轨和机械传动链

的状态发生变化，就需重调速度环调节器。

(6)电器硬件电路随着PLC功能的不断强大，电器硬件电路主要任务是电源的生成与控制电路、隔离继电器部分及各类执行电器(继电器、接触器)，很少还有继电器逻辑电路的存在。但是一些进口机床柜中还有使用自含一定逻辑控制的专用组合型继电器的情况，一旦这类元件出现故障，除了更换之外，还可以将其去除而由PLC逻辑取而代之，但是这不仅需要对该专用电器的工作原理有清楚的了解，还要对机床的PLC语言与程序深入掌握才行。

(7)机床(电器部分)包括所有的电动机、电磁阀、制动器、各种开关等。它们是实现机床

各种动作的执行者和机床各种现实状态的报告员。

这里可能的主要故障多数属于电器件自身的损坏和连接电线、电缆的脱开或断裂。

(8)速度测量通常由集装于主轴和进给电动机中的测速机来完成。它将电动机实际转速匹配成电压值送回伺服驱动系统作为速度反馈信号，与指令速度电压值相比较，从

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而实现速度的精确控制。

这里应注意测速反馈电压的匹配联接，并且不要拆卸测速机。由此引起的速度失控多是由于测速反馈线接反或者断线所致。

(9)位置测量较早期的机床使用直线或圆形同步感应器或者旋转变压器，而现代机床多采

用光栅尺和数字脉冲编码器作为位置测量元件。它们对机床坐标轴在运行中的实际位置进行直接或间接的测量，将测量值反馈到CNC并与指令位移相比较直至坐标轴到达指令位置，从而实现对位置的精确控制。

位置环可能出现的故障多为硬件故障，例如位置测量元件受到污染，导线连接故障等。

(10)外部设备一般指PC计算机、打印机等输出设备，多数不属于机床的基本配置。使用中的主要问题与输入装置一样，是匹配问题。

(1)数据输入装置将指令信息和各种应用数据输入数控系统的必要装置。它可以是穿孔带阅读机(已很少使用)，3.5in软盘驱动器，CNC键盘(一般输入操作)，数控系统配备的硬盘及驱动装置(用于大量数据的存储保护)、磁带机(较少使用)、PC计算机等等。

(2)数控系统数控机床的中枢，它将接到的全部功能指令进行解码、运算，然后有序地发出各种需要的运动指令和各种机床功能的控制指令，直至运动和功能结束。

数控系统都有很完善的自诊断能力，日常使用中更多地是要注意严格按规定操作，而日常的维护则主要是对硬件使用环境的保护和防止系统软件的破坏。

(3)可编程逻辑控制器是机床各项功能的逻辑控制中心。它将来自CNC的各种运动及功能指令进行逻辑排序，使它们能够准确地、协调有序地安全运行；同时将来自机床的各种信息及工作状态传送给CNC，使CNC能及时准确地发出进一步的控制指令，如此实现对整个机床的控制。

当代PLC多集成于数控系统中，这主要是指控制软件的集成化，而PLC硬件则在规模较大的系统中往往采取分布式结构。PLC与CNC的集成是采取软件接口实现的，一般系统都是将二者间各种通信信息分别指定其固定的存放地址，由系统对所有地址的信息状态进行实时监控，根据各接口信号的现时状态加以分析判断，据此作出进一步的控制命令，完成对运动或功能的控制。

不同厂商的PLC有不同的PLC语言和不同的语言表达形式，因此，力求熟悉某一机床PLC程序的前提是先熟悉该机床的PLC语言。

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(4)主轴驱动系统接受来自CNC的驱动指令，经速度与转矩(功率)调节输出驱动信号驱动主电动机转动，同时接受速度反馈实施速度闭环控制。它还通过PLC将主轴的各种现实工作状态通告CNC用以完成对主轴的各项功能控制。

主轴驱动系统自身有许多参数设定，这些参数直接影响主轴的转动特性，其中有些不可丢失或改变的，例如指示电动机规格的参数等，有些是可根据运行状态加以调改的，例

如零漂等。通常CNC中也设有主轴相关的机床数据，并且与主轴驱动系统的参数作用相同，因此要注意二者取一，切勿冲突。

(5)进给伺服系统接受来自CNC对每个运动坐标轴分别提供的速度指令，经速度与电流(转矩)调节输出驱动信号驱动伺服电机转动，实现机床坐标轴运动，同时接受速度反馈信号实施速度闭环控制。它也通过PLC与CNC通信，通报现时工作状态并接受CNC的控制。

进给伺服系统速度调节器的正确调节是最重要的，应该在位置开环的条件下作最佳化调节，既不过冲又要保持一定的硬特性。它受机床坐标轴机械特性的制约，一旦导轨和机械传动链

的状态发生变化，就需重调速度环调节器。

(6)电器硬件电路随着PLC功能的不断强大，电器硬件电路主要任务是电源的生成与控制电路、隔离继电器部分及各类执行电器(继电器、接触器)，很少还有继电器逻辑电路的存在。但是一些进口机床柜中还有使用自含一定逻辑控制的专用组合型继电器的情况，一旦这类元件出现故障，除了更换之外，还可以将其去除而由PLC逻辑取而代之，但是这不仅需要对该专用电器的工作原理有清楚的了解，还要对机床的PLC语言与程序深入掌握才行。

(7)机床(电器部分)包括所有的电动机、电磁阀、制动器、各种开关等。它们是实现机床

各种动作的执行者和机床各种现实状态的报告员。

这里可能的主要故障多数属于电器件自身的损坏和连接电线、电缆的脱开或断裂。

(8)速度测量通常由集装于主轴和进给电动机中的测速机来完成。它将电动机实际转速匹配成电压值送回伺服驱动系统作为速度反馈信号，与指令速度电压值相比较，从而实现速度的精确控制。

这里应注意测速反馈电压的匹配联接，并且不要拆卸测速机。由此引起的速度失控

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多是由于测速反馈线接反或者断线所致。

(9)位置测量较早期的机床使用直线或圆形同步感应器或者旋转变压器，而现代机床多采

用光栅尺和数字脉冲编码器作为位置测量元件。它们对机床坐标轴在运行中的实际位置进行直接或间接的测量，将测量值反馈到CNC并与指令位移相比较直至坐标轴到达指令位置，从而实现对位置的精确控制。

位置环可能出现的故障多为硬件故障，例如位置测量元件受到污染，导线连接故障等。

(10)外部设备一般指PC计算机、打印机等输出设备，多数不属于机床的基本配置。使用中的主要问题与输入装置一样，是匹配问题。

(1)数据输入装置将指令信息和各种应用数据输入数控系统的必要装置。它可以是穿孔带阅读机(已很少使用)，3.5in软盘驱动器，CNC键盘(一般输入操作)，数控系统配备的硬盘及驱动装置(用于大量数据的存储保护)、磁带机(较少使用)、PC计算机等等。

(2)数控系统数控机床的中枢，它将接到的全部功能指令进行解码、运算，然后有序地发出各种需要的运动指令和各种机床功能的控制指令，直至运动和功能结束。

数控系统都有很完善的自诊断能力，日常使用中更多地是要注意严格按规定操作，而日常的维护则主要是对硬件使用环境的保护和防止系统软件的破坏。

(3)可编程逻辑控制器是机床各项功能的逻辑控制中心。它将来自CNC的各种运动及功能指令进行逻辑排序，使它们能够准确地、协调有序地安全运行；同时将来自机床的各种信息及工作状态传送给CNC，使CNC能及时准确地发出进一步的控制指令，如此实现对整个机床的控制。

当代PLC多集成于数控系统中，这主要是指控制软件的集成化，而PLC硬件则在规模较大的系统中往往采取分布式结构。PLC与CNC的集成是采取软件接口实现的，一般系统都是将二者间各种通信信息分别指定其固定的存放地址，由系统对所有地址的信息状态进行实时监控，根据各接口信号的现时状态加以分析判断，据此作出进一步的控制命令，完成对运动或功能的控制。

不同厂商的PLC有不同的PLC语言和不同的语言表达形式，因此，力求熟悉某一机床PLC程序的前提是先熟悉该机床的PLC语言。

(4)主轴驱动系统接受来自CNC的驱动指令，经速度与转矩(功率)调节输出驱动信号驱动主电动机转动，同时接受速度反馈实施速度闭环控制。它还通过PLC将主轴的各

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种现实工作状态通告CNC用以完成对主轴的各项功能控制。

主轴驱动系统自身有许多参数设定，这些参数直接影响主轴的转动特性，其中有些不可丢失或改变的，例如指示电动机规格的参数等，有些是可根据运行状态加以调改的，例

如零漂等。通常CNC中也设有主轴相关的机床数据，并且与主轴驱动系统的参数作用相同，因此要注意二者取一，切勿冲突。

(5)进给伺服系统接受来自CNC对每个运动坐标轴分别提供的速度指令，经速度与电流(转矩)调节输出驱动信号驱动伺服电机转动，实现机床坐标轴运动，同时接受速度反馈信号实施速度闭环控制。它也通过PLC与CNC通信，通报现时工作状态并接受CNC的控制。

进给伺服系统速度调节器的正确调节是最重要的，应该在位置开环的条件下作最佳化调节，既不过冲又要保持一定的硬特性。它受机床坐标轴机械特性的制约，一旦导轨和机械传动链

的状态发生变化，就需重调速度环调节器。

(6)电器硬件电路随着PLC功能的不断强大，电器硬件电路主要任务是电源的生成与控制电路、隔离继电器部分及各类执行电器(继电器、接触器)，很少还有继电器逻辑电路的存在。但是一些进口机床柜中还有使用自含一定逻辑控制的专用组合型继电器的情况，一旦这类元件出现故障，除了更换之外，还可以将其去除而由PLC逻辑取而代之，但是这不仅需要对该专用电器的工作原理有清楚的了解，还要对机床的PLC语言与程序深入掌握才行。

(7)机床(电器部分)包括所有的电动机、电磁阀、制动器、各种开关等。它们是实现机床

各种动作的执行者和机床各种现实状态的报告员。

这里可能的主要故障多数属于电器件自身的损坏和连接电线、电缆的脱开或断裂。

(8)速度测量通常由集装于主轴和进给电动机中的测速机来完成。它将电动机实际转速匹配成电压值送回伺服驱动系统作为速度反馈信号，与指令速度电压值相比较，从而实现速度的精确控制。

这里应注意测速反馈电压的匹配联接，并且不要拆卸测速机。由此引起的速度失控多是由于测速反馈线接反或者断线所致。

(9)位置测量较早期的机床使用直线或圆形同步感应器或者旋转变压器，而现代机

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床多采

用光栅尺和数字脉冲编码器作为位置测量元件。它们对机床坐标轴在运行中的实际位置进行直接或间接的测量，将测量值反馈到CNC并与指令位移相比较直至坐标轴到达指令位置，从而实现对位置的精确控制。

位置环可能出现的故障多为硬件故障，例如位置测量元件受到污染，导线连接故障等。

(10)外部设备一般指PC计算机、打印机等输出设备，多数不属于机床的基本配置。使用中的主要问题与输入装置一样，是匹配问题。

(1)数据输入装置将指令信息和各种应用数据输入数控系统的必要装置。它可以是穿孔带阅读机(已很少使用)，3.5in软盘驱动器，CNC键盘(一般输入操作)，数控系统配备的硬盘及驱动装置(用于大量数据的存储保护)、磁带机(较少使用)、PC计算机等等。

(2)数控系统数控机床的中枢，它将接到的全部功能指令进行解码、运算，然后有序地发出各种需要的运动指令和各种机床功能的控制指令，直至运动和功能结束。

数控系统都有很完善的自诊断能力，日常使用中更多地是要注意严格按规定操作，而日常的维护则主要是对硬件使用环境的保护和防止系统软件的破坏。

(3)可编程逻辑控制器是机床各项功能的逻辑控制中心。它将来自CNC的各种运动及功能指令进行逻辑排序，使它们能够准确地、协调有序地安全运行；同时将来自机床的各种信息及工作状态传送给CNC，使CNC能及时准确地发出进一步的控制指令，如此实现对整个机床的控制。

当代PLC多集成于数控系统中，这主要是指控制软件的集成化，而PLC硬件则在规模较大的系统中往往采取分布式结构。PLC与CNC的集成是采取软件接口实现的，一般系统都是将二者间各种通信信息分别指定其固定的存放地址，由系统对所有地址的信息状态进行实时监控，根据各接口信号的现时状态加以分析判断，据此作出进一步的控制命令，完成对运动或功能的控制。

不同厂商的PLC有不同的PLC语言和不同的语言表达形式，因此，力求熟悉某一机床PLC程序的前提是先熟悉该机床的PLC语言。

(4)主轴驱动系统接受来自CNC的驱动指令，经速度与转矩(功率)调节输出驱动信号驱动主电动机转动，同时接受速度反馈实施速度闭环控制。它还通过PLC将主轴的各种现实工作状态通告CNC用以完成对主轴的各项功能控制。

主轴驱动系统自身有许多参数设定，这些参数直接影响主轴的转动特性，其中有些

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不可丢失或改变的，例如指示电动机规格的参数等，有些是可根据运行状态加以调改的，例

如零漂等。通常CNC中也设有主轴相关的机床数据，并且与主轴驱动系统的参数作用相同，因此要注意二者取一，切勿冲突。

(5)进给伺服系统接受来自CNC对每个运动坐标轴分别提供的速度指令，经速度与电流(转矩)调节输出驱动信号驱动伺服电机转动，实现机床坐标轴运动，同时接受速度反馈信号实施速度闭环控制。它也通过PLC与CNC通信，通报现时工作状态并接受CNC的控制。

进给伺服系统速度调节器的正确调节是最重要的，应该在位置开环的条件下作最佳化调节，既不过冲又要保持一定的硬特性。它受机床坐标轴机械特性的制约，一旦导轨和机械传动链

的状态发生变化，就需重调速度环调节器。

(6)电器硬件电路随着PLC功能的不断强大，电器硬件电路主要任务是电源的生成与控制电路、隔离继电器部分及各类执行电器(继电器、接触器)，很少还有继电器逻辑电路的存在。但是一些进口机床柜中还有使用自含一定逻辑控制的专用组合型继电器的情况，一旦这类元件出现故障，除了更换之外，还可以将其去除而由PLC逻辑取而代之，但是这不仅需要对该专用电器的工作原理有清楚的了解，还要对机床的PLC语言与程序深入掌握才行。

(7)机床(电器部分)包括所有的电动机、电磁阀、制动器、各种开关等。它们是实现机床

各种动作的执行者和机床各种现实状态的报告员。

这里可能的主要故障多数属于电器件自身的损坏和连接电线、电缆的脱开或断裂。

(8)速度测量通常由集装于主轴和进给电动机中的测速机来完成。它将电动机实际转速匹配成电压值送回伺服驱动系统作为速度反馈信号，与指令速度电压值相比较，从而实现速度的精确控制。

这里应注意测速反馈电压的匹配联接，并且不要拆卸测速机。由此引起的速度失控多是由于测速反馈线接反或者断线所致。

(9)位置测量较早期的机床使用直线或圆形同步感应器或者旋转变压器，而现代机床多采

用光栅尺和数字脉冲编码器作为位置测量元件。它们对机床坐标轴在运行中的实际位置

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进行直接或间接的测量，将测量值反馈到CNC并与指令位移相比较直至坐标轴到达指令位置，从而实现对位置的精确控制。

位置环可能出现的故障多为硬件故障，例如位置测量元件受到污染，导线连接故障等。

(10)外部设备一般指PC计算机、打印机等输出设备，多数不属于机床的基本配置。使用中的主要问题与输入装置一样，是匹配问题。

(1)数据输入装置将指令信息和各种应用数据输入数控系统的必要装置。它可以是穿孔带阅读机(已很少使用)，3.5in软盘驱动器，CNC键盘(一般输入操作)，数控系统配备的硬盘及驱动装置(用于大量数据的存储保护)、磁带机(较少使用)、PC计算机等等。

(2)数控系统数控机床的中枢，它将接到的全部功能指令进行解码、运算，然后有序地发出各种需要的运动指令和各种机床功能的控制指令，直至运动和功能结束。

数控系统都有很完善的自诊断能力，日常使用中更多地是要注意严格按规定操作，而日常的维护则主要是对硬件使用环境的保护和防止系统软件的破坏。

(3)可编程逻辑控制器是机床各项功能的逻辑控制中心。它将来自CNC的各种运动及功能指令进行逻辑排序，使它们能够准确地、协调有序地安全运行；同时将来自机床的各种信息及工作状态传送给CNC，使CNC能及时准确地发出进一步的控制指令，如此实现对整个机床的控制。

当代PLC多集成于数控系统中，这主要是指控制软件的集成化，而PLC硬件则在规模较大的系统中往往采取分布式结构。PLC与CNC的集成是采取软件接口实现的，一般系统都是将二者间各种通信信息分别指定其固定的存放地址，由系统对所有地址的信息状态进行实时监控，根据各接口信号的现时状态加以分析判断，据此作出进一步的控制命令，完成对运动或功能的控制。

不同厂商的PLC有不同的PLC语言和不同的语言表达形式，因此，力求熟悉某一机床PLC程序的前提是先熟悉该机床的PLC语言。

(4)主轴驱动系统接受来自CNC的驱动指令，经速度与转矩(功率)调节输出驱动信号驱动主电动机转动，同时接受速度反馈实施速度闭环控制。它还通过PLC将主轴的各种现实工作状态通告CNC用以完成对主轴的各项功能控制。

主轴驱动系统自身有许多参数设定，这些参数直接影响主轴的转动特性，其中有些不可丢失或改变的，例如指示电动机规格的参数等，有些是可根据运行状态加以调改的，例

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如零漂等。通常CNC中也设有主轴相关的机床数据，并且与主轴驱动系统的参数作用相同，因此要注意二者取一，切勿冲突。

(5)进给伺服系统接受来自CNC对每个运动坐标轴分别提供的速度指令，经速度与电流(转矩)调节输出驱动信号驱动伺服电机转动，实现机床坐标轴运动，同时接受速度反馈信号实施速度闭环控制。它也通过PLC与CNC通信，通报现时工作状态并接受CNC的控制。

进给伺服系统速度调节器的正确调节是最重要的，应该在位置开环的条件下作最佳化调节，既不过冲又要保持一定的硬特性。它受机床坐标轴机械特性的制约，一旦导轨和机械传动链

的状态发生变化，就需重调速度环调节器。

(6)电器硬件电路随着PLC功能的不断强大，电器硬件电路主要任务是电源的生成与控制电路、隔离继电器部分及各类执行电器(继电器、接触器)，很少还有继电器逻辑电路的存在。但是一些进口机床柜中还有使用自含一定逻辑控制的专用组合型继电器的情况，一旦这类元件出现故障，除了更换之外，还可以将其去除而由PLC逻辑取而代之，但是这不仅需要对该专用电器的工作原理有清楚的了解，还要对机床的PLC语言与程序深入掌握才行。

(7)机床(电器部分)包括所有的电动机、电磁阀、制动器、各种开关等。它们是实现机床

各种动作的执行者和机床各种现实状态的报告员。

这里可能的主要故障多数属于电器件自身的损坏和连接电线、电缆的脱开或断裂。

(8)速度测量通常由集装于主轴和进给电动机中的测速机来完成。它将电动机实际转速匹配成电压值送回伺服驱动系统作为速度反馈信号，与指令速度电压值相比较，从而实现速度的精确控制。

这里应注意测速反馈电压的匹配联接，并且不要拆卸测速机。由此引起的速度失控多是由于测速反馈线接反或者断线所致。

(9)位置测量较早期的机床使用直线或圆形同步感应器或者旋转变压器，而现代机床多采

用光栅尺和数字脉冲编码器作为位置测量元件。它们对机床坐标轴在运行中的实际位置进行直接或间接的测量，将测量值反馈到CNC并与指令位移相比较直至坐标轴到达指令位置，从而实现对位置的精确控制。

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位置环可能出现的故障多为硬件故障，例如位置测量元件受到污染，导线连接故障等。

(10)外部设备一般指PC计算机、打印机等输出设备，多数不属于机床的基本配置。使用中的主要问题与输入装置一样，是匹配问题。

6.2.数控机床运动坐标的电气控制

数控机床一个运动坐标的电气控制由电流(转矩)控制环、速度控制环和位置控制环串联组成 。

(1)电流环是为伺服电机提供转矩的电路。一般情况下它与电动机的匹配调节已由制造者作好了或者指定了相应的匹配参数，其反馈信号也在伺服系统内联接完成，因此不需接线与调整。

(2)速度环是控制电动机转速亦即坐标轴运行速度的电路。速度调节器是比例积分(PI)调节器，其P、I调整值完全取决于所驱动坐标轴的负载大小和机械传动系统(导轨、传动机构)的传动刚度与传动间隙等机械特性，一旦这些特性发生明显变化时，首先需要对机械传动系统进行修复工作，然后重新调整速度环PI调节器。

速度环的最佳调节是在位置环开环的条件下才能完成的，这对于水平运动的坐标轴和转动坐标轴较容易进行，而对于垂向运动坐标轴则位置开环时会自动下落而发生危险，可以采取先摘下电动机空载调整，然后再装好电动机与位置环一起调整或者直接带位置环一起调整，这时需要有一定的经验和细心。 速度环的反馈环节见前面“速度测量”一节。

(3)位置环是控制各坐标轴按指令位置精确定位的控制环节。位置环将最终影响坐标轴的位置精度及工作精度。这其中有两方面的工作：

一是位置测量元件的精度与CNC系统脉冲当量的匹配问题。测量元件单位移动距离发出的脉

冲数目经过外部倍频电路和/或CNC内部倍频系数的倍频后要与数控系统规定的分辨率相符。例如位置测量元件10脉冲/mm，数控系统分辨率即脉冲当量为0.001mm，则测量元件送出的脉冲必须经过100倍频方可匹配。

二是位置环增益系数Kv值的正确设定与调节。通常Kv值是作为机床数据设置的，数控系统中对各个坐标轴分别指定了Kv值的设置地址和数值单位。在速度环最佳化调节后Kv值的设定则成为反映机床性能好坏、影响最终精度的重要因素。Kv值是机床运

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动坐标自身性能优劣的直接表现而并非可以任意放大。关于Kv值的设置要注意两个问题，首先要满足下列公式： Kv=v/Δ

式中v——坐标运行速度，m/min Δ——跟踪误差，mm

注意，不同的数控系统采用的单位可能不同，设置时要注意数控系统规定的单位。例如，坐标运行速度的单位是m/min，则Kv值单位为m/(mm·min)，若v的单位为mm/s，则Kv的单位应为mm/(mm·s)。

其次要满足各联动坐标轴的Kv值必须相同，以保证合成运动时的精度。通常是以Kv值最低的坐标轴为准。

位置反馈(参见上节“位置测量”)有三种情况：一种是没有位置测量元件，为位置开环控制即无位置反馈，步进电机驱动一般即为开环；一种是半闭环控制，即位置测量元件不在坐标轴最终运动部件上，也就是说还有部分传动环节在位置闭环控制之外，这种情况要求环外传动部分应有相当的传动刚度和传动精度，加入反向间隙补偿和螺距误差补偿之后，可以得到很高的位置控制精度；第三种是全闭环控制，即位置测量元件安装在坐标轴的最终运动部件上，理论上这种控制的位置精度情况最好，但是它对整个机械传动系统的要求更高而不是低，如若不然，则会严重影响两坐标的动态精度，而使得机床只能在降低速度环和位置精度的情况下工作。影响全闭环控制精度的另一个重要问题是测量元件的精确安装问题，千万不可轻视。

(4)前馈控制与反馈相反，它是将指令值取出部分预加到后面的调节电路，其主要作用是减小跟踪误差以提高动态响应特性从而提高位置控制精度。因为多数机床没有设此功能，故本文不详述，只是要注意，前馈的加入必须是在上述三个控制环均最佳调试完毕后方可进行。

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结

语

制定符合中国国情的总体发展战略，确立与国际接轨的发展道路，对21世纪我国数控技术与产业的发展至关重要。本文在对数控技术和产业发展趋势的分析，对我国数控领域存在的问题进行研究的基础上，对21世纪我国数控技术和产业的发展途径进行了探讨，提出了以科技创新为先导，以商品化为主干，以管理和营销为重点，以技术支持和服务为后盾，坚持可持续发展道路的总体发展战略。在此基础上，研究了发展新型数控系统、数控功能部件、数控机床整机等的具体技术途径。

我们衷心希望，我国科技界、产业界和教育界通力合作，把握好知识经济给我们带来的难得机遇，迎接竞争全球化带来的严峻挑战，为在21世纪使我国数控技术和产业走向世界的前列，使我国经济继续保持强劲的发展势头而共同努力奋斗！

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致

谢

时光匆匆如流水，转眼便是大学毕业时节，春梦秋云，聚散真容易。在这个美好的季节里，我在电脑上敲出了最后一个字，心中涌现的不是想象已久的欢欣，却是难以言喻的失落。是的，随着论文的终结，意味着我生命中最纯美的学生时代即将结束，尽管百般不舍，这一天终究会在熙熙攘攘的喧嚣中决绝的来临。

三年寒窗，所收获的不仅仅是愈加丰厚的知识，更重要的是在阅读、实践中所培养的思维方式、表达能力和广阔视野。很庆幸这些年来我遇到了许多恩师益友，无论在学习上、生活上还是工作上都给予了我无私的帮助和热心的照顾，让我在诸多方面都有所成长。感恩之情难以用语言量度，谨以最朴实的话语致以最崇高的敬意。

还要感谢我的父母，给予我生命并竭尽全力给予了我接受教育的机会，养育之恩没齿难忘； 他们不仅培养了我对中国传统文化的浓厚的兴趣，让我在漫长的人生旅途中使心灵有了虔敬的归依，而且也为我能够顺利的完成毕业论文提供了巨大的支持与帮助。在未来的日子里，我会更加努力的学习和工作，不辜负父母对我的殷殷期望！我一定会好好孝敬和报答他们！，

还有许多人，也许他们只是我生命中匆匆的过客，但他们对我的支持和帮助依然在我记忆中留底了深刻的印象。在此无法一一罗列，但对他们，我始终心怀感激。最后，我要向在百忙之中抽时间对本文进行审阅、评议和参加本人论文答辩的各位师长表示感谢！

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第14篇：数控毕业论文1

目 录

第1章 管理信息化在模具制造业的应用和实践 .................3 1.1 信息化是企业与客户信息交流沟通的桥梁 ...................3 1.2 信息化系统可以帮助企业监控模具进度 .....................5 1.3 有效的模具成本控制离不开信息化 .........................6 1.4 信息化有助于车间监控和管理 .............................7 1.5 信息化管理系统促进CAD工程数据在企业内部共享 ...........8 1.6 信息化在促进信息共享方面的其他作用 .....................9 1.7 结束语 ................................................10 第2章 冲压模具设计中对机械运动的控制和运用 ..............11 2.1 冲压过程中机械运动的概述 ..............................11 2.2 冲裁模具中机械运动的控制和运用 ........................12 2.3 弯曲模具中机械运动的控制和运用 ........................13 2.4 拉深模具中机械运动的控制和运用 ........................14 2.5 连续模具中机械运动的控制和运用 ........................14 2.6 结束语 ................................................15 第3章 直接原型熔身射快速制造金属模具技术 ................17 3.1 前言 ..................................................17 3.2 DPST方法概述 ..........................................18 3.3 机器人原型制造 ........................................19

3.4 机器人熔射成形 ........................................19 3.5 补强和后处理 ..........................................20 3.6 结论 ..................................................21 第4章 模具数控加工CAM编程中工艺参数的确定 ..............22 4.1 引言 ..................................................22 4.2 刀具的选择 ............................................22 4.3 走刀方式和切削方式的确定 ..............................24 4.4 刀具的切入与切出 ......................................25 4.5 切削参数的控制 ........................................26 4.6 其他参数 ..............................................28 参考文献 ...................................................29

第一章 管理信息化在模具制造业的应用和实践

第1章 管理信息化在模具制造业的应用和实践

一般说来，模具企业都是中小企业，大都是从作坊式的企业成长起来，甚至目前仍有许多模具企业是作坊式的的管理，在模具交货期、成本、质量的控制方面问题层出不断。面对激烈的市场竞争，落后的管理手段和水平，使模具企业中的管理和技术人员只有疲于奔命，企业投巨资引进的CAD/CAM系统和高档数控加工设备也难以发挥出应有的效率和水平，企业缺乏活力和竞争力。这些问题已经引起了许多有志向国际先进水平看齐的模具企业经营者的高度重视，怎样提高企业管理水平，增强企业的竞争力已成为我国模具制造行业参与国际市场竞争迫切需要解决的问题。

因此，模具制造企业要提高管理水平，具备快速反应和及时调整的能力，没有一套先进的管理系统实现管理的信息化是很难做到的。通过信息化建设，实现模具制造企业的集成化管理，是促进企业提高经营管理水平的一个有效途径。

本文通过模具企业实际的案例，讨论分析了信息化对提高模具企业管理水平的重要性和必要性，并结合深圳市伟博思网络技术开发有限公司开发的专业化模具企业管理系统iM3(inteMoldMakingManagement)，给出了信息化解决方案。

1.1 信息化是企业与客户信息交流沟通的桥梁

模具是典型的按定单单件生产的行业，每一个定单都要与客户进行详细的业务和技术方面的沟通，否则将会产生严重的后果。下面是模具企业与客户信息沟通不充分的两个实例：

第一章 管理信息化在模具制造业的应用和实践

案例1.某大型模具厂承接了一个日本新客户的模具定单，这个日本客户习惯定单下达后，就与模具厂的设计人员进行详细的技术沟通，对模具提出很细致的设计要求，模具厂按此要求进行设计就可以了，不需要再确认设计图纸。而模具厂设计人员完成设计后，却仍按以往接美国客户定单的习惯，等待客户确认设计后再订购模架和材料，一直等了10天，才知道客户不需要确认图纸。结果，该套模具延期10天，客户很不满意，从此不再下定单，为此失去了一个非常有潜力的客户。

案例2.某模具工厂承接了一个新客户的模具定单，该客户的注塑工厂有一套严格的生产安全标准——多少吨的模具必须使用多大的吊环。由于缺乏详细的技术沟通，这个问题被忽略了。模具设计人员按照本工厂的习惯选用吊环，结果比客户的标准小了一个规格，致使模具交付客户后，才发现不符合要求，只能把模具运回，重新加工吊环孔，整个过程的费用就超过万元，同时还影响了客户的生产。

由此可见，在与客户及企业内部的信息沟通方面即便是一个小小纰漏，都会对企业造成巨大损失。因此，解决好沟通问题，具有如下重要意义：尽量一次把客户业务与技术方面的要求了解全面，避免多次反复，从而节省费用和时间。详细了解客户的模具技术要求，避免在试模后修改和返工。对每一次沟通的内容进行记录和总结，针对每个客户逐步建立客户业务和技术资料知识库，在公司内部共享，以便提高客户服务水平，减少错误。信息化的管理系统将能够帮助模具企业更好地与客户进行信息沟通。例如，在iM3系统中，提供了详细的模具技术沟通模板，模板整合了国内外多家优秀模具企业的经验，完全与国际模具行业接轨。通过该模板，方便与客户进行详细的技术沟通，减少模具的修改工作。而且通过系统记录的与客户沟通信息，可以总结客户业务和技术方面的习惯，分享给公司内部相关人员，避免犯重复的错误。

第一章 管理信息化在模具制造业的应用和实践

1.2 信息化系统可以帮助企业监控模具进度

客户非常关注模具的试模及交付日期，往往根据模具的试模时间安排试产及生产计划，尤其是海外客户，往往把模具的交付期的重要性放在首位。因此，控制模具的生产制作工期是企业在市场竞争中取胜的一个重要指标。下面的案例可能是许多模具厂都出现过的问题。案例.某大型模具工厂承接了美国客户的模具定单，由于缺乏有效的模具生产进度监控和管理手段，不能按期试模。生产部门也把这一情况反馈给海外的市场人员，但市场人员由于不能了解生产的实际情况，担心不按期试模客户会不高兴，于是抱着侥幸的心态，认为生产部门能够加班加点抢回时间，仍然承诺客户的既定试模日期。当客户从万里之外来看试模时，发现模具在一周内根本不能试模。客户非常失望，从此不再下定单。 对模具进程监控不力的根源在于：缺乏有效的模具生产进度监控手段，不能及时发现模具生产过程中出现的问题，及早发现、及早解决。

模具生产过程的状况不能得到有效反馈和记录，往往凭感觉来判断模具的进程，习惯用“差不多、差很远、很快做完”等模糊概念来说明进度，数据不准确及时，往往产生侥幸心理。

公司内部缺乏信息共享的环境与平台。由于每个人的工作性质的不同，对每套模具的实际生产进程的了解程度有很大的差异，而且，通过台阶式的层层信息反馈往往会造成信息失真，再加上人为的因素，问题就出来了。人们往往比较注意重要和难的问题，忽视小问题，尤其是当企业同时有数十或上百套处于不同阶段的在制模具时，管理人员很难坚持每天不厌其烦地检查每一套模具的每一个任务进程是否在计划之内。

信息化的管理系统将为企业提供共享的、一致的、忠实的进程监控平台。例如，在iM3系统中，通过项目计划与进程控制，可以对模具的

第一章 管理信息化在模具制造业的应用和实践

整个生命周期（定单确定—设计—采购—生产—首次试模—模具修改—交付）进行管理。生产一线管理人员直接在系统中反馈模具实际进度，系统忠实地监控项目进程的每一个任务，当某一控制点出现延期时，系统会自动发出报警邮件给相关人员，以便及早发现、及早解决。而且，对于一些关键任务，还可以让系统提前预警，以使有关人员及早准备和安排。

1.3 有效的模具成本控制离不开信息化

成本控制是模具企业管理上的一个难点，模具企业的成本控制能力越来越突出地体现了企业的核心竞争力。目前，模具行业面临着模具价格越来越低的沉重压力，模具增加几次修改，模具利润就消耗干净，甚至要赔本。企业如果不能从根本上解决这个问题，将面临淘汰出局的危险。在专业化的模具企业管理系统iM3中，将通过如下途径帮助企业控制成本：在公司内部下达定单时，以报价的成本估算为基础，为模具制定计划成本；系统中设置成本预警，对模具生产中的成本要素进行监控，从而有效控制各项费用，确保利润目标的顺利达成。

在模具BOM下达时，比较设计物料总成本与计划材料成本的差异，决定是否下达。在采购材料收货时，比较交货价格与计划价格的差异，决定是否收货，从而有效控制采购成本。

系统记录和统计每一工件在每个加工工序中产生的加工工时，自动比较实际加工费用与计划费用的差异，监控制造费用。当实际费用超过计划费用时，系统会自动报警，通知相关管理人员。

案例.某模具厂在设计某客户的电视机前壳模具时，采用四块价格昂贵的铍铜。供应商供货时，将四块铍铜的边角料也一起计价，送货价格超出

第一章 管理信息化在模具制造业的应用和实践

计划价格6000多元，仓库管理人员在为该物料收货入库时，模具公司采用的iM3管理系统警告此物料入库价格严重超出计划费用，拒绝入库。经过采购主管与供应商交涉后，剔除不合理的6000元费用后，才收货。

1.4 信息化有助于车间监控和管理

实时车间监控可以帮助生产主管监控每台设备的生产情况及模具的加工进程，提高设备的利用率，控制工件的生产进度。

例如，当公司管理人员需要检查生产车间情况时，可以通过iM3系统查看各加工设备和工作组的的实时生产情况，系统通过不同的颜色标记，清晰反映各设备及加工组正在加工的工件和待加工工件的状态，包括每台机床正在干什么，机床目前的负荷情况，正在加工的工件是否延期，待加工工件是否已移交本工序，上道工序是否延期，物料是否到位等，大大减轻了管理人员的工作强度。

当管理人员需要检查某套模具的生产情况时，可以查看以甘特图形式展示出来的模具加工进度，并通过各工序的计划时间和实际的进程的对比，帮助管理人员跟踪模具的生产进度。而以往生产管理人员在检查模具进度时，要到车间一个工位一个工位去看，而且只能看到主要的部件，小零件完成情况可能根本无法了解，甚至连车间的班组长也不知道小零件在哪里。或者召开生产会议，把各班组长全部召集起来，花费很长的时间一一汇报模具的进度。由于班组长还不是第一线的加工人员，只能以自己的感觉和经验来判断模具的进度，具有很大误差。对于经验丰富的工人来说，可能判断准确点，但一个工厂没有办法保证每个工人都是很有经验、每时每刻都很有责任心。而只要一个定单中有一套模具不能按期完成，整个定单的交付就有问题，这也是许多模具厂在试模前

第一章 管理信息化在模具制造业的应用和实践

经常要加班加点，甚至通宵加班赶制模具的一个主要原因。

1.5 信息化管理系统促进CAD工程数据在企业内部共享

由于工期短，模具企业的设计图纸很难象批量生产模式的企业一样做得很精细，而且由于更改频繁、图纸量大，也不可能把图纸发给许多非生产部门，这为企业内部的设计信息共享带来了障碍。生产或其他业务部门有时希望能够测量一下图纸中未标注的尺寸，有时需要查看一下3D模型以便对复杂的结构有更清楚地了解，这些需求都没必要为此购买昂贵的CAD设计软件，而且对非设计部门的人员来说，使用专业化的CAD软件在操作和查找相关文件方面也很不方便。如果把管理系统与CAD工程数据链接，则会极大地方便生产或其他业务部门，使设计信息真正在全企业共享。

在iM3系统中，根据模具企业的运作特点，集成了设计模型浏览工具，可以在系统中方便浏览2D/3D文档（包括AutoCAD、Pro/E、UG等）。这样，可以在公司内部任何一台电脑中查看CAD模型。例如，工艺人员制订某个工件的生产工艺路线时，可以直接点击查看3D图形按钮，借助浏览工具可以旋转、检查尺寸、做各种剖切面等操作，方便工艺人员制订合理完整的工艺流程；车间工人在加工某一工件时，借助车间生产终端，可以方便浏览正在加工零件的3D图形，通过对比加工工件与3D图形，检查是否加工正确，判断加工是否完全，避免返工和报废。而以往数控和电火花加工操作人员只看2D图形，很难判别工件的最终形状，经常由于CNC程序遗漏或电极漏做而造成工件的返工，既浪费资源，又影响模具工期。此外，这一功能对于市场报价、采购等部门的工作人员也都是非常有用的。

第一章 管理信息化在模具制造业的应用和实践

1.6 信息化在促进信息共享方面的其他作用

通过信息化管理系统提供的信息共享平台，将为企业内部的管理工作提供前所未有的便利，减轻管理人员的工作压力，避免出错，有效的保证模具质量和工期。

案例1.某厂模具装配前，装配钳工经常因外购顶针到货不及时，需要电话询问仓库和采购部门，甚至打电话给供应商，才能确认交付时间，非常麻烦。如果中间某个环节信息出现断路，就无法确定准确的交付日期，那么模具试模时间则因此不能确定。

案例2.某大型模具企业，每天晚上7：30—9：00要召开生产管理骨干人员会议，会议的主要议具的生产情况（进度、质量），当某套模具出现问题时，再研讨如何改进。管理规范的模具企业都会定期组织类似的会议，但这需要很多人员花费大量的精力和时间去了解模具的生产状况，查询和记录全部模具的生产信息，从中筛选出非正常的模具。这样做，无疑将增加管理人员的压力，把宝贵的时间和精力浪费在信息的统计和收集方面，且往往因收集的信息不准确而影响决策。

在一个具有信息化管理系统的模具企业，通过系统与管理流程密切结合，将会为企业的各级管理和工作人员带来信息查询和统计的方便，使其准确的掌握最及时、最准确的各种信息。例如，在iM3系统中，生产管理人员可以通过系统查询生产或采购物料目前所处的实际状态，不必一个一个部门电话查询；当需要了解模具的进度时，除了系统可以自动为异常发出警告外，管理人员也可以主动进入系统，统计其关注的异常问题，如，统计截止目前设计拖期的模具或采购拖期的物料、统计计划下周试模的模具、统计尚未按期付款的客户、统计本月某供应商的应付帐等，这不但可以极大地减轻模具管理人员的工作压力，而且能够帮

第一章 管理信息化在模具制造业的应用和实践

助管理者正确决策。

1.7 结束语

通过管理信息化与管理改进紧密结合，可以促进企业的管理规范化，提高企业的运作效率和市场竞争力，把企业的管理人员从繁杂的、重复性的劳动中解放出来，使高层管理人员可以有更多的时间关注企业的发展方向，加强与客户的沟通，开拓更广泛的市场，市场人员也可以进一步加强客户关系的管理，寻找新的客户资源，技术主管可以有时间关注模具新技术的发展，加强行业内技术的交流，不断提升企业的技术水平，生产主管可以有更多的时间考虑如何进一步提高工效，提升质量和降低成本，做到不断改善。因此，模具企业应该把握住信息化时代带来的机遇，为企业的长远可持续性发展打好坚实的基础。

10 第2章 冲压模具设计中对机械运动的控制和运用

第2章 冲压模具设计中对机械运动的控制和运用

本文是以冲压工艺学基本理论为依据，通过对各种冲压工艺基本运动的分析，提出了对冲压模具设计的要求。首先阐述冲压过程中，机械运动的基本概念，然后逐项分析了冲裁、弯曲、拉深工艺的基本运动机理，指出模具设计中应着重控制到的内容，并介绍了在模具设计中对机械运动灵活运用的方法和一些实例。最后总结了根据具体情况进行产品工艺运动分析的方法，并强调在模具设计中，对机械运动的控制和灵活运用对提高设计水平和保证冲压件品质的重要意义。

2.1 冲压过程中机械运动的概述

冷冲压就是将各种不同规格的板料或坯料，利用模具和冲压设备（压力机，又名冲床）对其施加压力，使之产生变形或分离，获得一定形状、尺寸和性能的零件。一般生产都是采用立式冲床，因而决定了冲压过程的主运动是上下运动，另外，还有模具与板料和模具中各结构件之间的各种相互运动。

机械运动可分为滑动、转动和滚动等三种基本运动形式，在冲压过程中都存在，但是各种运动形式的特点不同，对冲压的影响也各不相同。 既然冲压过程存在如此多样的运动，在冲压模具设计中就应该对各种运动进行严格控制，以达到模具设计的要求；同时，在设计中还应当根据具体情况，灵活运用各种机械运动，以达到产品的要求。

冲压过程的主运动是上下运动，但是在模具中设计斜楔结构、转销结构、滚轴结构和旋切结构等，可以相应把主运动转化为水平运动、模

11 第2章 冲压模具设计中对机械运动的控制和运用

具中的转动和模具中的滚动。在模具设计中这些特殊结构是比较复杂和困难，成本也较高，但是为了达到产品的形状、尺寸要求，却不失为一种有效的解决方法。

2.2 冲裁模具中机械运动的控制和运用

冲裁工艺的基本运动是卸料板先与板料接触并压牢，凸模下降至与板料接触并继续下降进入凹模，凸、凹模及板料产生相对运动导致板料分离，然后凸、凹模分开，卸料板把工件或废料从凸模上推落，完成冲裁运动。卸料板的运动是非常关键的，为了保证冲裁的质量，必须控制卸料板的运动，一定要让它先于凸模与板料接触，并且压料力要足够，否则冲裁件切断面质量差，尺寸精度低，平面度不良，甚至模具寿命减少。

按通常的方法设计落料冲孔模具，往往冲压后工件与废料边难以分开。在不影响工件质量的前提下，可以采用在凸凹模卸料板上增加一些凸出的限位块，以使落料冲孔运动完成后，凹模卸料板先把工件从凹模中推出，然后凸凹模卸料板再把废料也从凸凹模上推落，这样一来，工件与废料也就自然分开了。

对于一些有局部凸起的较大的冲压件，可以在落料冲孔模的凹模卸料板上增加压型凸模，同时施加足够的弹簧力，以保证卸料板上压型凸模与板料接触时先使材料变形达到压型目的，再继续落料冲孔运动，往往可以减少一个工步的模具，降低成本。

有些冲孔模具的冲孔数量很多，需要很大冲压力，对冲压生产不利，甚至无足够吨位的冲床，有一个简单的方法，是采用不同长度的2～4批冲头，在冲压时让冲孔运动分时进行，可以有效地减小冲裁力。对那些

12 第2章 冲压模具设计中对机械运动的控制和运用

在弯曲面上有位置精度要求高的孔（例如对侧弯曲上两孔的同心度等）的冲压件，如果先冲孔再弯曲是很难达到孔位要求的，必须设计斜楔结构，在弯曲后再冲孔，利用水平方向的冲孔运动可以达到目的。对那些翻边、拉深高度要求较严需要做修边工序的，也可以采用类似的结构设计。

2.3 弯曲模具中机械运动的控制和运用

弯曲工艺的基本运动是卸料板先与板料接触并压死，凸模下降至与板料接触，并继续下降进入凹模，凸、凹模及板料产生相对运动，导致板料变形折弯，然后凸、凹模分开，弯曲凹模上的顶杆（或滑块）把弯曲边推出，完成弯曲运动。卸料板及顶杆的运动是非常关键的，为了保证弯曲的质量或生产效率，必须首先控制卸料板的运动，让它先于凸模与板料接触，并且压料力一定要足够，否则弯曲件尺寸精度差，平面度不良；其次，应确保顶杆力足够，以使它顺利地把弯曲件推出，否则弯曲件变形，生产效率低。对于精度要求较高的弯曲件，应特别注意一点，最好在弯曲运动中，要有一个运动死点，即所有相关结构件能够碰死。

有些工件弯曲形状较奇特，或弯曲后不能按正常方式从凹模上脱落，这时，往往需要用到斜楔结构或转销结构，例如，采用斜楔结构，可以完成小于90度或回钩式弯曲，采用转销结构可以实现圆筒件一次成型。

值得一提的是，对于有些外壳件，如电脑软驱外壳，因其弯曲边较长，弯头与板料间的滑动，在弯曲时，很容易擦出毛屑，材料镀锌层脱落，频繁抛光弯曲冲头效果也不理想。通常的做法是把弯曲冲头镀钛，提高其光洁度和耐磨性；或者在弯曲冲头R角处嵌入滚轴，把弯头与板料的弯曲滑动转化为滚动，由于滚动比滑动的摩擦力小得多，所以不容

13 第2章 冲压模具设计中对机械运动的控制和运用

易擦伤工件。

2.4 拉深模具中机械运动的控制和运用

拉深工艺的基本运动是，卸料板先与板料接触并压牢，凸模下降至与板料接触，并继续下降，进入凹模，凸、凹模及板料产生相对运动，导致板料体积成形，然后凸、凹模分开，凹模滑块把工件推出，完成拉深运动。

卸料板和滑块的运动非常关键，为了保证拉深件的质量，必须控制卸料板的运动，让它先于凸模与板料接触，并且压料力要足够，否则拉深件容易起皱，甚至裂开；其次应确保凹模滑块压力足够，以保证拉深件底面的平面度。拉深复合模设计合理，可以很好地控制结构件的运动过程，达到多工序组合的目的。例如典型的落料拉深切边冲孔复合模具的设计。

另外，有些装饰品和日用品的拉深件需要有卷边（或滚边）工序，模具设计中也用到了滚轴结构，所以在卷边过程中滚动的摩擦力非常小，不容易擦伤工件表面。

对那些需要在马达中旋转的拉深结构件,切边的高度、跳动度等要求相当高，需要在模具中设计特别的旋切结构，利用旋转（切）运动修边，不仅能保证切边的尺寸精度高，甚至切边的毛刺及冲切纹路亦相当美观。值得一提的是，此旋切结构在实际设计改良后，已经非常易于模具加工制作，并且已运用于连续拉深模具当中。

2.5 连续模具中机械运动的控制和运用

连续模具中常常同时包括了冲裁、弯曲和拉深等冲压工艺，因而其

14 第2章 冲压模具设计中对机械运动的控制和运用

冲压过程中的机械运动也包括了这三种工艺的基本运动模式，对连续模具中运动的控制，应分成各基本工艺分别进行控制。

通常连续模具要求不断加快冲压速度，提高生产效率，有些形状较复杂、较特别的冲压件，其冲压运动较费时，在连续模具设计中可以分解成效率较高的冲压运动。例如，工程膨胀螺钉圆筒件在连续模具设计中即可将其圆筒成型运动分解为两侧90度圆弧弯曲～中间60度圆弧弯曲～整体抱圆～圆度校正四个工序，不仅提高效率，亦能保证冲压件圆度需要特别指出的是，连续模具因为在实际生产中还牵涉到送料机、吹风装置等，在设计中应充分考虑到这些因素，让冲床、模具、送料机和吹风装置的运动在时间上配合好，连续模具才能真正顺利生产。

2.6 结束语

尽管各种工艺的基本运动原理是不同的，但是也有共同点，就是卸料板（或滑块）的运动是重要的控制因素。实际上，在模具设计当中，产品的冲压工艺不可能都象各种工艺的基本运动那样简单，应当要根据具体情况对产品工艺作好运动分析，再据此作进一步的设计。

在对产品工艺运动作分析时，应主要考虑其必要性、时间性、可行性，还应具有创造性。必要性是指运用基本运动原理判断需要那些运动来实现产品工艺；时间性是指所需各项运动的先后顺序；可行性是指能否通过结构设计和力学设计来实现所需运动；创造性是指在前述运动无法被实现或运动无法完全实现产品工艺的情况下，要善于大胆采用新方法去努力实现产品工艺，也就是前面所说的对机械运动的灵活运用。

冲压过程存在多种多样的机械运动，而各种机械运动对冲压工艺实现与冲压件品质的影响也各不相同，因而在冲压模具设计中对机械运动

15 第2章 冲压模具设计中对机械运动的控制和运用

的控制和灵活运用对提高设计水平和保证冲压件品质具有重要意义。

16 第3章 直接原型熔身射快速制造金属模具技术

第3章 直接原型熔身射快速制造金属模具技术

快速制造模具尤其是金属模具技术是由新产品设计迅速形成高效、低成本、优质的批量生产并抢占市场的关键，近年来受到极大关注。然而，目前的耐久金属模具尤其是大中型模具的快速制造技术尚不成熟，成为快速制模技术进一步发展并取得更大经济效益需要解决的关键课题。

3.1 前言

快速制造模具尤其是金属模具技术是由新产品设计迅速形成高效、低成本、优质的批量生产并抢占市场的关键。近年来可用于实际生产的中大批量成形耐久金属模具的快速制造技术受到极大关注。然而，目前的耐久金属模具尤其是大中型模具的快速制造技术尚不成熟，成为快速制模技术进一步发展并取得更大经济效益需要解决的关键课题。

快速制模技术可分为由RP系统制作的快速原型或产品原型复制模具的间接法(1RT)，以及由RP系统无模直接制造模具的直接法(DRT)两大类。间接法实际上在RP技术诞生之前就已出现：随着RP技术延生而发展起来的直接法尤其是直接快速制造金属模具DRMT方法虽然受到高度关注，但目前由于可成形尺寸范围、精度和材料性能控制方面尚存在困难，实用化程度远低于间接法。

熔射快速制造耐久金属模具技术，因其几乎不受制模材料和尺寸大小限制，尺寸及表面精度高于铸造和烧结法、制模时间和成本远少于和低于电铸法而受到关注。其基本工艺是由原型→硅胶模→被熔射原型→

17 第3章 直接原型熔身射快速制造金属模具技术

耐磨合金熔射→加衬补强→原型分离→后处理→熔射模具，工序多，控制精度难度大。尤其是其技术关键-耐高熔点合金熔射的被熔射原型制造须经过原型→硅胶模→被熔射原型三道工序，致使制模时间和成本增加，控制制模精度难度大，从而限制了该技术实用化的进程。因此，能否直接制造耐热且可分离的被熔射原型，是拓宽该技术的应用范围，提高与其它快速制模和机械加工制模技术竞争能力的关键。为此，本文提出直接制造原型快速熔射制模技术(DPST-Direct Proto-type Spray Tooling)。该技术以新开发的机器人柔性数字化制造系统为平台，可直接由CAD模型制造耐热、可分离、高精度的被熔射原型，从而省去以往的RP原型和硅胶模复制两个工序，可显著缩短制模周期、降低成本、提高精度，从而大大拓展熔射制模技术的应用范围。为快速、低成本、高质量地制造多品种、变批量的产品成形用金属模具开辟新的有效途径。

3.2 DPST方法概述

直接原型机器人熔射快速制模(DPST)方法的基本工艺主要包括机器人加工原型、机器人熔射成形、机器人表面后处理等三大模块。此加工系统由一个工业机器人、等离子熔射机、研磨机、数控转台等组成。工业机器人选用日本YAS—KAWA的六轴工业机器人，与数控转台构成七轴机器人成形加工系统。该系统可通过在其末端连接不同的执行器，便可在一台机器人上实现多种加工功能，从而使得整个工艺过程变得极为简洁、柔性，可加工范围广、工件复杂度高，并大幅度地减少了大型数控机床等设备的投资和空间，是一种极具应用前景的新型零件与模具制造技术。

18 第3章 直接原型熔身射快速制造金属模具技术

3.3 机器人原型制造

采用工业机器人高速铣削直接加工成形原型和零件，是近年来兴起的一个新的研究方向，国内外的学者对其进行了相关的研究。荷兰代夫特技术大学的Jotis S．M．Vergeest开发了一种雕刻机器人系统，用来铣削制造轻金属和聚亚安酯材料的零件；香港大学的W.C.Tse等Matsuoka采用机器人高速铣削来加工铝合金薄壁件。与数控机床相比较，工业机器人 具有自由度多(六自由度)，加工范围广，灵活的特点，能够加工复杂的三维形状的零件．但其缺点是刚度相对较差，加工精度不高，所能加工的材料主要集中在泡沫材料、蜡、聚亚安酯以及铝等轻金属材料．对于陶瓷材料的机器人铣削加工目前还未见相关文献报道。

陶瓷材料由于在烧结前强度很低，很难对其进行精细加工，而烧结后，材料硬度增大，常采用特种加工方法如电火花加工技术、激光加工以及超声旋转加工等方法来进行加工。本文的实验研究结果表明采用陶瓷与金属复合材料，在一定的工艺条件下，其坯料具有较好的机加工特性，经过处理后能满足耐高熔点合金熔射的要求。

机器人直接制造耐高温熔射陶瓷原型工艺是根据CAD模型文件直接铣削制造陶瓷模具型腔。首先通过三维造型软件如UG—NX直接生成模具型腔的NC加工文件，然后再经过转换处理得到机器人可执行的铣削加工文件。将文件导入机器人控制柜中即可对浇注成型的陶瓷坯料进行高速铣削加工，成型后再进行热处理，即得到耐高温的熔射原型。

3.4 机器人熔射成形

19 第3章 直接原型熔身射快速制造金属模具技术

在获得了耐高温的陶瓷原型后，就可在其基础上进行机器人熔射即机器人等离子喷涂成形。将工业机器人用于喷涂作业，国内外已有相关应用和研究。但主要应用于喷漆和喷釉作业。而等离子喷涂过程由于具有高温、高速和高应力状态的特点，因此必须对机器人的熔射路径进行合理的规划。由本项研究开发的软件，可从被熔射原型基体的CAD文件传换得到的STL文件，然后通过切片分层，从而得到表面的点的轴迹和方向矢量，再根据熔射工艺的要求，将这些点按照一定的顺序连接起来，即得到机器人的喷涂路径。

机器人的喷涂路径，一般为Z字形的光栅路径。为了克服由喷涂过程中由于温度不均匀导致的高残余应力所造成的皮膜的翘曲和开裂，我们设计了一种旋转叠加的光栅路径。在每一层的喷涂过程中，仍然采用Z字形的光栅路径，但在第n＋1层与第n层光栅轨迹之间存在一个夹角θ。为了确定一个最优的夹角，我们分别先取了0°、45°、60°、90°等几四种方案分别进行实验。实验结果表明，在θ＝90°时皮膜具有最低的残余应力分布。这主要是因为随着角度的增加，每层涂层间的热变形均匀性增加，从而使涂层整体的应力分布更加均匀。而随着残余应力的降低，能减少喷涂过程中皮膜的翘曲现象，增强皮膜的成型性。

3.5 补强和后处理

对熔射所获得的金属皮膜，采用金属或者金属与树脂复合的材料进行补强后，再与被熔射原型分离，即得到工艺所需要的模具型腔。对模具型腔进行后续精整加工后，进行装配就得到了试制或批量成形用金属模具。此项技术尤其适用于大中型、复杂形状、耐磨金属模具的低成本快速制造，制模周期短(约数天可得大型模具型腔)、成本比机械加工减

20 第3章 直接原型熔身射快速制造金属模具技术

少30—50％、表面硬度可达HRc55—60、精度

3.6 结论

通过本文研究开发得到了如下结论：

l、采用本文开发的机器人原型制造技术，可直接制造耐热、可分离、精度高的被熔射原型。

2、在此基础上开发的机器人直接原型熔射快速制模技术，显著缩短了制模周期、降低了制模成本、提高了制模精度。

3、此项技术尤其适合于大中型、复杂形状的多品种、变批量成形用金属模具的快速低成本制造，在汽车、家电、通讯、轻工等诸多行业的金属模具制造方面极具应用前景。

21 第4章 模具数控加工CAM编程中工艺参数的确定

第4章 模具数控加工CAM编程中工艺参数的确定

众所周知，在借助CAM软件进行数控编程的过程中，工艺参数的选择十分重要，它不仅对被加工零件的质量影响巨大，甚至可以决定着机床功效的发挥和安全生产的顺利进行。本文作者针对模具零件的特点，分析了模具零件数控铣削加工编程中工艺参数的选择对加工质量的影响，并结合实际介绍了模具数控加工中CAM编程时工艺参数的设定方法和原则。

4.1 引言

数控加工技术已广泛应用于模具制造业，如数控铣削、镗削、车削、线切割、电火花加工等，其中数控铣削是复杂模具零件的主要加工方法。数控设备为精密复杂零件的加工提供了基本条件，但要达到预期的加工效果，编制高质量的数控程序是必不可少的，这是因为数控加工程序不仅包括零件的工艺过程，而且还包括刀具的形状和尺寸、切削用量、走刀路径等工艺信息。对于简单的模具零件，通常采用手工编程的方法，对于复杂的模具零件，往往需要借助于CAM软件编制加工程序，如Pro/ENGINEER、UG、Cimatron、MasterCAM等。无论是手工编程或计算机辅助编程，在编制加工程序时，选择合理的工艺参数，是编制高质量加工程序的前提。

4.2 刀具的选择

在模具型腔数控铣削加工中，刀具的选择直接影响着模具零件的加

22 第4章 模具数控加工CAM编程中工艺参数的确定

工质量、加工效率和加工成本，因此正确选择刀具有着十分重要的意义。在模具铣削加工中，常用的刀具有平端立铣刀、圆角立铣刀、球头刀和锥度铣刀等。

在模具型腔加工时刀具的选择应遵循以下原则：

1.根据被加工型面形状选择刀具类型

对于凹形表面，在半精加工和精加工时，应选择球头刀，以得到好的表面质量，但在粗加工时宜选择平端立铣刀或圆角立铣刀，这是因为球头刀切削条件较差；对凸形表面，粗加工时一般选择平端立铣刀或圆角立铣刀，但在精加工时宜选择圆角立铣刀，这是因为圆角铣刀的几何条件比平端立铣刀好；对带脱模斜度的侧面，宜选用锥度铣刀，虽然采用平端立铣刀通过插值也可以加工斜面，但会使加工路径变长而影响加工效率，同时会加大刀具的磨损而影响加工的精度。

2.根据从大到小的原则选择刀具

模具型腔一般包含有多个类型的曲面，因此在加工时一般不能选择一把刀具完成整个零件的加工。

无论是粗加工还是精加工，应尽可能选择大直径的刀具，因为刀具直径越小，加工路径越长，造成加工效率降低，同时刀具的磨损会造成加工质量的明显差异。

3.根据型面曲率的大小选择刀具

在精加工时，所用最小刀具的半径应小于或等于被加工零件上的内

23 第4章 模具数控加工CAM编程中工艺参数的确定

轮廓圆角半径，尤其是在拐角加工时，应选用半径小于拐角处圆角半径的刀具并以圆弧插补的方式进行加工，这样可以避免采用直线插补而出现过切现象；在粗加工时，考虑到尽可能采用大直径刀具的原则，一般选择的刀具半径较大，这时需要考虑的是粗加工后所留余量是否会给半精加工或精加工刀具造成过大的切削负荷，因为较大直径的刀具在零件轮廓拐角处会留下更多的余量，这往往是精加工过程中出现切削力的急剧变化而使刀具损坏或栽刀的直接原因。

4.粗加工时尽可能选择圆角铣刀

一方面圆角铣刀在切削中可以在刀刃与工件接触的0-90°范围内给出比较连续的切削力变化，这不仅对加工质量有利，而且会使刀具寿命大大延长；另一方面，在粗加工时选用圆角铣刀，与球头刀相比具有良好的切削条件，与平端立铣刀相比可以留下较为均匀的精加工余量，这对后续加工是十分有利的。

4.3 走刀方式和切削方式的确定

走刀方式是指加工过程中刀具轨迹的分布形式。切削方式是指加工时刀具相对工件的运动方式。在数控加工中，切削方式和走刀方式的选择直接影响着模具零件的加工质量和加工效率。其选择原则是根据被加工零件表面的几何特征，在保证加工精度的前提下，使切削时间尽可能短，切削过程中刀具受力平稳。

1.走刀方式

24 第4章 模具数控加工CAM编程中工艺参数的确定

在模具加工中，常用的走刀方式包括单向走刀、往复走刀和环切走刀三种形式。其中，单向走刀方式，在加工中切削方式保持不变，这样可以保证顺铣或逆铣的一致性，但由于增加了提刀和空走刀，切削效率较低。粗加工中，由于切削量较大，一般选用单向走刀，以保证刀具受力均匀和切削过程的稳定性。二是往复走刀方式，在加工过程中不提刀进行连续切削，加工效率较高，但逆铣和顺铣交替进行，加工质量较差。一般在粗加工时由于切削量大不宜采用往复走刀，而在半精加工和表面质量要求不高的精加工时可选用往复走刀。三是环切走刀方式，其刀具路径由一组封闭的环形曲线组成，加工过程中不提刀，采用顺铣或逆铣切削方式，是型腔加工常用的一种走刀方式。

2.铣削方式

铣削方式的选择直接影响到加工表面质量、刀具耐用度和加工过程的平稳性。在采用圆周铣削时，根据加工余量的大小和表面质量的要求，要合理选用顺铣和逆铣，一般地，粗加工过程中余量较大，应选用逆铣加工方式，以减小机床的震动；精加工时，为达到精度和表面粗糙度的要求，应选择顺铣加工方式。在采用端面铣削时，应根据所加工材料的不同，选用不同的铣削方式，一般地，在加工高硬度的材料时应选用对称铣削；在加工普通碳钢和高强度低合金钢时，应选用不对称逆铣，可以延长刀具的使用寿命，得到较好的工件表面质量；在加工高塑形材料时应选用不对称顺铣，以提高刀具的耐用度。

4.4 刀具的切入与切出

25 第4章 模具数控加工CAM编程中工艺参数的确定

在模具型腔数控铣削中，由于模具型腔的复杂性，往往需要多次更换不同的刀具才能完成对模具零件的加工。在粗加工时，每次加工后残留余量形成的几何形状是在变化的，在下次进刀时如果切入方式选择不当，很容易造成栽刀事故。在精加工时，切入和切出时切削条件的变化往往会造成加工表面质量的差异。因此，合理选择刀具切入、切出方式具有非常重要的意义。一般的CAM软件提供的切入切出方式有刀具垂直切入切出工件(Plunge)、刀具以斜线切入工件(Ramp)、刀具以螺旋轨迹下降切入工件(Spiral)、刀具通过预加工工艺孔切入工件(Entry Hole)以及圆弧切入切出工件(ARC_TANGENT)。

其中刀具垂直切入切出工件是最简单、最常用的方式，适用于可以从工件外部切入的凸模类工件的粗加工和精加工以及模具型腔侧壁的精加工；刀具以斜线或螺旋线切入工件常用于较软材料的粗加工；通过预加工工艺孔切入工件是凹模粗加工常用的下刀方式；圆弧切入切出工件由于可以消除接刀痕而常用于曲面的精加工。需要说明的是在粗加工型腔时，如果采用单向走刀(Zig)方式，一般CAD/CAM系统提供的切入方式是一个加工操作开始时的切入方式，并不定义在加工过程中每次的切入方式，这个问题有时是造成刀具或工件损坏的主要原因，解决这一问题的一种方法是采用环切走刀方式或双向走刀方式，另一种方法是减小加工的步距(Step-over)，使背吃刀量小于铣刀半径。

4.5 切削参数的控制

切削参数的选择对加工质量、加工效率以及刀具耐用度有着直接的影响。在CAM软件中与切削相关的参数主要有主轴转速(Spindle speed)、进给速率(Cut feed)、刀具切入时的进给速率(Lead in feed rate)、步

26 第4章 模具数控加工CAM编程中工艺参数的确定

距宽度（Step-over）和切削深度（Step depth）等。

1.主轴转速

主轴转速一般根据切削速度来计算，其计算公式为：n=1000Vc /πd，式中d为刀具直径（mm），Vc为切削速度(m/min)。切削速度的选择与刀具的耐用度密切相关，当工件材料、刀具材料和结构确定后，切削速度就成为影响刀具耐用度的最主要因素，过低或过高的切削速度都会使刀具耐用度急剧下降。在模具加工，尤其是模具的精加工时，应尽量避免中途换刀，以得到较高的加工质量，因此应结合刀具耐用度认真选择切削速度。

2.进给速度与刀具切入进给速度

进给速度的选择直接影响着模具零件的加工精度和表面粗糙度，其计算公式为F=nzf，式中n为主轴转速（r/min），z为铣刀齿数，f为每齿进给量(mm/齿)。每齿进给量的选取取决于工件材料的力学性能、刀具材料和铣刀结构。工件的硬度和强度越高，每齿进给量越小；硬质合金铣刀比同类高速钢铣刀每齿进给量要高；当加工精度和表面粗糙度要求较高时，应选择较低的进给量；刀具切入进给速度应小于切削进给速度。

3.吃刀量

吃刀量的大小主要受机床、工件和刀具刚度的限制，其选择原则是在满足工艺要求和工艺系统刚度许可的条件下，选用尽可能大的吃刀量，以提高加工效率。为保证加工精度和表面粗糙度，应留0.2-0.5mm的精加工余量。在粗加工时，余量的切除往往采用层切的方法，在CAM编程

27 第4章 模具数控加工CAM编程中工艺参数的确定

时，需要设置每层切削深度和最大步距宽度，而实际步距往往与工件形状有关。

在精加工时，吃刀量的选择与表面粗糙度有关，CAM软件中通常提供有两种参数控制表面粗糙度：步距宽度（Stepover）和残留高度(Scallop)。采用步距宽度控制表面粗糙度时，步距宽度越小，表面粗糙度越小，但加工路径和加工时间会大大延长，因此步距宽度不宜设置得太小，在实践中可以通过改变半精加工和精加工走刀路径的方法（二者成正交关系）改善表面质量；采用残留高度控制表面粗糙度时，步距宽度会依据工件形状自动调整。

4.6 其他参数

在模具数控加工编程中，除以上参数的设定外，还有诸如工件坐标系（Work Coordinate）、刀具快速运动平面（Rapid Plane）、加工安全平面（Clearance Plane）、加工余量参数（Allowance）以及后置处理参数等的设定。工件坐标系的设定一般应与工件的工艺基准相重合；刀具快速运动平面和加工安全平面的选择应结合工件形状和夹具结构，在保证安全的情况下，尽量减小空刀行程；加工余量的选择不宜过小或过大，过小容易造成粗加工时的过切，过大则会影响精加工质量；后置处理参数应结合数控机床控制系统的特点来设定。总之，模具零件数控编程具有很大的灵活性，只有正确理解以上工艺参数，在实践中不断进行总结，才能编制出高质量的加工程序，加工出高质量的模具零件。

28 参考文献

参考文献

[I]李发致.模具先进制造技术[M].北京:机械工业出版社，2003 [2]万战胜.冲压工艺与模具设计.铁道出版社，1985 [3]李天佑.冲模图册.北京:机械工业出版社，1996 [4]冯炳尧等.模具设计与制造简明手册[M].上海:上海科学出版社,1985 [5]郑大中等.模具结构图册[M].北京:机械工业出版社,1995 [6] 陈玉祥.中国机械工程, 1998，9(5):1～4 [7] 周延佑.中国机械工程,1998，9(5): 5～24 [8]张宝林.数控技术.北京:机械工业出版社，1997

29

第15篇：数控车毕业论文

毕

业

论

文

姓 名 专 业 班 级 指导老师

郑海洋

机电一体化

机数高职0801

蔡万祝

摘 要

世界制造业转移，中国正在逐步成为世界加工厂。美国、德国、韩国等国家已经进入工业化发展的高技术密集时代与微电子时代，钢铁、机械、化工等重工业正逐渐向发展中国家转移。我国目前经济发展已经过了发展初期，正处于重化工业发展中期。

未来10年将是中国机械行业发展最佳时期。美国、德国的重化工业发展期延续了18年以上，美国、德国、韩国四国重化工业发展期平均延续了12年，我们估计中国的重化工业发展期将至少延续10年，直到2015年。因此，在未来10年中，随着中国重化工业进程的推进，中国企业规模、产品技术、质量等都将得到大幅提升，国产机械产品国际竞争力增强，逐步替代进口，并加速出口。目前，机械行业中部分子行业如船舶、铁路、集装箱及集装箱起重机制造等已经受益于国际间的产业转移，并将持续受益；电站设备、工程机械、床等将受益于产业转移，加快出口进程

目 录

第一章 数控机床的产生 第二章 数控机床的发展

2.1数控系统的发展 ··············································································· 1 2.2机床的发展趋势 ··············································································· 2

第三章 数控机床的分类

3.1按加工工艺方法分类 ······································································· 4 3.1.1金属切削类数控机床 ························································································ 4 3.1.2板材加工类数控机床 ························································································ 4 3.2按控制运动轨迹分类 ······································································· 5 3.1.2点位控制数控机床 ····························································································· 5 3.2.2直线控制数控机床 ·····························································································

53.2.3轮廓控制数控机床 ····························································································· 5

3.3按驱动装置的特点分类 ··································································· 6 3.3.1开环控制数控机床 ····························································································· 6 3.3.2闭环控制数控机床 ····························································································· 7 3.3.3半闭环控制数控机床 ························································································ 7 3.3.4混合控制数控机床 ····························································································· 7

第四章 数控车的工艺与工装削

4.1合理选择切削用量 ··········································································· 9 4.2合理选择刀具 ··················································································· 9

4.3合理选择夹具 ··················································································· 10

4.4确定加工路线 ··················································································· 10 4.5 加工路线与加工余量的联系 ·························································· 10 4.6夹具安装要点 ··················································································· 10

第五章 程序首句妙用与控制尺寸精度的技巧

5.1程序首句妙用G00的技巧 ······························································· 11 5.2控制尺寸精度的技巧 ······································································· 12 5.2.1修改刀补值保证尺寸精度 ·············································································· 12

5.2.2半精加工消除丝杆间隙影响保证尺寸精度 ·········································· 12 5.2.3程序编制保证尺寸精度 ··················································································· 12 5.2.4修改程序和刀补控制尺寸 ·············································································· 13 第六章 数控技术

6.1数控机床电气控制系统综述 ··························································· 14 6.2数控机床运动坐标的电气控制 ······················································· 16

结语 致谢

第一章 数控机床的产生

在机械制造工业中并不是所有的产品零件都具有很大的批量，单件与小批量生产的零件（批量在10～100件）约占机械加工总量的80%以上。尤其是在造船、航天、航空、机床、重型机械以及国防工业更是如此。

为了满足多品种，小批量的自动化生产，迫切需要一种灵活的，通用的，能够适用产品频繁变化的柔性自动化机床。数控机床就是在这样的背景下诞生与发展起来的。它为单件、小批量生产的精密复杂零件提供了自动化的加工手段。

根据国家标准ＧＢ／Ｔ８１２９－１９９７，对机床数字控制的定义：用数字控制的装置（简称数控装置），在运行过程中，不断地引入数字数据，从而对某一生产过程实现自动控制，叫数字控制，简称数控。用计算机控制加工功能，称计算机数控（computerized numerical ，缩写ＣＮＣ）。

数控机床即使采用了数控技术的机床，或者说装备了数控系统的机床。从应用来说，数控机床就是将加工过程所需的各种操作（如主轴变速、松加工件、进刀与退刀、开车与停车、选择刀具、供给切削液等）和步骤，以及刀具与工件之间的相对位移量都用数字化的代码来表示，通过控制介质将数字信息送入专用的或通用的计算机，计算机对输入的信息进行处理与运算，发出各种指令来控制机床的伺服系统或其他执行元件，是机床自动加工出所需要的零件。

第二章 数控机床的发展

2.1 数控系统的发展

从１９５２年第一台数控机床问世后，数控系统已经先后经历了两个阶段和六代的发展，其六代是指电子管、晶体管、集成电路、小型计算机、微处理器和基于工控ＰＣ机的通用CNC系统。其中前三代为第一阶段，称作为硬件连接数控，简称ＮＣ系统；后三代为第二阶段，乘坐计算机软件数控，简称ＣＮＣ系统。

2.2 机床的发展趋势

数控机床总的发展趋势是工序集中、高速、高效、高精度以及方便使用、提高可 靠性等。

（1）工序集中 20世纪50年代末期，在一般数控机床的基础上开发了数控加工

中心，即自备刀具库的自动换刀数控机床。在加工中心机床上，工件一次装夹后，机床的机械手可以自动更换刀具，连续的对工件进行多种工序加工。

目前，加工中心机床的刀具库容量可达到100多把刀具，自动换刀装置的换刀时间仅需0.5～2秒。加工中心机床使工序集中在一台机床上完成，减少了由于工序分散，工件多次安装引起的定位误差，提高了加工精度，同时也减少了机床的台数与占地面积，压缩了半成品的库存量，减少了工序间的辅助时间，有效的提高了数控机床的生产效率和数控加工的经济效益。

（2）高速、高效、高精度

高速、高效、高精度是机械加工的目标，数控机床因其价格昂贵，在上述三方面的发展也就更为突出。

（3）方便使用

数控机床制造厂把建立友好的人机界面、提高数控机床的可靠性作为提高竞争能力的主要方面。

1）加工编程方便

手工编程和自动编程已经使用了几十年，有了长足的发展，在手工编程方面，开发了多种加工循环、参数编程和除直线、圆弧以外的各种插补功能，CAD/CAM的研究发展，从技术上来讲可以替代手工编程。但是一套适用的CAD/CAM软件加上计算机硬件，投资较大，学习、掌握时间较长，对大多数的简单工件很不经济。

近年来，发展起来的图形交互式编程系统（WOP，又称面向车间编程），很受用户欢迎。这种编程方式不使用G、M代码，而是借助图形菜单，输入整个图形块以及相应参数作为加工指令，形成加工程序，与传统加工时的思维方式类似。图形交互编程方法在制定标准后，有可能成为各种型号的数控机床统一的编程方法。

2）使用方法

数控机床普遍采用彩色CRT进行人机对话、图形显示和图形模拟的。有的数控机床将采用说明书、编程指南、润滑指南等存入系统共使用者调阅。

第三章 数控机床的分类

3.1 按加工工艺方法分类 3.1.1．金属切削类数控机床

与传统的车、铣、钻、磨、齿轮加工相对应的数控机床有数控车床、数控铣床、数控钻床、数控磨床、数控齿轮加工机床等。尽管这些数控机床在加工工艺方法上存在很大差别，具体的控制方式也各不相同，但机床的动作和运动都是数字化控制的，具有较高的生产率和自动化程度。

在普通数控机床加装一个刀库和换刀装置就成为数控加工中心机床。加工中心机床进一步提高了普通数控机床的自动化程度和生产效率。例如铣、镗、钻加工中心，它是在数控铣床基础上增加了一个容量较大的刀库和自动换刀装置形成的，工件一次装夹后，可以对箱体零件的四面甚至五面大部分加工工序进行铣、镗、钻、扩、铰以及攻螺纹等多工序加工，特别适合箱体类零件的加工。加工中心机床可以有效地避免由于工件多次安装造成的定位误差，减少了机床的台数和占地面积，缩短了辅助时间，大大提高了生产效率和加工质量。

3.1.3．板材加工类数控机床

常见的应用于金属板材加工的数控机床有数控压力机、数控剪板机和数控折弯机等。近年来，其它机械设备中也大量采用了数控技术，如数控多坐标测量机、自动绘图机及工业机器人等。

3.2 按控制运动轨迹分类

3.2.1．点位控制数控机床

位置的精确定位，在移动和定位过程中不进行任何加工。机床数控系统只控制行程终点的坐标值，不控制点与点之间的运动轨迹，因此几个坐标轴之间的运动无任何联系。可以几个坐标同时向目标点运动，也可以各个坐标单独依次运动。

这类数控机床主要有数控坐标镗床、数控钻床、数控冲床、数控点焊机等。点位控制数控机床的数控装置称为点位数控装置。

3.2.2．直线控制数控机床

直线控制数控机床可控制刀具或工作台以适当的进给速度，沿着平行于坐标轴的方向进行直线移动和切削加工，进给速度根据切削条件可在一定范围内变化。

直线控制的简易数控车床，只有两个坐标轴，可加工阶梯轴。直线控制的数控铣床，有三个坐标轴，可用于平面的铣削加工。现代组合机床采用数控进给伺服系统，驱动动力头带有多轴箱的轴向进给进行钻镗加工，它也可算是一种直线控制数控机床。 数控镗铣床、加工中心等机床，它的各个坐标方向的进给运动的速度能在一定范围内进行调整，兼有点位和直线控制加工的功能，这类机床应该称为点位/直线控制的数控机床。

3.3.3．轮廓控制数控机床

轮廓控制数控机床能够对两个或两个以上运动的位移及速度进行连续相关的控制，使合成的平面或空间的运动轨迹能满足零件轮廓的要求。它不仅能控制机床移动部件的起点与终点坐标，而且能控制整个加工轮廓每一点的速度和位移，将工件加工成要求的轮廓形状。

常用的数控车床、数控铣床、数控磨床就是典型的轮廓控制数控机床。数控火焰切割机、电火花加工机床以及数控绘图机等也采用了轮廓控制系统。轮廓控制系统的结构要比点位/直线控系统更为复杂，在加工过程中需要不断进行插补运算，然后进行相应的速度与位移控制。

现在计算机数控装置的控制功能均由软件实现，增加轮廓控制功能不会带来成本的增加。因此，除少数专用控制系统外，现代计算机数控装置都具有轮廓控制功能。

3.3 按驱动装置的特点分类

3.3.1开环控制数控机床

这类控制的数控机床是其控制系统没有位置检测元件，伺服驱动部件通常为反应式步进电动机或混合式伺服步进电动机。数控系统每发出一个进给指令，经驱动电路功率放大后，驱动步进电机旋转一个角度，再经过齿轮减速装置带动丝杠旋转，通过丝杠螺母机构转换为移动部件的直线位移。移动部件的移动速度与位移量是由输入脉冲的频率

与脉冲数所决定的。此类数控机床的信息流是单向的，即进给脉冲发出去后，实际移动值不再反馈回来，所以称为开环控制数控机床。

开环控制系统的数控机床结构简单，成本较低。但是，系统对移动部件的实际位移量不进行监测，也不能进行误差校正。因此，步进电动机的失步、步距角误差、齿轮与丝杠等传动误差都将影响被加工零件的精度。开环控制系统仅适用于加工精度要求不很高的中小型数控机床，特别是简易经济型数控机床。

3.3.2闭环控制数控机床

接对工作台的实际位移进行检测，将测量的实际位移值反馈到数控装置中，与输入的指令位移值进行比较，用差值对机床进行控制，使移动部件按照实际需要的位移量运动，最终实现移动部件的精确运动和定位。从理论上讲，闭环系统的运动精度主要取决于检测装置的检测精度，也与传动链的误差无关，因此其控制精度高。图1-3所示的为闭环控制数控机床的系统框图。图中A为速度传感器、C为直线位移传感器。当位移指令值发送到位置比较电路时，若工作台没有移动，则没有反馈量，指令值使得伺服电动机转动，通过A将速度反馈信号送到速度控制电路，通过C将工作台实际位移量反馈回去，在位置比较电路中与位移指令值相比较，用比较后得到的差值进行位置控制，直至差值为零时为止。这类控制的数控机床，因把机床工作台纳入了控制环节，故称为闭环控制数控机床。

闭环控制数控机床的定位精度高，但调试和维修都较困难，系统复杂，成本高。

3.3.3半闭环控制数控机床

半闭环控制数控机床是在伺服电动机的轴或数控机床的传动丝杠上装有角位移电流检测装置（如光电编码器等），通过检测丝杠的转角间接地检测移动部件的实际位移，然后反馈到数控装置中去，并对误差进行修正。通过测速元件A和光电编码盘B可间接检测出伺服电动机的转速，从而推算出工作台的实际位移量，将此值与指令值进行比较，用差值来实现控制。由于工作台没有包括在控制回路中，因而称为半闭环控制数控机床。 半闭环控制数控系统的调试比较方便，并且具有很好的稳定性。目前大多将角度检测装置和伺服电动机设计成一体，这样，使结构更加紧凑。

3.3.4混合控制数控机床

将以上三类数控机床的特点结合起来，就形成了混合控制数控机床。混合控制数控机床特别适用于大型或重型数控机床，因为大型或重型数控机床需要较高的进给速度与相当高的精度，其传动链惯量与力矩大，如果只采用全闭环控制，机床传动链和工作台全部置于控制闭环中，闭环调试比较复杂。混合控制系统又分为两种形式：

（1）开环补偿型。它的基本控制选用步进电动机的开环伺服机构，另外附加一个校正电路。用装在工作台的直线位移测量元件的反馈信号校正机械系统的误差。 （2）半闭环补偿型。它是用半闭环控制方式取得高精度控制，再用装在工作台上的直线位移测量元件实现全闭环修正，以获得高速度与高精度的统一。其中A是速度测量元件（如测速发电机），B是角度测量元件，C是直线位移测量元件。

第四章 数控车的工艺与工装削

数控车床加工工艺与普通车床的加工工艺类似，但由于数控车床是一次装夹，连续自动加工完成所有车削工序，因而应注意以下几个方面。

4.1.合理选择切削用量

对于高效率的金属切削加工来说，被加工材料、切削工具、切削条件是三大要素。这些决定着加工时间、刀具寿命和加工质量。经济有效的加工方式必然是合理的选择了切削条件。

切削条件的三要素：切削速度、进给量和切深直接引起刀具的损伤。伴随着切削速度的提高，刀尖温度会上升，会产生机械的、化学的、热的磨损。切削速度提高20%，刀具寿命会减少1/2。

进给条件与刀具后面磨损关系在极小的范围内产生。但进给量大，切削温度上升，后面磨损大。它比切削速度对刀具的影响小。切深对刀具的影响虽然没有切削速度和进给量大，但在微小切深切削时，被切削材料产生硬化层，同样会影响刀具的寿命。

用户要根据被加工的材料、硬度、切削状态、材料种类、进给量、切深等选择使用的切削速度。

最适合的加工条件的选定是在这些因素的基础上选定的。有规则的、稳定的磨损达到寿命才是理想的条件。

然而，在实际作业中，刀具寿命的选择与刀具磨损、被加工尺寸变化、表面质量、切削噪声、加工热量等有关。在确定加工条件时，需要根据实际情况进行研究。对于不锈钢和耐热合金等难加工材料来说，可以采用冷却剂或选用刚性好的刀刃。

4.2.合理选择刀具

1) 粗车时，要选强度高、耐用度好的刀具，以便满足粗车时大背吃刀量、大进给量的要求。

2) 精车时，要选精度高、耐用度好的刀具，以保证加工精度的要求。 3) 为减少换刀时间和方便对刀，应尽量采用机夹刀和机夹刀片。

4.3.合理选择夹具

1) 尽量选用通用夹具装夹工件，避免采用专用夹具； 2) 零件定位基准重合，以减少定位误差。

4.4.确定加工路线

加工路线是指数控机床加工过程中，刀具相对零件的运动轨迹和方向。 1) 应能保证加工精度和表面粗糙要求； 2) 应尽量缩短加工路线，减少刀具空行程时间。

4.5.加工路线与加工余量的联系

目前，在数控车床还未达到普及使用的条件下，一般应把毛坯上过多的余量，特别是含有锻、铸硬皮层的余量安排在普通车床上加工。如必须用数控车床加工时，则需注意程序的灵活安排。

4.6.夹具安装要点

目前液压卡盘和液压夹紧油缸的连接是靠拉杆实现的，液压卡盘夹紧要点如下：首先用

搬手卸下液压油缸上的螺帽，卸下拉管，并从主轴后端抽出，再用搬手卸下卡盘固定螺钉，即可卸下卡盘。

第五章 程序首句妙用与控制尺寸精度的技巧

5.1、程序首句妙用G00的技巧

目前我们所接触到的教科书及数控车削方面的技术书籍，程序首句均为建立工件坐标系，即以G50 Xα Zβ作为程序首句。根据该指令，可设定一个坐标系，使刀具的某一点在此坐标系中的坐标值为(Xα Zβ)(本文工件坐标系原点均设定在工件右端面)。采用这种方法编写程序，对刀后，必须将刀移动到G50设定的既定位置方能进行加工，找准该位置的过程如下。

1.对刀后，装夹好工件毛坯；

2.主轴正转，手轮基准刀平工件右端面A；

3.Z轴不动，沿X轴释放刀具至C点，输入G50 Z0，电脑记忆该点； 4.程序录入方式，输入G01 W-8 F50，将工件车削出一台阶；

5.X轴不动，沿Z轴释放刀具至C点，停车测量车削出的工件台阶直径γ，输入G50 Xγ，电脑记忆该点；

6.程序录入方式下，输入G00 Xα Zβ，刀具运行至编程指定的程序原点，再输入G50 Xα Zβ，电脑记忆该程序原点。

上述步骤中，步骤6即刀具定位在XαZβ处至关重要，否则，工件坐标系就会被修改，无法正常加工工件。有过加工经验的人都知道，上述将刀具定位到XαZβ处的过程繁琐，一旦出现意外，X或Z轴无伺服，跟踪出错，断电等情况发生，系统只能重启，重启后系统失去对G50设定的工件坐标值的记忆，“复位、回零运行”不再起作用，需重新将刀具运行至XαZβ位置并重设G50。如果是批量生产，加工完一件后，回G50起点继续加工下一件，在操作过程中稍有失误，就可能修改工件坐标系。鉴于上述程序首句使用G50建立工件坐标系的种种弊端，笔者想办法将工件坐标系固定在机床上，将程序首句G50 XαZβ改为G00 Xα Zβ后，问题迎刃而解。其操作过程只需采用上述找G50过程的前五步，即完成步骤

1、

2、

3、

4、5后，将刀具运行至安全位置，调出程序，按自动运行即可。即使发生断电等意外情况，重启系统后，在编辑方式下将光标移至能安全加工又不影响工件加工进程的程序段，按自动运行方式继续加工即可。上述程序首句用 G00代替G50的实质是将工件坐标系固定在机床上，不再囿于G50 Xα Zβ程序原点

的限制，不改变工件坐标系，操作简单，可靠性强，收到了意想不到的效果。中国金属加工在线

5.2、控制尺寸精度的技巧 5.2.1.修改刀补值保证尺寸精度

由于第一次对刀误差或者其他原因造成工件误差超出工件公差，不能满足加工要求时，可通过修改刀补使工件达到要求尺寸，保证径向尺寸方法如下： a.绝对坐标输入法

根据“大减小，小加大”的原则，在刀补001～004处修改。如用2号切断刀切槽时工件尺寸大了0.1mm，而002处刀补显示是X3.8，则可输入X3.7，减少2号刀补。 b.相对坐标法

如上例，002刀补处输入U-0.1，亦可收到同样的效果。

同理，对于轴向尺寸的控制亦如此类推。如用1号外圆刀加工某处轴段，尺寸长了0.1mm，可在001刀补处输入W0.1。

5.2.2.半精加工消除丝杆间隙影响保证尺寸精度

对于大部分数控车床来说，使用较长时间后，由于丝杆间隙的影响，加工出的工件尺寸经常出现不稳定的现象。这时，我们可在粗加工之后，进行一次半精加工消除丝杆间隙的影响。如用1号刀G71粗加工外圆之后，可在001刀补处输入U0.3，调用G70精车一次，停车测量后，再在001刀补处输入U-0.3，再次调用G70精车一次。经过此番半精车，消除了丝杆间隙的影响，保证了尺寸精度的稳定。

5.2.3.程序编制保证尺寸精度

a.绝对编程保证尺寸精度

编程有绝对编程和相对编程。相对编程是指在加工轮廓曲线上，各线段的终点位置以该线段起点为坐标原点而确定的坐标系。也就是说，相对编程的坐标原点经常在变换，连续位移时必然产生累积误差，绝对编程是在加工的全过程中，均有相对统一的基准点，即坐标原点，故累积误差较相对编程小。数控车削工件时，工件径向尺寸的精度一般比轴向尺寸精度高，故在编写程序时，径向尺寸最好采用绝对编程，考虑到加工及编写程序的方便，轴向尺寸常采用相对编程，但对于重要的轴向尺寸，最好采用绝对编程。

b.数值换算保证尺寸精度

很多情况下，图样上的尺寸基准与编程所需的尺寸基准不一致，故应先将图样上的基准尺寸换算为编程坐标系中的尺寸。如图2b中，除尺寸13.06mm外，其余均属直接按图2a标注尺寸经换算后而得到的编程尺寸。其中， φ29.95mm、φ16mm及60.07mm三个尺寸为分别取两极限尺寸平均值后得到的编程尺寸。

5.2.4.修改程序和刀补控制尺寸

数控加工中，我们经常碰到这样一种现象：程序自动运行后，停车测量，发现工件尺寸达不到要求，尺寸变化无规律。如用1号外圆刀加工图3所示工件，经粗加工和半精加工后停车测量，各轴段径向尺寸如下：φ30.06mm、φ23.03mm及φ16.02mm。对此，笔者采用修改程序和刀补的方法进行补救，方法如下：

a.修改程序

原程序中的X30不变，X23改为X23.03，X16改为X16.04，这样一来，各轴段均有超出名义尺寸的统一公差0.06mm；

b.改刀补

在1号刀刀补001处输入U-0.06。

经过上述程序和刀补双管齐下的修改后，再调用精车程序，工件尺寸一般都能得到有效的保证。

数控车削加工是基于数控程序的自动化加工方式，实际加工中，操作者只有具备较强的程序指令运用能力和丰富的实践技能，方能编制出高质量的加工程序，加工出高质量的工件。

第六章 数控技术

6.1 数控机床电气控制系统综述

(1)数据输入装置将指令信息和各种应用数据输入数控系统的必要装置。它可以是穿孔带阅读机(已很少使用)，3.5in软盘驱动器，CNC键盘(一般输入操作)，数控系统配备的硬盘及驱动装置(用于大量数据的存储保护)、磁带机(较少使用)、PC计算机等等。

(2)数控系统数控机床的中枢，它将接到的全部功能指令进行解码、运算，然后有序地发出各种需要的运动指令和各种机床功能的控制指令，直至运动和功能结束。

数控系统都有很完善的自诊断能力，日常使用中更多地是要注意严格按规定操作，而日常的维护则主要是对硬件使用环境的保护和防止系统软件的破坏。

(3)可编程逻辑控制器是机床各项功能的逻辑控制中心。它将来自CNC的各种运动及功能指令进行逻辑排序，使它们能够准确地、协调有序地安全运行；同时将来自机床的各种信息及工作状态传送给CNC，使CNC能及时准确地发出进一步的控制指令，如此实现对整个机床的控制。

当代PLC多集成于数控系统中，这主要是指控制软件的集成化，而PLC硬件则在规模较大的系统中往往采取分布式结构。PLC与CNC的集成是采取软件接口实现的，一般系统都是将二者间各种通信信息分别指定其固定的存放地址，由系统对所有地址的信息状态进行实时监控，根据各接口信号的现时状态加以分析判断，据此作出进一步的控制命令，完成对运动或功能的控制。

不同厂商的PLC有不同的PLC语言和不同的语言表达形式，因此，力求熟悉某一机床PLC程序的前提是先熟悉该机床的PLC语言。

(4)主轴驱动系统接受来自CNC的驱动指令，经速度与转矩(功率)调节输出驱动信号驱动主电动机转动，同时接受速度反馈实施速度闭环控制。它还通过PLC将主轴的各种现实工作状态通告CNC用以完成对主轴的各项功能控制。

主轴驱动系统自身有许多参数设定，这些参数直接影响主轴的转动特性，其中有些不可丢失或改变的，例如指示电动机规格的参数等，有些是可根据运行状态加以调改的，例

如零漂等。通常CNC中也设有主轴相关的机床数据，并且与主轴驱动系统的参数作用相同，因此要注意二者取一，切勿冲突。

(5)进给伺服系统接受来自CNC对每个运动坐标轴分别提供的速度指令，经速度与电流(转矩)调节输出驱动信号驱动伺服电机转动，实现机床坐标轴运动，同时接受速度反馈信号实施速度闭环控制。它也通过PLC与CNC通信，通报现时工作状态并接受CNC的控制。

进给伺服系统速度调节器的正确调节是最重要的，应该在位置开环的条件下作最佳化调节，既不过冲又要保持一定的硬特性。它受机床坐标轴机械特性的制约，一旦导轨和机械传动链

的状态发生变化，就需重调速度环调节器。

(6)电器硬件电路随着PLC功能的不断强大，电器硬件电路主要任务是电源的生成与控制电路、隔离继电器部分及各类执行电器(继电器、接触器)，很少还有继电器逻辑电路的存在。但是一些进口机床柜中还有使用自含一定逻辑控制的专用组合型继电器的

情况，一旦这类元件出现故障，除了更换之外，还可以将其去除而由PLC逻辑取而代之，但是这不仅需要对该专用电器的工作原理有清楚的了解，还要对机床的PLC语言与程序深入掌握才行。

(7)机床(电器部分)包括所有的电动机、电磁阀、制动器、各种开关等。它们是实现机床

各种动作的执行者和机床各种现实状态的报告员。

这里可能的主要故障多数属于电器件自身的损坏和连接电线、电缆的脱开或断裂。

(8)速度测量通常由集装于主轴和进给电动机中的测速机来完成。它将电动机实际转速匹配成电压值送回伺服驱动系统作为速度反馈信号，与指令速度电压值相比较，从而实现速度的精确控制。

这里应注意测速反馈电压的匹配联接，并且不要拆卸测速机。由此引起的速度失控多是由于测速反馈线接反或者断线所致。

(9)位置测量较早期的机床使用直线或圆形同步感应器或者旋转变压器，而现代机床多采

用光栅尺和数字脉冲编码器作为位置测量元件。它们对机床坐标轴在运行中的实际位置进行直接或间接的测量，将测量值反馈到CNC并与指令位移相比较直至坐标轴到达指令位置，从而实现对位置的精确控制。

位置环可能出现的故障多为硬件故障，例如位置测量元件受到污染，导线连接故障等。

(10)外部设备一般指PC计算机、打印机等输出设备，多数不属于机床的基本配置。使用中的主要问题与输入装置一样，是匹配问题。

6.2.数控机床运动坐标的电气控制

数控机床一个运动坐标的电气控制由电流(转矩)控制环、速度控制环和位置控制环串联组成 。

(1)电流环是为伺服电机提供转矩的电路。一般情况下它与电动机的匹配调节已由制造者作好了或者指定了相应的匹配参数，其反馈信号也在伺服系统内联接完成，因此不需接线与调整。

(2)速度环是控制电动机转速亦即坐标轴运行速度的电路。速度调节器是比例积分(PI)调节器，其P、I调整值完全取决于所驱动坐标轴的负载大小和机械传动系统(导轨、

传动机构)的传动刚度与传动间隙等机械特性，一旦这些特性发生明显变化时，首先需要对机械传动系统进行修复工作，然后重新调整速度环PI调节器。

速度环的最佳调节是在位置环开环的条件下才能完成的，这对于水平运动的坐标轴和转动坐标轴较容易进行，而对于垂向运动坐标轴则位置开环时会自动下落而发生危险，可以采取先摘下电动机空载调整，然后再装好电动机与位置环一起调整或者直接带位置环一起调整，这时需要有一定的经验和细心。 速度环的反馈环节见前面“速度测量”一节。

(3)位置环是控制各坐标轴按指令位置精确定位的控制环节。位置环将最终影响坐标轴的位置精度及工作精度。这其中有两方面的工作：

一是位置测量元件的精度与CNC系统脉冲当量的匹配问题。测量元件单位移动距离发出的脉

冲数目经过外部倍频电路和/或CNC内部倍频系数的倍频后要与数控系统规定的分辨率相符。例如位置测量元件10脉冲/mm，数控系统分辨率即脉冲当量为0.001mm，则测量元件送出的脉冲必须经过100倍频方可匹配。

二是位置环增益系数Kv值的正确设定与调节。通常Kv值是作为机床数据设置的，数控系统中对各个坐标轴分别指定了Kv值的设置地址和数值单位。在速度环最佳化调节后Kv值的设定则成为反映机床性能好坏、影响最终精度的重要因素。Kv值是机床运动坐标自身性能优劣的直接表现而并非可以任意放大。关于Kv值的设置要注意两个问题，首先要满足下列公式： Kv=v/Δ

式中v——坐标运行速度，m/min Δ——跟踪误差，mm

注意，不同的数控系统采用的单位可能不同，设置时要注意数控系统规定的单位。例如，坐标运行速度的单位是m/min，则Kv值单位为m/(mm·min)，若v的单位为mm/s，则Kv的单位应为mm/(mm·s)。

其次要满足各联动坐标轴的Kv值必须相同，以保证合成运动时的精度。通常是以Kv值最低的坐标轴为准。

位置反馈(参见上节“位置测量”)有三种情况：一种是没有位置测量元件，为位置开环控制即无位置反馈，步进电机驱动一般即为开环；一种是半闭环控制，即位置测量元件不在坐标轴最终运动部件上，也就是说还有部分传动环节在位置闭环控制之外，这 种情况要求环外传动部分应有相当的传动刚度和传动精度，加入反向间隙补偿和螺距误

差补偿之后，可以得到很高的位置控制精度；第三种是全闭环控制，即位置测量元件安装在坐标轴的最终运动部件上，理论上这种控制的位置精度情况最好，但是它对整个机械传动系统的要求更高而不是低，如若不然，则会严重影响两坐标的动态精度，而使得机床只能在降低速度环和位置精度的情况下工作。影响全闭环控制精度的另一个重要问题是测量元件的精确安装问题，千万不可轻视。

(4)前馈控制与反馈相反，它是将指令值取出部分预加到后面的调节电路，其主要作用是减小跟踪误差以提高动态响应特性从而提高位置控制精度。因为多数机床没有设此功能，故本文不详述，只是要注意，前馈的加入必须是在上述三个控制环均最佳调试完毕后方可进行。

结

语

制定符合中国国情的总体发展战略，确立与国际接轨的发展道路，对21世纪我国数控技术与产业的发展至关重要。本文在对数控技术和产业发展趋势的分析，对我国数控领域存在的问题进行研究的基础上，对21世纪我国数控技术和产业的发展途径进行了探讨，提出了以科技创新为先导，以商品化为主干，以管理和营销为重点，以技术支持和服务为后盾，坚持可持续发展道路的总体发展战略。在此基础上，研究了发展新型数控系统、数控功能部件、数控机床整机等的具体技术途径。

我们衷心希望，我国科技界、产业界和教育界通力合作，把握好知识经济给我们带来的难得机遇，迎接竞争全球化带来的严峻挑战，为在21世纪使我国数控技术和产业走向世界的前列，使我国经济继续保持强劲的发展势头而共同努力奋斗！

致

谢

时光匆匆如流水，转眼便是大学毕业时节，春梦秋云，聚散真容易。在这个美好的季节里，我在电脑上敲出了最后一个字，心中涌现的不是想象已久的欢欣，却是难以言喻的失落。是的，随着论文的终结，意味着我生命中最纯美的学生时代即将结束，尽管百般不舍，这一天终究会在熙熙攘攘的喧嚣中决绝的来临。

我要感谢我的老师在这四年的时间里教会了我很多道理，在他的细心培养下我从一个懵懂的少年变成了有追求，有目标和有责任感的人；也要感谢我的父母，给予我生命并竭尽全力给予了我接受教育的机会，养育之恩没齿难忘；在未来的日子里，我会更加努力的学习和工作，不辜负老师和父母对我的殷殷期望！我一定会好好孝敬和报答他们！，

还有许多人，也许他们只是我生命中匆匆的过客，但他们对我的支持和帮助依然在我记忆中留底了深刻的印象。在此无法一一罗列，但对他们，我始终心怀感激。最后，我要向在百忙之中抽时间对本文进行审阅、评议和参加本人论文答辩的各位师长表示感谢！

第16篇：机械数控毕业论文1

浅谈我国机械自动化未来发展方向

姓 名: 学 号: 1153001253219 班

级: 2011指导老师: 职 称: 完成时间: 2013

赵占文

级秋季机械制造 年 月 日

提纲

1 机械自动化的定义

二、机械自动化的优点

（一）改善生产的劳动条件

（二）使用安全性提高

（三）具有复合功能，适用面广

（四）节约能源，减少耗材

三、发达国家机械自动化的现状

（一）管理方面

（二）设计方面

（三）制造工艺方面

（四）自动化工艺方面

四、我国机械自动化的现状

五、我国机械自动化的发展之路

六、结论

浅谈我国机械自动化未来发展方向

赵占文

摘要：本文结合我国机械的现状，提出了我国机械行业目前所面临的主要问题，并分别从机械产品自身发展及行业出发，指出了未来工程机械行业的发展趋势，并根据我国行业自身发展特点，提出了相应的发展和改进措施，为机械的行业发展提供了一定的理论看法同时对机械自动化的产生及在我国的现状做了概述，在此基础上探索了我国机械自动化的发展之路。

关键词：机械设计; 自动化; 发展

制造业特别是机械制造业是国民经济的支柱产业，现代制造业正在改变着人们的生产方式、生活方式、经营管理模式乃至社会的组织结构和文化。由于中国潜在的巨大市场和丰富的劳动力资源，世界的制造业正在向中国转移，中国正在成为世界的制造大国。随着人们对于自动化的使用来代替人类手动操作的迫切需要，机械自动化朝着一个很好的方向发展，但对于机械自动化的使用过程以及发展方向，对于发展中的中国来说也是一个探索的方向。

一、机械自动化的定义

机械自动化, 主要指在机械制造业中应用自动化技术, 实现加工对象的连续自动生产, 实现优化有效的自动生产过程,加快生产投入物的加工变换和流动速度。机械自动化技术的应用与发展, 是机械制造业技术改造、技术进步的主要手段和技术发展的主要方向。

机械自动化的技术水准,不仅影响整个机械制造业的发展,而且对国民经济各部门的技术进步有很大的直接影响。如何发展我国的机械自动化技术,应实事求是一切从我国的国情出发, 做好各项基础工作, 走中国的机械自动化技术发展之路。

二、机械自动化的优点

（一）改善生产的劳动条件

机械自动化技术使工业自动化程度增高，不但改善了劳动条件，还改善了劳动强度，优化了员工的配置，提高了生产效率。

（二）使用安全性提高

机械自动化产品一般都具有自动监视、报警、自动诊断、自动保护等功能。在工作过程中，遇到过载、过压、过流、短路等电力故障时，能自动采取保护措施，避免和减少人身与设备事故，显著提高设备的使用安全性，机械自动化产品由于采用电子元器件，减少了机械产品中的可动构件和磨损部件，从而使其具有较高的灵敏度和可靠性。故障率降低，寿命得到了延长。

（三）具有复合功能，适用面广

机械自动化产品跳出机电产品单技术、单功能限制，具有复合技术和复合功能，使产品的功能水平和自动化程度大大提高。机械自动化产品一般具有自动化控制、自动补偿、自动校验、自动调节、自动保护和智能化等多种功能，能应用于不同的场合和不同领域，满足用户需求，应变能力较强。

（四）节约能源，减少耗材

节约一次和二次能源是国家的战略目标，也是用户十分关心的问题，机械自动化产品通过采用低能耗驱动机构，最佳的调节控制，以提高设备的能源利用率，可达到明显的节能效果。同时，由于多种学科的交叉融合，机械自动化系统的许多功能一方面从机械系统转移到微电子、计算机系统，另一方面从硬件系统转移到软件系统，从而使得机械自动化产品系统朝着轻小型方向发展，减少了材料消耗。

三、发达国家机械自动化的现状

（一） 管理方面

工业发达国家广泛采用计算机管理,重视组织和管理体制、生产模式的更新发展,推出了准时生产(JIT)、敏捷制造(AM)、精益生产(LP)、并行工程(CE)等新的管理思想和技术。我国只有少数大型企业局部采用了计算机辅助管理,多数小型企业仍处于经验管理阶段。

（二） 设计方面

工业发达国家不断更新设计数据和准则,采用新的设计方法,广泛采用计算机辅助设计技术(CAD),大型企业开始无图纸的设计和生产。我国采用CAD技术的比例比较低。

（三） 制造工艺方面

工业发达国家较广泛的采用高精密加工、精细加工、微细加工、微型机械和微米、纳米技术、激光加工技术、电磁加工技术、超塑加工技术以及复合加工技术等新型加工方法。我国普及率不高,尚在开发、掌握之中。

（四） 自动化技术方面

工业发达国家普遍采用数控机床、加工中心及柔性制造单元(FMC)、柔性制造系统(FMS)、计算机集成制造系统(CIMS),实现了柔性自动化、只是智能化、集成化。我国尚处在单机自动化、刚性自动化阶段,柔性制造单元和系统仅在少数企业可见。

四、我国机械自动化的现状

我国的产业结构层次低。我国机械制造业目前有1.4万个企业，发展很不平衡，有大量落后于现代水准的产业，大部分企业还比较落后，手工劳动占有相当的比重，我国能独立开

发现代机械自动化技术的企业可以说没有；我国机械制造业企业中自动化装备少、水准低，不仅在数量上同世界先进国家有较大差距，而且在品种上、质量上、使用上，同世界先进水准也存在阶段性差距。实现我国机械自动化技术是一个长期的过程，不可能一蹴而就。需要循序渐进，不断努力，创造条件，向自动化的高级理想阶段迈进。当前，我国还处在社会主义初级阶段，经济、财力、生产力水准、国民素质等，与世界主要国家的差距是很大的；我国有丰富的劳动力资源，每年城镇新增就业人口达两千多万，且今后每年的就业人数还会增加。机械自动化最大限度地提高劳动生产率，劳动力的过剩和分工的转移就是一个现实问题。具体来讲主要包括以下几个方面：

（一）CAD应用的基本普及与capp技术之应用.应用了CAD技术之后，就能起到提高企业设计效率与优化设计方案的功效，同时还能减轻技术人员的劳动压力、缩短技术人员设计的周期、强化其设计的标准化等多方面的作用。机械制造已经被广泛地应用于CAD技术领域，而重点骨干企业绝大部分已经应用了CAD技术。但是，在全行业当中，CAD运用的深度依然存在较大的局限，还有很多的企业还停留在出图上，而三维CAD、CAD/CAM及仿真设计等方面的应用会很少。而capp技术在应用之后，大大降低了机械自动化设计人员的劳动强度，提高了工艺设计的效率，规范了工艺设计的思想，实现了工艺资源与数据的共享，并为整合企业的资源和重组业务流程，提高设计的质量提供了很好的互动性基础技术平台。

(二）“人机一体化”思想得到体现.有学者预测人机一体化系统与技术将是21世纪机械科学的重要发展方向。近些年来，提出的“人机一体化”新思想，现代企业modernenterpriseeducation涵就是发挥人的核心作用，将人作为系统结构中有机组成部分，使生产制造企业不断提高生产效率，降低其成本，减少消耗，并满足环保要求，保证产品质量，在激烈的市场竞争中立于不败之地。

(三）生产管理与过程控制自动化程度的提高.柔性生产线、自动化生产线、自动检测线、现代物流系统及立体仓库等制造过程自动化，在基础条件强的企业已有一定的应用，提高了企业生产过程的自动化和快速响应能力，但投入产出的不理想，没有发挥应有的作用。

（四）cims在部分企业应用.在现代的机械制造企业中，制造的动化系统是由不同生产车间组成的，车间是制造自动化的核心，制造自动化系统又称为车间制造自动化系统，机械自动化分系统是cims的重要组成部分之一，是cims信息流和物料流的汇聚点，它既是自上而下信息传输的末端，又是自下而上信息采集的源头，机械制造企业采用车间自动化分系统，在新的生产模式下，各车间控制可根据所处的环境自行决策，但在总体上又与企业其它部门相互协调，相互适应，形成一种最合理的结构和最优化的运行方法通过计算机软、硬件技术、网络技术、数据库技术以及计算机在制造系统中的各种应用技术为企业赢得竞争提供

良好的技术保障。

以上情况说明，我国机械制造企业的自动化进程已经开始启动，并已显示出一定效果，但其应用规模、范围、深度与发达国家相比还有较大差距。为了使我国机械制造业尽快实现产业与产品的调整和升级换代，提高企业的竞争力，必须加快和加大实施企业自动化的力度，才能在激烈的市场竞争中立于不败之地。

五、我国机械自动化的发展之路

（一）结合中国生产实际进行发展机械自动化技术。先进制造技术的全部真谛在于应用。发展机械自动化技术,应以企业的生产和技术发展的实际需要及具体条件为导向。我国发展机械自动化技术,应结合实际,注重实用,即对国民经济产生实际效益。所以我国应结合具体生产实际,逐步实现我国机械自动化发展的全球化,一方面由于国际和国内市场上的竞争越来越激烈,例如在机械制造业中,国内外已有不少企业,甚至是知名度很高的企业,在这种无情的竞争汇总纷纷落败,有的倒闭,有的被兼并。不少暂时还在国内市场上占有份额的企业,不得不扩展新的市场;另一方面,网络通讯技术的快速发展推动了企业向着既竞争又合作的方向发展,这种发展进一步激化了国际间市场的竞争。这两个原因的相互作用,已成为全球化制造业发展的动力,全球化制造的第一个技术基础是网络化,网络通讯技术是制造的全球化得以实现。

（二）发展投资少、见效快的低成本自动化技术。发展低成本自动化技术,潜力大,前景广,投资省,见效快,提高自动化程度,可以收到事半功倍的经济效果,适合我国现阶段的而发展需要和国情。这需要我国机械自动化技术向网络化和虚拟化方向发展。网络通讯技术的迅速发展和普及,给企业的生产和经营带来了革命性的变革。产品设计、物料选择、零件制造、市场开拓与产品小勺都可以异地或跨越国界进行。此外,网络通讯技术的快速发展,加速技术信息的额交流、加强产品开发的合作和经营管理的学习,优化产品的制造工艺、保证产品质量、生产周期和最低成本为目标,进行生产过程计划、组织管理、车间跳读、供应链及物流设计的建模和仿真,推动企业向着既竞争又合作的方向发展。

（三）我国在发展机械自动化的同时还应结合我国的具体国情进行分析。在发展机械自动化的同时注意到发展的环境,实现发展机械自动化的绿色化。绿色制造通过绿色生产过程、绿色设计、绿色材料、绿的设备、绿色工艺、绿色包装、绿色管理等生产绿色产品,产品使用网以后再通过绿色处理后加以回收利用。采用绿色制作能最大限度地减少制造对环境的负面影响,同时是原材料和能源的利用率达到最高。

（四）注重配套发展机械自动化技术

现代自动化技术在机械制造中的应用就是在控制理论的指导下，对生产的物流和人的作

用进行综合的研究，涉及到机械技术、微电子技术、自动控制理论和计算机技术等。发展机械自动化技术，必须主要地关注电子学、电子计算机技术、零件检测和机床装料自动化，广泛采用程序数控机床，以及研制高效的和可靠的自动化生产线、计算机应用于生产的信息系统和自动化控制系统等。发展应用机械自动化技术，要扎扎实实地抓好自动化技术应用项目的基础工作和从实际出发的推广应用工作，既要发展主机，也要配套发展自动化元件及控制系统。可编程控制器、微处理机、各种传感器、新型刀具、控制系统及系统软件、电子计算机等，这些都将是今后机械自动化的主要技术基础。

六、结论

通过对我国目前制造业的发展状况和发展趋势的了解。在新的世纪里,科学技术必将以更快的速度发展，更快更紧密得融合到各个领域中,而这一切都将大大拓宽机械制造业的发展方向。 它的发展趋势可以归结为“四个化”：柔性化、灵捷化、智能化、信息化.即使工艺装备与工艺路线能适用于生产各种产品的需要，能适用于迅速更换工艺、更换产品的需要,使其与环境协调的柔性,使生产推向市场的时间最短且使得企业生产制造灵活多变的灵捷化,还有使制造过程物耗,人耗大大降低,高自动化生产,追求人的智能于机器只能高度结合的智能化以及主要使信息借助于物质和能量的力量生产出价值的信息化。当然机械制造业的四个发展趋势不是单独的，它们是有机的结合在一起的，是相互依赖，相互促进的。同时由于科学技术的不断进步，也将会使它出现新的发展方向。前面我们看到的是机械制造行业其自身线上的发展。然而，作为社会发展的一个部分，它也将和其它的行业更广泛的结合。21世纪机械制造业的重要性表现在它的全球化、网络化、虚拟化、智能化以及环保协调的绿色制造等。它将使人类不仅要摆脱繁重的体力劳动，而且要从繁琐的计算、分析等脑力劳动中解放出来，以便有更多的精力从事高层次的创造性劳动，智能化促进柔性化，它使生产系统具有更完善的判断与适应能力。当然这一切还需要我们大家进一步的努力。相信我国的机械制造业和自动化技术在不久的将来会走向更远。

参考文献

[1]马志平.机械自动化的未来与现状[M].北京:机械工业出版社,2003.5.[2]张世昌.先进制造技术[M].天津:天津大学出版社,2004.[3]马晓春.我国现代机械制造技术的发展趋势[J].森林工程,2002.[4]王世敬,温钧.现代机械制造技术及其发展趋势[J].石油机械,2002.国尚处在单机自动化、刚性自动化阶段,柔性制造单元和系统仅在少数企业可见。

第17篇：数控专业毕业论文下载

目录

摘要 ············································································································································································· III 的支持下，我国进行了开放性数控系统的理论与实践研究。总之，新一代数控系统技术水平大大提高，促进了数控机床性能向高精度、高速度、高柔性化方向发展，使柔性自动化加工技术水平不断提高。

1.2 研究本课程的目的、意义

制造技术市场全球化使竞争空前剧烈，从而要求制造商具有较强的市场适应能力，因而市场对适合中小批量加工，具有良好柔性和多功能性的制造系统的需求己逐步超过对大型单一功能的制造系统的需求。数控技术向高速化、高精度、多轴控制和复合方向发展，向模块化、可重构、可扩充的软硬件系统，这就是开放式控制系统。这一系统不仅能够快速、经济地适应新的加工需求，而且为制造厂提供了将其技术与任何

现以图1-1所示的阶梯轴的加工来说明。若阶梯轴的精度和表面粗糙度要求不高，单间小批量生产时，其工艺过程见表1-1；大批量生产时，其工艺过程见表1-2。 2.1.2 安装

工件加工前，使其在机床或夹具中占据一正确而固定位置的过程称为安装。在一道工序中，工件可能安装一次，也可能安装几次。表1-1中的工序1和2都是两次安装，而工序3以及表1-2中的各道工序中都是一次安装。工件加工过程中应尽可能减少安装次数，以免影响加工精度和增加辅助时间。 2.1.3 工位

为了减少安装次数，常采用回转工作台、回转夹具或移动夹具等多工位夹具，使工件在一次安装中先后处于几个不同的位置进行加工。此时，工件在机床上占据的每一个加工位置称为工位。如图1-2所示为一种利用回转工作台在一次安装中顺次完成装卸工件、钻孔、扩孔和绞孔四个工位加工的实例。

表1-1 单件小批量生产的工艺过程

工序号 1 2 3 4

工序内容

车端面，钻中心孔；调头车端面，钻中心孔 车大外圆及倒角；调头车小外圆及倒角

铣键槽 去毛刺

表1-2

大批量生产的工艺过程

设备 车床 车床 铣床 钳工台

工序号 1 2 3 4 5

工序内容 车端面，钻中心孔 车大外圆及倒角 车小外圆及倒角

铣键槽 去毛刺

设备 车床 车床 车床 铣床 钳工台

2.1.4 工步

在加工表面、切屑刀具和切屑用量（不包括切屑深度）不变的条件下，连续完成的那部分工序称为工步。

一道工序可能包括几个工步，也可能只有一个工步。如表1-1所示工序1中，包括四个工步：两次车端面，两次钻中心孔；工序2中也也包括四个工步；而表1-2工序4只有一个工步。

为了化简工艺文件，对于在一次安装中连续进行的若干个相同的工步，常看做为一个工步（可称为合并工步）。如用一把转头连续钻削几个相同尺寸的孔，就认为是一个工步，而不看成几个工步。为了提高生产效率，采用复合刀具或多刀加工的工步称为复合工步。如图1-3所示。在工艺文件上，复合工步应看为一个工步。

图1-2 多工位加工

图1-3 复合工步

2.1.5 走刀

走刀是指切削工具在加工表面上切削一次所完成的那部分工艺过程。在一个工步中，当加工表面上需要切除的材料较厚，无法一次全部切除掉，需要分几次切除时，则每切去一层材料称为一次走刀。一个工步可以包括一次或几次走刀。

如图1-4所示为工序、安装、工位、工步和走刀的关系示意图。

2.2 传统机械加工工艺规程

工艺规程是指规定产品或零件部件制造工艺过程和操作方法等的工艺文件。其中，规定零件机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文件称为机械加工工艺规程。正确的工艺规程是在总结长期的生产实践和科学实践的基础上，依据科学理论和必要的工艺实验并考虑具体的生产条件而制定的。

不同的生产类型对工艺规程的要求不同，单件小批量生产由于生产的分工比较粗糙，通常只需说明零件的加工工艺路线（即其加工工序顺序），填写工艺过程卡。对于大批量生产，因其生产组织严密、分工细致，工艺规程应尽量详细，要求对每道工序的加工精度、操作过程、切削用量、使用的设备及刀、夹、量具等均作出具体规定。因此，除了工艺过程卡外，还应有相应的加工工序卡。此外，必要时还需要检验工序卡和机床调整卡。中小批量生产经常采用机械加工工艺卡，其详细程度介于工序过程卡和加工工序卡之间。

2.2.1

制定机械加工工艺规程的基本要求

制定工艺规程的基本要求是在保证生产质量的前提下，尽量提高生产效率和降低成本，使经济效率最大化，另外，还应在充分利用本企业现有的生产条件下，尽可能采用国内外的先进技术和经验，并保证工人具有良好而安全的劳动条件。同时工艺规程还应做到正确、完整、统一和清晰，所用术语、符号、单位、编号等都要符合相应标准，并积极采用国际标准。

2.2.2

传统机械加工工艺规程的设计步骤及内容

设计零件的机械加工工艺规程的步骤及其内容如下： 1）分析零件工作图和产品装配图

阅读零件工作图和产品装配图，以了解产品的用途、性能及工作条件，明确零件在产品中的位置、功能及其主要的技术要求。

2）工艺审查

主要审查零件图上的视图、尺寸和技术要求是否完整、正确；分析各项技术要求制定的依据，找出其的主要技术要求和关键技术问题，以便在设计工艺规程时采取措施施

予保证；审查零件的结构工艺性。

3) 确定毛坯的种类及其制造方法

毛坯是由原材料变成零件过程的 2.2.3

工艺路线的拟定

拟定工艺路线是工艺规程的关键步骤。工件路线的优劣，对零件的加工质量、生产效率、生产成本以及工人的劳动强度，都有很大的影响。通常，具体拟定是，往往设定几个工艺路线方案，经分析比较后，选择其中最优的一个方案。

选择加工方法的基本原则是：既要保证零件的加工质量，又要使加工成本低。 1.加工经济精度

加工经济精度可以定义为：在正常的加工条件下（使用符合质量标准的设备、工艺装备和标准技术等级的工人、合理的工时定额）所能达到的加工精度和表面粗糙度。加工经济精度是一个精度范围而不是一个值。一定的生产条件下,可能会出现几种能保证零件技术要求的工艺方案,此时，应通过核算或相互对比,选择经济上最合理的方案,使产品的能源、材料消耗和生产成本最低。

2.加工方法的选择

在分析研究零件图的基础上，选择各表面的加工方法时，一般先选择零件上精度最高的表面的加工方法，这通常是指该表面的终加工方法。主要应考虑以下问题：

1)加工表面的精度和表面粗糙度要求

根据这些要求，选择与之相符合的加工经济季度对应的加工方法。满足要求的加工方法可能会有多种，再结合其他条件，最后确定一种。

2)零件的材料和热处理要求

零件材料和热处理是影响加工方法选择的重要因素。如有色金属精加工。因材料过软容易堵塞砂轮而不宜采用磨削；钢件和铸铁可采用磨削，而一般淬火表面只能采用磨削。

3)零件的生产类型

所选用的零件方法应与生产类型相适应。大批量生产，应采用一些高生产率的加工方法，如加工孔、内键槽、内花键等可以用拉削的方法；当批量不大时，则采用一般的钻、铰、镗、插等方法。

4)本厂现有水平、生产条件等

技术人员应对本单位的设备种类和数量、加工范围、精度水平以及工人的技术水平有充分的了解，应尽量利用本厂资源，并不断对原来设备和工艺装备进行技术改造，挖

掘企业潜力，创造经济效率。 2.2.4 加工阶段的划分

当加工零件的质量要求比较高时，往往不可能在一两个工序中完成全部的加工工作，而必须分几阶段来进行加工。一般来说，整个加工过程可分为粗加工、半精加工、精加工等几个阶段。加工精度和表面质量要求较高时，还可以增设光整加工和超精加工阶段。加工过程中将粗、精加工分开进行，有粗到精使逐步到达所要求的精度水平。

粗加工阶段的主要任务主要是尽快从毛坯上去除大部分余量，并加工出精基准，关键问题是提高生产率。一般粗加工阶段背吃刀量选在3mm左右。

半精加工阶段的主要任务是在粗加工阶段的基础上提高零件精度和表面质量，并留合适的余量，为精加工做好准备工作。一般半精加工背吃刀量取0.5-2mm。

精加工阶段的主要任务是从工件表面切除少量余量，达到工件设计要求的加工精度和表面粗糙度。一般精加工取背吃刀量0.2-0.4。

光整加工阶段的主要任务是对于零件尺寸精度和表面质量要求很高的表面，还要安排光整加工阶段，这一阶段的主要任务是提高尺寸精度和表面粗糙度。

通过上面的分析，可用图1-5来说明传统机械加工工艺过程。

提高生产效率,在数控机床尚存在冗余能力的基础上进行选择,充分发挥数控加工的优势。分析零件图的另一重要目的就是确定零件数控加工工艺的设计,应注意以下三点: (1)工艺的内容应十分具体。

在通用机床加工时,许多具体的工艺问题可以由操作工人根据自己的实践经验和习惯自行考虑和决定,在加工工艺设计时一般无需进行过多的规定；而在数控加工时,这些具体的工艺问题,不仅成为数控工艺设计时必须认真考虑的内容,而且必须做出正确的选择并编入到加工程序中。

(2)工艺的设计应非常严密。

数控机床虽然自动化程度高，但自适应性差，它不像传统机床加工时可以根据加工过程中出现的问题比较自由地进行人为调整，即使现代数控机床在自适应调整方面做出了不少努力与改进，但自由度不大。比如，在数控机床上攻螺纹时，数控系统不知道孔中是否已挤满了切屑，是否需要换刀，或清洗一下切屑再继续加工。所以，在数控加工的工艺设计中必须注意加工过程中的每一个细节。同时，在对图形进行数学处理、计算和编程时，都要力求准确无误。数控机床比同类的通用机床价格高得多，加工的都是一些形状比较复杂、价格较高的零件，万一损坏机床或零件都会造成较大的损失。

工艺方案的好坏不仅会影响数控机床效率的发挥，而且将直接影响到零件的加工质量。编程员必须具备较扎实的工艺基本知识和较丰富的实际工作经验。

(3)注意加工的适应性。

根据数控加工的特点,正确选择加工方法和加工对象。总之,在不影响零件使用特性的许可范围内,应尽量满足数控加工工艺的各种需求。 3.1.2 工艺装备的选择

工艺装备的选择包括夹具、刀具和量具的选择。

(1)夹具的选择。一般情况下,当零件加工批量小时应尽可能选用组合夹具、通用化和标准化夹具；当零件成批生产时应设计专用夹具。夹具应装夹方便、快速,定位准确、可靠,以缩短零件加工的生产准备周期。

(2)刀具的选择。数控加工台时费用高,为提高效益,对刀具提出了更高的要求。因此,一般应遵循以下原则:①尽量选用硬质合金刀具,合理选择刀具的几何参数,以提高切削性能；②选择可靠性和耐用度高的刀具,减少更换或修磨次数；③在满足使用要求

的前提下刀具的长度应尽可能短,以提高刀具的刚性；④同一把刀具多次装入机床主轴锥孔时,刀刃的位置应重复不变。刀具确定后,应将刀具规格、专用刀具代号和该刀具所要加工的内容列表记录下来,供编程时使用。

(3)量具的选择。在数控机床上进行加工一般选用通用量具,量具精度必须与加工精度相适应。

3.1.3 对刀点与换刀点的确定

对刀点是数控加工时刀具相对于工件运动的起点,也是程序的起点或起刀点。对刀点一般可按以下原则进行选择: (1)加工精度要求不高时,可直接用工件上或夹具上的某些表面作为对刀面；加工精度要求较高时,对刀点应尽量选在工件的设计基准或工艺基准上。如在数控车床上加工零件时,可将对刀点定在零件的回转中心上；在加工中心上加工以孔定位的工件时,可将孔的中心作为对刀点。

(2)在回转工作台上,可使工作台的回转中心与夹具的对称中心重合,把对刀点定在重合的中心线上,工作台不论怎样转动,中心线始终保持一致,即基准始终保持一致。

(3)对刀点的选择应便于坐标值的计算,并使对刀方便。对刀点最好选在机床坐标原点上,或者选在距机床原点为某一确定值的点上,这样便于坐标值的计算,方便编程,减少尺寸换算引起的误差。

(4)对刀点既是程序的起点,又是程序的终点。在批量生产中,对刀时应使对刀点与刀位点重合,这样对刀点的位置容易找正,便于检查。换刀点是为加工中心、数控车床等多刀加工的机床编程而设置的。因为这些机床在加工过程中要自动换刀,换刀点的位置应根据换刀时不得碰伤工件、夹具及机床的原则来设定。 3.1.4 工艺路线的拟订

加工路线的制定直接关系到数控机床的使用效率、加工精度、刀具数量和经济性等问题,应尽量做到工序集中、工艺路线最短、辅助时间最少。在数控加工的工艺路线拟订中应注意以下几个问题: (1)尽量在普通机床上完成零件的大切削量粗加工及一些易加工工序,以提高数控机床的利用率。

(2)应遵循由粗后精的原则,先进行去除量大的粗加工,再安排一些局部余量较大的半精加工,最后精加工。精加工余量一般以0.1mm-0.2mm为宜。

(3)加工路线应尽量短,安装方式相同或同一刀具加工的工序,最好连续进行,以减少重复定位次数和刀具更换次数。

(4)先内后外原则,即先进行内型腔加工工序,后进行外形加工工序。 (5)注意数控加工工序与普通工序的衔接,使整个工艺过程协调合理。 3.1.5 切削用量的合理选择

数控加工的质量、效率和生产成本,在很大程度上取决于切削用量的合理选择。切削用量包括主轴转速、进给速度和切削深度,切削用量的参数都应在加工程序中反映,其具体值可根据数控机床的工艺特性、参考切削用量手册并结合实践经验确定。

1.背吃刀量确定

背吃刀量（切削深度）的选择应根据加工余量确定。主要受机床、刀具和工件系统刚度的制约，在系统刚度允许的情况下，应尽量选择较大的背吃刀量。粗加工时，在不影响加工精度的条件下，可使背吃刀量等于零件的加工余量，这可以减少走刀次数，提高生产率。半精加工时，背吃刀量可取0.5-2mm；精加工时，背吃刀量取0.2-0.4mm。

2.主轴转速的确定

主轴转速应根据零件被加工部位的直径、零件和刀具的材料及加工性质所允许的切削速度来选定。数控机床的控制面板上一般都有主轴转速修调开关,可在加工过程中对主轴转速进行整倍数调整。其计算公式为:

n1000v dd为刀具或工件直径,mm；n为主轴转速,r/min；v为切削速度,m/min。 3.进给速度的确定

进给速度应根据零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具和工件材料来选择。可以通过机床控制面板上的修调开关进行人工调整,但是最大进给速度受设备刚度和进给系统性能等的限制,并与机床的脉冲当量有关。进给速度的确定原则: (1)当工件的质量要求能够得到保证时,可选择较高的进给速度,以提高生产效率； (2)在加工不锈钢等高强度钢时,宜选择较低的进给速度； (3)刀具空行程,特别是远距离“回零”时,可以设定尽量高的进给速度,以缩短加工周期； (4)进给速度应与主轴转速和切削深度相适应。

的精度和表面粗糙度要求，特别是R

15、R3的粗糙度要求较高，其表面粗糙度值为0.8μm。该零件的尺寸标注完整、正确，零件轮廓描述清楚。下面对其进行加工工艺分析: 4.1.1 选择加工方法

从图4-1分析可知该零件有较高的精度和表面粗糙度要求，特别是R

15、R3的粗糙度要求较高，其表面粗糙度值为0.8μm，在普通机床上加工R3和R15难达到精度要求。下面介绍普通机床加工圆弧的方法：

1）手动车削法：用手摇大拖板和中拖板的进给手柄，两手配合车削出圆弧的大致形状。然后用样板检验，修整不符合尺寸要求的地方，直至达到要求。此法加工精度低，效率低，适合单件加工，要求工人有较高的加工经验和技术。

2)靠模车削法：即中拖板的进给由靠模实现。优点是加工精度较高，效率高。缺点是半径较小的圆弧不易加工，不能加工半球面以上的球面。

3)圆弧刀架车削法：把小拖板和刀架换成圆弧刀架，直接车削即可，加工精度高，效率高，但加工内孔较难。根据生产批量并结合具体的生产条件，拟定 其加工路线为：粗车——半精车——精车——磨削。 4.1.2 划分加工阶段

根据加工质量，该零件加工可划分为粗加工、半精加工、精加工、和磨削四个阶段。粗加工阶段包括粗车、半精车外圆及倒角等；精加工阶段包括精车外圆、车螺纹等；磨削包括磨表面达到粗糙度要求的外圆。 4.1.3 选择定位基准

轴类零件的定位基面，最常用的是两中心孔。因为轴类零件各外圆表面、螺纹表面的同轴度及端面对轴线的垂直度是相互位置精度的主要项目，而这些表面的设计基准一般都是轴的中心线，采用两中心孔定位就能符合基准重合原则。而且由于多数工序都采用中心孔作为定位基面，能最大限度地加工出多个外圆和端面，这也符合基准统一原则。粗加工外圆时，为提高工件刚度，则采用轴外圆表面为定位基面，或以外圆和中心孔同作定位基面，即一夹一顶。

通过分析本加工采用一夹一顶和两中心孔定位。

4.1.4 加工顺序安排

加工顺序的安排除了应遵循加工顺序安排的一般原则，如先粗后精、先主后次等，还应注意：

（1）外圆表面加工顺序应为，先加工大直径外圆 ，然后再加工小直径外圆，以免一开始就降低了工件的刚度。

（2）轴上的花键、键槽等表面的加工应在外圆精车或粗磨之后，精磨外圆之前。 轴上矩形花键的加工，通常采用铣削和磨削加工，产量大时常用花键滚刀在花键铣床上加工。以外径定心的花键轴，通常只磨削外径，而内径铣出后不必进行磨削，但如经过淬火而使花键扭曲变形过大时，也要对侧面进行磨削加工。以内径定心的花键，其内径和键侧均需进行磨削加工。

（3）轴上的螺纹一般有较高的精度，如安排在局部淬火之前进行加工，则淬火后产生的变形会影响螺纹的精度。因此螺纹加工宜安排在工件局部淬火之后进行。根据分析可拟定如下加工顺序：

车端面钻中心孔——粗车外圆——半精车——磨削。 4.1.5

制定工艺规程

考虑到以上分析的因素，拟定螺纹轴的工艺规程如表4-1

表4-1 螺纹轴的工艺规程

工序号 1

工种 下料

车

工序内容 Ø40×130 三爪卡盘夹持工件，粗车大端面，直径留余量2mm。 调头，三爪卡盘夹持工件，粗车小端，直径留余量2mm，钻中心孔。

加工简图

设备

车床

表4-1（续）

调头，切断，钻中心孔。

钳

车

研磨两端中心孔

双顶尖装夹，半精车大端，直径留余量0.5mm。 调头，双顶尖装夹，半精车小端，螺纹大径车到Ø16mm，其余直径留余量0.5mm。

4

车床

5 车

双顶尖装夹，车螺纹M16。

6 7 钳

俢研两端中心孔

车床

磨

磨各外圆轮廓，使其达到图纸要求达到的粗糙度

磨床

8 检 检验

4.2 数控加工工艺分析

数控加工工艺使传统的加工工艺在很多方面产生了变革,必须了解这些差别,才能很好地利用数控加工方式,保证加工过程顺利和加工质量稳定。数控加工工艺的主要内容主要包括：分析零件图样、工艺装备的选择、对刀点与换刀点的确定、工艺路线的拟定、切削用量的选择、编写程序等。下面主要对图4-1进行数控工艺分析。 4.2.1 分析零件图

由图3—1可知，该工件材料是45钢，无热处理及硬度要求。该零件表面由圆柱面、圆锥面、顺圆弧、逆圆弧及螺纹组成，且有较高的精度和表面粗糙度要求，特别是R

15、R3的粗糙度要求较高，其表面粗糙度值为0.8μm。该零件的尺寸标注完整、正确，零件轮廓描述清楚。

对图样上给定的几个精度要求较高的尺寸，因其公差数值较小，故编程时不必取平均值，而全部取其基本尺寸即可。

4.2.2 选择设备及制定加工工艺

根据被加工零件的外形和材料等条件，选用YC-K400数控车床。 1）确定装夹方案

因工件长度较短，可用三爪自定心卡盘直接夹紧工件外圆左端，工件伸出卡盘130mm，将工件右端面中心设置为零件的零点，作为加工测量及编程的基准点。本工件在一次装夹后即可加工出全部的工件表面。

2）确定加工顺序及进给路线

①加工路线先粗后精、由近到远的原则确定，根据工件的结构特征，可按以下步骤进行。

②先车削工件右端面（对刀前手动完成），并以此端面的中心作为原点建立工件坐标系；

③采用G71功能对工件进行外形粗车，然后用G70进行精车； ④进行切槽加工；

⑤采用循环指令功能车削螺纹；

⑥切断工件。

YC-K400数控车床具有粗车循环和车螺纹循环功能，只要正确使用编程指令，机床数控系统就会自动确定其进给路线，因此，该零件的粗车循环和车螺纹循环不需要人为确定其进给路线（但精车的进给路线需要人为确定）。该零件从右到左沿零件表面轮廓精车进给。

3）刀具的选择

①T01：90°外圆粗车刀。由于三段圆弧有过象限切削，为防止刀具与工件轮廓发生干涉，车刀副偏角不能太小，选=35°。

②T02:外圆精车刀。在精车中仍要考虑与工件轮廓的干涉，同时要考虑工件的表面质量，选择尖形车刀

=50°。

③T03：切槽刀，刀宽取3mm，用于切槽。

④T04：硬质合金60°外螺纹车刀，刀尖角59°30′，刀尖圆弧半径取0.2mm。 ⑤T05：切断刀，刀宽取3mm，用于切断。 4）选择切削用量

①背吃刀量的选择 工件外圆分粗、精车，精车余量在X轴方向为0.4mm（直径值），在Z轴方向为0.1mm，粗车轮廓时每次吃刀深度1mm（查表《数控编程与加工技术》30页）。根据普通螺纹标准和加工工号，M16粗车普通螺纹的大经尺寸为Φ15.8mm，螺距为2mm，总吃刀量为1.3mm（半径值）。用硬质合金螺纹刀低速7次进给车削，每次切削吃刀深度（半径值）分别为

= 0.4 ㎜，

=

=

=0.2mm，=

=

=0.1mm。

②主轴转速的选择 车直线和圆弧时，根据车床和刀具允许的切削速度选粗车切削速度=90m/min、精车切削速度

=120m/min，然后利用公式

=πdn/1000计算主轴转速n（粗车直径D=40 ㎜，精车工件直径取平均值）：粗车750r/min、精车1200 r/min。车螺纹时，根据



P为螺纹导程，K为安全系数，K一般取80,计算主轴转速n=320 r/min。 ③进给速度的选择 选择粗车、精车每转进给量，再根据加工的实际情况确定粗车每转进给量。（根据粗车时，f=0.3—0.8mm/r，精车时，f=0.1—0.3mm/r，切断时，f=0.0

5 —0.2mm/r）所以粗车时取f=0.4㎜/r，精车每转进给量f=0.15㎜/r，切断时f=0.1mm/r。最后根据公式

Vfnf

计算粗车、精车进给速度分别为300 ㎜ /min和180 ㎜/min。切断时n取320r/min，进给速度=320×0.1=32mm/min。

综合前面分析的各项内容，并将其填入表1所示的数控加工刀具卡和表2所示的数控加工工艺卡片。

表1 数控加工刀具卡片

零件号 序号 1 2 2 3 5 刀具号 T01 T02 T03 T04 T05

××× 刀具规格名称

零件名称 数量

螺纹轴 加工表面

材料 45钢 备注

硬质合金900外圆车刀 硬质合金900外圆车刀

切槽刀

硬质合金600外螺纹车刀

切断刀

1 1 1 1 1

车端面及粗车轮廓

精车轮廓 切槽 车螺纹 切断

表2 螺纹轴数控加工工艺卡

零件号 编程编号 工序内容 粗车端面 外轮廓 精车外轮廓

O0010 刀具号 T01

零件名称 机床型号 刀具种类 90°外圆粗车

刀

螺纹轴 YC-K400 主轴转速 750r/min

材料 制表 进给速度 300 ㎜ /min

45钢 吴熙 进给量 0.4㎜/r T02 90°外圆粗车

刀

1200 r/min 180㎜/min

0.15mm/r 切槽 T03 切断刀（宽度

3mm）

320 r/min 32mm/min 0.1mm/r

表2（续）

车削螺纹 T04 60°硬质合金320 r/min 32mm/min 0.1mm/r

外螺纹车刀

切断 T05

切断刀（宽度

3mm）

4.2.3 编制数控加工程序 O0010 N10

G50

X70.

Z30

设定坐标系

N20

T0100

选择1号外圆车刀基准刀无刀补 N30

S750 M03 主轴正传，转速750r/min N40

G00

X40. Z2.快速接近工件

N50

G01

X28. F0.4 进刀至外径粗车循环起点

N60

G71

U1

R0.5 粗车切削深度为1mm，每次退刀量0.5mm N70

G71

P80 Q210 U0.4 W0.1 F0.4 外径粗车循环 N80

T0202 N90

M00 N100 S1200 N110

G01

X7.8 Z2. F0.15 精车开始（7.8根据相似三角形求得） N120 X15.8 Z-2. 倒角C2

N130 Z-28

粗车螺纹大径Φ15.8mm N140 X24. Z-38. 精车圆锥面 N150 Z-48.

精车Φ24mm外圆 N160 G02 X24.Z-66. R15. 精车R15圆弧

N170 G01 Z-80. 精车圆弧左边Φ24外圆 N180 G03 X24.Z-90. R8.

精车R8圆弧 N190 G02 X24.Z-95. R3.

精车R3圆弧 N200 G01 X34.Z-100.

精车圆锥面 N210 Z-110

精车Φ34外圆柱面 N220 G70 P80 Q210

精车循环G70 N230 G00 X70.Z30. 快速返回对刀点

320 r/min 32mm/min 0.1mm/r N240 T0200

取消2号刀补

N250 T0303

选择3号切槽刀，调用3号刀补

N260 M00

程序暂停，根据需要调用切槽是的主轴转速 N270 S320

主轴转速320r/min N280 G00 X30. Z-28.

快速定位到车槽进刀点 N290 G01 X20

F0.1

进刀准备切槽 N300 X12

N310 G04 X1.0

N320 G00 X17

N330 Z-23.5

N340 G01 X15.8

N350 X12.8 Z-28.

N360 G00 X70.N370 Z30.

N380 T0300

N390 T0404

N400 M00

N410 G00 X24.Z2.

N420 G92 X15.Z-26.F2.N430 X14.6

N440 X14.2

N450 X13.8

N460 X13.6

N470 X13.4

N480 X13.2

N490 G00 X70.N500 Z30.

车槽至Φ12mm

车槽到暂停进给1秒，车槽底

退刀准备倒角

用切槽刀倒角C1.5

返回对刀点

取消3号刀补

选择4号刀，并调用4号刀补

程序暂停，调整车削螺纹的主轴转速

快速定位到螺纹车削循环起点

粗车螺纹循环，螺距2mm，= 0.4 ㎜

N510 T0400

取消4号刀补

N520 T0505

选择5号刀切断刀，并调用5号刀补 N530 M00

程序暂停

N540 G00 X40. Z-113.

快速定位到切断的切刀点 N550 X-0.5 F0.1

切断 N560 G00 X70.

N570 Z30.

返回对刀点 N580 T0500

取消5号刀补 N590 M05

主轴停 N600 M30

程序结束

4.3 数控加工工艺与传统加工工艺比较

通过以上两套工艺方案可知传统机械加工工艺在加工R

3、R15时达不到零件的精度要求，而且效率低。从两套方案所选择的工装设备和机加工工艺性的对比分析可以看出，数控加工工艺问题的处理与普通加工工艺基本相同，在设计零件的数控加工工艺时，首先要遵循普通加工工艺的基本原则和方法，同时还必须考虑数控加工本身的特点和零件编程要求。数控加工工艺通过装夹一次就可以加工出合格的零件，减少了多次装夹带来的误差，数控机床的加工精度高，加工效率高，质量稳定。下面通过以下几点进行比较：

4.3.1 设备比较

数控机床的应用随着数控技术的发展越来越广泛，不同的数控装置，不同的机床设备，其应用范围各不相同。专用机床的生产批量大，复杂程度相对简单；普通机床的生产批量小，复杂程度简单；数控机床适用于小批量生产，复杂程度较高，用如图3-2所示进行比较。

数控机床采用全封闭或半封闭防护装置，防止了切屑或切削液飞出给操作者带来意外伤害而普通机床没有具备这种功能；数控车床大都采用斜床身结构布局，排屑方便，便于采用自动排屑机；数控机床的主轴转速高，工件装夹安全可靠；数控车床大都采用了液压卡盘，夹紧力调整方便可靠，同时也降低了操作工人的劳动强度；数控机床采用自动回转刀架，在加工过程中可自动换刀，能连续完成多道工序的加工。

由于费用高昂，数控机床加工大批量零件不利，一般加工大批量零件时采用专用机床和专用夹具，专用机床一般采用多轴、多刀、多工序、多面或多工位同时加工的方式,生产效率比通用机床高几倍至几十倍。由于通用部件已经标准化和系列化,可根据需要灵活配置,能缩短设计和制造周期。采用数控机床时要求操作人员要有相当高的素质，工资成本高，而选用普通设备所用的工资成本低，对工作人员素质要求低；数控机床的系统复杂，修理复杂，维护费用高，一般需要专门的维修人员，而普通机床的系统相对简单得多，修理相对简单，维护费用低。 4.1.2 工艺系统比较

传统加工工艺的系统比较简单，数控加工工艺系统比较复杂。如图3-

3、3-4所示可知，传统加工工艺的系统主要有工件、夹具、刀具和机床组成。直接通过人工操作，从而实现零件的加工。而数控加工工艺系统主要由工件、刀具、夹具、定位部分、运动部分、能量部分、控制部分、加工程序等部分组成，通过数控系统把从外部输入的几何信息和工艺信息转变为数控能识别的数字信息，即将刀具与工件的相对运动轨迹、加工过程中主轴转速和进给速度的转换、冷却液的开关、工件和刀具的交换等控制和操作，按

规定的代码和格式编制加工程序，然后将该程序输入数控系统。数控系统按照加工程序的要求，先进行相应的插补运算和编译处理，然后发出控制指令，使各坐标轴、主轴及辅助系统协调动作，实现刀具与工件的相对运动，自动完成零件的加工。



4.1.3 加工工艺工序比较

数控加工工艺的工序集中，传统加工工艺的加工工序分散。通过加工图4-1可知用传统加工方式需要多道工序才能完成加工要求，在数控机床上，可集中到一道工序完成加工，在一次安装中可加工多个面，不但减少了安装次数，而且易于保证这些表面之间的位置精度。同时，所用机械的设备少，图4-1用一台数控车床就可以了，而传统机床用了车床和磨床等。数控生产线的占地面积小，使用的工人少，易于管理。传统工艺中工序多，要多次安装才能达到零件的要求，使用的设备多。传统工艺加工方式下，因机床加工能力的限制，一般需要多次装夹才能完成零件图纸要求的精度。数控机床上可以在一次装夹状态下加工多个面，大大降低了因多次安装带来的误差。数控加工一个零件，工序虽只有一道，但加工过程仍是一步一步进行，粗加工、精加工一道完成，这一步一步的加工就称为“工步”。传统加工中，工序较分散，每道工序中的工步内容少，而数控加工中一道工序中的工步内容很多，传统加工工艺编制时将“工序”的编制作为重点，而数控加工中，着眼点就必然在“工步”上。 4.1.4 工艺设计比较

数控机床虽然自动化程度高，但自适应性差。数控加工工艺的设计严密、精确。它不像传统机床加工时可以根据加工过程中出现的问题比较自由地进行人为调整，即使现

代数控机床在自适应调整方面做出了不少努力与改进，但自由度不大。比如，在数控机床上攻螺纹时，数控系统不知道孔中是否已挤满了切屑，是否需要换刀，或清洗一下切屑再继续加工。所以，在数控加工的工艺设计中必须注意加工过程中的每一个细节。同时，在对图形进行数学处理、计算和编程时，都要力求准确无误。数控机床比同类的通用机床价格高得多，加工的都是一些形状比较复杂、价格较高的零件，万一损坏机床或零件都会造成较大的损失。

普通机床加工零件时，通常是经过多次“试切”过程来满足零件的精度要求，而数控加工过程是严格按程序规定的尺寸进给的，因此在对图形进行数学处理、计算和编程时一定要准确无误。工艺方案的好坏不仅会影响数控机床效率的发挥，而且将直接影响到零件的加工质量。编程员必须具备较扎实的工艺基本知识和较丰富的实际工作经验。 4.1.5 加工工艺内容比较

数控加工工艺内容要求具体、详细，传统加工工艺内容一般由操作员自己控制。用通用机床加工时，许多具体的工艺问题，如工艺中各工步的划分与安排、刀具的几何形状及尺寸、走刀路线、加工余量、切削用量等，在很大程度上都是由操作工人根据自己的实践经验和习惯自行考虑和决定的，一般无须工艺人员在设计工艺规程时进行过多的规定，零件的尺寸精度也可由试切保证。而在数控加工时，原本在普通机床上由操作工人灵活掌握并可通过适时调整来处理的上述工艺问题，不仅成为数控工艺设计时必须认真考虑的内容，而且编程人员必须事先设计和安排好并做出正确的选择编入加工程序中。数控工艺不仅包括详细描述的切削加工步骤，而且还包括工夹具型号、规格、切削用量和其他特殊要求的内容以及标有数控加工坐标位置的工序图等，在自动编程中更需要确定详细的各种工艺参数。 4.1.6 加工精度比较

数控机床是高度综合的机电一体化产品，是由精密机械和自动化控制系统组成的。其本身具有很高的定位精度，而且数控加工是按所编程的程序自动完成加工的，消除了操作者的各种人为误差，提高了同批工件加工尺寸的一致性，使加工质量稳定，产品的合格率高。机床的传动系统与机床的结构具有很高的刚度及热稳定性。在设计传统结构时采用了减少误差的措施，并由数控进行补偿，所以数控机床有较高的加工精度。更重

要的是数控加工精度不受工件形状及复杂程度的影响，这一点普通机床是无法与之相比的。一些由复杂曲面、曲线形成的机械零件，用常规工艺方法和手工操作难以加工甚至无法完成，如图3-1中的R

3、R15用常规工艺难以达到零件要求的精度，而用数控机床可轻松实现要求。

由于数控机床本身具有很高的重复定位精度，又是按所编程自动完成加工的，消除了操作者的各种人为误差，提高了同批工件加工尺寸的一致性，使加工质量稳定，产品的合格率高。数控加工工艺加工的零件精度高，误差小，生产效益高，用普通数控机床一般可以提高效率3-5倍，使用数控加工中心机床则可提高生产率5-10倍，节约了时间与资金。

操作人员要求素质高，工资成本高；系统复杂，修理复杂，维护费用高，需要好的工作环境。两加工精度如图4-5所示。

图4-5 数控加工工艺与传统加工工艺加工精度比较

包括超精密切削(车、铣)、超精密磨削、超精密研磨抛光以及超精密特种加工(三束加工及微细电火花加工、微细电解加工和各种复合加工等)。随着现代科学技术的发展，对超精密加工技术不断提出了新的要求。新材料及新零件和新工艺的出现，更高精度要求的提出等都需要超精密加工工艺，发展新型超精密加工机床，完善现代超精密加工技术，以适应现代科技的发展。当前，机械加工高精度的要求如下:普通的加工精度提高了一倍，达到5微米；精密加工精度提高了两个数量级，超精密加工精度进入纳米级(0.001微米)，主轴回转精度要求达到0.01一0.05微米，加工圆度为0.1微米，加工表面粗糙Ra=0.003微米。精密化是为了适应高新技术发展的需要，也是为了提高普通机电产品的性能、质量和可靠性，减少其装配时的工作量从而提高装配效率的需要。 5.1.2 高速、高效

90年代以来，欧、美、日各国争相开发应用新一代高速数控机床，加快机床高速化发展步伐。高速主轴单元(电机主轴，转速15000一100000r/min)、高速且高加/减速度的进给运动部件(快移速度60一120m/min，切削进给速度高达60m/min)、高性能数控和伺服系统以及数控工具系统都出现了新的突破，达到了新的技术水平。

依靠快速、准确的数字量传递技术对高性能的机床执行部件进行高精密度、高响应速度的实时处理，由于采用了新型刀具，车削和铣削的切削速度已达到5000米一8000米/分以上；主轴转数在30000转/分(有的高达10万转/分)以上；工作台的移动速度(进给速度):在分辨率为1微米时，在100米/分(有的到200米/分)，在分辨率为0.1微米时，在24米/分以上；自动换刀速度在1秒以内；小线段插补进给速度达到12米/分。根据高效率、大批量生产需求和电子驱动技术的飞速发展，高速直线电机的推广应用，开发出一批高速、高效的高速响应的数控机床以满足汽车、农机等行业的需求。还由于新产品更新换代周期加快，模具、航空、军事等工业的加工零件不但复杂而且品种增多。

5.2 多轴联动加工和复合加工的发展趋势

多轴联动加工，零件在一台数控机床上一次装夹后，可进行自动换刀、旋转主轴头、旋转工作台等操作，完成多工序、多表面的复合加工，不仅光洁度高，而且效率也大幅度提高。

采用5轴联动对三维曲面零件的加工，可用刀具最佳几何形状进行切削，不仅光洁度高，而且效率也大幅度提高。一般认为，1台5轴联动机床的效率可以等于2台3轴联动机床，特别是使用立方氮化硼等超硬材料铣刀进行高速铣削淬硬钢零件时，5轴联动加工可比3轴联动加工发挥更高的效益。但过去因5轴联动数控系统、主机结构复杂等原因，其价格要比3轴联动数控机床高出数倍，加之编程技术难度较大，制约了5轴联动机床的发展。当前由于电主轴的出现，使得实现5轴联动加工的复合主轴头结构大为简化，其制造难度和成本大幅度降低，数控系统的价格差距缩小。因此促进了多轴联动机床和复合加工机床的发展。

5.3 柔性化、智能化、开放化、网络化的趋势

5.3.1 柔性化、智能化

柔性化包含两方面：数控系统本身的柔性，数控系统采用模块化设计，功能覆盖面大，可裁剪性强，便于满足不同用户的需求；群控系统的柔性，同一群控系统能依据不同生产流程的要求，使物料流和信息流自动进行动态调整，从而最大限度地发挥群控系统的效能。自动编程、加工过程智能监控、在线检测等。今后的数控系统将计算机智能技术，网络技术、多媒体技术、CAD／CAM、伺服控制、自适应控制、动态数据管理及动态刀具补偿、动态仿真等高新技术融于一体，形成严密的制造过程，即称为智能闭环控制体系，这种技术是利用传感器获得适时的信息，以增强制造者取得最佳产品的能力；智能数控系统通过对影响加工精度和效率的物理量进行检测、建模、提取特征、自动感知加工系统的内部状态及外部环境，快速做出实现最佳目标的智能决策，对进给速度、切削深度、坐标移动、主轴转速等工艺参数进行实时控制，使机床的加工过程处于最佳状态。

21世纪的数控装备将是具有一定智能化的系统，智能化的内容包括在数控系统中的各个方面：为追求加工效率和加工质量方面的智能化，如加工过程的自适应控制，工艺参数自动生成；为提高驱动性能及使用连接方便的智能化，如前馈控制、电机参数的自适应运算、自动识别负自动选定模型、自整定等；简化编程、简化操作方面的智能化，如智能化的自动编程、智能化的人机界面等；还有智能诊断、智能监控方面的内容、方

便系统的诊断及维修等。为解决传统的数控系统封闭性和数控应用软件的产业化生产存在的问题。

5.3.2 开放化、网络化

目前许多国家对开放式数控系统进行研究，数控系统开放化已经成为数控系统的未来之路。所谓开放式数控系统就是数控系统的开发可以在统一的运行平台上，面向机床厂家和最终用户，通过改变、增加或剪裁结构对象（数控功能），形成系列化，并可方便地将用户的特殊应用和技术诀窍集成到控制系统中，快速实现不同品种、不同档次的开放式数控系统，形成具有鲜明个性的名牌产品。目前开放式数控系统的体系结构规范、通信规范、配置规范、运行平台、数控系统功能库以及数控系统功能软件开发工具等是当前研究的核心。网络化数控装备是近两年国际著名机床博览会的一个新亮点。数控装备的网络化将极大地满足生产线、制造系统、制造企业对信息集成的需求，也是实现新的制造模式如敏捷制造、虚拟企业、全球制造的基础单元。国内外一些著名数控机床和数控系统制造公司都在近两年推出了相关的新概念和样机，反映了数控机床加工向网络化方向发展的趋势。

结论：

经过四个多月的努力，我的论文《数控加工工艺与传统加工工艺比较》终于完成，在整个设计过程中，出现过很多的难题，但都在老师和同学的帮助下顺利解决，在不断的学习过程中我体会到：写论文是一个不断学习的过程，从最初刚选论文题目对题目研究的方向模糊不清到到最后能够对该问题有深刻的了解和认识，我体会到实践对于学习的重要性，以前只是明白理论，没有经过实践，对知识的理解不够明确，通过这次论文的写作，以前对理论知识模棱两可的现在得到了深刻的认识。总之，通过这次毕业设计，我深刻体会到要做好一件完整的事，需要有明确的目标和计划，持之以恒精神，勤奋的努力，系统的思维方式，足够的耐心，要善于运用已有的资源来充实自己，用已有的知识指导自己。

参考文献

1）鲁昌国.黄宏伟,于波.机械制造技术.大连：理工大学出版社，2007.9 2）杨建明.邹军.数控加工工艺与编程.北京：理工大学出版社，2006.7 3）周骥平.林岗.机械制造自动化技术.机械工业出版社，2000.8 4）龚仲华.数控技术.机械工业出版社，2002.3 5）党喜龙.数控加工工艺研究，郑州航天电子技术有限公司，2003.6 6）张丽华.数控机床加工程序编制.北京：机械工业出版社，2003.10 7）吴长德..数控加工对传统加工工艺产生的变革[J].现代制造工程，2002.8）陈洪涛.数控加工工艺与编程[M].北京:高等教育出版社，2006.9）雷宝珍.数控加工工艺与编程(数控专业21世纪高职高专规划教材).中国林业出版社：2003124000，2001-4.10）徐亮，陈科.浅析普通加工工艺与数控加工工艺的教学接轨，合肥工业大学，2004.11）陈奇.对夹方法兰数控加工工艺与传统加工工艺的比较, 华北科技学院学报，2009.12）唐义祥.数控技术发展趋势智能化数控系统，贵州大学职业技术学院，2002.13）徐伟.数控系统发展趋势的研究，广东技术师范学院，2003.14）罗然宾.数控技术和装备发展趋势及对策，梧州技术交流站，2001-4.15）廖国庆.浅谈数控技术的发展。广东省交通高级技工学校，1997.1

致 谢

本论文是在谢老师的指导下完成的。在研究分析的过程中，谢老师给予了耐心的指导，并提供了很多与该课题相关的重要信息，培养了我对事情研究分析的严谨态度和创新精神，很大程度上提高了我分析问题，解决问题的能力，这非常有利于我现在和今后的学习和工作。在此表示衷心的感谢！

四年短暂而又充实的学生生活即将划上句号，带着满囊知识的我们即将踏上人生的另一征程。四年的求知生涯让我结识了许多良师益友，在老师、同学、亲友的大力支持下，我走过了充实而又精彩的四年。在论文即将完成之际，思绪万千，心情澎湃。 伟人、名人为我所崇拜，可是我更急切地要把我的敬意和赞美献给我的指导老师。我不是您最出色的学生，而您却是我最尊敬的老师。您学识渊博，视野开阔，认真负责，尽心尽力，为我营造了一种良好的精神氛围。授人以鱼不如授人以渔，在我实习的时候你对我提出的建议实在太可贵了，您交给了我一种认真、勤于思考的学习态度，你交给我的这些对我以后的学习和工作都将有很大的帮助。您使我接受了全新的思想观念，树立了宏伟的学术目标，领会了基本的思考方式，从论文题目的选定到论文写作的指导，都是您给我耐心的点拨和指导，谢谢你老师！

感谢我的师长、同学、朋友和所有在毕业设计中曾经帮助过我的人，以及在设计中被我引用或参考的文献的作者。

第18篇：05数控技师毕业论文

专业论文

工种：数控车工

浅谈机械制造中数控技术的应用

姓名：郭剑

身份证号：410721199103295014

等级：技师

准考证号：

培训单位：新乡技师学院

鉴定单位：

2011年2月20日

摘要：数控技术是实现机械制造自动化的关键，直接影响到国家工业的发 1

展和综合国力的提高。以数控技术为核心的机械设备的生产和应用已经成为衡量一个国家技术水平和战略地位的重要标准。因此广泛采用数控技术应用于制造业，无论从战略角度还是发展策略，都是我国实现工业经济大国必须要大力提倡和广泛发展的。

关键词：机械制造数控技术

目录

一、概述„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4

二、数控技术特点„„„„„„„„„„„„„„„„„„

4三、机械制造中数控技术的应用„„„„„„„„„„„„4

（一）、工业生产„„„„„„„„„„„„„„„„„„4

（二）、煤矿机械„„„„„„„„„„„„„„„„„„4

（三）、汽车工业„„„„„„„„„„„„„„„„„„5

（四）、机床设备„„„„„„„„„„„„„„„„„„5

四、数控技术的发展„„„„„„„„„„„„„„„„„5

五、结束语„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„5

参考文献„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„6

一、概述

在机械制造业中，数控加工技术已经越来越受到重视。随着计算机技术为主流的现代科技技术发展和市场产品竞争的加剧，传统的机械制造技术很难满足现代产品多样化的发展和日新月异的换代速度。面对多品种小批量生产比重的加大，产品交货质量和成本要求的提高，要求现代的制造技术具有很高的柔性。如何能增强机械制造业对外界因素的适应能力以及产品适应市场的变化能力，就需要我们能利用现代数控技术的灵活性，最大限度的应用于机械制造行业。将机械设备的功能、效率、可靠性和产品质量提高到一个新的水平，从而满足现代市场的竞

争需求。

二、数控技术特点

数控技术是用数字信息对机械加工和运动过程进行控制的技术。它是集传统的机械制造技术、计算机技术、传感检测技术、网络通信技术、光机电技术于一体的现代制造业基础技术，具有高精度、高效率、柔性自动化等特点。

目前是采用计算机控制，预先编程然后利用控制程序实现对设备的控制功能。由于计算机软件的辅助功能替代了早期使用纯硬件电路组成的数控装置，使得输入数据的存储、处理、判断、运算等功能均由现场可编辑的软件来完成，这样极大的增强了机械制造的灵活性，提高设备的工作效率。

三、机械制造中数控技术的应用

（一）、工业生产

工业机器人和传统的数控系统一样是由控制单元、驱动单元和执行机构组成的。主要运用机器设备的生产线上，或者运用于复杂恶劣的劳动环境下下，完成人类难以完成的工作，很大程度上改善了劳动条件，保证了生产质量和人身安全。在实际操作中，控制单元是由计算机系统组成，指挥机器人按照写入内核的程序向驱动单元发出指令，完成预想的操作，同时同步检测执行动作，一旦出现错误或发生故障，由传感系统和检测系统反馈到控制单元，发出报警信号和相应的保护动作。而执行机构是由伺服系统和机械构件组成。有动力部分向执行机构提供动力，使执行机构在驱动元件的作用下完成规定操作。

（二）、煤矿机械

现代采煤机开发速度快、品种多，都是小批量的生产，各种机壳的毛坯制造越来越多地采用焊件，传统机械加工难以实现单件的下料问题，而使用数控气割，代替了过去流行的仿型法，使用龙骨板程序对采煤机叶片、滚筒等下料，从而优化套料的选用方案。使其发挥了切割速度快、质量可靠的优势，一些零件的焊接坡口可直接割出，这样大大提高了生产效率。同时，数控气割机装有自动可调的切缝补偿装置。它允许对构件的实际轮廓进行程序控制，好比数控机床上对铣刀的半径补偿一样。这样可以通过调节切缝的补偿值来精确的控制毛坯件的加工余量。

（三）、汽车工业

汽车工业近20年来发展尤为迅猛，在快速发展的过程中，汽车零部件的

加工技术也在快速发展，数控技术的出现，更加快了复杂零部件快速制造的实现过程。

将高速加工中心和其它高速数控机床组成的高速柔性生产线集“高柔性”与“高效率”于一体，既可满足产品不断更新换代的要求，做到一次投资，长期受益，又有接近于组合机床刚性自动线的生产效率，从而打破汽车生产中有关“经济规模”的传统观念，实现了多品种、中小批量的高效生产。数控加工技术中的快速成形制造技术在复杂的零部件加工制造中可以很轻易方便的实现，不仅如此，数控技术中的虚拟制造技术、柔性制造技术、集成制造技术等等，在汽车制造工业中都得到了广泛深入的应用。21世纪的汽车加工制造业已经离不开数控加工技

术的应用了。

（四）、机床设备

机械设备是机械制造中的重中之重，面对现代机械制造业的需求，具备了控制能力的机床设备是现代机电一体化产品的重要组成部分。计算机数控技术为机械制造业提供了良好的机床控制能力，即把计算机控制装置运用到机床上，也就是用数控技术对机床的加工实施控制，这样的机床就是数控机床。它是以代码实现机床控制的机电一体化产品，它把刀具和工件之间的相对位置、主轴变速、刀具的选择、冷却泵的起停等各种操作和顺序动作数字码记录在控制介质上，从而发出控制指令来控制机床的伺服系统或其他执行元件，使机床自动加工出所需零件。

四、数控技术的发展

从第一台数控机床开发成功到现在已有50多年的历史，由传统的封闭式数控系统发展到现今的开放式PC数控系统。传统的计算机数控系统，由于采用封闭的体系结构，它的通用性、软件移植性、功能扩展和维修都比较困难；开放式体系结构的计算机数控系统的发展，使传统的计算机数控系统的市场正在受到挑战。开放式计算机数控系统，采用软件模块化的体系结构，显示了优良的性能，能适应各种计算机的软件平台，具有统一风格的用户交互环境，操作、维护、更新换代和软件开发都比较方便，具有较高的性能价格比，已成为数控系统发展的方向。

五、结束语

机械制造技术不仅是衡量一个国家科技发展水平的重要标志，也是国际间科技竞争的重点。我国正处于经济发展的关键时期，制造技术是我们的薄弱环节。PC机进入数控领域，极大的促进了数控技术的发展，也为我国在数控生产领域赶超发达国家提供了机遇。跟上发展先进数控制造技术的世界潮流，将其放在战略优先地位，并以足够的力度予以实施，尽快缩小与发达国家的差距，在激烈的市场竞争中立于不败之地。同时，数控加工技术的发展孕育产生大量的数控专业技术人才，进而推动我国现代机械制造业进一步走向繁荣。

参考文献：

[1]马岩.中国木材工业数控化的普及[J].木材工业.2006(02).

[2]陈光明.基于数控加工的工艺设计原则及方法研究[J].制造业自动化.2005(09).

[3]南生春，傅万四.浅谈数控技术在木材加工机械上的应用[J].木材加工机械,2004(01).

[4]孙荣创.数控技术及装备的发展趋势及策略[J].中国科技信息.2006(12).

第19篇：数控专业毕业论文.好用!

******职业技术学院

题目名称：学生班级：学生姓名：学 号：系/专 业：指导教师：毕业论文

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摘 要

世界制造业转移，中国正在逐步成为世界加工厂。美国、德国、韩国等国家已经进入工业化发展的高技术密集时代与微电子时代，钢铁、机械、化工等重工业正逐渐向发展中国家转移。我国目前经济发展已经过了发展初期，正处于重化工业发展中期。

未来10年将是中国机械行业发展最佳时期。美国、德国的重化工业发展期延续了18年以上，美国、德国、韩国四国重化工业发展期平均延续了12年，我们估计中国的重化工业发展期将至少延续10年，直到2015年。因此，在未来10年中，随着中国重化工业进程的推进，中国企业规模、产品技术、质量等都将得到大幅提升，国产机械产品国际竞争力增强，逐步替代进口，并加速出口。目前，机械行业中部分子行业如船舶、铁路、集装箱及集装箱起重机制造等已经受益于国际间的产业转移，并将持续受益；电站设备、工程机械、床等将受益于产业转移，加快出口进程

关键词 : 数控 工业化发展 刀具 机床 ABSTRACT The design of the parts for the thread with the parts, their shape characteristics of view, it is a typical shaft.According to the part drawings and technical requirements, the parts detailed analysis of NC machining proce, the part is a shaft supporting parts, parts of the material is 45 steel.The part has internal thread, external thread, a ball and the arc, is a typical mating part.The parts of the surface with the precision and size of high precision, ordinary CNC machine tools can not meet the requirement, so the selection of CNC machining, production program is a single piece.

Based on the above analysis of the results to determine the part of the proceing methods, clamping methods, location reference, the use of tools, proce sequencing, working step by, walking routes and cutting knives, etc., and prepared part of the digital proceing technology cards CNC machining procees and tool card, and finally, the use of manually programming the preparation of the part of the NC machining program.

Key words: NC proceing；Proce analysis；Proce design； Proce plan

目 录

第一章 数控机床的产生 第二章 数控机床的发展

2.1数控系统的发展 5 2.2机床的发展趋势 5 第三章 数控机床的分类

3.1按加工工艺方法分类

3.1.1金属切削类数控机床

3.1.2特种加工类数控机床 3.1.3板材加工类数控机床 3.2按控制运动轨迹分类 3.1.2点位控制数控机床 3.2.2直线控制数控机床 3.2.3轮廓控制数控机床 3.3按驱动装置的特点分类 3.3.1开环控制数控机床

3.3.2闭环控制数控机床 3.3.3半闭环控制数控机床 3.3.4混合控制数控机床

第四章 数控车的工艺与工装削

4.1合理选择切削用量

4.2合理选择刀具

4.3合理选择夹具

4.4确定加工路线

4.5加工路线与加工余量的联系

4.6夹具安装要点

第五章 程序首句妙用与控制尺寸精度的技巧

6 6 6 7 7 7 7 8 8 8 8 9 9

10 10 10 10 11 11

5.1程序首句妙用G00的技巧 11 5.2控制尺寸精度的技巧 12 5.2.1修改刀补值保证尺寸精度 12 5.2.2半精加工消除丝杆间隙影响保证尺寸精度 12 5.2.3程序编制保证尺寸精度 13 5.2.4修改程序和刀补控制尺寸 13 第六章 数控技术

6.1数控机床电气控制系统综述 6.2数控机床运动坐标的电气控制

结语 致谢 参考文献

14 15

18 19 20

第一章 数控机床的产生

在机械制造工业中并不是所有的产品零件都具有很大的批量，单件与小批量生产的零件（批量在10～100件）约占机械加工总量的80%以上。尤其是在造船、航天、航空、机床、重型机械以及国防工业更是如此。

为了满足多品种，小批量的自动化生产，迫切需要一种灵活的，通用的，能够适用产品频繁变化的柔性自动化机床。数控机床就是在这样的背景下诞生与发展起来的。它为单件、小批量生产的精密复杂零件提供了自动化的加工手段。

根据国家标准ＧＢ／Ｔ８１２９－１９９７，对机床数字控制的定义：用数字控制的装置（简称数控装置），在运行过程中，不断地引入数字数据，从而对某一生产过程实现自动控制，叫数字控制，简称数控。用计算机控制加工功能，称计算机数控（computerized numerical ，缩写ＣＮＣ）。

数控机床即使采用了数控技术的机床，或者说装备了数控系统的机床。从应用来说，数控机床就是将加工过程所需的各种操作（如主轴变速、松加工件、进刀与退刀、开车与停车、选择刀具、供给切削液等）和步骤，以及刀具与工件之间的相对位移量都用数字化的代码来表示，通过控制介质将数字信息送入专用的或通用的计算机，计算机对输入的信息进行处理与运算，发出各种指令来控制机床的伺服系统或其他执行元件，是机床自动加工出所需要的零件。

第二章 数控机床的发展

2.1 数控系统的发展

从１９５２年第一台数控机床问世后，数控系统已经先后经历了两个阶段和六代的发展，其六代是指电子管、晶体管、集成电路、小型计算机、微处理器和基于工控ＰＣ机的通用CNC系统。其中前三代为第一阶段，称作为硬件连接数控，简称ＮＣ系统；后三代为第二阶段，乘坐计算机软件数控，简称ＣＮＣ系统。

2.2 机床的发展趋势

数控机床总的发展趋势是工序集中、高速、高效、高精度以及方便使用、提高可靠性等。 （1）工序集中 20世纪50年代末期，在一般数控机床的基础上开发了数控加工中心， 即自备刀具库的自动换刀数控机床。在加工中心机床上，工件一次装夹后，机床的机械手可

以自动更换刀具，连续的对工件进行多种工序加工。

目前，加工中心机床的刀具库容量可达到100多把刀具，自动换刀装置的换刀时间仅需0.5～2秒。加工中心机床使工序集中在一台机床上完成，减少了由于工序分散，工件多次安装引起的定位误差，提高了加工精度，同时也减少了机床的台数与占地面积，压缩了半成品的库存量，减少了工序间的辅助时间，有效的提高了数控机床的生产效率和数控加工的经济效益。

（2）高速、高效、高精度

高速、高效、高精度是机械加工的目标，数控机床因其价格昂贵，在上述三方面的发展也就更为突出。 （3）方便使用

数控机床制造厂把建立友好的人机界面、提高数控机床的可靠性作为提高竞争能力的主要方面。

1）加工编程方便

手工编程和自动编程已经使用了几十年，有了长足的发展，在手工编程方面，开发了多种加工循环、参数编程和除直线、圆弧以外的各种插补功能，CAD/CAM的研究发展，从技术上来讲可以替代手工编程。但是一套适用的CAD/CAM软件加上计算机硬件，投资较大，学习、掌握时间较长，对大多数的简单工件很不经济。

近年来，发展起来的图形交互式编程系统（WOP，又称面向车间编程），很受用户欢迎。这种编程方式不使用G、M代码，而是借助图形菜单，输入整个图形块以及相应参数作为加工指令，形成加工程序，与传统加工时的思维方式类似。图形交互编程方法在制定标准后，有可能成为各种型号的数控机床统一的编程方法。 2）使用方法

数控机床普遍采用彩色CRT进行人机对话、图形显示和图形模拟的。有的数控机床将采用说明书、编程指南、润滑指南等存入系统共使用者调阅。

第三章 数控机床的分类

3.1 按加工工艺方法分类 3.1.1．金属切削类数控机床

与传统的车、铣、钻、磨、齿轮加工相对应的数控机床有数控车床、数控铣床、数控钻床、

数控磨床、数控齿轮加工机床等。尽管这些数控机床在加工工艺方法上存在很大差别，具体的控制方式也各不相同，但机床的动作和运动都是数字化控制的，具有较高的生产率和自动化程度。

在普通数控机床加装一个刀库和换刀装置就成为数控加工中心机床。加工中心机床进一步提高了普通数控机床的自动化程度和生产效率。例如铣、镗、钻加工中心，它是在数控铣床基础上增加了一个容量较大的刀库和自动换刀装置形成的，工件一次装夹后，可以对箱体零件的四面甚至五面大部分加工工序进行铣、镗、钻、扩、铰以及攻螺纹等多工序加工，特别适合箱体类零件的加工。加工中心机床可以有效地避免由于工件多次安装造成的定位误差，减少了机床的台数和占地面积，缩短了辅助时间，大大提高了生产效率和加工质量。

3.1.2．特种加工类数控机床

除了切削加工数控机床以外，数控技术也大量用于数控电火花线切割机床、数控电火花成型机床、数控等离子弧切割机床、数控火焰切割机床以及数控激光加工机床等。

3.1.3．板材加工类数控机床

常见的应用于金属板材加工的数控机床有数控压力机、数控剪板机和数控折弯机等。近年来，其它机械设备中也大量采用了数控技术，如数控多坐标测量机、自动绘图机及工业机器人等。

3.2 按控制运动轨迹分类 3.2.1．点位控制数控机床

位置的精确定位，在移动和定位过程中不进行任何加工。机床数控系统只控制行程终点的坐标值，不控制点与点之间的运动轨迹，因此几个坐标轴之间的运动无任何联系。可以几个坐标同时向目标点运动，也可以各个坐标单独依次运动。

这类数控机床主要有数控坐标镗床、数控钻床、数控冲床、数控点焊机等。点位控制数控机床的数控装置称为点位数控装置。

3.2.2．直线控制数控机床

直线控制数控机床可控制刀具或工作台以适当的进给速度，沿着平行于坐标轴的方向 进行直线移动和切削加工，进给速度根据切削条件可在一定范围内变化。

直线控制的简易数控车床，只有两个坐标轴，可加工阶梯轴。直线控制的数控铣床，有三个坐标轴，可用于平面的铣削加工。现代组合机床采用数控进给伺服系统，驱动动力头带有多轴箱的轴向进给进行钻镗加工，它也可算是一种直线控制数控机床。

数控镗铣床、加工中心等机床，它的各个坐标方向的进给运动的速度能在一定范围内进行调整，兼有点位和直线控制加工的功能，这类机床应该称为点位/直线控制的数控机床。

3.2.3．轮廓控制数控机床

轮廓控制数控机床能够对两个或两个以上运动的位移及速度进行连续相关的控制，使合成的平面或空间的运动轨迹能满足零件轮廓的要求。它不仅能控制机床移动部件的起点与终点坐标，而且能控制整个加工轮廓每一点的速度和位移，将工件加工成要求的轮廓形状。 常用的数控车床、数控铣床、数控磨床就是典型的轮廓控制数控机床。数控火焰切割机、电火花加工机床以及数控绘图机等也采用了轮廓控制系统。轮廓控制系统的结构要比点位/直线控系统更为复杂，在加工过程中需要不断进行插补运算，然后进行相应的速度与位移控制。

现在计算机数控装置的控制功能均由软件实现，增加轮廓控制功能不会带来成本的增加。因此，除少数专用控制系统外，现代计算机数控装置都具有轮廓控制功能。

3.3 按驱动装置的特点分类 3.3.1开环控制数控机床

这类控制的数控机床是其控制系统没有位置检测元件，伺服驱动部件通常为反应式步进电动机或混合式伺服步进电动机。数控系统每发出一个进给指令，经驱动电路功率放大后，驱动步进电机旋转一个角度，再经过齿轮减速装置带动丝杠旋转，通过丝杠螺母机构转换为移动部件的直线位移。移动部件的移动速度与位移量是由输入脉冲的频率与脉冲数所决定的。此类数控机床的信息流是单向的，即进给脉冲发出去后，实际移动值不再反馈回来，所以称为开环控制数控机床。

开环控制系统的数控机床结构简单，成本较低。但是，系统对移动部件的实际位移量不进行监测，也不能进行误差校正。因此，步进电动机的失步、步距角误差、齿轮与丝杠等传动误差都将影响被加工零件的精度。开环控制系统仅适用于加工精度要求不很高的中小型数控机床，特别是简易经济型数控机床。

3.3.2闭环控制数控机床

接对工作台的实际位移进行检测，将测量的实际位移值反馈到数控装置中，与输入的指令位移值进行比较，用差值对机床进行控制，使移动部件按照实际需要的位移量运动，最终实现移动部件的精确运动和定位。从理论上讲，闭环系统的运动精度主要取决于检测装置的检测精度，也与传动链的误差无关，因此其控制精度高。图1-3所示的为闭环控制数控

机床的系统框图。图中A为速度传感器、C为直线位移传感器。当位移指令值发送到位置比较电路时，若工作台没有移动，则没有反馈量，指令值使得伺服电动机转动，通过A将速度反馈信号送到速度控制电路，通过C将工作台实际位移量反馈回去，在位置比较电路中与位移指令值相比较，用比较后得到的差值进行位置控制，直至差值为零时为止。这类控制的数控机床，因把机床工作台纳入了控制环节，故称为闭环控制数控机床。 闭环控制数控机床的定位精度高，但调试和维修都较困难，系统复杂，成本高。

3.3.3半闭环控制数控机床

半闭环控制数控机床是在伺服电动机的轴或数控机床的传动丝杠上装有角位移电流检测装置（如光电编码器等），通过检测丝杠的转角间接地检测移动部件的实际位移，然后反馈到数控装置中去，并对误差进行修正。通过测速元件A和光电编码盘B可间接检测出伺服电动机的转速，从而推算出工作台的实际位移量，将此值与指令值进行比较，用差值来实现控制。由于工作台没有包括在控制回路中，因而称为半闭环控制数控机床。

半闭环控制数控系统的调试比较方便，并且具有很好的稳定性。目前大多将角度检测装置和伺服电动机设计成一体，这样，使结构更加紧凑。

3.3.4混合控制数控机床

将以上三类数控机床的特点结合起来，就形成了混合控制数控机床。混合控制数控机床特别适用于大型或重型数控机床，因为大型或重型数控机床需要较高的进给速度与相当高的精度，其传动链惯量与力矩大，如果只采用全闭环控制，机床传动链和工作台全部置于控制闭环中，闭环调试比较复杂。混合控制系统又分为两种形式：

（1）开环补偿型。它的基本控制选用步进电动机的开环伺服机构，另外附加一个校正电路。用装在工作台的直线位移测量元件的反馈信号校正机械系统的误差。

（2）半闭环补偿型。它是用半闭环控制方式取得高精度控制，再用装在工作台上的直线位移测量元件实现全闭环修正，以获得高速度与高精度的统一。其中A是速度测量元件（如测速发电机），B是角度测量元件，C是直线位移测量元件。

第四章 数控车的工艺与工装削

数控车床加工工艺与普通车床的加工工艺类似，但由于数控车床是一次装夹，连续自动加工完成所有车削工序，因而应注意以下几个方面。

4.1.合理选择切削用量

对于高效率的金属切削加工来说，被加工材料、切削工具、切削条件是三大要素。这些决定着加工时间、刀具寿命和加工质量。经济有效的加工方式必然是合理的选择了切削条件。 切削条件的三要素：切削速度、进给量和切深直接引起刀具的损伤。伴随着切削速度的提高，刀尖温度会上升，会产生机械的、化学的、热的磨损。切削速度提高20%，刀具寿命会减少1/2。

进给条件与刀具后面磨损关系在极小的范围内产生。但进给量大，切削温度上升，后面磨损大。它比切削速度对刀具的影响小。切深对刀具的影响虽然没有切削速度和进给量大，但在微小切深切削时，被切削材料产生硬化层，同样会影响刀具的寿命。

用户要根据被加工的材料、硬度、切削状态、材料种类、进给量、切深等选择使用的切削速度。

最适合的加工条件的选定是在这些因素的基础上选定的。有规则的、稳定的磨损达到寿命才是理想的条件。

然而，在实际作业中，刀具寿命的选择与刀具磨损、被加工尺寸变化、表面质量、切削噪声、加工热量等有关。在确定加工条件时，需要根据实际情况进行研究。对于不锈钢和耐热合金等难加工材料来说，可以采用冷却剂或选用刚性好的刀刃。

4.2.合理选择刀具

1) 粗车时，要选强度高、耐用度好的刀具，以便满足粗车时大背吃刀量、大进给量的要求。 2) 精车时，要选精度高、耐用度好的刀具，以保证加工精度的要求。 3) 为减少换刀时间和方便对刀，应尽量采用机夹刀和机夹刀片。

4.3.合理选择夹具

1) 尽量选用通用夹具装夹工件，避免采用专用夹具； 2) 零件定位基准重合，以减少定位误差。

4.4.确定加工路线

加工路线是指数控机床加工过程中，刀具相对零件的运动轨迹和方向。 1) 应能保证加工精度和表面粗糙要求； 2) 应尽量缩短加工路线，减少刀具空行程时间。

4.5.加工路线与加工余量的联系

目前，在数控车床还未达到普及使用的条件下，一般应把毛坯上过多的余量，特别是含有锻、铸硬皮层的余量安排在普通车床上加工。如必须用数控车床加工时，则需注意程序的

灵活安排。

4.6.夹具安装要点

目前液压卡盘和液压夹紧油缸的连接是靠拉杆实现的，液压卡盘夹紧要点如下：首先用搬手卸下液压油缸上的螺帽，卸下拉管，并从主轴后端抽出，再用搬手卸下卡盘固定螺钉，即可卸下卡盘。

第五章 程序首句妙用与控制尺寸精度的技巧

5.1、程序首句妙用G00的技巧

目前我们所接触到的教科书及数控车削方面的技术书籍，程序首句均为建立工件坐标系，即以G50 Xα Zβ作为程序首句。根据该指令，可设定一个坐标系，使刀具的某一点在此坐标系中的坐标值为(Xα Zβ)(本文工件坐标系原点均设定在工件右端面)。采用这种方法编写程序，对刀后，必须将刀移动到G50设定的既定位置方能进行加工，找准该位置的过程如下。

1）.对刀后，装夹好工件毛坯；

2）.主轴正转，手轮基准刀平工件右端面A；

3）.Z轴不动，沿X轴释放刀具至C点，输入G50 Z0，电脑记忆该点； 4).程序录入方式，输入G01 W-8 F50，将工件车削出一台阶；

5).X轴不动，沿Z轴释放刀具至C点，停车测量车削出的工件台阶直径γ，输入G50 Xγ，电脑记忆该点；

6).程序录入方式下，输入G00 Xα Zβ，刀具运行至编程指定的程序原点，再输入G50 Xα Zβ，电脑记忆该程序原点。

上述步骤中，步骤6即刀具定位在XαZβ处至关重要，否则，工件坐标系就会被修改，无法正常加工工件。有过加工经验的人都知道，上述将刀具定位到XαZβ处的过程繁琐，一旦出现意外，X或Z轴无伺服，跟踪出错，断电等情况发生，系统只能重启，重启后系统失去对G50设定的工件坐标值的记忆，“复位、回零运行”不再起作用，需重新将刀具运行至XαZβ位置并重设G50。如果是批量生产，加工完一件后，回G50起点继续加工下一件，在操作过程中稍有失误，就可能修改工件坐标系。鉴于上述程序首句使用G50建立工件坐标系的种种弊端，笔者想办法将工件坐标系固定在机床上，将程序首句G50 XαZβ改为G00 X

α Zβ后，问题迎刃而解。其操作过程只需采用上述找G50过程的前五步，即完成步骤

1、

2、

3、

4、5后，将刀具运行至安全位置，调出程序，按自动运行即可。即使发生断电等意外情况，重启系统后，在编辑方式下将光标移至能安全加工又不影响工件加工进程的程序段，按自动运行方式继续加工即可。上述程序首句用 G00代替G50的实质是将工件坐标系固定在机床上，不再囿于G50 Xα Zβ程序原点的限制，不改变工件坐标系，操作简单，可靠性强，收到了意想不到的效果。中国金属加工在线

5.2、控制尺寸精度的技巧 5.2.1.修改刀补值保证尺寸精度

由于第一次对刀误差或者其他原因造成工件误差超出工件公差，不能满足加工要求时，可通过修改刀补使工件达到要求尺寸，保证径向尺寸方法如下： a.绝对坐标输入法

根据“大减小，小加大”的原则，在刀补001～004处修改。如用2号切断刀切槽时工件尺寸大了0.1mm，而002处刀补显示是X3.8，则可输入X3.7，减少2号刀补。 b.相对坐标法

如上例，002刀补处输入U-0.1，亦可收到同样的效果。

同理，对于轴向尺寸的控制亦如此类推。如用1号外圆刀加工某处轴段，尺寸长了0.1mm，可在001刀补处输入W0.1。

5.2.2.半精加工消除丝杆间隙影响保证尺寸精度

对于大部分数控车床来说，使用较长时间后，由于丝杆间隙的影响，加工出的工件尺寸经常出现不稳定的现象。这时，我们可在粗加工之后，进行一次半精加工消除丝杆间隙的影响。如用1号刀G71粗加工外圆之后，可在001刀补处输入U0.3，调用G70精车一次，停车测量后，再在001刀补处输入U-0.3，再次调用G70精车一次。经过此番半精车，消除了丝杆间隙的影响，保证了尺寸精度的稳定。

5.2.3.程序编制保证尺寸精度

a.绝对编程保证尺寸精度

编程有绝对编程和相对编程。相对编程是指在加工轮廓曲线上，各线段的终点位置以该线段起点为坐标原点而确定的坐标系。也就是说，相对编程的坐标原点经常在变换，连续位移时必然产生累积误差，绝对编程是在加工的全过程中，均有相对统一的基准点，即坐标原点，故累积误差较相对编程小。数控车削工件时，工件径向尺寸的精度一般比轴向尺寸

精度高，故在编写程序时，径向尺寸最好采用绝对编程，考虑到加工及编写程序的方便，轴向尺寸常采用相对编程，但对于重要的轴向尺寸，最好采用绝对编程。 b.数值换算保证尺寸精度

很多情况下，图样上的尺寸基准与编程所需的尺寸基准不一致，故应先将图样上的基准尺寸换算为编程坐标系中的尺寸。如图2b中，除尺寸13.06mm外，其余均属直接按图2a标注尺寸经换算后而得到的编程尺寸。其中， φ29.95mm、φ16mm及60.07mm三个尺寸为分别取两极限尺寸平均值后得到的编程尺寸。

5.2.4.修改程序和刀补控制尺寸

数控加工中，我们经常碰到这样一种现象：程序自动运行后，停车测量，发现工件尺寸达不到要求，尺寸变化无规律。如用1号外圆刀加工图3所示工件，经粗加工和半精加工后停车测量，各轴段径向尺寸如下：φ30.06mm、φ23.03mm及φ16.02mm。对此，笔者采用修改程序和刀补的方法进行补救，方法如下： a.修改程序

原程序中的X30不变，X23改为X23.03，X16改为X16.04，这样一来，各轴段均有超出名义尺寸的统一公差0.06mm； b.改刀补

在1号刀刀补001处输入U-0.06。

经过上述程序和刀补双管齐下的修改后，再调用精车程序，工件尺寸一般都能得到有效的保证。

数控车削加工是基于数控程序的自动化加工方式，实际加工中，操作者只有具备较强的程序指令运用能力和丰富的实践技能，方能编制出高质量的加工程序，加工出高质量的工件。

第六章 数控技术

6.1 数控机床电气控制系统综述

(1)数据输入装置将指令信息和各种应用数据输入数控系统的必要装置。它可以是穿孔带阅读机(已很少使用)，3.5in软盘驱动器，CNC键盘(一般输入操作)，数控系统配备的硬盘及驱动装置(用于大量数据的存储保护)、磁带机(较少使用)、PC计算机等等。

(2)数控系统数控机床的中枢，它将接到的全部功能指令进行解码、运算，然后有序地发出各种需要的运动指令和各种机床功能的控制指令，直至运动和功能结束。

数控系统都有很完善的自诊断能力，日常使用中更多地是要注意严格按规定操作，而日常的维护则主要是对硬件使用环境的保护和防止系统软件的破坏。

(3)可编程逻辑控制器是机床各项功能的逻辑控制中心。它将来自CNC的各种运动及功能指令进行逻辑排序，使它们能够准确地、协调有序地安全运行；同时将来自机床的各种信息及工作状态传送给CNC，使CNC能及时准确地发出进一步的控制指令，如此实现对整个机床的控制。

当代PLC多集成于数控系统中，这主要是指控制软件的集成化，而PLC硬件则在规模较大的系统中往往采取分布式结构。PLC与CNC的集成是采取软件接口实现的，一般系统都是将二者间各种通信信息分别指定其固定的存放地址，由系统对所有地址的信息状态进行实时监控，根据各接口信号的现时状态加以分析判断，据此作出进一步的控制命令，完成对运动或功能的控制。

不同厂商的PLC有不同的PLC语言和不同的语言表达形式，因此，力求熟悉某一机床PLC程序的前提是先熟悉该机床的PLC语言。

(4)主轴驱动系统接受来自CNC的驱动指令，经速度与转矩(功率)调节输出驱动信号驱动主电动机转动，同时接受速度反馈实施速度闭环控制。它还通过PLC将主轴的各种现实工作状态通告CNC用以完成对主轴的各项功能控制。

主轴驱动系统自身有许多参数设定，这些参数直接影响主轴的转动特性，其中有些不可丢失或改变的，例如指示电动机规格的参数等，有些是可根据运行状态加以调改的，例 如零漂等。通常CNC中也设有主轴相关的机床数据，并且与主轴驱动系统的参数作用相同，因此要注意二者取一，切勿冲突。

(5)进给伺服系统接受来自CNC对每个运动坐标轴分别提供的速度指令，经速度与电流(转矩)调节输出驱动信号驱动伺服电机转动，实现机床坐标轴运动，同时接受速度反馈信号实施速度闭环控制。它也通过PLC与CNC通信，通报现时工作状态并接受CNC的控制。

进给伺服系统速度调节器的正确调节是最重要的，应该在位置开环的条件下作最佳化调节，既不过冲又要保持一定的硬特性。它受机床坐标轴机械特性的制约，一旦导轨和机械传动链

的状态发生变化，就需重调速度环调节器。

(6)电器硬件电路随着PLC功能的不断强大，电器硬件电路主要任务是电源的生成与控制电路、隔离继电器部分及各类执行电器(继电器、接触器)，很少还有继电器逻辑电路的

存在。但是一些进口机床柜中还有使用自含一定逻辑控制的专用组合型继电器的情况，一旦这类元件出现故障，除了更换之外，还可以将其去除而由PLC逻辑取而代之，但是这不仅需要对该专用电器的工作原理有清楚的了解，还要对机床的PLC语言与程序深入掌握才行。

(7)机床(电器部分)包括所有的电动机、电磁阀、制动器、各种开关等。它们是实现机床 各种动作的执行者和机床各种现实状态的报告员。这里可能的主要故障多数属于电器件自身的损坏和连接电线、电缆的脱开或断裂。

(8)速度测量通常由集装于主轴和进给电动机中的测速机来完成。它将电动机实际转速匹配成电压值送回伺服驱动系统作为速度反馈信号，与指令速度电压值相比较，从而实现速度的精确控制。

这里应注意测速反馈电压的匹配联接，并且不要拆卸测速机。由此引起的速度失控多是由于测速反馈线接反或者断线所致。

(9)位置测量较早期的机床使用直线或圆形同步感应器或者旋转变压器，而现代机床多采用光栅尺和数字脉冲编码器作为位置测量元件。它们对机床坐标轴在运行中的实际位置进行直接或间接的测量，将测量值反馈到CNC并与指令位移相比较直至坐标轴到达指令位置，从而实现对位置的精确控制。

位置环可能出现的故障多为硬件故障，例如位置测量元件受到污染，导线连接故障等。

(10)外部设备一般指PC计算机、打印机等输出设备，多数不属于机床的基本配置。使用中的主要问题与输入装置一样，是匹配问题。

6.2.数控机床运动坐标的电气控制

数控机床一个运动坐标的电气控制由电流(转矩)控制环、速度控制环和位置控制环串联组成 。

(1)电流环是为伺服电机提供转矩的电路。一般情况下它与电动机的匹配调节已由制造者作好了或者指定了相应的匹配参数，其反馈信号也在伺服系统内联接完成，因此不需接线与调整。

(2)速度环是控制电动机转速亦即坐标轴运行速度的电路。速度调节器是比例积分(PI)调节器，其P、I调整值完全取决于所驱动坐标轴的负载大小和机械传动系统(导轨、传动机构)的传动刚度与传动间隙等机械特性，一旦这些特性发生明显变化时，首先需要对机械传动系统进行修复工作，然后重新调整速度环PI调节器。

速度环的最佳调节是在位置环开环的条件下才能完成的，这对于水平运动的坐标轴和转动坐标轴较容易进行，而对于垂向运动坐标轴则位置开环时会自动下落而发生危险，可以采取先摘下电动机空载调整，然后再装好电动机与位置环一起调整或者直接带位置环一起调整，这时需要有一定的经验和细心。 速度环的反馈环节见前面“速度测量”一节。

(3)位置环是控制各坐标轴按指令位置精确定位的控制环节。位置环将最终影响坐标轴的位置精度及工作精度。这其中有两方面的工作：

一是位置测量元件的精度与CNC系统脉冲当量的匹配问题。测量元件单位移动距离发出的脉冲数目经过外部倍频电路和/或CNC内部倍频系数的倍频后要与数控系统规定的分辨率相符。例如位置测量元件10脉冲/mm，数控系统分辨率即脉冲当量为0.001mm，则测量元件送出的脉冲必须经过100倍频方可匹配。

二是位置环增益系数Kv值的正确设定与调节。通常Kv值是作为机床数据设置的，数控系统中对各个坐标轴分别指定了Kv值的设置地址和数值单位。在速度环最佳化调节后Kv值的设定则成为反映机床性能好坏、影响最终精度的重要因素。Kv值是机床运动坐标自身性能优劣的直接表现而并非可以任意放大。关于Kv值的设置要注意两个问题，首先要满足下列公式： Kv=v/Δ

式中v——坐标运行速度，m/min Δ——跟踪误差，mm

注意，不同的数控系统采用的单位可能不同，设置时要注意数控系统规定的单位。例如，坐标运行速度的单位是m/min，则Kv值单位为m/(mm·min)，若v的单位为mm/s，则Kv的单位应为mm/(mm·s)。

其次要满足各联动坐标轴的Kv值必须相同，以保证合成运动时的精度。通常是以Kv值最低的坐标轴为准。

位置反馈(参见上节“位置测量”)有三种情况：一种是没有位置测量元件，为位置开环控制即无位置反馈，步进电机驱动一般即为开环；一种是半闭环控制，即位置测量元件不在坐标轴最终运动部件上，也就是说还有部分传动环节在位置闭环控制之外，这种情况要求环外传动部分应有相当的传动刚度和传动精度，加入反向间隙补偿和螺距误差补偿之后，可以得到很高的位置控制精度；第三种是全闭环控制，即位置测量元件安装在坐标轴

的最终运动部件上，理论上这种控制的位置精度情况最好，但是它对整个机械传动系统的要求更高而不是低，如若不然，则会严重影响两坐标的动态精度，而使得机床只能在降低速度环和位置精度的情况下工作。影响全闭环控制精度的另一个重要问题是测量元件的精确安装问题，千万不可轻视。

(4)前馈控制与反馈相反，它是将指令值取出部分预加到后面的调节电路，其主要作用是减小跟踪误差以提高动态响应特性从而提高位置控制精度。因为多数机床没有设此功能，故本文不详述，只是要注意，前馈的加入必须是在上述三个控制环均最佳调试完毕后方可进行。

结 语

制定符合中国国情的总体发展战略，确立与国际接轨的发展道路，对21世纪我国数控技术与产业的发展至关重要。本文在对数控技术和产业发展趋势的分析，对我国数控领域存在的问题进行研究的基础上，对21世纪我国数控技术和产业的发展途径进行了探讨，提出了以科技创新为先导，以商品化为主干，以管理和营销为重点，以技术支持和服务为后盾，坚持可持续发展道路的总体发展战略。在此基础上，研究了发展新型数控系统、数控功能部件、数控机床整机等的具体技术途径。

我们衷心希望，我国科技界、产业界和教育界通力合作，把握好知识经济给我们带来的难得机遇，迎接竞争全球化带来的严峻挑战，为在21世纪使我国数控技术和产业走向世界的前列，使我国经济继续保持强劲的发展势头而共同努力奋斗！

致 谢

时光匆匆如流水，转眼便是大学毕业时节，春梦秋云，聚散真容易。在这个美好的季节里，我在电脑上敲出了最后一个字，心中涌现的不是想象已久的欢欣，却是难以言喻的失落。是的，随着论文的终结，意味着我生命中最纯美的学生时代即将结束，尽管百般不舍，这一天终究会在熙熙攘攘的喧嚣中决绝的来临。

三年寒窗，所收获的不仅仅是愈加丰厚的知识，更重要的是在阅读、实践中所培养的思维方式、表达能力和广阔视野。很庆幸这些年来我遇到了许多恩师益友，无论在学习上、生活上还是工作上都给予了我无私的帮助和热心的照顾，让我在诸多方面都有所成长。感恩之情难以用语言量度，谨以最朴实的话语致以最崇高的敬意。

还要感谢我的父母，给予我生命并竭尽全力给予了我接受教育的机会，养育之恩没齿难忘； 他们不仅培养了我对中国传统文化的浓厚的兴趣，让我在漫长的人生旅途中使心灵有了虔敬的归依，而且也为我能够顺利的完成毕业论文提供了巨大的支持与帮助。在未来的日子里，我会更加努力的学习和工作，不辜负父母对我的殷殷期望！我一定会好好孝敬和报答他们！，

还有许多人，也许他们只是我生命中匆匆的过客，但他们对我的支持和帮助依然在我记忆中留底了深刻的印象。在此无法一一罗列，但对他们，我始终心怀感激。最后，我要向在百忙之中抽时间对本文进行审阅、评议和参加本人论文答辩的各位师长表示感谢！

参考文献

1．《数控加工工艺学》

2.黄勇 陈子辰 浙江学 《机床数控系统的发展趋势 》 3.作者：李佳 《数控机床及应用》

4.2001年第30卷第1期 《机械设计与制造工程》 5.2005年第12期 《机电新产品导报》 6.2007年第34卷第8期 《机械》 7.2007年第4期 《世界制造技术与装备市场》

第20篇：数控论文_求数控毕业论文

问题：数字控制技术（机电标的目的）毕业预设要求

一、学生在划定周期内完成一份实训报告，要求实际训报告要牢牢盘绕以下内部实质意义睁开完成，也可与事情实际相接洽。

二、实训报告涵盖内部实质意义：

1、可编程节制器应用实训

要求：了解可编程节制器的基本***、事情原理和施用注意事变。掌握指令的基本组成、指令的输入施用，掌握编程方法和技巧。理解语句表和梯型图。掌握可编程节制器编程软件的施用。掌握步伐预设的基本方法，能按照节制要求实际现节制过程。学会可编程节制器常见妨碍判断与维修，掌握常用电工仪器、仪表的施用方法。

二、金工实际练习

要求：了解常用金属材料的力学性能；理解常用的热处理方法及特点；了解砂型锻造生产的工艺过程、特点及应用范围；了解锻造生产的工艺过程、特点及应用范围；理解金属主要加工方法的工艺特点、设备和应用；掌握钳工、车工、铣工、焊工的基本操作技术，掌握相关的设备及工、夹、刃、千分尺的施用方法；了解数字控制车床、数字控制铣床、加工中间等机床的基本组成及主要功效；了解数控机床的基本编程方法和基本操作方法。

3、机电一体化综合实训

要求：实验一 机电信息一体化机械***组合实验 实验二 机电一体化节制实验 实验三 PLC与上位机通讯实验 实验四 龙门式机械手节制实验

四、综合实训（机电）证书课程

要求：进行工艺分析的能力：可以容或者按照图纸的几何特征和技术要求，运用数字控制加工工艺知识，选择加工方法、装夹定位方式、合理地选择加工所用的刀具及几何参量，划分加工工序和工步，摆设加工路线，确定切削参量。在此根蒂根基上，可以容或者完成中常复杂零件数字控制加工工艺文件的编制；编制数字控制加工步伐的能力：能按照图纸的技术要求和数控机床划定的指令格局与编程方法，正确地编制中常复杂典型零件的加工步伐，并能应用CAD/CAM自动编程软件编制较复杂零件的加工步伐；工件加工与精度检验能力：掌握一种典型数控机床的基本操作方法，可以容或者独登时进行机床的基本操作，按零件图纸的技术要求，在划定的时间内，完成中常复杂零件的数字控制加工和精度检验；综合能力：可以容或者针对于生产实际，综合应用本专业的相关知识与技术，参与生产实践，并可以容或者在师傅的指导下，进行实际生产中的加工操作。 谁帮帮下忙，很急，要求上面已说了！！

最好谜底：没有最好谜底

其他回答1： 你这个机械是侧重零件加工

还是数字控制方面

机床车床方面的

模具预设方面？？？？

机械类毕业预设

不知道是要数字控制方面的

还是机床车床方面的

还是零件的加工方面的

我们有几份范文和相关图纸可以给你浏览下、、、

其他回答2： 是啊，总得有个范围吧

其他回答3： 机电专业的数字控制预设，有你需要的合适的课题，如有需求请call我Q。。

其他回答4： 目录 前言

择要

一、数字控制技术是打造业的重要根蒂根基

二、数字控制技术发展趋势

2.1 性能发展标的目的 2.2 功效发展标的目的 2.3 体系***的发展

三、中国数字控制的出路

四、结束语

参考文献

前言

没有指导的实践是盲目的实践，没有实践的定见是浮泛的定见。 我国从事数控机床编程、加工工艺与维修事情的技术人员数以万计，然而因为此项技术的复杂性、多样性和多变性和一些客不雅情况因素的制约，尚无形成一套成熟的、完整的定见体系。现今节拟定见与自动化技术的高速，尤其是微技术和机技术的日月牙异，要得数字控制技术也在同步飞速发展，数字控制系统***形式上的PC基、开放化和性能上的多样化、复杂化、高智能化不仅给其应用从不雅念到实践 ,带来了伟大变化，也在其维补缀论、技术和手眼上带来了很大的变化。因此，一篇论文形式的文章没可能把已形成了一门专门学科的数控机床技术定见完整地表述出来，这篇文章仅是将业内众老师及同仁的经验加以适当的归纳整理，以求对于该学科有更深刻的认识

数字控制技术的发展趋势浅析

择要

简要介绍了国内外数字控制技术及设备发展的趋势及我国数字控制设备技术发展和产业化的近况。打造技术和设备就是人类生产活动的最基本的生产资料，而数字控制技术又是现今进步前辈打造技术和设备最核心的技术。铛铛代界各国打造业广泛接纳数字控制技术，以提高打造能力和程度，提高对于动态多变市场的适应能力和竞争能力。在此根蒂根基上，从性能发展 体系***等各方面深切会商了我国数字控制技术的发展趋势，得出数字控制技术会向智能化 网络化 集成化 微机电节制系统和数码化的标的目的发展的论断；并从产业发展的角度考虑，进行了对于数字控制技术与产业发展途径的思虑，别离从总体战略和技术途径两方面进行了探讨。并对于我过数字控制产业发展进行了思虑。

一、数字控制技术是打造业的重要根蒂根基

数字控制技术是用数码信息对于机械运动和事情过程进行节制的技术；是打造业使成为事实自动化、柔性化、集成化生产的根蒂根基；是提高产事物量、提高劳动生产率必不可少的事物手眼；是国防现代化的重要战略事物；是瓜葛到国度战略职位地方和体现国度综合国力程度的重要根蒂根基性产业。铛铛代界各国打造业广泛接纳数字控制技术，以提高打造能力和程度，提高对于动态多变市场的适应能力和竞争能力。大力发展以数字控制技术为核心的进步前辈打造技术已成为世界各发达国度加速经济发展、提高综合国力和国度职位地方的重要途径.设备工业的技术水安然平静现代化程度决定着整个国平易近经济的水安然平静现代化程度，数字控制技术及设备是发展最近兴起高新技术产业和尖端工业的使能技术和最基本的设备。Mark思曾经说过“各种经济时代的区分，不在于生产啥子，而在于怎样生产，用啥子劳动资料生产”。打造技术和设备就是人类生产活动的最基本的生产资料，而数字控制技术又是现今进步前辈打造技术和设备最核心的技术。因此，专家们预言: 机械打造的竞争，其本色是数字控制技术的竞争。

按照国平易近经济发展和国度重点建设工程的具体需求，预设打造“高、精、尖”重大数字控制设备，打破国外封锁，掌握数字控制设备要害技术，创出中国数控机床品牌，提高市场占有率是周全提升我国根蒂根基打造设备的核心竞争力的要害地点。

二、数字控制技术发展趋势 2.1 性能发展标的目的 (1)高速高精高效化 速率、精度和效率是机械打造技术的要害性能指标。因为接纳了高速CPU芯片、RISC芯片、多CPU节制系统和带高分辨率绝对于式检测元件的交流数码伺服系统，同时采取了改善机床动态、静态特征等有效措施，机床的高速高精高效化已大大提高。 (2)柔性化 包含两方面：数字控制系统本身的柔性，数字控制系统接纳板块化预设，功效覆盖面大，可裁剪性强，易于餍足差别用户的需求；群控系统的柔性，统一群控系统能依据差别生产流程的要求，使物料流和信息流自动进步履态调解，从而上限地发挥群控系统的效能。 (3)工艺复合性和多轴化 以削减工序、辅助时间为主要目的的复合加工，正朝着多轴、多系列节制功效标的目的发展。数控机床的工艺复合化是指工件在一台机床上一次装夹后，通过自动换刀、扭转主光轴头或者转台等各种措施，完成多工序、多外貌的复合加工。数字控制技术轴，西门子880系统节制轴数可达24轴。 2.2 功效发展标的目的

(1)用户界面图形化 用户界面是数字控制系统与施用者之间的对于话接口。因为差别用户对于界面的要求差别，因而研发用户界面的事情量极大，用户界面成为计算机软件研究制造中最坚苦的部分之一。当前INTERNET、虚拟实际、科学计算可视化及多媒体等技术也对于用户界面提出了更高要求。图形用户界面极大处所便了非专业用户的施用，人们可以通过窗户和菜谱进行操作，易于蓝图编程和迅速编程、三维彩色立体动态图形预示、图形模拟、图形动态跟踪和仿真、差别标的目的的视图和局部预示比例缩放功效的使成为事实。

(2)科学计算可视化 科学计算可视化可用于高效处理数据息争释数据，使信息交流不再局限于用书契和语言抒发，而可以直接施用图形、图象、动漫片等可视信息。可视化技术与虚拟情况技术相结合，进一步开拓了应用领域，如无图纸预设、虚拟样机技术等，这对于缩短产物预设周期、提高产事物量、减低产物成本具备重要意义。在数字控制技术领域，可视化技术可用于CAD/CAM，如自动编程预设、参量自动设定、刀具补偿和刀具管理数据的动态处理和预示和加工过程的可视化仿真演示等。

(3)插补和补偿方式多样化 多种插补方式如直线插补、圆弧插补、圆柱插补、空间椭圆曲面插补、罗纹插补、极坐标插补、2D+2螺旋插补、NANO插补、NURBS插补(非匀称在理B样条插补)、样条插补(A、B、C样条)、多项式插补等。多种补偿功效如间隙补偿、铅直度补偿、象限误差补偿、螺距和丈量系统误差补偿、与速率相关的前馈补偿、温度补偿、带平滑接近和退出和相反点计算的刀具半径补偿等。

⑷内装高性能PLC 数字控制系统内装高性能PLC节制板块，可直接用梯型图或者高级语言编程，具备直不雅的在线调试和在线帮助功效。编程工具中包含用于车床铣床的规范PLC用户步伐实例，用户可在规范PLC用户步伐根蒂根基长进行编辑修改，从而利便地成立本身的应用步伐。 2.3 体系***的发展

(1)集成化 接纳高度集成化CPU、RISC芯片和大规模可编程集成电路FPGA、EPLD、CPLD和专用集成电路ASIC芯片，可提高数字控制系统的集成度和软硬件运行速率。应用FPD平板预示技术，可提高预示器性能。平板预示用具备科技含量高、重量轻、体积小、功耗低、易于携带等优点，可使成为事实超大尺寸预示，成为和CRT抗衡的最近兴起预示技术，是21世纪预示技术的主流。应用进步前辈封装和互连技术，将半导体和外貌安装技术融为一体。通过提高集成电路密度、削减互连长度和数量来减低产货物的价格格，革新性能，减***件尺寸，提高系统的可靠性。

(2)板块化 硬件板块化易于使成为事实数字控制系统的集成化和规范化。按照差别的功效需求，将基本板块，如CPU、储存器、位置伺服、PLC、输入输出接口、通讯等板块，作成规范的系列化产物，通过积木方式进行功效裁剪和板块数量的增减，构成差别档次的数字控制系统。 (3)网络化 机床联网可进行远程节制和无人化操作。通过机床联网，可在不论什么一台机床上对于其它机床进行编程、设定、操作、运行，差别机床的银幕可同时预示在每一台机床的荧幕上。

⑷通用型开放式闭环节制模式 接纳通用计算机组成总线式、板块化、开放式、嵌入式体系***，易于裁剪、扩展和进级，可组成差别档次、差别类型、差别集成程度的数字控制系统。闭环节制模式是针对于传统的数字控制系统仅有的专用型单机关闭式开环节制模式提出的。因为打造过程是一个具备多变量节制和加工工艺综互助用的复杂过程，包含诸如加工尺寸、外形、振动、噪声、温度和热变型等各种变化因素，因此，要使成为事实加工过程的多方针优化，必须接纳多变量的闭环节制，在实时加工过程当中动态调解加工过程变量。加工过程当中接纳开放式通用型实时动态全闭环节制模式，易于将计算机实时智能技术、网络技术、多媒体技术、CAD/CAM、伺服节制、自适应节制、动态数据管理及动态刀具补偿、动态仿真等高新技术融于一体，构成严紧的打造过程闭环节制体系，从而使成为事实集成化、智能化、网络化。

三、中国数字控制的出路

纵不雅今朝我国的数字控制市场，我国数字控制产物在性能、外不雅、可靠性方面与国外产物有一定差距，特别是国外企业有雄厚的资金，加上异国企业为占领中国市场，对于我国可以容或者生产的数字控制系统压价销售，而对于我国未能生产的数字控制系统，不仅高价而且附加很多限制。在国外数字控制企业接纳技术封锁和低廉推销的双重策略下，中国数字控制产业经历了坎坷的历程，我国曾花巨资引进西门子和FANUC的技术，并但愿在此根蒂根基上吸收消化，研发我立国根本身的数字控制技术。如北京密云所引进了FANUC的数字控制系统，但是，FANUC卖给我们的都是即将过时的落后技术。我国引进后，尚将赶得及吸收消化和批量生产，FANUC即颁布发表遏制生产该系统的生产，并将性能价格比更好、质量更高、体积更小的数字控制系统推向中国市场。这种总是跟在旁人后面走的作法，绝对于是受人制约，永远落在后面。中国数字控制出路何在？ 随着计算机技术日月牙异的发展，基于微机的开放式数字控制是数字控制技术发展的绝对于是趋势。在传统数字控制技术方面，我国处于相对落后的状况，开放式数字控制为我国数字控制产业的发展提供良好的契机，加强和重点搀扶开放性数字控制技术的研究和应用，我国的数字控制产业才有发展壮大可能，才可能在将来的市场竞争中立于不败之地

四、结束语

拟定符合中国国情的总体发展战略，确立与国际接轨的发展门路，对于21世纪我国数字控制技术与产业的发展至关重要。这篇文章在对于数字控制技术和产业发展趋势的分析，对于我国数字控制领域存在的问题进行研究的根蒂根基上，对于21世纪我国数字控制技术和产业的发展途径进行了探讨,坚持可连续发展门路的总体发展战略。在此根蒂根基上，研究了发展新型数字控制系统、数字控制功效部件、数控机床整机等的具体技术途径。

我们发自内心但愿，我国科技界、产业界和教诲界通力互助，驾驭好知识经济给我们带来的可贵机遇，迎接竞争全世界化带来的严峻挑战，为在21世纪使我国数字控制技术和产业走向世界的前列，使我国经济的发展和数字控制技术共同腾飞！

参考文献

1 施法中.计算机辅助几何预设与非匀称在理B样条.北京航空航天大学出版社.1994 2 陈玉祥.中国机械工程, 1998，9⑸:1~4[4]

3 熊鸣镝.三维预设将CAD应用引向深切.机电一体化.1997.⑸:5~7

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