第一篇：數(shù)控論文

系統(tǒng)參數(shù)發(fā)生變化或改動(dòng)，機(jī)械故障，機(jī)床電氣參數(shù)未優(yōu)化電機(jī)運(yùn)行異常，機(jī)床位置環(huán)異?；蚩刂七壿嫴煌?，是生產(chǎn)中數(shù)控機(jī)床加工精度異常故障的常見原因。關(guān)鍵詞 ：數(shù)控機(jī)床 加工精度異常 故障診斷 生產(chǎn)中經(jīng)常會(huì)遇到數(shù)控機(jī)床加工精度異常的故障。此類故

摘要 ： 系統(tǒng)參數(shù)發(fā)生變化或改動(dòng)，機(jī)械故障，機(jī)床電氣參數(shù)未優(yōu)化電機(jī)運(yùn)行異常，機(jī)床位置環(huán)異?；蚩刂七壿嫴煌祝巧a(chǎn)中數(shù)控機(jī)床加工精度異常故障的常見原因。

關(guān)鍵詞 ：數(shù)控機(jī)床 加工精度異常 故障診斷

生產(chǎn)中經(jīng)常會(huì)遇到數(shù)控機(jī)床加工精度異常的故障。此類故障隱蔽性強(qiáng)，診斷難度比較大。形成這類故障的原因主要有五個(gè)方面：{1}機(jī)床進(jìn)給單位被改動(dòng)或變化。{2}機(jī)床各個(gè)軸的零點(diǎn)偏置[NULL OFFSET]異常。{3}軸向的反向間隙[BACK LASH]異常。{4}電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)異常，即電氣及控制部分異常。{5}機(jī)械故障，如絲杠，軸承，軸聯(lián)器等部件。另外加工程序的編制，刀具的選擇及人為因素，也可能導(dǎo)致加工精度異常。

1． 系統(tǒng)參數(shù)發(fā)生變化或改動(dòng)

系統(tǒng)參數(shù)主要包括機(jī)床進(jìn)給單位，零點(diǎn)偏置，反向間隙等。例如SIMENS，F(xiàn)ANUC數(shù)系統(tǒng)，其進(jìn)給單位有公制和英制兩種。機(jī)床修理過程中某些處理，常常影響到零點(diǎn)偏置和間隙的變化，故障處理完畢后應(yīng)作適時(shí)的調(diào)整和修改；另一方面，由于機(jī)械磨損嚴(yán)重或連結(jié)松動(dòng)也可能造成參數(shù)實(shí)測值的變化，需要對(duì)參數(shù)做相應(yīng)的修改才能滿足機(jī)床加工精度的要求。2． 機(jī)械故障導(dǎo)致的加工精度異常

一臺(tái)THM6350立式加工中心，采用SIMENS 840D系統(tǒng)。在加工聯(lián)桿模具過程中，忽然發(fā)現(xiàn)Z軸進(jìn)給異常，造成至少1毫米的切削誤差量（Z向過切）。調(diào)查中了解到：故障是忽然發(fā)生的。機(jī)床在點(diǎn)動(dòng)，MDI（手動(dòng)數(shù)據(jù)輸入方式）操作方式下各個(gè)軸運(yùn)行正常，且回參考點(diǎn)正常；無任何報(bào)警提示，電氣控制部分硬故障的可能性排除。分析認(rèn)為，主要應(yīng)對(duì)以下幾個(gè)方面逐一進(jìn)行檢查。

[1]檢查機(jī)床精度異常時(shí)正在運(yùn)行的加工程序段，特別是刀具長度補(bǔ)償，加工坐標(biāo)系（G54—G59）的校對(duì)和計(jì)算。

[2]在點(diǎn)動(dòng)方式下，反復(fù)運(yùn)動(dòng)Z軸，經(jīng)過視，觸，聽對(duì)其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)診斷，發(fā)現(xiàn)Z向運(yùn)動(dòng)噪

音異常，特別是快速點(diǎn)動(dòng)，噪音更加明顯。由此判斷，機(jī)械方面可能存在隱患。

[3]檢查機(jī)床Z軸精度。用手搖脈沖發(fā)生器移動(dòng)Z軸，（將其倍率定為1X100的擋位，即每變化一步，電機(jī)進(jìn)給0.1毫米），配合百分表觀察Z軸的運(yùn)動(dòng)情況。在單向運(yùn)動(dòng)精度保持正常后作為起始點(diǎn)的正向運(yùn)動(dòng)，脈沖器每變化一步，機(jī)床Z軸運(yùn)動(dòng)的實(shí)際距離d=dl=d2=d3….=0.1mm，說明電機(jī)運(yùn)行良好，定位精度也良好。而返回機(jī)床實(shí)際運(yùn)動(dòng)位移的變化上，可以分為四個(gè)階段：①機(jī)床運(yùn)動(dòng)距離d1>d=0.1mm(斜率大于1)；②表現(xiàn)出為d1=0.1>d2>d3(斜率小于1)；③機(jī)床機(jī)構(gòu)實(shí)際沒移動(dòng)，表現(xiàn)出最標(biāo)準(zhǔn)的反向間隙；④機(jī)床運(yùn)動(dòng)距離與脈沖器給定數(shù)值相等（斜率等于1），恢復(fù)到機(jī)床的正常運(yùn)動(dòng)。

無論怎樣對(duì)反向間隙（參數(shù)1851）進(jìn)行補(bǔ)償，其表現(xiàn)出的特征是：除了③階段能夠補(bǔ)償外，其他各段變化依然存在，特別是①階段嚴(yán)重影響到機(jī)床的加工精度。補(bǔ)償中發(fā)現(xiàn)，間隙補(bǔ)償越大，①階段移動(dòng)的距離也越大。

分析上述檢查認(rèn)為存在幾點(diǎn)可能原因：一是電機(jī)有異常；二是機(jī)械方面有故障；三是絲杠存在間隙。為了進(jìn)一步診斷故障，將電機(jī)和絲杠完全脫開，分別對(duì)電機(jī)和機(jī)械部分進(jìn)行檢查。檢查結(jié)果是電機(jī)運(yùn)行正常；在對(duì)機(jī)械部分診斷中發(fā)現(xiàn)，用手盤動(dòng)絲杠時(shí)，返回運(yùn)動(dòng)初始有非常明顯的空缺感。而正常情況下，應(yīng)能感覺到軸承有序而平滑的移動(dòng)。經(jīng)過拆卸檢查發(fā)現(xiàn)其軸承確實(shí)受損，且有滾珠脫落。更換后機(jī)床恢復(fù)正常。

3． 機(jī)床電氣參數(shù)未優(yōu)化電機(jī)運(yùn)行異常

有一臺(tái)北京產(chǎn)的立式數(shù)控銑床，配備SIMENS840D系統(tǒng)。在加工過程中，發(fā)現(xiàn)X軸精度異常。檢查發(fā)現(xiàn)X軸存在一定間隙，且電機(jī)啟動(dòng)時(shí)存在不穩(wěn)定的現(xiàn)象。有手觸摸X軸電機(jī)時(shí)感覺電機(jī)抖動(dòng)比較厲害，停止是抖動(dòng)不明顯，尤其是點(diǎn)動(dòng)方式下比較明顯。分析認(rèn)為，故障原因有兩點(diǎn)，一是絲杠反向間隙很大；二是X軸電機(jī)工作異常。利用SIMENS系統(tǒng)的參數(shù)功能，對(duì)電機(jī)進(jìn)行調(diào)試。首先對(duì)存在的間隙進(jìn)行補(bǔ)償；調(diào)整伺服增益參數(shù)及脈沖抑制功能參數(shù)，X軸電機(jī)的抖動(dòng)消除，機(jī)床加工精度恢復(fù)正常。

4． 機(jī)床位置環(huán)異?；蚩刂七壿嫴煌?/p>

一臺(tái)TH61140加工中心，系統(tǒng)是FANUC18I，全閉環(huán)控制方式。加工過程中，發(fā)現(xiàn)該機(jī)床Y軸精度異常，精度誤差最小為0.006mm，最大為1.4mm。檢查中，機(jī)床已經(jīng)按照要求設(shè)置了G54工件坐標(biāo)系。在MDI（手動(dòng)數(shù)據(jù)輸入方式）方式下，以G54坐標(biāo)系運(yùn)行一段程序即“G00G90G54Y80F100；M30；”，待機(jī)床運(yùn)行結(jié)束后顯示器上顯示的機(jī)械坐標(biāo)值為“-1046.605”，記錄下該數(shù)值。然后在手動(dòng)方式下，將機(jī)床點(diǎn)動(dòng)到其他任意位置，再次在MDI方式下運(yùn)行上次的程序段，待機(jī)床停止后，發(fā)現(xiàn)此時(shí)機(jī)床機(jī)械坐標(biāo)數(shù)值顯示為“-1046.992”，同第一次執(zhí)行后的數(shù)值相比差了0.387mm。按照同樣的方法，將Y軸點(diǎn)動(dòng)到不同的位置，反復(fù)執(zhí)行該程序段顯示器上顯示的數(shù)值不定。用百分表對(duì)Y軸進(jìn)行仔細(xì)檢查，發(fā)現(xiàn)機(jī)械位置實(shí)際誤差同數(shù)顯顯示出的誤差基本一致，從而認(rèn)為故障原因?yàn)閅軸重復(fù)定位誤差過大。對(duì)Y軸的反向間隙及定位精度進(jìn)行檢查，重新做補(bǔ)償，均無效果。因此懷疑光柵尺及系統(tǒng)參數(shù)等有問題。但為什么產(chǎn)生如此大的誤差，卻未出現(xiàn)相應(yīng)的報(bào)警信息呢？進(jìn)一步檢查發(fā)現(xiàn)，次軸為垂直方向的軸，當(dāng)Y軸松開時(shí)主軸箱向下掉，造成了誤差。

對(duì)機(jī)床的PLC邏輯控制程序做了修改，即在Y軸松開時(shí)，先把Y軸使能加載，再把Y軸松開；而在夾緊時(shí)，先把軸夾緊后，再把Y軸使能去掉。調(diào)整后機(jī)床故障得以解決。

第二篇：數(shù)控論文

學(xué)院

畢業(yè)論文

題 目 數(shù)控零件加工工藝設(shè)計(jì) 專 業(yè) 數(shù)控技術(shù) 年 級(jí) 2009級(jí) 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師

2011.06.29

摘 要

隨著數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，數(shù)控加工技術(shù)對(duì)國計(jì)民生的一些重要行業(yè)（IT、汽車、輕工、醫(yī)療等）的發(fā)展起著越來越重要的作用，因?yàn)樾?、質(zhì)量是先進(jìn)制造技術(shù)的主體。高速、高精加工技術(shù)可極大地提高效率，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和檔次，縮短生產(chǎn)周期和提高市場競爭能力。而對(duì)于數(shù)控加工,無論是手工編程還是自動(dòng)編程，在編程前都要對(duì)所加工的零件進(jìn)行工藝分析，擬定加工方案，選擇合適的刀具，確定切削用量，對(duì)一些工藝問題(如對(duì)刀點(diǎn)、加工路線等)也需做一些處理。并在加工過程掌握控制精度的方法,才能加工出合格的產(chǎn)品。

本文根據(jù)數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)，針對(duì)具體的零件，進(jìn)行了工藝方案的分析，工裝方案的確定，刀具和切削用量的選擇，確定加工順序和加工路線，數(shù)控加工程序編制。通過整個(gè)工藝的過程的制定，充分體現(xiàn)了數(shù)控設(shè)備在保證加工精度，加工效率，簡化工序等方面的優(yōu)勢(shì)。

前 言

在機(jī)械加工工藝教學(xué)中，機(jī)械制造專業(yè)學(xué)生及數(shù)控技術(shù)專業(yè)學(xué)生都要學(xué)習(xí)數(shù)控車床操作技術(shù)。讓學(xué)生了解相關(guān)工種的先進(jìn)技術(shù)，同時(shí)培養(yǎng)工作崗位的前瞻性；在講授數(shù)控知識(shí)的同時(shí)，必須要求學(xué)生掌握基本的機(jī)械加工工藝，增強(qiáng)系統(tǒng)意識(shí)，理解手動(dòng)操作與自動(dòng)操作之間的聯(lián)系，真正把學(xué)生培養(yǎng)成為適應(yīng)各種工作環(huán)境和崗位的多面手。數(shù)控車工基礎(chǔ)工藝?yán)碚摷凹寄苡袡C(jī)融合，包括夾具的使用、量具的識(shí)讀和使用、刃具的刃磨及使用、基準(zhǔn)定位等，分類敘述了車床操作、數(shù)控車床自動(dòng)編程仿真操作、數(shù)控車床編程與操作的初、中級(jí)內(nèi)容。以機(jī)械加工中車工工藝學(xué)與數(shù)控車床技能訓(xùn)練密切結(jié)合為主線，常用量具識(shí)讀及工件測量、刀具及安裝、工件定位與安裝、金屬切削過程及精加工，較清晰地展示了數(shù)控車工必須掌握的知識(shí)和技能的訓(xùn)練途徑。對(duì)涉及與數(shù)控專業(yè)相關(guān)的基礎(chǔ)知識(shí)、專業(yè)計(jì)算，都進(jìn)行了有針對(duì)性的論述，目的在于塑造理論充實(shí)、技能扎實(shí)的專業(yè)技能型人才。

本文以與切削用量的選擇，工件的定位裝夾，加工順序和典型零件為例，結(jié)合數(shù)控加工的特點(diǎn)，分別進(jìn)行工藝方案分析，機(jī)床的選擇，刀具加工路線的確定，數(shù)控程序的編制，最終形成可以指導(dǎo)生產(chǎn)的工藝文件。在整個(gè)工藝過程的設(shè)計(jì)過程中，要通過分析，確定最佳的工藝方案，使得零件的加工成本最低，合理的選用定位夾緊方式，使得零件加工方便、定位精準(zhǔn)、剛性好，合理選用刀具和切削參數(shù)，使得零件的加工在保證零件精度的情況下，加工效率最高、刀具消耗最低。最終形成的工藝文件要完整，并能指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn)。

第2章 工藝方案分析

2.1 零件圖

技術(shù)要求 去除毛刺 尖角倒鈍。2 未注倒角均為45。3 無熱處理和硬度要求。

2.2 零件圖分析 該零件表面由圓柱、順圓弧、逆圓弧、圓錐、槽、螺紋等表面組成。尺寸標(biāo)注完整，選用毛坯為45#鋼，Φ55mm×150mm，無熱處理和硬度要求。

2.3 確定加工方法

加工方法的選擇原則是保證加工表面的加工精度和表面粗糙度的要求。由于獲得同一級(jí)精度及表面粗糙度的加工方法一般有許多，因而在實(shí)際選擇時(shí)，要結(jié)合零件的形狀、尺寸大小和形位公差要求等全面考慮。

圖上幾個(gè)精度要求較高的尺寸，因其公差值較小，所以編程時(shí)沒有取平均值，而取其基本尺寸。

在輪廓線上，有個(gè)錐度10度坐標(biāo)P1、和一處圓弧切點(diǎn)P2，在編程時(shí)要求出其坐標(biāo)，P1（45.29，75）P2（35，56.46）。

通過以上數(shù)據(jù)分析，考慮加工的效率和加工的經(jīng)濟(jì)性，最理想的加工方式為車削，考慮該零件為大批量加工，故加工設(shè)備采用數(shù)控車床。

根據(jù)加工零件的外形和材料等條件，選用CJK6032數(shù)控機(jī)床。

2.4 確定加工方案

零件上比較精密表面的加工，常常是通過粗加工、半精加工和精加工逐步達(dá)到的。對(duì)這些表面僅僅根據(jù)質(zhì)量要求選擇相應(yīng)的最終加工方法是不夠的，還應(yīng)正確地確定從毛坯到最終成形的加工方案。

毛坯先夾持左端，車右端輪廓113mm處，右端加工Φ39mm、SΦ42mm、R9mm、Φ35mm、錐度為10度的外圓，Φ52mm.調(diào)頭裝夾已加工Φ52mm外圓，左端加工Φ25mm×33mm、切退刀槽、加工螺紋M25mm×1.5mm.該典型軸加工順序?yàn)椋?/p>

預(yù)備加工---車端面---粗車右端輪廓---精車右端輪廓---切槽---工件調(diào)頭---車端面---粗車左端輪廓---精車左端輪廓---切退刀槽---粗車螺紋---精車螺紋

第3章 工件的裝夾

3.1 定位基準(zhǔn)的選擇

在制定零件加工的工藝規(guī)程時(shí)，正確地選擇工件的定位基準(zhǔn)有著十分重要的意義。定位基準(zhǔn)選擇的好壞，不僅影響零件加工的位置精度，而且對(duì)零件各表面的加工順序也有很大的影響。合理選擇定位基準(zhǔn)是保證零件加工精度的前提，還能簡化加工工序，提高加工效率。

3.2 定位基準(zhǔn)選擇的原則

1）基準(zhǔn)重合原則。為了避免基準(zhǔn)不重合誤差，方便編程，應(yīng)選用工序基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)，盡量使工序基準(zhǔn)、定位基準(zhǔn)、編程原點(diǎn)三者統(tǒng)一。

2）便于裝夾的原則。所選擇的定位基準(zhǔn)應(yīng)能保證定位準(zhǔn)確、可靠，定位、夾緊機(jī)構(gòu)簡單、易操作，敞開性好，能夠加工盡可能多的表面。

3）便于對(duì)刀的原則。批量加工時(shí)在工件坐標(biāo)系已經(jīng)確定的情況下，保證對(duì)刀的可能性和方便性。

3.3 確定零件的定位基準(zhǔn)

以左右端大端面為定位基準(zhǔn)。

3.4 裝夾方式的選擇 為了工件不致于在切削力的作用下發(fā)生位移，使其在加工過程始終保持正確的位置，需將工件壓緊夾牢。合理的選擇夾緊方式十分重要，工件的裝夾不僅影響加工質(zhì)量，而且對(duì)生產(chǎn)率，加工成本及操作安全都有直接影響。

3.5 數(shù)控車床常用的裝夾方式

1）在三爪自定心卡盤上裝夾。三爪自定心卡盤的三個(gè)卡爪是同步運(yùn)動(dòng)的，能自動(dòng)定心，一般不需要找正。該卡盤裝夾工件方便、省時(shí)，但夾緊力小，適用于裝夾外形規(guī)則的中、小型工件。

2）在兩頂尖之間裝夾。對(duì)于尺寸較大或加工工序較多的軸類工件，為了保證每次裝夾時(shí)的裝夾精度，可用兩頂尖裝夾。該裝夾方式適用于多序加工或精加工。

3）用卡盤和頂尖裝夾。當(dāng)車削質(zhì)量較大的工件時(shí)要一段用卡盤夾住，另一段用后頂尖支撐。這種方式比較安全，能承受較大的切削力，安裝剛性好，軸向定位準(zhǔn)確，應(yīng)用較廣泛。

4）用心軸裝夾。當(dāng)裝夾面為螺紋時(shí)再做個(gè)與之配合的螺紋進(jìn)行裝夾，叫心軸裝夾。這種方式比較安全，能承受較大的切削力，安裝剛性好，軸向定位準(zhǔn)確。

3.6 確定合理的裝夾方式

裝夾方法：先用三爪自定心卡盤毛坯左端，加工右端達(dá)到工件精度要求；再工件調(diào)頭，用三爪自定心卡盤毛坯右端Φ52，再加工左端達(dá)到工件精度要求。

第4章 刀具及切削用量

4.1 選擇數(shù)控刀具的原則

刀具壽命與切削用量有密切關(guān)系。在制定切削用量時(shí)，應(yīng)首先選擇合理的刀具壽命，而合理的刀具壽命則應(yīng)根據(jù)優(yōu)化的目標(biāo)而定。一般分最高生產(chǎn)率刀具壽命和最低成本刀具壽命兩種，前者根據(jù)單件工時(shí)最少的目標(biāo)確定，后者根據(jù)工序成本最低的目標(biāo)確定。

選擇刀具壽命時(shí)可考慮如下幾點(diǎn)根據(jù)刀具復(fù)雜程度、制造和磨刀成本來選擇。復(fù)雜和精度高的刀具壽命應(yīng)選得比單刃刀具高些。對(duì)于機(jī)夾可轉(zhuǎn)位刀具，由于換刀時(shí)間短，為了充分發(fā)揮其切削性能，提高生產(chǎn)效率，刀具壽命可選得低些，一般取15-30min。對(duì)于裝刀、換刀和調(diào)刀比較復(fù)雜的多刀機(jī)床、組合機(jī)床與自動(dòng)化加工刀具，刀具壽命應(yīng)選得高些，尤應(yīng)保證刀具可靠性。車間內(nèi)某一工序的生產(chǎn)率限制了整個(gè)車間的生產(chǎn)率的提高時(shí)，該工序的刀具壽命要選得低些當(dāng)某工序單位時(shí)間內(nèi)所分擔(dān)到的全廠開支M較大時(shí)，刀具壽命也應(yīng)選得低些。大件精加工時(shí)，為保證至少完成一次走刀，避免切削時(shí)中途換刀，刀具壽命應(yīng)按零件精度和表面粗糙度來確定。與普通機(jī)床加工方法相比，數(shù)控加工對(duì)刀具提出了更高的要求，不僅需要岡牲好、精度高，而且要求尺寸穩(wěn)定，耐用度高，斷和排性能壇同時(shí)要求安裝調(diào)整方便，這樣來滿足數(shù)控機(jī)床高效率的要求。數(shù)控機(jī)床上所選用的刀具常采用適應(yīng)高速切削的刀具材料(如高速鋼、超細(xì)粒度硬質(zhì)合金)并使用可轉(zhuǎn)位刀片。

4.2 選擇數(shù)控車削用刀具

數(shù)控車削車刀常用的一般分成型車刀、尖形車刀、圓弧形車刀以及三類。成型車刀也稱樣板車刀，其加工零件的輪廓形狀完全由車刀刀刃的形伏和尺寸決定。數(shù)控車削加工中，常見的成型車刀有小半徑圓弧車刀、非矩形車槽刀和螺紋刀等。在數(shù)控加工中，應(yīng)盡量少用或不用成型車刀。尖形車刀是以直線形切削刃為特征的車刀。這類車刀的刀尖由直線形的主副切削刃構(gòu)成，如90°內(nèi)外圓車刀、左右端面車刀、切槽(切斷)車刀及刀尖倒棱很小的各種外圓和內(nèi)孔車刀。尖形車刀幾何參數(shù)(主要是幾何角度)的選擇方法與普通車削時(shí)基本相同，但應(yīng)結(jié)合數(shù)控加工的特點(diǎn)(如加工路線、加工干涉等)進(jìn)行全面的考慮，并應(yīng)兼顧刀尖本身的強(qiáng)度。

二是圓弧形車刀。圓弧形車刀是以一圓度或線輪廓度誤差很小的圓弧形切削刃為特征的車刀。該車刀圓弧刃每一點(diǎn)都是圓弧形車刀的刀尖，應(yīng)此，刀位點(diǎn)不在圓弧上，而在該圓弧的圓心上。圓弧形車刀可以用于車削內(nèi)外表面，特別適合于車削各種光滑連接(凹形)的成型面。選擇車刀圓弧半徑時(shí)應(yīng)考慮兩點(diǎn)車刀切削刃的圓弧半徑應(yīng)小于或等于零件凹形輪廓上的最小曲率半徑，以免發(fā)生加工干淺該半徑不宜選擇太小，否則不但制造困難，還會(huì)因刀尖強(qiáng)度太弱或刀體散熱能力差而導(dǎo)致車刀損壞。4.3 設(shè)置刀點(diǎn)和換刀點(diǎn)

刀具究竟從什么位置開始移動(dòng)到指定的位置呢?所以在程序執(zhí)行的一開始，必須確定刀具在工件坐標(biāo)系下開始運(yùn)動(dòng)的位置，這一位置即為程序執(zhí)行時(shí)刀具相對(duì)于工件運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn)，所以稱程序起始點(diǎn)或起刀點(diǎn)。此起始點(diǎn)一般通過對(duì)刀來確定，所以，該點(diǎn)又稱對(duì)刀點(diǎn)。在編制程序時(shí)，要正確選擇對(duì)刀點(diǎn)的位置。對(duì)刀點(diǎn)設(shè)置原則是:便于數(shù)值處理和簡化程序編制。易于找正并在加工過程中便于檢查，引起的加工誤差小。對(duì)刀點(diǎn)可以設(shè)置在加工零件上，也可以設(shè)置在夾具上或機(jī)床上，為了提高零件的加工精度，對(duì)刀點(diǎn)應(yīng)盡量設(shè)置在零件的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)或工藝基誰上。實(shí)際操作機(jī)床時(shí)，可通過手工對(duì)刀操作把刀具的刀位點(diǎn)放到對(duì)刀點(diǎn)上，即“刀位點(diǎn)”與“對(duì)刀點(diǎn)”的重合。所謂“刀位點(diǎn)”是指刀具的定位基準(zhǔn)點(diǎn)，車刀的刀位點(diǎn)為刀尖或刀尖圓弧中心。平底立銑刀是刀具軸線與刀具底面的交點(diǎn)。球頭銑刀是球頭的球心，鉆頭是鉆尖等。用手動(dòng)對(duì)刀操作，對(duì)刀精度較低，且效率低。而有些工廠采用光學(xué)對(duì)刀鏡、對(duì)刀儀、自動(dòng)對(duì)刀裝置等，以減少對(duì)刀時(shí)間，提高對(duì)刀精度。加工過程中需要換刀時(shí)，應(yīng)規(guī)定換刀點(diǎn)。所謂“換刀點(diǎn)”是指刀架轉(zhuǎn)動(dòng)換刀時(shí)的位置，換刀點(diǎn)應(yīng)設(shè)在工件或夾具的外部，以換刀時(shí)不碰工件及其它部件為準(zhǔn)。

4.4 確定切削用量

數(shù)控編程時(shí)，編程人員必須確定每道工序的切削用量，并以指令的形式寫人程序中。切削用量包括主軸轉(zhuǎn)速、背吃刀量及進(jìn)給速度等。對(duì)于不同的加工方法，需要選用不同的切削用量。切削用量的選擇原則是:保證零件加工精度和表面粗糙度，充分發(fā)揮刀具切削性能，保證合理的刀具耐用度，并充分發(fā)揮機(jī)床的性能，最大限度提高生產(chǎn)率，降低成本。第5章 典型軸類零件的加工

5.1 軸類零件加工工藝分析

（1）技術(shù)要求

軸類零件的技術(shù)要求主要是支承軸頸和配合軸頸的徑向尺寸精度和形位精度，軸向一般要求不高。軸頸的直徑公差等級(jí)通常為IT6-IT8，幾何形狀精度主要是圓度和圓柱度，一般要求限制在直徑公差范圍之內(nèi)。相互位置精度主要是同軸度和圓跳動(dòng)；保證配合軸頸對(duì)于支承軸頸的同軸度，是軸類零件位置精度的普遍要求之一。圖為特殊零件，徑向和軸向公差和表面精度要求較高。

（2）毛坯選擇

軸類零件除光滑軸和直徑相差不大的階梯軸采用熱軋或冷拉圓棒料外，一般采用鍛件；發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸等一類軸件采用球墨鑄鐵鑄件比較多。如圖典型軸類直徑相差不大，采用直徑為60mm，材料45#鋼，在鋸床上按150mm長度下料。

（3）定位基準(zhǔn)選擇 軸類零件外圓表面、內(nèi)孔、螺紋等表面的同軸度，以及端面對(duì)軸中心線的垂直度是其相互位置精度的主要項(xiàng)目，而這些表面的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)一般都是軸中心線。用兩中心孔定位符合基準(zhǔn)重合原則，并且能夠最大限度地在一次裝夾中加工出多格外圓表面和端面，因此常用中心孔作為軸加工的定位基準(zhǔn)。

當(dāng)不能采用中心孔時(shí)或粗加工是為了提高工作裝夾剛性，可采用軸的外圓表面作定位基準(zhǔn)，或是以外圓表面和中心孔共同作為定位基準(zhǔn)，能承受較大的切削力，但重復(fù)定位精度并不太高。

數(shù)控車削時(shí)，為了能用同一程序重復(fù)加工和工件調(diào)頭加工軸向尺寸的準(zhǔn)確性，或?yàn)榱硕嗣嬗嗔烤鶆?，工件軸向需要定位。采用中心孔定位時(shí)，中心孔尺寸及兩端中心孔間的距離要保持一致。以外圓定位時(shí)，則應(yīng)采用三爪自定心卡盤反爪裝夾或采用限未支承，以工件端面或臺(tái)階兒面作為軸向定位基準(zhǔn)。

（4）軸類零件的預(yù)備加工 車削之前常需要根據(jù)情況安排預(yù)備加工，內(nèi)容通常有:直--毛坯出廠時(shí)或在運(yùn)輸、保管過程中，或熱處理時(shí)常會(huì)發(fā)生彎曲變形。過量彎曲變形會(huì)造成加工余量不足及裝夾不可靠。因此在車削前需增加校直工序。

切斷---用棒料切得所需長度的坯料。切斷可在弓形鋸床、圓盤鋸床和帶鋸上進(jìn)行，也可以在普通車床切斷或在沖床上用沖模沖切。

車端面和鉆中心孔—對(duì)數(shù)控車削而言，通常將他們作為預(yù)備加工工序安排。（5）熱處理工序 鑄、鍛件毛坯在粗車前應(yīng)根據(jù)材質(zhì)和技術(shù)要求安排正火火退火處理，以消除應(yīng)力，改善組織和切削性能。性能要求較高的毛坯在粗加工后、精加工前應(yīng)安排調(diào)質(zhì)處理，以提高零件的綜合機(jī)械性能；對(duì)于硬度和耐磨性要求不高的零件，調(diào)質(zhì)也常作為最終熱處理。相對(duì)運(yùn)動(dòng)的表面需在精加工前或后進(jìn)行表面淬火處理或進(jìn)行化學(xué)熱處理，以提高其耐磨性。

（6）加工工序的劃分一般可按下列方法進(jìn)行：

①刀具集中分序法

就是按所用刀具劃分工序，用同一把刀具加工完零件上所有可以完成的部位。再用第二把刀、第三把完成它們可以完成的其它部位。這樣可減少換刀次數(shù),壓縮空程時(shí)間，減少不必要的定位誤差。

②以加工部位分序法

對(duì)于加工內(nèi)容很多的零件，可按其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)將加工部分分成幾個(gè)部分，如內(nèi)形、外形、曲面或平面等。一般先加工平面、定位面，后加工孔；先加工簡單的幾何形狀，再加工復(fù)雜的幾何形狀；先加工精度較低的部位，再加工精度要求較高的部位。

③以粗、精加工分序法 對(duì)于易發(fā)生加工變形的零件，由于粗加工后可能發(fā)生的變形而需要進(jìn)行校形，故一般來說凡要進(jìn)行粗、精加工的都要將工序分開。

綜上所述，在劃分工序時(shí)，一定要視零件的結(jié)構(gòu)與工藝性，機(jī)床的功能，零件數(shù)控加工內(nèi)容的多少，安裝次數(shù)及本單位生產(chǎn)組織狀況靈活掌握。另建議采用工序集中的原則還是采用工序分散的原則，要根據(jù)實(shí)際情況來確定，但一定力求合理。

（7）工時(shí)在加,加工順序的安排應(yīng)根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)和毛坯狀況，以及定位夾緊的需要來考慮，重點(diǎn)是工件的剛性不被破壞。順序一般應(yīng)按下列原則進(jìn)行：

①上道工序的加工不能影響下道工序的定位與夾緊，中間穿插有通用機(jī)床加工工序的也要綜合考慮。

②先進(jìn)行內(nèi)形內(nèi)腔加工序，后進(jìn)行外形加工工序。

③以相同定位、夾緊方式或同一把刀加工的工序最好連接進(jìn)行，以減少重復(fù)定位次數(shù)，換刀次數(shù)與挪動(dòng)壓板次數(shù)。

④在同一次安裝中進(jìn)行的多道工序，應(yīng)先安排對(duì)工件剛性破壞小的工序。

在數(shù)控車床上粗車、半精車分別用一個(gè)加工程序控制。工件調(diào)頭裝夾由程序中的M00或M01指令控制程序暫停，裝夾后按“循環(huán)啟動(dòng)”繼續(xù)加工。（8）走刀路線和對(duì)刀點(diǎn)選擇

走刀路線包括切削加工軌跡，刀具運(yùn)動(dòng)到切削起始點(diǎn)、刀具切入、切出并返回切削起始點(diǎn)或?qū)Φ饵c(diǎn)等非切削空行程軌跡。由于半精加工和精加工的走刀路線是沿其零件輪廓順序進(jìn)行的，所以確定走刀路線主要在于規(guī)劃好粗加工及空行程的走刀路線。合理確定對(duì)刀點(diǎn),對(duì)刀點(diǎn)可以設(shè)在被加工零件上，但注意對(duì)刀點(diǎn)必須是基準(zhǔn)位或已精加工過的部位，有時(shí)在第一道工序后對(duì)刀點(diǎn)被加工毀壞，會(huì)導(dǎo)致第二道工序和之后的對(duì)刀點(diǎn)無從查找，因此在第一道工序?qū)Φ稌r(shí)注意要在與定位基準(zhǔn)有相對(duì)固定尺寸關(guān)系的地方設(shè)立一個(gè)相對(duì)對(duì)刀位置，這樣可以根據(jù)它們之間的相對(duì)位置關(guān)系找回原對(duì)刀點(diǎn)。這個(gè)相對(duì)對(duì)對(duì)刀位置通常設(shè)在機(jī)床工作臺(tái)或夾具上。

5.2 典型軸類零件加工工藝

（1）確定加工順序及進(jìn)給路線

加工順序按粗到精、由近到遠(yuǎn)（由右到左）的原則確定。工件右端加工：既先從右到左進(jìn)行外輪廓粗車（留0.5mm余量精車），然后從右到左進(jìn)行外輪廓精車，最后切槽；工件調(diào)頭，工件左端加工：粗加工外輪廓、精加工外輪廓，切退刀槽，最后螺紋粗加工、螺紋精加工。

（2）選擇刀具

1）車端面：選用硬質(zhì)合金45度車刀，粗、精車用一把刀完成。

2)粗、精車外圓：（因?yàn)槌绦蜻x用 G71循環(huán)所以粗、精車選用同一把刀）硬質(zhì)合金90度放型車刀，Kr=90度,Kr＇=60度;E=30度,（因?yàn)橛袌A弧輪廓）以防與工件輪廓發(fā)生干涉,如果有必要就用圖形來檢驗(yàn).3)車槽: 選用硬質(zhì)合金車槽刀（刀長12mm，刀寬3mm）4)車螺紋:選用60度硬質(zhì)合金外螺紋車刀.（3）選擇切削用量

第三篇：數(shù)控論文

院系：物理與機(jī)電工程學(xué)院 專業(yè)：電氣自動(dòng)化技術(shù) 姓名：陳楠祥 學(xué)號(hào)：2012049505

數(shù)控加工與編程技術(shù)對(duì)電氣自動(dòng)化技術(shù)的意義

“電氣自動(dòng)化技術(shù)”專業(yè)與“數(shù)控加工與編程技術(shù)”對(duì)社會(huì)的發(fā)展有著很重要的意義：一是屬于信息產(chǎn)業(yè)，信息產(chǎn)業(yè)被人們譽(yù)為“朝陽產(chǎn)業(yè)”，發(fā)展快、需要人才多、待遇高，是當(dāng)今科技發(fā)展的趨勢(shì)所在，因此，作為信息產(chǎn)業(yè)中的重要一員，電氣自動(dòng)化技術(shù)專業(yè)與“數(shù)控加工與編程技術(shù)”同樣有著光輝的前途；二是“電氣自動(dòng)化技術(shù)”與“數(shù)控加工與編程技術(shù)”的應(yīng)用范圍廣，目前，幾乎所有的工業(yè)部門都可以同自動(dòng)控制與數(shù)控加工掛上鉤，現(xiàn)代化的農(nóng)業(yè)、國防也都與自動(dòng)化和數(shù)控息息相關(guān)；三是電氣自動(dòng)化技術(shù)專業(yè)與“數(shù)控加工與編程技術(shù)”對(duì)于個(gè)人發(fā)展非常有利。電氣自動(dòng)化技術(shù)專業(yè)課程設(shè)置的覆蓋面廣，所學(xué)的東西與其他學(xué)科交叉甚多。這也與本專業(yè)的來歷有關(guān)，電氣自動(dòng)化技術(shù)專業(yè)大部分源于計(jì)算機(jī)或者電子工程系的自動(dòng)控制專業(yè)。

數(shù)控加工的最大特征有二點(diǎn)：一是可以極大地提高精度，包括加工質(zhì)量精度及加工時(shí)間誤差精度；二是加工質(zhì)量的重復(fù)性，可以穩(wěn)定加工質(zhì)量，保持加工零件質(zhì)量的一致。也就是說加工零件的質(zhì)量及加工時(shí)間是由數(shù)控程序決定而不是由機(jī)床操作人員決定的。

數(shù)控加工具有如下優(yōu)點(diǎn)：(1)提高生產(chǎn)效率；(2)不需要熟練的機(jī)床操作人員；(3)提高加工精度并且保持加工質(zhì)量；(4)可以減少工裝卡具；(5)容易進(jìn)行加工過程管理；(6)可以減少檢查工作量；(7)可以降低廢、次品率；(8)便于設(shè)計(jì)加工變更，加工設(shè)定柔性強(qiáng)；(9)容易實(shí)現(xiàn)操作過程的自動(dòng)化，一人可以操作多臺(tái)機(jī)床；(10)操作容易，極大減輕體力勞動(dòng)強(qiáng)度。

數(shù)控加工的缺點(diǎn)：（1）費(fèi)用高，不利于加工大批量零件；（2）操作人員要求高，工資成本高；（3）系統(tǒng)復(fù)雜，維修費(fèi)用高，需要好的工作環(huán)境。

隨著制造設(shè)備的數(shù)控化率不斷提高，數(shù)控加工技術(shù)在我國得到日益廣泛的使用，在模具行業(yè)，掌握數(shù)控技術(shù)與否及加工過程中數(shù)控化率的高低已成為企業(yè)是否具有競爭力的象征。

對(duì)于“數(shù)控”專業(yè)人員，主要是學(xué)習(xí)數(shù)控編程等以及一些機(jī)床加工知識(shí)，從事機(jī)床操作。而對(duì)于 “電氣自動(dòng)化技術(shù)”專業(yè)人員，主要是學(xué)習(xí)電工知識(shí)、電氣自動(dòng)化控制，包括可編程序控制器PLC、變頻技術(shù)、電機(jī)調(diào)速、變壓器、數(shù)控加工與編程技術(shù)、單片機(jī)、自動(dòng)檢測與轉(zhuǎn)換技術(shù)、工廠供配電等強(qiáng)電弱電等。雖然我們不是數(shù)控專業(yè)的，但是數(shù)控技術(shù)不僅與“電氣自動(dòng)化技術(shù)”專業(yè)有著密切的關(guān)系，而且在我們的實(shí)際生活當(dāng)中占據(jù)了很大的比例。

數(shù)控技術(shù)是用數(shù)字信息對(duì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)和工作過程進(jìn)行控制的技術(shù)，數(shù)控裝備是以數(shù)控技術(shù)為代表的新技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)制造產(chǎn)業(yè)和新興制造業(yè)的滲透形成的機(jī)電一體化產(chǎn)品，即所謂的數(shù)字化裝備，如數(shù)控機(jī)床等。其技術(shù)涉及多個(gè)領(lǐng)域：(1)機(jī)械制造技術(shù)；(2)信息處理、加工、傳輸技術(shù)；(3)自動(dòng)控制技術(shù)；(4)伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)；(5)傳感器技術(shù)；(6)軟件技術(shù)等。

數(shù)控技術(shù)及裝備是發(fā)展新興高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)和尖端工業(yè)的使能技術(shù)和最基本的裝備。世界各國信息產(chǎn)業(yè)、生物產(chǎn)業(yè)、航空、航天等國防工業(yè)廣泛采用數(shù)控技術(shù)，以提高制造能力和水平，提高對(duì)市場的適應(yīng)能力和競爭能力。工業(yè)發(fā)達(dá)國家還將數(shù)控技術(shù)及數(shù)控裝備列為國家的戰(zhàn)略物資，不僅大力發(fā)展自己的數(shù)控技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)，而且在“高精尖”數(shù)控關(guān)鍵技術(shù)和裝備方面對(duì)我國實(shí)行封鎖和限制政策。因此大力發(fā)展以數(shù)控技術(shù)為核心的先進(jìn)制造技術(shù)已成為世界各發(fā)達(dá)國家加速經(jīng)濟(jì)發(fā)展、提高綜合國力和國家地位的重要途徑。

傳統(tǒng)的機(jī)械加工都是用手工操作普通機(jī)床作業(yè)的，加工時(shí)用手搖動(dòng)機(jī)械刀具切削金屬，靠眼睛用卡尺等工具測量產(chǎn)品的精度的?，F(xiàn)代工業(yè)早已使用電腦數(shù)字化控制的機(jī)床進(jìn)行作業(yè)了，數(shù)控機(jī)床可以按照技術(shù)人員事先編好的程序自動(dòng)對(duì)任何產(chǎn)品和零部件直接進(jìn)行加工了。這就是我們說的“數(shù)控加工”。數(shù)控加工廣泛應(yīng)用在所有機(jī)械加工的任何領(lǐng)域，更是模具加工的發(fā)展趨勢(shì)和重要和必要的技術(shù)手段。

數(shù)控機(jī)床是按照事先編制好的加工程序，自動(dòng)地對(duì)被加工零件進(jìn)行加工。我們把零件的加工工藝路線、工藝參數(shù)、刀具的運(yùn)動(dòng)軌跡、位移量、切削參數(shù)(主軸轉(zhuǎn)數(shù)、進(jìn)給量、背吃刀量等)以及輔助功能(換刀、主軸正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、切削液開、關(guān)等)，按照數(shù)控機(jī)床規(guī)定的指令代碼及程序格式編寫成加工程序單，再把這程序單中的內(nèi)容記錄在控制介質(zhì)上(如穿孔紙帶、磁帶、磁盤、磁泡存儲(chǔ)器)，然后輸入到數(shù)控機(jī)床的數(shù)控裝置中，從而指揮機(jī)床加工零件。

這種從零件圖的分析到制成控制介質(zhì)的全部過程叫數(shù)控程序的編制。數(shù)控機(jī)床與普通機(jī)床加工零件的區(qū)別在于數(shù)控機(jī)床是按照程序自動(dòng)加工零件，而普通機(jī)床要由人來操作，我們只要改變控制機(jī)床動(dòng)作的程序就

可以達(dá)到加工不同零件的目的。因此，數(shù)控機(jī)床特別適用于加工小批量且形狀復(fù)雜要求精度高的零件 由于數(shù)控機(jī)床要按照程序來加工零件，編程人員編制好程序以后，輸入到數(shù)控裝置中來指揮機(jī)床工作。程序的輸入是通過控制介質(zhì)來的。

經(jīng)過這一學(xué)期的《數(shù)控加工與編程技術(shù)》學(xué)習(xí)，讓我明白了數(shù)控加工與編程的一些基本的方法：在普通機(jī)床上加工零件時(shí)，首先應(yīng)由工藝人員對(duì)零件進(jìn)行工藝分析，制定零件加工的工藝規(guī)程，包括機(jī)床、刀具、定位夾緊方法及切削用量等工藝參數(shù)。同樣，在數(shù)控機(jī)床上加工零件時(shí)，也必需對(duì)零件進(jìn)行工藝分析，制定工藝規(guī)程，同時(shí)要將工藝參數(shù)、幾何圖形數(shù)據(jù)等，按規(guī)定的信息格式記錄在控制介質(zhì)上，將此控制介質(zhì)上的信息輸入到數(shù)控機(jī)床的數(shù)控裝置，由數(shù)控裝置控制機(jī)床完成零件的全部加工。我們將從零件圖樣到制作數(shù)控機(jī)床的控制介質(zhì)并校核的全部過程稱為數(shù)控加工的程序編制，簡稱數(shù)控編程。數(shù)控編程是數(shù)控加工的重要步驟。理想的加工程序不僅應(yīng)保證加工出符合圖樣要求的合格零件，同時(shí)應(yīng)能使數(shù)控機(jī)床的功能得到合理的利用與充分的發(fā)揮，以使數(shù)控機(jī)床能安全可靠及高效地工作。

一般來講，數(shù)控編程過程的主要內(nèi)容包括：分析零件圖樣、工藝處理、數(shù)值計(jì)算、編寫加工程序單、制作控制介質(zhì)、程序校驗(yàn)和首件試加工。

例如我們學(xué)校實(shí)驗(yàn)室最近安裝了一個(gè)新型的機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室，實(shí)驗(yàn)室里的機(jī)器手能模仿人手和臂的某些動(dòng)作功能，用以按固定程序抓取、搬運(yùn)物件或操作工具的自動(dòng)操作裝置。機(jī)械手是最早出現(xiàn)的工業(yè)機(jī)器人，也是最早出現(xiàn)的現(xiàn)代機(jī)器人，它可代替人的繁重勞動(dòng)以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的機(jī)械化和自動(dòng)化，能在有害環(huán)境下操作以保護(hù)人身安全。在現(xiàn)今的生活上,科技日新月益的進(jìn)展之下,機(jī)械人手臂與有人類的手臂最大區(qū)別就在于靈活度與耐力度。也就是機(jī)械手的最大優(yōu)勢(shì)可以重復(fù)的做同一動(dòng)作在機(jī)械正常情況下永遠(yuǎn)也不會(huì)覺得累！機(jī)械手臂的應(yīng)用也將會(huì)越來越廣泛,機(jī)械手是近幾十年發(fā)展起來的一種高科技自動(dòng)生產(chǎn)設(shè)備，作業(yè)的準(zhǔn)確性和環(huán)境中完成作業(yè)的能力。工業(yè)機(jī)械手機(jī)器人的一個(gè)重要分支。機(jī)械手可以減省工人、提高效率、降低成本、提高產(chǎn)品品質(zhì)、安全性好、提升工廠形象。多關(guān)節(jié)機(jī)械手的優(yōu)點(diǎn)是:動(dòng)作靈活、運(yùn)動(dòng)慣性小、通用性強(qiáng)、能抓取靠近機(jī)座的工件，并能繞過機(jī)體和工作機(jī)械之間的障礙物進(jìn)行工作.隨著生產(chǎn)的需要，對(duì)多關(guān)節(jié)手臂的靈活性，定位精度及作業(yè)空間等提出越來越高的要求。多關(guān)節(jié)手臂也突破了傳統(tǒng)的概念，其關(guān)節(jié)數(shù)量可以從三個(gè)到十幾個(gè)甚至更多，其外形也不局限于像人的手臂，而根據(jù)不同的場合有所變化，多關(guān)節(jié)手臂的優(yōu)良性能是單關(guān)節(jié)機(jī)械手所不能比擬的。

這種機(jī)器人的應(yīng)用就有包含“數(shù)控加工與編程技術(shù)”與“電氣自動(dòng)化技術(shù)”相結(jié)合的應(yīng)用，通過數(shù)控加工生產(chǎn)出機(jī)器手，再加上電氣自動(dòng)化技術(shù)的可編程序控制器PLC的應(yīng)用，使得機(jī)器人能夠代替我們?nèi)祟悂砉ぷ?，能更好的適應(yīng)未來的需要與發(fā)展。

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用日益廣泛，井進(jìn)一步推動(dòng)了數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展，產(chǎn)生了自動(dòng)編程系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)群控系統(tǒng)和天性制造系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)及計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、制造一體化是機(jī)械制造一體化的高級(jí)階段，可實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品從設(shè)計(jì)到制造的全部自動(dòng)化。

綜上所述，機(jī)械設(shè)備控制技術(shù)的產(chǎn)生，并不是孤立的，而是各種技術(shù)相互滲透的結(jié)果。它代表了正在形成中的新一代的生產(chǎn)技術(shù)，已顯示出并將越來越顯示出強(qiáng)大的威力。

數(shù)控機(jī)床控制技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)：高速化、高精度化、高可靠性、復(fù)合化、智能化、柔性化、集成化和開放性是當(dāng)今數(shù)控機(jī)床行業(yè)的主要發(fā)展方向。

數(shù)控技術(shù)的問世已有40多年的歷史，它是由機(jī)械學(xué)、控制學(xué)、電子學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)四大基礎(chǔ)學(xué)科發(fā)展起來的一門綜合性新型學(xué)科。技術(shù)發(fā)展的需要對(duì)21世紀(jì)的數(shù)控技術(shù)提出了更高的要求。

當(dāng)今的市場，國際合作的格局逐漸形成，產(chǎn)品競爭日趨激烈，高效率、高精度加工手段的需求在不斷升級(jí)，用戶的個(gè)性化要求日趨強(qiáng)烈，專業(yè)化、專用化、高科技的機(jī)床越來越得到用戶的青睞。

新一代數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)核心是開放性。開放性有軟件平臺(tái)和硬件平臺(tái)的開放式系統(tǒng)，采用模塊化，層次化的結(jié)構(gòu)，并通過形式向外提供統(tǒng)一的應(yīng)用程序接口。

為解決傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)封閉性和數(shù)控應(yīng)用軟件的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)存在的問題。目前許多國家對(duì)開放式數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行研究，數(shù)控系統(tǒng)開放化已經(jīng)成為數(shù)控系統(tǒng)的未來之路。目前開放式數(shù)控系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)規(guī)范、通信規(guī)范、配置規(guī)范、運(yùn)行平臺(tái)、數(shù)控系統(tǒng)功能庫以及數(shù)控系統(tǒng)功能軟件開發(fā)工具等是當(dāng)前研究的核心。網(wǎng)絡(luò)化數(shù)控裝備是近兩年的一個(gè)新的焦點(diǎn)。數(shù)控裝備的網(wǎng)絡(luò)化將極大地滿足生產(chǎn)線、制造系統(tǒng)、制造企業(yè)對(duì)

信息集成的需求，也是實(shí)現(xiàn)新的制造模式如敏捷制造、虛擬企業(yè)、全球制造的基礎(chǔ)單元。國內(nèi)外一些著名數(shù)控機(jī)床和數(shù)控系統(tǒng)制造公司都在近兩年推出了相關(guān)的新概念和樣機(jī)。

學(xué)習(xí)“電氣自動(dòng)化技術(shù)”專業(yè)的人員將來可以去當(dāng)“數(shù)控機(jī)床維修技術(shù)員”，因?yàn)閿?shù)控機(jī)床就有用到伺服系統(tǒng)，與“電氣自動(dòng)化技術(shù)”專業(yè)有著密切的聯(lián)系，數(shù)控機(jī)床維修技術(shù)員的職責(zé)是：負(fù)責(zé)各類數(shù)控系統(tǒng)、PLC、伺服系統(tǒng)的維修；負(fù)責(zé)解決各類數(shù)控機(jī)床的電氣及機(jī)械故障；負(fù)責(zé)制定設(shè)備的日常維護(hù)保養(yǎng)計(jì)劃及備件計(jì)劃；對(duì)設(shè)備性能的改進(jìn)提供解決方案。

所以要做好一名數(shù)控機(jī)床維修技術(shù)員，首先我們要學(xué)好自己的專業(yè)知識(shí)，多增加對(duì)數(shù)控加工與編程技術(shù)的理解與認(rèn)識(shí)，多向有經(jīng)驗(yàn)者學(xué)習(xí)，不斷發(fā)揮自己的人生價(jià)值，為社會(huì)貢獻(xiàn)出自己的一份力量。數(shù)控加工中心是從數(shù)控銑床發(fā)展而來的。與數(shù)控銑床的最大區(qū)別在于加工中心具有自動(dòng)交換加工刀具的能力，通過在刀庫上安裝不同用途的刀具，可在一次裝夾中通過自動(dòng)換刀裝置改變主軸上的加工刀具，實(shí)現(xiàn)多種加工功能。

數(shù)控加工中心是由機(jī)械設(shè)備與數(shù)控系統(tǒng)組成的適用于加工復(fù)雜零件的高效率自動(dòng)化機(jī)床。數(shù)控加工中心是目前世界上產(chǎn)量最高、應(yīng)用最廣泛的數(shù)控機(jī)床之一。它的綜合加工能力較強(qiáng)，工件一次裝夾后能完成較多的加工內(nèi)容，加工精度較高，就中等加工難度的批量工件，其效率是普通設(shè)備的5～10倍，特別是它能完成許多普通設(shè)備不能完成的加工，對(duì)形狀較復(fù)雜，精度要求高的單件加工或中小批量多品種生產(chǎn)更為適用。

數(shù)控加工中心是一種功能較全的數(shù)控加工機(jī)床。它把銑削、鏜削、鉆削、攻螺紋和切削螺紋等功能集中在一臺(tái)設(shè)備上，使其具有多種工藝手段。加工中心設(shè)置有刀庫，刀庫中存放著不同數(shù)量的各種刀具或檢具，在加工過程中由程序自動(dòng)選用和更換。這是它與數(shù)控銑床、數(shù)控鏜床的主要區(qū)別。特別是對(duì)于必需采用工裝和專機(jī)設(shè)備來保證產(chǎn)品質(zhì)量和效率的工件。這會(huì)為新產(chǎn)品的研制和改型換代節(jié)省大量的時(shí)間和費(fèi)用，從而使企業(yè)具有較強(qiáng)的競爭能力。

數(shù)控加工中心工有下列優(yōu)點(diǎn)：

①大量減少工裝數(shù)量，加工形狀復(fù)雜的零件不需要復(fù)雜的工裝。如要改變零件的形狀和尺寸，只需要修改零件加工程序，適用于新產(chǎn)品研制和改型。

②加工質(zhì)量穩(wěn)定，加工精度高，重復(fù)精度高，適應(yīng)飛行器的加工要求。

③多品種、小批量生產(chǎn)情況下生產(chǎn)效率較高，能減少生產(chǎn)準(zhǔn)備、機(jī)床調(diào)整和工序檢驗(yàn)的時(shí)間，而且由于使用最佳切削量而減少了切削時(shí)間。

④可加工常規(guī)方法難于加工的復(fù)雜型面，甚至能加工一些無法觀測的加工部位。數(shù)控加工中心的缺點(diǎn)是機(jī)床設(shè)備費(fèi)用昂貴，要求維修人員具有較高水平。學(xué)習(xí)“電氣自動(dòng)化技術(shù)”專業(yè)的人員將來也可以從事數(shù)控加工中心工作，數(shù)控加工中心比普通的數(shù)控機(jī)床的要求與條件要高很多，當(dāng)然企業(yè)主要是要招“電氣自動(dòng)化技術(shù)”專業(yè)的人員當(dāng)“數(shù)控機(jī)床維修技術(shù)員”，所以說“電氣自動(dòng)化技術(shù)”專業(yè)與“數(shù)控”專業(yè)，有著很重要關(guān)系，而且將來這兩種專業(yè)的工作比較好找也很有發(fā)展前途，為社會(huì)的發(fā)展，起到了一個(gè)很重要的作用。

電氣自動(dòng)化技術(shù)專業(yè)屬于制造大類，裝備制造業(yè)是為國民經(jīng)濟(jì)和國防建設(shè)提供技術(shù)裝備的基礎(chǔ)性、戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)。隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，現(xiàn)代化電氣設(shè)備的廣泛應(yīng)用，工業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化程度越來越高，工業(yè)電氣自動(dòng)化已成為現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)和主導(dǎo)，因此，企事業(yè)部門急需電氣自動(dòng)化技術(shù)專業(yè)的技術(shù)人才。同時(shí)，隨著裝備制造業(yè)新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備的不斷涌現(xiàn)，企業(yè)現(xiàn)有電氣設(shè)備維修管理人員的知識(shí)老化，適應(yīng)行業(yè)發(fā)展的高素質(zhì)技能型人才嚴(yán)重短缺。

經(jīng)濟(jì)發(fā)展逐步全球化,外資企業(yè)和合資企業(yè)不斷進(jìn)入中國，這些企業(yè)起點(diǎn)高，技術(shù)新，有大量的設(shè)備需要用到“電氣自動(dòng)化技術(shù)”和“數(shù)控加工與編程技術(shù)”方面知識(shí)；與此同時(shí)，很多大中型企業(yè)為了提高產(chǎn)品質(zhì)量和數(shù)量以加大競爭力，進(jìn)行技術(shù)改造，也引進(jìn)先進(jìn)設(shè)備培養(yǎng)高新技術(shù)人才，隨著機(jī)電一體化的設(shè)備越來越多，PLC控制技術(shù)、現(xiàn)場總線技術(shù)、變頻技術(shù)、計(jì)算機(jī)集散控制技術(shù)（DCS）、微電子技術(shù)等新知識(shí)在各行各業(yè)中特別是在工業(yè)崗位中用得越來越多，原來這些崗位的人員只懂得傳統(tǒng)的控制，故在未來的五至十年內(nèi)急需大量高層次、具有較強(qiáng)實(shí)踐能力的技能型專門人才去充實(shí)這些崗位，以滿足和適應(yīng)不斷增

長新技術(shù)的需要，這樣就需要大量的電氣自動(dòng)化技術(shù)專業(yè)與數(shù)控專業(yè)人才，另外商業(yè)、娛樂場所、住宅管理也需要這樣的高級(jí)技術(shù)應(yīng)用型人才。

所以我們要培養(yǎng)掌握好“電氣自動(dòng)化技術(shù)”專業(yè)與“數(shù)控加工與編程技術(shù)”的基本理論和知識(shí)、技能，以便將來從事工業(yè)電氣控制設(shè)備及系統(tǒng)安裝、設(shè)計(jì)、調(diào)試、維護(hù)及技術(shù)管理的高級(jí)技術(shù)應(yīng)用性專門人才。

第四篇：數(shù)控論文

數(shù)控電火花線切割加工 引言

數(shù)控電火花線切割加工是一項(xiàng)涉及多門學(xué)科的綜合性技術(shù)，是模具制造中的主力裝備。成型塑料制品的模具簡稱為塑料模具，塑料模具生產(chǎn)的塑料制品在機(jī)械、電子工業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用。在金屬加工中，數(shù)控電火花線切割始終是塑料模加工的利器。不論是動(dòng)模、定模、零配件，還是特殊加工場合，只要編制出正確的數(shù)控程式，電火花線切割在塑料要模中發(fā)揮著越來越重要的作用。

線切割主要用于加工各種形狀復(fù)雜和精密細(xì)小的工件，例如沖裁模的凸模、凹模、凸凹模、固定板、卸料板等，成形刀具、樣板、電火花成型加工用的金屬電極，各種微細(xì)孔槽、窄縫、任意曲線等，具有加工余量小、加工精度高、生產(chǎn)周期短、制造成本低等突出優(yōu)點(diǎn)，已在生產(chǎn)中獲得廣泛的應(yīng)用，目前國內(nèi)外的電火花線切割機(jī)床已占電加工機(jī)床總數(shù)的60%以上。

根據(jù)電極絲的運(yùn)行速度不同，電火花線切割機(jī)床通常分為兩類：一類是高速走絲電火花線切割機(jī)床（WEDM-HS），其電極絲作高速往復(fù)運(yùn)動(dòng)，一般走絲速度為8～10m/s，電極絲可重復(fù)使用，加工速度較高，但快速走絲容易造成電極絲抖動(dòng)和反向時(shí)停頓，使加工質(zhì)量下降，是我國生產(chǎn)和使用的主要機(jī)種，也是我國獨(dú)創(chuàng)的電火花線切割加工模式；另一類是低速走絲電火花線切割機(jī)床（WEDM-LS），其電極絲作低速單向運(yùn)動(dòng)，一般走絲速度低于0.2m/s，電極絲放電后不再使用，工作平穩(wěn)、均勻、抖動(dòng)小、加工質(zhì)量較好，但加工速度較低，是國外生產(chǎn)和使用的主要機(jī)種。

根據(jù)對(duì)電極絲運(yùn)動(dòng)軌跡的控制形式不同，電火花線切割機(jī)床又可分為三種：一種是靠模仿形控制，其在進(jìn)行線切割加工前，預(yù)先制造出與工件形狀相同的靠模，加工時(shí)把工件毛坯和靠模同時(shí)裝夾在機(jī)床工作臺(tái)上，在切割過程中電極絲緊緊地貼著靠模邊緣作軌跡移動(dòng)，從而切割出與靠模形狀和精度相同的工件來；另一種是光電跟蹤控制，其在進(jìn)行線切割加工前，先根據(jù)零件圖樣按一定放大比例描繪出一張光電跟蹤圖，加工時(shí)將圖樣置于機(jī)床的光電跟蹤臺(tái)上，跟蹤臺(tái)上的光電頭始終追隨墨線圖形的軌跡運(yùn)動(dòng)，再借助于電氣、機(jī)械的聯(lián)動(dòng)，控制機(jī)床工作臺(tái)連同工件相對(duì)電極絲做相似形的運(yùn)動(dòng)，從而切割出與圖樣形狀相同的工件來；再一種是數(shù)字程序控制，采用先進(jìn)的數(shù)字化自動(dòng)控制技術(shù)，驅(qū)動(dòng)機(jī)床按照加工前根據(jù)工件幾何形狀參數(shù)預(yù)先編制好的數(shù)控加工程序自動(dòng)完成加工，不需要制作靠模樣板也無需繪制放大圖，比前面兩種控制形式具有更高的加工精度和廣闊的應(yīng)用范圍，目前國內(nèi)外95%以上的電火花線切割機(jī)床都已采用數(shù)控化。

切割屬電加工范疇,是由前蘇聯(lián)人發(fā)明的,我國是第一個(gè)用于工業(yè)生產(chǎn)的國家,當(dāng)時(shí)由復(fù)但大學(xué)和蘇州長風(fēng)機(jī)械廠合作生產(chǎn)的這是最早的機(jī)型叫復(fù)旦型,我們國內(nèi)在此基礎(chǔ)上發(fā)展了快走絲系統(tǒng)(HS).歐美和日本發(fā)展了慢走系統(tǒng)(LS)，主要區(qū)別：是

1、電極絲我國采用鎢鉬合金絲,國外采用黃銅絲。

2、我國采用皂化工作液,國外采用去離子水。

3、我國的走絲速度為11米/秒左右,國外為3~5米/分。

4、我們的電極絲是重復(fù)利用的直到斷絲為至,國外是走過后不再重用。

5、我們的精度不如國外高。

1.1數(shù)控電火花切割加工原理與特點(diǎn) 1.1.1數(shù)控電火花切割加工原理

電火花數(shù)控線切割加工的過程中主要包含下列三部分內(nèi)容(如圖a所示):（1）電極絲與工件之間的脈沖放電。

（2）電極絲沿其軸向(垂直或Z方向)作走絲運(yùn)動(dòng)。（3）工件相對(duì)于電極絲在X、Y平面內(nèi)作數(shù)控運(yùn)動(dòng)。

(1)電火花線切割加工時(shí)電極絲和工件之間的脈沖放電

電火花線切割時(shí)電極絲接脈沖電源的負(fù)極，工件接脈沖電源的正極。在正負(fù)極之間加上脈沖電源，當(dāng)來一個(gè)電脈沖時(shí)，在電極絲和工件之間產(chǎn)生一次火花放電，在放電通道的中心溫度瞬時(shí)可高達(dá)10000°C以上，高溫使工件金屬熔化，甚至有少量氣化，高溫也使電極絲和工件之間的工作液部分產(chǎn)生氣化，這些氣化后的工作液和金屬蒸氣瞬間迅速熱膨脹，并具有爆炸的特性。這種熱膨脹和局部微爆炸，將熔化和氣化了的金屬材料拋出而實(shí)現(xiàn)對(duì)工件材料進(jìn)行電蝕切割加工。通常認(rèn)為電極絲與工件之間的放電間隙在0.O1mm左右，若電脈沖的電壓高，放電間隙會(huì)大一些。

為了電火花加工的順利進(jìn)行，必須創(chuàng)造條件保證每來一個(gè)電脈沖時(shí)在電極絲和工件之間產(chǎn)生的是火花放電而不是電弧放電。首先必須使兩個(gè)電脈沖之間有足夠的間隔時(shí)間，使放電間隙中的介質(zhì)消電離，即使放電通道中的帶電粒子復(fù)合為中性粒子，恢復(fù)本次放電通道處間隙中介質(zhì)的絕緣強(qiáng)度，以免總在同一處發(fā)生放電而導(dǎo)致電弧放電。一般脈沖間隔應(yīng)為脈沖寬度的4倍以上。

為了保證火花放電時(shí)電極絲不被燒斷，必須向放電間隙注人大量工作液，以便電極絲得到充分冷卻。同時(shí)電極絲必須作高速軸向運(yùn)動(dòng)，以避免火花放電總在電極絲的局部位置而被燒斷，電極絲速度約在7~10m/s左右。高速運(yùn)動(dòng)的電極絲，還有利于不斷往放電間隙中帶入新的工作液，同時(shí)也有利于把電蝕產(chǎn)物從間隙中帶出去。

電火花線切割加工時(shí)，為了獲得比較好的表面粗糙度和高的尺寸精度，并保證電極絲不被燒斷，應(yīng)選擇好相應(yīng)的脈沖參數(shù)，并使工件和鉬絲之間的放電必須是火花放電，而不是電弧放電。(2)電火花線切割加工的走絲運(yùn)動(dòng)

為了避免火花放電總在電極絲的局部位置而被燒斷，影響加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率。在加工過程中電極絲沿軸向作走絲運(yùn)動(dòng)。走絲原理如圖b所示。鉬絲整齊地纏繞在儲(chǔ)絲筒上，并形成一個(gè)閉合狀態(tài)，走絲電機(jī)帶動(dòng)儲(chǔ)絲筒轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過導(dǎo)絲輪使鉬絲作軸線運(yùn)動(dòng)。

(3)X、Y坐標(biāo)工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)

工件安裝在上下兩層的X、Y坐標(biāo)工作臺(tái)上，分別由步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)作數(shù)控運(yùn)動(dòng)。工件相對(duì)于電極絲的運(yùn)動(dòng)軌跡，是由線切割編程所決定的。

1.1.2數(shù)控電火花切割加工特點(diǎn)

數(shù)控電火花線切割是數(shù)字系統(tǒng)控制下直接利用電能加工工件的一種方法，因一些與其他加工方相比有自己獨(dú)立的特點(diǎn)：

（1）直接利用線狀的電極絲作電極，不需要制作專用電極，可節(jié)約電極的設(shè)計(jì)、制造費(fèi)用。

（2）可以加工用傳統(tǒng)切削加工方法難以加工或無法加工的形狀復(fù)雜的工件。對(duì)不同的工件只需編制不同的控制程序，對(duì)不同形狀工件都很容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)加工，很適合小批量形狀復(fù)雜零件、單件和試制品的加工，且加工周期短。

（3）利用電蝕加工原理，電極絲與工件不直接接觸，兩者之間的作用很小，故而電極絲、夾具不需要太高強(qiáng)度。

（4）傳統(tǒng)的車、銑、鉆加工中，刀具硬度必須比工件大，而數(shù)控電火花線切割機(jī)床電極絲材料不必比工件材料硬，可節(jié)省輔助時(shí)間和刀具費(fèi)用。

（5）直接利用電、熱能進(jìn)行加工，可以方便地對(duì)影響加工精度的加工參數(shù)（脈沖寬度、間隔、伺服速度等）進(jìn)行調(diào)整，有利于加工精度提高，便于實(shí)現(xiàn)加工過程的自動(dòng)化控制。

（6）工作液一般采用水基乳化液或純水，成本低，不會(huì)發(fā)生火災(zāi)。

（7）利用四軸或五軸聯(lián)動(dòng)，可加工錐度、上下面異形體或回轉(zhuǎn)體等零件。

（8）由于電極絲比較細(xì)，可以方便地加工微細(xì)異形孔、窄縫和復(fù)雜截面的型柱、型孔。由于切縫很窄，實(shí)際金屬去除量很少，材料的利用率很高。對(duì)加工、節(jié)約貴重金屬有重要意義。

（9）采用移動(dòng)的長電極絲進(jìn)行加工，使單位長度電極絲的損耗較少，從而對(duì)加工精度的影響比較小，特別在慢走絲線切割加工中，電極絲一次性使用，電極絲損耗對(duì)加工精度的影響更小。

正是由于電火花線切割加工有許多突出確良特點(diǎn)，因面在國內(nèi)外發(fā)展都很快，在塑料模具加工中已獲得了廣泛的應(yīng)用。

電火花線切割要求有嚴(yán)格的工作環(huán)境

（1）滿足線切割機(jī)床所要求的空間尺寸；

（2）選擇能承受機(jī)床重量的場所；

（3）選擇沒有振動(dòng)和沖擊傳入的場所。

線切割放電機(jī)床是高精度加工設(shè)備，如果所放置的地方有振動(dòng)和沖擊，將會(huì)對(duì)機(jī)臺(tái)造成嚴(yán)重的損傷，從而嚴(yán)重影響其加工精度，縮短其使用壽命，甚至導(dǎo)致機(jī)器報(bào)廢。

（4）選擇沒有粉塵的場所，避免流眾多的通道旁邊；

線切割放電機(jī)器之本身特性，其空氣中有灰塵存在，將會(huì)使機(jī)器的絲桿受到嚴(yán)重磨損，從而影響使用壽命；

線切割放電機(jī)器屬于計(jì)算機(jī)控制，計(jì)算機(jī)所使用的磁盤對(duì)空氣中灰塵的要求相當(dāng)嚴(yán)格的，當(dāng)磁盤內(nèi)有灰塵進(jìn)入時(shí)，磁盤就會(huì)被損壞，同時(shí)也損壞硬盤；線切割放電機(jī)本身發(fā)出大量熱，所以電器柜內(nèi)需要經(jīng)常換氣，若空氣中灰塵太多，則會(huì)在換氣過程中附積到各個(gè)電器組件上，造成電器組件散熱不良，從而導(dǎo)致電路板被燒壞掉。因此，機(jī)臺(tái)防塵網(wǎng)要經(jīng)常清潔。

（5）選擇溫度變化小的場所，避免陽光通過窗戶和頂窗玻璃直射及靠近熱流的地方

高精密零件加工之產(chǎn)品需要在恒定的溫度下進(jìn)行，一般為室溫20C；

由于線切割放電機(jī)器本身工作時(shí)產(chǎn)生相當(dāng)大的熱量，如果溫度變化太大則會(huì)對(duì)機(jī)器使用壽命造成嚴(yán)重影響。

（6）選擇屏蔽屋：因線切割放電加工過程屬于電弧放電過程，在電弧放電過程中會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的電磁波，從而對(duì)人體健康造成傷害，同時(shí)會(huì)影響到周圍的環(huán)境.（7）選擇通風(fēng)條件好，寬敞的廠房，以便操作者和機(jī)床能在最好的環(huán)境下工作.1.2數(shù)控電火花切割機(jī)床

1.2.1電火花線切割機(jī)床分類

1.按走絲的速度分為：可分為慢速走絲方式和高速走絲方式線切割機(jī)床

2.按加工特點(diǎn)分為：可分為大、中、小型以及普通直臂切割型與錐度切割型線切割機(jī)床。

3.按脈沖形式分為：可分為RC電源、晶體管電源、分組脈沖電源及自適應(yīng)控制電源線切割機(jī)床。

1.3數(shù)控電火花線切割工藝基礎(chǔ)

1.3.1模坯準(zhǔn)備 1.3.2工件的裝夾與調(diào)整 1.3.3電極絲的選用和調(diào)整 1.3.4工藝參數(shù)的選擇

1.4數(shù)控電火花切割機(jī)床的基本編程方法

1.4.13B格式編制程序 1.4.2Pre編程

第五篇：數(shù)控論文

談數(shù)控技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展

作者：遼寧科技大學(xué) 06機(jī)械8班

丁洪帥

內(nèi)容摘要：

隨著科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展,制造業(yè)領(lǐng)域發(fā)生了根本的變化。數(shù)控技術(shù)的廣泛應(yīng)用大大提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量,使得機(jī)械加工進(jìn)入了柔性自動(dòng)化時(shí)代。數(shù)控技術(shù)集傳統(tǒng)的機(jī)械制造、計(jì)算機(jī)、現(xiàn)代控制、傳感技術(shù)、信息處理、光機(jī)電技術(shù)于一體,是現(xiàn)代制造技術(shù)的基礎(chǔ)。它的應(yīng)用和發(fā)展不僅給機(jī)械制造界帶來深刻的變化,而且給其他領(lǐng)域帶來了變革。數(shù)控設(shè)備在現(xiàn)代工業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用,其數(shù)量和數(shù)控化率高低已成為衡量一個(gè)國家工業(yè)現(xiàn)代化水平的重要標(biāo)志。本文將對(duì)數(shù)控技術(shù)的含義、現(xiàn)狀、未來發(fā)展以及我國數(shù)控技術(shù)的未來發(fā)展空間這四個(gè)方面進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：

數(shù)控技術(shù)，現(xiàn)實(shí)發(fā)展?fàn)顩r，未來發(fā)展及變革空間，我國數(shù)控技術(shù)的發(fā)展 正文：

一，數(shù)控的基本理解

數(shù)控技術(shù)是指用數(shù)字、文字和符號(hào)組成的數(shù)字指令來實(shí)現(xiàn)一臺(tái)或多臺(tái)機(jī)械設(shè)備動(dòng)作控制的技術(shù)。它所控制的通常是位置、角度、速度等機(jī)械量和與機(jī)械能量流向有關(guān)的開關(guān)量。數(shù)控的產(chǎn)生依賴于數(shù)據(jù)載體和二進(jìn)制形式數(shù)據(jù)運(yùn)算的出現(xiàn)。1908年，穿孔的金屬薄片互換式數(shù)據(jù)載體問世；19世紀(jì)末，以紙為數(shù)據(jù)載體并具有輔助功能的控制系統(tǒng)被發(fā)明；1938年，香農(nóng)在美國麻省理工學(xué)院進(jìn)行了數(shù)據(jù)快速運(yùn)算和傳輸，奠定了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)，包括計(jì)算機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)。數(shù)控技術(shù)是與機(jī)床控制密切結(jié)合發(fā)展起來的。1952年，第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床問世，成為世界機(jī)械工業(yè)史上一件劃時(shí)代的事件，推動(dòng)了自動(dòng)化的發(fā)展。

數(shù)控技術(shù)也叫計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)，目前它是采用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)字程序控制的技術(shù)。這種技術(shù)用計(jì)算機(jī)按事先存貯的控制程序來執(zhí)行對(duì)設(shè)備的控制功能。由于采用計(jì)算機(jī)替代原先用硬件邏輯電路組成的數(shù)控裝置，使輸入數(shù)據(jù)的存貯、處理、運(yùn)算、邏輯判斷等各種控制機(jī)能的實(shí)現(xiàn)，均可通過計(jì)算機(jī)軟件來完成。

二，數(shù)控技術(shù)的現(xiàn)狀

近年來我國企業(yè)的數(shù)控機(jī)床占有率逐年上升，在大中企業(yè)已有較多的使用，在中小企業(yè)甚至個(gè)體企業(yè)中也普遍開始使用。在這些數(shù)控機(jī)床中，除少量機(jī)床以fms模式集成使用外，大都處于單機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，并且相當(dāng)部分處于使用效率不高，管理方式落后的狀態(tài)。

２００１年，我國機(jī)床工業(yè)產(chǎn)值已進(jìn)入世界第５名，機(jī)床消費(fèi)額在世界排名上升到第３位，達(dá)４７．３９億美元，僅次于美國的５３．６７億美元，消費(fèi)額比上一年增長２５％。但由于國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床不能滿足市場的需求，使我國機(jī)床的進(jìn)口額呈逐年上升態(tài)勢(shì)，２００１年進(jìn)口機(jī)床躍升至世界第２位，達(dá)２４．０６億美元，比上年增長２７．３％。

近年來我國出口額增幅較大的數(shù)控機(jī)床有數(shù)控車床、數(shù)控磨床、數(shù)控特種加工機(jī)床、數(shù)控剪板機(jī)、數(shù)控成形折彎機(jī)、數(shù)控壓鑄機(jī)等，普通機(jī)床有鉆床、鋸床、插床、拉床、組合機(jī)床、液壓壓力機(jī)、木工機(jī)床等。出口的數(shù)控機(jī)床品種以中低檔為主。

同時(shí)，新產(chǎn)品開發(fā)有了很大突破，技術(shù)含量高的產(chǎn)品占據(jù)了主導(dǎo)地位。數(shù)控機(jī)床產(chǎn)量的大幅度增長也是我國數(shù)控領(lǐng)域的基本現(xiàn)狀之一。數(shù)控機(jī)床發(fā)展的關(guān)鍵配套產(chǎn)品有了較大的突破，近年來通過政府的支持，數(shù)控機(jī)床“"套餐”“開始擺上“餐桌”。如北京航天機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)集團(tuán)公司建立了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新一代開放式數(shù)控系統(tǒng)平臺(tái)；煙臺(tái)第二機(jī)床附件廠開發(fā)了為數(shù)控機(jī)床配套的多種動(dòng)力卡盤和過濾排屑裝置；濟(jì)南第二機(jī)床集團(tuán)公司的數(shù)控龍門鏜銑床、數(shù)控落地鏜銑

床及數(shù)控鍛壓設(shè)備等３０多個(gè)系列１００多個(gè)品種的數(shù)控”“套餐”"，吸引了人們廣泛關(guān)注。

三，數(shù)控技術(shù)的發(fā)展空間

從目前世界上數(shù)控技術(shù)及其裝備發(fā)展的趨勢(shì)來看，其主要研究熱點(diǎn)有以下幾個(gè)方面：

第一，高速、高精加工技術(shù)及裝備的新趨勢(shì)：

效率、質(zhì)量是先進(jìn)制造技術(shù)的主體。高速、高精加工技術(shù)可極大地提高效率，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和檔次，縮短生產(chǎn)周期和提高市場競爭能力。為此日本先端技術(shù)研究會(huì)將其列為5大現(xiàn)代制造技術(shù)之一，國際生產(chǎn)工程學(xué)會(huì)（CIRP）將其確定為21世紀(jì)的中心研究方向之一。

在加工精度方面，近10年來，普通級(jí)數(shù)控機(jī)床的加工精度已由10μm提高到5μm，精密級(jí)加工中心則從3～5μm，提高到1～1.5μm，并且超精密加工精度已開始進(jìn)入納米級(jí)(0.01μm)。

在可靠性方面，國外數(shù)控裝置的MTBF值已達(dá)6 000h以上，伺服系統(tǒng)的MTBF值達(dá)到30000h以上，表現(xiàn)出非常高的可靠性。

第二.，5軸聯(lián)動(dòng)加工和復(fù)合加工機(jī)床快速發(fā)展：

采用5軸聯(lián)動(dòng)對(duì)三維曲面零件的加工，可用刀具最佳幾何形狀進(jìn)行切削，不僅光潔度高，而且效率也大幅度提高。一般認(rèn)為，1臺(tái)5軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床的效率可以等于2臺(tái)3軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床，特別是使用立方氮化硼等超硬材料銑刀進(jìn)行高速銑削淬硬鋼零件時(shí)，5軸聯(lián)動(dòng)加工可比3軸聯(lián)動(dòng)加工發(fā)揮更高的效益。但過去因5軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控系統(tǒng)、主機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜等原因，其價(jià)格要比3軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床高出數(shù)倍，加之編程技術(shù)難度較大，制約了5軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床的發(fā)展。

當(dāng)前由于電主軸的出現(xiàn)，使得實(shí)現(xiàn)5軸聯(lián)動(dòng)加工的復(fù)合主軸頭結(jié)構(gòu)大為簡化，其制造難度和成本大幅度降低，數(shù)控系統(tǒng)的價(jià)格差距縮小。因此促進(jìn)了復(fù)合主軸頭類型5軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床和復(fù)合加工機(jī)床（含5面加工機(jī)床）的發(fā)展。

第三，智能化、開放式、網(wǎng)絡(luò)化成為當(dāng)代數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的主要趨勢(shì)：

21世紀(jì)的數(shù)控裝備將是具有一定智能化的系統(tǒng)，智能化的內(nèi)容包括在數(shù)控系統(tǒng)中的各個(gè)方面：為追求加工效率和加工質(zhì)量方面的智能化，如加工過程的自適應(yīng)控制，工藝參數(shù)自動(dòng)生成；簡化編程、簡化操作方面的智能化，如智能化的自動(dòng)編程、智能化的人機(jī)界面等；還有智能診斷、智能監(jiān)控方面的內(nèi)容、方便系統(tǒng)的診斷及維修等。

數(shù)控系統(tǒng)開放化已經(jīng)成為數(shù)控系統(tǒng)的未來之路。所謂開放式數(shù)控系統(tǒng)就是數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)可以在統(tǒng)一的運(yùn)行平臺(tái)上，面向機(jī)床廠家和最終用戶，通過改變、增加或剪裁結(jié)構(gòu)對(duì)象（數(shù)控功能），形成系列化，并可方便地將用戶的特殊應(yīng)用和技術(shù)訣竅集成到控制系統(tǒng)中，快速實(shí)現(xiàn)不同品種、不同檔次的開放式數(shù)控系統(tǒng)，形成具有鮮明個(gè)性的名牌產(chǎn)品。

網(wǎng)絡(luò)化數(shù)控裝備是近兩年國際著名機(jī)床博覽會(huì)的一個(gè)新亮點(diǎn)。數(shù)控裝備的網(wǎng)絡(luò)化將極大地滿足生產(chǎn)線、制造系統(tǒng)、制造企業(yè)對(duì)信息集成的需求，也是實(shí)現(xiàn)新的制造模式如敏捷制造、虛擬企業(yè)、全球制造的基礎(chǔ)單元。

第四，重視新技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的建立：

（1）關(guān)于數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)規(guī)范

如前所述，開放式數(shù)控系統(tǒng)有更好的通用性、柔性、適應(yīng)性、擴(kuò)展性，美國、歐共體和日本等國紛紛實(shí)施戰(zhàn)略發(fā)展計(jì)劃，并進(jìn)行開放式體系結(jié)構(gòu)數(shù)控系統(tǒng)規(guī)范(OMAC、OSACA、OSEC)的研究和制定，世界3個(gè)最大的經(jīng)濟(jì)體在短期內(nèi)進(jìn)行了幾乎相同的科學(xué)計(jì)劃和規(guī)范的制定，預(yù)示了數(shù)控技術(shù)的一個(gè)新的變革時(shí)期的來臨。

（2）關(guān)于數(shù)控標(biāo)準(zhǔn)

數(shù)控標(biāo)準(zhǔn)是制造業(yè)信息化發(fā)展的一種趨勢(shì)。數(shù)控技術(shù)誕生后的50年間的信息交換都是基于ISO6983標(biāo)準(zhǔn)，即采用G，M代碼描述如何（how）加工，其本質(zhì)特征是面向加工過程，顯然，他已越來越不能滿足現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)高速發(fā)展的需要。為此，國際上正在研究和制定一種新的CNC系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)ISO14649（STEP－NC)，其目的是提供一種不依賴于具體系統(tǒng)的中性機(jī)制，能夠描述產(chǎn)品整個(gè)生命周期內(nèi)的統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)制造過程，乃至各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域產(chǎn)品信息的標(biāo)準(zhǔn)化。

第五，數(shù)字式交流伺服成為主流，數(shù)字式交流伺服系統(tǒng)體積小，性能好，調(diào)試方便，克服了過去模擬伺服系統(tǒng)用電位器調(diào)節(jié)的不便。通過數(shù)字設(shè)定可優(yōu)化速度，電流環(huán)，可進(jìn)行轉(zhuǎn)矩限制，進(jìn)行加減速控制，另外可以和外

部計(jì)算機(jī)通訊，備份伺服參數(shù)，并在上位機(jī)顯示電流，扭矩波形，便于觀察。

四，我國數(shù)控技術(shù)發(fā)展

我國數(shù)控技術(shù)發(fā)展應(yīng)該結(jié)合我國的具體實(shí)際，在一下幾個(gè)方面多家改進(jìn)： 首先，中國廠多人眾，極需正確的方針、政策對(duì)數(shù)控機(jī)床的發(fā)展進(jìn)行有力的指引。應(yīng)學(xué)習(xí)美、德、日經(jīng)驗(yàn)，政府高度重視、正確決策、大力扶植。在方針政策上，應(yīng)講究科學(xué)精神、經(jīng)濟(jì)實(shí)效，以切實(shí)提高生產(chǎn)率、勞動(dòng)生產(chǎn)率為原則。

其次，在方法上，深入用戶，精通工藝，低中高檔并舉，學(xué)習(xí)日本，批量生產(chǎn)，占領(lǐng)市場，減少進(jìn)口，擴(kuò)大出口。

再次，在步驟措施上，必須使國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)先進(jìn)、可靠，狠抓產(chǎn)品質(zhì)量與配套件過關(guān)，打好技術(shù)基礎(chǔ)。近期重在打基礎(chǔ)，建立信譽(yù)，擴(kuò)大國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的國內(nèi)市場份額，遠(yuǎn)期謀求趕超世界先進(jìn)水平，大步走向世界市場。

最后，必須狠抓根本，堅(jiān)持“以人為本”，加速提高人員素質(zhì)、培養(yǎng)各種專家人才，從根本上改變目前低效、落後的狀態(tài)。人是一切事業(yè)成敗的根本，層層都要重視“培才、選才、用才”，建立學(xué)習(xí)型企業(yè)，樹立企業(yè)文化，加速培育新人，培訓(xùn)在職人員，建立師徒相傳制度，舉辦各種技術(shù)講座、訓(xùn)練班和專題討論會(huì)，甚至聘請(qǐng)外國專家、顧問等，盡力提高數(shù)控。

數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用不但給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來了革命性的變化，使制造業(yè)成為工業(yè)化的象征，而且隨著數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，他對(duì)國計(jì)民生的一些重要行業(yè)（汽車、輕工、醫(yī)療等）的發(fā)展起著越來越重要的作用，因?yàn)檫@些行業(yè)所需裝備的數(shù)字化已是現(xiàn)代發(fā)展的大趨勢(shì)。數(shù)控技術(shù)的未來發(fā)展空間是很廣闊的，數(shù)控技術(shù)的發(fā)展離不開整個(gè)社會(huì)服務(wù)體系的完善，包括人材培訓(xùn)，維修服務(wù)等方面的配合，這也是我國社會(huì)需要加緊步伐的部分，中國今后要加速發(fā)展數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)，既要深入總結(jié)過往的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，切實(shí)改善存在的問題，又要認(rèn)真學(xué)習(xí)國外的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，沿正確的道路前進(jìn)。