数控机床的加工与使用-学年论.doc

沈阳大学科技工程学院学年论文 =数控机床的加工与使用专业： 机械设计制造及其自动化 班级： 2013级 2 班 学号： 131001215 姓名： 杨天怡 答辩日期： 年 月 日目 录目录摘 要- 2 -Abstract- 3 -1数控机床简介- 4 -1.1数控机床的基本工作原理：- 4 -1.2数控机床的基本组成- 4 -1.3数控机床的发展方向- 4 -1.3.1.高速、高精加工技术及装备的新趋势- 5 -1.3.2 5轴联动加工和复合加工机床快速发展- 5 -1.3.3、 智能化、开放式、网络化成为当代数控系统发展的主要趋势- 5 -2控加工的编程基础：- 7 -2.1数控编程概述- 7 -2.2数控机床的坐标系和运动方向- 7 -2.3数控系统及功能- 8 -3、数控编程中的工艺分析：- 9 -3.1数控编程中工艺分析内容- 9 -3.2编程中的工艺处理要点- 9 -4 结 论- 10 -参考文献- 11 -I摘 要数控技术是综合应用计算机，自动控制、自动检测及精密机械高新技术的产物，它的出现及所带来的效益已引起世界各国科技工业界的重视。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。本文简单介绍了数控机床的编程方法、运用及功能。关键词：数控系统；基本功能；数控磨床；超精加工AbstractNumerical control technology is a comprehensive application of computer, automatic control, automatic detection and precision mechanical product of high and new technology, the benefits brought by its appearance and has aroused the attention of the world science and technology industry. The application of numerical control technology not only brings revolutionary change to traditional manufacturing, the manufacturing industry has become the symbol of industrialization, and with the continuous development of numerical control technology and application field expands, he to the national economy and peoples livelihood some important industry (it, automobile, light industry, medical, etc.) is playing a more and more important role in the development, because the digital equipment needed for the industry has been the trend of modern development. This article simply introduces the programming method of nc machine tools, the use and function. Keywords: Numerical control system; The basic function; CNC grinding machine; super finishing 1数控机床简介设计目标，部分，要说明毕业设计的主要任务，即设计什么内容，或设计什么作品、产品，达到什么样的效果，或实现什么功能，或完成什么任务。此部分，根据字数多少，可以分二级标题，也可以不分。1.1数控机床的基本工作原理：利用数控机床完成零件加工的过程。主要内容如下：(1)据零件加工图样进行工艺分析，确定加工方案，工艺参数和位移数据。用规定的程序代码和格式编写零件加工程序单，或用自动编程软件进行CAD/CAMI工作，直接生成零件的加工程序文件。程序的输入或输出，手工编写的程序通过数控机床的操作面板输入，软件生成的程序通过计算机的串行通信接口传输到数控机床的数控单元。将输入到数控单元的加工程序进行试运行，刀具路径模拟等。通过对机床的正确操作，运行程序，完成零件的加工。1.2数控机床的基本组成 数控机床一般由控制介质、控制系统、伺服系统、机床本体、反馈装置和各类辅助装置组成。1.3数控机床的发展方向 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。 1.3.1.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Cncinnati公司的Hpermach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10m提高到5m，精密级加工中心则从35m，提高到11.5m，并且超精密加工精度已开始进入纳米级(0.01m)。 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。 1.3.2 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。 1.3.3 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。、2控加工的编程基础： 2.1数控编程概述 用数控机床对零件进行加工时，首先对零件进行工艺分析，以确定加工方法，加工工艺路线然后正确地选择机床刀具和装卡方法，最后按照工艺要求根据所用数控机床规定的指令代码及程序格式，将道具的运动轨迹、位稳量、切削参数，以及辅助功能编写成加工程序单，传送式输入到数控装置中，从而指挥机床加工零件。2.2数控机床的坐标系和运动方向规定数控机床坐标轴及运动方向是为了准确地描述机床运动，简化程序的编制，并使所有程序具有互换性，目前国际标准化组织已经同意了标准坐标系，我国机械工业局也颁布了JB30511999标准，对数控机床的坐标和运动方向做了明文规定：坐标和运动方向命名的原则 为了避免变成人员不知道零件加工时是刀具移向工件还是工件移向刀具，为了确定机床的加工操作，特规定：永远假定刀具相对于静止的工件坐标而运动。坐标的规定 为了确定机床的运动方向，移动距离，要再机床上建立一个坐标系，该坐标系即标准坐标系，也称机床坐标系，数控机床上的坐标系是采用左手直角笛卡尔坐标系。运动方向的确定 Z坐标的运动，Z坐标的运动由传递切削力的主轴决定，与主轴轴线平行的坐标即为Z坐标； X坐标的运动，X坐标为水平的且平行于工件的装卡面，这是在刀具或工件定位 运动的主要坐标； Y坐标的运动，Y坐标轴垂直于X、Z坐标轴，Y运动的正方向根据X和Z坐标的正方向，按右手直角坐标系来判断； 旋转运动A、B和C。A、B和C相应的表示其轴线平行于X、Y和Z坐标的旋转运动。 2.3数控系统及功能 数控系统是数控机床的核心，数控机床根据功能和性能要求，配置不同的数控系统。数控系统包括：准备功能，刀具功能，主轴转速功能，进给功能，辅助功能。3、数控编程中的工艺分析： 3.1数控编程中工艺分析内容 选择适合在数控机床加工零件，确定工序内容； 分析被加工零件图纸，明确加工内容及技术要求； 加工工序的设计； 数控加工程序的调整； 分配数控加工中的允差； 处理数控机床上的部分工艺指令。3.2编程中的工艺处理要点 数控编程时，首先要进行工艺分析，从而确定加工方案的选择，工序与工步的划分，零件的装卡方法与夹具的选择，切削用量的确定，对刀点与换刀点的确定，刀具的合理选择，加工路线的确定。4 结 论我国数控技术和数控产业取得了