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电火花机床机械结构设计【优秀】【word+5张CAD图纸全套】【毕设】

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电火花机床机械结构设计【含全套CAD图纸】【优秀】【word+5张CAD图纸全套】【毕业设计】

【带任务书+鉴定意见评阅表+外文翻译】【46页@正文20300字】【详情如下】【需要咨询购买全套设计请加QQ1459919609】

主轴2-A0.dwg

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工作台5-A1.dwg

总图1-A0.dwg

滑座4-A2.dwg

电极夹头3-A0.dwg

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任务书

论文（设计）题目：电火花机床机械结构设计

一、主要内容及基本要求

1、对四轴精密电火花成型机床的机械系统功能进行分析,完成电火花成型机床的整体和各部件的设计、建模。

2、建立机床的虚拟样机模型,对其进行主运动部件、进给运动执行部件(工作台、拖板及其传动部件)和支承部件设计。

3、通过机械连接部件驱动机床工作台，使工作台精确定位或按规定的轨迹作严格的相对运动，加工出形状、尺寸与精度符合要求的零件。

二、重点研究的问题

1、机床精度标准

2、进给系统

3、主轴系统参数设计

4、夹紧装置分析

三、进度安排

序号各阶段完成的内容完成时间

1查阅资料2013年2月下旬

2开题报告 2013年3月上旬

3设计2013年3月中旬

4分析、验证2013年3月下旬

5写出初稿2013年4月上、中旬

6修改，写出第二稿2013年4月下旬

7写出正式稿2013年5月

8答辩2013年5月下旬

四、应收集的资料及主要参考文献

[1]张志英,石军. 数控机床的结构设计与优化[J]. 中国制造业信息化,2012,17:36-39.

[2]张炜,盛亚英. 数控电火花成形机床伺服特性及伺服系统设计[J]. 金属加工(冷加工),2011,10:80-83.

[3]张炜. 大型固定工作台数控电火花成形机床的设计[J]. 科技致富向导,2011,33:198-200.

[4]李震. 基于高速主轴深小孔电火花加工技术研究[D].哈尔滨工业大学,2013.

[5]司杰. 三轴数控电火花机床设计与虚拟装配研究[D].河北工业大学,2007.

[6]徐欣. 数控电火花成型机床主轴支承系统的研究[D].浙江工业大学,2007.

[7]孟翠,滕向阳,贾志新. 新型电火花线切割机床的设计与可行性研究[J].机械设计与制造,2007,09:31-33.

[8]广州电机厂电火花小组.使用电火花机床的几点体会[J].电加工,1975,01:42-46.

[9] 中国科学院沈阳计算技术研究所有限公司.一种立车/电火花磨双用数控机床:中国,CN200920288213.3[P].2010-12-22.

中文摘要1

英文摘要 2

一、引言 3

1.1 题研究的目的和意义3

1.2 本设计国内外研究历史与现状 4

1.3 本设计拟解决的关键问题和研究方法5

1.4 电火花成型加工特点和适用范围5

二、电火花成型机床总体结构设计 8

2.1 电火花成型机的结构形式8

2.2 电火花成型机结构设计9

三、主轴系统设计13

3.1 主轴系统设计方案13

3.2 电机的选择 14

3.3 同步齿形带设计 19

3.4 滚珠丝杆副的设计22

3.5 直线导轨的设计 27

四、工作台设计29

五、十字滑座设计34

六、电极夹头设计37

七、机床润滑系统设计 40

八、工作液循环装置结构设计 42

参考文献45

谢辞 46

附录47

摘要：介绍了电火花成型机床的加工原理、特点及其发展历程：它是通过脉冲直流电源不断产生火花放电来去除工件材料，且在工件与工具之间有绝缘液体介质。

分析并设计了电火花成型机床结构系统。机床总体布局为单柱立式，主轴采用步进电机拖动滚珠丝杆完成升降，利用步进电机多级可变细分技术，实现伺服系统的变频、变步距双重伺服调节，提高系统的跟踪能力和稳定性。进给系统采用滚珠丝杆和十字滑座实现工作台的横向、纵向移动，运动平稳。

电火花成形加工要在加工精度、加工效率、加工范围等方面取得重大突破，一个重要的发展方向就是对机床成形运动方式的创新和多样化。本课题的研究，是对电火花成型加工发展方向的一次有益尝试，通过改进电火花加工机床的伺服系统、控制系统、机床结构等，在保证加工精度的前提下提高了加工效率；通过开放式的控制系统，提高了电火花成型加工过程的自动化。

关键词：电火花；主轴；滚珠丝杆；十字滑座； V型导轨

Abstract： The processing principles, characteristics and development process of the EDM machine by author is introdunced in this paper. It removes material with repetitive spark discharges from a pulsating DC power supply, with a dielectric flowing between the work piece and the tool.

Analysis and design the system of structure for EDM machine . Machine overall layout as a single vertical column, 3-axis; Stepper motor is used in the machine tool to drive the ball screew up and down directly,the control system of the machinetool acapt divided dreving technique of step motor,and realizes dual regulations with changing feed step and changing feed frequency ,this improves its tracking ablity and stability. Feed system uses Ball Screw and the cross slide take the table move on the horizontal and vertical , smooth motion.

EDM should be in the processing accuracy, processing efficiency, processing and other aspects of the scope of a major breakthrough, an important direction of development is the right tool forming movement pattern of innovation and diversification. The study of this topic is a direction of development of EDM machining a useful attempt, by improving EDM servo systems, control systems, machine tool structure, guarantee the processing precision under the premise of improving the processing efficiency; through open the control system to improve the EDM process automation.

Keywords: EDM；main spindle；ball screw；Cross slide；V-shaped guideways

一引言

精密数控电火花成型机是为了适应工业飞速发展，尤其是模具制造工业发展而设计的新型机床，有较高的加工工艺指标，应用广泛，用于电机、仪表、电器、汽车制造、宇航、家电、轻上、军工等多种行业中的模具制造加工。可以加工各种中小型冲裁模(落料模、复合模和级进模)，型腔模(精密压铸、压延、塑料、玻璃制品、粉末冶金和胶木等)，各种超硬度材料，异型曲面零件，坐标孔零件及成型零件。机床可以加工如直径为0．1mm以上的孔径和0．2mm以上的窄缝，切割各种硬质台金和取折断工具等，能对碳素钢、工具钢、淬火钢、硬质合金钢以及其他高硬度金属材料进行放电加工，是加工复杂模具和复杂零件的理想设备。数控电火花成型机也是专门对导电材料进行标准化电火花加工而设计的。它还可以实现无人操作自动加工，大幅度提高生产效率和经济效益。所以说，数控电火花成型机床的问世，对传统的机加工技术产生了很大的冲击，也给制造行业带来了新的发展和进步。

随着电子技术、计算机技术、精密模具制造技术、材料科学等尖端科学技术的飞速发展，对零件的精度、性能、寿命的要求越来越高。因此在设计上采用了许多新技术、新材料、新结构，导致零件的结构、形状复杂，如薄壁深孔零件，这类零件出于精度、寿命等因素考虑，常采用高温合金、硬质合金、耐热钢淬火钢等材料，且加工精度、表面粗糙度要求高，传统的机械加工方法实现困难、成本高。作为基础工业的机械制造业，其发展的核心问题之一就是如何进一步提高机械加工的精度和质量，同时降低经济成本。

1.1 题研究的目的和意义

随着社会的进步和科学技术的发展，在机加工领域出现了一些硬度高难于用传统机加工方法加工的新材料。于是在工艺上要求出现一种适应加工需求的加工机械。电火花成型机正是适应了这种需求，并且电火花成型机作为刀具与工件非接触式加工的机床，克服了以往切削加工机床的局限。

本课题的研究意义：本课题根据企业的实际生产需要，通过该课题的研究，将电火花加工技术及加工机床的最新发展成果应用于企业的生产实际，设计的机床具有自动进给功能，既实现了研究成果向生产力的转化，又为企业节约了大量的资金，具有重大的经济价值和现实意义。

本课题的主要目的：本课题在对电火花成型机原理分析研究基础上，研究设计机床的结构系统、驱动控制、结构的动态分析与优化等。其主要内容如下：1、了解电火花成型机的机械结构系统，根据零件加工要求，设计机床整体结构；2、设计机床的进给系统，优化系统结构；3、对机床运动进行运动学分析和参数优化。4、对进给系统进行控制部分设计。

1.2国内外研究历史与现状

电火花成型机在20世纪40年代开始研究并逐步应用于生产，最初出现的只可单轴进给的单立柱机床。随后出现了多轴联动，多立柱的电火花成型机。异形小孔的加工机床的出现也是电火花成型机发展史上的一大进步，例如D703型高速电火花夹攻小孔机床。SP1-30镜面电火花机采用的松下伺服系统，表面粗糙度可达Ra0.1um,HE350-CNC双头机电火花成型机为我国自主研发，加工效率成倍提高。但就总体而言，我国在电火花加工领域同日本等国际先进水平还有一定差距。

当前，电火花加工技术正向着高效化、精密化、智能化、微细化、复合化等方向发展，一些新技术、新思想不断被运用到电火花加工中去，同时，许多新的工艺手段也不断涌现，主要包括以下几个方面:(1) 微细电火花加工技术微细加工是应产品微型化要求而出现的，是加工技术向加工尺寸微小化方向的发展，一般是指被加工零件直径或宽度小于200μm以下的加工手段。微细电火花加工技术是电火花加工技术在微细加工领域的一个重要分支，从文献检索的情况来看，国内外关于微细电火花加工方面的论文非常多，足以说明此研究方向受关注的程度。（2) 超声电火花复合加工技术在特种加工领域中，综合利用不同加工方法的技术特长，将多种能量形式进行巧妙结合的复合加工方式往往可大幅提高加工效率或改善加工质量，因而一直是倍受关注的方向之一。电火花加工和超声加工均因加工速度较慢而困扰着人们，然而在电火花加工中引入工具电极的超声振动，进行超声电火花复合加工，却可以改善放电间隙状况，从而大大提高生产率。(3) 气体介质放电加工技术传统的电火花加工技术是在液体介质(通常称作工作液)中进行放电加工的，而液体介质在加工中起到压缩放电通道使能量高度集中、加速极间冷却和消电离过程、加速排除电蚀产物等作用，被认为是电火花加工必不可少的几大要素之一。然而，最近几年由日本东京农工大学国枝正典教授等人提出的气中放电加工技术完全改变了人们的上述思想。气中放电一般使用薄壁管状电极，加工中管状电极作回转和轴向伺服运动，一定压力的气体自管中高速喷出，以避免加工屑反粘凝固在电极和工件表面上，同时加速了熔融和气化金属的抛出过程，并起到冷却电极的作用。气中放电加工的最大优点在于加工过程中电极损耗极低，而且加工时不产生有害气体，安全性较高，又可简化机床结构，因而也是倍受关注而成为热点。(4) 电火花表面强化技术由于零件表面性能在零件的使用过程中所起到的重要作用，表面强化技术受到了人们的重视。电火花表面强化技术是一种简便而灵活的表面处理方法，它是通过电火花放电作用将作为电极的导电材料熔渗进工件表层金属，形成合金化的表面强化层，从而使工件表面的物理、化学和机械性能得到改善。电火花表面强化与其他表面强化方法相比，具有如下优点：设备简单，在普通电火花加工机床上即可进行，强化成本较低，处理速度较快，因只在局部进行放电，零件整体温度仍为室温因而不会引起零件变形，以及可处理复杂零件等，目前已在军事、航空、模具、刀具等行业得到较广泛的应用。通过查阅分析数据及市场调研，近来电火花成型机床在虽然高效率精密加工技术方面有不断的进步，但在目前市场竞争中仍然有着很大的危险。我们可以透过于02年9月4日在美国芝加哥举行的IMT2002来分析：在此次展览中，我们可以看到来自瑞士阿奇夏米尔公司、西班牙欧那公司、日本的三菱公司、沙迪克等公司带来的EDM产品。其中，在电火花成型机床方面，也主要体现在向着高效和精密加工的方向迈进，但同时专家系统的出现也抢占了其部分市场。例如在大面积浅型腔加工、能量控制（变截面加工）、深槽窄缝加工、微细加工、硬质合金加工、镜面加工、轮廓加工等方面，专家系统保证了精密加工的顺利实现。

目前精密加工技术中，能加工型腔模的设备越来越多，譬如数控铣床，数控仿形铣床，加工中心，特别是再近几年发展的高速铣床。国外某些HSM的制造商已经把HSM说成是“完全可以替代EDM”的“无EDM加工技术”，而且说HSM是不需要抛光的一次性技术等等。当然这样的说法可能有点言过其实，但HSM的发展对EDM确实产生了一定的影响。使得电火花成型机床在市场中面临激烈的竞争。

但与HSM的比较中，EDM同时也有着它自己的特点。例如在加工硬度为50-54HRC的钢材来说，HSM能加工高硬度材料，不等于它的加工性能好，技术经济合理。因为加工所使用的价格昂贵的刀具寿命只有一小时。也就是说HSM对硬材料加工性能差，而高硬度材料的加工正是EDM的特长。所以在更多的材料要求为高硬度、耐磨性好的材料的模具行业中，EDM体现了它的优势。

以上说明，HSM与电火花成型机床不是谁替代谁的问题，而是相辅相成、互相发展的问题。同时也说明，在强手林立的市场竞争中，虽然有着强有力的竞争对手，但仍然有着良好的发展前途。

基于上面的分析，我们这次选择了电火花成型机床设计，希望对原有电火花成型机床有一定的改进。

1.3 拟解决的关键问题和研究方法

本机床采用十字工作台，根据《模具制造工艺装备及应用》采用刚度好的材料并对摩擦表面进行硬化处理，因而能保证加工工件、工作液稳定性，避免由于移动重物产生惯性、工作液发生震荡而造成的不稳定性，且不会因工作台面荷重而影响加工精度，X、Y轴移动采用滑枕式结构，移动稳定、可靠，确保加工精度。

根据《数控加工技术》第六章数控机床的结构篇，采用滚珠丝杆作为传动元件，使之能实现微进给、无侧隙、刚性高、高速进给。为减少工具电极的损耗，查《电火花加工技术》表3-3脉冲电源的波形与特点，采用梳形波脉冲电源。

研究方法： 1）文献调查法查阅有关电火花成型机的文献，了解电火花成型机的加工原理，主要组成部分和他的发展历史和现状。2）观察法通过观察实验室的电火花成型机，了解电火花成型机的主要结构，功能和工作原理。3）模拟法运用CATIA进行主轴系统的三维建模，并对模型进行仿真实验，擦看机构设计是否合理，并进过反复实验更改以其达到预期要求。

1.4 电火花加工特点和适用范围

1.适合与于难切削材料的加工。由于加工中材料的去除是靠放电时的电热作用实现的，材料的可加工性主要取决于材料的导电性及其热学特性，如熔点、沸点（气化点）、比热容、导热系数、电阻率等，而几乎与其力学性能（硬度、强度等）无关。这样可以突破传统切削加工对刀具的限制，可以实现用软的工具加工硬韧的工件，甚至可以加工像聚晶金刚石、立方氮化硼一类的超硬材料。目前电极材料多采用紫铜或石墨，因此工具电极较容易加工。

2.可以加工特殊及复杂形状的零件。由于加工中工具电极和工件不直接接触，没有机械加工的切削力，因此适宜加工低刚度工件及微细加工。由于可以简单地将工具电极的形状复制到工件上，因此特别适用于复杂表面形状工件的加工，如复杂型腔模具加工等。数控技术的采用使得用简单的电极加工复杂形状零件也成为可能。

3．易于实现加工过程自动化。由于是直接利用电能加工，而电能、电参数较机械量易于数字控制、适应控制、智能化控制和无人化操作等。

4．可以改进结构设计，改善结构的工艺性。例如可以将拼镶结构的硬质合金冲模，改为用电火花加工的整体结构，减少了加工工时和装配工时，延长了使用寿命。又如喷气发动机中的叶轮，采用电火花加工后可以拼镶、焊接结构改为整体叶轮，既大大提高了工作可靠度，又大大减少了体积和质量。

电火花加工也有其一定的局限性，具体如下：

1．只能用于加工金属等导体材料。不像切削加工那样可以加工塑料、陶瓷等绝缘的非导电材料。但近年来研究表明，在一定的条件下也可以加工半导体和聚晶金刚石等非导体超硬材料。

2．加工速度一般较慢。因此通常安排工艺多采用切削来去除大部分余量，然后再进行电火花加工，以求提高生产率，但最近的研究结果表明，采用特殊水基不燃性工作液进行电火花加工，其粗糙度甚至高于切削加工。

3．存在电极损耗。由于电火花加工靠电、热来蚀除金属，电极也会遭受损耗，而且电极损耗多集中在尖角或低面，影响成型精度。但最近的机床的产品在粗加工时已能将电极相对损耗比降至1%以下，在中、精加工时能将损耗0.1%以下，甚至更小。

4．最小角部半径有限制。一般电火花加工能得到的最小角部半径等于加工间隙（通常为0.02~0.3mm），若电极有损耗或采用平动头加工，则角部半径还要增大。但近年来的多轴数控电火花加工机床，采用 X、Y、Z轴数控摇动加工，可以清棱清角地加工出方孔、窄槽的侧壁和底面。

由于电火花加工具有许多传统切削加工所无法比拟的优点，因此其应用领域日益扩大，目前已广泛应用于机械（特别是模具制造）、宇航、航空、电子、电机、电器、精密微细机械、仪器仪表、汽车、轻工业等行业，以解决难加工材料及复杂形状零件的加工问题。加工范围已达到小至几十微米的小轴、孔、缝，大到几米的超大型模具和零件。

参考文献

[1] 文怀兴，夏田编著.数控机床设计实践指南[M].北京：化学工业出版社，2008

[2] 董玉红等主编.数控技术[M].北京：高等教育出版社，2005

[3] 夏田主编.数控加工中心设[M].北京：化学工业出版社，2006

[4] 文怀兴，夏田编著.数控机床系统设计[M].北京：化学工业出版社，2005

[5] 文怀兴主编.数控铣床设计[M].北京：化学工业出版社，2005

[6] 张耀满主编.数控机床机械结构与设计[M].沈阳：东北大学出版社，2007

[7] GB/ T 5290. 1 —2001电火花成形机参数第1 部分：单立柱机床(十字工作台型和固定工作台型)，2001

[8] GB/ T 5291. 1 —2001电火花成形机精度检验第1部分：单立柱机床(十字工作台型和固定工作台型),2001

[9] 邓星钟主编.机电传动控制（第三版）[M].武汉：华中科技大学出版社，2003

[10] 秦曾煌主编.电工学下册电子技术（第五版）[M].北京：高等教育出版社，1999

[11] 吴宗泽主编.机械设计师手册（上册、下册）[M].北京：机械工业出版社，2002

[12] 魏俊民，周砚江主编.机电一体化系统设计[M].北京：中国纺织出版社，1998

[13] 薛栋梁编著.MCS-51/51/251单片机原理与应用（一）[M].北京：中国水利水电出版社，2001

[14] 杨恢先，黄辉先等编著.单片机原理及应用[M].长沙：国防科技大学出版社，2003

[15] 中国IT培训工程委员会编.Protel99电路设计培训班[M].珠海:珠海出版社,2002

[16] 何永然，唐增宝，刘安俊主编.机械设计课程设计（第二版）[M].武汉：华中科学大学出版社，2002

[17] 周良德，朱泗芳等编著.现代工程图学[M].长沙：湖南科学技术出版社，2000

[18] 谢铁邦，李柱，席宏卓主编.互换性与技术测量[M].武汉：武汉科技大学出版社，1998

[19] 濮良贵，纪名刚主编.机械设计[M].北京：高等教育出版社，1996

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内容简介：: 任务书论文（设计）题目：电火花机床机械结构设计学号： 2010963002 姓名：李斯琴专业：机械设计制造及其自动化指导教师：周里群系主任：周友行一、主要内容及基本要求1、对四轴精密电火花成型机床的机械系统功能进行分析,完成电火花成型机床的整体和各部件的设计、建模。2、建立机床的虚拟样机模型,对其进行主运动部件、进给运动执行部件(工作台、拖板及其传动部件)和支承部件设计。3、通过机械连接部件驱动机床工作台，使工作台精确定位或按规定的轨迹作严格的相对运动，加工出形状、尺寸与精度符合要求的零件。二、重点研究的问题1、机床精度标准 2、进给系统 3、主轴系统参数设计 4、夹紧装置分析三、进度安排序号各阶段完成的内容完成时间1查阅资料2013年2月下旬2开题报告 2013年3月上旬3设计2013年3月中旬4分析、验证2013年3月下旬 5写出初稿2013年4月上、中旬6修改，写出第二稿2013年4月下旬7写出正式稿2013年5月8答辩2013年5月下旬四、应收集的资料及主要参考文献1张志英,石军. 数控机床的结构设计与优化J. 中国制造业信息化,2012,17:36-39.2张炜,盛亚英. 数控电火花成形机床伺服特性及伺服系统设计J. 金属加工(冷加工),2011,10:80-83.3张炜. 大型固定工作台数控电火花成形机床的设计J. 科技致富向导,2011,33:198-200.4李震. 基于高速主轴深小孔电火花加工技术研究D.哈尔滨工业大学,2013.5司杰. 三轴数控电火花机床设计与虚拟装配研究D.河北工业大学,2007.6徐欣. 数控电火花成型机床主轴支承系统的研究D.浙江工业大学,2007.7孟翠,滕向阳,贾志新. 新型电火花线切割机床的设计与可行性研究J.机械设计与制造,2007,09:31-33.8广州电机厂电火花小组.使用电火花机床的几点体会J.电加工,1975,01:42-46.9 中国科学院沈阳计算技术研究所有限公司.一种立车/电火花磨双用数控机床:中国,CN200920288213.3P.2010-12-22.附录1电火花加工电火花加工（EDM），顾名思义，它是通过脉冲直流电源不断产生火花放电来去除工件材料的，且在工件与工具之间有绝缘液体介质。电火花加工的工作原理如简图所示。工具夹在卡盘上，卡盘与由伺服进给系统控制的主轴相连。工件放在充满绝缘液体介质的工作槽中。在工作表面至少要维持50mm的距离，是为了消除火灾的隐患。工具和工件与脉冲电源的两输出端相连。绝缘液体介质通过工具电极的小孔，经油泵加压，强迫循环的。伺服系统控制电火花间隙为0.025-0.05mm。电火花加工的电源首先是将输入的电源通过晶体整流管转化为直流电源，直流电源又受到通过数字多谐振荡电路转换来的晶体管的控制。输出的高频脉冲作用到工具和工件上，产生电火花来去除工件材料。每个电火花瞬间产生高达12000的局部高温，这些热量使部分绝缘液体介质蒸发，也使工件表面蚀除一小部分金属，在工件表面形成一个小凹坑。由于在极间距离相对最近击穿放电，工件表面逐渐被蚀除掉，工具的形状复制到工件上了。在此过程中形成的一些浓缩的金属小屑被流动的绝缘液体介质排除出去。随着金属被蚀除掉，工具电极通过饲服进给系统控制向工件进给。电火花加工中每个脉冲延续的时间只有几个微秒，经过不断的重复放电，工件和工具电极有一样的腐蚀形状。随着电火花加工的进行，工具电极不断向工件进给，直到加工完成，一直保持一定的放电间隙。应用电火花加工能加工任何硬度的导电材料，且大部分用于加工不规则的孔，槽和型腔。那些刚度低的工件也可以加工。电火花加工还可加工出各种形状的孔以及曲面上角度很小的孔，且不存在工具漂移的问题。目前，电火花加工极广泛地用于模具制造，特别是压力机模具，挤压模，锻模和铸模等。通过模型复制制造出来的石墨电极也经常使用。电火花加工的优点就是工具在硬化处理后仍能加工出来，因此能达到很高的精度。硬质合金的工具在烧结后也能加工出来。电火花加工能有效的加工出又小又深的孔。已经在直径只有0.3mm的材料上钻出深20mm甚至更深的孔。经过有效的吹氮脱气，可以加工出宽径比为100：1的孔。电火花加工已成功地用于已淬硬喷油嘴的极小孔的加工，能在喷油嘴周围精确的钻出大量的孔。2数字控制数控是一种用数字控制机床各部件运动的方法，通过直接向系统输入指令代码（数字和字母）来完成的。系统自动将这些指令代码转化成信号输出。这些信号依次控制机床各种部件的运动，比如主轴的启动和停止，刀具的转换，沿指定路径移动刀具和工件，控制切削液的通断等等。为了说明数控机床的重要性，我们来简单回顾一下传统机床的加工过程。操作者研究零件工作图后，调整合适的加工参数（如切削速度，进给量，切削深度，切削液等等），安排加工顺序，然后将工件夹紧在夹具（如卡盘或夹头）上，再开始加工。根据所规定的工件形状和尺寸精度，这种加工通常需要熟练的操作工。而且，其后续加工是由各个操作者完成的。由于存在不可避免的人为误差，即便由同一个人加工出来的零件也不可能完全相同。因此，零件的质量就可能取决于操作者的操作水平，甚至取决于该工人在不同时期或不同时间的状态。由于我们越来越关注加工质量和降低加工成本，所以我们不再允许存在零件偏差和产品的质量影响，而通过数控加工就可以消除以上这些情况。我们可以通过以下的例子来说明数控加工的重要性。假如要在图示位置的零件上钻这几个孔，当传统的手工操作机床加工此零件时，操作者可选图示三种方法中的任一种，使钻头与工件上的点相对应着，然后钻这些孔。假如要加工100个同样形状，同样尺寸，同样精度的零件，很明显，操作者会觉得很枯燥，因为操作者要一遍又一遍重复同样的动作，而且，由于各种原因。有些零件加工出来的不一样的可能性是很高的。我们进一步假设，在操作过程中，零件的加工要求要改变，现在要在不同的位置加工出10个孔，机械师必须马上调整机床，这样既浪费时间又增加了加工误差。而数控机床能够重复而准确地加工工件，而且可通过简单地输入不同程序来加工不同的零件。因此，使用数控机床就可以轻而易举地完成此类加工。在数控系统中，与加工过程各种相关的数据如工件的定位，切削速度，进给量和切削液，储存在磁盘，盒式录音带，软盘，硬盘，纸带或塑料纸（热塑性树脂）上。将数据存储在25mm宽的穿孔纸带或塑脂带上，这种数据存储方法使用最早并沿用至今。数控的概念就是纸带上的孔表示以字母代码表达的特定信息。这些孔的打开和关闭由控制面板的感应元件控制，然后驱动继电器和其他机械导向装置。一些复杂操作如切削具有不同轮廓，外形的零件或在钻床上刻模也可以实现了。数控加工在制造各方面有着深远的影响，特别在以下的加工领域中广泛使用：a）加工中心。b）铣，车，镗，钻，磨。c）放电加工，激光加工和电子束加工。d）水射流切削。e）冲孔和分段冲模。f）弯管和金属旋压g）点焊，其他焊接和切削加工。h）装配。数控机床广泛使用在小型或大型机械制造中，加工出品种繁多，少量或中等批量（小于或等于500）的零件。现在也可以用数控改装旧的机床了。优点和局限性数控加工与传统的机加工相比，具有以下的优点：1 操作简便，能加工出尺寸精度高的复杂形状的工件，重复性好，能降低材料的浪费，生产速度快，生产效率高，加工质量高。2 降低工具的成本，因为一些模型和工件夹具都不需要了。3 通过微机和数字输出，很容易调整机床。4 每一步工序可以同时加工所多个零件，与传统的机加工相比，装夹和加工的时间减少了。图样的转换也更容易了。5 能很快准备好加工工序，微处理器在任何时候都能存储这些工序，手工计算已经不需要了。6 可以快速加工出原来的模型。7 不需要更多的操作者技术了，操作者在车间有更多的时间从事其他工作了。数控加工的最大局限性就是设备的成本相对比较高，需要程序控制，特别的维护和经过专门培训的操作者。因为数控机床系统复杂，且每个零部件都比较昂贵，因此这种维护是必不可少的。然而，这些局限性在经济上经常比数控加工的优点更为突出。3计算机辅助设计/计算机辅助制造的范围计算机辅助设计是利用计算机系统更方便对设计进行创造，修改，分析，优化设计等等。在这里，计算机系统包括硬件和软件。计算机辅助制造是利用计算机系统对制造车间进行设计，管理，操作控制。通过考虑产品设计和制造完成的整个过程，我们可以对计算机辅助设计/计算机辅助制造的范围做一个评估。图中内圈为产品生产过程中的各个环节，外圈则是在产品基本生产环节上所增加的计算机辅助设计/计算机辅助制造的功能。基于市场和顾客的需求，生产商家必须构思产品，这样可以对原产品进行改进。然后这产品进行详细设计，通过各种需要的设计分析，准备好图纸和零件明细表。其次，要对各个零部件的生产作出规划，其中包括安排加工顺序，选择机床，估算生产周期，确定工艺参数（如进给量和切削速度）。当产品进行生产时，按照整个制造的安排来确定每个零部件每个步骤制造的时间。根据安排表来保证产品制造和控制的质量，然后把成品卖给顾客。计算机程序已经或者正在开发，这样方便了生产循环的每个环节。计算机辅助设计和绘图技术也得到开发，这就要求产品的几何模型和组成在计算机里生成。这模型可以用特定的软件包，比如有限元法受力分析，机械设计等等来分析。接下来，通过计算机辅助绘图软件和绘图仪可以画出图纸和零件明细表。包含有编制数控程序功能的计算机辅助工艺过程系统设计，可以根据零件的几何参数和装配要求自动地编出作业计划，进行计算，生成加工指令。为了达到生产管理的目标，必须需要大量数据和进行众多相对简单的计算。例如，将某一生产周期所需物料的预测量减去库存量，便可确定该物料的定货量。许多商业软件包可以提供时序安排，库存管理，车间管理包括物质需求计划体系。在车间里，计算机更广泛地用于对每台机器的监视和控制。在产品生产环节中，时间标度所需的程序数据与各种计算机应用的指令是不相同的。例如，对每一种新产品及其工艺过程进行设计，整个工作所需的时间及数周乃至几年。时间安排和生产控制工作在一年的每个生产时期（通常为一星期）都要重复。在机器控制条件下，在许多情况下，那些指令出现的时间只会持续微秒甚至纳秒。计算机辅助制造最大的目标就是在生产环节中各种活动成为一元化系统。数据能自动从一种功能转换为另一种功能。这就有了计算机集成制造这个概念。最后的目标就是无纸传送信息。在每个生产周期对产品及工艺过程设计，有对集成最适合的功能。这种集成是很有必要的，因为设计过程中生成的几何参数是在制定合适的制造过程和作业计划时确定工艺过程所需的基本输入数据之一。因此，在工艺过程设计中的各个活动可以共享同一个设计和制造数据库。有了这样一个系统，产品和零部件的几何模型在设计过程中就可以设计出来。这些数据可以通过以下途径存取，包括数控程序，工艺过程设计，自动控制程序。通过这些活动得到的技术和工作计划也存到数据库中。产品控制和库存控制程序也可存取工作计划，预算时间，零件列表等等。翻译1Electrical-Discharge Machining Electrical-discharge machining (EDM),or spark machining, as it is also called, removes material with repetitive spark discharges from a pulsating DC power supply, with a dielectric flowing between the work piece and the tool. The principle of the EDM process is illustrated by the simplified diagram. The tool is mounted on the chuck attached to the machine spindle whose motion is controlled by a servo-controlled feed drive. The workpiece is placed in a tank filled with a dielectric fluid; a depth of at least 50mm over the work surface is maintained to eliminate the risk of fire. The tool and workpiece are connected to a pulsating DC power supply. Dielectric fluid is circulated under pressure by a pump, usually through a hole or holes in the tool electrode. A spark gap of about 0.025 to 0.05mm is maintained by the servomotor.In power supplies for EDM the input power is first converted into continuous DC power by conventional solid-state rectifiers. The flow of this DC power is then controlled by a bank of power transistors which are switched by a digital multivibrator oscillator circuit. The high-power pluses output is then applied to the tools and work piece to produce the sparks responsible for material removal.Each spark generates a localized high temperature on the order of 12000 in its immediate vicinity. This heat caused part of the surrounding dielectric fluid to evaporate; it also melts and vaporizes the metal to form a small crater on the work surface. Since the spark always occurs between the points of the tool and work piece that are closest together, the high spots of the work are gradually eroded, and the form of the tool is reproduced on the work .The condensed metal globules, formed during the process, are carried away by the flowing dielectric fluid. As the metal is eroded, the tool is fed toward the work piece by a servo-controlled feed mechanism.Each pulse in the EDM cycle lasts for only a few microseconds. Repeated pulses, at rates up to 100000 per second, result in uniform erosion of material from the work piece and from the electrode. As the process progressed, the electrode is advanced by the servo drive toward the work piece to maintain a constant gap distance until the final cavity is produced.Applications Electrical-discharge machining can be used for all electrically conducting materials regardless of hardness. The process is most suited to the sinking of irregularly shaped holes, slots, and cavities. Fragile work pieces can be machined without breakage. Holes can be of various shapes and can be produced at shallow angles in curved surfaces without problems of tool wander.The EDM process finds greatest application at present in toolmarking, particularly in the manufacture of press tools, extrusion dies, forging dies, and molds. Graphite electrodes produced by copy milling from patterns are often used.A great advantage of EDM is that the tool or die can be machined after it is hardened and hence great accuracy can be achieved. Tools of cemented carbide can be machined after final sintering, which eliminates the need for an intermediate partial sintering stage, thus eliminating the inaccuracies resulting from final sintering after holes, slots, and so on, are machined.Electrical-discharge machining can be used effectively to drill small high-aspect-ratio holes. Diameters as small as 0.3mm in material 20mm or more in thickness can be readily achieved. With efficient flushing, holes with aspect ratios as high as 100:1 have been produced. The process has been used successfully to produce very-small-diameter holes in hardened fuel-injector nozzles. Varying numbers of holes in a precise patten can be drilled around the injector tip.2Numerical Control Numerical control (NC) is a method of controlling the movements of machine components by directly inserting coded instructions in the form of numerical data (numbers and data) into the system. The system automatically interprets these data and converts it to output signals. These signals, in turn control various machine components, such as turning spindles on and off, changing tools, moving the workpiece or the tools along specific paths, and turning cutting fluids on and off. In order to appreciate the importance of numerical control of machines, lets briefly review how a process such as machining has been carried out traditionally. After studying the working drawing of a part, the operator sets up the appropriate process parameters(such as cutting speed, feed, depth of cut, cutting fluid, and so on), determines the sequence of operations to be performed, clamps the workpiece in a workholding device such as a chuck or collet, and proceeds to make the part. Depending on part shape and the dimensional accuracy specified, this approach usually requires skilled operators. Furthermore, the machining procedure followed may depend on the particular operator, and because of the possibilities of human error, the parts produced by the same operator may not all be identical. Part quality may thus depend on the particular operator or even the same operator on different days or different hours of the day. Because of our increased concern with product quality and reducing manufacturing costs, such variability and its effects on product quality are no longer acceptable. This situation can be eliminated by numerical control of the machining operation.We can illustrate the importance of numerical control by the following example. Assume that holes have to be drilled on a part in the positions shown in the picture. In the traditional manual method of machining this part, the operator positions the drill with respect to the workpiece, using as reference points any of the three method shown. The operator then proceeds to drill these holes. Lets assume that 100 parts, having exactly the same shape and dimensional accuracy, have to be drilled. Obviously, this operation is going to be tedious because the operator has to go through the same motions again and again. Moreover, the probability is high that, for various reasons, some of the paths machined will be different from others. Lets further assume that during this production run, the order for these paths is changed, so that 10 of the paths now require holes in different positions. The machinist now has to reset the machine, which will be time consuming and subject to error. Such operations can be performed easily by numerical control machines that are capable of producing parts repeatedly and accurately and of handling different parts by simply loading different part programs.In numerical control, data concerning all aspects of the machining operation, such as locations, speeds, feeds, and cutting fluid, are stored on magnetic tape ,cassetts, floppy or hard disks, or paper or plastic (Mylar, which is a thermoplastic polyester) tape. Data are stored on punched 25mm wide paper or plastic tape, as originally developed and still used. The concept of NC control is that holes in the tape represent specific information in the form of alphanumeric codes. The presence (on) or absence (off) of these holes is read by sensing devices in the control panel, which then actuate relays and other devices (called hard-wired controls). These devices control various mechanical and electrical systems in the machine. This method eliminated manual setting of machine positions and tool paths or the use of templates and other mechanical guides and devices. Complex operations, such as turning a part having various contours and die sinking in a milling machine, can be carried out.Numerical control has had a major impact on all aspects of manufacturing operations. It is a widely applied technology, particularly in the following areas:Machining centers.Milling, turning, boring, drilling, and grinding.Electrical-discharge, laser-beam, and electron-beam machining.Water-jet cutting.Punching and nibbling.Pipe bending and metal spinning.Spot welding and other welding and cutting operation.Assembly operations.Numerical control machines are now used extensively in small-and-medium-quantity (typically 500 parts or less) of a wide variety of parts in small shops and large manufacture facilities. Older machines can be retrofitted with numerical control. Advantages and Limitations Numerical control has the following advantages over conventional method of machine control:1. Flexibility of operation and ability to produce complex shapes with good dimensional accuracy, repeatability, reduced scrap loss, and high production rates, productivity, and product quality.2. Tooling costs are reduced, since templates and other fixtures are not required.3. Machine adjustments are easy to make with minicomputer and digital readout.4. More operations can be performed with each setup, and less lead time for setup and machining is required compared to conventional methods. Design changes are facilitated, and inventory is reduced.5. Programs can be prepared rapidly and can be recalled at any time utilizing microprocessors. Less paperwork is involved.6. Faster prototype production is possible7. Required operator skill is less, and the operator has more time to attend to other tasks in the work area. The major limitations of NC are the relatively high cost of the equipment and the need for programming and special maintenance, requiring trained personal. Because NC machines are complex systems, breakdowns can be very costly, so preventive maintenance is essential. However, these limitations are often easily outweighed by the overall economic advantages of NC. 3Scope of CAD/CAM Computer-aided design is the use of computer systems to facilitate the creation, modification, analysis, and optimization of a design. In this context the term computer system means a combination of hardware and software. Computer-aided manufacturing is the use of a computer system to plan, manage, and control the operation of a manufacturing plant. An appreciation of the scope of CAD/CAM can be obtained by considering the stages that must be completed in the design and manufacture of a product, as illustrate by the product cycle shown. The inner loop of this figure includes the various steps in the product cycle and outer loop show some of the functions of CAD/CAM superimposed the product cycle. Based on market and customer requirements, a product is conceived, which may well be a modification of previous products. This product is then designed in detail, including any required design analysis, and drawings and parts lists are prepared. Subsequently, the various components and assemblies are planned for production, which involves the selection of sequences of processes and machine tools and the estimation of cycle times, together with the determination of process parameters, such as feeds and speeds. When the product is in production, scheduling and control of manufacture take place, and the order and timing of each manufacturing step for each component and assembly is determined to meet an overall manufacturing schedule. The actual manufacturing and control of product quality then takes place according to the schedule and the final products are delivered to the customers.Computer-based procedures have been or are being developed to facilitate each of these stages in the product cycle. Computer-aided design and drafting techniques have been developed. These allow a geometric model of the product and its components to be created in the computer. This model can then be analyzed using specialized software packages, such as those for finite element stress analysis, mechanisms design, and so on. Subsequently, drawings and parts lists can be produced with computer-aided drafting software and plotters. Computer-aided process-planning systems, including the preparation of NC programs, are available that produce work plans, estimates, and manufacturing instruction automatically from geometric descriptions of the components and assemblies.For scheduling and production control, large amounts of data and numerous relatively simple calculations must be carried out. One example is the determination of order quantities by subtracting stock levels from forecasts of the number of items required during a particular manufacturing period. Many commercial software packages are available for scheduling, inventory control, and shop floor control, including materials requirements planning (MRP) system. At the shop floor levels computers are used extensively for the control and monitoring of individual machines.There is a difference in the time scale required for processing data and the issuing of instruction for these various applicati

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