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半闭环数控车床总体设计【3张CAD图纸+毕业论文】【答辩通过】

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半闭环数控车床总体设计.rar

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关键词：: 闭环数控车床总体整体设计

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摘要

本次设计任务来源于校企合作开发课题。

先调研数控车床的发展状况，随着科学技术的发展，机械产品结构越来越合理，其性能、精度和效率日趋提高更新换代频繁，生产类型由大批大量生产向多品种小批量生产转化。因此，对机械产品的加工相应得提出了高精度、高柔性与高度自动化的要求。数字控制机床就是为了解决单件、小批量、特别是复杂型面零件加工的自动化并保证质量要求而产生的。

该设计主要考虑两大方面：数控部分和机械部件。首先进行数控车床总体方案的比较，然后确定最佳方案，完成半闭环数控车床的总体布局，绘制出半闭环数控车床的传动系统图，数控车床总体的尺寸联系图。通过对切削力的计算来设计进给系统、刀架、主轴卡盘的夹紧、液压尾座的行程等。完成该数控车床总体设计，总体布局，绘制尺寸联系总图一份，以及床身设计，绘制床身零件图，底座设计，绘制底座零件图。对车床振动的分析来提出加强机床刚度的方法，还有设计该数控机床的排屑装置及尾架装置。最后叙述该机床平时的维护及保养，有利于机床的正常运转。

预期成果设计出符合机械厂要求的通用型的，半闭环，斜床身，双轴联动，卧式数控车床，尽量满足生产需要，使我们设计的数控机床可靠性，加工精度，变速范围，操作宜人性，工作效率及防护结构，造型等诸多方面更加适合实际的使用要求。

关键词：半闭环；数控车床；总体设计；

Abstract

　　This design task comes from the school-enterprise cooperation and development issues.Development of the first investigation of CNC lathe, with the development of science and technology, mechanical product structure more reasonable, and its performance, efficiency and precision of increasingly improved frequent replacement, production types from mass production to the many varieties of small batch production. Therefore, the processing machinery products corresponding to the high precision, high flexibility and high automation. Digital control of machine tool is to solve the one-piece, small batch, especially in the automatic processing of complex surface parts and ensure the quality requirement and produce.

This design mainly consider two aspects: numerical control part and mechanical part. First compared the overall scheme of CNC lathe, and then determine the optimal scheme, to complete the overall layout of CNC lathe, draw the diagram of transmission system semi-closed-loop CNC lathe, CNC lathe overall contact map size. To the design of feed system, turret, spindle chuck through calculation of cutting force, the clamping hydraulic tailstock travel. To complete the overall design of the CNC lathe, general layout, drawing a connection dimension in general, and the body design, drawing machine parts drawing, base design, drawing the base part drawing. Analysis on the lathe vibration proposed method to strengthen the stiffness of machine tools, as well as the design of the CNC machine tool cutting device and a tail frame device. Finally, describes the machine daily maintenance and maintenance, is conducive to the normal operation of the machine.

The expected results of design to meet the requirements of general machinery factory, half closed, slant bed lathe, CNC horizontal lathe, biaxial linkage, as far as possible to meet the need of production, reliability, CNC machine tools enable us to design the machining accuracy, speed range, operation comfort, efficiency and protection structure, other aspects are more suitable for practical use requirements.

Key words: Half closed loop； CNC lathe； The overall design;

摘要III

AbstractIV

目录V

1 绪论1

1.1 本课题的研究内容和意义1

1.1.1 本次课题的意义1

1.1.2 本次课题的目的1

1.1.3 本次课题的所要达到的技术要求1

1.2 国内外的发展概况2

1.2.1 国内外数控机床的形势2

1.2.2 数控机床未来发展趋势3

1.3 本课题应达到的要求4

2 数控机床总体方案的比较及其确定5

2.1 调研情况5

2.2 总体方案比较及确定5

2.2.1 机床的总体布局5

2.2.2 机床总体布局的基本要求5

2.2.3 影响总体布局的因素6

2.2.4 简述数控车床的特点6

2.2.5 数控车床总体设计方案16

2.2.6 数控车床总体设计方案28

2.2.7 数控车床总体设计方案的确定10

3 数控车床总体设计11

3.1 数控机床的工作原理11

3.2 数控机床的组成11

3.2.1 程序编制及程序载体11

3.2.2输入装置11

3.2.3数控装置及强电控制装置11

3.2.4伺服驱动系统及位置检测装置12

3.2.5 机床的机械部件12

3.3 参数确定13

3.3.1 主参数和基本参数13

3.3.2 切削用量的选择13

3.3.3 运动参数和动力参数的计算14

3.4 数控车床传动系统图14

3.5 数控车床总体联系图15

3.6 机床的润滑与维护17

4 数控车床部件设计18

4.1 机床底座，床身大件类的设计要求，方法18

4.2 机床的振动和提高刚度措施18

4.2.1 机床振动的类型18

4.2.2 提高机床结构动刚度的措施19

4.3 机床热变形的形成及其特点20

4.4 床身与底座的结构设计21

4.5 机床的隔振22

4.6 排屑装置的设计23

4.7 尾架装置的设计26

5 数控机床的维护与保养27

6 结论29

致谢30

参考文献31

附录32

1 绪论

1.1 本课题的研究内容和意义

1.1.1 本次课题的意义

随着科学技术发展，机械产品结构越来越合理，其性能、精度和效率日趋提高更新换代频繁，生产类型由大批大量生产向多品种小批量的生产转化。因此，对机械产品的加工相应得提出了高精度、高柔性与高度自动化的要求。

大批大量的产品，如汽车，拖拉机和家用电器的零件，为解决高产优质的问题，多采用专用的自动生产线和自动化车间进行生产。但是应用这些专用生产设备，生产准备周期增长。在机械产品中，单件与小批量产品占到70—80％，这类产品一般都采用通用机床加工，当产品改变时，机床与工艺装备均需作相应的变换和调整，而且通用机床的自动化程度不高，基本上由人工操作，难于提高生产效率和保证产品质量。特别是一些由曲线，曲面轮廓组成的复杂零件，只能借助靠仿形机床，或借助划线和样板用手工操作的方法来加工，加工精度和生产效率受到很大的限制。

数字控制机床就是为了解决单件、小批量、特别是复杂型面零件加工的自动化并保证质量要求而产生的。

柔性制造技术的发展，已经形成了在自动化程度和规模上不同的多钟层次和级别的柔性制造系统。带有自动换刀装置的数控加工中心，是柔性制造的硬件基础，是制造系统的基本级别。在多台加工中心机床或柔性制造单元的基础上，增加刀具和工件在加工设备与包装之间的流通传输和存贮，和必要的工件清洗和尺寸检查设备，并由高一级的计算机整个系统进行控制和管理，这样就构成柔性制造体统。它可以实现多品种的全部机械加工或部件装配，DNC的控制原理是它的控制基础。

随着科学技术和制造工业的飞速发展，迫切需要实现机器的智能化和脑力劳动自动化，以便于适应市场产品需求多变的要求。自动化制造技术不仅需要发展车间制造过程的自动化，而且要全面实现从生产决策，产品设计，市场预测直到销售的整个生产活动的自动化，特别是技术和管理科室的自动化，将这些要求综合成一个完整的生产制造系统，即所谓的计算机集成制造系统。它将一个制造工厂的生态活动进行有机的集成，以实现更高效益，更高柔性的智能化生产。该系统是当今自动化制造技术发展的最高阶段。

1.1.2 本次课题的目的

根据校企合作开发要求设计一通用型的，半闭环，斜床身，双轴联动，卧式数控车床。在进行机床的总体布局的设计过程中逐渐了解机床的加工原理即机床各部件的相对运动关系，结合考虑工件的形状，尺寸和位置等因素，来确定各部件之间的相对位置，和床身、底座等部分部件的选择和设计。

1.1.3 本次课题的所要达到的技术要求

主轴转速范围： 40—4000rmp；

最大车削直径： Φ200mm；

最大切削长度l： l=750mm.

1.2 国内外的发展概况

1.2.1 国内外数控机床的形势

在国外市场，德国、美国、日本等几个国家基本都掌控了中高档数控系统。国外的主要数控系统制造商有西门子、法拉克（FANUC）、三菱电机、海德汉等。随着国际学术及产业界对开放式数控系统研究的日益推进，我国的相关研究也越来越受到重视。经过几十年的不断发展，我国机床行业也形成了具有一定生产规模和技术水平的产业体系，国产数控系统产业发展迅速，在质与量上都取得了飞跃。国内数控系统基本占领低端数控系统市场，在中高档数控系统的研发和应用上也取得了一定的成绩。目前，数控技术正在发生根本性的变革，由专用型封闭式开环控制模式向通用型开放式实时动态全闭环控制模式发展。在集成化基础上，数控系统实现了超薄型、超小型化；在智能化基础上，综合计算机、多媒体、模糊控制、神经网络等多学科技术，数控系统实现了高速、高精、高效控制，加工过程中可以自动修正、调节与补偿各项参数，实现了在线诊断和智能化故障处理；在网络化基础上，CAD/CAM与数控系统集成为一体，机床联网，实现了中央集中控制的群控加工。

全部文件.gif

床身.gif

底座零件图.gif

数控车床.gif

字数统计.gif

内容简介：: 编号无锡太湖学院毕业设计（论文）相关资料题目：半闭环数控车床总体设计信机系机械工程及自动化专业学号： 0923007学生姓名：陈小康指导教师：许菊若（职称：副教授）（职称：）2013年5月25日目录一、毕业设计（论文）开题报告二、毕业设计（论文）外文资料翻译及原文三、学生“毕业论文（论文）计划、进度、检查及落实表”四、实习鉴定表无锡太湖学院毕业设计（论文）开题报告题目：半闭环数控车床总体设计信机系机械工程及自动化专业学号： 0923007 学生姓名：陈小康指导教师：许菊若（职称：副教授）（职称：）2012年11月25日课题来源校企合作开发课题科学依据（包括课题的科学意义；国内外研究概况、水平和发展趋势；应用前景等）课题的科学意义在于：随着科学技术的发展，机械产品结构越来越合理，其性能、精度和效率日趋提高更新换代频繁，生产类型由大批大量生产向多品种小批量生产转化。因此，对机械产品的加工相应得提出了高精度、高柔性与高度自动化的要求。数字控制机床就是为了解决单件、小批量、特别是复杂型面零件加工的自动化并保证质量要求而产生的。国内外研究概况：在国际市场，德国、美国、日本等几个国家基本掌控了中高档数控系统。国外的主要数控系统制造商有西门子、法拉克（FANUC）、三菱电机、海德汉等。随着国际学术及产业界对开放式数控系统研究的日益推进，我国的相关研究也越来越受到重视。经过几十年的发展，我国机床行业也形成了具有一定生产规模和技术水平的产业体系，国产数控系统产业发展迅速，在质与量上都取得了飞跃。国内数控系统基本占领了低端数控系统市场，在中高档数控系统的研发和应用上也取得了一定的成绩。数控机床的发展趋势： 1 高速化：采用高速的32位以上的微处理器，可提高数控系统的分辨率及实现连续小程序段的高速、高精加工。 2 多功能化。 3 智能化：引进了自适应控制技术.自适应控制（Adaptive Control，简称AC）技术是能调节在加工过程中所测得的工作状态特性，且能使切削过程达到并维持最佳状态的技术。 4 高精度化：通过减少数控系统误差和采用补偿技术可提高数控机床的加工精度。 5 高可靠性：通过提高数控系统的硬件质量，采用模块化、标准化和通用化来提高其可靠性。应用前景：由于产品的多样化和产品更新快是当前机械制造业的明显特点。因而多品种，中小批量生产越来越占优势。由于加工不大的占有很大的比例，这就要求加工设备有很大的灵活性，而新型产品中所需要零件的精度越来越高，形状也相当复杂，这就要求是具有高的效率和加工精度。由于以上几点具体要求结合成一体的分析，用一般的普通机床是无法满足现代社会化发展的需要。研究内容本次设计主要考虑两大方面：数控部分和机械部件。首先进行数控车床总体方案的比较，然后确定最佳方案。通过计算确定切削用量的选择及各参数的确定。绘制出半闭环数控车床的传动系统图，数控车床总体的尺寸联系图。设计车床的部件：床身的设计，车床底座的设计，排泄装置及其尾架装置的设计。拟采取的研究方法、技术路线、实验方案及可行性分析研究办法：通过查阅专业文献资料初步掌握数控车床总体设计的相关知识；积极参加工厂的生产实践,在生产中学习、思考、分析; 解决生产过程中的实际问题,制定新的设计方案。通过实习对数控车床总体进行研究；结合前期工作及其所掌握的理论知识对数控车床总体进行设计，并完成其应用前景的研究。可行性分析：数控车床主传动总体方案选择。电动机的选择。研究计划及预期成果研究计划：2012年11月12日-2012年12月2日：按照任务书要求查阅论文相关参考资料，填写毕业设计开题报告书。2012年12月3日-2013年3月1日：填写毕业实习报告。2013年3月2日-2013年3月8日：按照要求修改毕业设计开题报告。2013年3月9日-2013年3月15日：继续整理资料、分析、比较各种方案。2013年3月16日-2013年3月22日：确定最合适的总体方案。2013年3月23日-2013年4月19日：总体设计和零件设计。2013年4月20日-2013年5月21日：毕业论文撰写和修改工作。预期成果：预期成果设计出符合机械厂要求的通用型的，半闭环，斜床身，双轴联动，卧式数控车床，满足生产需要。特色或创新之处设计过程中要重视设计方法和设计工具的现代化，积极推广应用价值工程。通过阅读大量的资料，参考一系列数控车床，设计出尽量使数控车床的可靠性，加工精度，变速范围，操作宜人性，工作效率及防护结构适合实际使用。已具备的条件和尚需解决的问题根据调研情况，半闭式数控车床的总体方案已经确定，车床部件也设计完成。尚需解决的问题：采用半闭环控制其调式比开环要复杂，设计上也要有其自身的特点，技术难度较大。指导教师意见指导教师签名：年月日教研室（学科组、研究所）意见教研室主任签名：年月日系意见主管领导签名：年月日英文原文CNC machine toolsWhilethespecificintentionandapplicationforCNCmachinesvaryfromonemachinetype toanother,allformsofCNChavecommonbenefits.Herearebutafewofthemoreimportant benefitsofferedbyCNCequipment.ThefirstbenefitofferedbyallformsofCNCmachinetoolsisimprovedautomation. The operatorinterventionrelatedtoproducingworkpiecescanbereducedoreliminated.ManyCNCmachinescanrununattendedduringtheirentiremachiningcycle,freeingtheoperatortodoother tasks.ThisgivestheCNCuserseveralsidebenefitsincludingreducedoperatorfatigue,fewer mistakescausedbyhumanerror,andconsistentandpredictablemachiningtimeforeach workpiece.Sincethemachinewillberunningunderprogramcontrol,theskilllevelrequiredof theCNCoperator(relatedtobasicmachiningpractice)isalsoreducedascomparedtoamachinistproducingworkpieceswithconventionalmachinetools.ThesecondmajorbenefitofCNCtechnologyisconsistentandaccurateworkpieces.TodaysCNCmachinesboastalmostunbelievableaccuracyandrepeatabilityspecifications.Thismeans thatonceaprogramisverified,two,ten,oronethousandidenticalworkpiecescanbeeasily producedwithprecisionandconsistency.AthirdbenefitofferedbymostformsofCNCmachinetoolsisflexibility.Sincethese machinesarerunfromprograms,runningadifferentworkpieceisalmostaseasyasloadinga differentprogram.Onceaprogramhasbeenverifiedandexecutedforoneproductionrun,itcan beeasilyrecalledthenexttimetheworkpieceistoberun.Thisleadstoyetanotherbenefit,fast changeover.Sincethesemachinesareveryeasytosetupandrun,andsinceprogramscanbe easilyloaded,theyallowveryshortsetuptime.Thisisimperativewithtodaysjust-in-time(JIT) product requirements.Motioncontrol-theheartofCNCThemostbasicfunctionofanyCNCmachineisautomatic,precise,andconsistentmotion control.Ratherthanapplyingcompletelymechanicaldevicestocausemotionasisrequiredon mostconventionalmachinetools,CNCmachinesallowmotioncontrolinarevolutionarymanner2.AllformsofCNCequipmenthavetwoormoredirectionsofmotion,calledaxes.Theseaxes canbepreciselyandautomaticallypositionedalongtheirlengthsoftravel.Thetwomostcommonaxistypesarelinear(drivenalongastraightpath)androtary(drivenalongacircularpath).Insteadofcausingmotionbyturningcranksandhandwheelsasisrequiredonconventionalmachinetools,CNCmachinesallowmotionstobecommandedthroughprogrammedcommands.Generallyspeaking,themotiontype(rapid,linear,andcircular),theaxestomove,theamountofmotionandthemotionrate(feedrate)areprogrammablewithalmostallCNCmachinetools.ACNCcommandexecutedwithinthecontroltellsthedrivemotortorotateaprecisenumberoftimes.Therotationofthedrivemotorinturnrotatestheballscrew.Andtheballscrewdrives thelinearaxis(slide).Afeedbackdevice(linearscale)ontheslideallowsthecontroltoconfirm thatthecommandednumberofrotationshastakenplace3. Thougharathercrudeanalogy,thesamebasiclinearmotioncanbefoundonacommontablevise.Asyourotatethevisecrank,yourotatealeadscrewthat,inturn,drivesthemovablejawonthevise.Bycomparison,alinearaxisonaCNCmachinetoolisextremelyprecise.Thenumberofrevolutionsoftheaxisdrivemotorpreciselycontrolstheamountoflinearmotionalongtheaxis.Howaxismotioniscommanded-understandingcoordinatesystems.ItwouldbeinfeasiblefortheCNCusertocauseaxismotionbytryingtotelleachaxisdrivemotorhowmanytimestorotateinordertocommandagivenlinearmotionamount4.(Thiswouldbelikehavingtofigureouthowmanyturnsofthehandleonatablevisewillcausethemovable jawtomoveexactlyoneinch!)Instead,allCNCcontrolsallowaxismotiontobecommandedinamuchsimplerandmorelogicalwaybyutilizingsomeformofcoordinatesystem.Thetwomost popularcoordinatesystemsusedwithCNCmachinesaretherectangularcoordinatesystemand thepolarcoordinatesystem.Byfar,themorepopularofthesetwoistherectangularcoordinate system.TheprogramzeropointestablishesthepointofreferenceformotioncommandsinaCNC program.Thisallowstheprogrammertospecifymovementsfromacommonlocation.Ifprogramzeroischosenwisely,usuallycoordinatesneededfortheprogramcanbetakendirectlyfromtheprint.Withthistechnique,iftheprogrammerwishesthetooltobesenttoapositiononeinchtotherightoftheprogramzeropoint,X1.0iscommanded.Iftheprogrammerwishesthetooltomovetoapositiononeinchabovetheprogramzeropoint,Y1.0iscommanded.Thecontrolwill automaticallydeterminehowmanytimestorotateeachaxisdrivemotorandballscrewtomake theaxisreachthecommandeddestinationpoint.Thisletstheprogrammercommandaxismotioninaverylogicalmanner.Alldiscussionstothispointassumethattheabsolutemodeofprogrammingisused.ThemostcommonCNCwordusedtodesignatetheabsolutemodeisG90.Intheabsolutemode,theendpointsforallmotionswillbespecifiedfromtheprogramzeropoint.Forbeginners,thisisusuallythebestandeasiestmethodofspecifyingendpointsformotioncommands.However,thereisanotherwayofspecifyingendpointsforaxismotion.Intheincrementalmode(commonlyspecifiedbyG91),endpointsformotionsarespecifiedfromthetoolscurrentposition,notfromprogramzero.Withthismethodofcommandingmotion,theprogrammermustalwaysbeaskingHowfarshouldImovethetool?Whiletherearetimeswhentheincrementalmodecanbeveryhelpful,generallyspeaking,thisisthemorecumbersomeanddifficultmethodofspecifyingmotionandbeginnersshouldconcentrateonusingtheabsolutemode.Becarefulwhenmakingmotioncommands.Beginnershavethetendencytothinkincrementally.Ifworkingintheabsolutemode(asbeginnersshould),theprogrammershouldalwaysbeaskingTowhatpositionshouldthetoolbemoved?Thispositionisrelativetoprogramzero,NOTfromthetoolscurrentposition.Asidefrommakingitveryeasytodeterminethecurrentpositionforanycommand,anotherbenefitofworkingintheabsolutemodehastodowithmistakesmadeduringmotioncommands.Intheabsolutemode,ifamotionmistakeismadeinonecommandoftheprogram,onlyonemovementwillbeincorrect.Ontheotherhand,ifamistakeismadeduringincrementalmovements,allmotionsfromthepointofthemistakewillalsobeincorrect.AssigningprogramzeroKeepinmindthattheCNCcontrolmustbetoldthelocationoftheprogramzeropointbyonemeansoranother.HowthisisdonevariesdramaticallyfromoneCNCmachineandcontroltoanother8.One(older)methodistoassignprogramzerointheprogram.Withthismethod,theprogrammertellsthecontrolhowfaritisfromtheprogramzeropointtothestartingpositionofthemachine.ThisiscommonlydonewithaG92(orG50)commandatleastatthebeginningoftheprogramandpossiblyatthebeginningofeachtool.Another,newerandbetterwaytoassignprogramzeroisthroughsomeformofoffset.Refertofig.4.Commonlymachiningcentercontrolmanufacturerscalloffsetsusedtoassignprogramzerofixtureoffsets.Turningcentermanufacturerscommonlycalloffsetsusedtoassignprogramzeroforeachtoolgeometryoffsets.Aflexiblemanufacturingcell(FMC)canbeconsideredasaflexiblemanufacturingsubsystem.ThefollowingdifferencesexistbetweentheFMCandtheFMS:1. AnFMCisnotunderthedirectcontrolofthecentralcomputer.Instead,instructionsfromthecentralcomputerarepassedtothecellcontroller.2. Thecellislimitedinthenumberofpartfamiliesitcanmanufacture.ThefollowingelementsarenormallyfoundinanFMC:CellcontrollerProgrammablelogiccontroller(PLC)MorethanonemachinetoolAmaterialshandlingdevice(robotorpallet)TheFMCexecutesfixedmachiningoperationswithpartsflowingsequentiallybetweenoperations.HighspeedmachiningThetermHighSpeedMachining(HSM)commonlyreferstoendmillingathighrotationalspeedsandhighsurfacefeeds.Forinstance,theroutingofpocketsinaluminumairframesectionswithaveryhighmaterialremovalrate1.Overthepast60years,HSMhasbeenappliedtoawiderangeofmetallicandnon-metallicworkpiecematerials,includingtheproductionofcomponentswithspecificsurfacetopographyrequirementsandmachiningofmaterialswithhardnessof50HRCandabove.Withmoststeelcomponentshardenedtoapproximately32-42HRC,machiningoptionscurrentlyinclude:Roughmachiningandsemi-finishingofthematerialinitssoft(annealed)conditionheattreatmenttoachievethefinalrequiredhardness=63HRCmachiningofelectrodesandElectricalDischargeMachining(EDM)ofspecificpartsofdiesandmoulds(specificallysmallradiianddeepcavitieswithlimitedaccessibilityformetalcuttingtools)finishingandsuper-finishingofcylindrical/flat/cavitysurfaceswithappropriatecementedcarbide,cermet,solidcarbide,mixedceramicorpolycrystallinecubicboronnitride(PCBN)Formanycomponents,theproductionprocessinvolvesacombinationoftheseoptionsandinthecaseofdiesandmouldsitalsoincludestimeconsuminghandfinishing.Consequently,productioncostscanbehighandleadtimesexcessive.Itistypicalinthedieandmouldindustrytoproduceoneorjustafewtoolsofthesamedesign.Theprocessinvolvesconstantchangestothedesign,andbecauseofthesechangesthereisalsoacorrespondingneedformeasuringandreverseengineering.Themaincriteriaisthequalitylevelofthedieormouldregardingdimensional,geometricandsurfaceaccuracy.Ifthequalitylevelaftermachiningispoorandifitcannotmeettherequirements,therewillbeavaryingneedofmanualfinishingwork.Thisworkproducessatisfactorysurfaceaccuracy,butitalwayshasanegativeimpactonthedimensionalandgeometricaccuracy.Oneofthemainaimsforthedieandmouldindustryhasbeen,andstillis,toreduceoreliminatetheneedformanualpolishingandthusimprovethequalityandshortentheproductioncostsandleadtimes.MaineconomicalandtechnicalfactorsforthedevelopmentofHSMSurvivalTheeverincreasingcompetitioninthemarketplaceiscontinuallysettingnewstandards.Thedemandsontimeandcostefficiencyisgettinghigherandhigher.Thishasforcedthedevelopmentofnewprocessesandproductiontechniquestotakeplace.HSM provideshopeandsolutions.MaterialsThedevelopmentofnew,moredifficulttomachinematerialshasunderlinedthenecessitytofindnewmachiningsolutions.Theaerospaceindustryhasitsheatresistantandstainlesssteelalloys.Theautomotiveindustryhasdifferentbimetalcompositions,CompactGraphiteIronandaneverincreasingvolumeofaluminum3.Thedieandmouldindustrymainlyhastofacetheproblemofmachininghighhardenedtoolsteels,fromroughingtofinishing.QualityThedemandforhighercomponentorproductqualityistheresultofeverincreasingcompetition.HSM,ifappliedcorrectly,offersanumberofsolutionsinthisarea.Substitutionofmanualfinishingisoneexample,whichisespeciallyimportantondiesandmouldsorcomponentswithacomplex3Dgeometry.ProcessesThedemandsonshorterthroughputtimesviafewersetupsandsimplifiedflows(logistics)caninmostcases,besolvedbyHSM.Atypicaltargetwithinthedieandmouldindustryistocompletelymachinefullyhardenedsmallsizedtoolsinonesetup.CostlyandtimeconsumingEDMprocessescanalsobereducedoreliminatedwithHSM.Design&developmentOneofthemaintoolsintodayscompetitionistosellproductsonthevalueofnovelty.Theaverageproductlifecycleoncarstodayis4years,computersandaccessories1.5years,handphones3months.OneoftheprerequisitesofthisdevelopmentoffastdesignchangesandrapidproductdevelopmenttimeistheHSMtechnique.ComplexproductsThereisanincreaseofmulti-functionalsurfacesoncomponents,suchasnewdesignofturbinebladesgivingnewandoptimizedfunctionsandfeatures.Earlierdesignsallowedpolishingbyhandorwithrobots(manipulators).Turbinebladeswithnew,moresophisticateddesignshavetobefinishedviamachiningandpreferablybyHSM.Therearealsomoreandmoreexamplesofthinwalledworkpiecesthathavetobemachined(medicalequipment,electronics,productsfordefence,computerparts)ProductionequipmentThestrongdevelopmentofcuttingmaterials,holdingtools,machinetools,control sandespeciallyCAD/CAMfeaturesandequipment,hasopenedpossibilitiesthatmustbemetwithnewproductionmethodsandtechniques5.DefinitionofHSMSalomonstheory,Machiningwithhighcuttingspeeds.onwhich,in1931,tookoutaGermanpatent,assumesthatatacertaincuttingspeed(5-10timeshigherthaninconventionalmachining),thechipremovaltemperatureatthecuttingedgewillstarttodecrease.Giventheconclusion:.seemstogiveachancetoimproveproductivityinmachiningwithconventionaltoolsathighcuttingspeeds.Modernresearch,unfortunately,hasnotbeenabletoverifythistheorytotally.Thereisarelativedecreaseofthetemperatureatthecuttingedgethatstartsatcertaincuttingspeedsfordifferentmaterials.Thedecreaseissmallforsteelandcastiron.Butlargerforaluminumandothernon-ferrousmetals.ThedefinitionofHSMmustbebasedonotherfactors.Giventodaystechnology,highspeedisgenerallyacceptedtomeansurfacespeedsbetween1and10kilometersperminuteorroughly3300to33000feetperminute.Speedsabove10km/minareintheultra-highspeedcategory,andarelargelytherealmofexperimentalmetalcutting.Obviously,thespindlerotationsrequiredtoachievethesesurfacecuttingspeedsaredirectlyrelatedtothediameterofthetoolsbeingused.Onetrendwhichisveryevidenttodayistheuseofverylargecutterdiametersfortheseapplications-andthishasimportantimplicationsfortooldesign.Therearemanyopinions,manymythsandmanydifferentwaystodefineHSM.MaintenanceandtroubleshootingMaintenanceforahorizontalMCThefollowingisalistofrequiredregularmaintenanceforaHorizontalMachiningCenterasshowninfig.5.Listedarethefrequencyofservice,capacities,andtypeoffluidsrequired.Theserequiredspecificationsmustbefollowedinordertokeepyourmachineingoodworkingorderandprotectyourwarranty.DailyTopoffcoolantleveleveryeighthourshift(especiallyduringheavyTSCusage).Checkwaylubelubricationtanklevel.Cleanchipsfromwaycoversandbottompan.Cleanchipsfromtoolchanger.Wipespindletaperwithacleanclothragandapplylightoil.WeeklyCheckforproperoperationofautodrainonfilterregulator.OnmachineswiththeTSCoption,cleanthechipbasketonthecoolanttank.Removethetankcoverandremoveanysedimentinsidethetank.BecarefultodisconnectthecoolantpumpfromthecontrollerandPOWEROFFthecontrolbeforeworkingonthecoolanttank.DothismonthlyformachineswithouttheTSCoption.Checkairgauge/regulatorfor85psi.FormachineswiththeTSCoption,placeadabofgreaseontheV-flangeoftools.DothismonthlyformachineswithouttheTSCoption.Cleanexteriorsurfaceswithmildcleaner.DONOTusesolvents.Checkthehydrauliccounterbalancepressureaccordingtothemachinesspecifications.Placeadabofgreaseontheoutsideedgeofthefingersofthetoolchangerandrunthroughalltools.MonthlyCheckoillevelingearbox.Addoiluntiloilbeginsdrippingfromoverflowtubeatbottomofsumptank.Cleanpadsonbottomofpallets.CleanthelocatingpadsontheA-axisandtheloadstation.Thisrequiresremovingthepallet.Inspectwaycoversforproperoperationandlubricatewithlightoil,ifnecessary.SixmonthsReplacecoolantandthoroughlycleanthecoolanttank.Checkallhosesandlubricationlinesforcracking.AnnuallyReplacethegearboxoil.Draintheoilfromthegearbox,andslowlyrefillitwith2quartsofMobilDTE25oil.Checkoilfilterandcleanoutresidueatbottomforthelubricationchart.Replaceairfilteroncontrolboxevery2years.Mineralcuttingoilswilldamagerubberbasedcomponentsthroughoutthemachine.TroubleshootingThissectionisintendedforuseindeterminingthesolutiontoaknownproblem.SolutionsgivenareintendedtogivetheindividualservicingtheCNCapatterntofollowin,first,determiningtheproblemssourceand,second,solvingtheproblem.UsecommonsenseManyproblemsareeasilyovercomebycorrectlyevaluatingthesituation.Allmachineoperationsarecomposedofaprogram,tools,andtooling.Youmustlookatallthreebeforeblamingoneasthefaultarea.Ifaboredholeischatteringbecauseofanoverextendedboringbar,dontexpectthemachinetocorrectthefault.Dontsuspectmachineaccuracyifthevisebendsthepart.Dontclaimholemis-positioningifyoudontfirstcenter-drillthehole.FindtheproblemfirstManymechanicstearintothingsbeforetheyunderstandtheproblem,hopingthatitwillappearastheygo.Weknowthisfromthefactthatmorethanhalfofallwarrantyreturnedpartsareingoodworkingorder.Ifthespindledoesntturn,rememberthatthespindleisconnectedtothegearbox,whichisconnectedtothespindlemotor,whichisdrivenbythespindledrive,whichisconnectedtotheI/OBOARD,whichisdrivenbytheMOCON,whichisdrivenbytheprocessor.Themoralhereisdontreplacethespindledriveifthebeltisbroken.Findtheproblemfirst;dontjustreplacetheeasiestparttogetto.DontinkerwiththemachineTherearehundredsofparameters,wires,switches,etc.,thatyoucanchangeinthismachine.Dontstartrandomlychangingpartsandparameters.Remember,thereisagoodchancethatifyouchangesomething,youwillincorrectlyinstallitorbreaksomethingelseintheprocess6.Considerforamomentchangingtheprocessorsboard.First,youhavetodownloadallparameters,removeadozenconnectors,replacetheboard,reconnectandreload,andifyoumakeonemistakeorbendonetinypinitWONTWORK.Youalwaysneedtoconsidertheriskofaccidentallydamagingthemachineanytimeyouworkonit.Itischeapinsurancetodouble-checkasuspectpartbeforephysicallychangingit.Thelessworkyoudoonthemachinethebetter. 中文译文数控机床虽然各种数控机床的功能和应用各不相同，但它们有着共同的优点。这里是数控设备提供的比较重要的几个优点。各种数控机床的第一个优点是自动化程度提高了。零件制造过程中的人为干预减少或者免除了。整个加工循环中，很多数控机床处于无人照看状态，这使操作员被解放出来，可以干别的工作。数控机床用户得到的几个额外好处是：数控机床减小了操作员的疲劳程度，减少了人为误差，工件加工时间一致而且可预测。由于机床在程序的控制下运行，与操作普通机床的机械师要求的技能水平相比，对数控操作员的技能水平要求（与基本加工实践相关）也降低了。数控技术的第二个优点是工件的一致性好，加工精度高。现在的数控机床宣称的精度以及重复定位精度几乎令人难以置信。这意味着，一旦程序被验证是正确的，可以很容易地加工出2个、10个或1000个相同的零件，而且它们的精度高，一致性好。大多数数控机床的第三个优点是柔性强。由于这些机床在程序的控制下工作，加工不同的工件易如在数控系统中装载一个不同的程序而己。一旦程序验证正确，并且运行一次，下次加工工件的时候，可以很方便地重新调用程序。这又带来另一个好处可以快速切换不同工件的加工。由于这些机床很容易调整并运行，也由于很容易装载加工程序，因此机床的调试时间很短。这是当今准时生产制造模式所要求的。任何数控机床最基本的功能是具有自动、精确、一致的运动控制。大多数普通机床完全运用机械装置实现其所需的运动，而数控机床是以一种全新的方式控制机床的运动。各种数控设备有两个或多个运动方向，称为轴。这些轴沿着其长度方向精确、自动定位。最常用的两类轴是直线轴（沿直线轨迹）和旋转轴（沿圆形轨迹）。普通机床需通过旋转摇柄和手轮产生运动，而数控机床通过编程指令产生运动。通常，几乎所有的数控机床的运动类型（快速定位、直线插补和圆弧插补）、移动轴、移动距离以及移动速度（进给速度）都是可编程的。数控系统中的CNC指令命令驱动电机旋转某一精确的转数，驱动电机的旋转随即使滚珠丝杠旋转，滚珠丝杠将旋转运动转换成直线轴（滑台）运动。滑台上的反馈装置（直线光栅尺）使数控系统确认指令转数已完成。普通的台虎钳上有着同样的基本直线运动，尽管这是相当原始的类比。旋转虎钳摇柄就是旋转丝杠，丝杠带动虎钳钳口移动。与台虎钳相比，数控机床的直线轴是非常精确的，轴的驱动电机的转数精确控制直线轴的移动距离。轴运动命令的方式-理解坐标对CNC用户来说，为了达到给定的直线移动量而指令各轴驱动电机旋转多少转，从而使坐标轴运动，这种方法是不可行的。（这就好像为了使钳口准确移动1英寸需要计算出台虎钳摇柄的转数！）事实上，所有的数控系统都能通过采用坐标系的形式以一种较为简单而且合理的方式来指令轴的运动。数控机床上使用最广泛的两种坐标系是直角坐标系和极坐标系。目前用得较多的是直角坐标系。编程零点建立数控程序中运动命令的参考点。这使得操作员能从一个公共点开始指定轴运动。如果编程零点选择恰当，程序所需坐标通常可从图纸上直接获得。如果编程员希望刀具移动到编程零点右方1英寸（25.4毫米）的位置，则用这种方法指令X1.0即可。如果编程员希望刀具移动到编程零点上方1英寸的位置，则指令Y1.0。数控系统会自动确定（计算）各轴驱动电机和滚珠丝杠要转动多少转，使坐标轴到达指令的目标位置。这使编程员以非常合理的方式命令轴的运动。理解绝对和相对运动至此，所有的讨论都假设采用的是绝对编程方式。用于指定绝对方式的最常用的数控代码是G90。绝对方式下，所有运动终点的指定都是以编程零点为起点。对初学者来说，这通常是最好也是最容易的指定轴运动终点的方法，但还有另外一种指定轴运动终点的方法。增量方式（通常用G91指定）下，运动终点的指定是以刀具的当前位置为起点，而不是编程零点。用这种方法指定轴运动，编程员往往会问“我该将刀具移动多远的距离？”，尽管增量方式多数时候很有用，但一般说来，这种方法指定轴运动较麻烦、困难，初学者应该重点使用绝对方式。指令轴运动时一定要小心。初学者往往以增量方式思考问题。如果工作在绝对方式（初学者应该如此），编程员应始终在问“刀具应该移动到什么位置？”，这个位置是相对于编程零点这个固定位置而言，而不是相对于刀具当前位置。绝对工作方式很容易确定指令当前位置，除此之外，它的另外一个好处涉及轴运动中的错误。绝对方式下，如果程序的一个轴运动指令出错，则只有一个运动是不正确的。而另一方面，如果在增量运动过程中出错，则从出错的那一点起，所有的运动都是不正确的指定编程零点记住必须以某种方式对数控系统指定编程零点的位置。指定编程零点的方式随数控机床和数控系统的不同而很不相同。（较老的）一种方法是在程序中指定编程零点。用这种方法，编程员告诉数控系统从编程零点到机床起始点的距离。通常用G92（或G50)在程序的一开始指定，很可能在各把刀具的开头指定编程零点。另一种较新、更好的指定编程零点的方法是通过偏置的形式，见图4。通常，加工中心上用于指定编程零点的偏置被称作夹具偏置，车削中心上用于指定编程零点的偏置被称作刀具几何偏置。柔性制造单元柔性制造单元（FMC）被认为是柔性制造子系统。以下是FMC和FMS之间的区别：1.FMC不受中央计算机的直接控制，中央计算机发出的指令被传送到单元控制器。2.FMC能制造的零件族的数目有限。FMC一般由下列部分组成：单元控制器可编程逻辑控制器（PLC）一台以上的机床物流设备（机器人或托盘）FMC按顺序对零件流执行固定的加工操作。高速加工术语“高速加工(HSM)”一般是指在高转速和大进给量下的立铣。例如，以很高的金属切除率对铝合金飞机翼架的凹处进行切削。在过去的60年中，高速加工己经广泛应用于金属与非金属材料，包括有特定表面形状要求的零件生产和硬度高于或等于HRC50的材料切削。对于大部分淬火到约为HRC32-42的钢零件，当前的切削选项包括：在软（退火）工况下材料的粗加工和半精加工达到最终硬度要求为HRC63的热处理模具行业的某些零件的电极加工和放电加工(EDM)（特别是金属切削刀具难以加工的小半径圆弧和深凹穴）用适合的硬质合金、金属陶瓷、整体硬质合金、混合陶瓷或多晶立方氮化硼（PCBN）刀具进行的圆柱平面凹穴表面的精加工和超精加工。对于许多零件，生产过程牵涉到这些选项的组合，在模具制造案例中，它还包括费时的精加工，结果导致生产成本高和准备时间长。在模具制造业中典型的是仅生产一个或几个同一产品。生产过程中产品的设计不断改变，由于产品改变，模具制造中需要测量与反求工程。加工的主要标准是模具的尺寸和表面粗糙度方面的质量水平。如果加工后的质量水平低，不能满足要求，就需手工精加工。手工精加工可产生令人满意的表面粗糙度，但是对尺寸和几何精度总是产生不好的影响。模具制造业的主要目标之一，一直是并且仍然是减少或免

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