数控加工及其在生产中的应用Word下载.doc
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1.本课题是《数控加工及其在生产中的应用》，根据我国实际国情，为适应数控加工面向社会的发展的要求而总结出的结论。
2.该论文的内容是在参考、吸收国内外先进经验的基础上总结出来的。
通过对现在的数控加工进行分析，使数控加工在生产中的应用能更加的稳定，并能更好的节省制造成本。
3.本论文通过对数控加工技术的基础知识进行了介绍，并且介绍了数控加工的特点，使人们能更好的掌握和分析数控加工技术，把它应用在实践中。
毕业设计领导小组负责人：
（签字）
2010年月日
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摘要
数控技术及数控机床在当今机械制造业中的重要地位，显示了其在国家基础工业现代化中的战略性作业。
掌握现代数控技术知识是我们现代机械类专业学生必不可少的。
本次设计内容介绍了数控加工的特点，就数控技术及数控加工技术作了简要第介绍，对数控机床和CAD、CAM的发展作了回顾，并对已写数控仿真软件作了了解及对基于CAXA环境下的数控加工作了阐述，并利用CAXA制造工程师软件完成对凸块的三维造型，进行加工轨迹设计，实现加工仿真。
本文简明扼要地介绍了数控加工技术的基础知识。
内容包括数控加工技术概述、数控加工的实践应用、生产，让我们更好的应用到实际工作中。
关键词数控技术数控机床仿真生产应用
ABSTRACT
NumericalcontroltechnologyandCNCmachinerymanufacturingindustryintoday'
sroleinthecountry,andshowsitsbasicindustrymodernizationinstrategicoperations.MasteringmodernCNCtechnologyknowledgeisourmodernmechanicalmajors.Thecontentofncmachiningfeaturesareintroduced,andthenumericalcontroltechnologyofncmachiningtechnologywasbrieflyintroduced,thefirstofncmachinetoolsanddevelopmentofCAD,CAM,andareviewofnumericalsimulationsoftwareisalreadywrittentheunderstandingandtheenvironmentofCAXAbasedonnumericalandwork,andmovementbyusingCAXAmanufacturingengineerstoconvexpiecesofsoftwareprocess,3dmodeling,simulationtrajectorydesign.
Thepaperbrieflyintroducesthebasicknowledgeofncmachiningtechnology.Contentsincludencmachiningtechnologyoverview,CAXAZmanufacturingengineerssoftwareapplications,ncmachiningprocessanalysisandprocessdesignofautomaticprogramming,CNCmillingmachine,etc.
KeywordsNumericalControlComputerNumericalControlSimulationProduceApplication
目录
引言 1
第一章数控加工技术概述 2
1.1数控机床的加工原理 2
1.2数控技术发展的特点 2
1.3数控技术的发展趋势 3
1.3.1国内外数控系统发展概况 3
1.3.2数控技术发展趋势 4
1.3.3性能发展方向 4
1.3.4体系结构的发展 5
1.4数控加工技术的加工对象 6
第二章数控机床维护及维修 7
2.1数控机床的维修 7
2.2数控机床的故障规律 7
2.3数控机床的故障诊断 8
2.4数控机床日常维护与保养 8
第三章数控加工工艺分析及应用 10
3.1数控加工工艺性分析 10
3.1.1数控加工工艺基础 10
3.1.2数控加工工艺的基本特点 10
3.1.3数控加工工艺的主要内容 10
3.1.4数控加工工艺的特殊要求 11
3.2零件图的结构工艺性 11
3.3数控加工的设计在生产中应用实例 11
3.4编制程序 15
结论 20
致谢 21
参考文献 22
引言
数字控制简称数控（NC），是近代发展起来的一种自动控制技术，是利用数字化信息实现机械设备控制的一种方法，在数控技术方面得到了广泛的应用。
随着科学技术的不断发展，社会对产品多样化的要求日益强烈，产品更新换代越来越快，多品种、中小批量生产的比重明显增加。
数控架空技术是20世纪40年代末，为适应加工复杂外形零件而发展起来的一种自动加工技术。
1948年，美国帕森斯公司接受美国空军委托，开始研究数控机床，1949年，该公司在美国麻省理工学院伺服机构实验室的协助下，开始数控机床的研究，并与1952年，成功研制出第一台数控铣床，揭开了数控加工技术的序幕。
这是制造技术发展过程中的一个重大突破，标志着制造领域中数控加工时代的开始。
数控加工是现代制造技术的基础，这一发明对于制造业而言，具有划时代意义和深远的影响。
世界上主要工业发达国家都十分重视数控加工技术的研究和发展。
我国于1958年开始研制数控机床，成功试制出配有电子管数控系统的数控机床，1965年开始批量生产配有晶体管数控系统的三坐标数控铣床。
经过几十年的发展，目前的数控机床已实现了计算机控制并在工业界得到广泛应用，在模具制造业的应用尤为普及。
本次的设计是根据所给的零件来制造出的零件钢件，并根据此零件图作出的设计说明书，再此设计说明书，首先，我先对零件理论进行研究分析，主要是从零件的图形分析尺寸、尺寸公差、等来分析开始，再者是根据材料以及所选用机床、夹具来制定出盘类零件的机械加工方案。
第二步，根据所选用的刀具以及切削用量来采取列表的形式进行分析所选的刀具角度几何参数，再做计算出切削用量的准确数字。
第三步，制定工艺的坐标系再对刀，根据对刀点以及做出编程时点的坐标值。
第四步，填写工艺卡片，最后，再写出来程序。
本次设计的特点要求是：
采用了更多的表格形式，这样才能更详细的说明设计的根本问题。
由于经验以及时间的紧迫，此设计中或许有不足之处，还恳请各位指导老师见谅。
第一章数控加工技术概述
1.1数控机床的加工原理
在数控机床加工零件时，要事先根据零件加工图样的要求确定零件加工的工业过程、工艺参数和刀具参数，再按规定编写零件数控零件加工程序，然后通过手动数据输入（MD）I —Manualdatainput的方式或计算机通信等方式将数控加工程序送到数控系统，在数控系统控制软件的支持下，经过分析处理与计算后发出相应的指令，通过伺服系统使机床按规定的轨迹运动，从而控制机床进行零件的自动加工。
数控系统包括：
数控设置、可编程控制器、主轴驱动器及进给装置等部分。
1.2数控技术发展的特点
1.自动化程度高，劳动程度低
在数控机床上加工零件时，除了手工装卸工件外，全部加工过程都可由机床自动完成。
这样大大减轻了操作者的劳动程度，改善了劳动条件。
2.具有加工复杂形状零件的能力
复杂形状零件在飞机、汽车、造船、模具、动力设备和国防工业等部门的产品制造中具有十分重要地位，其加工质量直接影响整机产品的性能。
数控加工运动的任何可控性使其能完成普通加工方法难以完成或者无法进行的复杂型面加工。
3.生产准备周期短
在数控机床上加工新的零件，大部分准备工作是根据零件图样编制的数控程序，这样大大缩短了生产的准备时间，因此应用数控机床十分有利于产品的升级换代和新产品的开发。
4.加工精度高、质量稳定
目前，普通数控加工的尺寸精度通常可达±
0.005mm，最高的尺寸精度可达±
0.01m。
数控机床是按预先编制好的加工程序进行工作的，加工过程中无需人的参与或调整，因此不受操作工人的技术水平或情绪的影响，加工精度稳定。
5.生产效率高
数控机床的加工效率一般比普通机床高2~3倍，尤其在加工杂零件时，生产率基可提高十几倍甚至几十倍。
一方面是因为其自动化程序高，具有自动换刀和其他辅助操作自动化等功能，而且工序集中，在一次装夹中能完成较多表面的加工，省去了划线、多次装夹、检测等工序；
另一方面是加工中可采用较大的切削用量，有效地减少了加工的切削工时。
大大提高了劳动生产率、设备利用率，缩短了生产周期，增加了企业的经济效益。
6.易于建立计算机通信网络
由于数控机床是使用数字信息，易于与计算机辅助设计和制造（CAD/CAM）系统联结，现成计算机辅助设计和制造与数控机床紧密结合一体化系统。
另外，数控机床通过因特网（Internet）、内联网（Intranet）、外联网（Extranet）现在已可实现远程故障诊断及维修，以初步具备远程控制和调度，进行异地分散网络化生产的可能，从而为今后进一步实现制造过程网络化、智能化提供了必备的基础条件。
当然，数控加工在某些方面也有不足之处，这就是数控机床价格昂贵，加工成本高，技术复杂，对工艺和编程要求较高，加工中难以调整，维修困难等。
1.3数控技术的发展趋势
1.3.1国内外数控系统发展概况
随着计算机技术的高速发展，传统的制作业开始了根本性变革，各工业发达国家投入巨资，对现代制造技术进行研究开发，提出了全新的制造模式。
在现代制造系统中，数控技术是关键技术，它集微电子、计算机、信息处理、自动检测、自动控制等高新技术于一体，具有高精度、高效率、柔性自动化等特点，对制造业实现柔性自动化、集成化、智能化起着举足轻重的作用。
目前，数控技术正在发生根本性变革，由专用型封闭式开环控制模式向通用型开放式实现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，综合了计算机、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与数控集成为一体，机床联网，实现了中央集中控制的群控加工。
长期以来，我过的数控系统为传统的封闭式体系结构，CNC只能作为非智能的机床运动控制器。
加工过程变量根据经验以固定参数形式事先设定，加工程序在实际加工前用手工方式或通过CAD、CAM及自动编程系统进行编制。
CAD/CAM和CNC之间没有反馈控制环节，整个制造过程中CNC只是一个封闭式的开环执行机构。
在复杂环境以及多变条件下，加工过程中的刀具组合、工件材料、主轴转速、进给速率、刀具轨迹、切削深度、步长、加工余量等加工参数，无法再现场环境下根据外部干扰和随机因素实时动态调整，更无法通过反馈控制环节随机修正CAD/CAM中的设定量，因而影响CNC的工作效率和产品价格质量。
由此可见，传统CNC系统的这种固定程序控制模式和封闭式体系结构，限制了CNC向多变量智能化控制发展，已不适应日益复杂的制造过程，因此，对数控技术实现变革势在必行。
1.3.2数控技术发展趋势
我国是制造大国，在世界产业转移中要尽量接受前端而不是后端的转移，即要掌握先进制造核心技术，否则在新一轮国际产业结构调整中，我过制造业将进一步“空芯”。
我们以资源、环境、市场为代价，交换得打的可能仅仅是世界新经济格局中的国际“加工中心”和“组装中心”，而非掌握核心技术的制造中心的地位，这样将会严重影响我国现代制造业的发展进程。
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。
1.3.3性能发展方向
（1）高速高精高效化速度、精度和效率是机械制造技术的关键性能指标。
由于采用了高速CPU芯片、RISC芯片、多CPU控制系统以及带高分辨率绝对式检测元件的交流数字伺服系统，同时采取了改善机床动态、静态特性等有效措施，机床的高速高效化已大大提高。
（2）柔软化包含两方面：
数控系统本身的柔性，数控系统采用模块化设计，功能覆盖面大，可裁剪性强，便于满足不同用户的需求；
群控系统的柔性，同一群控系统能依据不同生产流程的要求，使物流和信息自动进行动态调整，从而最大限度地发挥群控系统的效能。
（3）工艺复合性和多轴化以减少工序、辅助时间为主要目的的复合加工，正朝着多轴、多系列控制功能方向发展。
数控机床的工艺复合化是指工件在一台机床上一次装夹后，通过自动换刀、旋转主轴头或转台等各种措施，完成多工序、多表面的复杂加工。
数控技术轴，西门子880系统控制轴数可达24轴。
（4）实时智能化早期的实时系统通常针对简单的理想环境，其作用是如何调度任务，以确保任务在规定期限内完成。
而人工智能测试试图用计算模型实现人类的各种智能行为。
科学技术发展到今天，实时系统和人工智能相互结合，人工智能正向着具有实时响应的、更现实的领域发展，而实时系统也朝着具有智能行为的、更加复杂的应用发展，由此产生了实时智能控制这一新的领域。
在数控技术领域，实时智能控制的研究和应用正沿着几个主要分支发展：
自适应控制、模糊控制、神经网络控制、专用控制、前馈控制等。
1.3.4体系结构的发展
（1）集成化采用高度集成化CPU、RISC芯片和大规模可编程集成电路FPGA、EPLD、CPLD以及专用集成电路ASIC芯片，可提高数控系统的集成和软件运行速度。
应用FPD平板显示技术，可提高显示器性能。
平板显示器具有科技含量高、重量轻、体积小、功耗低、便于携带等优点，可实现超大尺寸显示，成为和CRT抗衡的新兴显示技术，是21世纪显示技术的主流。
应用先进封装和互连技术，将半导体和表面安装技术融为一体。
通过提高集成电路密度、减少互连长度和数量来降低产品价格，改进性能，减小组件尺寸，提高系统的可靠性。
（2）模糊化硬件模块化易于实现数控系统的集成化合标准化。
根据不同的功能需求，将基本模块，如CPU、存储器、位置伺服、PLC、输入输出接口、通讯等模块，作为标准的系列化产品，通过积木方式进行功能剪裁和模块数量的增减，构成不同档次的数控系统。
（3）网络化机床联网可进行远程控制和无人操作。
通过机床联网，可在任何一台机床上对其它机床进行编程、设定、操作、运行，不同机床的画面可同时显示在每一台机床的屏幕上。
（4）通用型开放式闭环控制模式采用通用计算机组成总线式、模块化、开放式、嵌入式体系结构，便于裁剪、扩展和升级，可组成不同档次、不同类型、不同集成程度的数控系统。
闭环控制模式是针对传统的数控系统仅有的专用型单机封闭式开环控制模式提出的。
由于制造过程是一个具有多变量控制和加工工艺综合作用的复杂过程，包含诸如加工尺寸、形状、振动、噪声、温度和热度和热变形等各种变化因素，因此，要实现加工过程的多目标优化，必须采用多变量的闭环控制，在实时加工过程中动态调整加工过程变量。
加工过程中采用开放式通用型实时动态全闭环控制模式，易于将计算机实时智能技术、网络技术、多媒体技术、CAD/CAM、伺服控制、自适应控制、动态数据管理及动态刀具补偿、动态仿真等高新技术融于一体，构成严密的制造过程闭环控制体系，从而实现集成化、智能化、网络化。
1.4数控加工技术的加工对象
数据加工时一种可编程的柔性加工方法，但其设备费用相当较高，故目前数控加工主要应用于加工零件形状比较复杂、精度要求较高，以及产品更频繁、生产周期要求短的场合。
具体地说，席面这些类型的零件最适合于数控加工：
1.几何形状复杂，加工精度要求高或用数学方法定义的复杂的曲线、曲面轮廊。
2.公差带小、互换性高、要求精度复杂的零件。
3.用通用机床加工时，要求设计制造复杂的专用工装或需要很长调整时间的零件。
4.价值高的零件。
5.制造业——螺旋桨。
兵器工业——炮架件体、瞄准陀螺仪壳体、恒速器壳件。
另外，20世纪60~80年代，以数控机床应用为基础的柔性制造技术在汽车、飞机及一些行业中得到发展，其应用结果表明，柔性制造适于多品种、变化批量产品的生产。
当前，柔性制造技术发展了以数控加工中心、数控加工模块及多轴加工模块组成的柔性自动线，使自动线柔性化，给单一品种的大量生产方式带来了转机，例如，现已广泛应用于汽车制造业发动机零件的制造中。
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。
22
第二章数控机床维护及维修
2.1数控机床的维修
数控机床的可靠性概念是：
可靠性是系统的内在特性，是衡量其质量的重要指标。
系统的可靠性，是指在规定的工作条件（即设计时提出的该系统的使用环境温度、使用方法、使用条件等）下，系统维持无故障工作的能力。
衡量可靠性的指标，常用以下几种指标：
1.平均无故障时间MTBF 它是指一台数控机床在使用中两次故障间隙的平均时间，即数控机床在寿命范围内总工作时间和总故障次数之比，即MTBF等于总工作时间/总故障次数。
2.平均修复时间MTTR（MeanTimeToRestore）它是指一台数控机床从出现故障开始直至能正常使用所用的平均时间。
显然，要求这段时间越短越好。
3.有效度A这是从可靠度和可维修度对数控机床的正常工作进行综合评价的尺度，即可维修的机床在某特定的时间内维持其性能的概率，即：
A=MTBF/（MTBF+MTTR）
从上式可见，有效度A是小于1的值，且A越接近1越好。
对一般用途的数控系统，其可靠性的指标至少应达到的要求为：
平均无故障时间MTBF≥300h；
有效度A≥0.95。
对于有特殊要求或用于FMS和CIMS的CNC系统，其可靠性的要求高得多。
2.2数控机床的故障规律
与一般设备相同，数控机床的故障率随时间变化的规律可用图8-1所示的浴盆曲线（或称故障率曲线）表示。
在整个使用寿命期内，数控机床的故障频度大致可分为三个阶段，即早期故障期、偶发故障期及耗损故障期。
早期故障期出现故障与设计、制造和装配及元器件的质量有关，一般其故障频度较高，且随着使用时间的增加而迅速下降。
在用户购置数控机床的质保期一年内，应让机床满负荷运行，尽量让早期故障暴露出来，让机床生产厂或代理商来保修，同时用户要很好地利用这一期间，进行技术培训，消化机床资料，尽快掌握操作与维修的基本技能。
2.3数控机床的故障诊断
数控机床故障维修的难点，也是最重要的环节，就是查找故障原因，即故障诊断。
为了确定故障原因，不仅需要丰富的理论知识和实践经验，而且必须采用一定的方法，在经过充分的调查分析后，才能做出准确的判断和处理。
当数控机床发生故障时，除非出现危及数控机床或人身安全的紧急情况，一般不要关断电源，要尽可能保持机床原来的状态不变，并对出现的一些信号和现象作好记录，这主要包括：
1.故障现象的详细记录；
2.故障发生时的操作方式及内容；
3.报警号及故障指示灯的显示内容；
4.故障发生时机床各部分的状态与位置；
5.有无其他偶然因素，如突然停电、外线电压波动较大、打雷、某些部位受潮或进水等。
2.4数控机床日常维护与保养
数控机床的日常维护与保养主要包括以下几方面的内容：
1.保持设备的清洁要坚持不懈地做好数控机床的清洁工作。
主要部位如工作台、裸露的导轨、操作面板等，应每班擦一次。
每周对整机进行一次较彻底的清扫与擦试。
要特别注意导轨、台板转换器及刀库中刀具上的切屑，要及时清扫。
有些部位需要定期清扫和擦试，如冷却装置的防尘垫、压缩空气系统的过滤器芯、冷却液箱中残存的切屑等。
必要时对各个电路板、电气元件采用吸尘法进行卫生清扫等。
由于数控机床的结构一般都比较复杂，因此要坚持按照说明书上的要求做好清洁工作，并不是一件容易的事。
2.定期对各部位进行检查需要经常检查的主要部位有：
液压、润滑、冷却装置的油（液）位；
气压、空气过滤装置、油雾润滑装置；
各紧急停车按钮、各轴的限位开关等。
需定期检查的主要部位有：
传动皮带的磨损及松紧情况；
液压油、润滑油及冷却液的洁净度；
电机及测速发电机碳刷、整流子的磨损情况；
导轨间隙等。
3.进行必要的调整与更换根据检查情况，必要时进行调整与更换，如：
导轨间隙的调整、皮带松紧度的调整。
如果传动皮带磨损严重、碳刷短于规定的长度、液压油的洁净度不够等问题出现，则必须进行相应的更换。
第三章数控加工工艺分析及应用
3.1数控加工工艺性分析
工艺分析也既是拟定加工路线和
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