【正文】 。 Vericut 提供了許多功能，其中有對毛坯尺寸、位置和方位的完全圖形顯示，可模擬 2～ 5 軸聯(lián)動的銑削和鉆削加工。 【 6】 后置處理 河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學 院 畢 業(yè) 論 文 7 后置處理最重要的是將 CAM 軟件生成的刀位軌跡轉(zhuǎn)化為適合數(shù)控系統(tǒng)加工的NC 程序，通過讀取刀位文件，根據(jù)機床運動結(jié)構(gòu)及控制指令格式，進行坐標運動變換和指令 格式轉(zhuǎn)換。通用后置處理程序是在標準的刀位軌跡以及通用的 CNC 系統(tǒng)的運動配置及控制指令的基礎(chǔ)上進行處理。它包含機床坐標運動變換、非線性運動誤差校驗、進給速度校驗、數(shù)控程序格式變換及數(shù)控程序輸出等方面的內(nèi)容。只有采用正確的后置處理系統(tǒng)才能將刀位軌跡輸出為相應數(shù)控系統(tǒng)的機床能正確進行加工的數(shù)控程序，因此，編制正確的后置處理系統(tǒng)模板是數(shù)控編程與加工的前提條件之一。后處理的主要內(nèi)容包括三個方面的內(nèi)容。 (1)數(shù)控系統(tǒng)控制指令的輸出 ： 主要包括機床種類及機床配置、機床的定位、插補、主軸、進給、暫停、冷卻、刀具補償、固定 循環(huán)和程序頭尾輸出等方面的控制。 (2)格式轉(zhuǎn)換 ： 包括數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換與圓整、字符串處理等，主要針對數(shù)控系統(tǒng)的輸出格式，如單位、輸出地址字符等方面的控制。 (3)算法處理 ： 主要針對多坐標加工時 坐標變換、跨象限處理和進給速度控制等。 UG 的加工后置處理模塊使用戶可方便地建立自己的加工后置處理程序。該模塊適用于目前世界上幾乎所有主流 NC 機床和加工中心，多年的應用實踐中已被證明適用于２～５軸或更多軸的銑削加工，２～４軸的車削加工和電火花線切割。 UG/Nurbs Path Generator 樣條軌跡生成器模塊允許在 UG軟件中直接生成基于 Nurbs 樣條的刀具軌跡數(shù)據(jù)，使得生成的軌跡擁有更高的精度和光潔度，而加工程序量比標準格式減少 30%～ 50%，實際加工時間則因為避免了機床控制器的等待時間而大幅度縮短。該模塊是希望使用具有樣條插值功能的高速銑床 (FANUC 或 SIEMENS)用戶必備工具。后置處理程序?qū)?CAM 系統(tǒng)通過機床的 CNC 系統(tǒng)與機床數(shù)控加工緊密結(jié)合起來。 【 7】 切削參數(shù)庫設(shè)計 使用系統(tǒng)庫可以得到機床、刀具及其材料、零件材料、切削工藝方法、主軸轉(zhuǎn)速及進給速度的數(shù)據(jù)，定義標準化刀具庫、加工工藝參數(shù)樣板庫，使粗加工、半精加工 、精加工等操作常用參數(shù)標準化，以減少使用培訓時間并優(yōu)化加工工藝，提供儲存刀具及切削參數(shù)和標準刀具指令數(shù)據(jù)庫。用戶通過修改庫中的數(shù)據(jù)，使其滿足本企業(yè)的需要。 河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學 院 畢 業(yè) 論 文 8 . 數(shù)控 加工 數(shù)控加工 ： 根據(jù)零件圖樣及工藝要求等原始條件，編制零件數(shù)控加工程序，并輸入到數(shù)控機床的數(shù)控系統(tǒng)，以控制數(shù)控機床中刀具與工件的相對運動，從而完成零件的加工 。 數(shù)控加工的原理 ： 通過把數(shù)字化了的刀具移動軌跡信息（通常指 CNC 加工程序），傳入數(shù)控機床的數(shù)控裝置，經(jīng)過譯碼、運算，指揮執(zhí)行機構(gòu)（伺服電機帶動的主軸和工作臺）控制刀具與工件相對運動，從 而加工出符合編程設(shè)計要求的零件。 數(shù)控加工主要包括以下幾個步驟： A. 閱讀零件圖紙：充分了解圖紙的技術(shù)要求，如尺寸精度、形位公差、表面粗糙度、工件的材料、硬度、加工性能以及工件數(shù)量等； B. 工藝分析：根據(jù)零件圖紙的要求進行工藝分析，其中包括零件的結(jié)構(gòu)工藝性分析、材料和設(shè)計精度合理性分析、大致工藝步驟等； C. 制定工藝：根據(jù)工藝分析制定出加工所需要的一切工藝信息 ——如：加工工藝路線、工藝要求、刀具的運動軌跡、位移量、切削用量（主軸轉(zhuǎn)速、進給量、吃刀深度）以及輔助功能（換刀、主軸正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)、切削液開或關(guān)）等，并填寫加工工序卡 和工藝過程卡； D. 數(shù)控編程：根據(jù)零件圖和制定的工藝內(nèi)容，再按照所用數(shù)控系統(tǒng)規(guī)定的指令代碼及程序格式進行數(shù)控編程； E. 程序傳輸：將編寫好的程序通過傳輸接口，輸入到數(shù)控機床的數(shù)控裝置中。調(diào)整好機床并調(diào)用該程序后，就可以加工出符合圖紙要求的零件。 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展前景 . 高速、高精加工技術(shù)及裝備的新趨勢 效率、質(zhì)量是先進制造技術(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)研究會將其列為 5 大現(xiàn)代制造技術(shù)之一，國際生產(chǎn)工程學會（ CIRP）將其確定為 21 世紀的中心研究方向之一。 在轎車工業(yè)領(lǐng)域，年產(chǎn) 30 萬輛的生產(chǎn)節(jié)拍是 40 秒 /輛，而且多品種加工是轎車裝備必須解決的重點問題之一；在航空和宇航工業(yè)領(lǐng)域，其加工的零部件多為薄壁和薄筋，剛度很差，材料為鋁或鋁合金，只有在高切削速度和切削力很小的情況下，才能對這些筋、壁進行加工。近來采用大型整體鋁合金坯料“掏空”的方法來制造機翼、機身等大型零件來替代多個零件通過眾多的鉚釘、螺釘和其他聯(lián)結(jié)方式拼裝，使構(gòu)件的強度、剛度和可靠性得到提高。這些都對加工裝備提出了高速、高精和高柔性的要求。 從 EMO2021 展會情況來看，高速加工中心進給速度可達 80m/min，甚至更高， 河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學 院 畢 業(yè) 論 文 9 空運行速度可達 100m/min 左右。目前世界上許多汽車廠，包括我國的上海通用汽車公司，已經(jīng)采用以高速加工中心組成的生產(chǎn)線部分替代組合機床。美國 CINCINNATI公司的 Hyper Mach 機床進給速度最大達 60m/min，快速為 100m/min，加速度達 2g，主軸轉(zhuǎn)速已達 60 000r/min。加工一薄壁飛機零件，只用 30min，而同樣的零件在一般高速銑床加工需 3h，在普通銑床加工需 8h；德國 DMG 公司的雙主軸車床的主軸速度及加 速度分別達 12021r/mm和 1g。 在加工精度方面，近 10 年來，普通級數(shù)控機床的加工精度已由 10μ m 提高到 5μ m，精密級加工中心則從 3～ 5μ m，提高到 1～ m，并且超精密加工精度已開始進入納米級 ( m)。 在可靠性方面，國外數(shù)控裝置的 MTBF 值已達 6 000h 以上，伺服系統(tǒng)的 MTBF值達到 30000h 以上，表現(xiàn)出非常高的可靠性。 為了實現(xiàn)高速、高精加工，與之配套的功能部件如電主軸、直線電機得到了快速的發(fā)展，應用領(lǐng)域進一步擴大。 . 五軸聯(lián)動加工和復合加工機床快速發(fā)展 采用 5 軸聯(lián)動對三維曲面零件的加工，可用刀具最佳幾何形狀進行切削，不僅光潔度高，而且效率也大幅度提高。一般認為， 1 臺 5 軸聯(lián)動機床的效率可以等于 2 臺3 軸聯(lián)動機床，特別是使用立方氮化硼等超硬材料銑刀進行高速銑削淬硬鋼零件時，5 軸聯(lián)動加工可比 3 軸聯(lián)動加工發(fā)揮更高的效益。但過去因 5 軸聯(lián)動數(shù)控系統(tǒng)、主機結(jié)構(gòu)復雜等原因，其價格要比 3 軸聯(lián)動數(shù)控機床高出數(shù)倍，加之編程技術(shù)難度較大，制約了 5 軸聯(lián)動機床的發(fā)展。 當前由于電主軸的出現(xiàn)，使得實現(xiàn) 5 軸聯(lián)動加工的復合主軸頭結(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)的價格 差距縮小。因此促進了復合主軸頭類型 5 軸聯(lián)動機床和復合加工機床 的發(fā)展。 . 智能化、開放式、網(wǎng)絡(luò)化成為當代數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的主要趨勢 21 世紀的數(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控制，工藝參數(shù)自動生成；為提高驅(qū)動性能及使用連接方便的智能化，如前饋控制、電機參數(shù)的自適應運算、自動識別負載自動選定模型、自整定等；簡化編程、簡化操作方面的智能化，如智能化的自動編程、智能化的人機界面等；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。 為解決傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)封閉性和數(shù)控應用軟件的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)存在的問題。目前許 河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學 院 畢 業(yè) 論 文 10 多國家對開 放式數(shù)控 系統(tǒng)進 行研究， 如美國的 NGC(The Next Generation WorkStation/Machine Control)、歐共體的 OSACA(Open System Architecture for Control within Automation Systems)、日本的 OSEC(Open System Environment for Controller)，中國的 ONC(Open Numerical Control System)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)一的運行平臺上，面向機床廠家和最終用戶，通過改變、增加或剪裁結(jié)構(gòu)對象（數(shù)控功能），形成系列化，并可方便地將用戶的特殊應用和技術(shù)訣竅集成到控制系統(tǒng)中，快速實現(xiàn)不同品種、不同檔次的開放式數(shù)控系統(tǒng)，形成具有鮮明個性的名牌產(chǎn)品。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、運行平臺、數(shù)控系統(tǒng)功能庫以及數(shù)控系統(tǒng)功能軟件開發(fā)工具等是當前研究的核心。 網(wǎng)絡(luò) 化數(shù)控裝備是近兩年國際著名機床博覽會的一個新亮點。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)對信息集成的需求，也是實現(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，如在 EMO2021 展中，日本山崎馬扎克（ Mazak)公司展出的“ CyberProduction Center”（智能生產(chǎn)控制中心，簡稱 CPC)；日本大隈（ Okuma）機床公司展出“ IT plaza”（信息技術(shù)廣場，簡稱 IT廣場 )；德國西門子 (Siemens)公司展出的 Open Manufacturing Environment（開放制造環(huán)境，簡稱 OME）等，反映了數(shù)控機床加工向網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展的趨勢。 河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學 院 畢 業(yè) 論 文 11 2. 曲軸加工工藝 . 數(shù)控加工工藝的編制 數(shù)控加工工藝的基本特點 由于數(shù)控加工采用了計算機控制系統(tǒng)和數(shù)控機床，使得數(shù)控加工具有加工自動化程度高、精度高、質(zhì)量穩(wěn)定、生成效率高、周期短、設(shè)備使用費用高等特點。在數(shù)控加工工藝上也與普通加工工藝具有一定的差異 ,因而又有其特點。 采用 普通機床 加工時 ， 許多具體工藝問題，如工步的劃分與安排、刀具的幾何形狀與尺寸 、走刀路線、加工余量、切削用量等，在很大程度上由操作人員根據(jù)實際經(jīng)驗和習慣自行考慮和決定，一般無須工藝人員在設(shè)計工藝規(guī)程時進行過多的規(guī)定，零件的尺寸精度也可由試切保證。 而 采用數(shù)控加工時，所有工藝問題必須事先設(shè)計和安排好，并編入加工程序中。數(shù)控工藝不僅包括詳細的切削加工步驟，還包括工夾具型號、規(guī)格、切削用量和其它特殊要求的內(nèi)容，以及標有數(shù)控加工坐標位置的工序圖等。在自動編程中更需要確定詳細的各種工藝參數(shù) ，也 正由于這個特點，促使對加工程序的正確性和合理性要求極高，不能有絲毫的差錯，否則 不僅 加工不出合格的零件 ， 而且可能會導致嚴重的后果。 數(shù)控加工工藝的主要內(nèi)容 根據(jù)數(shù)控加工的實踐，數(shù)控加工工藝主要包括以下方面： 1）選擇適合在數(shù)控機床上加工的零件和確定工序內(nèi)容； 2）零件圖紙的數(shù)控工藝性分析； 3）制訂數(shù)控工藝路線，如工序劃分、加工順序的安排、基準選擇、與非數(shù)控加工工藝的銜接等； 4）數(shù)控工序的設(shè)計，如工步、刀具選擇、夾具定位與安裝、走刀路線確定、測量、切削用量的確定等； 5）調(diào)整數(shù)控加工工藝程序，如對刀、刀具補償?shù)龋? 6）分配數(shù)控加工中的容差； 7）處理數(shù)控機床上部分工藝指令。 數(shù)控加工零件的合理選擇 程序編制 前對零件進行工藝分析時，要有機床說明書、編程手冊、切削用量表、標準工具、夾具手冊等資料，方能進行如下一些問題的研究。 在數(shù)控機床上加工零件時，一般有兩種情況。第一種情況：有零件圖樣和毛坯，要選擇適合加工該零件的數(shù)控機床。第二種情況：已經(jīng)有了數(shù)控機床，要選擇適合在該機床上加工的零件。無論哪種情況，考慮的主要因素主要有，毛坯的材料和類型、零件輪廓形狀復雜程度、尺寸大小、加工精度、零件數(shù)量、熱處理要求等。概 河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學 院 畢 業(yè) 論 文 12 括起來有三點，即零件技術(shù)要求能否保證，對提高生產(chǎn)率是否有利，經(jīng)濟上雖否合算。 根據(jù)國內(nèi)外數(shù)控技術(shù)應用實踐，數(shù) 控機床通常最適合加工具有以下特點的零件： （ 1）多品種、小批量生產(chǎn)的零件或新產(chǎn)品試制中的零件； （ 2）輪廓形狀復雜，對加工精度要求較高的零件； （ 3）用普通機床加工時，需要有昂貴的工藝裝備（工具、夾具和模具）的零件； （ 4）需要多次改型的零件； （ 5）價值昂貴，加工中不允許報廢的關(guān)鍵零件； （ 6）需要最短生產(chǎn)周期的急零件。 加工方法的選擇與加工方案的確定 1）加工方法的選擇 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。由于獲得同一級精度及表面粗糙度的加工方法一般有許多，因而在實際選擇時，要 結(jié)合零件的形狀、尺寸大小和熱處理要求等全