【正文】 。 Vericut 提供了許多功能，其中有對(duì)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(dòng)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(xué) 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(jī)床運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)及控制指令格式，進(jìn)行坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)變換和指令 格式轉(zhuǎn)換。通用后置處理程序是在標(biāo)準(zhǔn)的刀位軌跡以及通用的 CNC 系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)配置及控制指令的基礎(chǔ)上進(jìn)行處理。它包含機(jī)床坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)變換、非線性運(yùn)動(dòng)誤差校驗(yàn)、進(jìn)給速度校驗(yàn)、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(yīng)數(shù)控系統(tǒng)的機(jī)床能正確進(jìn)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(gè)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(jī)床種類及機(jī)床配置、機(jī)床的定位、插補(bǔ)、主軸、進(jìn)給、暫停、冷卻、刀具補(bǔ)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(duì)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(duì)多坐標(biāo)加工時(shí) 坐標(biāo)變換、跨象限處理和進(jìn)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(jī)床和加工中心，多年的應(yīng)用實(shí)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(biāo)準(zhǔn)格式減少 30%～ 50%，實(shí)際加工時(shí)間則因?yàn)楸苊饬藱C(jī)床控制器的等待時(shí)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(jī)床的 CNC 系統(tǒng)與機(jī)床數(shù)控加工緊密結(jié)合起來。 【 7】 切削參數(shù)庫設(shè)計(jì) 使用系統(tǒng)庫可以得到機(jī)床、刀具及其材料、零件材料、切削工藝方法、主軸轉(zhuǎn)速及進(jìn)給速度的數(shù)據(jù)，定義標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)化，以減少使用培訓(xùn)時(shí)間并優(yōu)化加工工藝，提供儲(chǔ)存刀具及切削參數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)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(xué) 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(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)，以控制數(shù)控機(jī)床中刀具與工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，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(dòng)軌跡信息（通常指 CNC 加工程序），傳入數(shù)控機(jī)床的數(shù)控裝置，經(jīng)過譯碼、運(yùn)算，指揮執(zhí)行機(jī)構(gòu)（伺服電機(jī)帶動(dòng)的主軸和工作臺(tái)）控制刀具與工件相對(duì)運(yùn)動(dòng)，從 而加工出符合編程設(shè)計(jì)要求的零件。 數(shù)控加工主要包括以下幾個(gè)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(jìn)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(jì)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(yùn)動(dòng)軌跡、位移量、切削用量（主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)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(jìn)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(jī)床的數(shù)控裝置中。調(diào)整好機(jī)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(shì) 效率、質(zhì)量是先進(jìn)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(huì)將其列為 5 大現(xiàn)代制造技術(shù)之一，國際生產(chǎn)工程學(xué)會(huì)（ CIRP）將其確定為 21 世紀(jì)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(diǎn)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(duì)這些筋、壁進(jìn)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(jī)翼、機(jī)身等大型零件來替代多個(gè)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(qiáng)度、剛度和可靠性得到提高。這些都對(duì)加工裝備提出了高速、高精和高柔性的要求。 從 EMO2021 展會(huì)情況來看，高速加工中心進(jìn)給速度可達(dá) 80m/min，甚至更高， 河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 論 文 9 空運(yùn)行速度可達(dá) 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(jī)床。美國 CINCINNATI公司的 Hyper Mach 機(jī)床進(jìn)給速度最大達(dá) 60m/min，快速為 100m/min，加速度達(dá) 2g，主軸轉(zhuǎn)速已達(dá) 60 000r/min。加工一薄壁飛機(jī)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(dá) 12021r/mm和 1g。 在加工精度方面，近 10 年來，普通級(jí)數(shù)控機(jī)床的加工精度已由 10μ m 提高到 5μ m，精密級(jí)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(jìn)入納米級(jí) ( m)。 在可靠性方面，國外數(shù)控裝置的 MTBF 值已達(dá) 6 000h 以上，伺服系統(tǒng)的 MTBF值達(dá)到 30000h 以上，表現(xiàn)出非常高的可靠性。 為了實(shí)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(jī)得到了快速的發(fā)展，應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)一步擴(kuò)大。 . 五軸聯(lián)動(dòng)加工和復(fù)合加工機(jī)床快速發(fā)展 采用 5 軸聯(lián)動(dòng)對(duì)三維曲面零件的加工，可用刀具最佳幾何形狀進(jìn)行切削，不僅光潔度高，而且效率也大幅度提高。一般認(rèn)為， 1 臺(tái) 5 軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床的效率可以等于 2 臺(tái)3 軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床，特別是使用立方氮化硼等超硬材料銑刀進(jìn)行高速銑削淬硬鋼零件時(shí)，5 軸聯(lián)動(dòng)加工可比 3 軸聯(lián)動(dòng)加工發(fā)揮更高的效益。但過去因 5 軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控系統(tǒng)、主機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜等原因，其價(jià)格要比 3 軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)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(dòng)機(jī)床的發(fā)展。 當(dāng)前由于電主軸的出現(xiàn)，使得實(shí)現(xiàn) 5 軸聯(lián)動(dòng)加工的復(fù)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(jià)格 差距縮小。因此促進(jìn)了復(fù)合主軸頭類型 5 軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床和復(fù)合加工機(jī)床 的發(fā)展。 . 智能化、開放式、網(wǎng)絡(luò)化成為當(dāng)代數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的主要趨勢(shì) 21 世紀(jì)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(gè)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(yīng)控制，工藝參數(shù)自動(dòng)生成；為提高驅(qū)動(dòng)性能及使用連接方便的智能化，如前饋控制、電機(jī)參數(shù)的自適應(yīng)運(yùn)算、自動(dòng)識(shí)別負(fù)載自動(dòng)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(dòng)編程、智能化的人機(jī)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(yīng)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(xué) 院 畢 業(yè) 論 文 10 多國家對(duì)開 放式數(shù)控 系統(tǒng)進(jìn) 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(yùn)行平臺(tái)上，面向機(jī)床廠家和最終用戶，通過改變、增加或剪裁結(jié)構(gòu)對(duì)象（數(shù)控功能），形成系列化，并可方便地將用戶的特殊應(yīng)用和技術(shù)訣竅集成到控制系統(tǒng)中，快速實(shí)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(gè)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(yùn)行平臺(tái)、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(dāng)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(jī)床博覽會(huì)的一個(gè)新亮點(diǎn)。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(duì)信息集成的需求，也是實(shí)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(jī)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(jī)，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(jī)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(jī)床加工向網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展的趨勢(shì)。 河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 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(diǎn) 由于數(shù)控加工采用了計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)和數(shù)控機(jī)床，使得數(shù)控加工具有加工自動(dòng)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(fèi)用高等特點(diǎn)。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(diǎn)。 采用 普通機(jī)床 加工時(shí) ， 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(shí)際經(jīng)驗(yàn)和習(xí)慣自行考慮和決定，一般無須工藝人員在設(shè)計(jì)工藝規(guī)程時(shí)進(jìn)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(shí)，所有工藝問題必須事先設(shè)計(jì)和安排好，并編入加工程序中。數(shù)控工藝不僅包括詳細(xì)的切削加工步驟，還包括工夾具型號(hào)、規(guī)格、切削用量和其它特殊要求的內(nèi)容，以及標(biāo)有數(shù)控加工坐標(biāo)位置的工序圖等。在自動(dòng)編程中更需要確定詳細(xì)的各種工藝參數(shù) ，也 正由于這個(gè)特點(diǎn)，促使對(duì)加工程序的正確性和合理性要求極高，不能有絲毫的差錯(cuò)，否則 不僅 加工不出合格的零件 ， 而且可能會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)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(shí)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(jī)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(zhǔn)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(jì)，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(duì)刀、刀具補(bǔ)償?shù)龋? 6）分配數(shù)控加工中的容差； 7）處理數(shù)控機(jī)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(duì)零件進(jìn)行工藝分析時(shí)，要有機(jī)床說明書、編程手冊(cè)、切削用量表、標(biāo)準(zhǔn)工具、夾具手冊(cè)等資料，方能進(jìn)行如下一些問題的研究。 在數(shù)控機(jī)床上加工零件時(shí)，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(jī)床。第二種情況：已經(jīng)有了數(shù)控機(jī)床，要選擇適合在該機(jī)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(fù)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(xué) 院 畢 業(yè) 論 文 12 括起來有三點(diǎn)，即零件技術(shù)要求能否保證，對(duì)提高生產(chǎn)率是否有利，經(jīng)濟(jì)上雖否合算。 根據(jù)國內(nèi)外數(shù)控技術(shù)應(yīng)用實(shí)踐，數(shù) 控機(jī)床通常最適合加工具有以下特點(diǎn)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(fù)雜，對(duì)加工精度要求較高的零件； （ 3）用普通機(jī)床加工時(shí)，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(jià)值昂貴，加工中不允許報(bào)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(jí)精度及表面粗糙度的加工方法一般有許多，因而在實(shí)際選擇時(shí)，要 結(jié)合零件的形狀、尺寸大小和熱處理要求等全