【正文】 第四章 結(jié)論與展望 .....................................................................................................22 總 結(jié) .................................................................................................................22 展 望 .................................................................................................................22 參 考 文 獻(xiàn) ...................................................................................................................23 致 謝 ...............................................................................................................................24 附件 1 ..............................................................................................................................25 附件 2 ..............................................................................................................................26 機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 第一章 緒 論 . 數(shù)控 車床發(fā)展簡(jiǎn)介 20 世紀(jì) 中期，隨著 電子技術(shù) 的發(fā)展，自動(dòng) 信息處理 、 數(shù)據(jù)處理 以及電子計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)，給 自動(dòng)化技術(shù) 帶來了新的概念，用 數(shù)字化 信號(hào)對(duì)機(jī)床運(yùn)動(dòng)及其加工過程進(jìn)行控制，推動(dòng)了機(jī)床自動(dòng)化的發(fā)展。 采用 數(shù)字技術(shù) 進(jìn)行 機(jī)械加工 ，最早是在 40 年代初，由美國北密支安的一個(gè)小型飛機(jī)工業(yè) 承包商 派爾遜斯公司（ ParsonsCorporation）實(shí)現(xiàn)的 。他們?cè)谥?造飛機(jī)的框架及 直升飛機(jī) 的轉(zhuǎn)動(dòng) 機(jī)翼 時(shí)，利用全 數(shù)字電子計(jì)算機(jī) 對(duì) 機(jī)翼 加工路徑進(jìn)行 數(shù)據(jù)處理 ，并考慮到刀具直徑對(duì)加工路線的影響，使得 加工精度 達(dá)到177。 （177。），達(dá)到了當(dāng)時(shí)的最高水平。 1952 年， 麻省理工學(xué)院 在一臺(tái) 立式銑床 上，裝上了 一套試驗(yàn)性的 數(shù)控系統(tǒng) ，成功地實(shí)現(xiàn)了同時(shí)控制三軸的運(yùn)動(dòng)。這臺(tái) 數(shù)控機(jī)床 被大家稱為世界上第一臺(tái) 數(shù) 控機(jī)床 。 這臺(tái)機(jī)床是一臺(tái)試驗(yàn)性機(jī)床，到了 1954 年 11 月，在派爾遜斯專利的基礎(chǔ)上，第一臺(tái)工業(yè)用的 數(shù)控機(jī)床 由美國本 迪克斯 公司（ BendixCooperation）正式生產(chǎn)出來。 在此以后，從 1960 年 開始，其他一些工業(yè)國家，如德國、日本都陸續(xù)開發(fā)、生產(chǎn)及使用了數(shù)控機(jī)床。 數(shù)控機(jī)床中最初出現(xiàn)并獲得使用的是 數(shù)控銑床 ，因?yàn)閿?shù)控機(jī)床能 夠解決普通機(jī)床難于勝任的、需要進(jìn)行輪廓加工的曲線或 曲面 零件。 然而，由于當(dāng)時(shí)的 數(shù)控系統(tǒng) 采用的是 電子管 ，體積龐大，功耗高，因此除了在軍事 部門使用外，在其他行業(yè)沒有得到推廣使用。 到了 1960 年 以后，點(diǎn)位控制的數(shù)控機(jī)床得到了迅速的發(fā)展。因?yàn)辄c(diǎn)位控制的數(shù)控系統(tǒng) 比起輪廓控制的數(shù)控系統(tǒng)要簡(jiǎn)單得多。因此， 數(shù)控銑床 、 沖床 、 坐標(biāo)鏜床 大量發(fā)展，據(jù)統(tǒng)計(jì)資料表明，到 1966 年實(shí)際使用的約 6000 臺(tái)數(shù)控機(jī)床中， 85%是點(diǎn)位控制的機(jī)床。 數(shù)控機(jī)床的發(fā)展中，值得一提的是 加工中心 。這是一種具有 自動(dòng)換刀裝置 的數(shù)控機(jī)床，它能實(shí)現(xiàn)工件一次裝卡而進(jìn)行多工序的加工。這種產(chǎn)品最 初是在 1959 年3 月，由美國卡耐? 。特雷克 公司（ Keaneyamp。TreckerCorp.）開發(fā)出來的。這種機(jī)床在刀庫中裝有 絲錐 、 鉆頭 、 鉸刀 、 銑 刀 等刀具，根據(jù)穿孔帶的指令自動(dòng)選擇刀具，并通過 機(jī)械手 將刀具裝在 主軸 上，對(duì)工件進(jìn)行加工。它可縮短機(jī)床上零件的 裝卸時(shí)間 和更換刀具的時(shí)間。 加工中心 現(xiàn)在已經(jīng)成為數(shù)控機(jī)床中一種非常重要的品種，不僅有立式、臥式等用于箱體零件加工的鏜銑類 加工中心 ，還有用于回轉(zhuǎn)整體零機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 件加工的 車削中心 、 磨削 中心等。 1967 年 ，英國首先把幾臺(tái)數(shù)控機(jī)床連接成具有柔性的加工系統(tǒng)，這就是所謂的 柔性制造系統(tǒng) （ FlexibleManufacturingSystem—— FMS）之后，美、歐、日等也相繼進(jìn)行開發(fā)及應(yīng)用。 1974 年以后，隨著 微電子技術(shù) 的迅速發(fā)展， 微處理器直接用于數(shù)控機(jī)床，使數(shù)控的軟件功能加強(qiáng)，發(fā)展成 計(jì)算機(jī)數(shù)字控制機(jī)床 （簡(jiǎn)稱為 CNC 機(jī)床），進(jìn)一步推動(dòng)了數(shù)控機(jī)床的普及應(yīng)用和大力發(fā)展。 80 年代，國際上出現(xiàn)了 1～ 4 臺(tái)加工中心或 車削中心 為主體，再配上工件自動(dòng)裝卸和監(jiān)控檢驗(yàn)裝置的 柔性制造單元 （ FlexibleManufacturingCell—— FMC）。這種單元投資少，見效快，既可單獨(dú)長時(shí)間少人看管運(yùn)行，也可集成到 FMS 或更高級(jí)的 集成制造系統(tǒng) 中使用。 目前， FMS 也從 切削加工 向板材冷作、焊接、裝配等領(lǐng)域擴(kuò)展，從中小批量加工向大批量加工發(fā)展。 所以機(jī)床 數(shù)控技術(shù) ，被認(rèn)為是現(xiàn)代 機(jī)械自動(dòng)化 的基礎(chǔ)技術(shù)。 美國政府 重視機(jī)床工業(yè)， 美國國防部 等部門因其軍事方面的需求而不斷提出機(jī)床的發(fā)展方向、科研任務(wù) ,并且提供充足的經(jīng)費(fèi)，且網(wǎng)羅世界人才，特別講究“效率”和“創(chuàng)新”，注重基礎(chǔ)科研。因而在機(jī)床技術(shù)上不斷創(chuàng)新，如 1952 年 研制出世界第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床、 1958 年創(chuàng)制出加工中心、 70 年代初研制成 FMS、 1987 年首創(chuàng)開放式數(shù)控系統(tǒng)等。由於美國首先結(jié)合汽車、 軸承 生產(chǎn)需求，充分發(fā)展了大量大批 生產(chǎn)自動(dòng)化 所需的 自動(dòng)線 ，而且電子、 計(jì)算機(jī)技術(shù) 在世界上領(lǐng)先，因此其數(shù)控機(jī)床的主機(jī)設(shè)計(jì)、制造及數(shù)控系統(tǒng)基礎(chǔ)扎實(shí)，且一貫重視科研和創(chuàng)新，故其高性能數(shù)控 機(jī)床技術(shù)在世界也一直領(lǐng)先。當(dāng)今美國生產(chǎn)宇航等使用的高性能數(shù)控機(jī)床，其存在的教訓(xùn)是，偏重於基礎(chǔ)科研，忽視應(yīng)用技術(shù)，且在上世紀(jì) 80 代政府一度放松了引導(dǎo)，致使數(shù)控機(jī)床產(chǎn)量增加緩慢，于 1982 年被后進(jìn)的日本超過，并大量進(jìn)口。從 90 年代起，糾正過去偏向，數(shù)控機(jī)床技術(shù)上轉(zhuǎn)向?qū)嵱茫a(chǎn)量又逐漸上升。 機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 本設(shè)計(jì)（論文）要解決的問題 在給定的 FANUC0I 數(shù)控系統(tǒng)和 FANUC0i標(biāo)準(zhǔn)車床（平床身前置刀架）的 軟、硬件條件下， 分析典型零件的數(shù)控車加工工藝，手工編制相關(guān)零件的數(shù)控加工工藝步驟和數(shù)控程序，并利用上海 宇龍仿真軟件，虛擬完成零件的數(shù)控車加工過程，以驗(yàn)證零件數(shù)控加工過程的正確性；根據(jù)上述零件的數(shù)控車加工工藝，采用MasterCAM 軟件，完成零件圖的繪制，并基于該軟件平臺(tái)，虛擬完成該零件的數(shù)控車加工過程。 再對(duì)復(fù)雜配合零件進(jìn)行加工工藝編制和數(shù)控加工程序編寫，用仿真對(duì)零件進(jìn)行模擬加工。 本課題需要重點(diǎn)研究的、關(guān)鍵的問題及解決的思路 本課題要重點(diǎn)研究的問題主要有兩點(diǎn)：一是根據(jù)給定的零件圖，分析其數(shù)控加工工藝，給出切實(shí)可行的數(shù)控加工方案（含刀具、切削用量選擇等）和編程方法，并最終編制零件的數(shù)控加工程序，二是 以 宇龍仿真為平臺(tái)， 利用該軟件功能強(qiáng)大的仿真功能，虛擬完成零件的數(shù)控車加工過程，以驗(yàn)證數(shù)控程序編寫的正確性；三是以 MasterCAM 軟件為 平臺(tái)， 利用該軟件強(qiáng)大的自動(dòng)編程的能力，完成零件的自動(dòng)編程，并利用 宇龍仿真軟件驗(yàn)證其自動(dòng) 編程程序的正確性 。 簡(jiǎn)單零件的數(shù)控加工工藝分析、數(shù)控車編程和仿真 在第二章中， 先根據(jù)簡(jiǎn)單零件的尺寸及加工要求，制定零件的加工工藝路線，在了解 FANUC 系統(tǒng)編程特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，手工編制簡(jiǎn)單零件的數(shù)控加工程序，以宇龍仿真為平臺(tái)， 利用該軟件仿真功能，采用 FANUC 0I 標(biāo)準(zhǔn)（平床身前置刀 架）數(shù)控車床， 虛擬完成零件的數(shù)控車加工過程，以驗(yàn)證數(shù)控程序編寫的正確性。再 基于該軟件平臺(tái)，虛擬完成該零件的數(shù)控車加工過程。再 以 MasterCAM 軟件為 平臺(tái)，利用該軟件強(qiáng)大的自動(dòng)編程的能力，完成零件的自動(dòng)編程，并利用 宇龍仿真軟件機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 驗(yàn)證其自動(dòng) 編程程序的正確性。 復(fù)雜 配合零件的數(shù)控加工工藝分析、數(shù)控車編程和仿真 在第三章中，先根據(jù)配合零件的特點(diǎn)，分析加工的工藝路線和加工工序，編制配合零件的數(shù)控加工程序，在編程時(shí)尤其注意公差要求，由于是配合零件， 特別注意關(guān)鍵部位的公差配合。最后以宇龍仿真為平臺(tái)， 利用該軟 件仿真功能，采用 FANUC 0I 標(biāo)準(zhǔn)（斜床身后置刀架）數(shù)控車床， 虛擬完成零件的數(shù)控車加工過程，以驗(yàn)證數(shù)控程序編寫的正確性和可行性。具體步驟如下： 1）零件圖的分析 2）加工工序及加工路線的確定 3）刀具和切削用量的選擇 4）數(shù)控程序編制 5）機(jī)床及刀具的對(duì)刀 6）數(shù)控加工仿真操作 7）零件測(cè)量、檢驗(yàn)其合格性 數(shù)控加工仿真的機(jī)床操作步驟 通過 宇龍仿真軟件 ， 虛擬完成零件的數(shù)控車加工過程， 具體步驟如下： 1）機(jī)床的選擇，選用 FANUC 0I 標(biāo)準(zhǔn)數(shù)控車床 2）零件材料的選擇，選用 45鋼，并設(shè)置材料的大小及長度 3）零件的裝夾 4）刀具的選擇及對(duì)刀，并建立加工坐標(biāo)系。 5）程序的導(dǎo)入和加工 6）零件尺寸的檢驗(yàn) MasterCAM 軟件操作步驟 通過 MasterCAM 軟件 ， 虛擬完成零件的數(shù)控車加工過程及自動(dòng)編程， 具體步驟如下： 1）繪制 零件圖 2）零件材料的選擇，選用 45鋼，并設(shè)置材料的大小及長度 3）零件的裝夾 機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 4）加工工序及加工路線的確定 5） 刀具和切削用量的選擇 6）實(shí)體驗(yàn)證 7）零件后處理，導(dǎo)出自動(dòng)編程的程序 第二章 基于法蘭克數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)控車加工及操作 FANUC0i mate 數(shù)控系統(tǒng)介紹 日本 FANUC 公司的數(shù)控系統(tǒng)具有高質(zhì)量、高性能、全功能，適用于各種機(jī)床和生產(chǎn)機(jī)械的特點(diǎn)，在市場(chǎng)的占有率遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其他的數(shù)控系統(tǒng)，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。 1）系統(tǒng)在設(shè)計(jì)中大量采用模塊化結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)易于拆裝，各個(gè)控制板高度集成，使可靠性有很大提高，而且便于維修、更換。 2）具有很強(qiáng)的抵抗惡劣環(huán)境影響的能力。其工作環(huán)境溫度為 0～ 45℃ ，相對(duì)濕度為 75％。 3）有較完善的保護(hù)措施。 FANUC 對(duì)自身的系統(tǒng)采用比較好的保護(hù)電路。 4） FANUC 系統(tǒng)所配置的系統(tǒng)軟件具有比較齊全的基本功能和選項(xiàng)功能。對(duì)于一般的機(jī)床來說，基本功能完全能滿足