【正文】 第四章 結論與展望 .....................................................................................................22 總 結 .................................................................................................................22 展 望 .................................................................................................................22 參 考 文 獻 ...................................................................................................................23 致 謝 ...............................................................................................................................24 附件 1 ..............................................................................................................................25 附件 2 ..............................................................................................................................26 機械工程學院畢業(yè)設計（論文） 1 第一章 緒 論 . 數控 車床發(fā)展簡介 20 世紀 中期，隨著 電子技術 的發(fā)展，自動 信息處理 、 數據處理 以及電子計算機的出現，給 自動化技術 帶來了新的概念，用 數字化 信號對機床運動及其加工過程進行控制，推動了機床自動化的發(fā)展。 采用 數字技術 進行 機械加工 ，最早是在 40 年代初，由美國北密支安的一個小型飛機工業(yè) 承包商 派爾遜斯公司（ ParsonsCorporation）實現的 。他們在制 造飛機的框架及 直升飛機 的轉動 機翼 時，利用全 數字電子計算機 對 機翼 加工路徑進行 數據處理 ，并考慮到刀具直徑對加工路線的影響，使得 加工精度 達到177。 （177。），達到了當時的最高水平。 1952 年， 麻省理工學院 在一臺 立式銑床 上，裝上了 一套試驗性的 數控系統(tǒng) ，成功地實現了同時控制三軸的運動。這臺 數控機床 被大家稱為世界上第一臺 數 控機床 。 這臺機床是一臺試驗性機床，到了 1954 年 11 月，在派爾遜斯專利的基礎上，第一臺工業(yè)用的 數控機床 由美國本 迪克斯 公司（ BendixCooperation）正式生產出來。 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)、生產及使用了數控機床。 數控機床中最初出現并獲得使用的是 數控銑床 ，因為數控機床能 夠解決普通機床難于勝任的、需要進行輪廓加工的曲線或 曲面 零件。 然而，由于當時的 數控系統(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，點位控制的數控機床得到了迅速的發(fā)展。因為點位控制的數控系統(tǒng) 比起輪廓控制的數控系統(tǒng)要簡單得多。因此， 數控銑床 、 沖床 、 坐標鏜床 大量發(fā)展，據統(tǒng)計資料表明，到 1966 年實際使用的約 6000 臺數控機床中， 85%是點位控制的機床。 數控機床的發(fā)展中，值得一提的是 加工中心 。這是一種具有 自動換刀裝置 的數控機床，它能實現工件一次裝卡而進行多工序的加工。這種產品最 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。這種機床在刀庫中裝有 絲錐 、 鉆頭 、 鉸刀 、 銑 刀 等刀具，根據穿孔帶的指令自動選擇刀具，并通過 機械手 將刀具裝在 主軸 上，對工件進行加工。它可縮短機床上零件的 裝卸時間 和更換刀具的時間。 加工中心 現在已經成為數控機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 ，還有用于回轉整體零機械工程學院畢業(yè)設計（論文） 2 件加工的 車削中心 、 磨削 中心等。 1967 年 ，英國首先把幾臺數控機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、日等也相繼進行開發(fā)及應用。 1974 年以后，隨著 微電子技術 的迅速發(fā)展， 微處理器直接用于數控機床，使數控的軟件功能加強，發(fā)展成 計算機數字控制機床 （簡稱為 CNC 機床），進一步推動了數控機床的普及應用和大力發(fā)展。 80 年代，國際上出現了 1～ 4 臺加工中心或 車削中心 為主體，再配上工件自動裝卸和監(jiān)控檢驗裝置的 柔性制造單元 （ FlexibleManufacturingCell—— FMC）。這種單元投資少，見效快，既可單獨長時間少人看管運行，也可集成到 FMS 或更高級的 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、裝配等領域擴展，從中小批量加工向大批量加工發(fā)展。 所以機床 數控技術 ，被認為是現代 機械自動化 的基礎技術。 美國政府 重視機床工業(yè)， 美國國防部 等部門因其軍事方面的需求而不斷提出機床的發(fā)展方向、科研任務 ,并且提供充足的經費，且網羅世界人才，特別講究“效率”和“創(chuàng)新”，注重基礎科研。因而在機床技術上不斷創(chuàng)新，如 1952 年 研制出世界第一臺數控機床、 1958 年創(chuàng)制出加工中心、 70 年代初研制成 FMS、 1987 年首創(chuàng)開放式數控系統(tǒng)等。由於美國首先結合汽車、 軸承 生產需求，充分發(fā)展了大量大批 生產自動化 所需的 自動線 ，而且電子、 計算機技術 在世界上領先，因此其數控機床的主機設計、制造及數控系統(tǒng)基礎扎實，且一貫重視科研和創(chuàng)新，故其高性能數控 機床技術在世界也一直領先。當今美國生產宇航等使用的高性能數控機床，其存在的教訓是，偏重於基礎科研，忽視應用技術，且在上世紀 80 代政府一度放松了引導，致使數控機床產量增加緩慢，于 1982 年被后進的日本超過，并大量進口。從 90 年代起，糾正過去偏向，數控機床技術上轉向實用，產量又逐漸上升。 機械工程學院畢業(yè)設計（論文） 3 本設計（論文）要解決的問題 在給定的 FANUC0I 數控系統(tǒng)和 FANUC0i標準車床（平床身前置刀架）的 軟、硬件條件下， 分析典型零件的數控車加工工藝，手工編制相關零件的數控加工工藝步驟和數控程序，并利用上海 宇龍仿真軟件，虛擬完成零件的數控車加工過程，以驗證零件數控加工過程的正確性；根據上述零件的數控車加工工藝，采用MasterCAM 軟件，完成零件圖的繪制，并基于該軟件平臺，虛擬完成該零件的數控車加工過程。 再對復雜配合零件進行加工工藝編制和數控加工程序編寫，用仿真對零件進行模擬加工。 本課題需要重點研究的、關鍵的問題及解決的思路 本課題要重點研究的問題主要有兩點：一是根據給定的零件圖，分析其數控加工工藝，給出切實可行的數控加工方案（含刀具、切削用量選擇等）和編程方法，并最終編制零件的數控加工程序，二是 以 宇龍仿真為平臺， 利用該軟件功能強大的仿真功能，虛擬完成零件的數控車加工過程，以驗證數控程序編寫的正確性；三是以 MasterCAM 軟件為 平臺， 利用該軟件強大的自動編程的能力，完成零件的自動編程，并利用 宇龍仿真軟件驗證其自動 編程程序的正確性 。 簡單零件的數控加工工藝分析、數控車編程和仿真 在第二章中， 先根據簡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)編程特點的基礎上，手工編制簡單零件的數控加工程序，以宇龍仿真為平臺， 利用該軟件仿真功能，采用 FANUC 0I 標準（平床身前置刀 架）數控車床， 虛擬完成零件的數控車加工過程，以驗證數控程序編寫的正確性。再 基于該軟件平臺，虛擬完成該零件的數控車加工過程。再 以 MasterCAM 軟件為 平臺，利用該軟件強大的自動編程的能力，完成零件的自動編程，并利用 宇龍仿真軟件機械工程學院畢業(yè)設計（論文） 4 驗證其自動 編程程序的正確性。 復雜 配合零件的數控加工工藝分析、數控車編程和仿真 在第三章中，先根據配合零件的特點，分析加工的工藝路線和加工工序，編制配合零件的數控加工程序，在編程時尤其注意公差要求，由于是配合零件， 特別注意關鍵部位的公差配合。最后以宇龍仿真為平臺， 利用該軟 件仿真功能，采用 FANUC 0I 標準（斜床身后置刀架）數控車床， 虛擬完成零件的數控車加工過程，以驗證數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）數控程序編制 5）機床及刀具的對刀 6）數控加工仿真操作 7）零件測量、檢驗其合格性 數控加工仿真的機床操作步驟 通過 宇龍仿真軟件 ， 虛擬完成零件的數控車加工過程， 具體步驟如下： 1）機床的選擇，選用 FANUC 0I 標準數控車床 2）零件材料的選擇，選用 45鋼，并設置材料的大小及長度 3）零件的裝夾 4）刀具的選擇及對刀，并建立加工坐標系。 5）程序的導入和加工 6）零件尺寸的檢驗 MasterCAM 軟件操作步驟 通過 MasterCAM 軟件 ， 虛擬完成零件的數控車加工過程及自動編程， 具體步驟如下： 1）繪制 零件圖 2）零件材料的選擇，選用 45鋼，并設置材料的大小及長度 3）零件的裝夾 機械工程學院畢業(yè)設計（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）實體驗證 7）零件后處理，導出自動編程的程序 第二章 基于法蘭克數控系統(tǒng)的數控車加工及操作 FANUC0i mate 數控系統(tǒng)介紹 日本 FANUC 公司的數控系統(tǒng)具有高質量、高性能、全功能，適用于各種機床和生產機械的特點，在市場的占有率遠遠超過其他的數控系統(tǒng)，主要體現在以下幾個方面。 1）系統(tǒng)在設計中大量采用模塊化結構。這種結構易于拆裝，各個控制板高度集成，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℃ ，相對濕度為 75％。 3）有較完善的保護措施。 FANUC 對自身的系統(tǒng)采用比較好的保護電路。 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功能。對于一般的機床來說，基本功能完全能滿足