【正文】 ，有必要將一些先進的技術應用到數(shù)控機床上，能極大提高數(shù)控機床的整體性能和加工產(chǎn)品質(zhì)量。 隨著數(shù)控 機床的發(fā)展，大型的數(shù)控轉臺在銑床和加工中心應用的越來越廣泛，對于復雜空間曲面零件，如葉輪葉片的銑削往往還需要轉臺參與插補軸的聯(lián)動，實現(xiàn)頻繁的正反轉及精準的位置閉環(huán)控制。但是大型數(shù)控轉臺的控制系統(tǒng)結構中存在很多的非線性環(huán)節(jié)，如多級齒輪傳動的間隙及誤差、摩擦力矩等等，對系統(tǒng)的動靜態(tài)特性產(chǎn)生巨大的影響，由于消除數(shù)控轉臺傳動中非線性環(huán)節(jié)的影響，提高其靜動態(tài)響應特性的要求很迫切。要實現(xiàn)數(shù)控轉臺高精度的控制，首要條件是必須具備高性能的伺服系統(tǒng)。數(shù)控轉臺只有具有高定位精度、高抗干擾性、高響應速度及高穩(wěn)定性的伺服系統(tǒng)，才能 在保證精準可靠的位置控制，應用在大功率場合的數(shù)控轉臺還需具備平穩(wěn)輸出低速大扭矩的能力。 在數(shù)控機床伺服驅(qū)動系統(tǒng)中，為了獲得低速大扭矩的輸出能力，經(jīng)常要在電機和負載之間加入齒輪減速箱，在減速箱的裝配過程中，人為預留一定間隙來滿足齒輪間形成油膜潤滑層。而正是因為這些齒輪間的間隙，伺服驅(qū)動系統(tǒng)性能急速下降。為了減少齒隙等非線性因素帶來的影響，人們從機械結構、伺服控制結構、控制方法等方面進行了大量有意義的探索和研究。 直接驅(qū)動可以避免齒輪驅(qū)動系統(tǒng)中的齒隙、摩擦等非線性問題，但是由于成本控制、機械結構、驅(qū)動力矩等原因 ，齒輪傳動還是較好的選擇。齒隙的存在能保證適當?shù)臐櫥湍ぃ瑤ё吒赡Σ吝^程中產(chǎn)生大量的熱，提高齒輪的使用壽命，在一般的傳動機構中，齒輪對控制影響并不明顯，但是在高精度的數(shù)控轉臺控制中，頻繁換向帶來位置偏差以及伺服系統(tǒng)閉環(huán)振蕩，且超調(diào)量大，恢復到穩(wěn)態(tài)的時間較長。 總而言之，齒輪減速箱齒隙的存在，形成的齒隙潤滑油膜可以減少傳動摩擦、降低齒輪傳動噪音，但是由于其存在，嚴重影響控制系統(tǒng)的動態(tài)特性和定位精度。如果伺服系統(tǒng)能將難以消除的齒輪間隙加以調(diào)整和控制，減少其帶來的換向位置誤差和傳動誤差，必定能提高伺服控制系統(tǒng)的動 態(tài)響應特性和穩(wěn)定性。 數(shù)控加工的特點 總 的來說，數(shù)控加工有如下特點： （ 1）自動化程度高，具有很高的生產(chǎn)效率。除手工裝夾毛坯外，其余全部加工過程都可由數(shù)控機床自動完成。若配合自動裝卸手段，則是無人控制工廠的畢業(yè)論文 3 基本組成環(huán)節(jié)。數(shù)控加工減輕了操作者的勞動強度，改善了勞動條件：省去了劃線、多次裝夾定位、檢測等工序及其輔助操作，有效地提高了生產(chǎn)效率。 （ 2）對加工對象的適應性強。改變加工對象時，除了更換刀具和解決毛坯裝夾方式外，只需重新編程即可，不需要做其他任何復雜的調(diào)整，從而縮短了準備周期。 （ 3）加工精度高， 質(zhì)量穩(wěn)定。加工尺寸精度在 ~，不受零件復雜程度的影響。由于大部分操作都由機器自動完成，因而消除了人為誤差，提高了批量零件尺寸的一致性，同時精密控制的機床上還采用了位置檢測裝置，更加提高了數(shù)控加工的精度。 （ 4）易于建立與計算機間的通信聯(lián)絡，容易實現(xiàn)群控。由于機床采用數(shù)字信息控制，易于與計算機輔助設計系統(tǒng)連接，形成 CAD/CAM一體化系統(tǒng)，并且可以建立各機床間的聯(lián)系，容易實現(xiàn)群控。 （ 5）在可靠性方面，國外數(shù)控裝置 MIBF值已達 6000h以上，伺服系統(tǒng)的 MIBF值達到 30000h以上， 表現(xiàn)出非常高的可靠性 。 [2] 本課題基本概述 異 形數(shù)控轉臺是一種能夠同時繞鉛垂軸和水平軸旋轉的機械工作臺，一方面可作為雷達、火炮、導彈發(fā)射架、各種監(jiān)控裝置等軍用和民用設備的基礎運動平臺，是整個機電控制系統(tǒng)的核心組成部分；另一方面又可作為研制火箭、導彈、魚雷和衛(wèi)星等高科技尖端武器的仿真和試驗平臺。其本體采用 模塊化設計 技術，拆卸方便，既可獨立控制，又可聯(lián) 動控制； 采用 交流伺服電機 驅(qū)動和 諧波減速器 傳動，保證了平臺不僅低速運行平穩(wěn)，而且動態(tài)響應特性快； 控制系統(tǒng)由 PC 和基于 DSP 的 運動控制器 組成，保證了控制系統(tǒng)的開放性和擴展的方便性； 控制軟件開發(fā)平臺采用 Windows平臺，能充分利用各種 可視化 的開發(fā)工具，大大簡化實驗、研究和開發(fā)的進度。 本次設計通過對異形轉臺組件的工藝分析及程序設計，了解數(shù)控轉臺的性能要求和工作原理，以及掌握利用 UG來 繪制圖形的能力。對數(shù)控異形轉臺的工藝分析及程序設計主要培養(yǎng)了學生綜合應用所學專業(yè)的基礎理論、基本技能和專業(yè)知識的能力，培養(yǎng)學生建立正確的設計思想，掌握工藝分析及加工程序設計的規(guī)范和方法。實現(xiàn)由學生向工程技術人員的過度。 數(shù)控銑床編程涉及的坐標最多，編程比較復雜。數(shù)控銑床編程是數(shù)控機床編程方法中最為重要的一種，學習數(shù)控編程就必須要掌握它。 畢業(yè)設計環(huán)節(jié)是教學計劃中綜合性最強的實踐教學環(huán)節(jié)，對培養(yǎng)學生的思想、工作作風和實際能力、提高畢業(yè)生全面素質(zhì)具有很重要的意義。同時對畢業(yè)論文 4 所學知識的全面總結和綜合作用，又 為今后走向社會的實際操作鑄就了一個良好的開端。 畢業(yè)論文 5 第二章 異形轉臺組件的工藝分析 零件圖的分析 異形轉臺組件的零件圖如圖 2 2 23所示： 圖 21 件 1 工程圖 畢業(yè)論文 6 圖 22 件 2 工程圖 畢業(yè)論文 7 圖 23 件 3 工程圖畢業(yè)論文 8 由圖 2 2 23 可看出，異形轉臺組件零件圖 主要由平面、孔系、曲面及外輪廓組成。 如圖 21 所示，零件 1 是一個圓臺形零件，且零件較為規(guī)則，需要加工 φ 51φ 281 φ 2514 的臺階孔， 其 尺寸精度要求較高，可采用鉆孔，鉸孔的方案。另外，還需要加工一個長半軸為 50，短半軸為 28 的一個橢圓曲面，可使用球頭銑刀加工，其中平面與外輪廓表面粗糙度要求為 ，可采用粗銑 — 精銑方案。 如圖 22 所示，零件 2 有一個 φ 608 的一個凸臺，在零件的中心，需要加工一個 φ 28 φ 278 的臺階孔，其中 φ 278 的孔需要加工螺距 P= 的內(nèi)螺紋。還需要加工一個 φ 8 的通孔，其尺寸精度要求較高，可采用點窩，鉆孔，鉸孔的方案加工。其平面與外輪廓表面粗糙度要求為 ，可采用粗銑 — 精銑方案。 如圖 23 所示，零件 3 需要加工一個 φ 5110 的凸臺，和一個相交的凹槽，其尺寸精度要求較高。還需要加工一個 245176。的倒角。其中， 平面與外輪廓表面粗糙度要求為 ,可采用粗銑 — 精銑方案加工。 加工路線設計與確定 設計零件的機械加工工藝路線，是生產(chǎn)技術準備工作的一個重要組成部分。 一個零件可以采用不同的工藝過程制造出來，但是正確合理的工藝過程，應滿足下列基本要求： （ 1）保證產(chǎn)品的質(zhì)量符合設計圖和技術條件所規(guī)定的要求； （ 2）保證高的勞動生產(chǎn)率； （ 3）保證經(jīng)濟的合理性。 根據(jù)零件圖 21 分析可知， 需加工該零件的上下端面以及側面的橢圓曲面，因此，根據(jù)裝夾位置的不同，把該零件的加工工藝過程分為 3 道工序。工藝路線有 2 種，分別是： 工藝路線一： 表 21 件 1 工藝路線一 工序號 工序內(nèi)容 工序 0 在零件側面，銑長半軸為 50，短半軸為 28的橢圓曲面 工序 5 對刀，銑零件上表面（斜度為 6176。 的面）的外輪廓 銑平面、內(nèi)輪廓、銑 φ 51 6的孔 鉆 φ 28 12的孔 畢業(yè)論文 9 工序 10 對刀，銑零件下表面及內(nèi)外輪廓（型腔） 鉆 φ 25 14的孔 鉆 φ 8的通孔 工藝路線二： 表 22 件 1 工藝路線二 工序號 工 序內(nèi)容 工序 0 對刀，銑零件上表面及內(nèi)外輪廓（型腔） 鉆 φ 25 14的孔 鉆 φ 8的通孔 工序 5 對刀，銑零件下表面（斜度為 6176。 的面）的外輪廓 銑型腔（內(nèi)輪廓）、銑 φ 51 6的孔 鉆 φ 28 12的孔 工序 10 在零件側面，銑長半軸為 50，短半軸為 28的橢圓曲面 工藝路線的選擇： 工藝路線一：該路線在加工時選擇先加工側面上的橢圓，再加工端面，因為零件上表面有一個 6176。的斜面，若先加工它，后加工側面的橢圓曲面，就會不利于裝夾，為后續(xù)加工帶來不便因素，所以，先加工側面上的橢圓曲面 更為合理。 工藝路線二：該路線在加工時先加工零件的上下端面，先加工零件側面的橢圓曲面，沒有考慮到，加工端面上有一斜面，不利于下一工序的裝夾，加工順序不合理。 綜上所述：選擇工藝路線一為加工異形轉臺的工藝路線。 據(jù)零件圖 22 分析可知，需加工該零件的上下端面，因此，根據(jù)裝夾位置的不同，把該零件的加工工藝過程分為 3 道工序。工藝路線有 2 種，分別是： 工藝路線一： 表 23 件 2 工藝路線一 工序號 工序內(nèi)容 工序 0 對刀，在上表面（帶有凸臺的一面）鉆φ 8的通孔 銑零件上表面及外輪廓、 銑 φ 15 13的孔 鉆φ 9 5的孔 畢業(yè)論文 10 工序 5 對刀，銑零件的下表面、型腔 鉆φ 28 10的孔 鉆φ 27 8的孔 工序 10 加工 M27 工藝路線二： 表 24 件 2 工藝路線二 工序號 工序內(nèi)容 工序 0 對刀，銑零件的上表面、型腔 鉆φ 28 10的孔 鉆φ 27 8的孔 工序 5 加工 M27 工序 10 對刀，在下表面（帶有凸臺的一面）鉆φ 8的通孔 銑零件上表面及外輪廓、銑 φ 15 13的孔 鉆φ 9 5的孔 工藝路線的選擇： 工藝路線一：該路線在加 工端面和螺紋的順序上選擇先加工端面和孔再加工螺紋，在加工過程中，考慮到了螺紋裝夾易變性，工藝路線安排緊湊，加工順序合理。 工藝路線二：該路線在加工時先鉆孔加工螺紋再加工另一端面，因為螺紋加工完時，若再加工端面，則需進行裝夾，會將加工好的螺紋擠壓變形，加工誤差較大。 綜上所述：選擇工藝路線一為加工異形轉臺的工藝路線。 據(jù)零件圖 23 分析可知，需加工該零件的上下端面，因此，根據(jù)裝夾位置的不同，把該零件的加工工藝過程分為 3 道工序。工藝路線有 2 種，分別是： 工藝路線一： 表 25 件 3 工藝路線一 工序號 工序內(nèi)容 工序 0 對刀，銑零件上表面、凹槽 工序 5 銑 2 45176。的倒角 工序 10 對刀，銑零件下表面 (帶有φ 51 10凸臺的面 )、外輪廓、型腔 畢業(yè)論文 11 工藝路線二： 表 26件 3工藝路線二 工序號 工序內(nèi)容 工序 0 對刀，銑零件上表面、凹槽 工序 5 對刀，銑零件下表面 (帶有φ 51 10凸臺的面 )、外輪廓、型腔 工序 10 銑 2 45176。的倒角 工藝路線的選擇： 工藝路線一：該路線是先加工帶凹槽的端面，再凹槽面的倒角，最后再加工另一端面，考慮到了加工時，減少裝夾次數(shù)，既提高了加工效率又防 止因裝夾次數(shù)過多導致零件的變形，工藝路線安排緊湊，加工順序合理。 工藝路線二：該路線是先加工帶凹槽的上表面，再加工另一個平面，最后再加工倒角，沒有考慮到合理的加工順序，使裝夾次數(shù)變多，加工費時，加工順序不合理。 綜上所述：選擇工藝路線一為加工異形轉臺的工藝路線。 毛坯的分析與選擇 毛坯分析 根據(jù)零件的設計和運用領域等方面，零件形狀尺寸、力學性能、批量大小以及學校現(xiàn)有的設備要求，選擇零件的材料。 ① ：材料的力學性能： 退火鋼抗拉強度 :≥600(MPa)； 屈服強度 :≥355(MPa)； 延 長 率 :≥16%斷面收縮率 :≥40%； 布氏硬度 : ≤197（ HB）； ② ：批量大小：小批量生產(chǎn) ③ ：零件形狀尺寸： 零件 3毛坯尺寸分別為 φ 12050mm、 φ 8030mm、 φ 8030mm ④ ：設備：立式加工中心 [4] 毛坯的選擇 異 形轉臺組件是由三個圓臺類零件組成的，主要由平面、孔系、曲面及外輪廓組成。加工時，需要選用硬度不高，易于切削加工的材料， 45 號鋼是優(yōu)質(zhì)的碳素結構用鋼，符合此次加工材料的要求，故在毛坯的材料選擇上選用 45 號鋼，畢業(yè)論文 12 在加工三組零件時，考慮到加工精度等問題，需 要留有加工余量，所以，選擇毛坯尺寸分別為 φ 12050mm、 φ 8030mm、 φ 8030mm 的 45 號鋼。 數(shù)控加工工藝分析 數(shù) 控加工工藝是采用數(shù)控機床加工零件時所運用的各種方法和技術手段的總和，應用于整個數(shù)控加工工藝過程。它是伴隨著數(shù)控機床的產(chǎn)生、發(fā)展而逐步完善起來的一種應用技術，它是人們大量數(shù)控加工實踐的經(jīng)驗總結。 [3] 該組零件是由三個零件組成，分別是零件 零件 零件 3。其中，加工零件 1時有三個工序，工序 1需要加工長半軸為 50，短半軸為 28的橢圓曲面，工序 2需要加工工件上表面的型腔 、銑型腔（ 內(nèi)輪廓）及 φ 516的孔、 鉆 φ 2812的孔、工序 3需要銑該零件下表面及型腔、鉆 φ 2514的孔、鉆 φ 8的通孔。加工零件 2