【正文】 由前述可知，數(shù)控機(jī)床是按照記錄在穿孔帶等信息載體上的指令信息自動加工進(jìn)行加工的。加工對象改變時，只需重新編制程序 或更換一條穿孔帶、磁帶或其他形式的信息載體，即不需要對機(jī)床結(jié)構(gòu)重新進(jìn)行調(diào)整，也不需要制造凸輪、靠模一類的輔助裝置。這樣，便非常迅速地從一種零件的加工過渡到另一種零件的加工，生產(chǎn)準(zhǔn)備周期大為縮短。 5 (2) 能獲得較高的加工精度 機(jī)床加工精度在很大程度上取決于進(jìn)給傳動的位置精度。數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給傳動為數(shù)字式伺服傳動，它能保證運(yùn)動參數(shù)，如位移、速度的準(zhǔn)確性。此外，傳動鏈短、傳動機(jī)構(gòu)精密、高效，也極大地提高了傳動精度。因此，數(shù)控機(jī)床具有較高的加工精度。 (3) 便于加工復(fù)雜形狀的零件 數(shù)控機(jī)床能同時控制多個坐標(biāo)聯(lián)動， 可加工其他機(jī)床很難加工甚至不可能加工的復(fù)雜曲面。對于以函數(shù)形式或列表值表示的曲面，加工更為方便。 (4) 機(jī)床的使用、維護(hù)技術(shù)要求高 數(shù)控機(jī)床是多學(xué)科、高新技術(shù)的產(chǎn)物，相應(yīng)地，這就對機(jī)床的操作和維護(hù)提出了較高的要求。此外，機(jī)床價格高，設(shè)備一次性投資大，為保證數(shù)控加工的綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益， 同樣要求機(jī)床的使用者和維修人員應(yīng)具有較高的專業(yè)素質(zhì)。 按照以上特點(diǎn)，數(shù)控機(jī)床最適合在單件、小批生產(chǎn)條件下，加工下列類型的零件 : ①普通機(jī)床難以加工，或雖能加工，但需要復(fù)雜、昂貴的工藝設(shè)備 ②材料昂貴、不允許報廢的零件 ③結(jié)構(gòu)復(fù) 雜、需要多工序加工的零件 ④生產(chǎn)周期要求短的急缺零件 數(shù)控加工技術(shù) 數(shù)控加工技術(shù)簡介 數(shù)控加工技術(shù)是現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)中的一門新型的發(fā)展十分迅速的高新技術(shù)，它將制造 技術(shù)、數(shù)字化技術(shù)、微電子技術(shù)、監(jiān)控檢測技術(shù)等多種高新建設(shè)傳統(tǒng)的機(jī)械加工技術(shù)有效 地結(jié)合起來，成為制造自動化領(lǐng)域最重要的基礎(chǔ)技術(shù)。數(shù)控加工技術(shù)的發(fā)展十分迅速，從 第一代的電子管元件數(shù)控裝置，經(jīng)歷了晶體管電路、小中規(guī)模集成電路、大規(guī)模集成電路控制系統(tǒng)，發(fā)展到計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。數(shù)控裝置體積越來越小，精度越來越高，在工業(yè)生產(chǎn) 中日益發(fā)揮著重要作用。 6 數(shù)控加工的特點(diǎn) 1) 自動化程度高 在數(shù)控機(jī)床上加工零件時，除了手工裝卸工件外，全部加工過程都有機(jī)床自動完成 .在柔性制造系統(tǒng)上，上下料、檢測、診斷對到、傳輸、調(diào)度、管理等也都有機(jī)床自動完成，這樣減輕了操作者的勞動強(qiáng)度，改善了勞動條件。 2) 加工精度高，加工質(zhì)量穩(wěn)定 數(shù)控加工的尺寸精度通常在 ～ 之間，日 前最高的尺寸精度可達(dá)士 ，不受零件形狀復(fù)雜程度的影響，加工中消除了操作者 的人為誤差，提高了同批零件尺寸的一致性，是產(chǎn)品質(zhì)量保持穩(wěn)定。 3) 加工對象適應(yīng)性強(qiáng) 數(shù)控機(jī)床上實(shí)現(xiàn)自動加工的控制信息是加工程序。當(dāng)加工對象 改變時，除了相應(yīng)更換刀具和解決工件裝夾方式外，只要重新編寫并輸入該零件的加工程 序，便可自動加工出新的零件，不必對機(jī)床作任何復(fù)雜的調(diào)整，這樣縮短了生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，給新產(chǎn)品的研制開發(fā)以及產(chǎn)品的改進(jìn)、改型提供了捷徑。 4) 生產(chǎn)效率高 數(shù)控機(jī)床的加工效率高，一方面是自動化程度高，在一次裝夾中能完成 較多表面的加工，省去了劃線、多次裝夾、檢測等工序 。另一方面是數(shù)控機(jī)床的運(yùn)動速度 高，空行程時間短。 5) 易于建立計(jì)算機(jī)通訊網(wǎng)絡(luò) 由于數(shù)控機(jī)床是使用數(shù)字信息，易于 與計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) 和制造 (CAD/CAM)系統(tǒng)連接，形成計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和制造與數(shù)控機(jī)床緊密結(jié)合的一體化 系統(tǒng)。 數(shù)控加工技術(shù)的發(fā)展 數(shù)控系統(tǒng)采用高速的 32位以上的微處理器，使其輸人、譯碼、計(jì)算、輸出等環(huán)節(jié)都在高速下完成，并可提高數(shù)控系統(tǒng)的分辨率及實(shí)現(xiàn)連續(xù)小程序段的高速加工。 目前采用 64位微處理器的新型數(shù)控系統(tǒng)，更增強(qiáng)了插補(bǔ)運(yùn)算功能、快速進(jìn)給功能，可進(jìn)行更高速的加工，并實(shí)現(xiàn)了多軸控制功能，一般控制軸數(shù)為 3～ 15軸，最多24軸，同時控制軸數(shù)可達(dá) 3～ 6軸。 以加工中心為例． 其主要精度指標(biāo) —— 直線坐標(biāo)的定位精度和重復(fù)定位精度都有了明顯的提高：定位精度由土 5um／ m提高到土 (～ 3)um／ m，重 7 復(fù)定位精度由土 2um提高到土 1um。為了提高加工精度，對數(shù)控機(jī)床本身除了在結(jié)構(gòu)總體設(shè)計(jì)、主軸箱、進(jìn)給系統(tǒng)中采用低熱脹系數(shù)材料、通人恒溫油等措施外，還在控制方面采取了一系列措施。 新型數(shù)控機(jī)床具有多種監(jiān)控、檢測及補(bǔ)償功能，具有更強(qiáng)的通信功能、圖像編程和顯示功能，比如刀具磨損的檢測、系統(tǒng)的精度及熱變形的檢測等，還具有刀具壽命管理、刀具長度偏置、刀具半徑補(bǔ)償、刀尖補(bǔ)償、螺距補(bǔ) 償?shù)裙δ堋８冗M(jìn)的數(shù)控機(jī)床有自動編程能力，通過鍵盤和圖像顯示可進(jìn)行人機(jī)對話，可根據(jù)圖樣自動編程并通過遠(yuǎn)距離串行接口輸入給機(jī)床，使之實(shí)現(xiàn)自動加工。 在現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)中，引進(jìn)了自適應(yīng)控制這種智能化技術(shù)。自適應(yīng)控制 (Adaptive Control簡稱 AC)技術(shù)是能調(diào)節(jié)在加工過程中所測得的工作狀態(tài)特征，且能使切削加工過程達(dá)到并維持最佳狀態(tài)的技術(shù)。在工藝系統(tǒng)中，大約有 30余種變量直接或間接影響加工效果，如工件毛坯余量不均、材料硬度不一致、刀具磨損、工件變形、機(jī)床熱變形、切削液的粘度、刀具與工件材料化 學(xué)親和力的大小等因素。這些變量一般事先難以預(yù)知，編制加工程序時常依據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。實(shí)際加工中，很難選擇最佳參數(shù)進(jìn)行切削。而自適應(yīng)控制技術(shù)則能根據(jù)切削條件的實(shí)時變化，自動調(diào)整并保持最佳工作狀態(tài)，從而得到高的加工精度、較小的表面粗糙度值，并提高刀具的使用壽命和設(shè)備的生產(chǎn)效率。 為了提高數(shù)控系統(tǒng)和數(shù)控機(jī)床的可靠性，人們采取了以下一些措施： (1)提高數(shù)控系統(tǒng)的硬件質(zhì)量 選用高質(zhì)量的集成電路芯片、印制電路板和其它元器件，建立并實(shí)施從元器件篩選、穩(wěn)定產(chǎn)品的制造和裝配工藝到性能測試等一系列完整的質(zhì)量保證 體系。 (2)實(shí)現(xiàn)模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化和通用化 性能越來越完善，功能愈來愈豐富的現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)有利地促進(jìn)了其硬件、軟件實(shí)現(xiàn)“三化”：模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化和通用化，包括數(shù)控機(jī)床的主軸部件，變速箱立柱、工作臺、刀架、刀庫等都可模塊化生產(chǎn)?！叭钡膶?shí)現(xiàn)，不僅便于組織開發(fā)、生產(chǎn)和應(yīng)用，而且也提高了機(jī)床的質(zhì)量和運(yùn)行的可靠性，并便于用戶的維修和保養(yǎng)。 8 (3)配備先進(jìn)的檢測、監(jiān)控裝置、紅外線、聲發(fā)射、溫度測量、功率測量、激光檢測等 數(shù)控加工工藝 所謂數(shù)控加工工藝，就是用數(shù)控機(jī)床加工零件的一種方法。在數(shù)控機(jī)床上加工時 ，將記錄在控制介質(zhì)上、描述加工過程所需的全部工藝信息，即原先在通用機(jī)床上加工時需要操作者考慮和決定的內(nèi)容及動作的數(shù)碼信息輸人數(shù)控機(jī)床的數(shù)控裝置，對輸入信息進(jìn)行運(yùn)算和控制，并不斷向伺服機(jī)構(gòu) —— 使機(jī)床實(shí)現(xiàn)加工運(yùn)動的機(jī)電功能轉(zhuǎn)換部件發(fā)送脈沖信號，伺服機(jī)構(gòu)對脈沖信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換與放大處理，然后由傳動機(jī)構(gòu)驅(qū)動機(jī)床按所編程序進(jìn)行運(yùn)動，便可加工出我們所需要的零件?？梢?，實(shí)現(xiàn)數(shù)控加工，編程是關(guān)鍵。但必須有編程前的數(shù)控工藝做必要準(zhǔn)備工作和編程后的善后處理工作。嚴(yán)格說來，數(shù)控編程也屬于數(shù)控工藝的范疇。因此，數(shù)控加工工藝主要包括以下 幾方面的內(nèi)容： 1)選擇并確定需要進(jìn)行數(shù)控加工的零件及內(nèi)容。 2)進(jìn)行數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)。 3)對零件圖形進(jìn)行必要的數(shù)學(xué)處理。 4)編寫加工程序 (自動編程時為源程序，由計(jì)算機(jī)自動生成目標(biāo)程序 —— 加工程序 )。 5)按程序單制作控制介質(zhì)。 6)對程序進(jìn)行校驗(yàn)與修改。 7)首件試加工與現(xiàn)場問題處理。 8)數(shù)控加工工藝技術(shù)文件的編寫與歸檔。 CAD／ CAM 技術(shù) 1963 年，美國麻省理工學(xué)院首次提出 CAD(Computer Aided Design— 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) )的概念。 MIT 小組初步設(shè)想了采用計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)、分析，并開發(fā)了交互式圖形處理系統(tǒng)、繪制出了工程圖，從而使 CAD 由試驗(yàn)階段過渡到了實(shí)施階段。 CAM(Computer Aided Manufacturing— 計(jì)算機(jī)輔助制造 )是從 APT 開始的。它是 20 9 世紀(jì) 50 年代 MIT 設(shè)計(jì)的一種專門用于零件 NC加工的自動編程語言，到 1967 年 APT系統(tǒng)己實(shí)用化。從 l974 年開始，人們 把 CAD 系統(tǒng)和生產(chǎn)計(jì)劃管理及力學(xué)計(jì)算相結(jié)合，發(fā)展成為 CAD／ CAM綜合系統(tǒng)。 70 年代后期， CAD／ CAM 進(jìn)人初期實(shí)用階段。 CAD／ CAM 技術(shù)推動了幾乎一切領(lǐng)域的設(shè)計(jì)革命， CAD 技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用水平已成為衡量一個國家科技現(xiàn)代化和工業(yè)現(xiàn)代化水平的重要標(biāo)志之一。 CAD／ CAM 技術(shù)從根本上改變了過去的手工繪圖、發(fā)圖、憑圖樣組織整個生產(chǎn)過程的技術(shù)管理方式，將它變?yōu)樵趫D形工作站上交互設(shè)計(jì)、用數(shù)據(jù)文件發(fā)送產(chǎn)品定義、在統(tǒng)一的數(shù)字化產(chǎn)品模型下進(jìn)行產(chǎn)品的設(shè)計(jì)打樣、分析計(jì)算、工藝計(jì)劃、工藝裝備設(shè)計(jì)、數(shù)控加工、質(zhì)量控制、編印產(chǎn) 品維護(hù)手冊、組織備件訂貨供應(yīng)等等。 本課題設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 傳動器是一種常見的中間傳遞機(jī)構(gòu) ,其構(gòu)成的主要零部件 ,如圖所示： 由圖可知，該傳動器主要有以下幾部分組成：中間是箱體 ,內(nèi)部是軸 ,其左側(cè)是端蓋 ,右側(cè)分別是端蓋、調(diào)整環(huán)和齒輪。 傳動器是動力的中間傳遞機(jī)構(gòu)。當(dāng)動力通過齒輪輸入時，通過鍵聯(lián)接，帶動軸 10 傳動，只要在軸的左端安上齒輪、帶輪等零件，就可實(shí)現(xiàn)動力的傳遞。 下面就對本課題所設(shè)計(jì)的主要零部件的加工工藝進(jìn)行分析。 2 各部分零件的工藝分析 金屬材料的分析 一、材料 機(jī)械制造中最常用的材料是鋼 和鑄鐵，其次是有色金屬合金，非金屬材料如塑料、橡膠等，在機(jī)械制造中也得到廣泛的應(yīng)用 。 金屬材料主要指鑄鐵和鋼，它們都是鐵碳合金，它們的區(qū)別主要在于含碳量的不同。含碳量小于 2%的鐵碳合金稱為鋼，含碳量大于 2%的稱為鐵。 1 鑄鐵 常用的鑄鐵有灰鑄鐵、球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵、合金鑄鐵等。其中灰鑄鐵和球墨鑄鐵屬脆性材料，不能輾壓和鍛造，不易焊接，但具有適當(dāng)?shù)囊兹坌院土己玫囊簯B(tài)流動性，因而可鑄成形狀復(fù)雜的零件?；诣T鐵的抗壓強(qiáng)度高，耐磨性、減振性好，對應(yīng)力集中的敏感性小，價格便宜，但其抗拉強(qiáng)度較鋼差。灰鑄鐵常用作機(jī)架或殼 座。球墨鑄鐵強(qiáng)度較灰鑄鐵高且具有一定的塑性，球墨鑄鐵可代替鑄鋼和鍛鋼用來制造曲軸、凸輪軸、油泵齒輪、閥體等。 2 鋼 鋼的強(qiáng)度較高，塑性較好，可通過軋制、鍛造、沖壓、焊接和鑄造方法加工各種機(jī)械零件，并且可以用熱處理和表面處理方法提高機(jī)械性能，因此其應(yīng)用極為廣泛。 鋼的類型很多，按用途分，鋼可分為結(jié)構(gòu)鋼、工具鋼和特殊用途鋼。結(jié)構(gòu)鋼可用于加工機(jī)械零件和各種工程結(jié)構(gòu)。工具鋼可用于制造各種刀具、模具等。特殊用途鋼（不銹鋼、耐熱鋼、耐腐蝕鋼）主要用于特殊的工況條件下。按化學(xué)成分鋼可分為碳素鋼和合金鋼。碳素鋼的性能主要取 決于含碳量，含碳量越多，其強(qiáng)度越高，但塑性越低。碳素鋼包括普通碳素結(jié)構(gòu)鋼和優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。普通碳素結(jié)構(gòu)鋼（如Q21 Q235）一般只保證機(jī)械強(qiáng)度而不保證化學(xué)成分，不宜進(jìn)行熱處理，通常用于 11 不太重要的零件和機(jī)械結(jié)構(gòu)中。碳素鋼的性能主要取決于其含碳量。低碳鋼的含碳量低于 %，其強(qiáng)度極限和屈服極限較低，塑性很高，可焊性好，通常用于制作螺釘、螺母、墊圈和焊接件等。含碳量在 %~%的低碳鋼零件可通過滲碳淬火使其表面硬而心部韌，一般用于制造齒輪、鏈輪等要求表面耐磨而且耐沖擊的零件。中碳鋼的含碳量在 %~%之間，它的綜合力學(xué)性能較好，因此可用于制造受力較大的螺栓、螺母、鍵、齒輪和軸等零件。含碳量在 %~%的高碳鋼具有高的強(qiáng)度和剛性，通常用于制作普通的板彈簧、螺旋彈簧和鋼絲繩。合金結(jié)構(gòu)鋼是在碳鋼中加入某些合金元素冶煉而成。每一種合金元素低于 2%或合金元素總量低于 5%的稱為低合金鋼。每一種合金元素含量為 2%~5%或合金元素總含量為 5%~10%的稱為中合金鋼。每一種合金元素含量高于 5%或合金元素總含量高于 10%的稱為高合金鋼。加入不同的合金元素可改變鋼的機(jī)械性能并具有各種特殊性質(zhì)。例如鉻能提 高鋼的硬度，并在高溫時防銹耐酸；鎳使鋼具有良好的淬透性和耐磨性。但合金鋼零件一般都需經(jīng)過熱處理才能提高其機(jī)械性能；此外，合金鋼較碳素鋼價格高，對應(yīng)力