【正文】 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 數(shù)控機床的發(fā)展先后經(jīng)歷了電子管（ 1952 年）、晶體管（ 1959 年）、小規(guī)模集成電路（ 1956 年）、大規(guī)模集成電路及小型計算機（ 1970 年）和微處理機或者計算機（ 1974）等五代數(shù)控系統(tǒng)。前三代數(shù)控系統(tǒng)采用專用電子線路實現(xiàn)硬件式數(shù)控系統(tǒng)，一般成為普通數(shù)控系統(tǒng)，簡稱 NC。第四代和五代系統(tǒng)是采用微處理器及大規(guī)模集成電路組成的軟件式數(shù)控系統(tǒng)，稱為現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)，簡稱 CNC（第四代）和 MNC（第五代）。由于現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)的控制功能大部分由軟件技術(shù)來實現(xiàn)，因而使硬件得到進一步簡化，系 統(tǒng)可靠性提高，功能更加靈活和完善。目前現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)幾乎完全取代了以往的普通數(shù)控系統(tǒng)。 隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，用通用微機技術(shù)開發(fā)數(shù)控系統(tǒng)可以得到強有力的硬件和軟件支持，這些軟件和硬件是開放式的，此時的通用微機除了具備本身的功能外，還具備全功能數(shù)控系統(tǒng)的全部功能，這是一條發(fā)展數(shù)控技術(shù)的途徑。當前全功能數(shù)控系統(tǒng)的特點有： 1． 選用高速微處理器 微處理器是現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)的核心部件，擔負著運算、存儲和控制等多重任務(wù)，其位數(shù)和運行速度直接關(guān)系到加工效率和加工精度。高速 32位微處理器的采用，使得數(shù)控系統(tǒng)的輸入 譯碼、計算和輸出等 環(huán)境都在高速下進行，同時提高了多軸聯(lián)動，進給速度和分辨率等指標。 2． 配置高速，功能強的可編程控制器 數(shù)控系統(tǒng)除了對位置進行信息控制外，還要對 I/O 狀態(tài)量進行控制。數(shù)控系統(tǒng)中高速和強功能的可編程控制器能滿足數(shù)控機床這方面的要求。同時， PLC 輸入 /輸出點數(shù)和 PLC 容量的增加可滿足直接數(shù)字控制系統(tǒng)（ DNC）和柔性制造單元（ FMC）的控制要求。 3． CRT 圖形顯示、人機對話功能及自診斷功能 大多數(shù)現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)采用 CRT 于手動鍵盤配合，實現(xiàn)程序的輸入，編輯、修改和刪除等功能，具有前臺操作、后臺編輯的功能及用戶宏程序等；可以 有二維圖形軌跡顯示，有的還可以實現(xiàn)三維彩色動態(tài)圖形的顯示。系統(tǒng)具有硬件、軟件及機床故障自診斷功能，提高了可維修性。 4． 具有多種監(jiān)控、檢測和補償功能 為了提高數(shù)控機床的效率及加工精度，有些數(shù)控機床配置了各種測量裝置，如刀具磨損的檢測、機床精度及熱變形的檢測等，于之相適應(yīng)，數(shù)控系統(tǒng)則有刀具壽命管理、刀具參數(shù)補償、反向間隙及絲杠螺距誤差補償、熱變形補償?shù)裙δ堋? 5． CNC 智能化 在現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)中，引進了自適應(yīng)控制技術(shù)。數(shù)控系統(tǒng)能檢測對機床本身有影響的信 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告紙 共 頁 第 7 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 息，并自動連續(xù)調(diào)整有關(guān)數(shù)據(jù)，以達到系統(tǒng)運行的最優(yōu)化。在有的 CNC 系 統(tǒng)中，有建立了切削率的數(shù)據(jù)庫及切削用量的專家系統(tǒng)等。大多數(shù)現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)都有學習及示教功能。 6． 通信功能 一般數(shù)控系統(tǒng)都有通信功能，如采用 RS232C 串行接口與編程機、微機等外設(shè)通信。現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)還要于其他數(shù)控系統(tǒng)或上級計算機通信，所以除了 RS232C 接口外，還有 RS422 和 DNC 等多種通信接口。數(shù)控系統(tǒng)要單機的進入柔性制造系統(tǒng)進而形成計算機集成制造系統(tǒng)，就要求數(shù)控系統(tǒng)具有更高通信功能為此有的數(shù)控系統(tǒng)開發(fā)了符合ISO 開發(fā)系統(tǒng)互聯(lián)七層網(wǎng)絡(luò)模型的通信規(guī)約，為自動化技術(shù)發(fā)展創(chuàng)造了條件。 7． 標準化、通用化和模塊化 現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)的性能越來越完善，功能越來越多樣，促使數(shù)控系統(tǒng)的硬件和軟件結(jié)構(gòu)實現(xiàn)標準化、通用化和模塊化?，F(xiàn)在不同的標準化模塊可以組成各種不同的數(shù)控機床控制系統(tǒng)，能方便的移植計算機行業(yè)或自動化領(lǐng)域的成果，也便于現(xiàn)有的數(shù)控系統(tǒng)進一步擴展及升級。 8． 開發(fā)性 基于 PC 的開放式數(shù)控系統(tǒng)已成為數(shù)控技術(shù)發(fā)展的重要方向，通過制定必要的技術(shù)規(guī)范，在通用 PC 基礎(chǔ)上一方面使硬件的體系結(jié)構(gòu)和功能模塊具有兼容性；另一方面使軟件、接口等技術(shù)規(guī)范化和標準化，為機床制造廠或用戶提供一個良好的開發(fā)環(huán)境。 9． 高可靠性 現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)的平均無故障時間 已達到 30000h 以上。數(shù)控系統(tǒng)與微機和通用機積極生產(chǎn)批量大小的區(qū)別，其制造過程，包括元件篩選，印制電路板、焊接和貼附、生產(chǎn)過程及最終產(chǎn)品的檢測和出廠前整機的考機等措施保證了數(shù)控系統(tǒng)有很高的可靠性 。 數(shù)控加工工藝分析 包括：分析零件圖、重要尺寸與精度的分析、工件的定位、定位基準的選擇、工件的夾緊、夾具設(shè)計、加工余量的確定、切削用量的選擇、冷卻液的選擇、工序尺寸與公差的確定、機械加工精度與表面精度、加工所用的刀具的設(shè)計與選擇（刀具的材質(zhì)、幾何角度與形狀、各種參數(shù)的設(shè)計）、制定工藝工序卡； 2.. 零件數(shù)控編程 根據(jù)工藝工序卡進行數(shù)控編程，在程序中進行必要的加工過程的說明； 2.. 學習與熟悉 Fanuc0TD 模擬系統(tǒng)的操作 熟悉模擬系統(tǒng)的操作，并對所要加工的零件進行模擬加工； 2.. 零件的質(zhì)量檢驗與分析 熟悉評價零件的標準與要求，了解質(zhì)量檢驗的方法，并用一種典型的方法對所加工零 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告紙 共 頁 第 8 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 件進行檢驗，并分析其誤差與加工不足。 論文的關(guān)鍵問題 毛坯的設(shè)定和材料的選擇。 夾具的設(shè)計（怎樣定位所加工的零件，設(shè)計出合理、簡單的夾具）。 刀具的選擇（加工零件過程 中要用到的刀，如外圓刀、切槽刀、鏜刀、鉆頭以及刀具的參數(shù)、結(jié)構(gòu)、國標） 切削用量的選擇（車成型面主軸的轉(zhuǎn)速，鉆孔主軸的轉(zhuǎn)速，鏜空主軸的轉(zhuǎn)速，切槽主軸的轉(zhuǎn)速，進給速度的確定，背吃刀量包括粗精加工，要根據(jù)機床的自身情況決定）。 零件加工的順序，先加工孔，再加工外圓面。加工零件的走刀路線。 程序的編寫，在編程序的過程中各個節(jié)、基點的計算。 工藝分析 零件圖的分析 結(jié)構(gòu)工藝性分析 零件的結(jié)構(gòu)工藝性是指零件對加工方法的適應(yīng)性，即所設(shè)計的零件結(jié) 構(gòu)應(yīng)便于加工成型。在數(shù)控車床上加工零件時，應(yīng)根據(jù)數(shù)控車削的特點認真審視零件合理性。 輪廓幾何要素分析 在手工編程時，要計算每個基點坐標，在自動編程時，要對構(gòu)成零件的輪廓的所有幾何元素進行定義，因此在分析零件圖時，要分析幾何元素的給定條件是否充分。 精度及技術(shù)要求分析 對被加工零件的精度及技術(shù)要求進行分析，是零件工藝分析的重要內(nèi)容，只有在分析零件尺寸精度和表面粗糙度的基礎(chǔ)上，才能對加工方法、裝夾方式、刀具幾切削用量進行正確而合理的選擇。 精度及技術(shù)要求分析的主要內(nèi)容 ：一是分析精度及各項技術(shù)要求是否齊全、是否合理；二是本工序的數(shù)控車削加工精度能否達到圖樣的要求，若達不到，需要采取其他措施彌補的話，則應(yīng)給后續(xù)工作留有余量；三是找出圖紙上有位置精度要求的表面，這些表面應(yīng)在一次安裝中完成；四是對表面粗糙度要求較高的表面，應(yīng)確定用恒線速切削。 對零件圖進過分析可知： 該零件表面由外圓面、順圓弧、槽和孔組成。其中多個尺寸有較嚴的尺寸精度和表面粗糙度等要求；尺寸公差還有控制外圓面的形狀誤差的作用。尺寸標注完整，輪廓描述清楚。零件材料為主軸材料 45 鋼：具有表面硬，耐磨，中心韌性好，精 度要求高。 工序和裝夾方式的確定 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告紙 共 頁 第 9 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 工件一 夾鑄件 Φ 80的外圓。工序的內(nèi)容有：先車各個臺階面，在對各個面進行半精車（留少許精加工余量），然后切槽，之后進行螺紋加工，最后將所有面進行精車一刀成型。 工件二 （ 1）先夾鑄件Φ 50 的外圓面，工序內(nèi)容有：先車各個臺階面、圓弧面，然后進行切槽和螺紋加工。 （ 2）掉轉(zhuǎn)頭來裝夾Φ 36 的外圓面，工序的內(nèi)容有先鉆Φ 16 的孔再分別鏜Φ 20 和Φ 36的孔。然后再對外圓面進行精車的最后一道加工。 加工順序的確定 在分析 了零件圖樣和確定了工序、裝夾方式后，接下來即要確定零件的加工順序。制定零件車削加工順序遵循下列原則： 先粗后精 按照粗車 — 半精車 — 精車的順序進行，逐漸提高加工精度。粗車將在較短的時間內(nèi)將工件表面上的大部分余量切掉，一方面提高金屬切削率，另一 方面滿足精車的余量均勻性要求。 先近后遠 按加工部件相對于刀點的距離大小而言的。在一般情況下，離對刀點遠的部位后加工，以便縮短刀具移動的距離，減少空行程。對于車削而言，先近后遠還有利于保持坯件或半成品的剛性，改善其切削條件。 內(nèi)外 交加 對即有內(nèi)表面，又有外表面需加工的零件，安排加工順序時，應(yīng)先進行內(nèi)外表面粗加工，后進行內(nèi)外表面精加工。切不可將零件上一部分表面加工完畢后，再加工其它表面。 通過分析調(diào)節(jié)盤的加工順序 由粗到精、由近到遠的原則確定。即先從右到左進行粗車（留 的精車余量）。然后從右到左進行精車，最后切槽。 進給路線的確定 確定進給路線的工作重點，主要在于確定粗加工及空運行的進給路線，因精加工切削過程的進給路線基本上都是沿其零件輪廓順序加工。 進給路線泛指刀具從對刀點開始運動，直至返 回該點并結(jié)束加工程序所進過的路線，包括切削加工的路徑及刀具的切入 切出等非切削空行程。 在保證加工精度的前提下，使加工程序具有最短的進給路線，不僅可以節(jié)省整個加工過程的執(zhí)行時間，還能減少一些不必要的刀具消耗及機床進給機構(gòu)滑動部件的磨損等。 夾具的選擇 為了充分發(fā)揮數(shù)控機床的高速度、高精度和自動化的效能，還應(yīng)當有相應(yīng)的數(shù)控夾具進行配合。數(shù)控車床夾具除了使用通三爪自定心卡盤、四爪卡盤、大批量生產(chǎn)中 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告紙 共 頁 第 10 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 使用便于自動控制的液壓、電動及氣動等夾具外，數(shù)控車床加工中還有多種相應(yīng)的夾具，他們主要分 為兩大類即用于軸類工件的夾具和用于盤類工件的夾具。 1 用于軸類工件的夾具 數(shù)控加工軸類工件時，坯件裝夾在主軸頂尖和尾座頂尖之間，工件由主軸上的拔盤或拔齒頂尖帶動旋轉(zhuǎn)。這類夾具在粗車時可以傳遞大的轉(zhuǎn)矩，一適應(yīng)主軸高速旋轉(zhuǎn)車削。用于軸類工件的夾具有自動夾緊拔動卡盤、拔齒頂尖、三爪拔動卡盤和快速可調(diào)萬能卡盤等。車削空心軸時常用圓柱心軸、圓錐心軸或各種錐套軸或堵頭的定位裝置。 2 用于盤類工件的夾具 這類夾具適用在無尾座的卡盤和數(shù)控車床上。用于盤類工件的夾具主要有可調(diào)卡爪式卡盤和快速可調(diào)卡盤。 通過對工件 的結(jié)構(gòu)和工藝的分析。 3 合理選用夾具或者設(shè)計專用夾具有利于： （ 1）保護產(chǎn)品質(zhì)量。（ 2）提高加工效率。（ 3）解決車床加工中心的特殊裝夾問題。（ 4）擴大機床的使用范圍。 在本課題中夾具主要選擇三爪自定心卡盤。 ① 工件一 此零件只要三爪卡盤即可。夾住 Φ 80 的外圓面， 車各個臺階面，螺紋面，