【正文】 機(jī)床數(shù)控技術(shù)與數(shù)控銑床加工作者：日期：前 言數(shù)控技術(shù)是現(xiàn)代制造技術(shù)的基礎(chǔ)。它綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)和精密機(jī)械等高新技術(shù)，因此廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造業(yè)。數(shù)控機(jī)床替代普通機(jī)床，從而使得制造業(yè)發(fā)生了根本性的變化，并帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。現(xiàn)在，數(shù)控技術(shù)的水準(zhǔn)和普及程度，已成為衡量一個(gè)國(guó)家工業(yè)現(xiàn)代化水平的重要標(biāo)志?，F(xiàn)在，數(shù)控技術(shù)已被世界各國(guó)列為優(yōu)先發(fā)展的關(guān)鍵工業(yè)技術(shù)，成為國(guó)際間科技競(jìng)爭(zhēng)的重點(diǎn)。數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用將機(jī)械制造與微電子、計(jì)算機(jī)、信息處理、現(xiàn)代控制理論、檢測(cè)及數(shù)以及光電磁等多種學(xué)科技書融為一體，使制造業(yè)成為知識(shí)、技術(shù)密集的大學(xué)范疇內(nèi)的現(xiàn)代制造業(yè)，成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)。 數(shù)控技術(shù)是當(dāng)今柔性自動(dòng)化和智能自動(dòng)化的技術(shù)基礎(chǔ)之一，它使傳統(tǒng)制作工藝發(fā)生了顯著的、本質(zhì)的變化。隨著數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用，工藝方法和制作系統(tǒng)的不斷更新，形成了CAD、CAM、CAPP、CAT等一系列具有化時(shí)代意義的新技術(shù)、新工藝的制造系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)論文介紹了數(shù)控技術(shù)、數(shù)控機(jī)床、數(shù)控銑床。第一章介紹了數(shù)控技術(shù)的概念、特點(diǎn)、發(fā)展前景，使得認(rèn)識(shí)到數(shù)控技術(shù)的廣泛性與發(fā)展重要性；第二章介紹了數(shù)控機(jī)床的分類、組成和加工特點(diǎn)，從而引出數(shù)控銑床的加工方法和加工工藝，因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)論文主要就是設(shè)計(jì)數(shù)控銑床的編程工藝；第三章就是兩個(gè)復(fù)雜工件的編程演示和練習(xí)，進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)數(shù)控編程的認(rèn)識(shí)與掌握。通過各方的努力和老師同學(xué)的幫助，完成了大學(xué)三年的畢業(yè)設(shè)計(jì)論文，也借助于畢業(yè)設(shè)計(jì)論文，又一次溫習(xí)和掌握了數(shù)控技術(shù)的各個(gè)知識(shí)與技能。關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床，數(shù)控銑床，加工工藝，數(shù)控編程目 錄第一章 機(jī)床數(shù)控技術(shù)的概述 3 機(jī)床數(shù)控技術(shù)的基本概念 3 數(shù)控技術(shù)的特點(diǎn) 4 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展前景 4第二章 數(shù)控機(jī)床 8 數(shù)控機(jī)床的組成及各部分功能 8 數(shù)控機(jī)床的分類 10 數(shù)控機(jī)床加工的特點(diǎn)及應(yīng)用范圍 10 數(shù)控機(jī)床加工的特點(diǎn) 10 數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用范圍 11 數(shù)控銑床 11 數(shù)控銑削加工零件工藝分析 12 數(shù)控銑床編程 13第三章 數(shù)控銑床加工復(fù)雜工件 14 數(shù)控銑床加工復(fù)雜工件1 14 數(shù)控銑床加工復(fù)雜工件2 22謝 辭 27參考文獻(xiàn) 28 第一章 機(jī)床數(shù)控技術(shù)的概述 機(jī)床數(shù)控技術(shù)的基本概念 數(shù)字控制(簡(jiǎn)稱數(shù)控Numerical Control)：利用數(shù)字化的信息對(duì)機(jī)床運(yùn)動(dòng)及加工過程進(jìn)行控制的一種方法。數(shù)控機(jī)床：用數(shù)控技術(shù)實(shí)施加工控制的機(jī)床或裝備了數(shù)控系統(tǒng)的機(jī)床。 數(shù)控系統(tǒng)：數(shù)控裝置、可編程序控制器主軸驅(qū)動(dòng)及進(jìn)給裝置等部分。數(shù)控機(jī)床是機(jī)、電、液、氣、光高度一體化的產(chǎn)品。 數(shù)控加工過程如下圖：（要實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)床的控制，需要用幾何信息描述刀具和工件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)以及用工藝信息來(lái)描述機(jī)床加工必須具備的一些工藝參數(shù)。例如：進(jìn)給速度、主軸轉(zhuǎn)速、主軸正反轉(zhuǎn)、換刀、切削液的開／關(guān)等。形成加工程序，存在信息載體上，由數(shù)控系統(tǒng)讀入，通過譯碼，使機(jī)床動(dòng)作和加工零件。）數(shù)控加工與傳統(tǒng)加工比較 數(shù)控技術(shù)的特點(diǎn)數(shù)控技術(shù)具有以下特點(diǎn)：（1）生產(chǎn)率高。運(yùn)用數(shù)控設(shè)備對(duì)零件進(jìn)行加工，可使工序安排相對(duì)集中，而且所用輔助裝置（如工夾具等）也不比較簡(jiǎn)單，這樣既減少了生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間，又大大縮短了產(chǎn)品的生產(chǎn)周期，并且在加工過程中減少了測(cè)量檢驗(yàn)時(shí)間，有效地提高了生產(chǎn)效率。（2）加工精度高。由于采用了數(shù)字控制方式，同時(shí)在電子元器件、機(jī)械結(jié)構(gòu)上采用了很多高精度的措施，因此使數(shù)控設(shè)備能達(dá)到較高的加工精度（~）。另外，由于數(shù)控設(shè)備自動(dòng)地完成了整個(gè)加工過程，因此消除了各種人為因素的影響，提高了產(chǎn)品加工質(zhì)量的穩(wěn)定性。（3）柔性和通用性增強(qiáng)。數(shù)控設(shè)備特別適用于單件、小批量、輪廓復(fù)雜多樣的零件加工。若被加工產(chǎn)品發(fā)生了變化，只需改變相應(yīng)的控制程序即可實(shí)現(xiàn)加工。另外，隨著數(shù)控軟件的不斷升級(jí)，硬件電路的模塊化，接口電路的標(biāo)準(zhǔn)化，使得數(shù)控技術(shù)可以極大地滿足不同層次用戶的需求。（4）可靠性高。對(duì)于數(shù)控系統(tǒng)，用軟件替代一定的硬件后，使系統(tǒng)中所需元件數(shù)量減少，硬件故障率大大降低。同時(shí)，較先進(jìn)的數(shù)控系統(tǒng)自身具備故障診斷程序，將設(shè)備修復(fù)時(shí)間降低到了最低限度。 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展前景目前，世界先進(jìn)制造技術(shù)不斷興起，超高速切削、超精密加工等技術(shù)的應(yīng)用，柔性制造系統(tǒng)的迅速發(fā)展和計(jì)算機(jī)集成系統(tǒng)的不斷成熟，對(duì)數(shù)控加工技術(shù)提出了更高的要求。為適應(yīng)這種情況，數(shù)控機(jī)床正朝著以下幾個(gè)方面發(fā)展。（1） 高速度與高精度化速度和精度是數(shù)控機(jī)床的兩個(gè)重要指標(biāo)，它直接關(guān)系到加工效率和產(chǎn)品的質(zhì)量，特別是在超高速切削、超精密加工技術(shù)的實(shí)施中，它對(duì)機(jī)床各坐標(biāo)軸位移速度和定位精度提出了更高的要求；另外，這兩項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)又是相互制約的，也就是說(shuō)要求位移速度越高，定位精度就越難提高?，F(xiàn)代數(shù)控機(jī)床配備了高性能的數(shù)控系統(tǒng)及伺服系統(tǒng)，其位移分辨率和進(jìn)給速度亦可達(dá)到1um、。為實(shí)現(xiàn)更高速度、更高精度的指標(biāo)，目前只要在下面幾方面采取措施進(jìn)行研究。① 數(shù)控系統(tǒng) 采用位數(shù)、頻率更高的微處理器，以提高系統(tǒng)的基本運(yùn)算速度。目前已由原來(lái)的8位CPU過渡到16位和32位CPU及64位CPU，主頻已由原來(lái)的5MHz提高到16MHz、20MHz、32MHz，有些系統(tǒng)已開始采用雙CPU結(jié)構(gòu)。以提高通的數(shù)據(jù)處理能力，即提高插補(bǔ)運(yùn)算的速度和精度。② 伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 全數(shù)字交流伺服系統(tǒng)，大大提高了系統(tǒng)的定位精度、進(jìn)給速度。所謂數(shù)字伺服系統(tǒng)，指的是伺服系統(tǒng)中的控制信息用數(shù)字量來(lái)處理。隨著數(shù)字信號(hào)微處理器速度的大幅度提高，伺服系統(tǒng)的信息處理可完全用軟件來(lái)完成，這就是當(dāng)前所說(shuō)的“數(shù)字伺服”。數(shù)字伺服系統(tǒng)利用計(jì)算機(jī)技術(shù)，在電機(jī)上有專用CPU用來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)字控制，它一般具有下列特性。a.采用現(xiàn)代控制理論，通過計(jì)算機(jī)軟件實(shí)現(xiàn)最佳最優(yōu)控制。b.數(shù)字伺服系統(tǒng)是一種離散系統(tǒng)，它是由采樣器和保持器兩個(gè)基本環(huán)節(jié)組成的。其校正環(huán)節(jié)PID控制由軟件實(shí)現(xiàn)。計(jì)算機(jī)處理位置、速度和電流構(gòu)成的三反饋全部數(shù)字化。c.數(shù)字伺服系統(tǒng)具有較高的動(dòng)、靜態(tài)精度。在檢測(cè)靈敏度、時(shí)間和溫度漂移以及噪聲和外部干擾方面有極大的優(yōu)越性。d.系統(tǒng)一般配有SERCOS（Serial Realtime Communication System——串行實(shí)時(shí)通信系統(tǒng)）板。這種新的標(biāo)準(zhǔn)接口提供了數(shù)字驅(qū)動(dòng)設(shè)備、I/O端口與運(yùn)動(dòng)/機(jī)床控制器之間的開放的數(shù)字化接口。與現(xiàn)場(chǎng)總線相比，它可以實(shí)現(xiàn)高速位置閉環(huán)控制，處理多個(gè)運(yùn)動(dòng)軸的控制，同時(shí)可以采用精確、高效的光線接口，以確保通信過程的無(wú)噪聲，簡(jiǎn)化模塊之間的電纜連接，提高系統(tǒng)的可靠性。在采用全數(shù)字伺服系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，開始采用直線電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)機(jī)床工作臺(tái)的“零傳動(dòng)”直線伺服進(jìn)給方式。直線伺服電機(jī)是為了滿足數(shù)控機(jī)床向高速、超高速方向發(fā)展而開發(fā)的新型伺服系統(tǒng)。③ 機(jī)床靜、動(dòng)摩擦的非線性補(bǔ)償控制技術(shù)機(jī)械動(dòng)、靜摩擦的非線性會(huì)導(dǎo)致機(jī)床爬行。除了在機(jī)械結(jié)構(gòu)上采取措施降低摩擦外，新型的數(shù)控伺服系統(tǒng)具有自動(dòng)補(bǔ)償機(jī)械系統(tǒng)靜、動(dòng)摩擦非線性的控制功能。④ 高速大功率電主軸的應(yīng)用 在超高速加工中，對(duì)機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速提出了極高的要求（10000—75000r/min），傳統(tǒng)的齒輪變速主傳動(dòng)系統(tǒng)已不能適應(yīng)其要求。為此，比較多地采用了所謂“內(nèi)裝式電動(dòng)機(jī)主軸”，簡(jiǎn)稱“電主軸”。它是采用主軸電動(dòng)機(jī)與機(jī)床主軸合二為一的結(jié)構(gòu)形式，即采用無(wú)外殼電動(dòng)機(jī)，將其空心轉(zhuǎn)子直接套裝在機(jī)床主軸上，帶有冷卻套的定子則安裝在主軸單元的殼體內(nèi)，機(jī)床主軸單元的殼體就是電動(dòng)機(jī)座，實(shí)現(xiàn)了變頻電動(dòng)機(jī)與機(jī)床主軸一體化。主軸電動(dòng)機(jī)的軸承需要采用磁浮軸承、液體動(dòng)靜壓軸承或陶瓷滾動(dòng)軸承等形式，以適應(yīng)主軸高速運(yùn)轉(zhuǎn)的要求。⑤ 配置高速、功能強(qiáng)的內(nèi)裝式可編程控制器（PLC） 提高可編程控制器的運(yùn)行速度，來(lái)滿足數(shù)控機(jī)床高速加工的速度要求。新型的PLC具有專用的CPU，編程步數(shù)達(dá)到16000步以上。利用PLC的高速處理功能，使CNC與PLC之間有