【正文】 機床數(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)。它綜合了計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)、自動檢測技術(shù)和精密機械等高新技術(shù)，因此廣泛應(yīng)用于機械制造業(yè)。數(shù)控機床替代普通機床，從而使得制造業(yè)發(fā)生了根本性的變化，并帶來了巨大的經(jīng)濟效益?，F(xiàn)在，數(shù)控技術(shù)的水準(zhǔn)和普及程度，已成為衡量一個國家工業(yè)現(xiàn)代化水平的重要標(biāo)志。現(xiàn)在，數(shù)控技術(shù)已被世界各國列為優(yōu)先發(fā)展的關(guān)鍵工業(yè)技術(shù)，成為國際間科技競爭的重點。數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用將機械制造與微電子、計算機、信息處理、現(xiàn)代控制理論、檢測及數(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、技術(shù)密集的大學(xué)范疇內(nèi)的現(xiàn)代制造業(yè)，成為國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)工業(yè)。 數(shù)控技術(shù)是當(dāng)今柔性自動化和智能自動化的技術(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等一系列具有化時代意義的新技術(shù)、新工藝的制造系統(tǒng)。本設(shè)計論文介紹了數(shù)控技術(shù)、數(shù)控機床、數(shù)控銑床。第一章介紹了數(shù)控技術(shù)的概念、特點、發(fā)展前景，使得認識到數(shù)控技術(shù)的廣泛性與發(fā)展重要性；第二章介紹了數(shù)控機床的分類、組成和加工特點，從而引出數(shù)控銑床的加工方法和加工工藝，因為本設(shè)計論文主要就是設(shè)計數(shù)控銑床的編程工藝；第三章就是兩個復(fù)雜工件的編程演示和練習(xí)，進一步加強對數(shù)控編程的認識與掌握。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)計論文，也借助于畢業(yè)設(shè)計論文，又一次溫習(xí)和掌握了數(shù)控技術(shù)的各個知識與技能。關(guān)鍵詞：數(shù)控機床，數(shù)控銑床，加工工藝，數(shù)控編程目 錄第一章 機床數(shù)控技術(shù)的概述 3 機床數(shù)控技術(shù)的基本概念 3 數(shù)控技術(shù)的特點 4 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展前景 4第二章 數(shù)控機床 8 數(shù)控機床的組成及各部分功能 8 數(shù)控機床的分類 10 數(shù)控機床加工的特點及應(yīng)用范圍 10 數(shù)控機床加工的特點 10 數(shù)控機床的應(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 28 第一章 機床數(shù)控技術(shù)的概述 機床數(shù)控技術(shù)的基本概念 數(shù)字控制(簡稱數(shù)控Numerical Control)：利用數(shù)字化的信息對機床運動及加工過程進行控制的一種方法。數(shù)控機床：用數(shù)控技術(shù)實施加工控制的機床或裝備了數(shù)控系統(tǒng)的機床。 數(shù)控系統(tǒng)：數(shù)控裝置、可編程序控制器主軸驅(qū)動及進給裝置等部分。數(shù)控機床是機、電、液、氣、光高度一體化的產(chǎn)品。 數(shù)控加工過程如下圖：（要實現(xiàn)對機床的控制，需要用幾何信息描述刀具和工件間的相對運動以及用工藝信息來描述機床加工必須具備的一些工藝參數(shù)。例如：進給速度、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，使機床動作和加工零件。）數(shù)控加工與傳統(tǒng)加工比較 數(shù)控技術(shù)的特點數(shù)控技術(shù)具有以下特點：（1）生產(chǎn)率高。運用數(shù)控設(shè)備對零件進行加工，可使工序安排相對集中，而且所用輔助裝置（如工夾具等）也不比較簡單，這樣既減少了生產(chǎn)準(zhǔn)備時間，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量檢驗時間，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，同時在電子元器件、機械結(jié)構(gòu)上采用了很多高精度的措施，因此使數(shù)控設(shè)備能達到較高的加工精度（~）。另外，由于數(shù)控設(shè)備自動地完成了整個加工過程，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。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)的控制程序即可實現(xiàn)加工。另外，隨著數(shù)控軟件的不斷升級，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，較先進的數(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)展和計算機集成系統(tǒng)的不斷成熟，對數(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)控機床正朝著以下幾個方面發(fā)展。（1） 高速度與高精度化速度和精度是數(shù)控機床的兩個重要指標(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)的實施中，它對機床各坐標(biāo)軸位移速度和定位精度提出了更高的要求；另外，這兩項技術(shù)指標(biāo)又是相互制約的，也就是說要求位移速度越高，定位精度就越難提高?，F(xiàn)代數(shù)控機床配備了高性能的數(shù)控系統(tǒng)及伺服系統(tǒng)，其位移分辨率和進給速度亦可達到1um、。為實現(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)的基本運算速度。目前已由原來的8位CPU過渡到16位和32位CPU及64位CPU，主頻已由原來的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，即提高插補運算的速度和精度。② 伺服驅(qū)動系統(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)字量來處理。隨著數(shù)字信號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完成，這就是當(dāng)前所說的“數(shù)字伺服”。數(shù)字伺服系統(tǒng)利用計算機技術(shù)，在電機上有專用CPU用來實現(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，通過計算機軟件實現(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基本環(huán)節(jié)組成的。其校正環(huán)節(jié)PID控制由軟件實現(xiàn)。計算機處理位置、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、靜態(tài)精度。在檢測靈敏度、時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——串行實時通信系統(tǒng)）板。這種新的標(biāo)準(zhǔn)接口提供了數(shù)字驅(qū)動設(shè)備、I/O端口與運動/機床控制器之間的開放的數(shù)字化接口。與現(xiàn)場總線相比，它可以實現(xiàn)高速位置閉環(huán)控制，處理多個運動軸的控制，同時可以采用精確、高效的光線接口，以確保通信過程的無噪聲，簡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，開始采用直線電動機直接驅(qū)動機床工作臺的“零傳動”直線伺服進給方式。直線伺服電機是為了滿足數(shù)控機床向高速、超高速方向發(fā)展而開發(fā)的新型伺服系統(tǒng)。③ 機床靜、動摩擦的非線性補償控制技術(shù)機械動、靜摩擦的非線性會導(dǎo)致機床爬行。除了在機械結(jié)構(gòu)上采取措施降低摩擦外，新型的數(shù)控伺服系統(tǒng)具有自動補償機械系統(tǒng)靜、動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，對機床主軸轉(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)裝式電動機主軸”，簡稱“電主軸”。它是采用主軸電動機與機床主軸合二為一的結(jié)構(gòu)形式，即采用無外殼電動機，將其空心轉(zhuǎn)子直接套裝在機床主軸上，帶有冷卻套的定子則安裝在主軸單元的殼體內(nèi)，機床主軸單元的殼體就是電動機座，實現(xiàn)了變頻電動機與機床主軸一體化。主軸電動機的軸承需要采用磁浮軸承、液體動靜壓軸承或陶瓷滾動軸承等形式，以適應(yīng)主軸高速運轉(zhuǎn)的要求。⑤ 配置高速、功能強的內(nèi)裝式可編程控制器（PLC） 提高可編程控制器的運行速度，來滿足數(shù)控機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)達到16000步以上。利用PLC的高速處理功能，使CNC與PLC之間有