【正文】 引 言 ..................................................... 1 第 1 章 什么是數(shù)控機床 ..................................... 3 數(shù)控車床的概念 ....................................... 3 數(shù)控加工的概念 ...................................... 4 第 2 章 數(shù)控編程的有關問題和技巧 .......................... 8 數(shù)控編程的技巧 ....................................... 8 數(shù)控編程的特點及例子 ................................ 11 數(shù)控車削加工中刀尖圓弧半徑補償有關問題 .............. 14 第 3 章 數(shù)控仿真 .......................................... 19 計算機仿真的概念及應用 .............................. 19 數(shù)控仿真技術的研究現(xiàn)狀 ............................. 20 直接實體造型法 ..................................... 21 基于圖像空間的方法 ................................. 22 離散矢量求交法 ..................................... 23 第 4 章 數(shù)控車床的保養(yǎng) ................................... 25 概述 ................................................ 25 正確操作和使用數(shù)控系統(tǒng)的步驟 ........................ 25 CNC 系統(tǒng)的日常維護 .................................. 26 故障處置 ............................................ 27 第 5 章 數(shù)控機床的發(fā)展趨勢 ............................... 29 第 6 章 結語 .............................................. 37 萊蕪 職業(yè)技術學院畢業(yè)論文 引言 1 引 言 我國數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)度過了激情燃燒的歲月，將迎來理性發(fā)展的時代。數(shù)控車床加工就是其中最具代表性的技術之一。虛擬數(shù)控車削物理仿真系統(tǒng)的研究與開發(fā) 提出了仿真系統(tǒng)的總體框架，建立了動態(tài)物理仿真模型及相關子模型，分析了動態(tài)車削過程的影響因素，闡述了系統(tǒng)開發(fā)過程中有關模型構成及工件數(shù)據(jù)描述等技術性問題。所謂 戰(zhàn)略機遇是指在一個相對較長的時間、相對廣闊的空間，對整個產(chǎn)業(yè)發(fā)展有重大影響的特殊時期。目前數(shù)控一般是采用通用或?qū)?用計算機實現(xiàn)數(shù)字程序控制，因此數(shù)控也稱為計算機數(shù)控 (Computer Numerical Control )，簡稱 CNC，國外一般都稱為 CNC，很少再用 NC 這個概念了。這種技術用計算機按事先存貯的控制程序來執(zhí)行對設備的控制功能。因此，數(shù)控機床適用于零件頻繁更換的場合。 (6) 利于生產(chǎn)管理現(xiàn)代化 數(shù)控機床的加工，可預先精確估計加工時間，所使用的刀具、夾具可 進行規(guī)范化、現(xiàn)代化管理。棒料中心為坐標系原點，各刀接近棒料時，坐標值減小，稱之為進刀；反之，坐標值增大，稱為退刀。如果按照常規(guī)方法編程，在每一次循環(huán)中只加工一個零件，由于軸向尺寸較短，造成機床主軸滑塊在床身導軌局部頻繁往復，彈簧夾頭夾緊機構動作頻繁。通過這種方式編制的加工程序也比較簡潔明了，便于修改、維護。在程序方面，要根據(jù)零件的結構，使用盡可能少的刀具加工零件使刀具在安裝時彼此盡可能分 散，在很接近棒料時彼此就不會發(fā)生干涉；另一方面，由于刀具實際的初始位置已經(jīng)與原來發(fā)生了變化，必須在程序中對刀具的參考點位置進行修改，使之與實際情況相符，與此同時再配合快速點定位命令，就可以將刀具的空行程控制在最小范圍內(nèi)從而提高機床加工效率。 BIEJINGFANUC Power Mate O數(shù)控車床指令包括 G、 M、 S、 T。順圓加工 N22 G00 X15 Z0 ；退刀 機電專業(yè)技術網(wǎng) N23 G00 X15 Z5 ；退回程序原點 N24 M05 。如圖 2 所示，車削圓柱面或端面（它們的母線與坐標軸 Z 或 X 平行）時， P 點的軌跡與工件輪廓線重合；車削錐面或圓弧面（它們的母線與坐標軸 Z 或 X 不平行）時， P 點的軌跡與工件輪廓線不重合，因此下面就車削錐面和圓弧面進行討論： 圖 2 刀尖圓弧半徑的影響 加工圓錐面的誤差分析與偏置值計算 如圖 3a 所示，假想刀尖 P 點沿工件輪廓 CD 移動，如果按照輪廓線 CD 編程，用圓角車刀進行實際切削，必然產(chǎn)生 CDD1C1 的殘留誤差。凸凹圓弧 刀尖圓角半徑補償方法 現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)一般都有刀具 圓角半徑補償器，具有刀尖圓弧半徑補償功能（即 G41 左補償和 G42 右補償功能），對于這類數(shù)控車床，編程員可直接根據(jù)零件輪廓形狀進行編程，編程時可假設刀具圓角半徑為零，在數(shù)控加工前必須在數(shù)控機床上的相應刀具補償號輸入刀具圓弧半徑值，加工過程中，數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)加工程序和刀具圓弧半徑自動計算假想刀尖軌跡，進行刀具圓角半徑補償，完成零件的加工。由于目前數(shù)控系統(tǒng)的功能參差不齊，針對不同類型數(shù)控系統(tǒng)，在實際應用中采取方法也不同，有些在編程時就要考慮半徑補償，有些可在機床中進行半徑補償。仿真模型對實際系統(tǒng)來講是一個二次簡化的模型。但這種方法費工費料，代價昂貴，使生產(chǎn)成本上升，增加了產(chǎn)品加工時間和生產(chǎn)周期。切削過程的力學仿真屬于物理仿真范疇，它通過仿真切削過程的動態(tài)力學特性來預測刀具破損、刀具振動、控制切削參數(shù)，從而達到優(yōu)化切削過程的目的。 Kawashima 等的接合樹法將毛坯和切削區(qū)域用接合樹（ graftree）表示，即除了空和滿兩種結點，邊界結點也作為八叉 樹（ octtree）的葉結點。他使用類似圖形消隱的 zbuffer 思想，沿視線方向?qū)⒚骱偷毒唠x散，在每個屏幕象素上毛坯和刀具表示為沿 z 軸的一個長方體，稱為 Dexel 結構。為此 Chappel提出了一種基于曲面技術的“點矢量” (pointvector)法?；趫D像空間的方法速度快得多，能夠?qū)崿F(xiàn)實時仿真，但由于原始數(shù)據(jù)都已轉(zhuǎn)化為像素值，不易進行精確 24 的檢測。 （ 2）數(shù)控系統(tǒng)通電后的檢查 1）首先要檢查數(shù)控裝置中各個風扇是否正常運轉(zhuǎn)。 2）應盡量少開數(shù)控柜和強電 柜的門。對于已購置的備用印刷線路板應定期裝到 CNC裝置上通電運行一段時間，以防損壞。 （ 1）故障的表現(xiàn) ①系統(tǒng)發(fā)生故障的工作方式 工作方式有： Tape（紙帶方式）、 MDI（手動數(shù)據(jù)輸入方式）、 MEMORY（存儲器方式）、 EDIT（編輯）、 HANDLE（手輪）、 JOG（點動）方式。 ③故障發(fā)生的方式，判別是否與進給速度、換刀方式或是與螺紋切削有關。 ⑤輸入電壓調(diào)查，輸入電源是否有波動、電壓值等。這些都對加工裝備提出了高速、高精和高柔性的要求。 2. 5 軸聯(lián)動加工和復合加工機床快速發(fā)展 采用 5 軸聯(lián)動對三維曲面零件的加工，可用刀具最佳幾何形狀進行切削，不僅光潔度高，而且效率也大幅度提高。 為解決傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)封閉性和數(shù)控應用軟件的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)存在的問題。 4. 重視新技術標準、規(guī)范的建立 （ 1） 關于數(shù)控系統(tǒng)設計開發(fā)規(guī)范 如前所述，開放式數(shù)控系統(tǒng)有更好的通用性、柔性、適應性、擴展性，美國、歐共體和日本等國紛紛實施戰(zhàn)略發(fā)展計劃，并進行開放式體系結構數(shù)控系統(tǒng)規(guī)范 (OMAC、 OSACA、 OSEC)的研究和制定，世界 3個最大的經(jīng)濟體在短期內(nèi)進行了幾乎相同的科學計劃和規(guī)范的制定，預 示了數(shù)控技術的一個新的變革時期的來臨。其次， STEPNC 數(shù)控系統(tǒng)還可大大減少加工圖紙（約 75％）、加工程序編制時間（約 35％）和加工時間（約50％）。在此階段，由于改革開放和國家的重視，以及研究開發(fā)環(huán)境和國際環(huán)境的 34 改善，我國數(shù)控技術的研究、開發(fā)以及在產(chǎn)品的國產(chǎn)化方面都取得了長足的進步。在攻關成果和部分技術商品化的基礎上，建立了諸如華中數(shù)控、航天數(shù)控等具有批量生產(chǎn)能力的數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠。 ，市場占有率低，品種覆蓋率小，還沒有形成規(guī)模生產(chǎn)；功能部件專業(yè)化生產(chǎn)水平及成套能力較低；外觀質(zhì)量相對差；可靠性不高，商品化程度不足；國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)尚未建立自己的品牌效應，用戶信心不足。不良機制造成人才流失，又制約了技術及技術路線創(chuàng)新、產(chǎn)品創(chuàng)新，且制約了規(guī)劃的有效實施，往往規(guī)劃理想，實施困難。 強調(diào)市場需求為導向，即以數(shù)控終端產(chǎn)品為主，以整機（如量大面廣的數(shù)控車床、銑床、高速高精高性能數(shù)控機床、典型數(shù)字化機械、重點行業(yè)關鍵設備等）帶動數(shù)控產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。 我們衷心希望，我國科技界、產(chǎn)業(yè)界和教育界通力合作，把握好知識經(jīng)濟給我們帶來的難得機遇，迎接競爭全球化帶來的嚴峻挑戰(zhàn)，為在 21 世紀使我國數(shù)控技術和產(chǎn)業(yè)走向世界的前列，使我國經(jīng)濟保持強勁的發(fā)展勢頭而共同努力奮斗！ 38 參考文獻 。沒有規(guī)模就不會有高可靠性的產(chǎn)品；沒有規(guī)模就不會有價格低廉而富有競爭力的產(chǎn)品；當然，沒有規(guī)模中國的數(shù)控裝備最終難以有出頭之日。企業(yè)在技術方面自主創(chuàng)新能力不強，核心技術的工程化能力不強。 分析存在上述差距的主要原因有以下幾個方面。這些生產(chǎn)廠基本形成了我國的數(shù)控產(chǎn)業(yè)基地。在此階段，我國國產(chǎn)數(shù)控裝備的產(chǎn)業(yè)化取得了實質(zhì)性進步。參加這項計劃的有來自歐洲和日本的 20 個 CAD/CAM/CAPP/CNC 用戶、廠商和學術機構。 （ 2） 關于數(shù)控標準 數(shù)控標準是制造業(yè)信息化發(fā)展的一種趨勢。數(shù)控系統(tǒng)開放化已經(jīng)成為數(shù)控系統(tǒng)的未來之路。但過去因 5 軸聯(lián)動數(shù)控系統(tǒng)、主機結構復雜等原因，其價格要比 3 軸聯(lián)動數(shù)控機床高出數(shù) 倍，加之編程技術難度較大，制約了 5 軸聯(lián)動機床的發(fā)展。目前世界上許多汽車廠， 30 包括我國的上海通用汽車公司，已經(jīng)采用以高速加工中心組成的生產(chǎn)線部分替代組合機床。從目前世界上數(shù)控技術及其裝備發(fā)展的趨勢來看，其主要研究熱點有以下幾個方面［ 1～ 4］。 （ 3）故障的重復性