【正文】 導(dǎo)師的教誨是寶貴的精神財(cái)富，并將使我受益終生。在制造業(yè)，能夠熟練操作現(xiàn)代化機(jī)床的人才已成稀缺， 據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前，我國(guó)技術(shù)工人中，高級(jí)技工占 %，中級(jí)工占 35%，初級(jí)工占 60%。 將來(lái)展望 近年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字控制技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制的各個(gè)領(lǐng)域，尤其是機(jī)械制造業(yè)中，普通機(jī)械正逐漸被高效率、高精度、高自動(dòng)化的數(shù)控機(jī)械所代替。數(shù)控技術(shù)是機(jī)械加工自動(dòng)化的基礎(chǔ)，是數(shù)控機(jī)床的核心技術(shù)，其水平高低關(guān)系到國(guó)家戰(zhàn)略地位和體現(xiàn)國(guó)家綜合實(shí)力的水平 . 它隨著信息技術(shù)、微電子技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)和檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展。 4. 選擇直徑為 6mm的螺釘進(jìn)行匹配。 根據(jù)以上各種程序編制的特點(diǎn)，對(duì)軸的加工程序的編制進(jìn)行以下選擇：由于軸的幾何形狀不太復(fù)雜，因此對(duì)其外圓表面的加工，應(yīng)選擇手工編程；其軸上的鍵槽雖不復(fù)雜但計(jì)算工作量大，因此選擇自動(dòng)編程。 ：整個(gè)編程過(guò)程由人工完成。 5）在保證加工精度的前提下，應(yīng)盡量采用最小的加工余量總和，以求縮短加工 23 時(shí)間，降低加工費(fèi)用。過(guò)大的加工余量反而會(huì)由于切削抗力的增加而引起工件變形加大，影響加工精度。 加工余量的確定 加工余量的大小等于每個(gè)中間工序加工余量的總和。這些表面加工一般不易出現(xiàn)廢品，所以盡量安排在后面工序進(jìn)行，主要表面加工一旦出了廢品，非主要表面就不需加工了，這樣可以避免浪費(fèi)工時(shí)。 根據(jù)以上分析，本課題所加工的軸上的鍵槽采用右圖所示的走刀方案。 2）數(shù)控銑削進(jìn)給路線(xiàn)的確定 數(shù)控銑削加工中進(jìn)給路線(xiàn) 對(duì)零件的加工精度和表面質(zhì)量有直接的影響，因此，確定好進(jìn)給路線(xiàn)是保證銑削加工精度和表面質(zhì)量的工藝措施之一。 矩形進(jìn)給路線(xiàn)，適用于棒料毛坯，進(jìn)給路線(xiàn)較短。其基本原則是： ① 力求空行程路線(xiàn)最短。所謂進(jìn)給路線(xiàn)就是數(shù)控機(jī)床在加工過(guò)程中刀具中心的移動(dòng)路線(xiàn)。 表 為車(chē)削加工時(shí)的選擇切削條件的參考數(shù)據(jù)。在選擇切削用量時(shí)要充分保證刀具能加工完一個(gè)零件，或保證刀具耐用度不低于一個(gè)工作班，最少不低于半個(gè)工作班的工作時(shí)間。這些條件決定著加工時(shí)間、刀具壽命和加工質(zhì)量。 三、量具的選擇 單件、小批生產(chǎn)應(yīng)廣泛采用通用量具，如游標(biāo)卡尺、百分尺和千分表等；大批、大量生產(chǎn)應(yīng)采用極限量塊和高效的專(zhuān)用檢驗(yàn)夾具和量?jī)x等。 6）精度要求較高的凹槽加工時(shí)，可以采用直徑比槽寬小一 些的立銑刀，先銑槽的中間部分，然后利用刀具半徑補(bǔ)償功能銑削槽的兩邊，直到達(dá)到精度要求為止。 2）高速鋼立銑刀多用于加工凸臺(tái)和凹槽，最好不要用于加工毛坯面，因?yàn)槊髅嬗杏不瘜雍蛫A砂現(xiàn)象，刀具會(huì)很快被磨損。 其次在選用刀具時(shí)還應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： 1）在數(shù)控機(jī)床上銑削平面時(shí)，應(yīng)采用鑲裝可轉(zhuǎn)位硬質(zhì)合金刀片的銑刀。 因?yàn)楸菊n題所要加工的軸形狀較簡(jiǎn)單，采用通用夾具即可，因此選用三角卡盤(pán)。因此，采用淬火 3545HRC。 調(diào)質(zhì)一般安排在粗車(chē)之后、半精車(chē)之前，以獲得良好的物理力學(xué)性能。 軸類(lèi)零件的材料、毛坯及熱處理 1．軸類(lèi)零件的材料 ⑴ 軸類(lèi)零件材料 常用 45 鋼，精度較高的軸可選用 40Cr、軸承鋼 GCr1彈簧鋼 65Mn，也可選用球墨鑄鐵；對(duì)高速、重載的軸，選用 20CrMnTi、 20Mn2B、 20Cr等低碳合金鋼或 38CrMoAl 氮化鋼。 ⑶ 相互位置精度 包括內(nèi)、外表面、重要軸面的同軸度、圓的徑向跳動(dòng)、重要端面對(duì)軸心線(xiàn)的垂直度、端面間的平行度等。按結(jié)構(gòu)形式不同，軸可以分為階梯軸、錐度心軸、光軸、空心軸、曲軸、凸輪軸、偏心軸、各種絲杠等，其中階梯傳動(dòng)軸應(yīng)用較廣，其加工工藝能較全面地反映軸類(lèi)零件的加工規(guī)律和共性。因此，采用淬火 3545HRC。本課題所設(shè)計(jì)的箱體采用鑄鐵 HT200，因?yàn)殍T鐵具有較好的耐磨性、鑄造 16 性、切削性和減振性，且成本低廉。因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，故只需先鉆孔后車(chē)削即可。因其加工精度并不高，因此采用：滾齒 — 齒端加工 齒面熱處理 修 正內(nèi)孔的加工方案。此外還應(yīng)考慮加工成本及維修費(fèi)用。零件在工 作中有可能發(fā)生磨損之處，要提高其表面硬度，以增強(qiáng)耐磨性，應(yīng)選擇適于進(jìn)行表面處理的淬火鋼、滲碳鋼、氮化鋼。表 11 是常用的金屬材料的機(jī)械性能。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)。合金結(jié)構(gòu)鋼是在碳鋼中加入某些合金元素冶煉而成。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。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。結(jié)構(gòu)鋼可用于加工機(jī)械零件和各種工程結(jié)構(gòu)?；诣T鐵常用作機(jī)架或殼 座。含碳量小于 2%的鐵碳合金稱(chēng)為鋼，含碳量大于 2%的稱(chēng)為鐵。當(dāng)動(dòng)力通過(guò)齒輪輸入時(shí)，通過(guò)鍵聯(lián)接，帶動(dòng)軸 10 傳動(dòng)，只要在軸的左端安上齒輪、帶輪等零件，就可實(shí)現(xiàn)動(dòng)力的傳遞。 CAD／ CAM 技術(shù)推動(dòng)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(gè)國(guó)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。 CAM(Computer Aided Manufacturing— 計(jì)算機(jī)輔助制造 )是從 APT 開(kāi)始的。 7)首件試加工與現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題處理。 3)對(duì)零件圖形進(jìn)行必要的數(shù)學(xué)處理。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?！叭钡膶?shí)現(xiàn)，不僅便于組織開(kāi)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(hù)的維修和保養(yǎng)。實(shí)際加工中，很難選擇最佳參數(shù)進(jìn)行切削。 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)。 以加工中心為例． 其主要精度指標(biāo) —— 直線(xiàn)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。另一方面是數(shù)控機(jī)床的運(yùn)動(dòng)速度 高，空行程時(shí)間短。 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。 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(lèi)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(bào)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(jiǎn)介 數(shù)控加工技術(shù)是現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)中的一門(mén)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(cè)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(lái)，成為制造自動(dòng)化領(lǐng)域最重要的基礎(chǔ)技術(shù)。 (3) 便于加工復(fù)雜形狀的零件 數(shù)控機(jī)床能同時(shí)控制多個(gè)坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)， 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。 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(dòng)的位置精度。數(shù)控機(jī)床就是在這種形勢(shì)下產(chǎn)生的自動(dòng)化設(shè)備，它是發(fā)展柔性生產(chǎn)的基礎(chǔ)裝備。也可以來(lái)用手動(dòng)輸入方式將程序輸入 CNC裝置； 、寄存和運(yùn)算，然后為伺服系統(tǒng)提供控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)刀具與零件相對(duì)運(yùn)動(dòng)的控制； ， CNC裝置提供的信號(hào)，還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)床其它各運(yùn)動(dòng)部件的控制與操作，包括主軸變速、工件松夾、刀具轉(zhuǎn)位以及開(kāi)關(guān)冷卻液等。伺服系統(tǒng)直接決定了刀具與零件的相對(duì)位置，因而伺服系統(tǒng)的性能是決定數(shù)控機(jī)床的加工精度的主要因素。 6. 通信接口 現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床往往都帶有標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)通信接口，以便與編程機(jī)及上級(jí)計(jì)算機(jī)聯(lián)接，實(shí)現(xiàn)通信功能。 3. 存儲(chǔ)器 存儲(chǔ)器是用來(lái)存放 CNC裝置的數(shù)據(jù)、參數(shù)及程序的。 2. 輸入裝置 輸入裝置是把加工程序輸人至計(jì)算機(jī)的裝置，通?？梢圆捎靡韵氯N方式： (1)紙帶輸入 紙帶輸人方式就是在特制的紙帶上穿孔．用孔的不同位置的組合．構(gòu)成不同的數(shù)控代碼，通過(guò)紙帶閱讀機(jī)，把紙帶上的代碼轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)可以識(shí)別和處理的電信號(hào)。 2 由圖可知， CNC裝置包含以下幾個(gè)部分： 1. 微處理器及其總線(xiàn) 微處理器 (CPU)及其總線(xiàn) (BUS)是 CNC裝置的核心。 (二 )控制裝置 控制裝置是數(shù)控機(jī)床的中心環(huán)節(jié)，也叫做計(jì)算機(jī)數(shù) 控（ CNC）裝置。雖然數(shù)控機(jī)床的種類(lèi)繁多，但它們的組成部分基本相同，主要包括以下幾個(gè)方面。它是根據(jù)機(jī)械加工工藝的要求，使電子計(jì)算機(jī)對(duì)整個(gè)加工過(guò)程進(jìn)行信息處 理與控制，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化?；救S造型，參數(shù)化功能定義、組裝、三維實(shí)物著色、二維視圖生成、二三維圖形輸出；復(fù)雜部件生成；二三維裝配圖組裝設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)干涉檢查；工程圖生成；復(fù)雜造型；系統(tǒng)間數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)接口；有限元網(wǎng)格；復(fù)雜曲面造型；數(shù)控自動(dòng)編程及刀具軌跡仿真；模具設(shè)計(jì)等。目前，在機(jī)械行業(yè)中，單件、小批量的生產(chǎn)所占有的比例越來(lái)越大，機(jī)械產(chǎn)品的精度和質(zhì)量也在不斷地提高。所以，普通機(jī)床越來(lái)越難以滿(mǎn)足加工精密零件的需要。 MasterCAM 設(shè)計(jì)及制造系統(tǒng)是將設(shè)計(jì)和制造結(jié)合在一起的 PC 級(jí)套裝軟件，利用MasterCAM 可以繪制零件的圖紙，生成零件的數(shù)控加工程序并通過(guò)電纜直接送至數(shù)控機(jī)床上，由數(shù)控機(jī)床完成零件的加工，是一套 CAD/CAM 一體化軟件。較好地解決了復(fù)雜、精密、多品種、中小批量機(jī)械零件 加工問(wèn)題，是一種通用、靈活、高效能的自動(dòng)化機(jī)床。 (一 )機(jī)床的主體 數(shù)控機(jī)床的主體即數(shù)控機(jī)床的主要機(jī)械結(jié)構(gòu)部分。 CNC裝置實(shí)際上就是一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)加工程序的運(yùn)行處理，發(fā)出控制信號(hào)。 CPU由運(yùn)算器和控制器組成，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算以及指令的操作控制． CPU最基本的運(yùn)算處理就是插補(bǔ)運(yùn)算。 3 (2)手動(dòng)輸人 手動(dòng)輸入方式就是使用數(shù)控機(jī)床上的鍵盤(pán)輸入加工程序。存儲(chǔ)器一般由存放系統(tǒng)程序的只讀存儲(chǔ)器 ROM、存放運(yùn)算的中間結(jié)果的隨機(jī)存儲(chǔ)器 RAM以及存放加工零件程序、數(shù)據(jù)和參數(shù)的 RAM等組成。隨著柔性制造系統(tǒng) FMS、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng) CIMS的發(fā)展， CNC裝置的通信功能將發(fā)揮更加重要的作用。伺服系統(tǒng)主要由伺服控制電路、功率放大電路、檢測(cè)裝置以及伺服電動(dòng)機(jī)等部分組成。 通過(guò)以上步驟，數(shù)控機(jī)床最終便可以加工出合格的零件了。 與其他類(lèi)型的自動(dòng)化機(jī)床型比較，數(shù)控機(jī)床主要有如下一些優(yōu)點(diǎn) : (1) 具有較大柔性 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(dòng)加工進(jìn)行加工的。數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給傳動(dòng)為數(shù)字式伺服傳動(dòng)，它能保證運(yùn)動(dòng)參數(shù)，如位移、速度的準(zhǔn)確性。對(duì)于以函數(shù)形式或列表值表示的曲面，加工更為方便。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)。 3) 加工對(duì)象適應(yīng)性強(qiáng) 數(shù)控機(jī)床上實(shí)現(xiàn)自動(dòng)加工的控制信息是加工程序。 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)。為了提高加工精度，對(duì)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。自適應(yīng)控制 (Adaptive Control簡(jiǎn)稱(chēng) AC)技術(shù)是能調(diào)節(jié)在加工過(guò)程中所測(cè)得的工作狀態(tài)特征，且能使切削加工過(guò)程達(dá)到并維持最佳狀態(tài)的技術(shù)。而自適應(yīng)控制技術(shù)則能根據(jù)切削條件的實(shí)時(shí)變化，自動(dòng)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。 8 (3)配備先進(jìn)的檢測(cè)、監(jiān)控裝置、紅外線(xiàn)、聲發(fā)射、溫度測(cè)量、功率測(cè)量、激光檢測(cè)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。嚴(yán)格說(shuō)來(lái)，數(shù)控編程也屬于數(shù)控工藝的范疇。 4)編寫(xiě)加工程序 (自動(dòng)編程時(shí)為源程序，由計(jì)算機(jī)自動(dòng)生成目標(biāo)程序 —— 加工程序 )。 8)數(shù)控加工工藝技術(shù)文件的編寫(xiě)與歸檔。它是 20 9 世紀(jì) 50 年代 MIT 設(shè)計(jì)的一種專(zhuān)門(mén)