【正文】 、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的調(diào)整，就業(yè)結(jié)構(gòu)也將發(fā)生變化。而發(fā)達(dá)國(guó)家技術(shù)工人中，高級(jí)工占 35%、中級(jí)工占 50%、初級(jí)工占 15%。據(jù)報(bào)載，我國(guó)高級(jí)技工正面臨著 “青黃不接 ”的嚴(yán)重局面，原有技工年齡已大，中年技工為數(shù)不多，青年技工尚未成熟。目前國(guó)外機(jī)械設(shè)備的數(shù)控化率已達(dá)到 85%以上，而我國(guó)的機(jī)械設(shè)備的數(shù)控化率不足 20%，隨著我國(guó)機(jī)制行業(yè)新技術(shù)洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 的應(yīng)用，我國(guó)世界制造業(yè)加工中心地位形成，數(shù)控機(jī)床的使用、維修、維護(hù)人員在全國(guó)各工業(yè)城市都非常緊缺，再加上數(shù)控加工人員從業(yè)面非常廣，可在現(xiàn)代制造業(yè)的模具、鐘表業(yè)、五金行業(yè) 、中小制造業(yè)、從事相應(yīng)公司企業(yè)的電腦繪圖、數(shù)控編程設(shè)計(jì)、加工中心操作、模具設(shè)計(jì)與制造、 電火花及線切割工作，所以目前現(xiàn)有的數(shù)控技術(shù)人才無法滿足制造業(yè)的需求，而且人才市場(chǎng)上的這類人才儲(chǔ)備并不大，企業(yè)要在人才市場(chǎng)上尋覓 合適的人才顯得比較困難，以至于導(dǎo)致模具設(shè)計(jì)、 CAD/CAM 工程師、數(shù)控編程、數(shù)控加工等已成為我國(guó)各人才市場(chǎng)招聘頻率最高的職位之一。國(guó)內(nèi)外一些著名數(shù)控機(jī)床和數(shù)控系統(tǒng)制造公司都在近兩年推出了相關(guān)的新概念和樣機(jī)，如在 EMO2021 展中，日本山崎馬扎克（ Mazak)公司展出的“CyberProduction Center”（智能生產(chǎn)控制中心，簡(jiǎn)稱 CPC) ；日本大隈（ Okuma）機(jī)床公司展出 “IT plaza”（信息技術(shù)廣場(chǎng)，簡(jiǎn)稱 IT 廣場(chǎng) )；德國(guó)西門子 (Siemens)公司展出的 Open Manufacturing Environment（開放制造環(huán)境，簡(jiǎn)稱 OME）等 ，反映了數(shù)控機(jī)床加工向網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展的趨勢(shì)。 網(wǎng)絡(luò)化數(shù)控裝備是近兩年國(guó)際著名機(jī)床博覽會(huì)的一個(gè)新亮點(diǎn)。所謂開放式數(shù)控系統(tǒng)就是數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)可以在統(tǒng)一的運(yùn)行平臺(tái)上，面向機(jī)床廠家和最終用戶，通過改變、增加或剪裁結(jié)構(gòu)對(duì)象（數(shù)控功能），形成系列化，并可方便地將用戶的特殊應(yīng)用和技術(shù)訣竅集成到控制系統(tǒng)中，快速實(shí)現(xiàn)不同品種、不同檔次的開放式數(shù)控系統(tǒng)，形成具有鮮明個(gè)性的名牌產(chǎn)品。目前許多國(guó)家對(duì)開放式數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行研究，如美國(guó)的 NGC(The Next Generation WorkStation/Machine Control)、歐共體的 OSACA(Open System Architecture for Control within Automation Systems)、日本的 OSEC(Open System Environment for Controller)，中國(guó)的 ONC(Open Numerical Control System)等。 智能化、開 放式、網(wǎng)絡(luò)化成為當(dāng)代數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的主要趨勢(shì) 21 世紀(jì)的數(shù)控裝備將是具有一定智能化的系統(tǒng)，智能化的內(nèi)容包括在數(shù)控系統(tǒng)中的各個(gè)方面：為追求加工效率和加工質(zhì)量方面的智能化，如加工過程的自適應(yīng)控制，工藝參數(shù)自動(dòng)生成；為提高驅(qū)動(dòng)性能及使用連接方便的智能化，如前饋控制、電機(jī)參數(shù)的自適應(yīng)運(yùn)算、自動(dòng)識(shí)別負(fù)載自動(dòng)選定模型、自整定等；簡(jiǎn)化編程、簡(jiǎn)化操作方面的智能化，如智能化的自動(dòng)洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 編程、智能化的人機(jī)界面等；還有智能診斷、智能監(jiān)控方面的內(nèi)容、方便系統(tǒng)的診斷及維修等。 在 EMO2021 展會(huì)上，新日本工機(jī)的 5 面加工機(jī)床采用復(fù)合主軸頭，可實(shí)現(xiàn) 4 個(gè)垂直平面的加工和任意角度的加工，使得 5 面加工和 5 軸加工可在同一臺(tái)機(jī)床上實(shí)現(xiàn)，還可實(shí)現(xiàn)傾斜面和倒錐孔的加工。 當(dāng)前由于電主軸的出現(xiàn)，使得實(shí)現(xiàn) 5 軸 聯(lián)動(dòng)加工的復(fù)合主軸頭結(jié)構(gòu)大為簡(jiǎn)化，其制造難度和成本大幅度降低，數(shù)控系統(tǒng)的價(jià)格差距縮小。一般認(rèn)為， 1 臺(tái) 5 軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床的效率可以等于 2 臺(tái) 3 軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床，特別是使用立方氮化硼等超硬材料銑刀進(jìn)行高速銑削淬硬鋼零件時(shí)， 5 軸聯(lián)動(dòng)加工可比 3 軸聯(lián)動(dòng)加工發(fā)揮更高的效益。 綜上所述，由于數(shù)控機(jī)床不斷采納科學(xué)技術(shù)發(fā)展中的各種新技術(shù)，使得其功能日趨完善，數(shù)控技術(shù)在機(jī)械加工中的地位也顯得越來越重要，數(shù)控機(jī)床的廣泛應(yīng)用 是現(xiàn)代制造業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。 高可靠性 數(shù)控系統(tǒng)的可靠性要高于被控設(shè)備的可靠性在一個(gè)數(shù)量級(jí)以上，但也不是可靠性越高越好，仍然是適度可靠，因?yàn)槭巧唐?，受性能價(jià)格比的約束。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)超精密加工技術(shù)不斷提出了新的要求。其精度從微米級(jí)到亞微米級(jí)，乃至納米級(jí)（ 10nm），其應(yīng)用范圍日趨廣泛。 高精度化 精密化是為了適應(yīng)高新技術(shù)發(fā)展的需要，也是為了提 高普通機(jī)電產(chǎn)品的性能、質(zhì)量和可靠性，減少其裝配時(shí)的工作量從而提高裝配效率的需要。 系統(tǒng)柔性大，控制形式多樣化 由于系統(tǒng)對(duì)硬件的依賴程度大大降低，系統(tǒng)的很多功能都是依靠軟件得以實(shí)現(xiàn)，使得系統(tǒng)的柔性增大。 洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 資源豐富，產(chǎn)品開發(fā)容易 在 PC 機(jī)上開發(fā)數(shù)控系統(tǒng)可以充分利用 PC 機(jī)的豐富的軟件資源，如Windows 操作系統(tǒng)、各種高級(jí)編程語(yǔ)言等，方便地生成友好的人機(jī)界面、編輯等軟件，這樣系統(tǒng)開發(fā)商可以集中精力 從事關(guān)鍵部分的開發(fā)工作，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)開發(fā)過程，使得數(shù)控產(chǎn)品的開發(fā)周期大大的縮短。 在可靠性方面，國(guó)外數(shù)控裝置的 MTBF 值已達(dá) 6 000h 以上，伺服系統(tǒng)的 MTBF 值達(dá)到 30000h 以上，表現(xiàn)出非常高的可靠性。加工一薄壁飛機(jī)零件，只用 30min，而同樣的零件在一般高速銑床加工需 3h，在普通銑床加工需 8h；德國(guó) DMG 公司的雙主軸車床的主軸速度及加速度分別達(dá)12*!000r/mm 和 1g。目前世界上許多汽車廠，包括我國(guó)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(jī)床。這些都對(duì)加工裝備提出了高速、高精和高柔性的要求 。 在轎車工業(yè)領(lǐng)域，年產(chǎn) 30 萬(wàn)輛的生產(chǎn)節(jié)拍是 40 秒 /輛，而且多品種加工是轎車裝備必須解決的重點(diǎn)問 題之一；在航空和宇航工業(yè)領(lǐng)域，其加工的零部件多為薄壁和薄筋，剛度很差，材料為鋁或鋁合金，只有在高切削速度和切削力很小的情況下，才能對(duì)這些筋、壁進(jìn)行加工。高速、高精加工技術(shù)可極大地提高效率，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和檔次，縮短生產(chǎn)周期和提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。機(jī)床制造商可以在該開放系統(tǒng)的平臺(tái)上增加一定的硬件和軟件構(gòu)成自己的系 統(tǒng)。首先就要求數(shù)控系統(tǒng)具有友好的人機(jī)界面和開發(fā)平臺(tái)，通過這個(gè)界面和平臺(tái)開放而自由地 執(zhí)行和表達(dá)自己的思路。數(shù)控系統(tǒng)裝備的機(jī)床大大提高了加工精度、速度和效率。 未來 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) 數(shù)控技術(shù)從發(fā)明到現(xiàn)在，已有近 50 年的歷史。 進(jìn)而把制造廠家連系一起，構(gòu)成虛擬制造網(wǎng)絡(luò)。通過 DNC 功能形成網(wǎng)絡(luò)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)零件 加工程序的上傳或 下 傳 ， 讀、寫 CNC 的數(shù)據(jù) ， PLC 數(shù)據(jù)的傳送 ， 存貯器操作洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 控制 ， 系 統(tǒng)狀態(tài)采集和遠(yuǎn)程控制等。交流數(shù)字驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，目前 應(yīng)用在數(shù)控機(jī)床的伺服進(jìn)給和主軸裝置 上最為適合 。采用計(jì)算機(jī)控制，控制算法采用軟件的伺服裝置稱為 “ 軟件伺服 ” 。 當(dāng)前 數(shù)控技術(shù) 的基本情況 數(shù)控系統(tǒng) 結(jié)構(gòu)的 變化 數(shù)控體系結(jié)構(gòu) 從 以硬件及連線組成的硬數(shù)控系統(tǒng) 發(fā)展到以 計(jì)算機(jī)硬件及軟件組成的 CNC 數(shù)控系統(tǒng)，伺服及控制的方式 逐步 從步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的開環(huán)系統(tǒng) 變化為 伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的閉環(huán) 、半 閉環(huán)系統(tǒng) 。計(jì)算機(jī)數(shù)控階段也經(jīng)歷了三代。到了 1990 年， PC 機(jī)（個(gè)人計(jì)算機(jī)或 稱微機(jī)）可以滿足作為數(shù)控系統(tǒng)核心部件的要求。這個(gè)階段歷經(jīng)了三代 ： 第一代 —— 電子管；第二代 —— 晶體管；第三代 —— 小規(guī)模集成電路。近半個(gè)世紀(jì)以來，數(shù)控系統(tǒng)經(jīng)歷了兩個(gè)階段 ， 六代的發(fā)展。 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展 1946 年誕生了世界上第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)，它為人類進(jìn)入信息社會(huì)奠定了基礎(chǔ)。總 之，大力發(fā)展以數(shù)控技術(shù)為核心的先進(jìn)制造技術(shù)已成為世界各發(fā)達(dá)國(guó)家加速經(jīng)濟(jì)發(fā)展、提高綜合國(guó)力和國(guó)家地位的重要途徑。當(dāng)今世界各國(guó)制造業(yè)廣泛采用數(shù)控技術(shù)，以提高制造能力和水平，提高對(duì)動(dòng)態(tài)多變市場(chǎng)的適應(yīng)能力和競(jìng)爭(zhēng)能力。馬克思曾經(jīng)說過 “各種經(jīng)濟(jì)時(shí)代的區(qū)別，不在于生產(chǎn)什么，而在于怎樣生產(chǎn)，用什么勞動(dòng)資料生產(chǎn) ”。實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) ( CAD）、計(jì)算機(jī)輔助制造（ CAM）、計(jì)算機(jī)輔助質(zhì)量監(jiān)督（ CAQ）等的有機(jī)結(jié)合，是現(xiàn)代集成制造技術(shù)的基礎(chǔ)。數(shù)控機(jī)床一般是封閉式加工，既清潔，又安全。特別是加工中心可進(jìn)行多工位、多工序的自動(dòng)加工。 減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，改善勞動(dòng)條件 數(shù)控機(jī)床加工前經(jīng)調(diào)整好后，輸人程序并啟動(dòng)，機(jī)床就能自動(dòng)連續(xù)進(jìn)行加工，直至加工結(jié)束。由于數(shù)控機(jī)床具有側(cè)量系統(tǒng)，減少零件裝卡到機(jī)床上的調(diào)整時(shí)間和零件加工過程中的檢驗(yàn)時(shí)間。良好的結(jié)構(gòu)剛度允許數(shù)控機(jī)床進(jìn)行強(qiáng)力切削、高速切削。加工時(shí)可選用最佳的切削速度和進(jìn)給速度，可進(jìn)行恒轉(zhuǎn)速或恒切削速度的切削。加 工時(shí)間包括機(jī)動(dòng)時(shí)間和輔助時(shí)間。因此，數(shù)控機(jī)床適于高精度、形狀復(fù)雜零件的加工。數(shù)控機(jī)床可以對(duì)結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜的零件進(jìn)行手工編程或自動(dòng)編程。同一批加工零件的一致性很好，加工質(zhì)量十分穩(wěn)定．?dāng)?shù)控機(jī)床一般都具有刀具半徑補(bǔ)償和位置補(bǔ)償功能。對(duì)于中、小型數(shù)控機(jī)床，定位精度普遍可 達(dá)到 0 . 02mm，重復(fù)定位精度可達(dá)到0 . 010 . 005mm。進(jìn)給傳動(dòng)鏈中有消除間隙的裝置。 加工精度高 由于數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)和進(jìn)給傳動(dòng)采用直流或交流伺服電機(jī)，可實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速。 具有高度柔性 數(shù)控機(jī)床 是按照被加工零件的數(shù)控程序來進(jìn)行自動(dòng)加工的，當(dāng)改變加工零件時(shí)，只要改變數(shù) 控程序軟件，不需要更換工具、夾具，也不需改變數(shù)控機(jī)床機(jī)械部分和控制部分的硬件，就能適應(yīng)加工。 5. 自動(dòng)運(yùn)動(dòng)使至 程序 結(jié)束。如對(duì)刀點(diǎn)、換刀點(diǎn)的選擇，刀具的補(bǔ)償。設(shè)計(jì)數(shù)控加工工序，如工序的劃分，刀具的選擇 ，夾具的定位與安裝，切削用量的確定，走刀路線的確定。 數(shù)控加工工藝內(nèi)容 洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 1. 選擇適合在數(shù)控上加工的零件，確定工序內(nèi)容。 隨著制造設(shè)備的數(shù)控化率不斷提高，數(shù)控加工技術(shù)在我國(guó)得到日益廣泛的使用，在模具行業(yè)，掌握數(shù)控技術(shù)與否及加工過程中的數(shù)控化率的高低已成為企業(yè)是否具有競(jìng)爭(zhēng)力的象征。也就是說加工零件的質(zhì)量及加工時(shí)間是由數(shù)控程序決定而不是由機(jī)床操作人員決定的。數(shù)控加工經(jīng)歷了半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展已成為應(yīng)用于當(dāng)代各個(gè)制造領(lǐng)域的先進(jìn)制造技術(shù)。先進(jìn)的加工工藝加工出的花鍵 軸質(zhì)量好、效率高且穩(wěn)定，伴隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，我國(guó)的 花鍵 軸生產(chǎn) 得到較大的發(fā)展，總量已具相當(dāng)?shù)囊?guī)模，無論是設(shè)計(jì)水平，還是產(chǎn)品品種、質(zhì)量、生產(chǎn)規(guī)模、生產(chǎn)方式都有很大的發(fā)展。因此，各工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家十分重視花鍵 軸的生產(chǎn)，不斷改進(jìn)其材質(zhì)及加工手段， 以提高其性能水平， 滿足發(fā)動(dòng)機(jī)行業(yè)的需要 。 伴隨著 制造業(yè) 的發(fā)展，我國(guó)的發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸生產(chǎn)得到較大的發(fā)展，總量已具相當(dāng)?shù)囊?guī)模，無論是設(shè) 計(jì)水平，還是產(chǎn)品品種、質(zhì)量、生產(chǎn)規(guī)模、生產(chǎn)方式都有很大的發(fā)展。隨著社會(huì)的進(jìn)步，科技的發(fā)展，數(shù)控技術(shù)應(yīng)用越來越廣泛，數(shù)控專業(yè)人才倍受企業(yè)的青睞。目前，數(shù)控加工技術(shù)成為了機(jī)械制造領(lǐng)域中最具活力、最有前途的先進(jìn)制造技術(shù)之一，數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用已滲入到制造業(yè)的各個(gè)行業(yè)，無論是傳統(tǒng)的機(jī)械加工和精密加工，還是電子產(chǎn)品的生產(chǎn)都廣泛應(yīng)用數(shù)控技術(shù)及數(shù)控設(shè)備。數(shù)控技術(shù)是一門全新的技術(shù)，它整合了機(jī)械技術(shù)、物理技術(shù)、電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等多門學(xué)科的知識(shí)。 花鍵軸零件的數(shù)控生產(chǎn)加工工藝對(duì)我們熟練掌握運(yùn)用數(shù)控編程等相關(guān)技術(shù)具有很大的幫助。如何從工藝的角度根據(jù)各企業(yè)的設(shè)備現(xiàn)狀、產(chǎn)品生產(chǎn)規(guī)模、零件結(jié)構(gòu)形式與加工精度要求等方面來合理地進(jìn)行產(chǎn)品工藝方案設(shè)計(jì)，充分發(fā)揮企業(yè)現(xiàn)有數(shù)控設(shè)備與傳統(tǒng)設(shè)備的加工效率 ，使企業(yè)設(shè)備資源與人力資源得到充分利用，需要從多個(gè)方面來探討。 高效率、高精度加工是數(shù)控機(jī)床加工最主要特點(diǎn)之一。制造業(yè)中尤其是機(jī)械制造業(yè)，在產(chǎn)品生產(chǎn)過程中按照特定工藝，不論其生產(chǎn)規(guī)模如何，都需要種類繁多的工藝裝備， 而制造業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量、生產(chǎn)率、成本無不與工藝裝備有關(guān)。 隨著科技的進(jìn)步，機(jī)械制造業(yè)也正日新月異地變化著，對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的要求也日趨嚴(yán)格，特別是在加工精度方面。 關(guān)鍵詞： 機(jī)械制造，加工工藝， 花鍵 軸 ， 數(shù)控編程 洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） II Axis NC Machining Spline Graduation ABSTRACT CNC technology (digital control technology) widely used in the manufacturing sector, the new look of today39。為此我在所學(xué)數(shù)控基礎(chǔ)知識(shí)和原有的加工工藝設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上對(duì)花鍵軸零件的數(shù)控加工等工藝作出闡述，希望通過對(duì)此設(shè)計(jì)能使我們?cè)跀?shù)控技術(shù)應(yīng)用和產(chǎn)品的加工方面得 到一定的經(jīng)驗(yàn)。洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） I 花鍵軸數(shù)控加工 摘 要 數(shù)控技術(shù)（數(shù)字控制技術(shù)）在制造業(yè)的廣泛運(yùn)用，使當(dāng)今的制造業(yè)生產(chǎn)面貌煥然一新，通過畢業(yè)設(shè)計(jì)能使我們熟練掌握數(shù)控加工零件的編程技術(shù)，掌握設(shè)計(jì)機(jī)床用夾具的基本原理和方法，能根據(jù)加工要求設(shè)計(jì)出相應(yīng)的產(chǎn)品，提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能力。 花鍵軸零件在現(xiàn)代生活中占據(jù)十分重要和不可忽視的地位，它的數(shù)控生產(chǎn)加工工藝對(duì)于我們熟練掌握運(yùn)用數(shù)控編程等相關(guān)技術(shù)有很大的幫助。 本