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1、目录 第一章 数控机床的加工特点 第二章 数控加工8(一）数控加工概述（二)数控加工在机械制造中的地位和作用10 第三章零件图的审查分析与技术要求的确定1 第四章 毛胚的确定12 第五章 选择机床设备13 第六章 装夹方法与量具的选择14（一）毛胚及装夹方法4（二）量具的选择14 第七章 刀具选择和对刀点、换刀点的确定1（一)选择刀具5(二）对刀点、换刀点的确定5 第八章 工艺过程与工艺路线的确定16(一)工艺路线的确定6(二）工艺路线16（三）零件图17 第九章 尺寸计算与零件轮廓节点坐标的计算1 第十章 程序的编制19(一）程序单20（二)工艺卡21 结束语2 参考文献 前言 一 数控技术
2、的发展趋势 数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化,使制造业成为工业化的象征,而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大,他对国计民生的一些重要行业（T、汽车、轻工、医疗等)的发展起着越来越重要的作用,因为这些行业所需装备的数字化已是现代发展的大趋势。从目前世界上数控技术及其装备发展的趋势来看,其主要研究热点有以下几个方面 1.高速、高精加工技术及装备的新趋势 高速、高精加工技术可极大地提高效率，提高产品的质量和档次,缩短生产周期和提高市场竞争能力。为此日本先端技术研究会将其列为 5 大现代制造技术之一,国际生产工程学会（CIR）将其确定为 2世纪的中心研究方向之一。在轿车工业领域,
3、年产0 万辆的生产节拍是 40 秒/辆，而且多品种加工是轿车装备必须解决的重点问题之一;在航空和宇航工业领域，其加工的零部件多为薄壁和薄筋,刚度很差，材料为铝或铝合金,只有在高切削速度和切削力很小的情况下，才能对这些筋、壁进行加工。近来采用大型整体铝合金坯料“掏空”的方法来制造机翼、机身等大型零件来替代多个零件通过众多的铆钉、螺钉和其他联结方式拼装,使构件的强度、刚度和可靠性得到提高。这些都对加工装备提出了高速、高精和高柔性的要求。从 EMO200展会情况来看,高速加工中心进给速度可达 8m/i，甚至更高，空运行速度可达 100m/in 左右。目前世界上许多汽车厂,包括我国的上海通用汽车公司，
4、已经采用以高速加工中心组成的生产线部分替代组合机床。美国 CNCINNTI 公司的HyperMach 机床进给速度最大达 60m/in，快速为 100/mn，加速度达g,主轴转速已达 60 000r/min。加工一薄壁飞机零件，只用 30min,而同样的零件在一般高速铣床加工需h，在普通铣床加工需 8;德国 DM公司的双主轴车床的主轴速度及加速度分别达*！000rmm 和 1g。在加工精度方面，近0 年来，普通级数控机床的加工精度已由10m 提高到 5m,精密级加工中心则从 3，提高到1.5m,并且超精密加工精度已开始进入纳米级(001m)。在可靠性方面,国外数控装置的 MF 值已达 6 00
5、0h 以上,伺服系统的 MTF 值达到 3000以上，表现出非常高的可靠性。为了实现高速、高精加工,与之配套的功能部件如电主轴、直线电机得到了快速的发展，应用领域进一步扩大。2 轴联动加工 bsp;采用 5 轴联动对三维曲面零件的加工，可用刀具最佳几何形状进行切削，不仅光洁度高，而且效率也大幅度提高。一般认为,台 5 轴联动机床的效率可以等于 2 台轴联动机床,特别是使用立方氮化硼等超硬材料铣刀进行高速铣削淬硬钢零件时，5 轴联动加工可比 3 轴联动加工发挥更高的效益。但过去因 5 轴联动数控系统、主机结构复杂等原因，其价格要比 3 轴联动数控机床高出数倍,加之编程技术难度较大，制约了轴联动机
6、床的发展。当前由于电主轴的出现,使得实现 5 轴联动加工的复合主轴头结构大为简化，其制造难度和成本大幅度降低,数控系统的价格差距缩小。因此促进了复合主轴头类型 5 轴联动机床和复合加工机床(含 5 面加工机床)的发展。在MO01 展会上，新日本工机的面加工机床采用复合主轴头,可实现 4 个垂直平面的加工和任意角度的加工,使得 5 面加工和 5 轴加工可在同一台机床上实现，还可实现倾斜面和倒锥孔的加工。德国 DMG 公司展出UVouti系列加工中心，可在一次装夹下 5 面加工和轴联动加工,可由 CNC 系统控制或/CAM 直接或间接控制。智能化、开放式、网络化成为当代数控系统发展的主要趋势 21
7、 世纪的数控装备将是具有一定智能化的系统，智能化的内容包括在数控系统中的各个方面：为追求加工效率和加工质量方面的智能化,如加工过程的自适应控制，工艺参数自动生成；为提高驱动性能及使用连接方便的智能化，如前馈控制、电机参数的自适应运算、自动识别负载自动选定模型、自整定等;简化编程、简化操作方面的智能化，如智能化的自动编程、智能化的人机界面等;还有智能诊断、智能监控方面的内容、方便系统的诊断及维修等。为解决传统的数控系统封闭性和数控应用软件的产业化生产存在的问题。目前许多国家对开放式数控系统进行研究，如美国的C(T Next Geaon Wok-StatinMchine Conr)、和复合加工机床
8、 e sem Aritetre fr onol whin uomaion Sysems)、日本的 OSE（Open Sym Enviroment or Contrle），中国的 OC(Open Numerial Contro Sytem)等。数控系统开放化已经成为数控系统的未来之路。所谓开放式数控系统就是数控系统的开发可以在统一的运行平台上，面向机床厂家和最终用户，通过改变、增加或剪裁结构对象(数控功能）,形成系列化,并可方便地将用户的特殊应用和技术诀窍集成到控制系统中，快速实现不同品种、不同档次的开放式数控系统,形成具有鲜明个性的名牌产品。目前开放式数控系统的体系结构规范、通信规范、配置规范
9、、运行平台、数控系统功能库以及数控系统功能软件开发工具等是当前研究的核心。网络化数控装备是近两年国际著名机床博览会的一个新亮点。数控装备的网络化将极大地满足生产线、制造系统、制造企业对信息集成的需求,也是实现新的制造模式如敏捷制造、虚拟企业、全球制造的基础单元。国内外一些著名数控机床和数控系统制造公司都在近两年推出了相关的新概念和样机，如在 EMO21 展中,日本山崎马扎克(Mk）公司展出的“CybrPrdution Ceter”（智能生产控制中心，简称 CPC)；日本大隈（Okuma）机床公司展出“I laza”（信息技术广场，简称T 广场)；德国西门子(Siemn)公司展出的 Open M
10、anufacturing nionmen（开放制造环境,简称 OME)等,反映了数控机床加工向网络化方向发展的趋势。4.重视新技术标准、规范的建立）(关于数控系统设计开发规范 如前所述,开放式数控系统有更好的通用性、柔性、适应国纷纷实施战略发展计划，并进行开放式体系结构数控系统规范(、OCA、OS)的研究和制定,世界个最大的经济体在短期内进行了几乎相同的科学计划和规范的制定，预示了数控技术的一个新的变革时期的来临。我国在00 年也开始进行中国的 OC 数控系统的规范框架的研究和制定。(2)关于数控标准 数控标准是制造业信息化发展的一种趋势。数控技术诞生后的 50年间的信息交换都是基于SO698
11、3 标准,即采用 G，M 代码描述如何（ho)加工,其本质特征是面向加工过程,显然,他已越来越不能满足现代数控技术高速发展的需要。为此,国际上正在研究和制定一种新的CNC 系统标准 I14649(TENC）,其目的是提供一种不依赖于具体系统的中性机制,能够描述产品整个生命周期内的统一数据模型,从而实现整个制造过程，乃至各个工业领域产品信息的标准化。STEP-NC 的出现可能是数控技术领域的一次革命，对于数控技术的发展乃至整个制造业，将产生深远的影响。首先，STEPC 提出一种崭新的制造理念，传统的制造理念中，NC 加工程序都集中在单个计算机上。而在新标准下,NC 程序可以分散在互联网上，这正是
12、数控技术开放式、网络化发展的方向。其次，EP-NC 数控系统还可大大减少加工图纸（约5%)、加工程序编制时间（约 3%)和加工时间(约0）。目前，欧美国家非常重视 STEPN的研究，欧洲发起了TEP-NC 的 IMS 计划(1999.1.01.1231）。参加这项计划的有来自欧洲和日本的 20 个 CAD/CM/CP/CNC 用户、厂商和学术机构。美国的TE Tols 公司是全球范围内制造业数据交换软件的开发者，他已经开发了用作数控机床加工信息交换的超级模型(Suer Moel）,其目标是用统一的规范描述所有加工过程。目前这种新的数据交换格式已经在配备了 SIENS、FIDIA 以及欧洲 OS
13、CA-N数控系统的原型样机上进行了验证。5.柔性化 包含两方面:数控系统本身的柔性,数控系统采用模块化设计,功能覆盖面大，可裁剪性强，便于满足不同用户的需求；群控系统的柔性，同一群控系统能依据不同生产流程的要求,使物料流和信息流自动进行动态调整,从而最大限度地发挥群控系统的效能。6.工艺复合性和多轴化 以减少工序、辅助时间为主要目的的复合加工，正朝着多轴、多系列控制功能方向发展。数控机床的工艺复合化是指工件在一台机床上一次装夹后，通过自动换刀、旋转主轴头或转台等各种措施,完成多工序、多表面的复合加工。数控技术轴，西门子80 系统控制轴数可达 24 轴。(4)实时智能化 早期的实时系统通常针对相
14、对简单的理想环境,其作用是如何调度任务,以确保任务在规定期限内完成。而人工智能则试图用计算模型实现人类的各种智能行为。科学技术发展到今天,实时系统和人工智能相互结合,人工智能正向着具有实时响应的、更现实的领域发展,而实时系统也朝着具有智能行为的、更加复杂的应用发展,由此产生了实时智能控制这一新的领域。在数控技术领域，实时智能控制的研究和应用正沿着几个主要分支发展:自适应控制、模糊控制、神经网络控制、专家控制、学习控制、前馈控制等。例如在数控系统中配备编程专家系统、故障诊断专家系统、参数自动设定和刀具自动管理及补偿等自适应调节系统，在高速加工时的综合运动控制中引入提前预测和预算功能、动态前馈功能
15、，在压力、温度、位置、速度控制等方面采用模糊控制，使数控系统的控制性能大大提高,从而达到最佳控制的目的。7能发展方向 （)用户界面图形化 用户界面是数控系统与使用者之间的对话接口。由于不同用户对界面的要求不同,因而开发用户界面的工作量极大，用户界面成为计算机软件研制中最困难的部分之一。当前 INERNT、虚拟现实、科学计算可视化及多媒体等技术也对用户界面提出了更高要求。图形用户界面极大地方便了非专业用户的使用，人们可以通过窗口和菜单进行操作,便于蓝图编程和快速编程、三维彩色立体动态图形显示、图形模拟、图形动态跟踪和仿真、不同方向的视图和局部显示比例缩放功能的实现。)(科学计算可视化 科学计算可
16、视化可用于高效处理数据和解释数据，使信息交流不再局限于用文字和语言表达,而可以直接使用图形、图像、动画等可视信息。可视化技术与虚拟环境技术相结合，进一步拓宽了应用领域，如无图纸设计、虚拟样机技术等，这对缩短产品设计周期、提高产品质量、降低产品成本具有重要意义。在数控技术领域,可视化技术可用于 CAD/CM，如自动编程设计、参数自动设定、刀具补偿和刀具管理数据的动态处理和显示以及加工过程的可视化仿真演示等。)3(插补和补偿方式多样化 多种插补方式如直线插补、圆弧插补、圆柱插补、空间椭圆曲面插补、螺纹插补、极坐标插补、2D2 螺旋插补、NANO 插补、NURBS 插补(非均匀有理 B 样条插补)、
17、样条插补(A、B、C 样条)、多项式插补等。多种补偿功能如间隙补偿、垂直度补偿、象限误差补偿、螺距和测量系统误差补偿、与速度相关的前馈补偿、温度补偿、带平滑接近和退出以及相反点计算的刀具半径补偿等。）(内装高性能 PC 数控系统内装高性能 PC 控制模块,可直接用梯形图或高级语言编程,具有直观的在线调试和在线帮助功能。编程工具中包含用于车床铣床的标准PLC 用户程序实例,用户可在标准LC 用户程序基础上进行编辑修改，从而方便地建立自己的应用程序。）5(多媒体技术应用 多媒体技术集计算机、声像和通信技术于一体，使计算机具有综合处理声音、文字、图像和视频信息的能力。在数控技术领域，应用多媒体技术可
18、以做到信息处理综合化、智能化，在实时监控系统和生产现场设备的故障诊断、生产过程参数监测等方面有着重大的应用价值。8.体系结构的发展（1)集成化 采用高度集成化PU、RSC 芯片和大规模可编程集成电路 FPGA、PLD、PLD 以及专用集成电路 AIC 芯片,可提高数控系统的集成度和软硬件运行速度。应用 FPD 平板显示技术,可提高显示器性能。平板显示器具有科技含量高、重量轻、体积小、功耗低、便于携带等优点,可实现超大尺寸显示,成为和 CRT 抗衡的新兴显示技术，是 21 世纪显示技术的主流。应用先进封装和互连技术，将半导体和表面安装技术融为一体。通过提高集成电路密度、减少互连长度和数量来降低产品价格，改进性能,减小组件尺寸，提高系统的可靠性。(2)模块化 硬件模块化易于实现数控系统的集成化和标准化。根据不同的功能需求，将基本模块，如 CPU、存储器、位置伺服、PC、输入输出接口、通讯等模块,作成标准的系列化产品，通过积木方式进行功能裁剪和模块数量的增减,构成不同档次的数控系统。（3)网络化 机床联网可进行远程控制和无人化操作。通过机床联网，可在任何一台机床上对其它机床进行编程、设定、操作、运行,不同机床的画面可同时显示在每一台机床的屏幕