畢業(yè)設(shè)計(jì)基于FANUC oiMD系統(tǒng)加工中心的典型零件分析

1、畢畢 業(yè)業(yè) 設(shè)設(shè) 計(jì)計(jì) 題題 目：目：壓印機(jī)零件的數(shù)控加工壓印機(jī)零件的數(shù)控加工 專專 業(yè)：業(yè)：數(shù)控技術(shù)應(yīng)用數(shù)控技術(shù)應(yīng)用 班班 級：級： 學(xué)生姓名：學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師：指導(dǎo)教師： 20102010 年年 1111 月月 摘摘 要要 此次畢業(yè)設(shè)計(jì)基于 fanuc oi-md 系統(tǒng)加工中心的典型零件分析，編程與加工。 數(shù)控機(jī)床以其卓越的柔性自動(dòng)化的性能、優(yōu)異而穩(wěn)定的精度、靈捷而多樣化的功能引 起世人矚目，因此數(shù)控技術(shù)成為先進(jìn)制造技術(shù)中的一項(xiàng)核心技術(shù)。通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)將對 數(shù)控機(jī)床的發(fā)展，現(xiàn)狀和前景進(jìn)行全面的分析。切實(shí)的將理論與實(shí)踐相結(jié)合，利用加工中 心對壓印機(jī)典型零件進(jìn)行加工。并將零件從毛坯到加工

2、成型的過程進(jìn)行分析最終實(shí)現(xiàn)各機(jī) 構(gòu)間的靈活運(yùn)作。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)主要介紹的是壓印機(jī)機(jī)構(gòu)的其中兩個(gè)典型零件的加工工藝過程及方法， 對其基本結(jié)構(gòu)、加工表面、毛坯材料、整個(gè)零件的加工工藝過程、程序的編制等方面著手 分析。通過實(shí)例介紹數(shù)控機(jī)床加工工件的相關(guān)過程。 關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：數(shù)控系統(tǒng)， 配合零件，零件結(jié)構(gòu)，加工工藝 目目 錄錄 摘要 第 1 章 緒 論 .1 1.1 什么是數(shù)控機(jī)床.1 1.2 數(shù)控機(jī)床的發(fā)展概述.1 1.2.1 數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生.1 1.2.2 數(shù)控機(jī)床的發(fā)展歷程.2 1.2.3 我國數(shù)控機(jī)床的發(fā)展概況.2 1.3 數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展.3 1.3.1 電子元件技術(shù)的發(fā)展.3 1.3.2

3、軟件的應(yīng)用.3 1.3.3 數(shù)控標(biāo)準(zhǔn)的引入.3 1.4 數(shù)控機(jī)床的分類特點(diǎn)和適用范圍.4 1.4.1 數(shù)控機(jī)床的分類特點(diǎn).4 1.4.2 數(shù)控機(jī)床的適用范圍.7 1.5 課題研究的意義.7 1.6 本課題目前的現(xiàn)狀.8 1.6.1 國內(nèi)形勢.8 1.6.2 國外形勢.8 1.6.3 國內(nèi)與國外發(fā)展差距.9 1.7 課題預(yù)期達(dá)到的目標(biāo).9 1.8 可行性分析.9 1.8.1 理論方面.9 1.8.2 操作方面.10 第 2 章 數(shù)控加工設(shè)備及系統(tǒng) .10 2.1 數(shù)控加工設(shè)備.10 2.1.1 加工中心.10 2.1.2 加工中心構(gòu)成.10 2.1.3 數(shù)控車床.11 2.2 數(shù)控系統(tǒng).12 2

4、.2.1 華中“世紀(jì)星”系統(tǒng).12 2.2.2 fanuc 系統(tǒng) .13 2.3 fanuc-0i系統(tǒng)機(jī)床中常用的 g、m 代碼.14 2.3.1 功能字 g 代碼.14 2.3.2 功能字 m 代碼 .15 第 3 章 零件的工藝分析及加工 .17 3.1 零件結(jié)構(gòu)分析.17 3.1.1 壓印機(jī)總裝圖.17 3.1.2 零件 1-底座.18 3.1.3 零件 2-立柱.19 3.1.4 零件結(jié)構(gòu)組成分析.20 3.1.5 尺寸公差及保證方法.20 3.1.6 零件重點(diǎn)難點(diǎn)分析.20 3.2 零件的工藝分析.20 3.3 刀具清單.21 3.4 程序編輯.22 3.4.1 零件 1 的加工程序

5、.22 3.4.2 零件 2 的加工程序.24 總 結(jié) .26 參考文獻(xiàn) .27 第第 1 章章 緒緒 論論 1.11.1 什么是數(shù)控機(jī)床什么是數(shù)控機(jī)床 數(shù)字控制機(jī)床(numerical control machine tools)簡稱數(shù)控機(jī)床，這是一種將數(shù)字計(jì)算 技術(shù)應(yīng)用于機(jī)床的控制技術(shù)。它把機(jī)械加工過程中的各種控制信息用代碼化的數(shù)字表示， 通過信息載體輸入數(shù)控裝置。經(jīng)運(yùn)算處理由數(shù)控裝置發(fā)出各種控制信號，控制機(jī)床的動(dòng)作， 按圖紙要求的形狀和尺寸，自動(dòng)地將零件加工出來。數(shù)控機(jī)床較好地解決了復(fù)雜、精密、 小批量、多品種的零件加工問題，是一種柔性的、高效能的自動(dòng)化機(jī)床，代表了現(xiàn)代機(jī)床 控制技術(shù)的發(fā)

6、展方向，是一種典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品。 1.21.2 數(shù)控機(jī)床的發(fā)展概述數(shù)控機(jī)床的發(fā)展概述 1.2.1 數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生 隨著生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，機(jī)械產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜，對各種產(chǎn)品的性能、質(zhì) 量、生產(chǎn)率和成本的要求也越來越高。因此，對機(jī)械產(chǎn)品生產(chǎn)設(shè)備機(jī)床，也相應(yīng)地提 出了高效率、高精度和高自動(dòng)化的要求。據(jù)統(tǒng)計(jì)，單件、小批量零件的生產(chǎn)占整體機(jī)械加 工零件的 80左右，相應(yīng)地，生產(chǎn)設(shè)備還要適合產(chǎn)品更新?lián)Q代快、品種多、質(zhì)量和生產(chǎn)率 高、成本低的要求。由于一般采用的通用機(jī)床自動(dòng)化程度不高，基本上是人工操作，難以 提高生產(chǎn)效率和保證產(chǎn)品質(zhì)量。特別是一些由曲線、曲面組成的復(fù)雜零件，只能借助

7、劃線 和樣板用手工操作的方法來加工，或者利用靠模和仿型機(jī)床來加工，其加工精度和生產(chǎn)效 率都受到了很大的限制。為了解決這些難題，一種靈活、通用、高精度、高效率的自動(dòng)化 生產(chǎn)設(shè)備數(shù)控機(jī)床就產(chǎn)生了。 最早的利用數(shù)字控制技術(shù)控制機(jī)床進(jìn)行機(jī)械加工的想法，是為了解決復(fù)雜型面零件加 工，實(shí)現(xiàn)其過程的自動(dòng)化而產(chǎn)生的。在 20 世紀(jì) 40 年代，汽車、飛機(jī)和導(dǎo)彈制造工業(yè)發(fā)展 迅速，原來的加工設(shè)備已無法承擔(dān)復(fù)雜型面零件的加工。1984 年，美國密歇根州（state of michigan）的帕森斯（parsons）公司在制造飛機(jī)框架及直升機(jī)葉片輪廓時(shí)，首先提出 了采用電子計(jì)算機(jī)控制機(jī)床來加工樣板曲線的設(shè)想，并利用

8、計(jì)算機(jī)對葉片輪廓的加工路徑 進(jìn)行了數(shù)據(jù)處理，提高了加工精度。1952 年，帕森斯公司與麻省理工學(xué)院（mit）伺服機(jī) 構(gòu)研究所合作進(jìn)行研制工作，成功試制了第一臺三坐標(biāo)立式數(shù)控銑床。經(jīng)過三年的改進(jìn)， 數(shù)控機(jī)床于 1955 年進(jìn)入實(shí)用化階段，在復(fù)雜曲面的加工方面起到了重要的作用。 1.2.2 數(shù)控機(jī)床的發(fā)展歷程數(shù)控機(jī)床的發(fā)展歷程 自第一臺數(shù)控機(jī)床的誕生的半個(gè)多世紀(jì)以來，伴隨著數(shù)控元器件的發(fā)展和計(jì)算機(jī)技術(shù) 的不斷進(jìn)步，數(shù)控機(jī)床總共經(jīng)歷了六代的發(fā)展。 1952 年，美國麻省理工學(xué)院研制出的三坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)、利用脈沖乘法器原理的試驗(yàn)性數(shù)字 控制系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床最早的一代產(chǎn)品。 1959 年，電子行業(yè)研制出晶體管元

9、器件，因而數(shù)控系統(tǒng)中廣泛采用晶體管和印制電路 板技術(shù)，成為晶體管數(shù)控機(jī)床，跨入了數(shù)控機(jī)床的第二代。 1960 年，小規(guī)模集成電路出現(xiàn)，由于其體積小、功耗低，使數(shù)控系統(tǒng)的可靠性進(jìn)一步 增強(qiáng)，所以被廣泛的應(yīng)用到數(shù)控機(jī)床上，這一代的數(shù)控機(jī)床被稱為集成電路數(shù)控機(jī)床。 在以上三代數(shù)控機(jī)床時(shí)期，早期計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度比較低，這對當(dāng)時(shí)的科學(xué)計(jì)算和數(shù) 據(jù)處理影響還不大，但不能適應(yīng)機(jī)床實(shí)時(shí)控制的要求，所以人們采用數(shù)字邏輯電路制成一 臺機(jī)床專用計(jì)算機(jī)作為數(shù)控系統(tǒng)，這被稱為硬件連接數(shù)控（numerical control, nc）。 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，小型計(jì)算機(jī)開始取代專用控制的硬件邏輯數(shù)控系統(tǒng)，數(shù)控的 許多功能

10、靠軟件程序?qū)崿F(xiàn)。1970 年，通用小型機(jī)算計(jì)業(yè)已出現(xiàn)并成批生產(chǎn)，其運(yùn)算速度有 了大幅度的提高，這比邏輯電路專用計(jì)算機(jī)成本低、可靠性高。于是它被移植過來作為數(shù) 控系統(tǒng)的核心部件，數(shù)控機(jī)床從此進(jìn)入了第四代小型計(jì)算機(jī)數(shù)控（computer numerical control, cnc）階段。 1971 年，美國英特爾公司開發(fā)和使用了微處理器，又稱中央處理單元。1974 年，美國、 日本等國家研制出以微處理器為數(shù)控系統(tǒng)核心的數(shù)控機(jī)床。因?yàn)槲⑻幚砥魇峭ㄓ糜?jì)算機(jī)的 核心部件，故仍稱為計(jì)算機(jī)數(shù)控。20 多年來，微處理器數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床得到了飛速發(fā) 展和廣泛應(yīng)用，這就是第五代數(shù)字控制系統(tǒng)。 到了 1990

11、年，個(gè)人計(jì)算機(jī)（pc 機(jī)）的性能已經(jīng)發(fā)展到較成熟的階段，可滿足作為數(shù) 控系統(tǒng)核心部件的要求，而且 pc 機(jī)生產(chǎn)批量很大，價(jià)格便宜，可靠性高，數(shù)控系統(tǒng)從此進(jìn) 入了基于 pc 的階段，這也是第六代數(shù)控系統(tǒng)。 隨著對機(jī)械產(chǎn)品性能要求日益提高和適用范圍的擴(kuò)大以及新材料和新工藝的出現(xiàn)，對 數(shù)控機(jī)床也提出了更高的要求?，F(xiàn)代數(shù)控機(jī)床將綜合應(yīng)用信息技術(shù)、人工智能、控制理論 等領(lǐng)域的最新技術(shù)成就，新一代數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)水平會(huì)大大提高，數(shù)控機(jī)床的發(fā)展也將日新 月異。 1.2.3 我國數(shù)控機(jī)床的發(fā)展概況我國數(shù)控機(jī)床的發(fā)展概況 我國對數(shù)控機(jī)床及數(shù)控技術(shù)的研究和開發(fā)始于 1958 年，一直到 20 世紀(jì) 60 年代中期還

12、處在研制、開發(fā)時(shí)期。1965 年，國內(nèi)開始研制晶體管數(shù)控系統(tǒng)。20 世紀(jì) 60 年代末至 70 年 代初研制成功立式數(shù)控銑床、cjk-18 數(shù)控系統(tǒng)和數(shù)控非圓齒輪插齒機(jī)。從 20 世紀(jì) 70 年代 開始，我國的數(shù)控技術(shù)在車、銑、鏜、磨、齒輪加工、電加工等領(lǐng)域全面展開，數(shù)控加工 中心在上海、北京研制成功。但由于穩(wěn)定性未得到解決，因此沒有得到廣泛推廣。在這一 時(shí)期，數(shù)控線切割機(jī)床由于結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、價(jià)格低廉，在模具數(shù)控加工中得到了廣 泛應(yīng)用和推廣。20 世紀(jì) 80 年代，我國從日本 fanuc 公司引進(jìn)了部分?jǐn)?shù)控系統(tǒng)和直流伺服 電動(dòng)機(jī)、直流主軸電機(jī)技術(shù)，以及從美國、歐洲等發(fā)達(dá)國家引進(jìn)一些新的技

13、術(shù)，并進(jìn)行了 國產(chǎn)商品化生產(chǎn)，這些數(shù)控系統(tǒng)可靠性高、性能穩(wěn)定、功能齊全，推動(dòng)了我國數(shù)控機(jī)床穩(wěn) 定發(fā)展，使我國的數(shù)控機(jī)床在性能和質(zhì)量上產(chǎn)生了一個(gè)質(zhì)的飛躍。1995 年以后，我國國產(chǎn) 數(shù)控裝備的產(chǎn)業(yè)化取得了實(shí)質(zhì)性進(jìn)步。數(shù)控機(jī)床在品種上不斷增多、規(guī)格齊全。許多在技 術(shù)上復(fù)雜的大型數(shù)控機(jī)床和重型數(shù)控機(jī)床相繼研制出來?，F(xiàn)在，我國已經(jīng)建立了以中、低 檔數(shù)控機(jī)床為主的產(chǎn)業(yè)體系。20 世紀(jì) 90 年代開始了高檔數(shù)控機(jī)床的研發(fā)和生產(chǎn)，到 2006 年，我國的數(shù)控機(jī)床國內(nèi)總產(chǎn)量已達(dá)到 86000 余臺。近幾年，我國機(jī)床生產(chǎn)量已連續(xù)多年 居世界第三位，成為真正的機(jī)床生產(chǎn)大國。國外企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品，在國內(nèi)企業(yè)中，都能找

14、 到類似的產(chǎn)品，這表明我國的數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)已經(jīng)初具規(guī)模。但國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床與國外機(jī)床相 比在實(shí)現(xiàn)高速、高精上尚存在很大的差距，在實(shí)現(xiàn)動(dòng)作、性能的可靠性和精度的穩(wěn)定性方 面、在智能化制造工藝方面也存在較大差距。我國要想成為數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)強(qiáng)國還有一段很 長的路要走。 1.31.3 數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展 1.3.1 電子元件技術(shù)的發(fā)展電子元件技術(shù)的發(fā)展 微電子技術(shù)的發(fā)展，對數(shù)控技術(shù)起著極大的推動(dòng)作用。日本 fanuc 公司在 1956 年開 始采用電子管研究 nc，1959 年就采用鍺晶體管組成 nc，1963 年采用硅晶體管研制出 fs220、fs240 等系統(tǒng)，1969 年又采用中小規(guī)模 ic

15、更新了 fs220、fs240 等系統(tǒng)。20 世紀(jì) 70 年代，開始采用 3si 推出了 fs5、fs7、fs3、fs6、fs0、fs18、fs16、fs20、fs21、fs15 等一系列 cnc 系統(tǒng)， 從 4 位的位片機(jī)(fs7)到 16 位的 8086(fs6)和 32 位的 80486(fs0)。1996 年，fanuc 采 用最新專用芯片 352pin 的微電子工藝 bga 封裝及采用 mcm 工藝生產(chǎn)的微處理器，推出 了小型化高性能的 i 系列數(shù)控系統(tǒng)，大小只有原有系統(tǒng)的 1/4，大大減小了占用的空間，提 高了系統(tǒng)的性能及可靠性。 1.3.2 軟件的應(yīng)用軟件的應(yīng)用 在 1970 年

16、的芝加哥展覽會(huì)上，首次展出了由小型機(jī)組成的 cnc 數(shù)控系統(tǒng)。大約在 同時(shí)，英特爾公司發(fā)明了微處理器。1974 年，美、日等國相繼研制出以微處理器為核心的 cnc，有時(shí)也稱為 mnc。它運(yùn)用計(jì)算機(jī)存貯器里的程序完成數(shù)控要求的功能。其全部或 部分控制功能由軟件實(shí)現(xiàn)，包括譯碼、刀具補(bǔ)償、速度處理、插補(bǔ)、位置控制等。采用半 導(dǎo)體存貯器存貯零件加工程序，可以代替打孔的零件紙帶程序進(jìn)行加工，這種程序便于顯 示、檢查、修改和編輯，因而可以減少系統(tǒng)的硬件配置，提高系統(tǒng)的可靠性。采用軟件控 制大大增加了系統(tǒng)的柔性，降低了系統(tǒng)的制造成本。 1.3.3 數(shù)控標(biāo)準(zhǔn)的引入數(shù)控標(biāo)準(zhǔn)的引入 隨著 nc 成為機(jī)械自動(dòng)化加工

17、的重要設(shè)備，在管理和操作之間，都需要有統(tǒng)一的術(shù)語、 技術(shù)要求、符號和圖形，即有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，以便進(jìn)行世界性的技術(shù)交流和貿(mào)易。nc 技術(shù) 的發(fā)展，形成了多個(gè)國際通用的標(biāo)準(zhǔn)：即 iso 國際標(biāo)準(zhǔn)化組織標(biāo)準(zhǔn)、iec 國際電工委員會(huì) 標(biāo)準(zhǔn)和 eia 美國電子工業(yè)協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)等。最早制訂的標(biāo)準(zhǔn)有 nc 機(jī)床的坐標(biāo)軸和運(yùn)動(dòng)方向、 nc 機(jī)床的編碼字符、nc 機(jī)床的程序段格式、準(zhǔn)備功能和輔助功能、數(shù)控紙帶的尺寸、數(shù) 控的名詞術(shù)語等。這些標(biāo)準(zhǔn)的建立，對 nc 技術(shù)的發(fā)展起到了規(guī)范和推動(dòng)作用。最近， iso 基于用戶的需要和對下一個(gè) 5 年間信息技術(shù)的預(yù)測，又在醞釀推出新標(biāo)準(zhǔn)“cnc 控制 器的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”。它把 am

18、t(先進(jìn)制造技術(shù))的內(nèi)容集中在兩個(gè)主要的級別和它們之間的連接 上：第一級 cam，為車間和它的生產(chǎn)機(jī)械：第二級是上一級，為數(shù)據(jù)生成系統(tǒng)，由 cad、cap、cae 和 nc 編程系統(tǒng)及相關(guān)的數(shù)據(jù)庫組成。 1.41.4 數(shù)控機(jī)床的分類特點(diǎn)和適用范圍數(shù)控機(jī)床的分類特點(diǎn)和適用范圍 1.4.1 數(shù)控機(jī)床的分類特點(diǎn)數(shù)控機(jī)床的分類特點(diǎn) 目前，數(shù)控機(jī)床品種已經(jīng)基本齊全，規(guī)格繁多，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)已有 400 多個(gè)品種規(guī)格。 可以按照多種原則來進(jìn)行分類。但歸納起來，常見的是以下面 4 種方法來分類的。 1.1.按工藝用途分類按工藝用途分類 （1）一般數(shù)控機(jī)床。這類機(jī)床和傳統(tǒng)的通用機(jī)床種類一樣，有數(shù)控的車、銑、 鏜

19、、鉆、 磨床等等， 而且每一種又有很多品種，例如數(shù)控銑床中就有立銑、臥銑、工具銑、龍門銑 等。這類機(jī)床的工藝可能性和通用機(jī)床相似，所不同的是它能加工復(fù)雜形狀的零件。 （2）數(shù)控加工中心機(jī)床。這類機(jī)床是在一般數(shù)控機(jī)床的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。它是在一 般數(shù)控機(jī)床上加裝一個(gè)刀庫(可容納 10-100 多把刀具)和自動(dòng)換刀裝置而構(gòu)成的一種帶自動(dòng) 換刀裝置的數(shù)控機(jī)床(又稱多工序數(shù)控機(jī)床或鏜銑類加工中心，習(xí)慣上簡稱為加工中心 machining center)，這使數(shù)控機(jī)床更進(jìn)一步地向自動(dòng)化和高效化方向發(fā)展 。 數(shù)控加工中 心機(jī)床和一般數(shù)控機(jī)床的區(qū)別是:工件經(jīng)一次裝夾后,數(shù)控裝置就能控制機(jī)床自動(dòng)地更換刀 具，

20、連續(xù)地對工件各加工面自動(dòng)地完成銑 ( 車 ) 、鏜、鉆、鉸及攻絲等多工序加工。這 類機(jī)床大多是以鏜銑為主的，主要用來加工箱體零件。它和一般的數(shù)控機(jī)床相比具有如下 優(yōu)點(diǎn)： 減少機(jī)床臺數(shù), 便于管理，對于多工序的零件只要一臺機(jī)床就能完成全部加工，并 可以減少半成品的庫存量； 由于工件只要一次裝夾，因此減少了由于多次安裝造成的定位誤差，可以依靠機(jī)床 精度來保證加工質(zhì)量； 工序集中，減少了輔助時(shí)間，提高了生產(chǎn)率； 由于零件在一臺機(jī)床上一次裝夾就能完成多道工序加工，所以大大減少了專用工夾 具的數(shù)量，進(jìn)一步縮短了生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間。 由于數(shù)控加工中心機(jī)床的優(yōu)點(diǎn)很多，深受用戶歡 迎，因此在數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)中占有很重要

21、的地位。 另外還有一類加工中心，是在車床基礎(chǔ)上 發(fā)展起來的，以軸類零件為主要加工對象。除可進(jìn)行車削、鏜削外，還可以進(jìn)行端面和周 面上任意部位的鉆削、銑削和攻絲加工。這類加工中心也設(shè)有刀庫，可安裝 4-12 把刀具， 習(xí)慣上稱此類機(jī)床為車削中心(tc：turning center) 。 圖圖 1-11-1 五軸聯(lián)動(dòng)的數(shù)控加工五軸聯(lián)動(dòng)的數(shù)控加工 （3）多坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床。有些復(fù)雜形狀的零件，用三坐標(biāo)的數(shù)控機(jī)床還是無法加工，如 螺旋槳、飛機(jī)曲面零件的加工等，需要三個(gè)以上坐標(biāo)的合成運(yùn)動(dòng)才能加工出所需形狀。于 是出現(xiàn)了多坐標(biāo)的數(shù)控機(jī)床，其特點(diǎn)是數(shù)控裝置控制的軸數(shù)較多，機(jī)床結(jié)構(gòu)也比較復(fù)雜， 其坐標(biāo)軸數(shù)通常取決

22、于加工零件的工藝要求。現(xiàn)在常用的是 4，5，6 坐標(biāo)的數(shù)控機(jī)床。圖 1 為五軸聯(lián)動(dòng)的數(shù)控加工示意圖。這時(shí)，x,y,z 三個(gè)坐標(biāo)與轉(zhuǎn)臺的回轉(zhuǎn)、刀具的擺動(dòng)可以同 時(shí)聯(lián)動(dòng)，以加工機(jī)翼等類零件。 2.2. 按數(shù)控機(jī)床的運(yùn)動(dòng)軌跡分類按數(shù)控機(jī)床的運(yùn)動(dòng)軌跡分類 按照能夠控制的刀具與工件間相對運(yùn)動(dòng)的軌跡，可將數(shù)控機(jī)床分為點(diǎn)位控制數(shù)控機(jī)床、 點(diǎn)位直線控制數(shù)控機(jī)床、輪廓控制數(shù)控機(jī)床等?，F(xiàn)分述如下： （1）點(diǎn)位控制數(shù)控機(jī)床。 這類機(jī)床的數(shù)控裝置只能控制機(jī)床移動(dòng)部件從一個(gè)位置 ( 點(diǎn) ) 精確地移動(dòng)到另一個(gè)位置 ( 點(diǎn) ) ，即僅控制行程終點(diǎn)的坐標(biāo)值，在移動(dòng)過程中不進(jìn) 行任何切削加工，至于兩相關(guān)點(diǎn)之間的移動(dòng)速度及路線

23、則取決于生產(chǎn)率。這類機(jī)床主要數(shù) 控坐標(biāo)鏜床、數(shù)控鉆床、數(shù)控沖床和數(shù)控測量機(jī)等，其相應(yīng)的數(shù)控裝置稱之為點(diǎn)位控制裝 置。 （2）點(diǎn)位直線控制數(shù)控機(jī)床。 這類機(jī)床工作時(shí)，不僅要控制兩相關(guān)點(diǎn)之間的位置 (即 距離)，還要控制兩相關(guān)點(diǎn)之間的移動(dòng)速度和路線(即軌跡)。其路線一般都由和各軸線平行 的直線段組成。這類機(jī)床主要有簡易數(shù)控車床、數(shù)控鏜銑床和數(shù)控加工中心等。 （3）輪廓控制數(shù)控機(jī)床。這類機(jī)床的控制裝置能夠同時(shí)對兩個(gè)或兩個(gè)以上的坐標(biāo)軸進(jìn) 行連續(xù)控制。加工時(shí)不僅要控制起點(diǎn)和終點(diǎn)，還要控制整個(gè)加工過程中每點(diǎn)的速度和位置， 使機(jī)床加工出符合圖紙要求的復(fù)雜形狀的零件。它的輔助功能亦比較齊全。這類機(jī)床主要 有數(shù)

24、控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控磨床和電加工機(jī)床等。其相應(yīng)的數(shù)控裝置稱之為輪廓控制裝 置(或連續(xù)控制裝置) 。 3 3按伺服系統(tǒng)的控制方式分類按伺服系統(tǒng)的控制方式分類 數(shù)控機(jī)床按照對被控制量有無檢測反饋裝置可以分為開環(huán)和閉環(huán)兩種。在閉環(huán)系統(tǒng)中， 根據(jù)測量裝置安放的位置又可以將其分為全閉環(huán)和半閉環(huán)兩種。在開環(huán)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，還 發(fā)展了一種開環(huán)補(bǔ)償型數(shù)控系統(tǒng)。 1.開環(huán)控制數(shù)控機(jī)床。在開環(huán)控制中，機(jī)床沒有檢測反饋裝置（見圖 1-2）。 數(shù)控裝置發(fā)出信號的流程是單向的，所以不存在系統(tǒng)穩(wěn)定性問題。也正是由于信號的單向 流程,它對機(jī)床移動(dòng)部件的實(shí)際位置不作檢驗(yàn)，所以機(jī)床加工精度不高，其精度主要取決于 伺服系統(tǒng)的性能

25、。 工作過程是: 輸入的數(shù)據(jù)經(jīng)過數(shù)控裝置運(yùn)算分配出指令脈沖,通過伺服 機(jī)構(gòu)(伺服元件常為步進(jìn)電機(jī))使被控工作臺移動(dòng)。 這種機(jī)床工作比較穩(wěn)定、反應(yīng)迅速、調(diào) 試方便、維修簡單，但其控制精度受到限制。 它適用于一般要求的中、小型數(shù)控機(jī)床。 圖 1-2 開環(huán)控制系統(tǒng)框圖開環(huán)控制系統(tǒng)框圖 2.閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床。由于開環(huán)控制精度達(dá)不到精密機(jī)床和大型機(jī)床的要求，所以必 須檢測它的實(shí)際工作位置，為此，在開環(huán)控制數(shù)控機(jī)床上增加檢測反饋裝置，在加工中時(shí) 刻檢測機(jī)床移動(dòng)部件的位置，使之和數(shù)控裝置所要求的位置相符合，以期達(dá)到很高的加工 精度。 閉環(huán)控制系統(tǒng)框圖如圖 1-3 所示。 圖中 a 為速度測量元件， c 為位

26、置測量元件。 當(dāng)指令值發(fā)送到位置比較電路時(shí)，此時(shí)若工作臺沒有移動(dòng)，則沒有反饋量，指令值使得伺 服電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，通過 a 將速度反饋信號送到速度控制電路，通過 c 將工作臺實(shí)際位移量反饋 回去，在位置比較電路中與指令值進(jìn)行比較，用比較的差值進(jìn)行控制，直至差值消除時(shí)為 止，最終實(shí)現(xiàn)工作臺的精確定位。這類機(jī)床的優(yōu)點(diǎn)是精度高、速度快，但是調(diào)試和維修比 較復(fù)雜。其關(guān)鍵是系統(tǒng)的穩(wěn)定性，所以在設(shè)計(jì)時(shí)必須對穩(wěn)定性給予足夠的重視 。 圖 1-3 閉環(huán)控制系統(tǒng)框圖閉環(huán)控制系統(tǒng)框圖 (3) 半閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床。半閉環(huán)控制系統(tǒng)的組成如圖 1-4 所示。它是由閉環(huán)和開環(huán) 控制系統(tǒng)的結(jié)合。 圖 1-4 半閉環(huán)控制系統(tǒng)框圖半閉

27、環(huán)控制系統(tǒng)框圖 4 4 按數(shù)控裝置分類按數(shù)控裝置分類 數(shù)控機(jī)床若按其實(shí)現(xiàn)數(shù)控邏輯功能控制的數(shù)控裝置來分，有硬線（件）數(shù)控和軟線 （件）數(shù)控兩種。 （1）硬線數(shù)控（稱普通數(shù)控，即 nc）。這類數(shù)控系統(tǒng)的輸入、插補(bǔ)運(yùn)算、控制等功能 均由集成電路或分立元件等器件實(shí)現(xiàn)。一般來說，數(shù)控機(jī)床不同，其控制電路也不同，因 此系統(tǒng)的通用性較差，因其全部由硬件組成，所以功能和靈活性也較差。這類系統(tǒng)在 70 年代以前應(yīng)用得比較廣泛。 （2）軟線數(shù)控（又稱計(jì)算機(jī)數(shù)控或微機(jī)數(shù)控，即 cnc 或 mnc）。 這類系統(tǒng)利用中、大 規(guī)模及超大規(guī)模集成電路組成 cnc 裝置，或用微機(jī)與專用集成芯片組成，其主要的數(shù)控功 能幾乎全

28、由軟件來實(shí)現(xiàn)，對于不同的數(shù)控機(jī)床，只須編制不同的軟件就可以實(shí)現(xiàn)， 而硬件 幾乎可以通用。因而靈活性和適應(yīng)性強(qiáng)，也便于批量生產(chǎn)，模塊化的軟、硬件，提高了系 統(tǒng)的質(zhì)量和可靠性。所以，現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床都采用 cnc 裝置。 1.4.2 數(shù)控機(jī)床的適用范圍數(shù)控機(jī)床的適用范圍 數(shù)控機(jī)床是一種可編程的通用加工設(shè)備，但是因設(shè)備投資費(fèi)用較高，還不能用數(shù)控機(jī) 床完全替代其他類型的設(shè)備，因此，數(shù)控機(jī)床的選用有其一定的適用范圍。其中通用機(jī)床 多適用于零件結(jié)構(gòu)不太復(fù)雜、生產(chǎn)批量較小的場合；專用機(jī)床適用于生產(chǎn)批量很大的零件； 數(shù)控機(jī)床對于形狀復(fù)雜的零件盡管批量小也同樣適用。隨著數(shù)控機(jī)床的普及，數(shù)控機(jī)床的 適用范圍也愈來愈廣

29、，對一些形狀不太復(fù)雜而重復(fù)工作量很大的零件，如印制電路板的鉆 孔加工等，由于數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)率高，也已大量使用。 據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，當(dāng)生產(chǎn)批量在 100 件以下，用數(shù)控機(jī)床加工具有一定復(fù)雜程度零件 時(shí)，加工費(fèi)用最低，能獲得較高的經(jīng)濟(jì)效益。由此可見，數(shù)控機(jī)床最適宜加工以下類型的 零件： （1）生產(chǎn)批量小的零件(100 件以下)； （2）需要進(jìn)行多次改型設(shè)計(jì)的零件； （3）加工精度要求高、結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜的零件，如箱體類，曲線、曲面類零件； （4）需要精確復(fù)制和尺寸一致性要求高的零件； （5）價(jià)值昂貴的零件，這種零件雖然生產(chǎn)量不大，但是如果加工中因出現(xiàn)差錯(cuò)而報(bào)廢， 將產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)損失。 1.51.5 課題

30、研究的意義課題研究的意義 在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中首先我對數(shù)控技術(shù)又一次有了更新的認(rèn)識和它的發(fā)展史，在它發(fā)展 的時(shí)候遇到一些“瓶頸”。自 1952 年，第一臺數(shù)控機(jī)床問世，成為世界機(jī)械工業(yè)史上一件 劃時(shí)代的事件，推動(dòng)了自動(dòng)化的發(fā)展。 在做畢業(yè)設(shè)計(jì)的同時(shí)我個(gè)人學(xué)到了許多以前沒有認(rèn)真了解過的知識，這使我將來走上 社會(huì)，能更快更好的融入進(jìn)這個(gè)數(shù)控行業(yè)的大家庭中。 通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我對在學(xué)校這 4 年多的學(xué)校又進(jìn)行了一次充分的復(fù)習(xí)。在動(dòng)手能 力方面我能更好的操作機(jī)床進(jìn)行對零件的加工，并達(dá)到圖紙上的要求。讓我在將來走上社 會(huì)，在自己的崗位上能得心應(yīng)手，發(fā)揮自己的所長。 1.61.6 本課題目前的現(xiàn)狀本課題目前

31、的現(xiàn)狀 數(shù)控技術(shù)是用數(shù)字信息對機(jī)械運(yùn)動(dòng)和工作過程進(jìn)行控制的技術(shù)補(bǔ)習(xí)。它是集傳統(tǒng)的機(jī) 械制造技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代控制技術(shù)、傳感檢測技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、光機(jī)電技術(shù)于 一體的現(xiàn)代制造業(yè)的基礎(chǔ)技術(shù)，具有高精度、高效率、柔性自動(dòng)化等特點(diǎn)，對制造業(yè)實(shí)現(xiàn) 柔性自動(dòng)化、集成化、智能化起著舉足輕重的作用。數(shù)控裝備則是以數(shù)控技術(shù)為代表的新 技術(shù)對傳統(tǒng)制造產(chǎn)業(yè)和新興制造業(yè)的滲透形成的機(jī)電一體化產(chǎn)品。數(shù)控技術(shù)是制造自動(dòng)化 的關(guān)鍵基礎(chǔ)，是現(xiàn)代制造業(yè)的靈魂核心，其水平高低和裝備擁有量的多少是衡量一個(gè)國家 工業(yè)現(xiàn)代化的重要標(biāo)志。 1.6.1 國內(nèi)形勢國內(nèi)形勢 近年來，我國數(shù)控技術(shù)與裝備的開發(fā)研制，得到了國家和企業(yè)的高度重

32、視，取得了很 大的進(jìn)步，如基于 pc 機(jī)的開放式智能化數(shù)控系統(tǒng)?？蓪?shí)施多軸控制，并已具備聯(lián)網(wǎng)進(jìn)線等 功能。但是，國產(chǎn)數(shù)控技術(shù)在技術(shù)創(chuàng)新能力、商品化進(jìn)程、市場占有率等方面尚有諸多不 足。我國數(shù)控技術(shù)起步于 20 世紀(jì) 50 年代末期，經(jīng)歷了初期的封閉式開發(fā)階段，“六五”、 “七五”期間的消化吸收、引進(jìn)技術(shù)階段，“八五”期間建立國產(chǎn)化體系階段，“九五” 期間產(chǎn)業(yè)化階段，現(xiàn)已基本掌握了現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)，建立了數(shù)控開發(fā)、生產(chǎn)基地，培養(yǎng)了一 批數(shù)控專業(yè)人才，初步形成了自己的數(shù)控產(chǎn)業(yè)。目前，較具規(guī)模的企業(yè)有廣州數(shù)控、航天 數(shù)控、華中數(shù)控等，生產(chǎn)了具有中國特色的經(jīng)濟(jì)型、普及型數(shù)控系統(tǒng)。經(jīng)半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展， 產(chǎn)品的

33、性能和可靠性有了較大的提高，逐漸被用戶認(rèn)可，在市場上站穩(wěn)了腳跟。我國現(xiàn)有 數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)廠家 100 多家，生產(chǎn)數(shù)控產(chǎn)品幾千種以上。產(chǎn)品主要分為 3 種類型:經(jīng)濟(jì)型、 普及型、高檔型。在第八屆中國國際機(jī)床展覽會(huì)(北京 cimt2003)上，展出大陸國產(chǎn)機(jī)床 700 多臺，在 600 多臺金屬切削機(jī)床和近 100 臺金屬成形機(jī)床展品中，數(shù)控機(jī)床分別占 75% 和 54%。這既體現(xiàn)了中國機(jī)床市場的需求趨勢，也反映中國在數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)化方面取得的 突破性進(jìn)展。盡管如此，國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床在機(jī)床中的比重還是很低的(中國機(jī)床數(shù)控化率不足 50%、日本已經(jīng)達(dá)到 75%、歐美亦達(dá)到 65%)。由此可見，中國數(shù)控產(chǎn)業(yè)還

34、有很大的發(fā)展空間、 廣闊的市場和無限的發(fā)展?jié)摿?。目前，國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)用于舊機(jī)床改造的多，用于裝備新機(jī) 床的少，用于全功能性機(jī)床裝備的就更少，使用國外系統(tǒng)裝備國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的尚為數(shù)不少。 由此說明，國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)在用戶心中的地位較國外產(chǎn)品低。我國數(shù)控技術(shù)的現(xiàn)狀是:系統(tǒng)的 技術(shù)含量低，產(chǎn)生的附加值少，不具備與進(jìn)口系統(tǒng)進(jìn)行全面抗衡的能力，只在低端市場占 有一席之地，還不能為我國數(shù)控產(chǎn)業(yè)起到支撐的作用，與國外相比，至少還有 20 年的差距。 1.6.2 國外形勢國外形勢 當(dāng)今世界工業(yè)國家數(shù)控機(jī)床的擁有量反映了這個(gè)國家的經(jīng)濟(jì)能力和國防實(shí)力。世界各 國信息產(chǎn)業(yè)、生物產(chǎn)業(yè)、航空、航天等國防工業(yè)廣泛采用數(shù)控技術(shù)，以

35、提高制造能力和水 平，提高對市場的適應(yīng)能力和競爭能力。工業(yè)發(fā)達(dá)國家還將上數(shù)控技術(shù)及數(shù)控裝備列為國 家的戰(zhàn)略物資，不僅大力發(fā)展自己的數(shù)控技術(shù)及其產(chǎn)品，而且在“高精尖”數(shù)控關(guān)鍵技術(shù) 和裝備方面對我國實(shí)行封鎖和限制政策。 1.6.3 國內(nèi)與國外發(fā)展差距國內(nèi)與國外發(fā)展差距 進(jìn)年來，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。 目前國外機(jī)械設(shè)備的數(shù)控化率已達(dá)到 85%以上，而我國的機(jī)械設(shè)備的數(shù)控化率不足 20%。 隨著我國機(jī)制行業(yè)新技術(shù)的應(yīng)用，我國世界制造業(yè)加工中心地位形成，數(shù)控機(jī)床的使用、 維修、維

36、護(hù)人員在全國各工業(yè)城市都非常緊缺。在制造業(yè)，能熟練操作現(xiàn)代化機(jī)床的人已 成稀缺，據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前，我國技術(shù)工人中，高級技工占 3.5%、中級技工 35%、初級工占 60%。而在發(fā)達(dá)國家技術(shù)工人中，高級工占 35%、中級工占 50%、初級工占 15%。這表明， 我們的高級技術(shù)工在未來 510 年內(nèi)仍會(huì)有大量的人才缺口。 1.71.7 課題預(yù)期達(dá)到的目標(biāo)課題預(yù)期達(dá)到的目標(biāo) 在研究本課題的時(shí)我預(yù)期達(dá)到的目標(biāo)有一下幾點(diǎn)： 1. 理解目前數(shù)控機(jī)床國內(nèi)外的形勢和前景 2. 熟悉機(jī)床的組成，了解相關(guān)控制系統(tǒng) 3. 按照機(jī)械制圖標(biāo)準(zhǔn)繪制出零件圖 4. 深入的對數(shù)控機(jī)床的典型零件的加工工藝的分析及加工方法 5. 對

37、在數(shù)控機(jī)床上加工的典型零件的夾具、外形、毛坯材料進(jìn)行分析 6. 了解數(shù)控機(jī)床的刀具并掌握刀具的選用 7. 熟悉機(jī)床的操作流程和加工程序的輸入、存盤、調(diào)用和對各個(gè)加工面的測量 8. 掌握格編程指令的意義，編寫正確的加工程序 9. 掌握數(shù)控機(jī)床程序的手工編輯和自動(dòng)生成 10.學(xué)會(huì)對加工過程中，各階段所需刀具的半徑補(bǔ)償 11.完成零件的加工成型，保證零件尺寸精度、位置精度和表面粗糙度等達(dá)到圖紙規(guī) 定的要求。 1.81.8 可行性分析可行性分析 通過四年的專業(yè)方面的學(xué)習(xí)，不論在理論課上，還是在實(shí)際的操作機(jī)床課程上，都有 一定的知識基礎(chǔ)。所選的課題，雖說有些知識不了解，對論文編寫上有點(diǎn)困難。但就是通 過

38、此次的課題研究后，相信一定會(huì)學(xué)到很多知識并且掌握。 1.8.1 理論方面理論方面 學(xué)習(xí)的四年時(shí)間里，學(xué)校安排了許多專業(yè)的課程。如：機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 機(jī)械制造基 礎(chǔ)對機(jī)械相關(guān)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，件的聯(lián)接傳動(dòng)，軸承等性能進(jìn)行的講解。學(xué)習(xí)了相應(yīng)的聯(lián)接 方式和直齒、斜齒的齒輪的強(qiáng)度等一些的計(jì)算。 公差配合與測量技術(shù)的學(xué)習(xí)，了解了國 標(biāo)中的公差等級，孔軸之間的配合系數(shù)和相關(guān)測量工具的使用計(jì)算。,機(jī)械制圖 caxa 制造工程師了解相關(guān)制圖的要素，基本圖形的描畫規(guī)程及計(jì)算機(jī)繪圖基本的命 令使用。 機(jī)床電氣控制 機(jī)械加工工藝基礎(chǔ) 數(shù)控機(jī)床 數(shù)控設(shè)備故障診斷與維修 都是對機(jī)床內(nèi)部一些要素的分解說明，各系統(tǒng)的相對關(guān)系，了解各

39、不同型號機(jī)床的組成和 機(jī)床操作基本的方法。制訂零件加工成型的工藝安排。 金屬工藝學(xué)對生產(chǎn)加工中應(yīng)用的 不同材質(zhì)，進(jìn)行詳細(xì)分析，了解不同組織在同一階段的變化情況，掌握合金的組織結(jié)構(gòu)相 圖。 數(shù)控加工工藝與編程講解了西門子，華中，發(fā)那科三個(gè)系統(tǒng)的編程方法，各指令代 碼的意義和各系統(tǒng)操作面板的使用說明。掌握基本零件的編程和進(jìn)退刀的加工順序。 1.8.2 操作方面操作方面 目前已能夠獨(dú)立的進(jìn)行華中，fanuc 加工中心的程序編制，操作技能到了高級工。 另外能夠獨(dú)立的操作華中，三菱，fanuc 系統(tǒng)的加工中心。對 cad、caxa 有一些了解， 目前能制作二維、三維視圖和一些實(shí)體造型。在鉗工、電工、普車

40、、數(shù)控車、加工中心的 實(shí)踐過程中，已掌握操作規(guī)程，對相應(yīng)的指令代碼的功能使用。加工過程中會(huì)出現(xiàn)的問題 也有了相應(yīng)的認(rèn)識。 第第 2 章章 數(shù)控加工設(shè)備及系統(tǒng)數(shù)控加工設(shè)備及系統(tǒng) 2.12.1 數(shù)控加工設(shè)備數(shù)控加工設(shè)備 2.1.1 加工中心加工中心 加工中心（machining center）簡稱 mc，是由機(jī)械設(shè)備與數(shù)控系統(tǒng)組成的使用于加工 復(fù)雜形狀工件的高效率自動(dòng)化機(jī)床。加工中心又叫電腦鑼。加工中心備有刀庫，具有自動(dòng) 換刀功能，是對工件一次裝夾后進(jìn)行多工序加工的數(shù)控機(jī)床。加工中心是高度機(jī)電一體化 的產(chǎn)品，工件裝夾后，數(shù)控系統(tǒng)能控制機(jī)床按不同工序自動(dòng)選擇、更換刀具、自動(dòng)對刀、 自動(dòng)改變主軸轉(zhuǎn)速、

41、進(jìn)給量等，可連續(xù)完成鉆、鏜、銑、鉸、攻絲等多種工序，因而大大 減少了工件裝夾時(shí)間、測量和機(jī)床調(diào)整等輔助工序時(shí)間，對加工形狀比較復(fù)雜，精度要求 較高，品種更換頻繁的零件具有良好的經(jīng)濟(jì)效果。 2.1.2 加工中心構(gòu)成加工中心構(gòu)成 加工中心有各種類型，雖然外形結(jié)構(gòu)各異，但總體上是由以下幾大部分組成。 (1)基礎(chǔ)部件。由床身、立柱和工作臺等大件組成，它們是加工中心結(jié)構(gòu)中的基礎(chǔ)部件。 這些大件有鑄鐵件，也有焊接的鋼結(jié)構(gòu)件，它們要承受加工中心的靜載荷以及在加工時(shí)的 切削負(fù)載，因此必須具備更高的靜動(dòng)剛度，也是加工中心中質(zhì)量和體積最大的部件。 (2)主軸部件。由主軸箱、主軸電機(jī)、主軸和主軸軸承等零件組成。主軸

42、的啟動(dòng)、停止 等動(dòng)作和轉(zhuǎn)速均由數(shù)控系統(tǒng)控制，并通過裝在主軸上的刀具進(jìn)行切削。主軸部件是切削加 _的功率輸出部件，是加 t 中心的關(guān)鍵部件，其結(jié)構(gòu)的好壞，對加工中心的性能有很大的 影響。 (3)數(shù)控系統(tǒng)。由 cnc 裝置、可編程序控制器、伺服驅(qū)動(dòng)裝置以及電動(dòng)機(jī)等部分組 成是加工中心執(zhí)行順序控制動(dòng)作和控制加工過程的中心。 (4)自動(dòng)換刀裝置(atc)。加工中心與一般數(shù)控機(jī)床的顯著區(qū)別是具有對零件進(jìn)行多 1 二序加工的能力，有一套自動(dòng)換刀裝置。 2.1.3 數(shù)控車床數(shù)控車床 數(shù)控車床又稱為 cnc 車床，即計(jì)算機(jī)數(shù)字控制車床，是目前國內(nèi)使用量最大，覆蓋面 最廣的一種數(shù)控機(jī)床，約占數(shù)控機(jī)床總數(shù)的 25

43、%。數(shù)控機(jī)床是集機(jī)械、電氣、液壓、氣動(dòng)、 微電子和信息等多項(xiàng)技術(shù)為一體的機(jī)電一體化產(chǎn)品。是機(jī)械制造設(shè)備中具有高精度、高效 率、高自動(dòng)化和高柔性化等優(yōu)點(diǎn)的工作母機(jī)。 2.22.2 數(shù)控系統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng) 數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)字控制系統(tǒng)的簡稱，英文名稱為（numerical control system），根據(jù) 計(jì)算機(jī)存儲器中存儲的控制程序，執(zhí)行部分或全部數(shù)值控制功能，并配有接口電路和伺服 驅(qū)動(dòng)裝置的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。通過利用數(shù)字、文字和符號組成的數(shù)字指令來實(shí)現(xiàn)一臺或多 臺機(jī)械設(shè)備動(dòng)作控制，它所控制的通常是位置、角度、速度等機(jī)械量和開關(guān)量。 2.2.1 華中華中“世紀(jì)星世紀(jì)星”系統(tǒng)系統(tǒng) （1）主要特點(diǎn)）主要特點(diǎn)

44、開放式、網(wǎng)絡(luò)化已成為當(dāng)今數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的主要趨勢。華中“世紀(jì)星”系列數(shù)控系統(tǒng) 包括世紀(jì)星 hnc-18i、hnc-19i、hnc-21 和 hnc-22 四個(gè)系列產(chǎn)品，均采用工業(yè)微機(jī)（ipc） 作為硬件平臺的開放式體系結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新技術(shù)路線，充分利用 pc 軟、硬件的豐富資源，通過 軟件技術(shù)的創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)數(shù)控技術(shù)的突破，通過工業(yè) pc 的先進(jìn)技術(shù)和低成本保證數(shù)控系統(tǒng)的 高性價(jià)比和可靠性。并充分利用通用微機(jī)已有軟硬件資源和分享計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的最新成果， 如大容量存儲器、高分辨率彩色顯示器、多媒體信息交換、聯(lián)網(wǎng)通訊等技術(shù)，使數(shù)控系統(tǒng) 可以伴隨 pc 技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展，從而長期保持技術(shù)上的優(yōu)勢。華中“世紀(jì)星”系

45、列數(shù)控系 統(tǒng)以其質(zhì)量好，性價(jià)比高，新產(chǎn)品開發(fā)周期短，系統(tǒng)維護(hù)方便，配套能力強(qiáng)，開放性好和 便于用戶二次開發(fā)和集成等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)已派生出了十多種系列三十多個(gè)特種數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)品， 廣泛用于車、銑、加工中心、車銑復(fù)合、磨、鍛、齒輪、仿形、激光加工、紡織機(jī)械、玻 璃機(jī)械、醫(yī)療機(jī)械等設(shè)備。滿足用戶對低價(jià)格、高性能、簡單、可靠數(shù)控系統(tǒng)的要求。 （2 2）華中數(shù)控系統(tǒng)功能華中數(shù)控系統(tǒng)功能 1 1、顯示功能、顯示功能 實(shí)體圖形顯示功能：華中 hnc-21t 系統(tǒng)，可根據(jù)用戶選擇的不同形狀刀具，對用戶 自定義大小的毛坯，進(jìn)行仿真加工。 圖形軌跡顯示功能：可根據(jù)加工程序顯示刀具運(yùn)行軌跡 正文顯示功能：可顯示當(dāng)前運(yùn)行程序

46、，幫助操作者更好了解機(jī)床的運(yùn)行狀況。 大字符、坐標(biāo)聯(lián)合顯示功能：可顯示刀具在機(jī)床坐標(biāo)系、工件坐標(biāo)系下的指令值、 實(shí)際值，還可顯示刀具運(yùn)行各段程序時(shí)的剩余值。 其他顯示功能：可顯示當(dāng)前運(yùn)行程序名；當(dāng)前運(yùn)行程序行號；工件坐標(biāo)零點(diǎn)的坐標(biāo) 值；刀具實(shí)際進(jìn)給速度；實(shí)際主軸轉(zhuǎn)速；當(dāng)前刀具號；主軸速度、進(jìn)給速度、快移速度的 修調(diào)率等。 可顯示當(dāng)前編輯程序行的實(shí)際行號、列號。 2 2、編輯功能、編輯功能 可實(shí)現(xiàn) g 代碼程序（包括高級宏程序）單個(gè)字符的編輯，更方便程序的編輯、修改 操作。 除便捷的新建程序、保存程序、刪除程序、程序另存功能外，還可將程序中的部分 內(nèi)容通過快捷鍵進(jìn)行塊定義、拷貝、粘貼（也可粘貼到

47、系統(tǒng)下其他 g 代碼程序中）。 可用分號屏蔽程序段的運(yùn)行，程序中可顯示注釋。 系統(tǒng)程序存儲量大，系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)配置內(nèi)存 32mb。 具有后臺編輯功能：在加工過程中，可以在后臺進(jìn)行程序編輯。 具有藍(lán)圖編輯功能。 3 3、加工功能、加工功能 小線段高速連續(xù)插補(bǔ)功能（g64 指令）：可高速圓滑擬合小線段程序的軌跡，十分 利于 cam 生成的小線段程序的加工。 斷點(diǎn)保存功能、任意指定行加工的功能、程序跳段功能 2.2.2 fanuc 系統(tǒng)系統(tǒng) （1）主要特點(diǎn)）主要特點(diǎn) 日本 fanuc 公司的數(shù)控系統(tǒng)具有高質(zhì)量、高性能、全功能，適用于各種機(jī)床和生產(chǎn)機(jī) 械的特點(diǎn)，在市場的占有率遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其他的數(shù)控系統(tǒng)，主要體現(xiàn)

48、在以下幾個(gè)方面。 系統(tǒng)在設(shè)計(jì)中大量采用模塊化結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)易于拆裝，各個(gè)控制板高度集成，使 可靠性有很大提高，而且便于維修、更換。 具有很強(qiáng)的抵抗惡劣環(huán)境影響的能力。其工作環(huán)境溫度為 045，相對濕度為 75。 有較完善的保護(hù)措施。fanuc 對自身的系統(tǒng)采用比較好的保護(hù)電路。 fanuc 系統(tǒng)所配置的系統(tǒng)軟件具有比較齊全的基本功能和選項(xiàng)功能。對于一般的機(jī) 床來說，基本功能完全能滿足使用要求。 提供大量豐富的 pmc 信號和 pmc 功能指令。這些豐富的信號和編程指令便于用戶編 制機(jī)床側(cè) pmc 控制程序，而且增加了編程的靈活性。 具有很強(qiáng)的 dnc 功能。系統(tǒng)提供串行 rs232c 傳輸接口

49、，使通用計(jì)算機(jī) pc 和機(jī)床之 間的數(shù)據(jù)傳輸能方便、可靠地進(jìn)行，從而實(shí)現(xiàn)高速的 dnc 操作。 提供豐富的維修報(bào)警和診斷功能。fanuc 維修手冊為用戶提供了大量的報(bào)警信息， 并且以不同的類別進(jìn)行分類。 （2 2）主要系列）主要系列 高可靠性的 powermate 0 系列：用于控制 2 軸的小型車床，取代步進(jìn)電機(jī)的伺服系 統(tǒng)；可配畫面清晰、操作方便，中文顯示的 crtmdi，也可配性能價(jià)格比高的 dplmdi。 普及型 cnc 0d 系列：0td 用于車床，0md 用于銑床及小型加工中心，0gcd 用于圓柱磨床，0gsd 用于平面磨床，0pd 用于沖床。 全功能型的 0c 系列：0tc 用于

50、通用車床、自動(dòng)車床，0mc 用于銑床、鉆床、 加工中心，0gcc 用于內(nèi)、外圓磨床，0gsc 用于平面磨床，0ttc 用于雙刀架 4 軸車 床。 高性能價(jià)格比的 0i 系列：整體軟件功能包，高速、高精度加工，并具有網(wǎng)絡(luò)功能。 0imbma 用于加工中心和銑床，4 軸 4 聯(lián)動(dòng)；0itbta 用于車床，4 軸 2 聯(lián)動(dòng)，0i mate ma 用于銑床，3 軸 3 聯(lián)動(dòng)；0imateta 用于車床，2 軸 2 聯(lián)動(dòng)。 具有網(wǎng)絡(luò)功能的超小型、超薄型 cnc 16i/18i21i 系列：控制單元與 lcd 集成于一 體，具有網(wǎng)絡(luò)功能，超高速串行數(shù)據(jù)通訊。其中 fsl6imb 的插補(bǔ)、位置檢測和伺服控制

51、 以納米為單位。16i 最大可控 8 軸，6 軸聯(lián)動(dòng)；18i 最大可控 6 軸，4 軸聯(lián)動(dòng)；21i 最大可 控 4 軸，4 軸聯(lián)動(dòng)。 除此之外，還有實(shí)現(xiàn)機(jī)床個(gè)性化的 cnc 1618 / 160180 系列。 2.32.3 fanuc-0ifanuc-0i 系統(tǒng)機(jī)床中常用的系統(tǒng)機(jī)床中常用的 g g、m m 代碼代碼 2.3.1 功能字功能字 g 代碼代碼 準(zhǔn)備功能字是使數(shù)控機(jī)床建立起某種加工方式的指令，如插補(bǔ)、刀具補(bǔ)償、固定 循環(huán)等。 g 功能字由地址符 g 和其后的兩位數(shù)字組成，從g00g99 共 100 種功能。 fanuc-oi 的 g 代碼如下表 代 碼功能作用范圍功 能代 碼功能作用

52、范圍功 能 g00點(diǎn)定位g50*刀具偏置 0/- g01直線插補(bǔ)g51*刀具偏置+/0 g02順時(shí)針圓弧插補(bǔ)g52*刀具偏置-/0 g03逆時(shí)針圓弧插補(bǔ)g53直線偏移注銷 g04*暫停g54直線偏移 x g05*不指定g55直線偏移 y g06拋物線插補(bǔ)g56直線偏移 z g07*不指定g57直線偏移 xy g08*加速g58直線偏移 xz g09*減速g59直線偏移 yz g10-g16*不指定g60準(zhǔn)確定位（精） g17xy 平面選擇g61準(zhǔn)確定位（中） g18zx 平面選擇g62準(zhǔn)確定位（粗） g19yz 平面選擇g63*攻絲 g20-g32*不指定g64-g67*不指定 g33螺紋切削

53、，等螺距g68*刀具偏置，內(nèi)角 g34螺紋切削，增螺距g69*刀具偏置，外角 g35螺紋切削，減螺距g70-g79*不指定 g36-g39*不指定g80固定循環(huán)注銷 g40 刀具補(bǔ)償/刀具偏置 注銷 g81-g89固定循環(huán) g41刀具補(bǔ)償-左g90絕對尺寸 g42刀具補(bǔ)償-右g91增量尺寸 g43*刀具偏置-正g92*預(yù)置寄存 g44*刀具偏置-右g93進(jìn)給率，時(shí)間倒數(shù) g45*刀具偏置+/+g94每分鐘進(jìn)給 g46*刀具偏置+/-g95主軸每轉(zhuǎn)進(jìn)給 g47*刀具偏置-/-g96恒線速度 g48*刀具偏置-/+g97每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)（主軸） g49*刀具偏置 0/+g98-g99*不指定 注：*表示

54、如作特殊用途，必須在程序格式中說明 2.3.2 功能字功能字 m 代碼代碼 輔助功能字是用于指定主軸的旋轉(zhuǎn)方向、啟動(dòng)、停止、冷卻液的開關(guān)，工件或刀 具的夾緊和松開，刀具的更換等功能。輔助功能字由地址符m 和其后的兩位數(shù)字組 成。fanuc-oi 的 m 代碼如下表 代 碼 功能作用范 圍 功 能代 碼 功能作用范 圍 功 能 m00* 程序停止 m36 * 進(jìn)給范圍 1 m01* 計(jì)劃結(jié)束 m37 * 進(jìn)給范圍 2 m02* 程序結(jié)束 m38 * 主軸速度范圍 1 m03 主軸順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) m39 * 主軸速度范圍 2 m04 主軸逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) m40-m45 * 齒輪換檔 m05 主軸停止 m4

55、6-m47 * 不指定 m06* 換刀 m48 * 注銷 m49 m07 2 號冷卻液開 m49 * 進(jìn)給率修正旁路 m08 1 號冷卻液開 m50 * 3 號冷卻液開 m09 冷卻液關(guān) m51 * 4 號冷卻液開 m10 夾緊 m52-m54 * 不指定 m11 松開 m55 * 刀具直線位移，位 置 1 m12* 不指定 m56 * 刀具直線位移，位 置 2 m13 主軸順時(shí)針，冷 卻液開 m57-m59 * 不指定 m14 主軸逆時(shí)針，冷 卻液開 m60 更換工作 m15* 正運(yùn)動(dòng) m61 工件直線位移，位 置 1 m16* 負(fù)運(yùn)動(dòng) m62 * 工件直線位移，位 置 2 m17-m18*

56、 不指定 m63-m70 * 不指定 m19 主軸定向停止 m71 * 工件角度位移，位 置 1 m20-m29* 永不指定 m72 * 工件角度位移，位 置 2 m30* 紙帶結(jié)束 m73-m89 * 不指定 m31* 互鎖旁路 m90-m99 * 永不指定 m32-m35* 不指定 注：*表示如作特殊用途，必須在程序格式中說明 第第 3 章章 零件的工藝分析及加工零件的工藝分析及加工 3.13.1 零件結(jié)構(gòu)分析零件結(jié)構(gòu)分析 3.1.1 壓印機(jī)總裝圖壓印機(jī)總裝圖 本次才畢業(yè)設(shè)計(jì)所做的壓印機(jī)機(jī)構(gòu)共有 11 個(gè)零部件和一些國家標(biāo)準(zhǔn)件組成，其三維模 擬圖如圖 3-1 圖圖 3-1 壓印機(jī)壓印機(jī) 3

57、 三維模型圖三維模型圖 3.1.2 零件零件 1-底座底座 底座是壓印機(jī)最重要的機(jī)構(gòu)之一它起著將整個(gè)壓印機(jī)的部件托起的作用主要是由方形 內(nèi)輪廓以及孔組成如其二維工程圖下圖 3-2 所示 圖圖 3-2 件件 1 底座底座 3.1.3 零件零件 2-立柱立柱 立柱在壓印機(jī)中主要起著托起一根可以將手輪和杠桿相連接的軸，它主要是由一個(gè)通 孔組成其二維工程圖如下圖 3-3 圖圖 3-33-3 件件 2 2 立柱立柱 3.1.4 零件結(jié)構(gòu)組成分析零件結(jié)構(gòu)組成分析 壓印機(jī)典型的兩個(gè)零件分別為上圖的件 1、件 2。它們屬于平面盤類零件，以銑加工為 主，可用立式加工中心加工。 件 1 和件 2 為方形零件主要由

58、鍵槽和圓孔組成。工件選用材料分別為 185x110x30，87x70x35 的長方體 45 號剛材料。 3.1.5 尺寸公差及保證方法尺寸公差及保證方法 （1）本圖紙的尺寸公差在 1-5 絲左右，這些公差尺寸都可通過機(jī)床的精度以及刀具的 補(bǔ)償修改而保證尺寸。 （2）粗糙度及保證方法 在切屑過程中由于刀具和被加工表面間的相對運(yùn)動(dòng)軌跡（即刀痕）刀具和被加工表面間 的摩擦，切屑過程中切屑分離時(shí)表層金屬材料的塑性變形以及工藝系統(tǒng)的變頻振動(dòng)等原因。 零件表面會(huì)出現(xiàn)許多間距小，凹凸不平的微小的峰谷這種零件被加工表面的微觀幾何形狀 誤差稱為表面粗造度。本圖中 ra1.6 可通過精加工時(shí)的 s 和 f 來保證

59、。 3.1.6 零件重點(diǎn)難點(diǎn)分析零件重點(diǎn)難點(diǎn)分析 由圖紙可看出，在利用加工中心加工件 1 和件 2 時(shí)，會(huì)有許多基點(diǎn)需要通過計(jì)算和計(jì)算 機(jī)繪圖找出。加工件 1 和件 2 時(shí)都需要正反面加工，這就需要進(jìn)行二次裝夾，而二次裝夾 則有很大的可能出現(xiàn)零件中的輪廓位置發(fā)生位移如兩孔的同軸度等，這就需要在裝夾時(shí)萬 分的小心，以最大限度的降低位移的可能性。 3.23.2 零件的工藝分析零件的工藝分析 這 2 個(gè)典型工件為配合件，兩工件配合間隙為 0.05mm。根據(jù)圖樣要求，可將工件 1 和 工件 2 同時(shí)加工，圖樣中可以看到輪廓的周邊曲線圓弧和粗糙度值要求都較高，零件的裝 夾采用平口鉗裝夾。將工件坐標(biāo)系 g

60、54 建立在工件上表面、零件的對稱中心處。針對零件 圖樣要求給出加工工序?yàn)椋?件件 1 1 的加工工序的加工工序 序號序號工序工序工序內(nèi)容工序內(nèi)容加工簡圖加工簡圖設(shè)備設(shè)備 1下料185x110x30鋸 床 2銑虎鉗夾持工件用盤銑刀銑去上表面加工中心 3鉆用 9.8 的鉆頭鉆兩個(gè) 10 的孔加工中心 4鉸用 10 的鉸刀鉸兩個(gè) 10 的孔將孔加工成型加工中心 5銑用 8 的銑刀銑中間內(nèi)輪廓并加工成型加工中心 6銑用 8 的銑刀銑右下角內(nèi)輪廓并加工成型加工中心 7銑用 12 的銑刀洗 47 和 20 的內(nèi)圓和通孔加工中心 8銑用 12 的銑刀銑正方體四周加工中心 9銑將工件沿 x 軸方向旋轉(zhuǎn) 18