數(shù)控軸類零件加工工藝設(shè)計(jì)

數(shù)控軸類零件加工工藝設(shè)計(jì)題目數(shù)控軸類零件加工工藝設(shè)計(jì)

摘要隨著數(shù)控技術(shù)的不斷進(jìn)展和應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，數(shù)控加工技術(shù)對國計(jì)民生的一些重要行業(yè)（IT、汽車、輕工、醫(yī)療等）的進(jìn)展起著越來越重要的作用，因?yàn)樾?、質(zhì)量是先進(jìn)制造技術(shù)的主體。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)周期和提高市場競爭能力。而關(guān)于數(shù)控加工,不管是手工編程依舊自動編程，在編程前都要對所加工的零件進(jìn)行工藝分析，擬定加工方案，選擇合適的刀具，確定切削用量，對一些工藝問題(如對刀點(diǎn)、加工路線等)也需做一些處理。并在加工過程把握操縱精度的方法,才能加工出合格的產(chǎn)品。本文依照數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)，針對具體的零件，進(jìn)行了工藝方案的分析，工裝方案的確定，刀具和切削用量的選擇，確定加工順序和加工路線，數(shù)控加工程序編制。通過整個工藝的過程的制定，充分表達(dá)了數(shù)控設(shè)備在保證加工精度，加工效率，簡化工序等方面的優(yōu)勢。關(guān)鍵詞工藝分析加工方案進(jìn)給路線操縱尺寸目錄TOC\o"1-2"\h\u7597第1章前言 112118第2章工藝方案分析 2111512.1零件圖 2161212.2零件圖分析 2228892.3確定加工方法 213462.4確定加工方案 225770第3章工件的裝夾 4246553.1定位基準(zhǔn)的選擇 460713.2定位基準(zhǔn)選擇的原則 4191093.3確定零件的定位基準(zhǔn) 4240233.4裝夾方式的選擇 4148493.5數(shù)控車床常用的裝夾方式 4223243.6確定合理的裝夾方式 420923第4章刀具及切削用量 5302624.1選擇數(shù)控刀具的原則 5279714.2選擇數(shù)控車削用刀具 5144804.3設(shè)置刀點(diǎn)和換刀點(diǎn) 6275184.4確定切削用量 624996第5章典型軸類零件的加工 7107655.1軸類零件加工工藝分析 723585.2典型軸類零件加工工藝 9224645.3加工坐標(biāo)系設(shè)置 11103705.4手工編程 1216331第6章終止語 1524879第7章致謝詞 1631607參考文獻(xiàn) 17第1章前言在機(jī)械加工工藝教學(xué)中，機(jī)械制造專業(yè)學(xué)生及數(shù)控技術(shù)專業(yè)學(xué)生都要學(xué)習(xí)數(shù)控車床操作技術(shù)。讓學(xué)生了解相關(guān)工種的先進(jìn)技術(shù)，同時培養(yǎng)工作崗位的前瞻性；在講授數(shù)控知識的同時，必須要求學(xué)生把握差不多的機(jī)械加工工藝，增強(qiáng)系統(tǒng)意識，明白得手動操作與自動操作之間的聯(lián)系，真正把學(xué)生培養(yǎng)成為適應(yīng)各種工作環(huán)境和崗位的多面手。數(shù)控車工基礎(chǔ)工藝?yán)碚摷凹寄苡袡C(jī)融合，包括夾具的使用、量具的識讀和使用、刃具的刃磨及使用、基準(zhǔn)定位等，分類敘述了車床操作、數(shù)控車床自動編程仿真操作、數(shù)控車床編程與操作的初、中級內(nèi)容。以機(jī)械加工中車工工藝學(xué)與數(shù)控車床技能訓(xùn)練緊密結(jié)合為主線，常用量具識讀及工件測量、刀具及安裝、工件定位與安裝、金屬切削過程及精加工，較清晰地展現(xiàn)了數(shù)控車工必須把握的知識和技能的訓(xùn)練途徑。對涉及與數(shù)控專業(yè)相關(guān)的基礎(chǔ)知識、專業(yè)運(yùn)算，都進(jìn)行了有針對性的論述，目的在于塑造理論充實(shí)、技能扎實(shí)的專業(yè)技能型人才。本文以與切削用量的選擇，工件的定位裝夾，加工順序和典型零件為例，結(jié)合數(shù)控加工的特點(diǎn)，分別進(jìn)行工藝方案分析，機(jī)床的選擇，刀具加工路線的確定，數(shù)控程序的編制，最終形成能夠指導(dǎo)生產(chǎn)的工藝文件。在整個工藝過程的設(shè)計(jì)過程中，要通過分析，確定最佳的工藝方案，使得零件的加工成本最低，合理的選用定位夾緊方式，使得零件加工方便、定位精準(zhǔn)、剛性好，合理選用刀具和切削參數(shù)，使得零件的加工在保證零件精度的情形下，加工效率最高、刀具消耗最低。最終形成的工藝文件要完整，并能指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn)。第2章工藝方案分析2.1零件圖圖1-2典型軸類零件圖2.2零件圖分析該零件表面由圓柱、順圓弧、逆圓弧、圓錐、槽、螺紋等表面組成。尺寸標(biāo)注完整，選用毛坯為45#鋼，Φ55mm×150mm，無熱處理和硬度要求。2.3確定加工方法加工方法的選擇原則是保證加工表面的加工精度和表面粗糙度的要求。由于獲得同一級精度及表面粗糙度的加工方法一樣有許多，因而在實(shí)際選擇時，要結(jié)合零件的形狀、尺寸大小和形位公差要求等全面考慮。圖上幾個精度要求較高的尺寸，因其公差值較小，因此編程時沒有取平均值，而取其差不多尺寸。在輪廓線上，有個錐度10度坐標(biāo)P1、和一處圓弧切點(diǎn)P2，在編程時要求出其坐標(biāo)，P1（45.29，75）P2（35，56.46）。通過以上數(shù)據(jù)分析，考慮加工的效率和加工的經(jīng)濟(jì)性，最理想的加工方式為車削，考慮該零件為大批量加工，故加工設(shè)備采納數(shù)控車床。依照加工零件的外形和材料等條件，選用CJK6032數(shù)控機(jī)床。2.4確定加工方案零件上比較周密表面的加工，常常是通過粗加工、半精加工和精加工逐步達(dá)到的。對這些表面僅僅依照質(zhì)量要求選擇相應(yīng)的最終加工方法是不夠的，還應(yīng)正確地確定從毛坯到最終成形的加工方案。毛坯先夾持左端，車右端輪廓113mm處，右端加工Φ39mm、SΦ42mm、R9mm、Φ35mm、錐度為10度的外圓，Φ52mm.調(diào)頭裝夾已加工Φ52mm外圓，左端加工Φ25mm×33mm、切退刀槽、加工螺紋M25mm×1.5mm.該典型軸加工順序?yàn)椋侯A(yù)備加工車端面粗車右端輪廓精車右端輪廓切槽工件調(diào)頭車端面粗車左端輪廓精車左端輪廓切退刀槽粗車螺紋精車螺紋。第3章工件的裝夾3.1定位基準(zhǔn)的選擇在制定零件加工的工藝規(guī)程時，正確地選擇工件的定位基準(zhǔn)有著十分重要的意義。定位基準(zhǔn)選擇的好壞，不僅阻礙零件加工的位置精度，而且對零件各表面的加工順序也有專門大的阻礙。合理選擇定位基準(zhǔn)是保證零件加工精度的前提，還能簡化加工工序，提高加工效率。3.2定位基準(zhǔn)選擇的原則 1）基準(zhǔn)重合原則。為了幸免基準(zhǔn)不重合誤差，方便編程，應(yīng)選用工序基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)，盡量使工序基準(zhǔn)、定位基準(zhǔn)、編程原點(diǎn)三者統(tǒng)一。2）便于裝夾的原則。所選擇的定位基準(zhǔn)應(yīng)能保證定位準(zhǔn)確、可靠，定位、夾緊機(jī)構(gòu)簡單、易操作，放開性好，能夠加工盡可能多的表面。3）便于對刀的原則。批量加工時在工件坐標(biāo)系差不多確定的情形下，保證對刀的可能性和方便性。3.3確定零件的定位基準(zhǔn)以左右端大端面為定位基準(zhǔn)。3.4裝夾方式的選擇為了工件不致于在切削力的作用下發(fā)生位移，使其在加工過程始終保持正確的位置，需將工件壓緊夾牢。合理的選擇夾緊方式十分重要，工件的裝夾不僅阻礙加工質(zhì)量，而且對生產(chǎn)率，加工成本及操作安全都有直截了當(dāng)阻礙。3.5數(shù)控車床常用的裝夾方式1）在三爪自定心卡盤上裝夾。三爪自定心卡盤的三個卡爪是同步運(yùn)動的，能自動定心，一樣不需要找正。該卡盤裝夾工件方便、省時，但夾緊力小，適用于裝夾外形規(guī)則的中、小型工件。2）在兩頂尖之間裝夾。關(guān)于尺寸較大或加工工序較多的軸類工件，為了保證每次裝夾時的裝夾精度，可用兩頂尖裝夾。該裝夾方式適用于多序加工或精加工。3）用卡盤和頂尖裝夾。當(dāng)車削質(zhì)量較大的工件時要一段用卡盤夾住，另一段用后頂尖支撐。這種方式比較安全，能承擔(dān)較大的切削力，安裝剛性好，軸向定位準(zhǔn)確，應(yīng)用較廣泛。4）用心軸裝夾。當(dāng)裝夾面為螺紋時再做個與之配合的螺紋進(jìn)行裝夾，叫心軸裝夾。這種方式比較安全，能承擔(dān)較大的切削力，安裝剛性好，軸向定位準(zhǔn)確。3.6確定合理的裝夾方式裝夾方法：先用三爪自定心卡盤毛坯左端，加工右端達(dá)到工件精度要求；再工件調(diào)頭，用三爪自定心卡盤毛坯右端Φ52，再加工左端達(dá)到工件精度要求。第4章刀具及切削用量4.1選擇數(shù)控刀具的原則刀具壽命與切削用量有緊密關(guān)系。在制定切削用量時，應(yīng)第一選擇合理的刀具壽命，而合理的刀具壽命則應(yīng)依照優(yōu)化的目標(biāo)而定。一樣分最高生產(chǎn)率刀具壽命和最低成本刀具壽命兩種，前者依照單件工時最少的目標(biāo)確定，后者依照工序成本最低的目標(biāo)確定。選擇刀具壽命時可考慮如下幾點(diǎn)依照刀具復(fù)雜程度、制造和磨刀成本來選擇。復(fù)雜和精度高的刀具壽命應(yīng)選得比單刃刀具高些。關(guān)于機(jī)夾可轉(zhuǎn)位刀具，由于換刀時刻短，為了充分發(fā)揮其切削性能，提高生產(chǎn)效率，刀具壽命可選得低些，一樣取15-30min。關(guān)于裝刀、換刀和調(diào)刀比較復(fù)雜的多刀機(jī)床、組合機(jī)床與自動化加工刀具，刀具壽命應(yīng)選得高些，尤應(yīng)保證刀具可靠性。車間內(nèi)某一工序的生產(chǎn)率限制了整個車間的生產(chǎn)率的提高時，該工序的刀具壽命要選得低些當(dāng)某工序單位時刻內(nèi)所分擔(dān)到的全廠開支M較大時，刀具壽命也應(yīng)選得低些。大件精加工時，為保證至少完成一次走刀，幸免切削時中途換刀，刀具壽命應(yīng)按零件精度和表面粗糙度來確定。與一般機(jī)床加工方法相比，數(shù)控加工對刀具提出了更高的要求，不僅需要岡牲好、精度高，而且要求尺寸穩(wěn)固，耐用度高，斷和排性能壇同時要求安裝調(diào)整方便，如此來滿足數(shù)控機(jī)床高效率的要求。數(shù)控機(jī)床上所選用的刀具常采納適應(yīng)高速切削的刀具材料(如高速鋼、超細(xì)粒度硬質(zhì)合金)并使用可轉(zhuǎn)位刀片。4.2選擇數(shù)控車削用刀具數(shù)控車削車刀常用的一樣分成型車刀、尖形車刀、圓弧形車刀以及三類。成型車刀也稱樣板車刀，其加工零件的輪廓形狀完全由車刀刀刃的形伏和尺寸決定。數(shù)控車削加工中，常見的成型車刀有小半徑圓弧車刀、非矩形車槽刀和螺紋刀等。在數(shù)控加工中，應(yīng)盡量少用或不用成型車刀。尖形車刀是以直線形切削刃為特點(diǎn)的車刀。這類車刀的刀尖由直線形的主副切削刃構(gòu)成，如90°內(nèi)外圓車刀、左右端面車刀、切槽(切斷)車刀及刀尖倒棱專門小的各種外圓和內(nèi)孔車刀。尖形車刀幾何參數(shù)(要緊是幾何角度)的選擇方法與一般車削時差不多相同，但應(yīng)結(jié)合數(shù)控加工的特點(diǎn)(如加工路線、加工干涉等)進(jìn)行全面的考慮，并應(yīng)兼顧刀尖本身的強(qiáng)度。二是圓弧形車刀。圓弧形車刀是以一圓度或線輪廓度誤差專門小的圓弧形切削刃為特點(diǎn)的車刀。該車刀圓弧刃每一點(diǎn)差不多上圓弧形車刀的刀尖，應(yīng)此，刀位點(diǎn)不在圓弧上，而在該圓弧的圓心上。圓弧形車刀能夠用于車削內(nèi)外表面，專門適合于車削各種光滑連接(凹形)的成型面。選擇車刀圓弧半徑時應(yīng)考慮兩點(diǎn)車刀切削刃的圓弧半徑應(yīng)小于或等于零件凹形輪廓上的最小曲率半徑，以免發(fā)生加工干淺該半徑不宜選擇太小，否則不但制造困難，還會因刀尖強(qiáng)度太弱或刀體散熱能力差而導(dǎo)致車刀損壞。4.3設(shè)置刀點(diǎn)和換刀點(diǎn)刀具怎么說從什么位置開始移動到指定的位置呢?因此在程序執(zhí)行的一開始，必須確定刀具在工件坐標(biāo)系下開始運(yùn)動的位置，這一位置即為程序執(zhí)行時刀具相關(guān)于工件運(yùn)動的起點(diǎn)，因此稱程序起始點(diǎn)或起刀點(diǎn)。此起始點(diǎn)一樣通過對刀來確定，因此，該點(diǎn)又稱對刀點(diǎn)。在編制程序時，要正確選擇對刀點(diǎn)的位置。對刀點(diǎn)設(shè)置原則是:便于數(shù)值處理和簡化程序編制。易于找正并在加工過程中便于檢查，引起的加工誤差小。對刀點(diǎn)能夠設(shè)置在加工零件上，也能夠設(shè)置在夾具上或機(jī)床上，為了提高零件的加工精度，對刀點(diǎn)應(yīng)盡量設(shè)置在零件的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)或工藝基誰上。實(shí)際操作機(jī)床時，可通過手工對刀操作把刀具的刀位點(diǎn)放到對刀點(diǎn)上，即“刀位點(diǎn)”與“對刀點(diǎn)”的重合。所謂“刀位點(diǎn)”是指刀具的定位基準(zhǔn)點(diǎn)，車刀的刀位點(diǎn)為刀尖或刀尖圓弧中心。平底立銑刀是刀具軸線與刀具底面的交點(diǎn)。球頭銑刀是球頭的球心，鉆頭是鉆尖等。用手動對刀操作，對刀精度較低，且效率低。而有些工廠采納光學(xué)對刀鏡、對刀儀、自動對刀裝置等，以減少對刀時刻，提高對刀精度。加工過程中需要換刀時，應(yīng)規(guī)定換刀點(diǎn)。所謂“換刀點(diǎn)”是指刀架轉(zhuǎn)動換刀時的位置，換刀點(diǎn)應(yīng)設(shè)在工件或夾具的外部，以換刀時不碰工件及其它部件為準(zhǔn)。4.4確定切削用量數(shù)控編程時，編程人員必須確定每道工序的切削用量，并以指令的形式寫人程序中。切削用量包括主軸轉(zhuǎn)速、背吃刀量及進(jìn)給速度等。關(guān)于不同的加工方法，需要選用不同的切削用量。切削用量的選擇原則是:保證零件加工精度和表面粗糙度，充分發(fā)揮刀具切削性能，保證合理的刀具耐用度，并充分發(fā)揮機(jī)床的性能，最大限度提高生產(chǎn)率，降低成本。第5章典型軸類零件的加工5.1軸類零件加工工藝分析（1）技術(shù)要求軸類零件的技術(shù)要求要緊是支承軸頸和配合軸頸的徑向尺寸精度和形位精度，軸向一樣要求不高。軸頸的直徑公差等級通常為IT6-IT8，幾何形狀精度要緊是圓度和圓柱度，一樣要求限制在直徑公差范疇之內(nèi)。相互位置精度要緊是同軸度和圓跳動；保證配合軸頸關(guān)于支承軸頸的同軸度，是軸類零件位置精度的普遍要求之一。圖為專門零件，徑向和軸向公差和表面精度要求較高。（2）毛坯選擇軸類零件除光滑軸和直徑相差不大的階梯軸采納熱軋或冷拉圓棒料外，一樣采納鍛件；發(fā)動機(jī)曲軸等一類軸件采納球墨鑄鐵鑄件比較多。如圖典型軸類直徑相差不大，采納直徑為60mm，材料45#鋼，在鋸床上按150mm長度下料。（3）定位基準(zhǔn)選擇軸類零件外圓表面、內(nèi)孔、螺紋等表面的同軸度，以及端面對軸中心線的垂直度是其相互位置精度的要緊項(xiàng)目，而這些表面的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)一樣差不多上軸中心線。用兩中心孔定位符合基準(zhǔn)重合原則，同時能夠最大限度地在一次裝夾中加工出多格外圓表面和端面，因此常用中心孔作為軸加工的定位基準(zhǔn)。當(dāng)不能采納中心孔時或粗加工是為了提高工作裝夾剛性，可采納軸的外圓表面作定位基準(zhǔn)，或是以外圓表面和中心孔共同作為定位基準(zhǔn)，能承擔(dān)較大的切削力，但重復(fù)定位精度并不太高。數(shù)控車削時，為了能用同一程序重復(fù)加工和工件調(diào)頭加工軸向尺寸的準(zhǔn)確性，或?yàn)榱硕嗣嬗嗔科骄?，工件軸向需要定位。采納中心孔定位時，中心孔尺寸及兩端中心孔間的距離要保持一致。以外圓定位時，則應(yīng)采納三爪自定心卡盤反爪裝夾或采納限未支承，以工件端面或臺階兒面作為軸向定位基準(zhǔn)。（4）軸類零件的預(yù)備加工車削之前常需要依照情形安排預(yù)備加工，內(nèi)容通常有:直--毛坯出廠時或在運(yùn)輸、保管過程中，或熱處理經(jīng)常會發(fā)生彎曲變形。過量彎曲變形會造成加工余量不足及裝夾不可靠。因此在車削前需增加校直工序。切斷用棒料切得所需長度的坯料。切斷可在弓形鋸床、圓盤鋸床和帶鋸上進(jìn)行，也能夠在一般車床切斷或在沖床上用沖模沖切。車端面和鉆中心孔—對數(shù)控車削而言，通常將他們作為預(yù)備加工工序安排。（5）熱處理工序鑄、鍛件毛坯在粗車前應(yīng)依照材質(zhì)和技術(shù)要求安排正火火退火處理，以排除應(yīng)力，改善組織和切削性能。性能要求較高的毛坯在粗加工后、精加工前應(yīng)安排調(diào)質(zhì)處理，以提高零件的綜合機(jī)械性能；關(guān)于硬度和耐磨性要求不高的零件，調(diào)質(zhì)也常作為最終熱處理。相對運(yùn)動的表面需在精加工前或后進(jìn)行表面淬火處理或進(jìn)行化學(xué)熱處理，以提高其耐磨性。（6）加工工序的劃分一樣可按下列方法進(jìn)行：①刀具集中分序法確實(shí)是按所用刀具劃分工序，用同一把刀具加工完零件上所有能夠完成的部位。再用第二把刀、第三把完成它們能夠完成的其它部位。如此可減少換刀次數(shù),壓縮空程時刻，減少不必要的定位誤差。②以加工部位分序法關(guān)于加工內(nèi)容專門多的零件，可按其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)將加工部分分成幾個部分，如內(nèi)形、外形、曲面或平面等。一樣先加工平面、定位面，后加工孔；先加工簡單的幾何形狀，再加工復(fù)雜的幾何形狀；先加工精度較低的部位，再加工精度要求較高的部位。③以粗、精加工分序法關(guān)于易發(fā)生加工變形的零件，由于粗加工后可能發(fā)生的變形而需要進(jìn)行校形，故一樣來說凡要進(jìn)行粗、精加工的都要將工序分開。綜上所述，在劃分工序時，一定要視零件的結(jié)構(gòu)與工藝性，機(jī)床的功能，零件數(shù)控加工內(nèi)容的多少，安裝次數(shù)及本單位生產(chǎn)組織狀況靈活把握。另建議采納工序集中的原則依舊采納工序分散的原則，要依照實(shí)際情形來確定，但一定力求合理。（7）工時在加,加工順序的安排應(yīng)依照零件的結(jié)構(gòu)和毛坯狀況，以及定位夾緊的需要來考慮，重點(diǎn)是工件的剛性不被破壞。順序一樣應(yīng)按下列原則進(jìn)行：①上道工序的加工不能阻礙下道工序的定位與夾緊，中間穿插有通用機(jī)床加工工序的也要綜合考慮。②先進(jìn)行內(nèi)形內(nèi)腔加工序，后進(jìn)行外形加工工序。③以相同定位、夾緊方式或同一把刀加工的工序最好連接進(jìn)行，以減少重復(fù)定位次數(shù)，換刀次數(shù)與移動壓板次數(shù)。④在同一次安裝中進(jìn)行的多道工序，應(yīng)先安排對工件剛性破壞小的工序。在數(shù)控車床上粗車、半精車分別用一個加工程序操縱。工件調(diào)頭裝夾由程序中的M00或M01指令操縱程序暫停，裝夾后按“循環(huán)啟動”連續(xù)加工。（8）走刀路線和對刀點(diǎn)選擇走刀路線包括切削加工軌跡，刀具運(yùn)動到切削起始點(diǎn)、刀具切入、切出并返回切削起始點(diǎn)或?qū)Φ饵c(diǎn)等非切削空行程軌跡。由于半精加工和精加工的走刀路線是沿其零件輪廓順序進(jìn)行的，因此確定走刀路線要緊在于規(guī)劃好粗加工及空行程的走刀路線。合理確定對刀點(diǎn),對刀點(diǎn)能夠設(shè)在被加工零件上，但注意對刀點(diǎn)必須是基準(zhǔn)位或已精加工過的部位，有時在第一道工序后對刀點(diǎn)被加工毀壞，會導(dǎo)致第二道工序和之后的對刀點(diǎn)無從查找，因此在第一道工序?qū)Φ稌r注意要在與定位基準(zhǔn)有相對固定尺寸關(guān)系的地點(diǎn)設(shè)立一個相對對刀位置，如此能夠依照它們之間的相對位置關(guān)系找回原對刀點(diǎn)。那個相對對對刀位置通常設(shè)在機(jī)床工作臺或夾具上。5.2典型軸類零件加工工藝（1）確定加工順序及進(jìn)給路線加工順序按粗到精、由近到遠(yuǎn)（由右到左）的原則確定。工件右端加工：既先從右到左進(jìn)行外輪廓粗車（留0.5mm余量精車），然后從右到左進(jìn)行外輪廓精車，最后切槽；工件調(diào)頭，工件左端加工：粗加工外輪廓、精加工外輪廓，切退刀槽，最后螺紋粗加工、螺紋精加工。（2）選擇刀具1）車端面：選用硬質(zhì)合金45度車刀，粗、精車用一把刀完成。2)粗、精車外圓：（因?yàn)槌绦蜻x用G71循環(huán)因此粗、精車選用同一把刀）硬質(zhì)合金90度放型車刀，Kr=90度,Kr＇=60度;E=30度,（因?yàn)橛袌A弧輪廓）以防與工件輪廓發(fā)生干涉,假如有必要就用圖形來檢驗(yàn).3)車槽:選用硬質(zhì)合金車槽刀（刀長12mm，刀寬3mm）4)車螺紋:選用60度硬質(zhì)合金外螺紋車刀.（3）選擇切削用量表3-5切削用量選擇主軸轉(zhuǎn)速s/(r/min)進(jìn)給量f/(mm/r)背吃刀量ap/mm粗車外圓8000.11.5精車外圓8000.050.2粗車螺紋701.50.4精車螺紋701.50.1切槽1150.04數(shù)控加工刀具卡片表3-1刀具卡片產(chǎn)品名稱或代號零件名稱典型軸零件圖號序號刀具號刀具規(guī)格名稱數(shù)量加工表面?zhèn)渥?T01硬質(zhì)合金端面45度車刀1粗、精車端面2T02硬質(zhì)合金90度放型車刀1粗、精車外輪廓左偏刀3T03硬質(zhì)合金車槽刀1切槽4T0460度硬質(zhì)合金外螺紋車刀1粗、精車螺紋用以上數(shù)據(jù)編制工藝卡如下：表3-2數(shù)控加工工藝卡單位名稱產(chǎn)品名稱或代號零件名稱零件圖號典型軸工序號程序編號夾具名稱使用設(shè)備車間001O1111三爪自定心卡盤Cjk6032數(shù)控車間工步號工步內(nèi)容刀具號刀具規(guī)格主軸轉(zhuǎn)速r/min進(jìn)給速度mm/r背吃刀量mm備注1車端面T0145度刀5000.1手動2粗車外輪廓T0290度防型刀8000.11.5自動3精車外圓輪廓T0290度防型刀8000.050.2自動4切槽T03切槽刀1150.04自動工序號程序編號夾具名稱使用設(shè)備車間00202222三爪自定心卡盤Cjk6032數(shù)控車間工步號工步內(nèi)容刀具號刀具規(guī)格主軸轉(zhuǎn)速r/min進(jìn)給速度mm/r背吃刀量mm備注1車端面T0145度刀5000.1手動2粗車外輪廓T0290度防型刀8000.11.5自動3精車外圓輪廓T0290度防型刀8000.050.2自動4切退刀槽T03切槽刀1150.04自動5粗車螺紋T0460度外螺紋刀701.50.4自動6精車螺紋T0460度外螺紋刀701.50.1自動編制審核批準(zhǔn)年月日共頁第頁5.3加工坐標(biāo)系設(shè)置（1）建立工件坐標(biāo)系圖1-3坐標(biāo)系設(shè)定（2）試切法對刀在數(shù)控加工中，工件坐標(biāo)系確定后，還要確定刀尖點(diǎn)在工件坐標(biāo)系中的位置，即通常所說的對刀問題。在數(shù)控車床上，目前常用的對刀方法為試切對刀法。將工件安裝好之后，先用MDI方式操作機(jī)床，用已選好的刀具將工件端面車一刀，然后保持刀具在縱向（Z）尺寸不變，沿橫向（x）退刀。當(dāng)取工件右端面O為工件原點(diǎn)時，對刀輸入為Z0，如圖3-4（a）用同樣的方法，再將工件的表面車一刀，然后保持刀具在橫向上的尺寸不變，從縱向退刀，停止主軸轉(zhuǎn)動，再量出工件車削后的直徑如圖3-4（b）依照長度和直徑，既可確定刀具在工件坐標(biāo)系中的位置。其他各刀都需要進(jìn)行以上操作，從而確定每把刀具在工件坐標(biāo)系中的位置。圖3-4（a）Z軸方向?qū)Φ秷D3-4（b）X軸方向?qū)Φ叮?）選擇切削用量表3-5切削用量選擇主軸轉(zhuǎn)速s/(r/min)進(jìn)給量f/(mm/r)背吃刀量ap/mm粗車外圓8000.11.5精車外圓8000.050.2粗車螺紋701.50.4精車螺紋701.50.1切槽1150.04為了螺紋容易配合，螺紋M25×1.5在車削大徑時，加工到直徑Φ24.7mm，總背吃刀量去0.65P=（0.65×1.5）mm=0.975mm.5.4手工編程工件右端加工O1111；M06X200Z100；建立工件坐標(biāo)系T0202;調(diào)用2號刀M03S800;主軸以800r/min正轉(zhuǎn)G00X60Z5;到循環(huán)加工起點(diǎn)G71U.1.5R1P01Q02X0.2Z0.08F80;粗加工循環(huán)N01G00X39Z2；到精加工起點(diǎn)G01X39Z0F40;精加工輪廓開始G01X39Z0C2倒角C2Z-26;加工Φ39G03X35Z-56.46R24;加工SΦ48圓弧G02X35Z-70R9;加工R9圓弧G01Z-75;加工Φ35X45.29;加工Φ35外徑左端面至斜線部分X52Z-94;加工斜線部分N02Z-113;精車循環(huán)終止G00X55Z100;到換刀點(diǎn)M06T0303M03S115M08；換3號切槽刀,打開切削液G00X55Z2； 刀具起切的安全點(diǎn)G00X55Z-89；切槽切入點(diǎn)G01X39F5；切槽G01X55F20；切槽退刀G01Z-82；切槽切入點(diǎn)G01X39F5；切槽G01X55F20；切槽退刀G00Z-18；切槽切入點(diǎn)G01X35F5；切槽切入點(diǎn)G01X50F20；切槽退刀G00X55Z100M09；回?fù)Q刀點(diǎn),關(guān)閉切削液M05；主軸停止M30；程序終止工件左端加工O2222T0202M03S800；換2號外圓刀主軸800r/minG00X55Z2；刀具起切的安全點(diǎn)G71U1.5R1P01Q02X0.2Z0.08F80；外徑粗精車循環(huán)N01G00X50Z2；精車循環(huán)開始G01X0Z0F40；開始加工G01X24.7Z0C2；倒角G01Z-33；車Φ25G01X52Z-33C2；倒角N02G01Z-35；精車循環(huán)終止G00X100Z100；換刀點(diǎn)M05；主軸停止M30；程序終止T0303M03S115；換3號切槽刀G00X30Z2；刀具起切的安全點(diǎn)G00Z-28；切槽切入點(diǎn)G01X21F5；切槽G01X30F20；退刀G00X50Z100；回?fù)Q刀點(diǎn)M05；主軸停止M30；程序終止T0404M03S70；換4號螺紋刀G00X25Z2；刀具起始安全點(diǎn)G76C1A60X23.056Z-26K0.974U0.1V0.1Q0.4F1.5;螺紋車削循環(huán),C為精車次數(shù),螺紋刀具角度,X為最終螺紋X軸小徑,Z為最終螺紋Z軸長度,,K為牙型高,U精加工余量,V最大加工量,Q第一刀最大背吃刀量,F為導(dǎo)程.G01X40；退刀G00X100Z100；回?fù)Q刀點(diǎn)M05；主軸停止M30；程序終止第4章數(shù)控技術(shù)進(jìn)展的總體戰(zhàn)略制定符合中國國情的總體進(jìn)展戰(zhàn)略，對21世紀(jì)我國數(shù)控技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的進(jìn)展至關(guān)重要。通過對數(shù)控技術(shù)和產(chǎn)業(yè)進(jìn)展趨勢的分析和對我國數(shù)控領(lǐng)域存在問題的研究，我們認(rèn)為以科技創(chuàng)新為先導(dǎo)，以商品化為主干，以治理和營銷為重點(diǎn)，以技術(shù)支持和服務(wù)為后盾，堅(jiān)持可連續(xù)進(jìn)展道路將是一種符合我國國情的進(jìn)展數(shù)控技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的總體戰(zhàn)略。4.1以科技創(chuàng)新為先導(dǎo)中國數(shù)控技術(shù)和產(chǎn)業(yè)通過40多年的進(jìn)展，從無到有，從引進(jìn)消化到擁有自己獨(dú)立的自主版權(quán)，取得了相當(dāng)大的進(jìn)步。但回憶這幾十年的進(jìn)展，能夠看到我們在數(shù)控領(lǐng)域的進(jìn)步要緊依舊按國外一些模式，按部就班地進(jìn)展，真正創(chuàng)新的成分不多。這種局面在進(jìn)展初期的起步時期，是無可非議的。但到了世界數(shù)控強(qiáng)手如林的今天和知識經(jīng)濟(jì)立即登上舞臺的新世紀(jì)，這一常規(guī)途徑就專門難行通了。例如，在國外模擬伺服快過時時，我們開始搞模擬伺服，還沒等我們占穩(wěn)市場，技術(shù)上就差不多落后了；在國外將脈沖驅(qū)動的數(shù)字式伺服打入我國市場時，我們就跟著搞這類所謂的數(shù)字伺服，但至今沒形成大的市場規(guī)模；近來國外將數(shù)字式伺服進(jìn)展到用網(wǎng)絡(luò)（通過光纜等）與數(shù)控裝置連接時，我們又跟著進(jìn)展此類系統(tǒng)，前途仍不樂觀。這種老是跟在別人后面走，按國外已有操縱和驅(qū)動模式來開發(fā)國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)，在技術(shù)上難免要滯后，再加上國外公司在我國境內(nèi)設(shè)立研究所和生產(chǎn)廠，實(shí)行就地開發(fā)、就地生產(chǎn)和就地銷售，使我們的產(chǎn)品在性能價格比上已越來越無多大優(yōu)勢，因此要進(jìn)一步擴(kuò)大市場占有率，難度自然就專門大了。為改變這種現(xiàn)狀，我們必須深刻明白得和認(rèn)真落實(shí)“科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力”的偉大論斷，大力加強(qiáng)數(shù)控領(lǐng)域的科技創(chuàng)新，努力研究具有中國特色的有用的先進(jìn)數(shù)控技術(shù)，逐步建立自己獨(dú)立的、先進(jìn)的技術(shù)體系。在此基礎(chǔ)上大力進(jìn)展符合中國國情的數(shù)控產(chǎn)品，從而形成從數(shù)控系統(tǒng)、數(shù)控功能部件到種類齊全的數(shù)控機(jī)床整機(jī)的完整的產(chǎn)業(yè)體系。如此，才可不能被國外牽著鼻子，永久受別人的制約，才有可能用先進(jìn)、有用的數(shù)控產(chǎn)品去收復(fù)國內(nèi)市場，打開國際市場，使中國的數(shù)控技術(shù)和數(shù)控產(chǎn)業(yè)在21世紀(jì)走在世界的前列。4.2在商品化上狠下工夫近幾年我國數(shù)控產(chǎn)品盡管進(jìn)展專門快，但真正在市場上站住腳的卻不多。就數(shù)控系統(tǒng)而言，國產(chǎn)貨仍未真正被寬敞機(jī)床廠所同意，因此顯現(xiàn)國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)用于舊機(jī)床改造的例子較多，而裝備新機(jī)床的卻專門少，機(jī)床廠出產(chǎn)的國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床大多數(shù)用的差不多上國外的系統(tǒng)。這因此不是說舊機(jī)床的數(shù)控化改造不重要，而是說明從商品的角度看，我們的數(shù)控系統(tǒng)與國外相比還存在相當(dāng)大的差距。阻礙數(shù)控系統(tǒng)和數(shù)控機(jī)床商品化的要緊因素除技術(shù)性能和功能外，更重要的確實(shí)是可靠性、穩(wěn)固性和有用性。以往，一些數(shù)控技術(shù)和產(chǎn)品的研究、開發(fā)部門，所追求的往往是一些表達(dá)技術(shù)水平的指標(biāo)（如多少通道、多少軸聯(lián)動、每分鐘多少米的進(jìn)給速度等等），而對阻礙有用性的一些指標(biāo)和一些小問題卻不太重視，在產(chǎn)品的穩(wěn)固性、魯棒性、可靠性、有用性方面花的精力相對較少。從而顯現(xiàn)某些產(chǎn)品鑒定時的水平都專門高，甚至也獲各種大獎。但這些高指標(biāo)、高性能的產(chǎn)品到用戶哪兒卻由于一些小問題而表現(xiàn)不盡人意，最后喪失了信譽(yù)，打不開市場。這說明，高指標(biāo)、高性能的樣機(jī)型的產(chǎn)品離用戶真正需要的有用、可靠的商品是有相當(dāng)大的距離的，將一個高指標(biāo)、高性能的產(chǎn)品變?yōu)橐粋€有市場的商品還需作出大量困難的努力。轉(zhuǎn)貼于中國論文聯(lián)盟另一方面，數(shù)控系統(tǒng)和數(shù)控機(jī)床不像家電類產(chǎn)品那樣易于大批量生產(chǎn)，應(yīng)用環(huán)境也不那么簡單。數(shù)控產(chǎn)品是在生產(chǎn)環(huán)境中使用，面臨的是五花八門的工藝問題。假如開發(fā)部門對這些問題把握得不透，就難以將產(chǎn)品設(shè)計(jì)得專門完善。而且數(shù)控產(chǎn)品的某些問題在開發(fā)、試用，甚至鑒定時都難以發(fā)覺。這就造成，同樣型號的數(shù)控機(jī)床在有的用戶那兒運(yùn)行得專門好，而在別的用戶那兒卻表現(xiàn)欠佳?；蛘咄瑯有吞柕臄?shù)控機(jī)床用于加工某些零件工作得專門好，但用于加工其他零件時卻不盡人意。顯現(xiàn)這種情形，有時是用戶操作人員的水平問題，但有時確實(shí)是數(shù)控產(chǎn)品本身潛在問題的暴露。為解決這一問題，國外一些公司設(shè)立了專門機(jī)構(gòu)來測試考查自己的產(chǎn)品，如為考查新開發(fā)的數(shù)控系統(tǒng)，廠家自己設(shè)計(jì)和從生產(chǎn)實(shí)際中收集了大量零件程序，讓數(shù)控系統(tǒng)運(yùn)行各種各樣的程序，一旦發(fā)覺問題，即趕忙反饋給開發(fā)部門予以解決。通過如此的測試考查過程后，數(shù)控系統(tǒng)的潛在問題就大為減少。以往，我們的產(chǎn)品就專門少進(jìn)行如此嚴(yán)格的全面的自我測試考查。好些問題要等到用戶去給我們挑出來。如此，即使一個小問題也將嚴(yán)峻阻礙國產(chǎn)數(shù)控產(chǎn)品的聲譽(yù)。因此，我們應(yīng)充分重視上述問題，在商品化上切實(shí)狠下工夫，將其作為數(shù)控產(chǎn)業(yè)的主干來抓，貫穿于技術(shù)研究、產(chǎn)品開發(fā)、試制、生產(chǎn)等的全過程中，從而將我們已有的技術(shù)水平較高的數(shù)控產(chǎn)品變成真正有市場的好商品。4.3將治理和營銷作為產(chǎn)業(yè)進(jìn)展重點(diǎn)通過20來年市場風(fēng)雨的沖擊，國人已越來越認(rèn)識到，技術(shù)因此重要，但在市場經(jīng)濟(jì)的環(huán)境下，要在猛烈的全球競爭中獲勝，治理和營銷就顯得更為重要。例如，我國臺灣生產(chǎn)的數(shù)控機(jī)床不但占據(jù)了大陸市場的相當(dāng)大的份額，而且還打進(jìn)了美國市場。是臺灣數(shù)控機(jī)床的技術(shù)和質(zhì)量超過美國了嗎？明顯不是。那他們靠的是什么？重要的一條確實(shí)是在企業(yè)治理和產(chǎn)品營銷上下了工夫。而我們長期以來把要緊精力放在開發(fā)技術(shù)和提高水平上，忽視了經(jīng)營治理、市場開拓、產(chǎn)品營銷等方面的工作，結(jié)果在新技術(shù)、新產(chǎn)品開發(fā)出來以后，在產(chǎn)品質(zhì)量提高以后，企業(yè)仍舊處于產(chǎn)品銷售不暢的逆境［1］。國內(nèi)外的體會說明，數(shù)控產(chǎn)品的競爭力不僅取決于技術(shù)，更取決于經(jīng)營治理能力和營銷能力。因此，從現(xiàn)在起我們應(yīng)將治理和營銷作為產(chǎn)業(yè)進(jìn)展重點(diǎn)，真正擺脫打算經(jīng)濟(jì)時代所遺留下來的思維方式和工作適應(yīng)的束縛，建立適應(yīng)市場的高效、靈敏的運(yùn)行機(jī)制和有效的鼓舞機(jī)制。通過這種機(jī)制，一方面切實(shí)加強(qiáng)企業(yè)治理，激發(fā)企業(yè)負(fù)責(zé)人和寬敞職工的負(fù)責(zé)精神、制造精神和獻(xiàn)身精神，努力提高產(chǎn)品的競爭能力；另一方面充分調(diào)動企業(yè)內(nèi)外、行業(yè)內(nèi)外一切積極因素，大力加強(qiáng)市場開拓力度，奮力打通營銷渠道。能夠堅(jiān)信，有過硬競爭力的產(chǎn)品，再加上北京開關(guān)廠那樣的“找、掙、鉆、搶”精神，我們就一定能在市場競爭中取得勝利。4.4大力加強(qiáng)技術(shù)支持和服務(wù)數(shù)控系統(tǒng)和數(shù)控機(jī)床作為典型的高技術(shù)產(chǎn)品，對用戶的技術(shù)支持和服務(wù)是相當(dāng)重要的。往常國產(chǎn)數(shù)控產(chǎn)品喪失信譽(yù)的緣故，除可靠性問題外，另一大問題確實(shí)是缺乏有力的技術(shù)支持和服務(wù)。用戶花了專門多錢買的數(shù)控機(jī)床或數(shù)控系統(tǒng)，一旦顯現(xiàn)問題卻叫天天不應(yīng)，叫地地不靈，以后誰還敢買我們的產(chǎn)品。因此，應(yīng)將對用戶的技術(shù)支持和服務(wù)當(dāng)成重要的日常工作來抓，使我們在市場上向縱深挺進(jìn)時，有一個強(qiáng)大后方。因此，為了取得數(shù)控產(chǎn)品市場競爭的全面勝利，必須建立以技術(shù)支持和服務(wù)為核心的強(qiáng)大后方。因此，為贏得主動，后方也須主動出擊。目前，利用先進(jìn)的信息技術(shù)手段（如網(wǎng)絡(luò)和多媒體），將為建立新一代立體化的技術(shù)支持和服務(wù)體系開創(chuàng)新的途徑。4.5堅(jiān)持可連續(xù)進(jìn)展道路可連續(xù)進(jìn)展是下一世紀(jì)企業(yè)進(jìn)展的重要戰(zhàn)略，我國數(shù)控產(chǎn)業(yè)要有大的進(jìn)展也必須堅(jiān)持走可連續(xù)進(jìn)展的道路。綠色是實(shí)現(xiàn)可連續(xù)進(jìn)展的重要途徑，其要緊思想是清潔和節(jié)約。為此應(yīng)大力加強(qiáng)綠色數(shù)控產(chǎn)品的開發(fā)，加速促進(jìn)數(shù)控產(chǎn)品、數(shù)控產(chǎn)業(yè)以及整個制造業(yè)的綠色化，要緊戰(zhàn)略措施應(yīng)考慮以下幾方面：①有效減少產(chǎn)品制造及使用過程中的環(huán)境污染。如減少數(shù)控機(jī)床的鑄件結(jié)構(gòu)，排除鑄造對環(huán)境的污染；將數(shù)控機(jī)床主軸的潤滑以油氣潤滑、噴油潤滑等取代油霧潤滑，減少對生產(chǎn)環(huán)境的污染；在周密數(shù)控機(jī)床及其運(yùn)行環(huán)境的溫度操縱中取消氟利昂制冷的恒溫技術(shù)；以電傳動代替機(jī)械傳動，減少噪聲污染。②大幅度降低資源消耗和能源消耗。如以軟件代替硬件，從而減少硬件制造的資源和能源消耗及污染，并減少產(chǎn)品壽命終止后硬件裝置的拆卸回收問題；以永磁驅(qū)動代替感應(yīng)驅(qū)動，提高效率和功率因數(shù)，節(jié)約能源；以電傳動代替機(jī)械傳動，提高效率，減少能源消耗。③加強(qiáng)用數(shù)控技術(shù)改造傳統(tǒng)機(jī)床。這既符合運(yùn)用信息技術(shù)和自動化技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，使傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)和裝備現(xiàn)代化這一產(chǎn)業(yè)可連續(xù)進(jìn)展的目標(biāo)得以實(shí)現(xiàn)，又可取得龐大的經(jīng)濟(jì)效益。我國擁有一般機(jī)床數(shù)百萬臺，加強(qiáng)用數(shù)控技術(shù)改造傳統(tǒng)機(jī)床將成為下世紀(jì)我國數(shù)控領(lǐng)域的重要進(jìn)展方向。④大力進(jìn)展綠色數(shù)控機(jī)床。綠色數(shù)控機(jī)床應(yīng)是材料消耗少、能耗低、無污染，壽命長且便于拆卸回收的新型機(jī)床。例如，以并聯(lián)結(jié)構(gòu)代替串聯(lián)結(jié)構(gòu)確實(shí)是開發(fā)綠色數(shù)控機(jī)床的一條途徑，這是因?yàn)椴⒙?lián)結(jié)構(gòu)機(jī)床消耗的金屬材料僅為常規(guī)串聯(lián)結(jié)構(gòu)機(jī)床的幾分之一，其加工量也比常規(guī)機(jī)床大幅度減少，專門是排除了大型結(jié)構(gòu)件的鑄造，這將顯著降低機(jī)床制造過程中的能源消耗和對環(huán)境的污染。此外，并聯(lián)結(jié)構(gòu)機(jī)床有利于采納電傳動，效率高，可有效降低使用中的能源消耗。轉(zhuǎn)貼于中國論文聯(lián)盟第5章數(shù)控機(jī)床的技術(shù)途徑5.1進(jìn)展具有中國特色的新一代PC數(shù)控系統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)是各類數(shù)控裝備的核心，因此通過科技創(chuàng)新第一進(jìn)展具有中國特色的新型數(shù)控系統(tǒng)，將是推動數(shù)控產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程的有效技術(shù)途徑。實(shí)踐證明，10年來我們所走的PC數(shù)控道路是完全正確的。PC機(jī)（包括工業(yè)PC）產(chǎn)量大、價格廉價，技術(shù)進(jìn)步和性能提高專門快，且可靠性高（工業(yè)PC主機(jī)的MTBF已達(dá)30年［3］）。因此，以其作為數(shù)控系統(tǒng)的軟硬件平臺不但能夠大幅度提高數(shù)控系統(tǒng)的性能價格比，而且還可充分利用通用微機(jī)已有軟硬件資源和分享運(yùn)算機(jī)領(lǐng)域的最新成果，如大容量儲備器、高辨論率彩色顯示器、多媒體信息交換、聯(lián)網(wǎng)通訊等。此外，以通用微機(jī)作為數(shù)控平臺還可獲得快速的技術(shù)進(jìn)步，當(dāng)PC機(jī)升級換代時，數(shù)控系統(tǒng)也可相應(yīng)升級換代，從而長期保持技術(shù)上的優(yōu)勢，在競爭中立于不敗之地。目前，PC數(shù)控系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)有2種要緊形式：（1）專用數(shù)控加PC前端的復(fù)合式結(jié)構(gòu)；（2）通用PC加位控卡的遞階式結(jié)構(gòu)。另外還有一種正在進(jìn)展的數(shù)字化分布式結(jié)構(gòu)。其方案是將由DSP等組成的數(shù)字式伺服通過以光纜等為介質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)與數(shù)控裝置連接起來，組成一完整的數(shù)控系統(tǒng)。這種系統(tǒng)盡管性能專門好，但由于開發(fā)和生產(chǎn)成本太高，近期難以被國內(nèi)寬敞用戶所同意。我們認(rèn)為，上述結(jié)構(gòu)并不是符合中國國情的最好方案，適合中國國情的應(yīng)是將所有數(shù)控功能全軟件化的集成式結(jié)構(gòu)，因?yàn)檫@種結(jié)構(gòu)的硬件規(guī)模最小，不但有利于降低系統(tǒng)成本，而且更重要的是能夠有效提高系統(tǒng)的可靠性。幾十年的體會說明，可靠性好壞是國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)能否進(jìn)展的關(guān)鍵。盡管阻礙數(shù)控系統(tǒng)可靠性的因素專門多，但過大的硬件規(guī)模和較低的硬件制造工藝水平往往對可靠性造成最大的威逼。以往，國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)在總體設(shè)計(jì)時由于種種緣故的限制，不得不選用技術(shù)指標(biāo)不太高的一般CPU，如此，為完成數(shù)控的復(fù)雜功能往往需要由多個CPU來組成系統(tǒng)，有時還需另加一些專用或通用硬件電路來實(shí)現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)的一些高實(shí)時性功能（如細(xì)插補(bǔ)、位置伺服操縱等），從而造成系統(tǒng)硬件規(guī)模龐大。關(guān)于數(shù)控系統(tǒng)這種批量不大的產(chǎn)品，在國內(nèi)現(xiàn)有工藝條件下，專門難從硬件制造的角度保證系統(tǒng)的可靠性，因而使得國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)在生產(chǎn)現(xiàn)場的表現(xiàn)不佳，對國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)的形象和聲譽(yù)造成嚴(yán)峻阻礙，使得許多用戶現(xiàn)在還心有余悸。因此，我們在開發(fā)新型數(shù)控系統(tǒng)時，應(yīng)優(yōu)先選用新型高性能CPU（如高主頻的PentiumII、PentiumIII等）作為系統(tǒng)的運(yùn)算和操縱核心，并盡量用軟件來實(shí)現(xiàn)數(shù)控的所有功能。如此，可大幅度減小系統(tǒng)硬件的規(guī)模。此外，還應(yīng)在軟件設(shè)計(jì)、電源設(shè)計(jì)、接插件設(shè)計(jì)與選用、接地與屏蔽設(shè)計(jì)和施工等方面采納強(qiáng)抗擾高可靠性設(shè)計(jì)與制造技術(shù)，從而全面提高系統(tǒng)的可靠性。由于一個新型高性能CPU能夠代替數(shù)十個一般CPU（如80286、80386等），因此，在基于高性能CPU的PC平臺上不僅能夠完成數(shù)控系統(tǒng)的差不多功能（如信息處理、刀補(bǔ)運(yùn)算、插補(bǔ)運(yùn)算、加減速操縱等）和開關(guān)量操縱功能（內(nèi)裝PLC），而且還能夠完成伺服操縱功能。如此，往常由DSP完成的數(shù)字化伺服操縱功能（如位置操縱、速度操縱、矢量變換操縱等）均可由PC中的CPU完成，從而實(shí)現(xiàn)內(nèi)裝式伺服操縱，這不僅有效縮小了數(shù)控部分的硬件規(guī)模，而且還大幅度縮小了伺服操縱部分硬件規(guī)模。這種具有內(nèi)裝PLC和內(nèi)裝伺服操縱的全軟件化集成式數(shù)控系統(tǒng)，其硬件規(guī)模將達(dá)到最小化，整個數(shù)控系統(tǒng)除一個PC平臺外，剩下的只有驅(qū)動機(jī)床運(yùn)動的功率接口和反饋接口。這既有效提高了系統(tǒng)可靠性，又排除了信息傳遞瓶頸，提高了系統(tǒng)性能，同時還可顯著降低系統(tǒng)成本，使系統(tǒng)（包括電機(jī)）售價將可降至現(xiàn)有數(shù)控系統(tǒng)的一半左右。明顯，這種高性能、高可靠性、低成本的新型數(shù)控系統(tǒng)將具有極強(qiáng)的競爭力，有望為開創(chuàng)中國數(shù)控的新局面作出奉獻(xiàn)。此外，集成化PC數(shù)控系統(tǒng)還有一大優(yōu)點(diǎn)，確實(shí)是容易實(shí)現(xiàn)開放式結(jié)構(gòu)。這是因?yàn)?，這種系統(tǒng)的硬件本身差不多是完全開放的，構(gòu)成開放式數(shù)控系統(tǒng)的工作完全在軟件上，只要制定好標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議，從信息處理、軌跡插補(bǔ)、加減速操縱、開關(guān)量操縱到伺服操縱都能夠?qū)崿F(xiàn)開放，從而可大大方便用戶的使用。

5.2推進(jìn)數(shù)控功能部件的專業(yè)化生產(chǎn)

解決數(shù)控系統(tǒng)問題后，如何實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床的模塊化設(shè)計(jì)與制造便是我國機(jī)床制造企業(yè)快速響應(yīng)市場需求，在競爭中獲勝的另一關(guān)鍵。要實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床的模塊化設(shè)計(jì)制造，必須解決數(shù)控機(jī)床功能部件的專業(yè)化生產(chǎn)問題。目前我國在這方面離實(shí)際需求還有相當(dāng)大的差距。因此，在今后的若干年內(nèi)，我們必須大力促進(jìn)數(shù)控機(jī)床功能部件的開發(fā)和專業(yè)化生產(chǎn)。其要點(diǎn)如下：

1新型永磁電主軸單元電主軸已成為國際市場上最熱門的數(shù)控機(jī)床功能部件。但目前這類產(chǎn)品幾乎都為感應(yīng)異步型，存在以下突出問題：①轉(zhuǎn)子上存在繞組，有大電流流過，因此轉(zhuǎn)子發(fā)熱嚴(yán)峻，直截了當(dāng)阻礙主軸精度；②低速出力小且轉(zhuǎn)矩脈動大，難以滿足寬范疇切削要求；③效率和功率因素低，不僅電機(jī)體積和重量大而且要求逆變器容量大、耗能多；④操縱系統(tǒng)復(fù)雜、成本高。

因此，利用我國稀土永磁材料的優(yōu)勢，開發(fā)新型大功率、高效率、寬調(diào)速范疇永磁同步型交流電主軸單元，將可有效解決現(xiàn)有電主軸存在的問題，形成具有中國特色的新一代電主軸產(chǎn)品。由于永磁電主軸的機(jī)械結(jié)構(gòu)和操縱系統(tǒng)都較感應(yīng)異步型電主軸簡單，因此易于進(jìn)行專業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)。因此，這還要攻克主軸支承（陶瓷軸承、流體動靜壓軸承、磁懸浮軸承）技術(shù)、高精度高速動平穩(wěn)技術(shù)、高速驅(qū)動、檢測與操縱技術(shù)、高可靠性安全保證技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)。

2廉價的高性能伺服系統(tǒng)目前，一套進(jìn)給交流伺服系統(tǒng)（驅(qū)動器+電機(jī)）的價格一樣都在萬元以上，主軸伺服系統(tǒng)的價格高達(dá)數(shù)萬元，已成為降低國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床成本的一大障礙。因此，應(yīng)配合新型集成化國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)的進(jìn)展，大力開發(fā)廉價的高性能內(nèi)裝式伺服系統(tǒng)。由于內(nèi)裝式伺服的硬件部分只有電機(jī)和功率接口，充分利用我國的永磁資源優(yōu)勢，通過專業(yè)化生產(chǎn)能夠把電機(jī)的造價降下來，而采納智能化的IPM模塊作為功率接口也專門廉價，因此將內(nèi)裝式進(jìn)給伺服的價格操縱在數(shù)千元以內(nèi)，將內(nèi)裝式主軸伺服的價格操縱在2萬元以內(nèi)，將是完全可能的。

3直線交流伺服系統(tǒng)直線交流伺服系統(tǒng)是下一世紀(jì)數(shù)控機(jī)床不可缺少的功能部件，目前我國還沒有成熟產(chǎn)品，因此應(yīng)加強(qiáng)研究、開發(fā)和推廣應(yīng)用。考慮到常規(guī)機(jī)床的防磁問題較難解決，而并聯(lián)機(jī)床的防磁相對容易，因此可為常規(guī)結(jié)構(gòu)機(jī)床開發(fā)感應(yīng)異步型直線電機(jī)，為并聯(lián)結(jié)構(gòu)機(jī)床開發(fā)永磁同步型直線電機(jī)，從而揚(yáng)長避短，構(gòu)成符合實(shí)際應(yīng)用要求的新型高速高精度進(jìn)給系統(tǒng)。在此基礎(chǔ)上，可進(jìn)一步開發(fā)將驅(qū)動與支承合二為一的磁懸浮工作臺。

4零傳動數(shù)控轉(zhuǎn)臺與擺頭數(shù)控轉(zhuǎn)臺與擺頭是多坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床的關(guān)鍵部件，傳統(tǒng)的采納高精度蝸桿蝸輪等傳動的轉(zhuǎn)臺與擺頭不僅制造難度大、成本高，而且難以達(dá)到高速加工所需的速度和精度，因而必須另辟蹊徑開發(fā)新型零傳動（無機(jī)械傳動鏈）數(shù)控轉(zhuǎn)臺和擺頭，以促進(jìn)我國高速高精度多坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床的進(jìn)展。

5高速高精度檢測裝置高速高精度是下世紀(jì)數(shù)控機(jī)床進(jìn)展的主題，這不但需要高性能的操縱和驅(qū)動，同時還需要高品質(zhì)的檢測環(huán)節(jié)，因此應(yīng)在現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)上，進(jìn)一步開發(fā)0.1μm以上精度的高速(60m/min以上)線位移傳感器和100萬脈沖/r的角位移傳感器，此類技術(shù)國外對我國是封鎖的。

5.3加速數(shù)控機(jī)床的