机床数控技术与数控铣床加工dfue.docx
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1、前言数控技术术是现代代制造技技术的基基础。它它综合了了计算机机技术、自自动控制制技术、自自动检测测技术和和精密机机械等高高新技术术,因此此广泛应应用于机机械制造造业。数数控机床床替代普普通机床床,从而而使得制制造业发发生了根根本性的的变化,并并带来了了巨大的的经济效效益。现现在,数数控技术术的水准准和普及及程度,已已成为衡衡量一个个国家工工业现代代化水平平的重要要标志。现在,数数控技术术已被世世界各国国列为优优先发展展的关键键工业技技术,成成为国际际间科技技竞争的的重点。数数控技术术的应用用将机械械制造与与微电子子、计算算机、信信息处理理、现代代控制理理论、检检测及数数以及光光电磁等等多种学学
2、科技书书融为一一体,使使制造业业成为知知识、技技术密集集的大学学范畴内内的现代代制造业业,成为为国民经经济的基基础工业业。 数控技技术是当当今柔性性自动化化和智能能自动化化的技术术基础之之一,它它使传统统制作工工艺发生生了显著著的、本本质的变变化。随随着数控控技术的的不断发发展和应应用,工工艺方法法和制作作系统的的不断更更新,形形成了CCAD、CCAM、CCAPPP、CAAT等一一系列具具有化时时代意义义的新技技术、新新工艺的的制造系系统。本设计论论文介绍绍了数控控技术、数数控机床床、数控控铣床。第第一章介介绍了数数控技术术的概念念、特点点、发展展前景,使使得认识识到数控控技术的的广泛性性与发
3、展展重要性性;第二二章介绍绍了数控控机床的的分类、组组成和加加工特点点,从而而引出数数控铣床床的加工工方法和和加工工工艺,因因为本设设计论文文主要就就是设计计数控铣铣床的编编程工艺艺;第三三章就是是两个复复杂工件件的编程程演示和和练习,进进一步加加强对数数控编程程的认识识与掌握握。通过各方方的努力力和老师师同学的的帮助,完完成了大大学三年年的毕业业设计论论文,也也借助于于毕业设设计论文文,又一一次温习习和掌握握了数控控技术的的各个知知识与技技能。关键词:数控机机床,数数控铣床床,加工工工艺,数数控编程程目录第一章机机床数控控技术的的概述331.1 机床床数控技技术的基基本概念念31.2 数控控
4、技术的的特点441.3 数控技技术的发发展前景景4第二章 数控控机床882.1 数控控机床的的组成及及各部分分功能882.2 数控控机床的的分类1102.3 数控控机床加加工的特特点及应应用范围围102.3.1 数数控机床床加工的的特点1102.3.2 数数控机床床的应用用范围1112.4 数控控铣床1112.4.1 数控控铣削加加工零件件工艺分分析1222.4.2 数控控铣床编编程133第三章 数控控铣床加加工复杂杂工件1143.1 数控铣铣床加工工复杂工工件11143.2 数控铣铣床加工工复杂工工件2222谢 辞227参考文献献28第一章 机床数控控技术的的概述1.1 机床床数控技技术的基
5、基本概念念数字控制制(简称称数控NNumeericcal Conntrool):利用数数字化的的信息对对机床运运动及加加工过程程进行控控制的一一种方法法。数控机床床:用数数控技术术实施加加工控制制的机床床或装备备了数控控系统的的机床。 数控系统统:数控控装置、可可编程序序控制器器主轴驱驱动及进进给装置置等部分分。数控机床床是机、电电、液、气气、光高高度一体体化的产产品。 数控加工工过程如如下图:(要实实现对机机床的控控制,需需要用几几何信息息描述刀刀具和工工件间的的相对运运动以及及用工艺艺信息来来描述机机床加工工必须具具备的一一些工艺艺参数。例例如:进进给速度度、主轴轴转速、主主轴正反反转、换
6、换刀、切切削液的的开关关等。形形成加工工程序,存存在信息息载体上上,由数数控系统统读入,通通过译码码,使机机床动作作和加工工零件。)数控加工工与传统统加工比比较 1.2 数控控技术的的特点数控技术术具有以以下特点点:(1)生生产率高高。运用用数控设设备对零零件进行行加工,可可使工序序安排相相对集中中,而且且所用辅辅助装置置(如工工夹具等等)也不不比较简简单,这这样既减减少了生生产准备备时间,又又大大缩缩短了产产品的生生产周期期,并且且在加工工过程中中减少了了测量检检验时间间,有效效地提高高了生产产效率。(2)加加工精度度高。由由于采用用了数字字控制方方式,同同时在电电子元器器件、机机械结构构上
7、采用用了很多多高精度度的措施施,因此此使数控控设备能能达到较较高的加加工精度度(一般般在0.010.0005mmm之间间)。另另外,由由于数控控设备自自动地完完成了整整个加工工过程,因因此消除除了各种种人为因因素的影影响,提提高了产产品加工工质量的的稳定性性。(3)柔柔性和通通用性增增强。数数控设备备特别适适用于单单件、小小批量、轮轮廓复杂杂多样的的零件加加工。若若被加工工产品发发生了变变化,只只需改变变相应的的控制程程序即可可实现加加工。另另外,随随着数控控软件的的不断升升级,硬硬件电路路的模块块化,接接口电路路的标准准化,使使得数控控技术可可以极大大地满足足不同层层次用户户的需求求。(4)
8、可可靠性高高。对于于数控系系统,用用软件替替代一定定的硬件件后,使使系统中中所需元元件数量量减少,硬硬件故障障率大大大降低。同同时,较较先进的的数控系系统自身身具备故故障诊断断程序,将将设备修修复时间间降低到到了最低低限度。 1.3 数控技技术的发发展前景景目前,世世界先进进制造技技术不断断兴起,超超高速切切削、超超精密加加工等技技术的应应用,柔柔性制造造系统的的迅速发发展和计计算机集集成系统统的不断断成熟,对对数控加加工技术术提出了了更高的的要求。为为适应这这种情况况,数控控机床正正朝着以以下几个个方面发发展。(1) 高速度度与高精精度化速度和精精度是数数控机床床的两个个重要指指标,它它直接
9、关关系到加加工效率率和产品品的质量量,特别别是在超超高速切切削、超超精密加加工技术术的实施施中,它它对机床床各坐标标轴位移移速度和和定位精精度提出出了更高高的要求求;另外外,这两两项技术术指标又又是相互互制约的的,也就就是说要要求位移移速度越越高,定定位精度度就越难难提高。现现代数控控机床配配备了高高性能的的数控系系统及伺伺服系统统,其位位移分辨辨率和进进给速度度亦可达达到1uum、0.11um、0.001umm。为实实现更高高速度、更更高精度度的指标标,目前前只要在在下面几几方面采采取措施施进行研研究。 数控控系统采采用位数数、频率率更高的的微处理理器,以以提高系系统的基基本运算算速度。目目
10、前已由由原来的的8位CPUU过渡到到16位和和32位CPUU及64位CPUU,主频频已由原原来的55MHzz提高到到16MMHz、20MMHz、32MMHz,有有些系统统已开始始采用双双CPUU结构。以以提高通通的数据据处理能能力,即即提高插插补运算算的速度度和精度度。 伺服服驱动系系统全数数字交流流伺服系系统,大大大提高高了系统统的定位位精度、进进给速度度。所谓谓数字伺伺服系统统,指的的是伺服服系统中中的控制制信息用用数字量量来处理理。随着着数字信信号微处处理器速速度的大大幅度提提高,伺伺服系统统的信息息处理可可完全用用软件来来完成,这这就是当当前所说说的“数字伺伺服”。数字字伺服系系统利用
11、用计算机机技术,在在电机上上有专用用CPUU用来实实现数字字控制,它它一般具具有下列列特性。a.采用现现代控制制理论,通通过计算算机软件件实现最最佳最优优控制。b.数字伺伺服系统统是一种种离散系系统,它它是由采采样器和和保持器器两个基基本环节节组成的的。其校校正环节节PID控制制由软件件实现。计计算机处处理位置置、速度度和电流流构成的的三反馈馈全部数数字化。c.数字伺伺服系统统具有较较高的动动、静态态精度。在在检测灵灵敏度、时时间和温温度漂移移以及噪噪声和外外部干扰扰方面有有极大的的优越性性。d.系统一一般配有有SERRCOSS(Serriall Reeal-timme CCommmuniic
12、attionn Syysteem串行实实时通信信系统)板板。这种种新的标标准接口口提供了了数字驱驱动设备备、I/O端口口与运动动/机床控控制器之之间的开开放的数数字化接接口。与与现场总总线相比比,它可可以实现现高速位位置闭环环控制,处处理多个个运动轴轴的控制制,同时时可以采采用精确确、高效效的光线线接口,以以确保通通信过程程的无噪噪声,简简化模块块之间的的电缆连连接,提提高系统统的可靠靠性。在采用全全数字伺伺服系统统的基础础上,开开始采用用直线电电动机直直接驱动动机床工工作台的的“零传动动”直线伺伺服进给给方式。直直线伺服服电机是是为了满满足数控控机床向向高速、超超高速方方向发展展而开发发的新
13、型型伺服系系统。 机床床静、动动摩擦的的非线性性补偿控控制技术术机械动动、静摩摩擦的非非线性会会导致机机床爬行行。除了了在机械械结构上上采取措措施降低低摩擦外外,新型型的数控控伺服系系统具有有自动补补偿机械械系统静静、动摩摩擦非线线性的控控制功能能。 高速速大功率率电主轴轴的应用用在超高高速加工工中,对对机床主主轴转速速提出了了极高的的要求(1000075000r/min),传统的齿轮变速主传动系统已不能适应其要求。为此,比较多地采用了所谓“内装式电动机主轴”,简称“电主轴”。它是采用主轴电动机与机床主轴合二为一的结构形式,即采用无外壳电动机,将其空心转子直接套装在机床主轴上,带有冷却套的定子
14、则安装在主轴单元的壳体内,机床主轴单元的壳体就是电动机座,实现了变频电动机与机床主轴一体化。主轴电动机的轴承需要采用磁浮轴承、液体动静压轴承或陶瓷滚动轴承等形式,以适应主轴高速运转的要求。 配置置高速、功功能强的的内装式式可编程程控制器器(PLLC)提高可可编程控控制器的的运行速速度,来来满足数数控机床床高速加加工的速速度要求求。新型型的PLLC具有有专用的的CPUU,基本本指令执执行时间间可达00.2s/步,编编程步数数达到1160000步以以上。利利用PLLC的高高速处理理功能,使使CNCC与PLCC之间有有机的结结合起来来,满足足数控机机床运行行中的各各种实时时控制要要求。(2)多多功能
15、化化 数控控机床才才一机多多能,以以最大限限度的提提高设备备利用率率。 前台台加工、后后台编辑辑的前后后台功能能,以充充分提高高其工作作效率和和机床利利用率。 具有有更高的的通信功功能,现现代数控控机床除除具有通通信口,DNC功能外,还具有网络功能。(3)智智能化 引进进自适应应控制技技术自适适应控制制AC(AAdapptivve CConttroll) 技技术的目目的是要要求在随随机变化化的加工工过程中中,通过过自动调调节加工工过程中中所测得得的工作作状态、特特性,按按照给定定的评价价指标自自动校正正自身的的工作参参数,以以达到或或接近最最佳工作作状态。由由于在实实际加工工过程中中,大约约有
16、300余种变变量直接接或间接接地影响响加工效效果,如如工件毛毛坯余量量不均匀匀、材料料硬度不不均匀、刀刀具磨损损、工件件变形、机机床热变变形等。这这些变量量事先难难以预知知,编制制加工程程序时只只能依据据经验数数据,以以致在实实际加工工中,很很难用最最佳参数数进行切切削。而而自适应应控制系系统则能能根据切切削条件件的变化化,自动动调节工工作参数数,如伺伺服进给给参数、切切削用量量等,使使加工过过程中能能保持最最佳工作作状态,从从而得到到较高的的加工精精度和较较小的表表面粗糙糙度,同同时也能能提高刀刀具的使使用寿命命和设备备的生产产效率。采用故故障自诊诊断、自自修复功功能这主主要是指指利用CCN
17、C系系统内装装程序实实现在线线故障诊诊断,一一旦出现现故障时时,立即即采取停停机等措措施,并并通过CCRT进进行故障障报警,提提示发生生故障的的部位、原原因等。并并利用“冗余”技术,自自动是故故障模块块脱机,接接通备用用模块。刀具寿寿命自动动检测和和自动换换刀功能能利用红红外、声声发射、激激光的检检测手段段,对刀刀具和工工件进行行检测。发发现工件件超差、刀刀具磨损损、破损损等,进进行及时时报警、自自动补偿偿或更换换备用刀刀具,以以保证产产品质量量。引进模模式识别别技术应应用图像像识别和和声控技技术,使使机器自自己辨识识图样,按按照自然然语言命命令进行行加工。(4)高高的可靠靠性数控机床床的可靠
18、靠性一直直是用户户最关心心的主要要指标,它它取决于于数控系系统和各各伺服驱驱动单元元的可靠靠性。为为提高可可靠性,目目前主要要采取以以下几方方面的措措施。提高系系统硬件件质量。 采采用硬件件结构模模块化、标标准化、通通用化方方式。 增增强故障障自诊断断、自恢恢复和保保护功能能。除上述几几方面外外,数控控机床的的数控系系统正向向小型化化、数控控变成自自动化等等方向发发展。第二章 数控控机床2.1 数控控机床的的组成及及各部分分功能如图所示示,数控控机床由由程序编编制及程程序载体体、输入入装置、数数控装置置(CNNC)、伺伺服驱动动及位置置检测、辅辅助控制制装置、机机床本体体等几部部分组成成。1、
19、程序序编制及及程序载载体数控程序序是数控控机床自自动加工工零件的的工作指指令。在在对加工工零件进进行工艺艺分析的的基础上上,确定定零件坐坐标系在在机床坐坐标系上上的相对对位置,即即零件在在机床上上的安装装位置;刀具与与零件相相对运动动的尺寸寸参数;零件加加工的工工艺路线线、切削削加工的的工艺参参数以及及辅助装装置的动动作等。得得到零件件的所有有运动、尺尺寸、工工艺参数数等加工工信息后后,用由由文字、数数字和符符号组成成的标准准数控代代码,按按规定的的方法和和格式,编编制零件件加工的的数控程程序单。编编制程序序的工作作可由人人工进行行;对于于形状复复杂的零零件,则则要在专专用的编编程机或或通用计
20、计算机上上进行自自动编程程(APPT)或或CADD/CAAM设计计。编好好的数控控程序,存存放在便便于输入入到数控控装置的的一种存存储载体体上,它它可以是是穿孔纸纸带、磁磁带和磁磁盘等,采采用哪一一种存储储载体,取取决于数数控装置置的设计计类型2、输入入装置输入装置置的作用用是将程程序载体体(信息息载体)上上的数控控代码传传递并存存入数控控系统内内。根据据控制存存储介质质的不同同,输入入装置可可以是光光电阅读读机、磁磁带机或或软盘驱驱动器等等。数控控机床加加工程序序也可通通过键盘盘用手工工方式直直接输入入数控系系统;数数控加工工程序还还可由编编程计算算机用RRS2332C或或采用网网络通信信方
21、式传传送到数数控系统统中。零零件加工工程序输输入过程程有两种种不同的的方式:一种是是边读入入边加工工(数控控系统内内存较小小时),另另一种是是一次将将零件加加工程序序全部读读入数控控装置内内部的存存储器,加加工时再再从內部部存储器器中逐段段逐段调调出进行行加工。3、数控控装置数控装置置是数控控机床的的核心。数数控装置置从内部部存储器器中取出出或接受受输入装装置送来来的一段段或几段段数控加加工程序序,经过过数控装装置的逻逻辑电路路或系统统软件进进行编译译、运算算和逻辑辑处理后后输出各各种控制制信息和和指令,控控制机床床各部分分的工作作,使其其进行规规定的有有序运动动和动作作。4、驱动动装置和和位
22、置检检测装置置驱动装置置接受来来自数控控装置的的指令信信息,经经功率放放大后,严严格按照照指令信信息的要要求驱动动机床移移动部件件,以加加工出符符合图样样要求的的零件。因因此,它它的伺服服精度和和动态响响应性能能是影响响数控机机床加工工精度、表表面质量量和生产产率的重重要因素素之一。驱驱动装置置包括控控制器(含含功率放放大器)和和执行机机构两大大部分。目目前大都都采用直直流或交交流伺服服电动机机作为执执行机构构。位置检测测装置将将数控机机床各坐坐标轴的的实际位位移量检检测出来来,经反反馈系统统输入到到机床的的数控装装置之后后,数控控装置将将反馈回回来的实实际位移移量值与与设定值值进行比比较,控
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