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1、数控专业毕业论文数控专业毕业论文 浅谈工艺比较与数控技术发展趋势浅谈工艺比较与数控技术发展趋势专专 业：业： 班班 级：级： 学学 号：号： 学生姓名：学生姓名： 指导教师：指导教师： 2011 年年 04 月月 06 日日一、数控加工工艺与传统加工工艺比较一、数控加工工艺与传统加工工艺比较数控加工工艺问题的处理与普通加工工艺基本相同，在设计零件的数控加工工艺时，首先要遵循普通加工工艺的基本原则和方法，同时还必须考虑数控加工本身的特点和零件编程要求。数控加工工艺通过装夹一次就可以加工出合格的零件，减少了多次装夹带来的误差，数控机床的加工精度高，加工效率高，质量稳定。下面通过以下几点进行比较：1
2、.设备比较设备比较数控机床的应用随着数控技术的发展越来越广泛，不同的数控装置，不同的机床设备，其应用范围各不相同。专用机床的生产批量大，复杂程度相对简单；普通机床的生产批量小，复杂程度简单；数控机床适用于小批量生产，复杂程度较高，用如下图所示进行比较。数控机床采用全封闭或半封闭防护装置，防止了切屑或切削液飞出给操作者带来意外伤害而普通机床没有具备这种功能；数控车床大都采用斜床身结构布局，排屑方便，便于采用自动排屑机；数控机床的主轴转速高，工件装夹安全可靠；数控车床大都采用了液压卡盘，夹紧力调整方便可靠，同时也降低了操作工人的劳动强度；数控机床采用自动回转刀架，在加工过程中可自动换刀，能连续完成
3、多道工序的加工。由于费用高昂，数控机床加工大批量零件不利，一般加工大批量零件时采用专用机床和专用夹具，专用机床一般采用多轴、多刀、多工序、多面或多工位同时加工的方式,生产效率比通用机床高几倍至几十倍。由于通用部件已经标准化和系列化,可根据需要灵活配置,能缩短设计和制造周期。采用数控机床时要求操作人员要有相当高的素质，工资成本高，而选用普通设备所用的工资成本低，对工作人员素质要求低；数控机床的系统复杂，修理复杂，维护费用高，一般需要专门的维修人员，而普通机床的系统相对简单得多，修理相对简单，维护费用低。2.工艺系统比较工艺系统比较传统加工工艺的系统比较简单，数控加工工艺系统比较复杂。如图下图所示
4、可知，普通加工工艺系统图数控加工工艺系统图传统加工工艺的系统主要有工件、夹具、刀具和机床组成。直接通过人工操作，从而实现零件的加工。而数控加工工艺系统主要由工件、刀具、夹具、定位部分、运动部分、能量部分、控制部分、加工程序等部分组成，通过数控系统把从外部输入的几何信息和工艺信息转变为数控能识别的数字信息，即将刀具与工件的相对运动轨迹、加工过程中主轴转速和进给速度的转换、冷却液的开关、工件和刀具的交换等控制和操作，按规定的代码和格式编制加工程序，然后将该程序输入数控系统。数控系统按照加工程序的要求，先进行相应的插补运算和编译处理，然后发出控制指令，使各坐标轴、主轴及辅助系统协调动作，实现刀具与工
5、件的相对运动，自动完成零件的加工。3.加工工艺工序比较加工工艺工序比较数控加工工艺的工序集中，传统加工工艺的加工工序分散。通过加工图可知用传统加工方式需要多道工序才能完成加工要求，在数控机床上，可集中到一道工序完成加工，在一次安装中可加工多个面，不但减少了安装次数，而且易于保证这些表面之间的位置精度。同时，所用机械的设备少，用一台数控车床就可以了，而传统机床用了车床和磨床等。数控生产线的占地面积小，使用的工人少，易于管理。传统工艺中工序多，要多次安装才能达到零件的要求，使用的设备多。传统工艺加工方式下，因机床加工能力的限制，一般需要多次装夹才能完成零件图纸要求的精度。数控机床上可以在一次装夹状
6、态下加工多个面，大大降低了因多次安装带来的误差。数控加工一个零件，工序虽只有一道，但加工过程仍是一步一步进行，粗加工、精加工一道完成，这一步一步的加工就称为“工步” 。传统加工中，工序较分散，每道工序中的工步内容少，而数控加工中一道工序中的工步内容很多，传统加工工艺编制时将“工序”的编制作为重点，而数控加工中，着眼点就必然在“工步”上。4.工艺设计比较工艺设计比较数控机床虽然自动化程度高，但自适应性差。数控加工工艺的设计严密、精确。它不像传统机床加工时可以根据加工过程中出现的问题比较自由地进行人为调整，即使现代数控机床在自适应调整方面做出了不少努力与改进，但自由度不大。比如，在数控机床上攻螺纹
7、时，数控系统不知道孔中是否已挤满了切屑，是否需要换刀，或清洗一下切屑再继续加工。所以，在数控加工的工艺设计中必须注意加工过程中的每一个细节。同时，在对图形进行数学处理、计算和编程时，都要力求准确无误。数控机床比同类的通用机床价格高得多，加工的都是一些形状比较复杂、价格较高的零件，万一损坏机床或零件都会造成较大的损失。普通机床加工零件时，通常是经过多次“试切”过程来满足零件的精度要求，而数控加工过程是严格按程序规定的尺寸进给的，因此在对图形进行数学处理、计算和编程时一定要准确无误。工艺方案的好坏不仅会影响数控机床效率的发挥，而且将直接影响到零件的加工质量。编程员必须具备较扎实的工艺基本知识和较丰
8、富的实际工作经验。5.加工工艺内容比较加工工艺内容比较数控加工工艺内容要求具体、详细，传统加工工艺内容一般由操作员自己控制。用通用机床加工时，许多具体的工艺问题，如工艺中各工步的划分与安排、刀具的几何形状及尺寸、走刀路线、加工余量、切削用量等，在很大程度上都是由操作工人根据自己的实践经验和习惯自行考虑和决定的，一般无须工艺人员在设计工艺规程时进行过多的规定，零件的尺寸精度也可由试切保证。而在数控加工时，原本在普通机床上由操作工人灵活掌握并可通过适时调整来处理的上述工艺问题，不仅成为数控工艺设计时必须认真考虑的内容，而且编程人员必须事先设计和安排好并做出正确的选择编入加工程序中。数控工艺不仅包括
9、详细描述的切削加工步骤，而且还包括工夹具型号、规格、切削用量和其他特殊要求的内容以及标有数控加工坐标位置的工序图等，在自动编程中更需要确定详细的各种工艺参数。6.加工精度比较加工精度比较数控机床是高度综合的机电一体化产品，是由精密机械和自动化控制系统组成的。其本身具有很高的定位精度，而且数控加工是按所编程的程序自动完成加工的，消除了操作者的各种人为误差，提高了同批工件加工尺寸的一致性，使加工质量稳定，产品的合格率高。机床的传动系统与机床的结构具有很高的刚度及热稳定性。在设计传统结构时采用了减少误差的措施，并由数控进行补偿，所以数控机床有较高的加工精度。更重要的是数控加工精度不受工件形状及复杂程
10、度的影响，这一点普通机床是无法与之相比的。一些由复杂曲面、曲线形成的机械零件，用常规工艺方法和手工操作难以加工甚至无法完成，而用数控机床可轻松实现要求。由于数控机床本身具有很高的重复定位精度，又是按所编程自动完成加工的，消除了操作者的各种人为误差，提高了同批工件加工尺寸的一致性，使加工质量稳定，产品的合格率高。数控加工工艺加工的零件精度高，误差小，生产效益高，用普通数控机床一般可以提高效率 3-5 倍，使用数控加工中心机床则可提高生产率 5-10 倍，节约了时间与资金。操作人员要求素质高，工资成本高；系统复杂，修理复杂，维护费用高，需要好的工作环境。两加工精度如下图所示。图 数控加工工艺与传统
11、加工工艺加工精度比较二、数控技术的发展趋势二、数控技术的发展趋势目前，数控技术正在发生根本性变革，由专用型封闭式开环控制模式向通用型开放式实时动态全闭环控制模式发展。在集成化基础上，数控系统实现了超薄型、超小型化;在智能化基础上，综合了计算机、多媒体、模糊控制、神经网络等多学科技术，数控系统实现了高速、高精、高效控制，加工过程中可以自动修正、调节与补偿各项参数。实现了在线诊断和智能化故降处理;在网络化基础上，CAD/CAM 与数控系统集成为一体，机床联网，实现了中央集中控制的群控加工。长期以来，我国的数控系统为传统的封闭式体系结构，CNC 只能作为非智能的机床运动控制器。加工过程根据经验以固定
12、参数形式事先设定，加工程序在实际加工前用手工方式或通过 CAD/CAM 及自动编程系统进行编制。CAD/CAM 和 CNC 之间没有反馈控制环节，整个制造过程中 CNC 只是一个封闭式的开环执行机构。在复杂环境以及多变条件下，加工过程中的刀具组合、工件材料、主轴转速、进给速率、刀具轨迹、切削深度、加工余量等加工参数，无法在现场环境下根据外部干扰和随机因素实时动态调整，更无法通过反馈控制环节随机修正 CAD/CAM 中的设定量，因而影响 CNC 的工作效率和产品加工质量。由此可见，传统 CNC 系统的这种固定程序控制模式和封闭式体系结构，限制了 CNC 向多变智能化控制发展，已不适应日益复杂的制
13、造过程，因此，数控技术有以下发展趋势。1高精度、高速度、高效的发展趋势高精度、高速度、高效的发展趋势效率、质量是先进制造技术关键的性能指标，是先进制造技术的主体。若采用高速 CPU 芯片、RISC 芯片、多 CPU 控制系统、高分辨率检测元件、交流数字伺服系统、配套电主轴、直线电机等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。在今后的几年，超精密数控机床正在向精密化、高速化、智能化和纳米化发展，汇合而成的新一代数控机床。高精度高精度从精密加工发展到超精密加工(特高精度加工)，是世界各工业强国致力发展的方向。其精度从微米级到亚微米级，乃至纳米级，其应用范围日趋广泛
14、。超精密加工主要包括超精密切削(车、铣)、超精密磨削、超精密研磨抛光以及超精密特种加工(三束加工及微细电火花加工、微细电解加工和各种复合加工等)。随着现代科学技术的发展，对超精密加工技术不断提出了新的要求。新材料及新零件和新工艺的出现，更高精度要求的提出等都需要超精密加工工艺，发展新型超精密加工机床，完善现代超精密加工技术，以适应现代科技的发展。当前，机械加工高精度的要求如下:普通的加工精度提高了一倍，达到 5 微米；精密加工精度提高了两个数量级，超精密加工精度进入纳米级(0.001 微米)，主轴回转精度要求达到 0.01 一 0.05微米，加工圆度为 0.1 微米，加工表面粗糙 Ra=0.0
15、03 微米。精密化是为了适应高新技术发展的需要，也是为了提高普通机电产品的性能、质量和可靠性，减少其装配时的工作量从而提高装配效率的需要。高速、高效高速、高效90 年代以来，欧、美、日各国争相开发应用新一代高速数控机床，加快机床高速化发展步伐。高速主轴单元(电机主轴，转速 15000 一100000r/min)、高速且高加/减速度的进给运动部件(快移速度 60 一120m/min，切削进给速度高达 60m/min)、高性能数控和伺服系统以及数控工具系统都出现了新的突破，达到了新的技术水平。依靠快速、准确的数字量传递技术对高性能的机床执行部件进行高精密度、高响应速度的实时处理，由于采用了新型刀具
16、，车削和铣削的切削速度已达到 5000 米一 8000 米/分以上；主轴转数在 30000转/分(有的高达 10 万转/分)以上；工作台的移动速度(进给速度):在分辨率为 1 微米时，在 100 米/分(有的到 200 米/分)，在分辨率为0.1 微米时，在 24 米/分以上；自动换刀速度在 1 秒以内；小线段插补进给速度达到 12 米/分。根据高效率、大批量生产需求和电子驱动技术的飞速发展，高速直线电机的推广应用，开发出一批高速、高效的高速响应的数控机床以满足汽车、农机等行业的需求。还由于新产品更新换代周期加快，模具、航空、军事等工业的加工零件不但复杂而且品种增多。2 .多轴联动加工和复合加工的发展趋势多轴联动加工和复合加工的发展趋势 多轴联动加工，零件在一台数控机床上一次装夹后，可进行自动换刀、旋转主轴头、旋转工作台等操作，完成多工序、多表
