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1、 毕毕 业业 论论 文文论文题目：论文题目： 数控车床应用与未来发展 学生姓名：学生姓名： * * 学学 号：号： * 指导教师：指导教师： * 专业班级：专业班级： 16 级机电一体化 1 班 院系名称：院系名称： 成人教育学院 20162016 年年 1111 月月 0505 日日xx 工业大学成人教育学院 2016 届机电一体化专业毕业论文- 1 -目目 录录摘要摘要. (3)前言前言. (4)第一章第一章 数控车床的基本组成和工作原理数控车床的基本组成和工作原理. (5)1.1 任务准备.(5)1.1.1 机床结构.(5)1.2 工作原理.(7)1.3 数控车床的分类.(8)1.4 数
2、控车床的性能指标.(8)1.5 数控车床的特点(10)第二章第二章 数控车床编程与操作数控车床编程与操作.(11)2.1 数控车床概述(11)2.1.1 数控车床的组成 (11)2.1.2 数控车床的机械构成 (12)2.1.3 数控系统 (13)2.1.4 数控车床的特点.(13)2.1.5 数控车床的分类 (14)2.1.6 数控车床（CJK6153）的主要技术指标. (14)2.1.7 数控车床（CJK6153）的润滑与冷却. (17)2.2 数控车床的编程方法(17)2.2.1 设定数控车床的机床坐标系 (17)2.2.2 设定数控车床的工件坐标系 (18)第三章第三章 数控车床加工工
3、艺分析数控车床加工工艺分析.(23)3.1 零件图样分析. (23)3.2 工艺分析(23)3.3 车孔的关键技术(24)xx 工业大学成人教育学院 2016 届机电一体化专业毕业论文- 2 -3.4 解决排屑问题(24)3.5 加工方法(25)第四章第四章 当前数控机床技术发展趋势当前数控机床技术发展趋势. .(28)4.1 是精密加工技术有所突破(28)4.2 是技术集成和技术复合趋势明显(28)结束语结束语. .(29) 参考文献参考文献.(30)xx 工业大学成人教育学院 2016 届机电一体化专业毕业论文- 3 -摘摘 要要在机械工程领域，由于微电子技术和计算机技术的迅速发展及其向机
4、械工业的渗透所形成的机电一体化，使机械工业的技术结构、产品机构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化，使工业生产由“机械电气化”迈入了“机电一体化”为特征的发展阶段。随着数控加工的日益成熟越来越多的零件产品都用数控机床来加工,因此如何改进数控加工的工艺问题就越来越重要。在数控机床上由于机床空间及机床的其他局限了数控加工的灵活性，这样就要求我们要懂得如何改进加工工艺，提高数控机床的应用范围和加工性能。从而达到提高生产效率和产品质量。数控加工作为一种高效率高精度的生产方式，尤其是形状复杂精度要求很高的模具制造行业，以及成批大量生产的零件。因此数控加工在航空业、电子行业还有其他各行业都广泛应
5、用。然而在数控加工从零件图纸到做出合格的零件需要有一个比较严谨的工艺过程，必须合理安排加工工艺才能快速准确的加工出合格的零件来，否则不但浪费大量的时间，而且还增加劳动者的劳动强度，甚至还会加工出废品来。一般数控机床的加工工艺和普通机床的加工工艺是大同小异的，只是数控机床能够通过程序自动完成普通机床的加工动作，减轻了劳动者的劳动强度，同时能比较精准的加工出合格的零件。由于数控加工整个加工过程都是自动完成的，因此要求我们在加工零件之前就必须把整个加工过程有一个比较合理的安排，其中不能出任何的差错，否则就会产生严重的后果。xx 工业大学成人教育学院 2016 届机电一体化专业毕业论文- 4 -前前
6、言言高速加工技术发展迅速，在高档数控机床中得到广泛应用。应用新的机床运动学理论和先进的驱动技术，优化机床结构，采用高性能功能部件，移动部件轻量化，减少运动惯性。在刀具材料和结构的支持下，从单一的刀具切削高速加工，发展到机床加工全面高速化，如数控机床主轴的转速从每分钟几千转发展到几万转、几十万转；快速移动速度从每分钟十几米发展到几十米和超过百米；换刀时间从十几秒下降到 10 秒、3 秒、1 秒以下，换刀速度加快了几倍到十几倍。应用高速加工技术达到缩短切削时间和辅助时间，从而实现加工制造的高质量和高效率。数控车床是实现装备制造业现代化的基础装备，以其高速、高效、高精度、高可靠性，以及柔性化、网络化
7、、智能化的卓越性能开创了机械产品向机电一体化发展的先河。随着数控机床的飞速发展，对数控人才的需求也越来越大。 数控编程是数控技术的核心，是充分发挥数控机床效率的关键，是连接数控机床与数控加工工艺的纽带，同时也是利用 CAD/CAM 软件进行自动编程加工的基础。学好数控编程技术对充分利用数控机床的功能与效率起着举足轻重的作用。 通过两年多来对数控专业知识的学习和一段时间的实习，在一定程度上积累相关验和方法， 毕业论文是高等院校毕业生提交的一篇论文，是大学生完成学业的标志性作业，是对学习成果的综合性总结和检阅，是我系工科学生从事工程设计的最初尝试，是在教师指导下所取得的实际成果的文字记录，也是检验
8、学生对知识的长我程度，分析问题和解决问题基本能力的一份综合答卷。 xx 工业大学成人教育学院 2016 届机电一体化专业毕业论文- 5 -第一章 数控车床的基本组成和工作原理1.1 任务准备1.1.1 机床结构数控机床一般由输入输出设备、CNC 装置（或称 CNC 单元）、伺服单元、驱动装置（或称执行机构）、可编程控制器 PLC 及电气控制装置、辅助装置、机床本体及测量反馈装置组成。如下图是数控机床的组成框图。电 气 回 路辅 助 装 置PLC主轴伺服单元操 作 面 板主轴驱动装置进给驱动装置测量反馈装置进给伺服单元输入/输出设 备计算机数 控装 置机 床 本 体图 1-1 机床机构机床本体数
9、控机床的机床本体与传统机床相似，由主轴传动装置、进给传动装置、床身、工作台以及辅助运动装置、液压气动系统、润滑系统、冷却装置等组成。但数控机床在整体布局、外观造型、传动系统、刀具系统的结构以及操作机构等方面都已发生了很大的变化，这种变化的目的是为了满足数控机床的要求和充分发挥数控机床的特点。CNC 单元CNC 单元是数控机床的核心，CNC 单元由信息的输入、处理和输出三个部分组成。CNC 单元接受数字化信息，经过数控装置的控制软件和逻辑电路进行译xx 工业大学成人教育学院 2016 届机电一体化专业毕业论文- 6 -码、插补、逻辑处理后，将各种指令信息输出给伺服系统，伺服系统驱动执行部件作进给
10、运动。输入/输出设备输入装置将各种加工信息传递于计算机的外部设备。在数控机床产生初期，输入装置为穿孔纸带，现已淘汰，后发展成盒式磁带，再发展成键盘、磁盘等便携式硬件，极大方便了信息输入工作，现通用 DNC 网络通讯串行通信的方式输入。输出指输出内部工作参数（含机床正常、理想工作状态下的原始参数，故障诊断参数等），一般在机床刚工作状态需输出这些参数作记录保存，待工作一段时间后，再将输出与原始资料作比较、对照，可帮助判断机床工作是否维持正常。伺服单元伺服单元由驱动器、驱动电机组成，并与机床上的执行部件和机械传动部件组成数控机床的进给系统。它的作用是把来自数控装置的脉冲信号转换成机床移动部件的运动。
11、对于步进电机来说，每一个脉冲信号使电机转过一个角度，进而带动机床移动部件移动一个微小距离。每个进给运动的执行部件都有相应的伺服驱动系统，整个机床的性能主要取决于伺服系统。驱动装置驱动装置把经放大的指令信号变为机械运动，通过简单的机械连接部件驱动机床，使工作台精确定位或按规定的轨迹作严格的相对运动， 最后加工出图纸所要求的零件。和伺服单元相对应，驱动装置有步进电机、直流伺服电机和交流伺服电机等。伺服单元和驱动装置可合称为伺服驱动系统，它是机床工作的动力装置，CNC 装置的指令要靠伺服驱动系统付诸实施，所以，伺服驱动系统是数控机床的重要组成部分。可编程控制器可编程控制器 (PC，Programma
12、ble Controller) 是一种以微处理器为基础的通用型自动控制装置，专为在工业环境下应用而设计的。由于最初研制这种装置的目的是为了解决生产设备的逻辑及开关控制， 故把称它为可编程逻辑xx 工业大学成人教育学院 2016 届机电一体化专业毕业论文- 7 -控制器( PLC， Programmable Logic Controller)。当 PLC 用于控制机床顺序动作时，也可称之为编程机床控制器( PMC， Programmable Machine Controller )。PLC 己成为数控机床不可缺少的控制装置。CNC 和 PLC 协调配合，共同完成对数控机床的控制。测量反馈装置测量
13、装置也称反馈元件，包括光栅、旋转编码器、激光测距仪、磁栅等。通常安装在机床的工作台或丝杠上，它把机床工作台的实际位移转变成电信号反馈给 CNC 装置，供 CNC 装置与指令值比较产生误差信号，以控制机床向消除该误差的方向移动。1.2 工作原理无论是普通车床加工还是数控车床加工,在加工前都要对所加工的零件进行工艺过程分析,拟定加工方案,确定加工线路和加工内容,选择合适的刀具和切削用量,设计合适的夹具及装夹方法。特别是在数控车床加工中,加工工艺的制定则比普通车床显得更为重要,也要更为详细,因为在普通车床加工中,制定了工艺卡,操作者按加工工艺进行操作,在加工中如遇到某些问题,(如在加工内孔时,铁屑堵
14、塞,可停机清理),可灵活进行调整处理,不会受太大影响,而数控车床则不同。数控车床受控于程序指令,加工过程都是自动进行加工的,每一个数据、加工路线、刀具、切削用量的不合理,都会造成工作量的成倍增加,甚至要重来,这样就要对零件的加工从装夹到加工完毕每一工步都十分清晰,要细化每一工步的切削变化、切削用量、走刀线路等较细致的问题。加工工艺设计是对工件加工前的前期准备工作,它必须在程序编制工作以前完成,只有在确定了工艺设计方案后,编程才有依据并通过首件加工来检验、修正。工艺方面考虑不周是造成数控加工出错的主要原因之一,因此,编程人员一定注意先将工艺设计做好,对一些拿捏不定的数据(如切削用量,刀具切削效果
15、等),可进行必要的测试,匆匆忙忙就进行编程往往会顾此失彼。数控车床在加工工艺上与普通车床加工工艺原理上基本相同,但由于数控车床与之相比,在加工性能、控制方式也有其优势、缺点,因而又有其特点。首先,数控车床加工工序比普通车床加工的工序内容要复杂。数控车床通常安排较复杂的工序或是在普通车床上加工难以控制的工序,如圆弧面连接、锥度螺纹、台阶螺纹、内弧面等,这样,在工艺处理方面难度相对增大。xx 工业大学成人教育学院 2016 届机电一体化专业毕业论文- 8 -其次,数控车床加工程序的编制要比普通车床的工艺规程编制复杂。这是因为在普通车床加工中,许多加工工艺不必考虑的问题(如排屑、换刀、定位装夹),在数控加工工艺中都不能忽视,普通车床这些问题在加工中可由操作者根据情况随时调整,而数控车床在加工中调整则较繁锁。1.3 数控车床的分类数控车床的品种和规格繁多，一般可以用下面三种方法分类。按控制系统分目前市面上占有率较大的有法拉克、华中、广数、西门子、三菱等。按运动方式分类点位控制数控机床点位/直线控制数控机床连续控制数控机床按控制方式分类按控制方式分
