数控加工论文范文10篇

1数控加工实践教学目标的确定

对于工科类学生来讲，数控加工实践教学环节在整个专业课程中占有重要地位，此教学环节是理论与实际的结合体，更是培养学生工程意识、创新能力的基础。数控加工实践课所设置的教学内容完全由学生自主、动手、动脑独立操作完成指定任务，对于初次接触工程实践的学生来讲，这门课比较难学。培养社会需要的人才是我们高等教育的主要任务，也是我们教育工作者的历史使命，因此把我们的学生培养成为拥有良好的实践能力、创新能力、分析和解决问题能力的人才，是我们的重要任务。为此我们要有明确的教学目标：教学过程中要求学生做到严谨认真;在实践的过程中培养良好的科学素质；在实践中养学生发现问题、分析问题、解决问题的能力，树立团队协作精神。

2确定科学实践课程改革方法

2.1建立完善实训预习报告制度

一份明确的预习报告，可以详细的指出本实践课程所要涉及的预备知识、前期准备工作、实验原理、实验内容、实验方法和实验目的。由于学生的层次存在着不同程度的差异，通过建立预习报告制度的学习方法，可以最大程度的拉平学生个体差异，使学生对数控实训做到有备而来。

2.2建立预设问题的方法

1工艺制订

案例工件加工面积较大，机加工会产生较大的内应力，内应力较大而未及时予以去除时，会导致工件在运动过程中容易产生变形甚至形成裂纹，因而需要热处理去应力，这就需要机加工时考虑热处理后的装夹、碰数问题，将整个加工过程分成两个阶段：热处理前及热处理后。热处理前需去除大部分材料，只留精加工余量；热处理后需要清除预留的材料，并得到在精度要求范围内的最终零件，精加工使用加工精度较高的德马吉DMC64Iinear加工中心，有效行程640mm×600mm，数控系统为FANUC180i-MB，主轴最高转速12000r/min。热处理前的粗加工分正面、背面、及两侧面四个方位的加工，因热处理去应力后，工件会有所变形，需重新以一个准确的参考基准作为加工碰数基准，像这种大滑块一般以基准角碰数，这就需要一个准确的基准角。粗加工时，预留顶面材料，其平面作为热处理后研磨支撑平面，热处理后可通过磨床，研磨加工出基准角的三个基准面，研磨量为0.2mm，保证其垂直度。热处理后的精加工时，加工方位与热处理前一样，但因背部材料已去除，工件正面加工时（胶位面方向）如何装夹是要考虑的问题。如果用虎钳夹住尾部平位加工，其尾部平位与高度比为60∶322，大概为其总高度的1/6，有2/3的重量处于悬空状态，且正面有较多的材料需要去除，受力不均匀，容易在角位处产生较大内应力，有可能会产生变形或裂纹，并且这么大的滑块装夹、拖表不方便，对机床要求也较高，需要考虑其他装夹工艺。解决方案是在加工背部耐磨片槽时预留工艺凸台，这样在正面加工时可用工装板及垫块紧固装夹固定，其好处是装夹、对数方便，并能较好地平衡加工时的作用力，实用性强。热处理后精加工时，因正面已粗加工，按精加工时的方法将无法装夹固定，这时可考虑使用直角弯板装夹，在数控铣床上去除工艺台背面粗加工时，耐磨片槽后部有一大块相边区域需要去除材料，其尺寸达到261.5mm×174.8mm×280mm，常规的数控加工，需要用刀具一层层的切削，必定会占去较长的加工时间，并且损耗刀具，生产效率不高。通过分析对比，用线切割加工较为合适，不但能得到一块实用的材料，而且省下很多的时间，同时考虑工艺台，这样线割时将一起切割出来，留0.5mm作为热处理后精加工余量，这样背面方位加工只需加工耐磨片槽，大大节省时间，一举多得。

2滑块的数控加工

编程分热处理前的粗加工及热处理后的精加工，按不同的方位加工顶面方位、背面方位及正面方位。热处理前粗加工需要去除大部分材料，考虑装夹加工工艺，预留部分材料到热处理后，粗加工整体留预量0.3mm。因篇幅关系，下文重点介绍正面方位的数控编程加工，编程软件为UGNX7.5，机床使用德马吉DMC64Iinear加工中心，数控系统为FANUC180i-MB，主轴最高转速为12000r/min。正面装夹如图4所示，将已线切割余料的工件，通过螺钉与工装板、垫块紧固为整体，并固定于机床工作台上，基准角对刀。

（1）热处理前粗加工

加工编程前先设定加工坐标系、安全平面、材料毛坯及加工工件，粗加工使用型腔铣削加工，该模块提供粗切单个或多个型腔、沿任意形状切去大量毛坯材料以及可以加工出型芯的全部功能，最突出的功能是对非常复杂的形状产生刀具运动轨迹，确定走刀方式。零件正面方位的型腔铣削粗加工，加工余量0.3mm，用40R6的圆鼻刀完成主体大部分材料的去除工作，切削模式为跟随部件，封闭区域用螺旋进刀，开放区域用圆弧进刀，区域间的快速移刀为到达安全平面，区域内为前一平面；切削深度为顶面开始深70mm，每刀公共深度为恒定0.3mm，主轴转速为1800r/min，进给为2000mm/min。再采用35R5的圆鼻刀完成次级窄角位的材料的去除工作，加工方法设置与上述40R6刀具一样，控制切削范围，使用参考刀具42R8，对40R6未能加工的区域进行补刀。接着可用更小的刀具进行更小窄角位的材料去除工作，但因粗加工后需要热处理去应力，去应力并不会增加材料硬度，部分更窄角位的余料对整体应力影响不大，为减少工作量，提高加工效率，可不需要进一步粗加工。

摘要

数控机床在现代制造业中扮演着一个重要的角色。本论文介绍了THY5940型立式加工中心设计思想和设计过程。主要叙述了数控进给系统的传动设计及主要传动件滚珠丝杠及其支承的设计计算。并对进给系统进行了校验，取得了预期的效果。

该机床适用于摩托车、汽车、轻工机械等行业提高生产率。不仅对刀具的位置或轨迹进行控制，而且还具有自动换刀和补偿功能，具有很高的强度，刚度和抗震性。以前采用的专用机床加工零件，虽然效率较高，但制约被加工零件的改进。而加工中心具有柔性，从而能适应产品在最短时间内达到商品化。本加工中心的设计拟采用主机，数控系统(包括伺服和驱动系统)及相关配套件三部分组成。在对以前研究成果分析总结的基础上，按照技术要求指标，对初步拟订的方案进行细化，论证，完善和总结。

加工中心的进给系统承担加工中心各直线坐标轴的定位和切削进给，进给系统的好坏将直接影响整机的运行状态和精度指标。设计过程中应使进给稳定性和快速响应的特性。同时，要求有合理的控制系统，而且要求对驱动元件和机械传动装置的参数进行合理的选择，使整个进给系统工作时的动态特性相匹配。

THY5940型立式加工中心机床解决了单件，小批量，特别是复杂型面的零件的加工自动化问题。对于提高企业的生产率，提高工件的加工精度以及提高机床的使用寿命都具有十分重要的意义。

经过研究，本论文基本取得了预期效果，完成了进给系统的设计计算。同时，对数控机床的进给系统设计方法的研究也取得一定的效果。

1加工材料及特点

该零件的材料为锻铝LD10，零件底面含有大小不同、形状各异的小孔40余个，部分小孔与侧面的若干个不同角度油路深孔相交汇，零件结构如图1所示，孔位示意如图2所示。在加工深孔的过程中，采用了进口的MAYKESTAG加长准3mm钻头、准4.5mm合金键槽刀和加长中心钻等特种刀具。

2加工质量和步骤分析

2.1加工质量分析

影响零件加工精度的因素主要取决于其工艺系统的几何误差、受力变形、受热变形、振动变形、调整误差和工件内应力引起的误差等。孔加工可分为浅孔和深孔加工两种，孔深与孔径之比>5称为深孔加工。深孔加工与普通的孔加工相比，具有其自身的一些特点，主要表现在以下几方面。

（1）深孔加工处于一种封闭或半封闭的加工状态，不能直接观察刀具的切削和走刀情况。

0.引言

长期以来,我国数控方面高深层次人才的匮乏和流失,成为阻碍我国数控技术发展的最大障碍。企业有资金引进高精密的数控设备,却寻找不到能够维护和熟练操作的人员,面对厚重的用户手册无力消化吸收,更谈不上技术的改造和创新。由此可见,人才竞争是根本,人才战略是关键。数控技术的复杂性决定了引入高效、直观的培训机制是提高人才素质的有效途径,而此培训机制的关键是要开发一套适合学员的培训系统。随着利用VRML和JAVA开发的虚拟现实技术和USB技术的日益成熟,可以很好地解决了这个难题。这套技术结合计算机图形学、图像处理学、模式识别、智能接口、人工智能、传感器、网络和并行处理等多学科的虚拟现实技术使得人机交互方式有了质的突破。

虚拟现实技术应用于数控加工中心的培训系统中,就是通过计算机产生数控加工中心、被加工工件的虚拟造型,加入音响效果和运动仿真,并配有控制面板,学员根据虚拟环境提供的视觉、听觉、触觉感受,可以感受到与操作实际的数控加工中心一样的状态。与传统的数控加工中心培训相比,此系统摆脱了“试切”、“轨迹显示”等方法,极大地提高了系统的主动性、交互性和沉浸感等性能,给学员逼真的感受,改善了数控加工培训的教学效果,并且大大降低了开发成本。

1.Java和VRML通信实现机理

Java是Sun公司于1995年5月23日推出的,当时并没有引起太多的注意。但是随着Internet的迅猛发展,环球信息网WWW的快速增长,促进了Java语言研究的进展,使得它逐渐成为Internet上受欢迎的开发与编程语言。Java语言具有简单、面向对象、分布式、解释执行、鲁棒、安全、体系结构中立、可移植、高性能、多线程以及动态性的特点,正是这些特点为开发人员开发强大的仿真系统提供了便利。

VRML(VirtualRealityModelingLanguage,虚拟现实造型语言)包含了3D动画、3D音效、传感器触发、时间输入输出、行为控制、支持多种脚本与多重使用者等功能,真正在Web上实现了动态页面,并加强了互动功能,达到真正的虚拟效果。VRML可以用在各行各业,如创建虚拟城市、虚拟校园、虚拟超市、虚拟公司等。VRML210的基本元素是节点,节点是组成3D场景的基本元素,大约定义了50多个节点,利用它们可以简单、轻松地创建虚拟的三维空间。

摘要:随着科学技术水平的不断提高,作为先进制造技术的重要组成部分高速切削技术在模具加工制造中已得到越来越广泛的应用。本文结合高速切削技术的发展现状,阐述了高速切削技术的应用及其未来趋势。

关键词:高速切削刀具;数控加工;应用

一、高速切削技术和高速切削刀具

目前,切削加工仍是机械制造行业应用广泛的一种加工方法。其中,集高效、高精度和低成本于一身的高速切削加工技术已经成为机械制造领域的新秀和主要加工手段。

“高速切削”的概念首先是由德国的C.S~omom博士提出的,并于1931年4月发表了著名的切削速度与切削温度的理论。该理论的核心是:在常规的切削速度范围内,切削温度随着切削速度的增大而提高,当到达某一速度极限后,切削温度随着切削速度的提高反而降低。此后,高速切削技术的发展经历了以下4个阶段:高速切削的设想与理论探索阶段(193l—l971年),高速切削的应用探索阶段(1972-1978年),高速切削实用阶段(1979--1984年),高速切削成熟阶段(20世纪90年代至今)。高速切削加工与常规的切削加工相比具有以下优点:第一,生产效率提高3～1O倍。第二,切削力降低30%以上,尤其是径向切削分力大幅度减少,特别有利于提高薄壁件、细长件等刚性差的零件的加工精度。第三,切削热95%被切屑带走,特别适合加工容易热变形的零件。第四,高速切削时,机床的激振频率远离工艺系统的固有频率,工作平稳,振动较小,适合加工精密零件。

高速切削刀具是实现高速加工技术的关键。刀具技术是实现高速切削加工的关键技术之一,不合适的刀具会使复杂、昂贵的机床或加工系统形同虚设,完全不起作用。由于高速切削的切削速度快,而高速加工线速度主要受刀具限制,因为在目前机床所能达到的高速范围内,速度越高,刀具的磨损越快。因此,高速切削对刀具材料提出了更高的要求,除了具备普通刀具材料的一些基本性能之外,还应突出要求高速切削刀具具备高的耐热性、抗热冲击性、良好的高温力学性能及高的可靠性。高速切削技术的发展在很大程度上得益于超硬刀具材料的出现及发展。目前常用的高速切削刀具材料有:聚晶金刚石(PCD)、立方氮化硼(CBN)、陶瓷、Ti(C,N)基金属陶瓷、涂层刀具fCVD)~超细晶粒硬质合金等刀具材料。

1基于可变轮廓铣的叶轮数控加工工艺流程

1.1叶轮和流道的粗加工

对于叶轮，五轴联动加工方式开粗并不好，因为需去除量过大，五轴联动效率低，加工时间长，机床磨损大，应采用3轴方法开粗，再采用五轴联动方式精加工叶片和轮毂。3轴开粗采用contourmill—cav-itymill，通过定向方式，不断改变当前视图的角度，根据叶片扭曲程度不同和叶片数量的差异，使用尽量少的程序，尽大量的去除余量。型腔铣开粗加工中切削模式选择跟随周边。选择跟随周边和跟随部件时刀轨的差别，选择跟随部件时，刀轨多，程序长，但基本可以切削到视图范围内想要切削的所有部分；选择跟随周边时，刀轨少而规整，个人觉得由于第一个粗加工程序选择刀具直径偏大，叶片根部的圆角余量很大，需要后续程序再进行修整，没有必要在第一个程序就切削的非常干净，本文选择了跟随周边的算法。刀具采用直径10mm的圆鼻刀进行加工，粗加工余量设置为1mm，采用多重深度切削，步进方法为每刀深度，设定每刀深度为1mm。

1.2叶轮和流道的精加工

由于叶片曲面为空间曲面，呈波浪状，为了防止粗加工后余量不均，设置半精加工工步，以保证精加工有均匀的余量。据工件尺寸，叶轮流道采用两次加工完成，分别用D4和D3的球铣刀加工，驱动方式采用“流线”驱动，选择两叶片之间的流道作为加工表面，投影矢量选择“垂直于驱动体”，刀轴采用“朝向点”，其坐标为（-100050）。叶片的加工同样需要分两次完成，分别用D4和D3球铣刀，驱动方法采用“曲面”驱动。投影矢量采用“垂直于驱动体”，刀轴采用“侧刃于驱体”侧倾角为10°。

1.3叶片圆角的精加工

1现状说明

在零件加工过程中，通常需要在加工中心数控系统中输入操作数据，包括加工原点、刀具半径补偿值、刀具Z值、公共坐标偏置值等，其中尤以修改刀具Z值最为频繁。由于每把刀具的长度不同，每换一次刀，都要重新确定刀具Z值并输入，而生产加工中经常会使用多把不同的刀具，如果操作者粗心大意，用错刀具，或是在需要换刀时未更换刀具而继续进行加工，等发现问题时已经发生碰撞、过切或损坏，造成的损失无法补救。据统计2012～2013年7月份，我单位在数控加工过程中由于人为差错导致零件报废的数量高达65件，损失原材料价值146.72万元。因此，加工现场的质量事故倒逼数控车间工艺技术革新，笔者设计的这种防错装置，能及时避免操作者由于疏忽而造成的误操作，并停机报警。。

2起落架结构件生产线人为错误分析

人为错误是指操作人员在加工操作时非蓄意性不符合操作规范的操作，而导致出错的动作。美国国家航空与航天局（NASA）在一份报告中指出，自1990年以来的大多数航空器故障都是由人为错误引起的。人机工程学也告之错误是不可避免的，事实已研究证实了这一点。“感觉-判断-行为”的过程对产生人为错误的典型原因进行分类。主要分为四大类。

（1）感觉认识上的错误。它包括：①信息量过大，过于复杂；②信息传递过快；③信息不够完整；④疲劳疾病的影响或是错觉；⑤接收人没有充分确认信息而错误地领会了表达的内容；⑥在先入感官的强烈影响下发生错觉等。

（2）判断过程中的错误。它包括：①知识或能力不足；②缺乏经验和训练不足；③遗忘（暂时记忆消失、过程中断的遗忘、没有想起）；④因为疲劳或其它原因造成意识水平低下等。

1.国内外数控系统发展概述

随着计算机技术的高速发展，传统的制造业开始了根本性变革，各工业发达国家投入巨资，对现代制造技术进行探讨开发，提出了全新的制造模式。在现代制造系统中，数控技术是关键技术，它集微电子electron、计算机、信息处理、自动检测、自动控制等高新技术于一体，具有高精度、高效率、柔性自动化等特点，对制造业实现柔性自动化、集成化、智能化起着举足轻重的运用。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障处理；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。加工过程变量根据经验以固定参数形式事先设定，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(environment)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、步长、加工余量等加工参数，无法在现场环境(environment)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向多变量智能化控制发展，已不适应日益复杂的制造过程，因此，对数控技术实行变革势在必行。

2.数控机床发展趋势

2.1性能发展方向

2.1.1高速高精高效化速度、精度和效率是机械制造技术的关键性能指标。由于采用了高速CPU芯片、RISC芯片、多CPU控制系统以及带高分辨率绝对式检测元件的交流数字伺服系统，同时采取了改善机床动态、静态特性等有效措施，机床的高速高精高效化已大大提高。

1.数控加工中切削用量的选择原则

切削用量包括切削速度(主轴转速)、背吃刀量、进给量，通常称为切削用量三要素。数控加工中选择切削用量，就是在保证加工质量和刀具耐用度的前提下，充分发挥机床性能和刀具切削性能，使切削效率最高，加工成本最低。粗、精加工时切削用量的选择原则如下。

粗加工时，一般以提高生产效率为主，但也应考虑经济性和加工成本。切削用量的选择原则首先选取尽可能大的背吃刀量；其次要根据机床动力和刚性的限制条件等，选取尽可能大的进给量；最后根据刀具耐用度确定最佳的切削速度。

半精加工和精加工时,应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性和加工成本。切削用量的选择原则首先根据粗加工后的余量确定背吃刀量；其次根据已加工表面的粗糙度要求，选取较小的进给量；最后在保证刀具耐用度的前提下，尽可能选取较高的切削速度。具体数值应根据机床说明书、切削用量手册，并结合实践经验而定。

(1)背吃刀量ap(mm)的选择

背吃刀量ap根据加工余量和工艺系统的刚度确定。在机床、工件和刀具刚度允许的情况下，ap就等于加工余量,这是提高生产率的一个有效措施。为了保证零件的加工精度和表面粗糙度，一般应留一定的余量进行精加工。数控机床的精加工余量可略小于普通机床。具体选择如下：