第一篇：數控技術論文-04

C++開發工具，用戶可以根據需要來選擇或自行開發控制算法。

美國的 Delta Tau公司提供了單臺PC的解決方案和系統的插補運算、伺服控制以及PLC控制等實時控制功能，在一般的單臺數控機床和機器人的控制上取得了 較好的效果。而Technology 80公司也采用單PC的方案，但它用PC機完成插補和PLC控制功能，因此控制效果不如Delta Tau 公司的 產品。

British Columbia 大學的Y.Altintas 等人研究開發了基于PC總線的開放式數控系統，為用戶提供兩塊DSP 板。運動控制模塊用于基本的NC插補和伺服運動控制功能，智能加工模塊用于傳感器數據采集、刀具監控、溫度補償等功能。日本FANUC新推出的高 性能30i MODEL A型數控系統，其軟件可配合控制40軸，24軸聯動控制，同時執行10個不同的CNC程序，是世界上單個CNC控制器可控軸數之 最。

4.3 國內發展現狀及水平

與國際先進水平相比，國內的開放式數控系統的研究還處于初級階段。目前，在國內市場中，中、高檔產品主 要被進口產品占據，而在較抵擋的經濟型數控機床市場我國的產品占據主要地位。隨著國際學術界對開放式數控系統研究的日益深入，我國的相關研究也越 來越受到重視。經過多年的技術攻關，已經有一批產品和成果涌現出來。在這些產品中，有些是將原有的系統移植到PC平臺上，如北京機床所的中華系列、沈陽計 算所的藍天系列等。武漢華中數控股份有限公司推出的華中Ⅰ型數控系統，是利用PC平臺通過串行總線和自行開發的數字交流伺服系統開發的。該系列數控系統 產品是目前國內比較成功和富有特色的基于PC的數控系統。

華中世紀之星是在華中Ⅰ型高性能數控裝置的基礎上，為滿足市場要求而推出的高性能數控裝 置，此裝置可實現五軸聯動，是目前國內比較先進的數控系統。

北京航空航天大學的郇極教授領導的課題組采用Arcnet網絡連接全數字交流伺服系統 和PLC，在PC + Windows環境下開發出了多通道多軸聯動的開放式數控系統，并在四坐標錐度線切割機等設備上得到了成功的應用。

四川成都廣泰公司推出的“GTX3E/4E”銑床數控系統是以銑床為代表的三/四坐標聯動、開環控制普及型全數字式數控系統，此系統采用最新DSP、大規模可編 程門列陣PLD技術和現場工業級高速CPU，具有實時控制高速度、高精度等特點，在國內應用也比較廣泛。

近期，武漢華中數控系統股份公司和北京航 空航天大學等單位共同開發了一種網絡化的開放式數控系統，該系統采用了基于工業PC的開放式體系結構統一硬件平臺，在Linux、DOS、Windows 三種不同的操作系統平臺上，分別開發了網絡化、開放式數控系統軟件平臺，實現了跨平臺的數控軟件操作，控制軸數為6軸、聯動軸數為5軸，能實現任意曲面插 補功能和自動加減速控制，技術性能指標達到了當代國際先進水平。

形式來代替運動控制（包括軸控制和機床邏輯控制）器等硬件系統，即實現在計算機主流操作系統上進行實時擴展，實現數控系統的全軟件化。

第二篇：數控技術論文

本科畢業論文（設計）

論文（設計）題目: “貴大校徽”CAD/CAM實踐 學 院： 專 業： 班 級： 學 號： 學生姓名： 指導教師：

2008 年 6 月 1 日

貴州大學本科畢業論文（設計）誠信責任書

本人鄭重聲明：本人所呈交的畢業論文（設計），是在導師的指導下獨立進行研究所完成。畢業論文（設計）中凡引用他人已經發表或未發表的成果、數據、觀點等，均已明確注明出處。

特此聲明。

論文（設計）作者簽名：

日 期：

目 錄

摘 要 IV

Abstract V 編輯本段目 錄

第一章：數控技術和PRO/E軟件技術 3

1.1數控技術 3 1.1.1 數控技術的發展趨勢 3 1.2 FANUC數控系統數控加工中心機床基礎知識 5 1.2.1坐標系/對刀點/換刀點 5 1.2.2常用基本指令 5 1.2.3編程方式 6 1.2.4對刀 7 1.2.5刀具長度補償設置 7 1.2.6刀具半徑補償設置 8 1.2.7機床操作面板的簡單介紹 8 1.3 PRO/E軟件技術 10 1.3.1PRO/E3.0軟件的介紹及其安裝 10 1.3.2 在PRO/E中校徽的特征建模 11 1.4 PRO/NC模塊簡介 13

1.5 數控自動加工的加工流程 14

1.6校徽在 Pro/NC中的編程實例 14 第二章：加工中心工藝方案的制定 23

2.1零件的工藝分析 23 2.1.1分析圖樣 23 2.2加工設備的選用 23 2.3零件的工藝設計和夾具的選擇 24 2.3.1加工方法的選擇以下是幾種常見的平面加工方法 24 2.3.2確定加工順序和工序 25

2.3.3確定裝夾方案和選用夾具 26

2.4選擇刀具 26

2.5切削用量的確定 27 第三章：零件的加工 28

3.1零件加工前機床的基本操作 28 3.1.1開機 28 3.1.2回機床原點 28 3.1.3機床的調試 28 3.2 CIMCO EDIT V5簡體中文版介紹 29 3.3程序DNC傳輸/模擬NC刀具 29 3.4加工程序的執行方式 31 3.5加工程序試運行 31 3.6工件試切 32 3.7測量 32 設計總結 33 參考文獻 34 致謝 35 “貴大校徽”CAD/CAM實踐

編輯本段摘 要

隨著中國經濟的快速發展，“中國制造”開始行銷全球。2006年，中國制造業的GDP增加值達到10956億美元，首次在總量上超過日本，成為世界排名第二的制造大國；2007年，中國制造業的GDP增加值達到13000億美元。陜西渭河工模具總廠是機械電子行業工模具專業生產企業。從最初的研發試制到現在CAD/CAM的應用，設計和制造了許多典型的冷沖模具，在國內贏得了良好的聲譽。近年來，隨著CAD/CAM的不斷應用，我廠生產

了大批的精密沖壓模具，特別是多工位級進模和多工位傳遞模具，不論從設計上還是制造方面均可與進口模具相媲美。我廠應用CAD/CAM技術起步較早，不但是在設計和加工上應用了CAD技術，同時在工藝參數上，特別是復雜零件的幾何參數上也應用了CAD技術，被陜西省科技廳、國家科技部授予“CAD示范企業“稱號。近10年來，在模具設計上已經全部采用了CAD技術，部分加工上也應用了CAM技術。我廠模具設計應用平臺硬件是美國SGI工作站，軟件是美國EDS公司的UG軟件，近年來又購進了”電子圖板“設計軟件。同時，針對本廠所設計的范圍我們做了許多標準件的圖庫，此項工作大大地提高了設計速度。CAD/CAM技術在該廠應用面比較廣，但存在的不足主要有三點：一是由于軟件引進較早，且一直沒有升級，與現在的UG版本差11個版本。

關鍵詞: CAD/CAM，發展，制造

“Guizhou University school insignia” CAD/CAM practice

Abstract

Along with the Chinese economy fast development, “China makes” starts to sell the whole world In 2006, the Chinese manufacturing industry GDP increase in value achieved 1,095,600,000,000 US dollars, for the first time surpass Japan in the total quantity, becomes the world to be listed the second manufacture great nation;In 2007, the Chinese manufacturing industry GDP increase in value amounts to 1,300,000,000,000 US dollars..The Shaanxi Weihe River jig has the main plant is the mechanical electronic profession labor mold specialized production enterprise.Trial produces from the initial research and development to the present CAD/CAM application, designed and makes many models to flush the mold coldly, in domestic has won the good prestige.In recent years, along with the CAD/CAM unceasing application, my factory has produced large quantities of precise ramming mold, specially the multi-location level enters the mold and the multi-location transmission mold, no matter makes the aspect from the design to be possible to compare favorably with with the import mold.My factory applies the CAD/CAM technology start early, not only has applied the CAD technology in the design and the processing, simultaneously in the craft parameter, specially in the complex components geometry parameter also has applied the CAD technology, by the Shanxi Province science and technology hall, National Technical department is awarded “CAD the demonstration enterprise ” title.In the recent 10 years, already completely used the CAD technology in the mold design, in the part processing have

also applied the CAM technology.My factory mold design applies the platform hardware is American SGI Workstation, the software is American EDS Corporation's UG software, in recent years has purchased “ the electronic chart board ” design software.At the same time, we has made many standard letter map storages in view of this factory design scope, this work enhanced the design speed greatly.The CAD/CAM technology quite is broad in my factory application surface, but exists the insufficiency mainly has three points: One is as a result of the software introduction early, also has not promoted, misses 11 editions with the present UG edition.Key word: CAD/CAM, development, manufacture 編輯本段前 言

隨著計算機技術的發展，計算機輔助設計/計算機輔助制造（CAD/CAM）技術在工程設計、制造等領域中具有重要影響的高新技術。CAD/CAM技術自動加工的實現對社會產生了巨大的經濟效益。

在20世紀60年代初，麻省理工學院研究生發表了《人機對話圖形通信》，推出了二維SKETCHPAD系統，系統允許設計者在圖形顯示器前操作光筆和鍵盤，同時可以在顯示器上顯示圖形，由此為CAD/CAM技術提供了理論基礎。20世紀60年代到20世紀70年代中期是CAD/CAM技術走向成熟的階段，隨著計算機硬件的發展，三維幾何軟件也相應發展起來。到了20世界90年代，CAD/CAM技術從單一的模式、單一的功能走向集成化和智能化。使用CAD/CAM各子系統之間進行數據交換，從而出現了面向對象的技術、并行工程的思想、人工智能技術等。我國CAD/CAM技術從20世紀70年代開始以來，經過不斷的發展和推廣使用，取得了良好的經濟效益和社會效益，以Pro/Engineer、Unigraphics、Solidworks為代表的CAD/CAM軟件技術是目前最完善的CAD/CAM技術。

我國CAD/CAM技術的應用大多以繪圖設計為突破口，在硬件和軟件升級方面不夠到位。在設計中，是基于Pro/Engineer這個軟件來寫的。機械專業的學生，只有掌好相關軟件握的技術，才能更好地做好產品設計、加工的一體化，最終達到機械理論知識和實際操作的有機結合。在Pro/Engineer這個軟件中，尤其是Pro/Engineer Wildfire的PRO/NC模塊的應用，把自動編程技術表現的淋漓盡致。在校徽的加工中，對PRO/NC模塊進行了詳細的介紹。在NC制造設置（包括NC機床定義、夾具設置、刀具設定等）、NC加工方法、NC序列設置、加工軌跡的演示、后置處理等都做了描述。

軟件支撐是遠遠不能搞好加工的，先進的硬件設備對生產加工的效率是很重要的。現代加工設備各式各樣，品種繁多。像車床、銑床、磨床、鉆床、加工中心機床等。為了減少人的體力勞動和自動化的生產，數控加工走向了我們，目前的數控機床廣泛應用于加工行業當中。數控設備的出現，使CAD/CAM技術得到了前所未有的發展，軟/硬件得到了有機的結合。在本設計中用的選用的是數控加工中心，它有許多的優點：減少了裝夾的次數；減少了機床的數量，從而減少了生產空間；縮短了生產周期等等。在校徽的加工過程中，本書用了較大篇幅對加工過程做了詳細的描述。尤其在加工的工藝性設計方面做了大量的分析，使整個加工過程清晰可見，在自動加工編程中實現了零件的最終形成。在本設計中，我們同時看到了自動編程優于手工編程，尤其是在現代加工技術中，對復雜零件的加工更體現出它的優點。本設計在第一章對數控技術和PRO/E軟件技術做了簡單概述，對FANUC數控系統VMC1100B數控加工中心機床的編程知識做了詳細的介紹，PRO/ENC模塊中的加工操作過程也用了大量的圖來說明，更具直觀。在第一章，加工中心工藝方案的制定。得到了校徽生產的工藝要求。為第一章的PRO/ENC模塊得到參數。從而得到第三章要加工的最終產品。在這里我要感謝周崢嶸等老師的指導，為我的畢業設計提供了良好的條件。編輯本段第一章：數控技術和PRO/E軟件技術 1.1數控技術

1.1.1 數控技術的發展趨勢

數控技術的應用不但給傳統制造業帶來了革命性的變化，使制造業成為工業化的象征，而且隨著數控技術的不斷發展和應用領域的擴大，他對國計民生的一些重要行業（it、汽車、輕工、醫療等）的發展起著越來越重要的作用，因為這些行業所需裝備的數字化已是現代發展的大趨勢。從目前世界上數控技術及其裝備發展的趨勢來看，其主要研究熱點有以下幾個方面。

（一）、高速、高精加工技術及裝備的新趨勢

效率、質量是先進制造技術的主體。高速、高精加工技術可極大地提高效率，提高產品的質量和檔次，縮短生產周期和提高市場競爭能力。為此日本先端技術研究會將其列為5大現代制造技術之一，國際生產工程學會（cirp）將其確定為21世紀的中心研究方向之一。在轎車工業領域，年產30萬輛的生產節拍是40秒/輛，而且多品種加工是轎車裝備必須解決的重點問題之一；在航空和宇航工業領域，其加工的零部件多為薄壁和薄筋，剛度很差，材料為鋁或鋁合金，只有在高切削速度和切削力很小的情況下，才能對這些筋、壁進行加工。近來采用大型整體鋁合金坯料“掏空”的方法來制造機翼、機身等大型零件來替代多個零件通過眾多的鉚釘、螺釘和其他聯結方式拼裝，使構件的強度、剛度和可靠性得到提高。這些都對加工裝備提出了高速、高精和高柔性的要求。從emo2001展會情況來看，高速加工中心進給速度可達80m/min，甚至更高，空運行速度可達100m/min左右。目前世界上許多汽車廠，包括我國的上海通用汽車公司，已經采用以高速加工中心組成的生產線部分替代組合機床。美國cincinnati公司的hypermach機床進給速度最大達60m/min，快速為100m/min，加速度達2g，主軸轉速已達60 000r/min。加工一薄壁飛機零件，只用30min，而同樣的零件在一般高速銑床加工需3h，在普通銑床加工需8h；德國dmg公司的雙主軸車床的主軸速度及加速度分別達12*!000r/mm和1g。在加工精度方面，近10年來，普通級數控機床的加工精度已由10μm提高到5μm，精密級加工中心則從3～5μm，提高到1～1.5μm，并且超精密加工精度已開始進入納米級(0.01μm)。在可靠性方面，國外數控裝置的mtbf值已達6 000h以上，伺服系統的mtbf值達到30000h以上，表現出非常高的可靠性。為了實現高速、高精加工，與之配套的功能部件如電主軸、直線電機得到了快速的發展，應用領域進一步擴大。

（二）、5軸聯動加工和復合加工機床快速發展

采用5軸聯動對三維曲面零件的加工，可用刀具最佳幾何形狀進行切削，不僅光潔度高，而且效率也大幅度提高。一般認為，1臺5軸聯動機床的效率可以等于2臺3軸聯動機床，特別是使用立方氮化硼等超硬材料銑刀進行高速銑削淬硬鋼零件時，5軸聯動加工可比3軸聯動加工發揮更高的效益。但過去因5軸聯動數控系統、主機結構復雜等原因，其價格要比3軸聯動數控機床高出數倍，加之編程技術難度較大，制約了5軸聯動機床的發展。當前由于電主軸的出現，使得實現5軸聯動加工的復合主軸頭結構大為簡化，其制造難度和成本大幅度降低，數控系統的價格差距縮小。因此促進了復合主軸頭類型5軸聯動機床和復合加工機床（含5面加工機床）的發展。在emo2001展會上，新日本工機的5面加工機床采用復合主軸頭，可實現4個垂直平面的加工和任意角度的加工，使得5面加工和5軸加工可在同一臺機床上實現，還可實現傾斜面和倒錐孔的加工。德國dmg公司展出dmuvoution系列加工中心，可在一次裝夾下5面加工和5軸聯動加工，可由cnc系統控制或cad/cam直接或間接控制。

（三）、智能化、開放式、網絡化成為當代數控系統發展的主要趨勢

21世紀的數控裝備將是具有一定智能化的系統，智能化的內容包括在數控系統中的各個方面：為追求加工效率和加工質量方面的智能化，如加工過程的自適應控制，工藝參數自動生成；為提高驅動性能及使用連接方便的智能化，如前饋控制、電機參數的自適應運算、自動識別負載自動選定模型、自整定等；簡化編程、簡化操作方面的智能化，如智能化的自動編程、智能化的人機界面等；還有智能診斷、智能監控方面的內容、方便系統的診斷及維修等。

為解決傳統的數控系統封閉性和數控應用軟件的產業化生產存在的問題。目前許多國家對開放式數控系統進行研究，如美國的ngc(the next

generation work-station/machine control)、歐共體的osaca(open system architecture for control within automation systems)、日本的osec(open system environment for controller)，中國的onc(open numerical control system)等。數控系統開放化已經成為數控系統的未來之路。所謂開放式數控系統就是數控系統的開發可以在統一的運行平臺上，面向機床廠家和最終用戶，通過改變、增加或剪裁結構對象（數控功能），形成系列化，并可方便地將用戶的特殊應用和技術訣竅集成到控制系統中，快速實現不同品種、不同檔次的開放式數控系統，形成具有鮮明個性的名牌產品。目前開放式數控系統的體系結構規范、通信規范、配置規范、運行平臺、數控系統功能庫以及數控系統功能軟件開發工具等是當前研究的核心。網絡化數控裝備是近兩年國際著名機床博覽會的一個新亮點。數控裝備的網絡化將極大地滿足生產線、制造系統、制造企業對信息集成的需求，也是實現新的制造模式如敏捷制造、虛擬企業、全球制造的基礎單元。國內外一些著名數控機床和數控系統制造公司都在近兩年推出了相關的新概念和樣機，如在emo2001展中，日本山崎馬扎克（mazak)公司展出的“cyberproduction center”（智能生產控制中心，簡稱cpc)；日本大隈（okuma）機床公司展出“it plaza”（信息技術廣場，簡稱it廣場)；德國西門子(siemens)公司展出的open manufacturing environment（開放制造環境，簡稱ome）等，反映了數控機床加工向網絡化方向發展的趨勢。1.2 FANUC數控加工基礎知識

在這一節中我們了解FANUC數控加工中心作的一些基礎知識。由于內容的要求，我們只作簡要的講解。

1.2.1坐標系/對刀點/換刀點

坐標系：主要坐標系分為機床坐標系和工件坐標系，前者由廠家設定，工件坐標系：又叫編程坐標系，用來確定工件各要素的位置。

刀點：主要分為對刀點和換刀點，前者刀具相對工件運動的起點（又叫程序起點或起刀點）。后者是換刀的位置點，在加工中心有換刀的程序，在加工零件的時候，我們只要調刀就可以執行。

1.2.2常用基本指令

在校徽的加工過程中，我們要用到這些基本指令：進給功能字F用于指定切削的進給速度。主軸轉速功能字S用于指定主軸轉速。刀具功能字T用于指定加工時所用刀具的編號。輔助功能字M用于指定數控機床輔助裝置的開關動作。準備功能G指令，用于刀具的運動路線。如下表1.1是G代碼表。

表1.1

G功能字含義表（FANUC—OM系統）

G00 快速移動點定位 G70 粗加工循環

G01 直線插補 G71 外圓粗切循環

G02 順時針圓弧插補 G72 端面粗切循環 G03 逆時針圓弧插補 G73 封閉切削循環 G04 暫停 G74 深孔鉆循環

G17 XY平面選擇 G75 外徑切槽循環

G18 ZX平面選擇 G76 復合螺紋切削循環 G19 YZ平面選擇 G80 撤消固定循環 G32 螺紋切削 G81 定點鉆孔循環 G40 刀具補償注銷 G90 絕對值編程

G41 刀具半徑補償—左 G91 增量值編程 G42 刀具半徑補償—右 G92 螺紋切削循環

G43 刀具長度補償—正 G94 每分鐘進給量

G44 刀具長度補償—負 G95 每轉進給量

G49 刀具長度補償注銷 G96 恒線速控制

G50 主軸最高轉速限制 G97 恒線速取消

G54~G59 加工坐標系設定 G98 返回起始平面

GG65 用戶宏指令 G99 返回R平面

1.2.3編程方式

在編程的過程中，有兩種編程方式：一種是手工編程；另一種是數控自動編程，自動數控編程又分為：圖形數控自動變成、語言數控自動編程和語音數控自動編程三種。手工編程的特點是耗費時間長，容易出現錯誤，無法勝任復雜形狀零件的編程。國外資料統計，手工編程時間與機床實際加工時間平均比是30/1。20%─30%機床不能開動的原因是由于手工編程的時間較長引起的。在這節我們以FANUC系統的編程知識來講解，在這個設計中，我們是以圖形數控自動編程來展開的。

手工編程過程總結：程序的輸入：打開程序保護鎖，按下PROG鍵，方式開關選擇到編輯狀態，DIR檢查內存占用情況，輸入OXXXX，按INSERT鍵（報警的話，說明該文件名存），按RESET復位，重新輸入文件名。當我們建立了文件名后，文件名要單獨占一行，每行的結束要用“；”（按EOB，在按INSERT插入），如果順序號沒有出來，我們可以把順序號的功能打開（按OFFSET SETTING鍵，選擇SETTING，移動光標鍵，下面有個順序號，參數是“0”，說明沒有順序號，所以我們將它改為“1”，打如INPUT，注意只有在MDI方式下才能改參數，否則要報警），進行程序的輸入。程序比較長的時候，我們可以將程序號的間隔調小，操作如下：MDI方式下按OFFSET SETTING鍵，按PAGE，找到“10”所在的參數號，將“10”改為“5”，按INPUT鍵。程序輸入完后，我們可以進行程序的修改：替換（在鍵盤緩沖區輸入要替換的字符，按下ALTER鍵），刪除（刪除單個字符，光標移動到要刪除的字符按DELETE；刪除一段，將光標移動到要刪除的那

一段上），程序輸入完了后鎖上。程序的檢索，例如檢索O313按下面步驟進行操作方式在編輯狀態下—按PRGRM（進入程序畫面）—輸入查找的程序號O313—按箭頭向下的光標鍵找O313程序號。程序的刪除，例如刪除O313按下面步驟進行：操作方式在編輯狀態下—打開程序保護鎖—按PRGRM（進入程序畫面）—輸入刪除的程序號O313—按箭頭向下的光標鍵找O313程序號—鍵入刪除的程序號O313—按DELET—操作完畢、鎖上程序保護鎖—按功能軟件上的LID查看O313程序是否在程序例表中。

1.2.4對刀

對刀的方法直接影響工件的加工精度。所以對于不同的加工零件，我們要選擇不同的對刀方法。

X和Y向對刀，對于圓柱孔（或圓柱面）零件時：

（1）我們采用杠桿百分表（或千分表）對刀，這種對刀方法精度高，但是比較麻煩。

（2）采用尋邊器對刀，對于精度不太高，比較直觀。

X和Y向對刀，當對刀點為互相垂直直線的交點時：

（1）采用刀具試切對刀。（2）采用尋邊器對刀，精度高。

在Z向對刀，Z向對刀數據與刀具在刀柄上的裝夾長度及工件坐標系的Z向零點位置有關，它確定工件坐標系的零點在機床坐標系中的位置。加工中心采用長度補償來做。為了損傷工件表面，在本設計中我們采用采用對刀桿對刀。移動機床將刀桿分別從X、Y慢慢靠近工件，若X方向顯示的是X1，Y方向顯示的是Y1。再反方向得到X2，Y2則分別記下此數據。我們采用G54坐標系，記下X、Y的值，按POS鍵，輸入到G54坐標系中。程序原點X、Y的計算方法如下：

X=（X1－X2）/2 Y=（Y1－Y2）/2

Z軸偏值：將株洲移動到工件的上表面，并與工件有微量的切削，紀錄此值。按SYSTEM→SFF/SET→偏值，把Z軸的工件坐標值輸入到對應的刀號的刀偏表長度補償中。把計算的結果輸入工件偏置畫面中的G54中。

1.2.5刀具長度補償設置

加工中心上使用的刀具很多，每把刀具的長度和到 Z 坐標零點的距離都不相同，這些距離的差值就是刀具的長度補償值，在加工時要分別進行設置，并記錄在刀具明細表中，以供機床操作人員使用。一般有兩種方法：

1、機內設置 這種方法不用事先測量每把刀具的長度，而是將所有刀具放入刀庫中后，采用 Z 向設定器依次確定每把刀具在機床坐標系中的位置，具體設定方法又分兩種。（1）第一種方法 將其中的一把刀具作為標準刀具，找出其它刀具與標準刀具的差值，作為長度補償值。具體操作步驟如下： ①將所有刀具放入刀庫，利用 Z 向設定器確定每把刀具到工件坐標系 Z 向零點的距離，如圖 1.1所示的 A、B、C，并記錄下來； ②選擇其中一把最長（或最短）、與工件距離最小（或最大）的刀具作為基

準刀，如圖 5-2 中的 T03（或 T01），將其對刀值 C（或 A）作為工件坐標系的 Z 值，此時 H03=0 ； ③確定其它刀具相對基準刀的長度補償值，即 H01= ±│ C-A │，H02= ±│ C-B │，正負號由程序中的 G43 或 G44 來確定。④將獲得的刀具長度補償值對應刀具和刀具號輸入到機床中。

圖1.1

1.2.6刀具半徑補償設置

進入刀具補償值的設定頁面，移動光標至輸入值的位置，根據編程指定的刀具，鍵入刀具半徑補償值，按 INPUT 鍵完成刀具半徑補償值的設定。操作如下：按SYSTEM→SFF/SET→輸入刀具的半徑補償值。

1.2.7機床操作面板的簡單介紹

下圖1.2操作面板是FANUC—0I系統的操作面板，圖1.3是操作棉板的功能鍵板。

圖1.2

圖1.3

顯示現在機床坐標的位置（絕對坐標、相對坐標、相對坐標）。

程序功能鍵，顯示編輯的程序或正在運行的程序。

刀具補償表，設定工件坐標系，參數等。

換檔鍵，在編輯中進行字母和數字的切換。

取消鍵，用于刪除已輸入存儲器里的最后一個字符。

輸入參數和補償值。程序的刪除。

程序的插入，在程序的修改過程中經常用到。替換鍵，程序的編輯、修改。

圖形顯示鍵，觀察刀具在加工過程中的圖形顯示。報警信息顯示按鈕。

頁面鍵有兩個，用來進行頁面的前/后翻。機床參數鍵。

1.3 PRO/E軟件技術

1.3.1PRO/E3.0軟件的介紹及其安裝

Pro/E（Pro/Engineer操作軟件）是美國參數技術公司（Parametric Technology Corporation，簡稱PTC）的重要產品。在目前的三維造型軟件領域中占有著重要地位，并作為當今世界機械CAD/CAE/CAM領域的新標準而得到業界的認可和推廣，是現今最成功的CAD/CAM軟件之一。Pro/E第一個提出了參數化設計的概念，并且采用了單一數據庫來解決牲的相關性問題。另外，它采用模塊化方式，用戶可以根據自身的需要進行選擇，而不必安裝所有模塊。Pro/E的基于特征方式，能夠將設計至生產全過程集成到

一起，實現并行工程設計。它不但可以應用于工作站，而且也可以應用到單機上。Pro/E采用了模塊方式，可以分別進行草圖繪制、零件制作、裝配設計、鈑金設計、加工處理等，保證用戶可以按照自己的需要進行選擇使用。2006年4月發布的Pro/ENGINEER Wildfire 3.0(野火3.0),它將Pro/E 的版本上升到了前所未有的高度。它相對與以前的版本，在功能上更加的強大，更加適應“人本”性。

Pro/E3.0安裝操作如下：

1.運行虛擬光驅，再將BIN文件裝入光驅，自動運行安裝程序（下載版必須由虛擬光驅運行）。

2.選擇國家:中國。

3.接受協議。

4.開始安裝服務器。

5.填入你本機的ID（ID如上圖遮蓋處的PTC主機ID，區分大小寫）點crack文件中的generate，得到license.dat文件，拷貝文件到你找得到的地方。

6.指定安裝目錄和許可證，之后點安裝按鈕。

7.上一步安裝完成后，重新啟動電腦后。查看服務器是否運行(控制面板＞管理工具＞服務)，下圖所示即為已經運行(注：到了這里，這個服務一定要成功并保持運行，否則安裝好了也無法使用)。

8.再次運行安裝程序，選擇安裝Pro/ENGINEER。

9.選擇安裝語種，但中文默認是已經安裝的。注意：野火３.0中已經不再使用lang=chs也能顯示中文（建議安裝所有模塊，除了幫助文件，否則很多模塊無法運行）。

10.填寫主機名，這一步與2.0是不同的。

11.點擊下一步，一直安裝到提示插入第2張光盤，第3張光盤。安裝完成后。

1.3.2 在PRO/E中校徽的特征建模

貴大校徽如下圖1.4所示

圖1.4

（一）、在Pro/ENGINEER Widfire中單擊菜單欄中的新建按鈕，打開“新建文件”對話框，文件類型選擇為“零件”，子類型選擇“實體”，取消使用默認模板，單擊“確定”按鈕，在“名稱”對話框中選擇“mmns-part-solid”單擊確定按鈕后進入零件設計模式。

（二）、單擊特征工具欄中的拉伸按鈕，系統彈出“拉伸”特征操控板，在操控板中打開“放置”上滑面板，單擊“定義”按鈕，彈出“草繪”對話框，選擇TOP,RIGHT分別作為“草繪”平面和參考平面。單擊“確定”進入“草繪”界面。

（三）、繪制一個200 200的正方形,單擊確定按鈕 回到“拉伸”特征操控板,輸入拉伸高度為7,單擊確定按鈕 得到一個正方體。

（四）、在主菜單中選擇“視圖（V）→顏色和外觀”在外觀編輯器中選擇一種顏色，在“指定”按鈕中選擇“曲面”指定長方體的前面單擊確定，然后選擇外觀編輯器中的“映射→貼花”在下一層菜單中的“外觀放置”中選擇“ ”按鈕來增加“紋理”，然后雙擊增加的圖片，單擊“關閉”再單擊“關閉”完成“貼花”的命令如圖1.5所示：

圖1.5

（五）、在菜單欄中單擊拉伸按鈕，系統彈出“拉伸”特征操控板，在操控板中打開“放置”上滑板，單擊“定義”按鈕，選擇長方體的TOP和RIGHT分別作為“草繪”平面和參考

平面。單擊“確定”進入“草繪”界面。

（六）、在“草繪”狀態下單擊樣條曲線按鈕，用樣條曲線去逼近中間貴字圖形的輪廓。進行修改，達到滿意后，單擊完文字按鈕，選取行的第二點，確定文本高度和方向，同時出現文本框如圖1.6，在輸入區中輸入“GUIZHOUUNIVERSITY”，選擇沿曲線放置，選擇曲線圓，單擊完成，進行修改，達到滿意后，用同樣的方法輸入“貴州大學”，然后單擊樣條曲線按鈕，用樣條曲線去逼近中間文字圖形的輪廓，進行修改，達到滿意后，如圖1.7保存XIAOHUI.prt。成后單擊確定按鈕，回到上一級對話框輸入拉伸深度為2，單擊確定按鈕完成建模。最后的三維圖形如1.8圖：

圖1.6

圖1.7 圖1.8 1.4 PRO/NC模塊簡介

PRO/E是由美國參數科技公司（PTC）開發，是一個全方位的三維產品開發綜合性軟件，集成了零件設計、產品、裝配、模具開發、數控加工、鈑金設計、鑄造件設計、造型設計、自動測量、機構仿真、應力分析、電路布線等功能模塊與一體。廣泛應用與電子、機械、模具、工藝設計、汽車、航天、服裝等行業。是當今世紀最為流行的CAD/CAM軟件之一。PRO/NC模塊能生成驅動數控機床加工PRO/E零件所必須的數據和信息，能夠生成數控加工的全過成。PRO/E系統的全相關統一數據庫能將設計模型變化體現到加工信息當中去,利用它所提供的工具將設計模型處理成ASCII碼刀位數據文件，這些文件經過后處理變成數據加工數據。PRO/NC生成的數控加工文件包括刀位數據文件、刀具清單、操作報告、中間模型、機床控制文件等。PRO/NC模塊應用范圍比較廣，包括數控車、數控銑、加工中心等。下表1.2是具體的應用范圍。

表1.2

模塊名稱 應用范圍

PRO/ENC—車床 一個轉塔車床及鉆孔加工

二個轉塔車床及鉆孔加工

PRO/ENC—銑床 二軸半銑床加工

3~5軸銑床加工

PRO/ENC—銑削/車削 2~5軸車銑綜合加工

PRO/ENC—Wendm 2軸或4軸線切割加工

1.5 數控自動加工的加工流程

PRO/NC進行數控加工時，先用PRO/E的造型模塊將零件的幾何圖形繪制在計算機上，形成零件的設計模型，然后直接調用PRO/E的數控編程模塊，定義操作，選擇加工方法、定義刀具、加工參數和加工區域，進行刀具軌跡處理，并由計算機的自動對零件加工軌跡的各個節點進行計算和處理。從而生成刀位數據文件；經過相應的后置處理，自動生成數控加工程序，并在計算機上動態的顯示其刀具的加工軌跡如圖1.9流程：

設計模型 → 制造模型 ← 毛坯

夾具設置 → 制造設置數據 ← 機床數據和

刀具數據

↓

操作設置

↓

定義NC工序

↓

生成刀位數據文件 ↓

后置處理 ↓

動態仿真 ↓

→ → → ↓ ↑ ↓ ↓ ↓

修改← N ← 正確→ Y → NC機床

圖1.9

1.6校徽在 Pro/NC中的編程實例

在建立好模型的基礎上，利用Pro/NC進行數控加工的自動編程。下面的實例將對加工的一般過程進行說明：

1．在Pro/ENGINEER Widfire中打單擊系統工具中新建按鈕，打開“新建文件”對話框，選擇文件類型為“制造”，子類型選擇“NC組件”，取

消使用默認模板，單擊“確定”按鈕，在“文件選項”對話框中選擇“mmns-mfg-nc”單擊確定按鈕后進入制造加工模式。

2．在【菜單管理器】中選擇 → →，選擇設計模XIAOHUI.prt。在系統彈出的【元件放置】對話框，選擇，在缺省的狀態下放置參考模型。

3．在【菜單管理器】中選擇 → →，在消息提示區中輸入工件的名稱XH，單擊在，在創建特征下拉菜單中單擊，在實體選向中單擊，在放置選向中，單擊放置，再單擊定義，系統彈出草繪對話框如圖1.10，選擇如圖1.11的平面來作為參照。單擊，按做CTRL，選擇如圖1.12所示的平面作為參照平面，單擊參照對話框的關閉。單擊，畫210mm 210mm的矩形。單擊，在框中輸入10.00，單擊 和，完成的圖形如圖1.13。

圖1.10 圖1.11

4．在【菜單管理器】中選擇【制造設置】命令，系統彈出如圖1.14所示。同時彈出操作設置對話框，如圖1.15。用來對機床、刀具、機床坐標系和退刀平面的設置。

圖1.11 圖1.12

圖1.13 圖1.14

5．單擊對話框中的 圖標, 再單擊，選擇。出現刀具設置對話框，如圖1.16所示。在刀具設置對話框中輸入刀具的材料、長度等參數。

圖1.15 圖1.16

設置好后單擊，單擊。加工零點設置：單擊加工零點處的，選擇 坐標，系，拾取模型于其內創建坐標系，選擇整個圖形，圖形出現紅色線條，這時出來坐標對話框，按住CTRL選擇如圖1.17的三個面創建坐標，單擊，根據具體的機床進行設置。設置后如下圖1.18所示。

1.17 圖1.18

6.退刀面設置，單擊退刀曲面的，在退刀選取中單擊，輸入Z深度，如圖1.19，圖1.19

單擊，在操作設置對話框中單擊，則操作OP010已經成功創建。

7.參數設置，在【菜單管理器】中選擇 → →，單擊，序列設置如圖1.20，單擊刀具設置對話框的。在制造參數下拉菜單中選擇，完成設置如圖1.21所示。

圖1.20 圖1.21

單擊 → → → → →，單擊。在序列坐標中單擊，選取 坐標系。重復對刀面的設置。

8.創建加工窗口，在定義窗口的下拉菜單中選擇，在消息提示區輸入窗口的名稱，單擊，在銑削窗口下拉菜單中選擇，選取垂直曲面、邊或頂點，截面將相對于它們進行尺寸標注和約束，選擇要創建窗口的圖形，選擇如下參照，單擊關閉。單擊，畫加工窗口，204mm 204mm的矩形。單擊，單擊加工窗口的。單擊 →。

9.軌跡演示，單擊，計算CL軌跡，單擊 圖1.22所示。

圖1.22

圖1.23

選擇圖1.22中的 按鈕，則可以見到刀具的走刀路線。

10.數控后處理系統

Pro/ENGINEER系統所生成的ASCII格式的刀位（CL，Cutter Location）數據文件，并不是能被數控機床所識別。在特定的數控機床和刀位數據之間需要一個“翻譯”，將CL數據轉化為MCD文件。這個轉換的過程就是后置處理。由于數控系統沒有一個完全統一的標準，不同廠家采用不同的數控代碼，其代碼功能之間并不兼容。因此，同樣一個機械零件，同樣的CL數據，在不同的機床上加工，其結果是不一樣的。為了使Pro/NC生成的刀位數據能夠適應不同的機床，就需要建立一個文件將目前所有廠商的數控系統保存起來，這種文件就是選配文件。當用戶指定了機床的數據系統后，后置處理程序就能從選配文件中調用相關數據，滿足配置選項的要求。

（一）創建刀位數據文件

從菜單管理器的【制造】菜單中選擇【CL數據】命令，分別選擇“輸出”“選取一”“NC序列”“1.粗加工,Operation OP010”選擇【軌跡】菜單中的【文件】命令，設置如圖1.24所示單擊完成，完成“保存副本”后系統彈出對話框直接單擊完成。在后置處理列表中選擇第一個處理器。出現圖1.25，在其中輸入程序起始號，輸入后系統顯示處理完成后的信息窗口，單擊回車，關閉信息窗口這就完成了程序的生成。

圖1.24

單擊 的。

圖1.25

用記事本打開如下圖1.26

圖1.26 編輯本段第二章：加工中心工藝方案的制定 2.1零件的工藝分析

2.1.1分析圖樣

（1）尺寸標注方法分析

（2）零件圖的完整性與正確性分析（3）零件技術要求分析（4）零件材料分析

有機玻璃屬于高分子聚合物，由聚甲基丙烯酸甲酯聚合而成，英釋名叫“亞克力”。代號是PMA。密度是1.19－1.20g/cm3，硬度相當于鋁，沒有固定熔點，在90攝氏度開始軟化，在104攝氏度呈熔融狀態。透明度高為92％，透過的紫外線多達73％，與普通玻璃相比，機械強度、韌性是普通玻璃的10倍以上，重量僅1/2，抗碎裂性是12—18倍，有突出的耐候性、耐老化性，溶于三氯甲烷（氯仿），用油性記號筆在上面畫線不易脫落。2.2加工設備的選用

在這里我們選擇的是南通VMC1100B數控加工中心機床，技術參數如下表2.1

表2.1 VMC1100B 行程 Unit 參數 X軸行程 mm 1100 Y軸行程 mm 560 Z軸行程 mm 575 主軸端面至工作臺面距離 mm 200-775 工作臺中心至立柱導軌面距離 mm 590 工作臺面積 mm 550×1200 工作臺最大承重 kg 800 T型槽槽寬 mm 4×18H8 主軸轉速 rpm 8000 主軸孔錐度-BT-40(7:24)x、y軸快速位移 m/min 24 z軸快速位移 m/min 18 進給速度范圍 m/min 1—15 刀具數 pcs 24 刀具最大外徑/相鄰無刀 mm 100/180 刀具最大長度 mm 300 換刀時間(刀-刀)sec 1.8 主軸電機 kw 11/15 X/Y/Z電機 kw 3/3/4 定位精度x mm 0.032 定位精度y、z mm 0.025 重復定位精度x mm 0.018 重復定位精度y、z mm 0.015 機床總高 mm 3162 占地面積(長×寬)mm 3340×3065

機床重量(毛重)kg 8200 2.3零件的工藝設計和夾具的選擇

2.3.1加工方法的選擇以下是幾種常見的平面加工方法

下圖2.1是平面加工的精度和所用的加工方法。（注明：Ra的數值是微米）

圖2.1

由于在數控加工中心上加工零件，加工精度是很高的。所以我們根據加工的要求選擇方

法省去了半精加工和精加工，粗銑直接就可以達到我們的要求了。加工工序的劃分：

（1）：按所用刀具進行劃分

（2）：按安裝次數劃分

（3）：按粗、精加工劃分

（4）：按加工部位劃分

在本設計中我們采用的是粗、精加工來劃分，所以我們劃分為一個階段即粗加工階段。

2.3.2確定加工順序和工序

工藝順序的安排原則：先加工基準面

（1）一般情況下先加工平面，后加工孔

（2）先加工主要表面，再加工次要表面

（3）先安排粗加工工序，再安排精加工工序

對于我們要加工的零件來說，由于零件的特殊性，我們加工的只有內外輪廓，所以我們在選擇加工工藝順序是就簡單了，直接一道工序就完成了。

2.3.3確定裝夾方案和選用夾具

（一）、定位原理

我們采用六點定位原理進行工件的定位，要使工件沿某個方向的位置確定，即要限制該方向上的自由度，當工件的六個自由度被夾具限制即確定了工件的正確位置。

（二）、裝夾方式

由于加工零件的要求我們選擇夾具中裝夾，它是由夾具上的定位元件來確定工件的位置，由夾具上的夾緊裝置進行夾緊。夾具安裝在機床上，并用夾緊元件進行夾緊。這樣易于保證加工精度要求，操作簡單方便，效率高，應用十分廣泛。由于數控加工的要求，我們對夾具的要求很多，比如精度要求、定位要求、空間要求、快速重調要求。在本設計中有現成的夾具。我們采用壓板裝夾工件，原因是：在加工中心上，由工藝分析得到我們的加工內容，銑出的平面平行于工作臺，所以只要把基準安裝得與工

作臺平行和貼合，就能銑出準確度較高的平面，尤其是垂直進給時，由于工作臺的“零位”準確度的影響，其精度更高，從而避免了夾具本身精度的影響。

準備材料有壓板、墊鐵、T形螺栓（或T形螺母）等。

使用壓板時應注意：

1.壓板的位置要安排得適當，要壓在工件剛性最好的地方，夾緊力的大小也應該適當，不然剛性差的零件容易產生變形

2.墊鐵必須正確地放在壓板下，高度要與工件相同或略高于工件，否則會降低壓緊效果。

3.壓板螺栓必須盡量靠近工件，并且螺栓到工件的距離應小于螺栓到墊鐵的距離，這樣 就能增大壓緊力。

4.螺栓要擰緊，否則會應壓力不夠而使工件運動，以免損壞工件、機床和刀具。

5.在工件的光潔表面與壓板之間，必須安置墊片，這樣可以避免光潔表面因受壓而損傷。

6.避免出現欠定位。

2.4選擇刀具

加工中心對刀具的基本要求是：

1.良好的切削性能：能承受高速切削和強力切削并且性能穩定；

2.較高的精度：刀具的精度指刀具的形狀精度和刀具與裝卡裝置的位置精度；

3.配備完善的工具系統：滿足多刀連續加工的要求。

加工中心所使用刀具的刀頭部分與數控銑床所使用的刀具基本相同，數控機床上的刀具選擇比較嚴格，有些刀具是專用的。要求：工件材質，加工輪廓類型，機床允許的切削用量以及剛性和耐用度等。編程時，要規定刀具的結構尺寸和調整尺寸。對自動換刀的數控機床，在刀具裝到機床上以前，要在機外預調裝置(如對刀儀對刀)中，根據編程確定的參數，調整到規定的尺寸或測出精確的尺寸。在加工前，將刀具有關尺寸輸入到數控裝置。在銑削的加工中，我們經常用到立銑刀。直徑小的立銑刀一般制成帶柄的形式，比如直柄立銑刀（2-7mm）。立銑刀直徑的選擇主要應考慮工件加工尺寸的要求，并保證刀具所需功率在機床額定功率范圍以內。如系小直徑立銑刀，則應主要考慮機床的最高轉數能否達到刀具的最低切削速度（60m/min）。立銑刀半徑可以按以下經驗來算：R=（0.8-0.9）min, 其中R表示立銑刀半徑，rmin表示零件內輪廓的最小曲率半徑。銑刀齒數應該根據工件材料和加工要求選擇，一般銑削脆性材料或半精加工、精加工時，選擇細齒銑，粗加工則選擇粗齒銑刀。由于銑削的是有機玻璃，所以采用順銑，順銑可以減小表面粗糙度。粗齒直柄立銑刀的選擇如表2.2

表2.2

直徑

(mm)總長

(mm)切削部分長度(mm)柄部直徑(mm)前角(°)后角(°)螺旋角(°)齒數

2（2.5）32 6 3 15 18 40-45 3 3 36 8 3 15 18 40-45 3 4 40 10 4 15 18 40-45 3 ? ? ? ? ? ? ? ?

2.5切削用量的確定

(1)主軸轉速的確定：主軸轉速與切削速度關系為：N=1000V/ЛD

V刀具的切削速度m/min，N主軸轉速r/min，D刀具直徑mm在這里可以得出我們加工刀具的直徑D=mm。

(2)刀具進給速度與齒數的關系為：F=Fz*N*Z

F刀具的切削速度m/min，Fz刀具的每齒進給量mm/r，N 主軸的轉速r/min，Z刀具的齒數在這里可以得出刀具進給速度F =m/min。編輯本段第三章：零件的加工 3.1零件加工前機床的基本操作

3.1.1開機

在開機前應該檢查輔助裝置的工作狀態是否滿足要求：潤滑油油池的油面高度、氣泵的壓力、電器柜的門是否關上。然后將電源開關由OFF打到ON，按下接通鍵（接通數控系統的電源）接通侍服驅動電源（急停開關順時針旋轉使它復位，按下機床復位鍵）。

3.1.2回機床原點

方式選擇開關選回零（手動選擇，按回零軸的正方向，回零成功則回零指示燈亮）：先Z軸回零，然后Y軸回零，最后X軸回零。按POS鍵，看機床坐標系是不是零。

3.13機床的調試

機床功能調試是指機床試車調整后，檢查和調試機 床各項功能的過程。調試前，首先應檢查機床的數控 系統及可編程控制器的設定參數是否與隨機表中的數 據一致。然后試驗各主要操作功能、安全措施、運行 行程及常用指令執行情況等，如手動操作方式、點動 方式、編輯方式（EDIT）、數據輸入方式（MDI）、自動運行方式（MEMOTY）、行程的極限保護（軟件 和硬件保護）以及主軸掛檔指令和各級轉速指令等是

否正確無誤。最后檢查機床輔助功能及附件的工作是 否正常，如機床照明燈、冷卻防護罩和各種護板是否 齊全；切削液箱加滿切削液后，試驗噴管能否噴切削 液，在使用冷卻防護罩時是否外漏；排屑器能否正常 工作；主軸箱恒溫箱是否起作用及選擇刀具管理功能 和接觸式測頭能否正常工作等。對于帶刀庫的數控加工中心，還應調整機械手的位 置。調整時，讓機床自動運行到刀具交換位置，以手 動操作方式調整裝刀機械和卸刀機械手對主軸的相對 位置，調整后緊因故中調整螺釘和刀庫地腳螺釘，然 后裝上幾把接近允許質量的刀柄，進行多次從刀庫到 主軸位置的自動交換，以動作正確、不撞擊和不掉刀 為合格。3.2 CIMCO EDIT V5簡體中文版介紹

我們用這CIMCO EDIT V5簡體中文版這個軟件，下圖3.1是這個軟件界面的標題欄部分。

圖3.1 3.3程序DNC傳輸/模擬NC刀具

在數控機床的程序輸入操作中，如果采用手動數據輸入的方法往CNC中輸入，一是操作、編輯及修改不便；二是CNC內存較小，程序比較大時就無法輸入。為此，我們必須通過傳輸（電腦與數控CNC之間的串口聯系，即DNC功能）的方法來完成。我們針對這種情況，選用這種方法。計算機→電纜→機床控制面板，具體的操作如下：

機床操作：

選擇EDIT編輯模式→按PRGRM（程序鍵）→輸入O××××（程序名）→INPUT鍵

計算機操作：

選擇FILE →COMMUNIC →選擇要傳輸的程序→ENTER

現在計算機數控機床已經配有軟盤驅動器，這樣只需將加工程序存在軟盤中，然后用軟盤驅動器把加工的程序讀入機床內存即可，操作方便。本機床RS232通訊口與外設計算1.機連機進行程序的傳輸或DNC操作時必須注意以下事項：

2.外設計算機與數控機床要有同一接地點，并保證可靠接地。

3.通訊電纜兩端須裝有光電隔離部件，以分別保護數控系統和外設計算機。

4.通電情況下，不允許插拔通訊電纜。

5.雷雨季節須注意打雷期間應將通訊電纜拔下，盡量避免雷擊，引起接口損壞。

2.FANUC系統串口線路的連接

FANUC系統數控機床的DNC采用9孔插頭（與電腦的COM1或COM2相連接）及25針插頭（與數控機床的通信接口相連接）用網絡線連接。25針串行接口的編號見圖1；9孔串口與25針串口的焊接關系見圖3.5。

圖3.5孔串口與25針串口的焊接關系

單擊文件→打開→選擇我們保存的NC生成的程序→單擊打開，出現NC程序如圖3.2。

單擊程序模擬→在下拉菜單中選擇窗口文件模擬。單擊圖3.3中的播放，看其加

工是否滿足我們的要求。在其中，我們可以進行窗口的旋轉、平移、縮放等。滿意后，模擬圖形如圖3.4所示。

圖3.3

圖3.2

圖3.4 3.4加工程序的執行方式

對于執行的加工程序大于機床內存空間，則要采用DNC方式，即將機床與計算機連接，計算機的內存作為存儲緩沖區，加工程序由計算機一邊傳輸，機床一邊執行。

機床操作：

打開DNC→輸入加工參數→選擇AUTO→（自動執行模式）→按（START）啟動鍵

計算機操作：

選擇FILE→COMMUNIC→選擇要傳輸的程序→ENTER 3.5加工程序試運行

執行加工程序，但不做切削工件。目的是檢查程序是否符合數控系統的要求，在執行過程中，刀具軌跡、機床動作是否正確，使用工裝是否合理。

操作如下：

1.裝夾，找正工件。

2.按照程序及工藝文件的要求，將刀具對號裝入刀庫。3.對刀、輸入工件坐標系及刀具補償值等參數。4.沿+Z向平移工件坐標系到安全高度。5.將切削進給速度調至低檔。6.啟動機床。

7.逐步提高切削進給速度。

3.6工件試切

目的是：

1.檢查程序數據是否正確，切削用量是否合理。2.加工精度是否能達到保證。

3.工藝是否合理，加工變形是否能得到控制。4.檢查加工的工件是否滿足加工要求。

3.7測量

我們用游標卡尺來測量，看看加工出來的零件是否滿足我們的加工要求，如果測量結果達到設計要求目的，說明加工成功。在測量零件是應該注意：

1.機床遠離工件，主軸停止運動。

2.冷卻液關掉。

3.要把飛邊去掉。

當我們加工完零件后，把程序存好檔，保護鎖鎖好，以免他人改動，將機床調整平衡，以免機床自身的重量使機床變形，為下次回零做好準備。清理干凈機床，最后關掉機床電源。編輯本段設計總結

在大四的最后一個學期，我過得既充實又繁忙.從選題的那天起，我就開始了我的畢業設計。在畢業設計的這段時間里，我有很多的感觸，它帶給我的價值是巨大的，這將對我的以后工作產生重要的影響。

給我最深的就是：一個人不可能做好一件大事，它必須是所有智慧的融合。讓我最深刻的就是PRO/E的貼花。我的設計題目是“貴大校徽”CAD/CAM實踐。我要求把貴大校徽的圖案放到PRO/E的草繪中去，然后進行描線。但是就不知道怎么做。在網上也找過了。后來在指導老師的提示下，我終于完成了這項工作。還有個就是，我對復雜零件的編程不是很害怕了。因為PRO/E可以幫助我完成那些煩瑣的過程，只要求對零件的建模熟練就差不多了。當然基礎的東西是不能丟的。

在這次的設計中，老師“放手”我們去做。在這過程中我學會了獨立的思考問題和發現問題。像NC程序的生成，開始的時候我去了好幾次的計算機房，但是怎么也生不出程序來，后來我才發現我選擇的坐標不對。經過幾次的摸索，我終于找到了問題的答案。

通過這次的設計，對辦公自動化、CAD2004、pro/e、HYPERSNAP6、CIMCO EDIT V5等軟件的基本運用有了更深刻的了解。對我們所學習的專業知識有了更清楚的認識，是我不知不覺的喜歡上了我們的專業。現在我可以說，我完全可以單獨完成一個簡單產品的設計加工。在這里我也深刻的知道，我在實踐方面是很不夠的，這將在以后的工作中慢慢去領悟、學習。編輯本段參考文獻

［１］朱天明主編 專業色彩搭配圖典[M] 化學工業出版社

［２］韓鴻鸞主編 數控銑工加工中心操作[M] 機械工業出版社

［３］陳宏鈞主編 典型零件機械加工生產實例[M] 機械工業出版社

［４］徐衡主編 FANUC系統數控銑床和加工中心培訓教程[M] 化學工業出版社

［５］劉新佳主編 切削加工簡明適用手冊零點工作室[M] 化學工業出版社

［６］劉新佳主編 切削加工簡明適用手冊零點工作室[M] 化學工業出版社

［７］上海市金屬切削技術協會主編 金屬切削手冊[M] 上海科學技術出版社

［８］PRO/ENGINEER Wildfire3.0[M] 機械工業出版社等

致謝

畢業設計能順利完成，是因為在設計當中我得到了許多人的幫助。首先非常感謝我的指導教師周崢嶸。從課題的選取、研究、到總體設計的結束。他都幫助我解決了不少困難。為了我們的畢業設計，他到處給我們找資料，鼓氣。在設計中我遇到的一個大問題就是沒有設計電腦，周老師就把學校的設備給我們拿出來搞設計。我羨慕周老師，為了帶我們畢業生搞設計，他天天都要學習。每個學生的課題不一樣，但是他對每一個課題都要有獨到的見解。他平易近人，鼓勵我們積極的投入到設計中。隨時監導我們的設計。在此，我向你表示我真誠的謝意！工程實訓中心的許多老師從設計的開始到我們的畢業設計的結束，教我們的機床操作。在設計中還有幫助我的身邊同學。在此，我感謝幫助我的人。當然還有我的父母。10多年的默默辛勞，我要對你們說：“你們的付出是偉大的，你們的付出沒有白費，因為我很爭氣。”

2008年6月

第三篇：數控技術論文

淺談數控技術的發展現狀及趨勢

（天津電大 理工學院 2011秋數控技術專業張春亮）

摘要：隨著計算機技術的高速發展，傳統的制造業開始了根本性變革，各工業發達國家投入巨資，對現代制造技術進行研究開發，提出了全新的制造模式。在現代制造系統中，數控技術是關鍵技術，它集微電子、計算機、信息處理、自動檢測、自動控制等高新技術于一體，具有高精度、高效率、柔性自動化等特點，對制造業實現柔性自動化、集成化、智能化起著舉足輕重的作用數控技術的應用不但給傳統制造業帶來了革命性的變化，使制造業成為工業化的象征，而且隨著數控技術的不斷發展和應用領域的擴大，他對國計民生的一些重要行業（IT、汽車、輕工、醫療等）的發展起著越來越重要的作用，因為這些行業所需裝備的數字化已是現代發展的大趨勢

一、數控技術的介紹

數控技術是用數字信息對機械運動和工作過程進行控制的技術，數控裝備是以數控技術為代表的新技術對傳統制造產業和新興制造業的滲透形成的機電一體化產品，即所謂的數字化裝備。數控技術是綜合了計算機技術、微電子技術、自動化技術、電力電子技術及現代機械制造技術等的柔性制造自動化技術。數控技術也叫計算機數控技術(Computer Numerical Control)，目前它是采用計算機實現數字程序控制的技術。這種技術用計算機按事先存貯的控制程序來執行對設備的控制功能。由于采用計算機替代原先用硬件邏輯電路組成的數控裝置，使輸入數據的存貯、處理、運算、邏輯判斷等各種控制機能的實現，均可通過計算機軟件來完成。

二、我國數控技術的發展現狀及戰略思考

20世紀人類社會最偉大的科技成果是計算機的發明與應用，計算機及控制技術在機械 制造設備中的應用是世紀內制造業發展的最重大的技術進步。自從1952年美國第1臺數控銑床問世至今已經歷了50多個年頭。數控設備包括：車、銑、加工中心、鏜、磨、沖壓、電加工以及各類專機，形成龐大的數控制造設備家族，每年全世界的產量有10～20萬臺，產值上百億美元。目前，國際上最大的數控系統生產廠是日本FANUC公司，1年生產5萬套以上系統，占世界市場約40％左右，其次是德國的西門子公司約占15％以上，再次是德海德漢爾、西班牙發格、意大利菲地亞、法國的NUM、日本的三菱、安川。國產數控系統廠家主要有華中數控、北京航天機床數控集團、北京凱恩帝、北京凱奇、沈陽藝天、廣州數 控、南京新方 達、成都廣泰等，國產數控生產廠家規模都較小，年產都還沒有超過300～400套。

長期以來，國產數控機床始終處于低檔迅速膨脹，中檔進展緩慢，高檔依靠進口的局面，特別是國家重點工程需要的關鍵設備主要依靠進口，技術受制于人。究其原因，國內本土數控機床企業大多處于“粗放型”階段，在產品設計水平、質量、精度、性能等方面與國外先進水平相比落后了5-10年；在高、精、尖技術方面的差距則達到了10-15年。同時中國在應用技術及技術集成方面的能力也還比較低，相關的技術規范和標準的研究制定相對滯后，國產的數控機床還沒有形成品牌效應。同時，中國的數控機床產業目前還缺少完善的技術培訓、服務網絡等支撐體系，市場營銷能力和經營管理水平也不高。更重要原因是缺乏自主創新能力，完全擁有自主知識產權的數控系統少之又少，制約了數控機床產業的發展。國外公司在中國數控系統銷量中的80%以上是普及型數控系統。如果我們能在普及型數控系統產品快速產業化上取得突破，中國數控系統產業就有望從根本上實現戰略反擊。同時，還要建立起比較完備的高檔數控系統的自主創新體系，提高中國的自主設計、開發和成套生產能力，創建國產自主品牌產品，提高中國高檔數控系統總體技術水平。

從國際上來看，對我國數控技術水平和產業化水平估計大致如下：技術水平上，與國外先進水平大約落后10～15年，在高精尖技術方面則更大；產業化水平上，市場占有率低，品種覆蓋率小，還沒有形成規模生產，功能部件專業化生產水平及成套能力較低，外觀質量相對差，可靠性不高，商品化程度不足，國產數控系統尚未建立自己的品牌效應，用戶信心不足；可持續發展的能力上，對競爭前數控技術的研究開發、工程化能力較弱；數控技術應用領域拓展力度不強；相關標準規范的研究、制定滯后。

分析存在上述差距的主要原因有：認識方面，對國產數控產業進程艱巨性、復雜性和長期性的特點認識不足；對市場的不規范、國外的封鎖加扼殺、體制等困難估計不足；對我國數控技術應用水平及能力分析不夠；體系方面。從技術的角度關注數控產業化問題的時候多，從系統的、產業鏈的角度綜合考慮數控產業化問題的時候少；沒有建立完整的高質量的配套體系、完善的培訓、服務網絡等支撐體系；機制方面。不良機制造成人才流失，又制約了技術及技術路線創新、產品創新，且制約了規劃的有效實施，往往規劃理想，實施困難；技術方面。企業在技術方面自主創新能力不強，核心技術的工程化能力不強。機床標準落后，水平較低，數控系統新標準研究不夠。

我國是制造大國，在世界產業轉移中要盡量接受前端而不是后端的轉移，即要掌握先進制造核心技術，否則在新一輪國際產業結構調整中，我國制造業將進一步“空芯”。我們以資源、環境、市場為代價，交換得到的可能僅僅是世界新經濟格局中的國際“加工中心”和“組裝中心”，而非掌握核心技術的制造中心的地位，這樣將會嚴重影響我國現代制造業的發展進程。我們應站在國家安全戰略的高度來重視數控技術和產業問題，首先從社會安全看，因為制造業是我國就業人口最多的行業，制造業發展不僅可提高人民的生活水平，而且還可緩解我國就業的壓力，保障社會的穩定；其次從國防安全看，西方發達國家把高精尖數控產品都列為國家的戰略物質，對我國實現禁運和限制，“東芝事件”和“考克斯報告”就是最好的例證。

從我國基本國情的角度出發，以國家的戰略需求和國民經濟的市場需求為導向，以提高我國制造裝備業綜合競爭能力和產業化水平為目標，用系統的方法，選擇能夠主導21世紀初期我國制造裝備業發展升級的關鍵技術以及支持產業化發展的支撐技術、配套技術作為研究開發的內容，實現制造裝備業的跨躍式發展。強調市場需求為導向，即以數控終端產品為主，以整機（如量大面廣的數控車床、銑床、高速高精高性能數控機床、典型數字化機械、重點行業關鍵設備等）帶動數控產業的發展。重點解決數控系統和相關功能部件（數字化伺服系統與電機、高速電主軸系統和新型裝備的附件等）的可靠性和生產規模問題。沒有規模就不會有高可靠性的產品；沒有規模就不會有價格低廉而富有競爭力的產品；當然，沒有規模中國的數控裝備最終難以有出頭之日。在高精尖裝備研發方面，要強調產、學、研以及最終用戶的緊密結合，以“做得出、用得上、賣得掉”為目標，按國家意志實施攻關，以解決國家之急需。在競爭前數控技術方面，強調創新，強調研究開發具有自主知識產權的技術和產品，為我國數控產業、裝備制造業乃至整個制造業的可持續發展奠定基礎。

三、數控技術的發展趨勢

從目前世界上數控技術及其裝備發展的趨勢來看，數控系統正在向電氣化、電子化、高速化、精密化等方面高速發展，其主要研究熱點有以下幾個方面：

1、高速、高效、高精度、高可靠性

要提高加工效率，首先必須提高切削和進給速度，同時，還要縮短加工時間;要確保加工質量，必須提高機床部件運動軌跡的精度，而可靠性則是上述目標的基本保證。效率、質量是先進制造技術的核心。高速、高精加工技術可極大地提高效率，提高產品的質量和檔次，縮短生產周期和提高市場競爭能力。為了實現高速、高精加工，與之配套的功能部件如電主軸、直線電機得到了快速的發展，應用領域進一步擴大。由于采用了高速CPU芯片、RISC芯片、多CPU控制系統以及帶高分辨率絕對式檢測元件的交流數字伺服系統，同時采取了改善機床動態、靜態特性等有效措施，機床的高速高精高效化已大大提高

2、復合加工、多軸化

多軸聯動加工，以減少工序輔助時間為主要目的的復合加工，正朝著多軸、多系列控制功能方向發展。數控機床的工藝復合化是指工件在一臺機床上一次裝夾后，通過自動換刀、旋轉主軸頭或轉臺等各種措施，完成多工序、多表面的復合加工，采用5軸聯動對三維曲面零件的加工，可用刀具最佳幾何形狀進行切削，不僅表面光潔度高，而且效率也大幅度提高。機床復合技術進一步擴展，隨著技術進步，復合加工技術日趨成熟，包括銑-車復合、車銑復合、車-鏜-鉆-齒輪加工等復合，車磨復合，成形復合加工、特種復合加工等，復合加工的精度和效率大大提高。“一臺機床就是一個加工廠”、“一次裝卡，完全加工”等理念正在被更多人接受，復合加工的多軸機床發展正呈現多樣化的態勢。

3、智能化

隨著工業自動化的需求，數控系統的智能化程度在不斷的得到提高。智能化不僅貫穿在生產加工的全過程，還要貫穿在產品的售后服務和維修中。其內容包括以下幾個方面：為追求加工效率和加工質量方面的智能化，如加工過程的自適應控制，工藝參數自動生成；為提高驅動性能及使用連接方便的智能化，如前饋控制、電機參數的自適應運算、自動識別負載自動選定模型、自整定等；簡化編程、簡化操作方面的智能化，如智能化的自動編程、智能化的人機界面等；還有智能診斷、智能監控方面的內容、方便系統的診斷及維修等。今后的數控系統將計算機智能技術，網絡技術、多媒體技術、CAD／CAM、伺服控制、自適應控制、動態數據管理及動態刀具補償、動態仿真等高新技術融于一體，形成嚴密的制造過程，即稱為智能閉環控制體系，這種技術是利用傳感器獲得適時的信息，以增強制造者取得最佳產品的能力。智能數控系統通過對影響加工精度和效率的物理量進行檢測、建模、提取特征、自動感知加工系統的內部狀態及外部環境，快速做出實現最佳目標的智能決策，對進給速度、切削深度、坐標移動、主軸轉速等工藝參數進行實時控制，使機床的加工過程處于最佳狀態。自動調整干涉防碰撞功能、斷電后工件自動退出安全區斷電保護功能、加工零件檢測和自動補償學習功能、高精度加工零件智能化參數選用功能、加工過程自動消除機床震動等功能進入了實用化階段，智能化提升了機床的功能和品質。

4、柔性化

柔性是指數控設備（如雕刻機cnc router）適應加工對象變化的能力。柔性化包含兩方面：數控系統本身的柔性，數控系統采用模塊化設計，功能覆蓋面大，可裁剪性強，便于滿足不同用戶的需求；群控系統的柔性，同一群控系統能依據不同生產流程的要求，使物料流和信息流自動進行動態調整，從而最大限度地發揮群控系統的效能。柔性自動化技術重點是以提高系統的可靠性、實用化為前提，以易于聯網和集成為目標。數控機床向柔性自動化系統發展的趨勢是:一方面從點(數控單機等)、線(柔性制造系統等)向面(工段車間制造島等)、體(分布式網絡集成制造系統等)的方向發展，另一方面向注重應用性和經濟性方向發展。

5、網絡化

數控技術的網絡化便于遠距離操作和監控，也便于遠程診斷故障和進行調整，不僅利于數控系統生產廠對其產品的監控和維修，也適于大規模現代化生產的無人化車間實行網絡管

理，還適于在操作人員不宜到現場的環境(如對環境要求很高的超精密加工和對人體有害的環境)中工作。數控裝備的網絡化將極大地滿足生產線、制造系統、制造企業對信息集成的需求，也是實現新的制造模式如敏捷制造、虛擬企業、全球制造的基礎單元。通過機床聯網，可在任何一臺機床上對其它機床進行編程、設定、操作、運行，不同機床的畫面可同時顯示在每一臺機床的屏幕上。

6、軟硬件開放化

用戶可根據自己的需要，對數控系統軟件進行二次開發，用戶的使用范圍不再受生產商的制約。為解決傳統的數控系統封閉性和數控應用軟件的產業化生產存在的問題,目前許多國家對開放式數控系統進行研究。數控系統開放化已經成為數控系統的未來之路。所謂開放式數控系統就是數控系統的開發可以在統一的運行平臺上，面向機床廠家和最終用戶，通過改變、增加或剪裁結構對象（數控功能），形成系列化，并可方便地將用戶的特殊應用和技術訣竅集成到控制系統中，快速實現不同品種、不同檔次的開放式數控系統，形成具有鮮明個性的名牌產品。目前開放式數控系統的體系結構規范、通信規范、配置規范、運行平臺、數控系統功能庫以及數控系統功能軟件開發工具等是當前研究的核心。

當今世界各國制造業廣泛采用數控技術，以提高制造能力和水平，提高對動態多變市場的適應能力和競爭能力。此外世界上各工業發達國家還將數控技術及數控裝備列為國家的戰略物資，不僅采取重大措施來發展自己的數控技術及其產業，而且在“高精尖”數控關鍵技術和裝備方面對我國實行封鎖和限制政策。總之，大力發展以數控技術為核心的先進制造技術已成為世界各發達國家加速經濟發展、提高綜合國力和國家地位的重要途徑。

參考文獻：

[1]周德儉.使用PC的開放式計算機數控系統——CNC的發展方向.機電一體化，1997(7)

[2]黃金秋.基于開放式結構的高性能數控系統的研制.制造技術與機床，1998(8)

第四篇：現代數控技術論文

機器人技術

前言

機器人技術是綜合了計算機、控制論、信息和傳感技術、人工智能等多學科而形成的高新技術，是當代研究十分活躍，應用日益廣泛的領域。機器人應用情況，是一個國家工業自動化水平的重要標志。從某種意義上說，機器人也是機器的進化過程產物，它是工業以及非產業界的重要生產和服務性設備，也是先進制造技術領域不可缺少的自動化設備。了解機器人的一些基本原理、用途、發展狀況等，對我們現代研究生來說，是十分迫切和必要的。

一、機器人的定義

（1）國際標準化組織(ISO)的定義：“機器人是一種自動的、位置可控的、具有編程能力的多功能機械手，這種機械手具有幾個軸，能夠借助于可編程序操作來處理各種材料、零件、工具和專用裝置，以執行種種任務”。

（2）日本工業機器人協會(JIRA)的定義：工業機器人是“一種裝備有記憶裝置和末端執行器(end effector)的，能夠轉動并通過自動完成各種移動來代替人類勞動的通用機器”。

（4）美國機器人協會(RIA)的定義：機器人是“一種用于移動各種材料、零件、工具或專用裝置的，通過可編程序動作來執行種種任務的，并具有編程能力的多功能機械手(manipulator)”。

（5）我國對機器人的定義。蔣新松院士曾建議把機器人定義為“一種擬人功能的機械電子裝置”(a mechantronic device to imitate some human functions)。

參考各國的定義，對機器人給出以下定義：機器人是一種計算機控制的可以編程的多功能操作裝置，能感知環境，識別對象，理解指示命令，有記憶和學習功能，具有情感和邏輯判斷思維，能自身進化，能計劃其操作程序來完成任務。機器人學是一門不斷發展的科學，對機器人的定義也隨其發展而變化。因此，其實至今為止 ,各國也沒有一個真正完全統一的機器人的定義。

機器人的工作過程，就是通過規劃，將要求的任務變為期望的運動和力，由控制環節根據期望的運動和力的信號，產生相應的控制作用，以使機器人輸出實際的運動和力，從而完成期望的任務。

二、機器人的應用領域

機器人技術的發展，它應該說是一個科學技術發展共同的一個綜合性的結果，也同時，對社會經濟發展產生了一個重大影響的一門科學技術，它的發展歸功于在第二次世界大戰中，各國加強了經濟的投入，就加強了本國的技術的發展。

另一方面它也是生產力發展的需求的必然結果，也是人類自身發展的必然結果，那么人類的發展隨著人們這種社會發展的情況，人們越來越不斷在探討自然過程中，在改造自然過程中，認識自然過程中，實現人們對不可達世界的認識和改造，這也是人們在科技發展過程中的一個客觀需要。

研制機器人的最初目的是為了幫助人們擺脫繁重勞動或簡單的重復勞動，以及替代人到有輻射等危險環境中進行作業，因此機器人最早在汽車制造業和核工業領域得以應用。在研究和開發未知及不確定環境下作業的機器人的過程中，人們逐步認識到機器人技術的本質是感知、決策、行動和交互技術的結合。隨著人們對機器人技術智能化本質認識的加深，機器人技術開始源源不斷地向人類活動的各個領域滲透。工業領域的焊接、噴漆、搬運、裝配、鑄造等場合，己經開始大量使用機器人。另外在軍事、海洋探測、航天、醫 1

療、農業、林業甚到服務娛樂行業，也都開始使用機器人。這些機器人從外觀上已遠遠脫離了最初仿人型機器人和工業機器人所具有的形狀，更加符合各種不同應用領域的特殊要求，其功能和智能程度也大大增強，從而為機器人技術開辟出更加廣闊的發展空間。

三、機器人的特點

1．通用性：即指執行不同功能完成同一任務的能力和完成多樣不同簡單任務的能力。或者說在機械結構上允許機器人執行不同的任務或以不同的方式完成同一任務。

2．適應性：機器人的適應性是指其對環境的自適應能力，即要求所設計的機器人能夠自我執行并適應未經完全指定的任務，而不管任務執行過程中是否發生了所沒有預計到的環境變化。這一能力要求機器人具有人工知覺，即能感知周圍環境。

四、機器人系統的基本工作原理

機器人一般由程序控制，具有人或生物的某些功能。智能機器人可以通過傳感器了解外部環境或自身狀態的變化，可以做出自己的邏輯推理、判斷與決策。

計算機是機器人的大腦，傳感器是機器人的感覺器官，輸入/輸出設備是人與機器人的交互工具，常用的有顯示器、鍵盤、示教盒、打印機、網絡接口等。

五、機器人的分類

1、按機器人結構形式：

根據手臂機構的運動副不同形式的組合得到不同的機器人機構形式。(1)直角坐標式(Cartesian)(2)圓柱坐標式(Cylindrical)(3)球坐標式(Spherical)(4)多關節式(Jointed)(5)SCARA(Selective Compliance Assembly Robot Arm)2.按機器人的智能程度：

(1)一般機器人：只具有一般編程能力和操作功能(2)智能機器人：具有不同程度的智能 1)傳感型機器人

2)交互型機器人 3)自主型機器人

3、按機器人控制方式 ：

(1)非伺服控制機器人：這種機器人按照事先編好的程序進行工作，使用限位開關、制動器、插銷板和定序器控制機器人的工作。

(2)伺服控制機器人：通過反饋傳感器取得的反饋信號與來自給定裝置的給定信號，用比較器加以比較后，得到誤差信號，經過放大后用以激發機器人的驅動裝置，并帶動末端執行裝置以一定的運動規律運動，實現所要求的作業。

4．按機器人的信息輸入方式：

1)手動操作手：由操作人員直接進行操作的有幾個自由度的加工裝置；

2)定序機器人：按預定的順序、條件和位置，逐步地重復執行給定的作業任務，其預定信息難以修改；

3)變序機器人：和第二類一樣，但預定信息易于修改；

4)示教式機器人：能夠按照記憶裝置存儲的信息復現事先由人示教的動作，且這些示教的動作能夠自動重復地進行；

5)程控機器人：能夠通過提供的運動程序，執行給定的任務；

6)智能機器人：通過感知信息獨立檢測工作環境或工作條件的變化，借助機器人本身的自我決策能力，進行相應的工作。

5.按機器人的用途：

(1)軍用機器人：主要用于軍事上代替或輔助軍隊進行作戰、偵察、探險等工作。根據不同的作戰空間可分為地面軍用機器人、空中軍用機器人(即無人飛行機)、水下軍用機器人和空間軍用機器人等。

(2)民用機器人：各種生產制造領域中的工業機器人和其它各種種類的機器人。

1)工業機器人：制造工業部門應用機器人的主要目的在于削減人員編制和提高產品質量。機器人無論是否與其它機器一起運用，與傳統的機器相比，它具有兩個主要優點：

(1)．生產過程的幾乎完全自動化。(2)．生產設備的高度適應能力。

現在工業機器人主要用于汽車工業、機電工業（包括電訊工業）、通用機械工業、建筑業、金屬加工、鑄造以及其它重型工業和輕工業部門。

機器人的工業應用分為四個方面，即材料加工、零件制造、產品檢驗和裝配。其中，材料加工往往是最簡單的。零件制造包括鍛造、點焊、搗碎和鑄造等。檢驗包括顯式檢驗（在加工過程中或加工后檢驗產品表面圖像和幾何形狀、零件和尺寸的完整性）和隱式檢驗(在加工中檢驗零件質量上或表面上的完整性）兩種。裝配是最復雜的應用領域，因為它可能包含材料加工、在線檢驗、零件供給、配套、擠壓和緊固等工序。在農業方面，已把機器人用于水果和蔬菜嫁接、收獲、檢驗與分類，剪羊毛和擠牛奶等。這是一個潛在的產業機器人應用領域。

2)服務機器人：根據國際機器人聯合會（IFR）采用的初步定義，所謂服務機器人是一種半自主或全自主工作的機器人，它完成的是有益于人類健康的服務工作，但不包括那些從事生產的設備。另一種定義把服務機器人看做一種可自由編程的移動裝置，它至少有三個運動軸，可以部分地或全自動地完成服務工作。這些服務工作為個人或單位完成的，不指工業生產服務。

包括:(1)診斷機器人，即配備有醫療診斷專家系統的機器人。

(2)護理機器人，是一些具有豐富護理經驗的機器人護士或護師。(3)傷殘癱瘓康復機器人，包括假肢、矯形以及遙控等技術。

(4)家用機器人，機器人已開始進入家庭和辦公室，用于代替人從事清掃、洗刷、守衛、煮飯、照料小孩、接待、接電話、打印文件等。酒店售貨和餐廳服務機器人、炊事機器人和機器人保姆已不再是一種幻想。

(5)娛樂機器人，包括文娛歌舞和體育機器人。(6)醫療手術機器人近年來有所突破。

6.按應用環境：

我國的機器人專家從應用環境出發，將機器人分為兩大類，即工業機器人和特種機器人。目前，國際上的機器人學者，從應用環境出發將機器人也分為兩類：制造環境下的工業機器人和非制造環境下的服務與仿人型機器人，這和我國的分類是一致的。

六、機器人的結構組成

1.執行機構：機器人完成工作任務的機械實體一般為機械手臂和末端操作器。

(1)機械手臂manipulator： 一般為由桿件機構和關節機構組成的空間開鏈機構常常進一步細分為機座腰部臂部肩和肘腕部。

(2)末端操作器（end-effector）：按作業用途定（是機器人完成特定作業的關鍵裝置）。

2.驅動單元 ： 包括驅動器、傳動機構和運動件

(1)驅動器：電機（步進電機、伺服電機、DD電機）、氣缸、液壓缸、新型驅動器。(2)傳動機構：諧波傳動、螺旋傳動、鏈傳動、帶傳動、繩傳動、各種齒輪傳動及液力傳動。

(3)運動件：機器人本體上的各運動體。

3.控制系統：一般都是由控制計算機、驅動裝置和伺服控制器（servo controller）組成。

4.智能系統(1)運動機能

(2)感知機能：獲取外部環境信息以便進行自我行動決策和監視的機能，視覺傳感器是當前發展的重點。

(3)思維機能：求解問題的認識推理和判斷機能— —人工智能。

(4)人—機通信機能：理解指示命令輸出內部狀態與人進行信息交換的機能。

七、機器人控制系統的功能、組成

機器人控制系統的基本功能構成：記憶功能、示教功能、坐標設置功能、傳感器接口、人機接口、與外圍設備聯系功能、故障診斷安全保護功能、位置伺服功能。

機器人控制系統的組成：控制計算機、操作面板、硬盤和軟盤存儲、數字和模擬量輸入輸出、示教盒、打印機接口、傳感器接口、軸控制器、輔助設備控制、通信接口、網絡接口。

八、我國工業機器人發展歷史

我國的工業機器人起步于70年代，大致分為三個階段：70年代的萌芽期，80年代的開發期，90年代的實用化期。

我國于50年代開始研究機械手。70年代是世界科技發展的一個新里程碑：人類登上了月球，實現了金星與火星的軟著陸。我國也發射了人造地球衛星。70年代末，美國推出Puma系列高功能機器人，采用了當時最先進的16位多CPU二級微機控制系統，可進行軌跡控制和相當復雜的動作。在第一臺機械手出現后20年，于1972年我國開始研制工業機器人。由上海開始，接著各大城市十幾個研究單位和院校開發了固定程序、組合式、液壓伺服型通用機器人，并開始了機構學、計算機控制和應用技術的研究，這些機器人大約有三分之一用于生產。

80年代是國際高技術競爭的年代。人類實現了太空行走、太空煉鋼，中國也掌握了一箭多星技術。在高技術浪潮的沖擊下，隨著改革開放方針的實施，我國機器人技術的發展得到政府的重視和支持。在80年代中期，國家組織了對工業機器人的需求的調查。在眾多專家的建議和規劃下，由機電部主持，中央各部委、中科院及地方幾十所科研院所和大學參加，進行了工業機器人基礎技術、基礎元器件等的開發研究。為了跟蹤國外高技術，80年代在國家高技術計劃中安排了智能機器人的研究開發，包括水下無纜機器人、高功能裝配機器人(DD驅動）和各類特種機器人，進行了智能機器人體系結構、機構、控制、人工智能、機器視覺、高性能傳感器及新材料等的應用研究，已出了一批成果。這些技術的實用化將加速我國第二、三代工業機器人的發展。經過多年努力，形成了京津、東北、華北、華南等機器人技術發達地區和十幾家優勢單位，培養了一支2000多人的工業機器人設計、研制、應用隊伍，使我國的工業機器人技術發展基本上可以立足于世界之林。

90年代是20、21世紀交替的關鍵年代，以微電子技術為代表的高科技滲透進各個領域，信息高速公路將人類推向更快節奏發展的信息化時代。對我國來說，由于市場競爭加劇，一些企業認識到必須要用機器人等自動化設備來改造傳統產業，提高勞動生產率和產品質量，使產品更新換代，增強競爭力。90年代初期，在國家幾無資金投入、市場經濟發展的大潮裹脅下，從事機器人研制生產的單位既堅持專業方向，又要養活自己，主要做了幾個方面的技術發展工作:1)噴涂機器人2）點、弧焊機器人3)搬運機器人4）裝配機器人及視覺、力覺等傳感技術5）礦山、建筑、管道作業等一些特種工業機器人。90年代后期，應是實現國產機器人的商品化，為產業化奠定基礎的時期。在掌握機器人開發技術和應用技術的基礎上，進一步開拓市場，擴大應用領域。從汽車制造業逐步擴展其它制造業并滲透到非制造業領域；開發第二代工業機器人及各類適合國情的經濟型機器人；開展機 4

器人化柔性裝配系統的研究。并且，嫁接國外技術，促進國際合作，以使我國工業機器人發展站在巨人的肩上，為以后的普及和騰飛奠定堅實的基礎。

現今，我國越來越重視機器人技術的發展，與世界機器人高端技術國家共同合作，把我國的機器人技術推向世界級水平。

九、我國工業機器人發展現況

中國作為亞洲第三大的工業機器人需求國，市場發展穩定，汽車及其零部件制造仍然是工業機器人的主要應用領域，隨著我國產業結構調整升級不斷深入和國際制造業中心向中國的轉移，我國的機器人市場會進一步加大，市場擴展的速度也會進一步提高。

隨著我國經濟的快速發展，我國工業機器人的市場將不斷擴大，這一點無容置疑。這也從另一個側面說面了為什么世界各大機器人公司紛紛登陸中國市場。

但是，即使我國的市場有了，擁有了自主知識產權的機器人還是很少。國產工業機器人的發展還是要靠國家的大力扶持，并且我國的企業也要改變“外國的東西都比中國的好”這一錯誤觀念，多給國產機器人一些機會。由于國產工業機器人的功能已經與國外在相當程度上相當，只要大力發展，一定能夠造就出真正中國品牌的工業機器人。

中國工業機器人經過“七五”攻關計劃、“九五”攻關計劃和863計劃的支持已經取得了較大進展,工業機器人市場也已經成熟,應用上已經遍及各行各業,但進口機器人占了絕大多數。我國在某些關鍵技術上有所突破,但還缺乏整體核心技術的突破,具有中國知識產權的工業機器人則很少。目前我國機器人技術相當于國外發達國家20世紀80年代初的水平,特別是在制造工藝與裝備方面,不能生產高精密、高速與高效的關鍵部件。我國目前取得較大進展的機器人技術有:數控機床關鍵技術與裝備、隧道掘進機器人相關技術、工程機械智能化機器人相關技術、裝配自動化機器人相關技術。現已開發出金屬焊接、噴涂、澆鑄裝配、搬運、包裝、激光加工、檢驗、真空、自動導引車等的工業機器人產品,主要應用于汽車、摩托車、工程機械、家電等行業。

在我國，工業機器人市場份額大部分被國外工業機器人企業占據著。如今我國正從一個“制造大國”向“制造強國”邁進，中國制造業面臨著與國際接軌、參與國際分工的巨大挑戰，對我國工業自動化的提高迫在眉睫，政府務必會加大對機器人的資金投入和政策支持，將會給工業機器人產業發展注入新的動力。

我國機器人技術主題發展的戰略目標是:根據2l世紀初我國國民經濟對先進制造及自動化技術的需求,瞄準國際前沿高技術發展方向創新性地研究和開發工業機器人技術領域的基礎技術、產品技術和系統技術。未來工業機器人技術發展的重點有:第一,危險、惡劣環境作業機器人:主要有防暴、高壓帶電清掃、星球檢測、油汽管道等機器人;第二,醫用機器人:主要有腦外科手術輔助機器人,遙控操作輔助正骨等;第三,仿生機器人:主要有移動機器人,網絡遙控操作機器人等。

十、機器人的發展趨勢

為什么要發展機器人?理由之一：提高生產效率降低人的勞動強度。比如焊接機器人，提高生產效率，提高汽車焊接的質量，降低工人的勞動強度。理由之二：機器人做人不愿意做或做不好的事。比如有毒的、高溫的或危險的環境，汽車生產線上的焊接工作。理由之三：機器人做人做不了的事情。比如人們對太空的認識，對原子分子進行搬遷的機器人。

現如今，機器人及其應用的發展趨勢：機器人的應用領域正不斷擴大、種類日趨增多、性能不斷提高，并逐步向智能化方向發展，追求目標是融入人類的生活，和人類一起協同工作，從事一些人類無法從事的工作，以更大的靈活性給人類社會帶來更多的價值。

目前國際機器人界都在加大科研力度，進行機器人共性技術的研究，并朝著智能化和多樣化方向發展。從近幾年世界機器人推出的產品來看，工業機器人技術正在向智能化、模塊化和系統化的方向發展，其發展趨勢主要為：結構的模塊化和可重構化；控制技術的 5

開放化、PC化和網絡化；伺服驅動技術的數字化和分散化；多傳感器融合技術的實用化；工作環境設計的優化和作業的柔性化以及系統的網絡化和智能化等方面。機器人結構越來越靈巧，控制系統愈來愈小，其智能也越來越高，并正朝著一體化方向發展。機器人是先進制造技術和自動化裝備的典型代表，是多種高新技術發展成果的綜合集成，因此它的發展與眾多學科發展密切相關。當今工業機器人的發展趨勢主要有：

1.工業機器人性能不斷提高(高速度、高精度、高可靠性、便于操作和維修)，而單機價格不斷下降。

2.機械結構向模塊化、可重構化發展。

3.工業機器人控制系統向基于PC機的開放型控制器方向發展，便于標準化，網絡化；器件集成度提高，控制柜日漸小巧，采用模塊化結構，大大提高了系統的可靠性、易操作性和可維修性。

4.機器人中的傳感器作用日益重要，除采用傳統的位置、速度、加速度等傳感器外，視覺、力覺、聲覺、觸覺等多傳感器的融合技術在產品化系統中已有成熟應用。

5機器人化機械開始興起。從94年美國開發出“虛擬軸機床”以來這種新型裝置已成為國際研究的熱點之一，紛紛探索開拓其實際應用的領域。

總體趨勢是，從狹義的機器人概念向廣義的機器人技術概念轉移，從工業機器人產業向解決方案業務的機器人技術產業發展。機器人技術的內涵已變為靈活應用機器人技術的、具有實際動作功能的智能化系統。

參考文獻

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【2】機器人概論 / 霍蘭(Holland,J.M.)著 新世界出版社 1985年。

【3】機器人技術及其應用——高等學校機械電子工程規劃教材 華南理工大學 謝存禧 張鐵 主編 機械工業出版社出版。

【4】機器人技術導論 /(法)科依費特, F.,奇羅茲,M.著 國防科技大學出版社 1991年。

【5】2.朱世強，王宣銀.機器人技術及其應用杭州：浙江大學出版社，2001。

【6】機器人探索——工程實踐指南（國外計算機科學教材系列)(美)Fred G.Martin 著 劉榮 等譯 電子工業出版社。

第五篇：數控技術發展趨勢論文

數控技術論文

題

目：淺談數控技術的發展趨勢 院（部）： 機電工程學院 專

業： 機械工程及自動化 班

級： 機械121 姓

名： 趙建峰 學

號： 20120711030

淺談數控技術的發展現狀及趨勢

摘要

數控加工是機械制造中的先進加工技術。它的廣泛使用給機械制造業的生產方式、產品結構、產業結構帶來了深刻的變化，是制造業實現自動化、柔性化、集成化生產的基礎。

引言

數控技術也叫計算機數控技術（CNC，Computerized Numerical Control），它是采用計算機實現數字程序控制的技術。這種技術用計算機按事先存貯的控制程序來執行對設備的運動軌跡和外設的操作時序邏輯控制功能。由于采用計算機替代原先用硬件邏輯電路組成的數控裝置，使輸入操作指令的存貯、處理、運算、邏輯判斷等各種控制機能的實現，均可通過計算機軟件來完成，處理生成的微觀指令傳送給伺服驅動裝置驅動電機或液壓執行元件帶動設備運行。

一、國內外數控系統的發展歷史

1948年，美國帕森斯公司接受美國空軍委托，研制直升飛機螺旋槳葉片輪廓檢驗用樣板的加工設備。由于樣板形狀復雜多樣，精度要求高，一般加工設備難以適應，于是提出采用數字脈沖控制機床的設想。

1949年，該公司與美國麻省理工學院(MIT)開始共同研究，并于1952年試制成功第一臺三坐標數控銑床，當時的數控裝置采用電子管元件。

1959年，數控裝置采用了晶體管元件和印刷電路板，出現帶自動換刀裝置的數控機床，稱為加工中心(MC Machining Center)，使數控裝置進入了第二代。

1965年，出現了第三代的集成電路數控裝置，不僅體積小，功率消耗少，且可靠性提高，價格進一步下降，促進了數控機床品種和產量的發展。

60年代末，先后出現了由一臺計算機直接控制多臺機床的直接數控系統(簡稱 DNC)，又稱群控系統；采用小型計算機控制的計算機數控系統(簡稱 CNC)，使數控裝置進入了以小型計算機化為特征的第四代。1974年，研制成功使用微處理器和半導體存貯器的微型計算機數控裝置(簡稱MNC)，這是第五代數控系統。

20世紀80年代初，隨著計算機軟、硬件技術的發展，出現了能進行人機對話式自動編制程序的數控裝置；數控裝置愈趨小型化，可以直接安裝在機床上；數控機床的自動化程度進一步提高，具有自動監控刀具破損和自動檢測工件等功能。

20世紀90年代后期，出現了PC+CNC智能數控系統，即以PC機為控制系統的硬件部分，在PC機上安裝NC軟件系統，此種方式系統維護方便，易于實現網絡化制造。

二、數控技術的發展趨勢

現代數控技術集傳統的機械制造技術、計算機技術、成組技術與現代控制技術、傳感檢測技術、信息處理技術、網絡通訊技術、液壓氣動技術、光機電技術于一體，是現代制造技術的基礎。數控技術的發展趨勢從以下方面進行介紹。1 開放式、智能化、網絡化成為當代數控系統發展的主要趨勢

1）開放式數控系統是數控系統的開發可以在統一的運行平臺上，面向機床廠家和最終用戶，采用通用計算機組成總線式、模塊化、開放式、嵌入式體系結構，便于裁剪、擴展和升級，可組成不同檔次、不同類型、不同集成程度的數控系統，形成具有個性鮮明的名牌產品。數控系統開放化已經成為數控系統的未來之路。

2）新世紀的數控裝備將是具有一定智能化的系統，智能化的內容包括：自適應控制技術，數控系統能檢測加工過程中一些重要信息，并自動調整系統的相關參數，達到改進系統運行狀態的目的。

3）網絡化數控裝備是近年來國際著名機床展覽會上的一個新亮點。

高速、高精度、高效、高可靠性的數控技術發展方向

效率、質量是先進制造技術的主體。高速、高精度加工技術可極大地提高效率，提高產品的質量，縮短生產周期和提高市場競爭能力。

其他技術開發和系統的優化成為數控技術的發展方向

1）為適應制造自動化的發展，要求數控系統不僅能完成通常的加工功能，還應具備自動測量、自動送料、自動換刀、自動更換主軸頭（有時帶坐標變換）、自動誤差補償、自動診斷等功能，廣泛地應用機器人、物流系統。

2）以計算機輔助管理和工程數據庫、互聯網等為主體的制造信息支持技術和智能化決策系統，可對機械加工中的大量信息進行儲存和實時處理。

3）采用了神經網絡控制技術、模糊控制技術、數字化網絡技術，虛擬制造技術以及柔性制造單元（FMC）、柔性制造系統（FMS）、基于網絡系統（Web-based）制造和無圖紙制造技術的方向發展。

4）研究以媒體傳輸協議（MTP）、企業資源計劃（ERP）、產品數據管理（PDM）為主體的技術以及數據庫技術、網絡（WEB）技術、面向對象技術、數據安全和監控技術、應用集成技術、配置管理技術等開發面向國際化市場競爭所需要的新一代管理信息系統軟件，并在制造行業推廣應用。

5）按照現場總線工業數字通訊協議，進行通訊模板設計、生產技術及防爆、可靠性一致性測試技術研究；進行符合制造業自動化現場總線標準的產品開發；現場總線產品的開發工具、系統軟硬件的開發；產品互換性、互操作性技術及認證技術和工具方法的研究。

6）進行高精度、高可靠性自動化儀表和現場總線智能儀表及控制系統的開發；總線式自動測試系統軟件及基本模件開發；自調零、自校正、自診斷的數字化科學儀器的開發。

三、發展現狀

目前，我國高等職業教育的發展取得了相當大的進步，但依然存在不少問題，畢業學生的能力依然不能滿足企業的需要。在幾年以前，各新聞媒體就紛紛報道社會急需數控高技能型人才，企業紛紛上數控設備,但結果卻找不到實用人才，導致設備使用率和生產效率極低。高等職業院校的辦學宗旨就是為社會培養高技能型人才，具有明確的職業定向性。可是，恰恰這培養高技能人才的地方卻急需高技能、實戰型教師，即使具備這種資格的教師，他的任教方法也不太完善。下面對如何保障高質量數控人才培養從根本上進行分析。

四、通過生產實踐提高自己的實戰力

老師和學生一樣，只有參與生產實踐才能練出手，當然要達到較高的水平需付出極大的艱辛和大量的勞動。多數學生對數控機床比較感興趣，他們希望自己的老師具有很高的能力，如果老師在這方面不能讓學生滿足，將影響學生的學習興趣。所以教師應有豐富的實戰經驗，讓學生充分地信服，才能進一步激發他們的求知欲，達到一個較好的教學效果。要成為讓學生信服的實戰老師，應該在課余時間、寒暑假期間訓練自己的實操能力，結合企業生產設計并加工各種各樣的工件。在訓練中不斷提高自己，達到既能設計又能熟練操作機床進行加工的水平。在這期間難免出現事故，自己要及時總結教訓，堅持持之以恒的精神。

總結

數控技術是發展新型高新技術產業和尖端工業的重要技術。世界各國信息產業、生物產業、航空航天等國防工業廣泛采用數控技術，以提高制造能力和水平，提高對市場的適應能力和競爭能力。因此，以數控技術為核心的先進制造技術已成為世界各發達國家加速經濟發展、提高綜合國力和國家地位的重要途徑。我國數控技術的發展面向智能化、網絡化、信息化的方向蓬勃發展，新技術的研究開發和系統的優化，為數控技術提供了較為廣闊的發展空間。

參考文獻

[1] 王立新.淺談數控技術的發展趨勢[J].赤峰學院學報.2007.[2] 董淳.數控系統技術發展的新趨勢[J].可編程控制器與工廠自動化.2006.[3] 張亞力.簡述數控發展的新趨勢[J].國土資源高等職業教育研究.2005.[4] 陳芳.數控技術的發展和途徑[J].科技資訊.2008.