第一篇：數控畢業論文

數控畢業論文范文-數控技術和裝備發展趨勢及對策

2007年05月25日 星期五 09:03摘要：簡要介紹了當今世界數控技術及裝備發展的趨勢及我國數控裝備技術發展和產業化的現狀，在此基礎上討論了在我國加入WTO和對外開放進一步深化的新環境下，發展我國數控技術及裝備、提高我國制造業信息化水平和國際競爭能力的重要性，并從戰略和策略兩個層面提出了發展我國數控技術及裝備的幾點看法。

裝備工業的技術水平和現代化程度決定著整個國民經濟的水平和現代化程度，數控技術及裝備是發展新興高新技術產業和尖端工業（如信息技術及其產業、生物技術及其產業、航空、航天等國防工業產業）的使能技術和最基本的裝備。馬克思曾經說過“各種經濟時代的區別，不在于生產什么，而在于怎樣生產，用什么勞動資料生產”。制造技術和裝備就是人類生產活動的最基本的生產資料，而數控技術又是當今先進制造技術和裝備最核心的技術。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。

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，其技術范圍覆蓋很多領域：(1)機械制造技術；(2)信息處理、加工、傳輸技術；(3)自動控制技術；(4)伺服驅動技術；(5)傳感器技術；(6)軟件技術等。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［1～4］。

1．1 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。

1.2 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。

1.3 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。

1.4 重視新技術標準、規范的建立

1.4.1 關于數控系統設計開發規范

如前所述，開放式數控系統有更好的通用性、柔性、適應性、擴展性，美國、歐共體和日本等國紛紛實施戰略發展計劃，并進行開放式體系結構數控系統規范(OMAC、OSACA、OSEC)的研究和制定，世界3個最大的經濟體在短期內進行了幾乎相同的科學計劃和規范的制定，預示了數控技術的一個新的變革時期的來臨。我國在2000年也開始進行中國的ONC數控系統的規范框架的研究和制定。

1.4.2 關于數控標準

數控標準是制造業信息化發展的一種趨勢。數控技術誕生后的50年間的信息交換都是基于ISO6983標準，即采用G，M代碼描述如何（how）加工，其本質特征是面向加工過程，顯然，他已越來越不能滿足現代數控技術高速發展的需要。為此，國際上正在研究和制定一種新的CNC系統標準ISO14649（STEP－NC)，其目的是提供一種不依賴于具體系統的中性機制，能夠描述產品整個生命周期內的統一數據模型，從而實現整個制造過程，乃至各個工業領域產品信息的標準化。

STEP-NC的出現可能是數控技術領域的一次革命，對于數控技術的發展乃至整個制造業，將產生深遠的影響。首先，STEP-NC提出一種嶄新的制造理念，傳統的制造理念中，NC加工程序都集中在單個計算機上。而在新標準下，NC程序可以分散在互聯網上，這正是數控技術開放式、網絡化發展的方向。其次，STEP-NC數控系統還可大大減少加工圖紙（約75％）、加工程序編制時間（約35％）和加工時間（約50％）。

目前，歐美國家非常重視STEP-NC的研究，歐洲發起了STEP-NC的IMS計劃(1999.1.1～2001.12.31)。參加這項計劃的有來自歐洲和日本的20個CAD/CAM/CAPP/CNC用戶、廠商和學術機構。美國的STEP Tools公司是全球范圍內制造業數據交換軟件的開發者，他已經開發了用作數控機床加工信息交換的超級模型(Super Model)，其目標是用統一的規范描述所有加工過程。目前這種新的數據交換格式已經在配備了SIEMENS、FIDIA以及歐洲OSACA-NC數控系統的原型樣機上進行了驗證。對我國數控技術及其產業發展的基本估計

我國數控技術起步于1958年，近50年的發展歷程大致可分為3個階段：第一階段從1958年到1979年，即封閉式發展階段。在此階段，由于國外的技術封鎖和我國的基礎條件的限制，數控技術的發展較為緩慢。第二階段是在國家的“六五”、“七五”期間以及“八五”的前期，即引進技術，消化吸收，初步建立起國產化體系階段。在此階段，由于改革開放和國家的重視，以及研究開發環境和國際環境的改善，我國數控技術的研究、開發以及在產品的國產化方面都取得了長足的進步。第三階段是在國家的“八五”的后期和“九五”期間，即實施產業化的研究，進入市場競爭階段。在此階段，我國國產數控裝備的產業化取得了實質性進步。在“九五”末期，國產數控機床的國內市場占有率達50％，配國產數控系統（普及型）也達到了10％。

縱觀我國數控技術近50年的發展歷程，特別是經過4個5年計劃的攻關，總體來看取得了以下成績。

a.奠定了數控技術發展的基礎，基本掌握了現代數控技術。我國現在已基本掌握了從數控系

統、伺服驅動、數控主機、專機及其配套件的基礎技術，其中大部分技術已具備進行商品化開發的基礎，部分技術已商品化、產業化。

b.初步形成了數控產業基地。在攻關成果和部分技術商品化的基礎上，建立了諸如華中數控、航天數控等具有批量生產能力的數控系統生產廠。蘭州電機廠、華中數控等一批伺服系統和伺服電機生產廠以及北京第一機床廠、濟南第一機床廠等若干數控主機生產廠。這些生產廠基本形成了我國的數控產業基地。

c.建立了一支數控研究、開發、管理人才的基本隊伍。

雖然在數控技術的研究開發以及產業化方面取得了長足的進步，但我們也要清醒地認識到，我國高端數控技術的研究開發，尤其是在產業化方面的技術水平現狀與我國的現實需求還有較大的差距。雖然從縱向看我國的發展速度很快，但橫向比（與國外對比）不僅技術水平有差距，在某些方面發展速度也有差距，即一些高精尖的數控裝備的技術水平差距有擴大趨勢。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。

a.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。

b.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。

c.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以下幾個方面。

a.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。b.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。

c.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。

d.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。對我國數控技術和產業化發展的戰略思考

3.1 戰略考慮

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。

3.2 發展策略

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。

第二篇：數控畢業論文

畢業論文

題目 淺析數控機床故障診斷與維修 專業 班級 學生 指導教師

數控加工與維護工程 王海波

摘

要

本文簡要介紹了數控機床在日常工作中常出現的故障及其解決方法！還有在平日的工作中如何更好的去維護我們的機床！數控機床是一種價格昂貴的精密設備，這影響到我們加工出來的工件的精度和工件是否合格！所以，對于機床的維護也是很重要的！

科學技術的發展，對機械產品提出了高精度、高復雜性的要求，而且產品的更新換代也在加快，這對機床設備不僅提出了精度和效率的要求，而且也對其提出了通用性和靈活性的要求。數控機床就是針對這種要求而產生的一種新型自動化機床。數控機床集微電子技術、計算機技術、自動控制技術及伺服驅動技術、精密機械技術于一體，是高度機電一體化的典型產品。它本身又是機電一體化的重要組成部分，是現代機床技術水平的重要標志。數控機床體現了當前世界機床技術進步的主流，是衡量機械制造工藝水平的重要指標，在柔性生產和計算機集成制造等先進制造技術中起著重要的基礎核心作用。因此，如何更好的使用數控機床是一個很重要的問題。由于數控機床是一種價格昂貴的精密設備，因此，其維護更是不容忽視。

關鍵詞：數控故障、檢測、維護、解決方法

目 錄

第一章數控機床

1.1 數控機床的概述 1.2 數控機床的特點

1.3數控機床使用中應注意的事項

第二章 數控機床各部故障分析及維修

1.1數控機床主軸伺服系統故障檢查及維修 1.2機床PLC初始故障的診斷 1.3數控設備檢測元件故障及維修

第三章 數控機床的維護 總結 致謝 參考文獻

第一章 數控機床

1.數控加工的概念

首先，要知道數控機床一般的故障出現在什么地方或者是如何去解決問題，我們就必須得熟練的了解數控機床的工作原理及特點等相關的一些知識！這樣我們才能在遇到這些問題的時候得心應手。數控機床的工作原理就是將加工過程所需的各種操作（如主軸變速、工件的松開與夾緊、進刀與退刀、開車與停車、自動關停冷卻液）和步驟以及工件的形狀尺寸用數字化的代碼表示，通過控制介質（如穿孔紙帶或磁盤等）將數字信息送入數控裝置，數控裝置對輸入的信息進行處理與運算，發出各種控制信號，控制機床的伺服系統或其他驅動元件，使機床自動加工出所需要的工件。所以，數控加工的關鍵是加工數據和工藝參數的獲取，即數控編程。數控加工一般包括以下幾個內容：(1)對圖紙進行分析，確定需要數控加工的部分；

(2)利用圖形軟件（如CAXA制造工程師）對需要數控加工的部分造型；

(3)根據加工條件，選擇合適的加工參數，生成加工軌跡（包括粗加工、半精加工、精加工軌跡）；(4)軌跡的仿真檢驗；(5)生成G代碼；(6)傳給機床加工。2.數控機床的特點(1)具有高度柔性

在數控機床上加工零件，主要取決于加工程序，它與普通機床不同，不必制造、更換許多工具、夾具，不需要經常調整機床。因此，數控機床適用于零件頻繁更換的場合。也就是適合單件、小批生產及新產品的開發，縮短了生產準備周期，節省了大量工藝設備的費用。(2)加工精度高

數控機床的加工精度，一般可達到0.005～0.1mm，數控機床是按數字信號形式控制的，數控裝置每輸出一個脈沖信號，則機床移動部件移動一個脈沖當量（一般為0.001mm），而且機床進給傳動鏈的反向間隙與絲杠螺距平均誤差可由數控裝置進行補償，因此，數控機床定位精度比較高。(3)加工質量穩定、可靠

加工同一批零件，在同一機床，在相同加工條件下，使用相同刀具和加工程序，刀具的走刀軌跡完全相同，零件的一致性好，質量穩定。(4)生產率高

數控機床可有效地減少零件的加工時間和輔助時間，數控機床的主軸轉速和進給量的范圍大，允許機床進行大切削量的強力切削，數控機床目前正進入高速加工時代，數控機床移動部件的快速移動和定位及高速切削加工，減少了半成品的工序間周轉時間，提高了生產效率。(5)改善勞動條件

數控機床加工前經調整好后，輸入程序并啟動，機床就能自動連續的進行加工，直至加工結束。操作者主要是程序的輸入、編輯、裝卸零件、刀具準備、加工狀態的觀測，零件的檢驗等工作，勞動強度極大

降低，機床操作者的勞動趨于智力型工作。另外，機床一般是封閉式加工，即清潔，又安全。(6)利于生產管理現代化

數控機床的加工，可預先精確估計加工時間，所使用的刀具、夾具可進行規范化、現代化管理。數控機床使用數字信號與標準代碼為控制信息，易于實現加工信息的標準化，目前已與計算機輔助設計與制造（CAD/CAM）有機地結合起來，是現代集成制造技術的基礎。3.數控機床使用中應注意的事項

使用數控機床之前，應仔細閱讀機床使用說明書以及其他有關資料，以便正確操作使用機床，并注意以下幾點：

(1)機床操作、維修人員必須是掌握相應機床專業知識的專業人員或經過技術培訓的人員，且必須按安全操作規程及安全操作規定操作機床；

(2)非專業人員不得打開電柜門，打開電柜門前必須確認已經關掉了機床總電源開關。只有專業維修人員才允許打開電柜門，進行通電檢修；

(3)除一些供用戶使用并可以改動的參數外，其它系統參數、主軸參數、伺服參數等，用戶不能私自修改，否則將給操作者帶來設備、工件、人身等傷害；

(4)修改參數后，進行第一次加工時，機床在不裝刀具和工件的情況下用機床鎖住、單程序段等方式進行試運行，確認機床正常后再使用機床；

(5)機床的PLC程序是機床制造商按機床需要設計的，不需要修改。不正確的修改，操作機床可能造成機床的損壞，甚至傷害操作者；(6)建議機床連續運行最多24小時，如果連續運行時間太長會影響電氣系統和部分機械器件的壽命，從而會影響機床的精度；(7)機床全部連接器、接頭等，不允許帶電拔、插操作，否則將引起嚴重的后果。

第二章 數控機床各部故障分析及維修

1.數控機床主軸伺服系統故障檢查及維修

在維修主回路采用錯位選觸無環流可逆調速驅動系統的數控車床中所遇到的部分故障及處理方法。

①.故障現象：1.8m臥車在點動時，花盤來回擺動。

檢查：測量驅動控制系統中的±20V直流穩壓電源的紋波為4V峰峰值，大大超過了規定的范圍。

分析：在控制系統的放大電路中，高、低通濾波器可以濾掉，如：測速機反饋，電流反饋，電壓反饋中的各次諧波干擾信號，但無法濾除系統本身直流電源電路中的諧波分量，因它存在于整個系統中，這些諧波進入放大器就會使放大器阻塞，使系統產生各種不正常的現象。在點動狀態下，因電機的轉速較低，這些諧波已超過了點動時的電壓值，造成了系統的振蕩，使主軸花盤來回擺動，而且一旦去除諧波信號，故障馬上消失。

處理：將電壓板中的100MF和1000MF濾波電容換下焊上新電容，并測量紋波只有幾個毫伏后將電源板安裝好，開機試運行，故障消除。

②.故障現象：5m立車在運行加工中發出哐哐聲后，燒保險。

檢查：發現5FC5FG、5RG5RQ正反組全無脈沖輸出(線路見圖2)，測量結果，IC7反相器損壞，又發現1FG1FC輸出波形較其他波形幅值低得多。

分析：5m立車主驅動直流電機的驅動電壓由晶閘管全控橋反并聯整流電路提供。12路觸發脈沖中，有兩路消失，另一路觸發脈沖的幅值較其它正常觸發脈沖要短三分之一，當出現哐哐的齒輪撞擊聲時，誤以為液壓馬達聯軸節處出現了問題，但過了一會兒兩路保險絲燒壞，實際上，在這次故障的前一段時間里已燒過兩次保險，當時只認為是偶然的電網不穩造成，因換上保險絲后，故障就消除了。由于5m立車加工運行時的轉速較低，雖然可控硅整流電路是橋式整流，但是線路中觸發脈沖丟失和幅值小同時存在時，也會造成電流不連續，輸出的電壓不穩，從而使電機的轉速不穩。一開始出現的哐哐聲，實際就是轉速不穩的表現。由于電流斷續而引起的燒保險故障能發生在運行后停車和正常運行的任何時刻。

處理：將放大管T1(另一組觸發電路中的放大管，功能如圖2中的T7)及反相器IC7換下，故障消除。

2． 機床PLC初始故障的診斷

機床PLC初始故障的診斷為了保護機床和維修方便，PLC有顯示和檢測機床故障的能力。一旦發生故障，維修人員就能根據機床的故障顯示號去確定故障類別，予以排除。但在實際加工過程中，我們發現有時PLC同時顯示幾個故障，它們是由某一個故障引起的連鎖故障，排除了初始的引發故障，其它故障報警就消失了。可是從機床PLC顯示的所有報警故障中，維修人員并不知道哪個故障是初始引發故障，維修人員只能逐個故障去查，這就增加了維修難度。機床PLC初始故障診斷功能，通過PLC程序，準確判斷出初始故障的報警號。維修中，首先排除初始故障，其它引發故障自行消失，這樣就極大地方便了機床的維修，提高了機床維修的快速性和準確性。2 初

始故障診斷原理設計的PLC程序不單單是把各個故障都能檢測和顯示出來，還能把最關鍵的初始故障自動判斷出來。

初始故障診斷原理：以3個故障為例，其中設置了3個故障檢測位，分別為R500.0、R510.0、R520.0；3個初始故障檢測位為R500.2、R510.2、R520.2；F149.1為系統復位信號。初始狀態時，無報警出現，故障檢測位都為“0”，初始故障檢測位也都為“0”，復位信號F149.1為“0”。在3個故障中假設首先發生第二個故障。在程序掃描的第一個周期內，其對應的故障檢測位R510.0變為“1”，R500.2、R520.2、F149.1初始值為“0”，初始故障檢測位R510.2變為“1”，通過自鎖保持為“1”，直到故障被排除，系統復位信號發出后“1”狀態才被解除。在程序掃描的第二個周期內，R510.2保持為“1”，實現了對R500.1、R520.1的封鎖，即使此時另外某一個故障檢測位為“1”，也不能導致其初始故障檢測位變為“1”。通過此PLC程序的控制，就能從同時發生的眾多故障里準確地判斷出初始故障。在JCS018數控機床中，遇到了多個故障同時發生的問題，如換刀報警和液壓報警同時出現。維修時，先檢查液壓控制部分，然后才能確認故障出在換刀過程中。檢查后我們才知道換刀的動力由液壓驅動來提供。PLC控制程序設計中，當遇到換刀故障時，為防止更大的意外發生，在報警的同時也斷開了液壓控制，因此換刀故障發生時出現了兩個報警信息。為遵循原機床的設計思路，而又能準確地發出報警信息，給JCS018數控機床增加了對初始故障的檢查功能。按照前面的程序分析，換刀和液壓故障檢測位分別為R500.0和R510.0，初始故障可從初始故障檢測位

R500.2和R510.2讀出。當該機床再發生類似故障時，就能很快地判斷出初始故障。

3．數控設備檢測元件故障及維修

檢測元件是數控機床伺服系統的重要組成部分，它起著檢測各控制軸的位移和速度的作用，它把檢測到的信號反饋回去，構成閉環系統。測量方式可分為直接測量和間接測量：直接測量就是對機床的直線位移采用直線型檢測元件測量，直接測量常用的檢測元件一般包括：直線感應同步器、計量光柵、磁尺激光干涉儀。間接測量就是對機床的直線位移采用回轉型檢測元件測量，間接測量常用的檢測元件一般包括：脈沖編碼器、旋轉變壓器、圓感應同步器、圓光柵和圓磁柵。

當機床出現如下故障現象時，應考慮是否是由檢測元件的故障引起的：

①.機械振蕩（加／減速時）：

(1)脈沖編碼器出現故障，此時檢查速度單元上的反饋線端子電壓是否在某幾點電壓下降，如有下降表明脈沖編碼器不良，更換編碼器。

(2)脈沖編碼器十字聯軸節可能損壞，導致軸轉速與檢測到的速度不同步，更換聯軸節。

(3)測速發電機出現故障，修復，更換測速機。

②.機械暴走（飛車）：

在檢查位置控制單元和速度控制單元的情況下，應檢查：

(1)脈沖編碼器接線是否錯誤，檢查編碼器接線是否為正反饋，A相和B相是否接反。

(2)脈沖編碼器聯軸節是否損壞，更換聯軸節。

(3)檢查測速發電機端子是否接反和勵磁信號線是否接錯。

③.主軸不能定向或定向不到位：

在檢查定向控制電路設置和調整，檢查定向板，主軸控制印刷電路板調整的同時，應檢查位置檢測器（編碼器）是否不良，此時測編碼器輸出波形。

④.坐標軸振動進給：

在檢查電動機線圈是否短路，機械進給絲杠同電機的連接是否良好，檢查整個伺服系統是否穩定的情況下，檢查脈沖編碼是否良好、聯軸節聯接是否平穩可靠、測速機是否可靠。

檢測元件是一種極其精密和容易受損的器件，一定要從下面幾個方面注意，進行正確的使用和維護保養。

(1)．不能受到強烈振動和摩擦以免損傷代碼板，不能受到灰塵油污的污染，以免影響正常信號的輸出。

(2)．工作環境周圍溫度不能超標，額定電源電壓一定要滿足，以便于集成電路片子的正常工作。

(3)．要保證反饋線電阻，電容的正常，保證正常信號的傳輸。

(4)．防止外部電源、噪聲干擾，要保證屏蔽良好，以免影響反饋信號。

(5)．安裝方式要正確，如編碼器聯接軸要同心對正，防止軸超出允許的載重量，以保證其性能的正常。

總之，在數控設備的故障中，檢測元件的故障比例是比較高的，只要正確的使用并加強維護保養，對出現的問題進行深入分析，就一定能降低故障率，并能迅速解決故障，保證設備的正常運行。

第三章 數控機床的維護

數控系統是數控機床的核心部件，因此，數控機床的維護主要是數控系統的維護。數控系統經過一段較長時間的使用，電子元器件性能要老化甚至損壞，有些機械部件更是如此，為了盡量地延長元器件的壽命和零部件的磨損周期，防止各種故障，特別是惡性事故的發生，就必須對數控系統進行日常的維護。概括起來，要注意以下幾個方面。1.制訂數控系統日常維護的規章制度

根據各種部件特點，確定各自保養條例。如明文規定哪些地方需要天天清理（如CNC系統的輸入／輸出單元——光電閱讀機的清潔，檢查機械結構部分是否潤滑良好等），哪些部件要定期檢查或更換（如直流伺服電動機電刷和換向器應每月檢查一次）。2.應盡量少開數控柜和強電柜的門

因為在機加工車間的空氣中一般都含有油霧、灰塵甚至金屬粉末。一旦它們落在數控系統內的印制線路或電器件上，容易引起元器件間絕緣電阻下降，甚至導致元器件及印制線路的損壞。有的用戶在夏天為了使數控系統超負荷長期工作，打開數控柜的門來散熱，這是種絕不可取的方法，最終會導致數控系統的加速損壞。正確的方法是降低數控系統的外部環境溫度。因此，應該有一種嚴格的規定，除非進行必要的調整和維修，不允許隨便開啟柜門，更不允許在使用時敞開柜門。3.定時清掃數控柜的散熱通風系統

應每天檢查數控系統柜上各個冷卻風扇工作是否正常，應視工作環境狀況，每半年或每季度檢查一次風道過濾器是否有堵塞現象。如果過

濾網上灰塵積聚過多，需及時清理，否則將會引起數控系統柜內溫度高（一般不允許超過55℃），造成過熱報警或數控系統工作不可靠。4.經常監視數控系統用的電網電壓

FANUC公司生產的數控系統，允許電網電壓在額定值的85%～110%的范圍內波動。如果超出此范圍，就會造成系統不能正常工作，甚至會引起數控系統內部電子部件損壞。5.定期更換存儲器用電池

FANUC公司所生產的數控系統內的存儲器有兩種：(1)不需電池保持的磁泡存儲器。

(2)需要用電池保持的CMOS RAM器件，為了在數控系統不通電期間能保持存儲的內容，內部設有可充電電池維持電路，在數控系統通電時，由+5V電源經一個二極管向CMOS RAM供電，并對可充電電池進行充電；當數控系統切斷電源時，則改為由電池供電來維持CMOS RAM內的信息，在一般情況下，即使電池尚未失效，也應每年更換一次電池，以便確保系統能正常工作。另外，一定要注意，電池的更換應在數控系統供電狀態下進行。6.數控系統長期不用時的維護

為提高數控系統的利用率和減少數控系統的故障，數控機床應滿負荷使用，而不要長期閑置不用，由于某種原因，造成數控系統長期閑置不用時，為了避免數控系統損壞，需注意以下兩點：

(1)要經常給數控系統通電，特別是在環境濕度較大的梅雨季節更應如此，在機床鎖住不動的情況下（即伺服電動機不轉時），讓數控系

統空運行。利用電器元件本身的發熱來驅散數控系統內的潮氣，保證電子器件性能穩定可靠，實踐證明，在空氣濕度較大的地區，經常通電是降低故障率的一個有效措施。

(2)數控機床采用直流進給伺服驅動和直流主軸伺服驅動的，應將電刷從直流電動機中取出，以免由于化學腐蝕作用，使換向器表面腐蝕，造成換向性能變壞，甚至使整臺電動機損壞。

總

結

進入21世紀，隨著數控技術的飛速發展，數控設備已遍布全世界，不僅工業發達國家已廣泛采用，就是發展中國家也大量使用。我國自改革開放以來也引進了不少先進的設備，這些設備的特點是以大規模集成電路為主的數控設備，這些設備功能強，生產效率高，但是復雜，它涉及機械、電器、液壓、氣動、光學、與計算機技術等許多領域，尤其在故障論斷、狀態檢測方面涉及數字測試技術與計算機網絡技術。

在數控機床維修中推廣應用新技術、新工藝、新材料，做好數控的技術改造和局部改裝設計管理工作，搞好數控機床維修用工、檢、量具的管理，搞好數控設備維修的質量管理等工作。只有這樣，才能做好數控機床的維修工作，保障數控機床的正常運行，從而保障企業生產的順利運行。所以，無論是CNC系統，機床強電，還是機械、液壓、氣路等，只要有可能引起該故障的原因，都要盡可能全面地列出來，進行綜合判斷和篩選，然后通過必要的實驗達到確診和最終排除故障的目的。

致

謝

經過半年的忙碌和工作，本次畢業論文已經接近尾聲，作為一個本科生的畢業論文，由于經驗的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒有導師的督促指導，以及一起工作的同學們的支持，想要完成這個設計是難以想象的。

在論文寫作過程中，得到了

老師的親切關懷和耐心的指導，她嚴肅的科學態度，嚴謹的治學精神，精益求精的工作作風，深深地感染和激勵著我。從課題的選擇到項目的最終完成，老師都始終給了我細心的指導和不懈的支持。多少個日日夜夜，她不僅在學業上給我以為精心指導，同時還在思想、生活上給我以無微不至的關懷，除了敬佩老師的專業水平外，她的治學嚴謹和科學研究的精神也是我永遠學習的榜樣，并將積極影響我今后的學習和工作。在此謹向

老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。在論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長、同學、朋友給了我無言的幫助，在這里請接受我誠摯的謝意！最后我還要感謝真培養我長大含辛茹苦的父母，謝謝你們！

最后我還要感謝

年來對質我的栽培。

參考文獻

【1】

張超英，謝富春編.《數控編程技術.》

【2】

張超英，羅學科編.《數控加工技術綜合實訓》

【3】

數控技術培訓系列教程.《世紀星數控系統編程操作說明書》

【4】 全國數控培訓網絡天津分中心編.《數控編程》

第三篇：數控畢業論文

[日期：2009-11-29]

模具畢業論文

[字體：大 中 小]

來源：河南鄭州長城學校 作者：未知

模具設計畢業論文

模具設計畢業論文成形加工是現代工業生產中應用廣泛的優質、高效、低耗、適應性很強的生產技術，或稱成型工具、成型工裝產品，是技術含量高、附加值高、使用廣泛的新技術產品，是價值很高的社會財富。模具設計畢業論文由于模具生產技術的現代化，在現代工業生產中，模具已廣泛應用于電動機和電器產品、電子計算機產品、儀表、家用電器產品與辦公設備、汽車、軍械、通用機械等產品的生產中。模具技術水平的高低，模具設計畢業論文已成為衡量一個國家制造水平高低的重要標志，并在很大程度上決定著產品的質量、效益和新產品的開發能力。

模具設計畢業論文

一、目前，隨著汽車及輕工業的迅速發展，模具設計制造日益受到人們的廣泛關注，已成為一個行業。將高新技術應用于模具設計與制造，已成為快速制造優質模具的有力保證：1）、CAD/DAE/CAM的廣泛應用，顯示了用信息技術帶動和提升模具工業的優越性。在歐美，CAD/DAE/CAM已成為模具企業普遍應用的技術。在CAD的應用方面，已經超越了甩掉圖板、二維繪圖的初級階段，目前3D設計已達到了70℅--89℅，PRO/E、UG、CIMATRON等軟件的應用很普遍。2）、為了縮短制造周期，提高市場競爭力，普遍采用高速切削加工技術。3）、快速成型技術與快速制模技術獲得普遍應用。有SLA、SLS、FDM、LOM等各種類型的快速成型設備。

模具設計畢業論文

二、國外工業先進國家都擁有上萬個模具企業與支持模具企業或為模具企業提供生產裝備的企業相組成的強大的產業基礎。這是為適應社會產品工業化規模生產的重要條件和特點。如汽車的工業化規模生產需要一大批專業性模具企業為其提供模具，同時根據汽車零件的生產技術要求，這些模具企業還配有相應的先進技術裝備，包括數控和計算機數控機床、CAD/CAM系統，以及各種工藝裝備。

模具設計畢業論文

三、成形加工的社會效益很高，是高技術含量的社會產品，其價值和價格主要取決于模具材料、加工、外購件的勞動與消耗三項直接發生的費用和模具設計與試模等技術費用，后者，是模具價值和市場價格的主要組成部分，其中一部分技術價值計入了市場價格，而更大一部分價值，則是模具用戶和產品用戶受惠變為社會效益。如電視機用模，其模具費用僅為電視機產品價格的1/3000～1/5000，盡管模具的一次投資較大，但在大批量生產的每臺電視機的成本中僅占極小的部分，甚至可以忽略不計，而實際上，很高的模具價值為社會所擁有，變成了社會財富。所以本模具設計具有非常重要的現實意義。

模具設計畢業論文

四、本模具設計是為成形加工某車型中一個支柱端頭上的封閉板，該零件左、右對稱，生產中要求左、右件數量相等。而且該零件本身屬不對稱的異形件，存在雙向的彎曲（翻邊）成形，單件沖壓時存在著橫向不平衡力，影響模具壽命和沖壓質量，將左、右件合在一套模具上一次沖壓成形，就能消除橫向不平衡力，同時，也提高了沖件質量和生產效率。據此，擬定該零件的沖壓工藝為“落料——雙向彎曲（翻邊）成形，并設計了落料和成形兩套模具。在使用AutoCAD進行模具設計時，可以方便、快捷地調用工藝資料，達到了提高產品質量，縮短周期，降低成本，增加經濟效益的目的，具有非常重要的現實意義。因此，成形加工廣泛應用于汽車制造業，有助于推動我國汽車行業的發展。

第四篇：數控畢業論文

江蘇省徐州機電工程高等職業學校2011屆畢業論文

基于Master CAM的自動編程與加工

06高職數控2班

摘要：通過典型零件分析MasterCAM在零件造型，設計方法和編輯技巧。討論二維輪廓刀具路徑的生成方法。MasterCAM作為高端CAD/CAM軟件在實際加工中有著廣泛應用。

關鍵詞：MasterCAM 刀具路徑

數控加工

自動編程

加工工藝

一、自動編程的特點

使用Mastercam 實現DNC加工, DNC（直接數控）是指用一臺計算機直接控制多臺數控機床，其技術是實現CAD/CAM的關鍵技術之一。由于本工件較大，處理的數據多，所生成的程序長，數控機床的磁泡存儲器已不能滿足程序量的要求，這樣就必須采用DNC加工方式，利用RS-232串行接口，將計算機和數控機床連接起來。利用Mastercam的Communic功能進行通訊，而不必考慮機床的內存不足問題,經大量的實踐，用Mastercam軟件編制復雜零件的加工程序極為方便，而且能對加工過程進行實時仿真，真實反映加工過程中的實際情況。

1.基本特點：(1)數學處理能力強

對輪廓形狀不是由簡單的直線、圓弧組成的復雜零件，特別是空間曲面零件，以及幾何要素雖不復雜，但程序量很大的零件，計算工作相當繁瑣，采用手工編制程序的方法是難以完成的。例如，對一般二次曲線廓形，手工編程必須采取直線或圓弧逼近的方法，算出各節點的坐標值，其中列算式、解方程，雖說能借助計算器進行計算，但工作量之大是難以想象的。而自動編程借助于系統軟件強大的數學處理能力，計算機能自動計算出加工該曲線的刀具軌跡，快速而又準確。自動編程系統還能處理手工編程難以勝任的二次曲面和特殊曲面。

(2)快速、自動生成數控程序

對非圓曲線的輪廓加工，手工編程即使解決了節點坐標的計算，也往往因為節點數過多，程序段很大而使編程工作又慢又容易出錯。自動編程的優點之一，就是在完成計算刀具運動軌跡之后，后置處理程序能在極短的時間內自動生成數控加工程序，且該數控加工程序不會出現語法錯誤。當然自動生成數控加工程序的速度還取決于計算機硬件的檔次，檔次越高，速度越快。

(3)后置處理程序靈活多變

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由于數控系統的指令形式不盡相同，機床的輔助功能也不一樣，伺服系統的特性也有差別。因此，同一個零件在不同的數控機床上加工，數控加工程序也應該是不一樣的。但在前置處理過程中，大量的數學處理，軌跡計算卻是一致的。這就是說，前置處理可以通用化，只要稍微改變一下后置處理程序，就能自動生成適用于不同數控機床的數控程序來。后置處理相比前置處理，工作量要小得多，程序簡單得多，因而它靈活多變。對于不同的數控機床，取用不同的后置處理程序，等于完成了一個新的自動編程系統，極大地擴展了自動編程系統的使用范圍。

(4)程序自檢、糾錯能力強、復雜零件的數控加工程序往往很長，要一次編程成功，不出一點錯誤是不現實的。手工編程時，可能出現書寫有錯誤，算式有問題，也可能程序格式出錯，靠人工檢查一個個的錯誤是困難的，費時又費力。采用自動編程，程序有錯主要是原始數據不正確而導致刀具運動軌跡有誤，或刀具與工件干涉，或刀具與機床相撞，等等。自動編程能夠通過系統先進的、完善的診斷功能，在計算機屏幕上對數控加工程序進行動態模擬，連續、逼真地顯示刀具加工軌跡和零件加工輪廓，發現問題能及時對數控加工程序中產生錯誤的位置及類型進行修改，快速又方便。現在，往往在前置處理階段計算出刀具運動軌跡以后立即進行動態模擬檢查，確定無誤以后再進入后置處理階段，生成正確的數控加工程序來。

(5)便于實現與數控系統的通訊

二、自動編程的應用場合

1.自動編程特點：編程工作的大部分或全部由計算機完成的過程稱自動編程。編程人員只要根據零件圖紙和工藝要求，用規定的語言編寫一個源程序或者將圖形信息輸入到計算機中，由計算機自動地進行處理，計算出刀具中心的軌跡，編寫出加工程序清單，并自動制成所需控制介質。由于走刀軌跡可由計算機自動繪出，所以可方便地對編程錯誤及時修正。

2.適用場合：但對于形狀復雜或輪廓不是由直線、圓弧組成非圓曲線零件;或者是空但程序量很大，因計算相當繁瑣，手工編程困難且易出錯，必須采用自動編程的方法。

三、手動編程的應用場合

1.手動編程特點：從零件圖樣分析及工藝處理、數值計算、書寫程序單、制穿孔紙帶直至程序的校驗等各個步驟，均由人工完成，則屬手工編程。

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2.適用場合：對于點位加工或幾何形狀不太復雜的零件來說，編程計算較簡單，程序量不大，手工編程即可實現。但對于形狀復雜或輪廓不是由直線、圓弧組成非圓曲線零件

3.自動編程和手動編程相比較

1）手動編程沒有自動編程應用廣泛、手動編程只適合零件比較簡單、程序單比較短的工件。而自動編程對輪廓形狀不是由簡單的直線、圓弧組成的復雜零件，特別是空間曲面零件，以及幾何要素雖不復雜，但數控機床程序量很大的零件，計算則相當繁瑣，采用手工程序編制是難以完成的工件。

2）手動編程沒有自動編程效率高、準確度高

3）手動編程容易出錯數字容易出錯

四、常見的自動編程方法

數控編程有很多軟件最常用的有常見自動編程的方法主要有ug，pro-E，mastercam，caxa等，ug應用最廣。自動編程實際上是進行一系列設置后進行刀具模擬，然后在把刀位數據用某一處理器生成G代碼。它有不同的加工類型，比如說輪廓銑削，曲面銑削，刻模.....，主要用在加工中心，線切割等，車床基本不用，除非是不規則曲線，加工中心上也主要是加工不規則曲面，或者是復雜的輪廓

（1）PRO / E軟件

1）鑄造模具廠金屬模具和壓鑄模具的加工企業現在使用PRO/E軟件進行設計，利用其實體參數化的功能。PRO/E的開發比較早目前在機加工和模具制造方面使用比較多（特別是日企和臺企），其特點在于參數化設計和曲面建模方面的專長，但缺點是其操作不怎么人性化

（2）UG軟件

1）UG的功能比較強大，既有強大的繪圖功能，又有很強的編程后處理功能，還有電極拆分，分模等擴展模塊，所以被很多人用到。

（3）CIMATRON/DELCAM等軟件

1）而數控編程軟件則使用CIMATRON和DELCAM,在實際工作中使用的效果比較好。

（4）Mastercam軟件

五、國內外Master CAM技術發展狀況

CAD/CAM(計算機輔助設計及制造)技術產生于19世紀50年代后期發達國家的航空和軍事工業中，隨著計算機軟硬件技術和計算機圖形學技術的發展而迅

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速成長起來。1989年美國國家工學院將CAD/CAM技術評為當代（1964~1989）十項最杰出的工程技術成就之一。30多年來CAD技術和系統有了飛速的發展，CAD/CAM技術的應用已迅速成軍事工業向民用工業擴展，由大型企業向中型小企業推廣，由高技術領域的應用向日用家電、輕工產品的設計和制造中普及，對設計和制造業產生了革命性的影響，而且這一技術正在從發達國家“流向”發展中國家。

六、選擇Mastercam作為課題的原因

Mastercam具有強勁的曲面粗加工及靈活的曲面精加工功能。

Mastercam提供了多種先進的粗加工技術，以提高零件加工的效率和質量。Mastercam還具有豐富的曲面精加工功能，可以從中選擇最好的方法，加工最復雜的零件。Mastercam的多軸加工功能，為零件的加工提供了更多的靈活性。可靠的刀具路徑校驗功能 Mastercam可模擬零件加工的整個過程，模擬中不但能顯示刀具和夾具，還能檢查刀具和夾具與被加工零件的干涉、碰撞情況。它提供400種以上的后置處理文件以適用于各種類型的數控系統，我廠采用的是FANUC系統，機床為四軸聯動臥式銑床。根據機床的實際結構，我們編制了專門的后置處理文件，繩槽曲面加工刀具路徑NCI文件經后置處理后生成加工程序。

七、利用Mastercam仿真加工

1.主要分為五個步驟：

（1）零件模型建立，首先在Solidworks環境下建立零件CAD三維模型，利用IGES、STEP、STL等文件格式輸出到MasterCAM環境中，或者在MasterCAM系統的零件模型建模模塊中直接建立零件三維模型；

（2）零件工藝規劃，在MasterCAM的ToolPath菜單下的JobSetup模塊設置毛坯尺寸、邊界、刀具尺寸、刀具基準點、進給率、快進路徑和切削加工方式等內容；前兩項工作為圖形化數控編程的前置處理；

（3）刀位軌跡的計算與生成，選擇刀位軌跡生成命令，系統自動計算節點數據，并將其轉換為刀位文件；

（4）刀位軌跡的仿真驗證，驗證刀位軌跡的成形正確性和刀具工件間的干涉情況，保證加工零件形狀的正確性和避免刀具運動碰撞；如果發現程序錯誤，則重新設置工藝規劃參數；

（5）后置處理，將刀位文件轉換具體加工中心能支持的數控程序代碼。2.所選零件圖及分析

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該零件比較簡單，主要部分為銑削，四個等直徑通孔為鉆削。由于毛坯余量較小，無需進行粗加工，直接精加工。

3.實驗報告

（1）給出在數控編程全過程的詳細流程，表達出關鍵環節、參數。1）銑削上表面：銑削深度3mm。

2）銑削外平面：銑削深度2mm。

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3）銑中心孔：銑削深度2mm。

4）鉆角上四個孔：通孔。

（2）給出零件CAD模型三維圖界面，說明零件結構要求。如果是在江蘇省徐州機電工程高等職業學校2011屆畢業論文

Solidworks下建立的模型，給出模型轉換文件格式及其特點。

在Solidworks中，將零件圖保存為IGS的格式，然后在Mastercam中打開。打開以后，以曲面的形式出現，還要用solid from surfaces命令將面轉化為實體。Slidworks軟件建模效率高且簡單易學，導入Mastercam接口技術成熟，很方便。

（3）給出工藝規劃界面，說明刀具、材料、加工參數。

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選用直徑6.0mm的銑刀。

選用直徑為4.0mm的鉆頭。材料選為45號鋼。

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（4）截取部分刀位文件、數控文件（文件頭、部分主體、文件尾）； 文件頭： % O0000(PROGRAM NAME25-11-10 TIME=HH:MM1 DIA.OFF.1 DIA.0 DIA.OFF.0 DIA.-4.)N2640 T0 M6 N2642 G0 G90 G54 X-20.Y-20.A0.S5729 M3 N2644 G43 H0 Z30.N2646 G99 G83 Z-2.R30.Q2.F1375.N2648 X20.N2650 Y20.N2652 X-20.N2654 G80 N2656 M5 N2658 G91 G28 Z0.N2660 G28 X0.Y0.A0.N2662 M30 % 加工，迅速生成NC代碼。特別對一些造型復雜的零件，更是大大地縮短了編程時間，提高了程序的正確性和安全性，降低了生產成本，提高了工作、生產效率。

注意：

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1、根據數控設備系統的不同，應選擇不同的系統作后處理，或將后處理的NC代碼做人為修改后再應用到對應的數控設備。

2、以上程序完全由MasterCAM軟件后處理編輯器生成，論文中對其格式未作修改。

八、結束語

使用MasterCAM軟件可以方便快捷地設計出各種零件、模具的幾何模型，并進行模擬

九、參考文獻

[1]劉立.數控車床編程與操作.北京：北京理工大學出版社.2006.8 [3] 胡素云，孫中柏《MasterCAMX2數控加工實例精解》 機械工業出版社，2008年

[4] 翟肖墨《數控機床加工技術》 機械工業出版社，2002年

第五篇：數控畢業論文

數控車床產品零件加工

摘要

科學技術和社會的蓬勃發展，對機械加工產品的質量，品種和生產率提出了越來越高的要求。數控加工技術就是實現產品加工過程自動化的現代化的措施之一，應用數控加工技術能提高加工質量和 生產率，解決若干普通機械加工所解決不了的的加工技術問題，大大降低加工成本，提高綜合經濟效益，還能極大改善工人的勞動條件，提高工人的素質。

機床數控是以數字的形式實現自動加工控制的一門技術，其指令的數字和文字編碼的方式，記錄在控制介質上，經過計算機和處理后，對機床各種動作的順序位移量及速度實現自動控制。

機械加工工藝是實現產品設計，保證產品質量，節約能源，降低消耗的重要手段，是企業進行生產準備，計劃調度，加工操作，安全生產，技術檢測和健全勞動組織的重要依據，也是企業上品種、上質量、上水平，加速產品更新，提高經濟效益的技術保證。

工藝規程的編制是直接指導產品或零件制造的工藝過程和操作方法的工藝文件，他直接對企業的產品質量、效益、競爭能力起著重要的作用。

機械工業是國民經濟各部門的裝備部，國民經濟各部門的生產技術水平和經濟效益，在很大程度上取決與機械工業所能提供裝備的技術性能、質量和可靠性，因此，機械工業的技術水平和規模是衡量一個國家科技水平和經濟實力的重要標志。

近年來，世界各國都把提高產業競爭力和發展技術、搶占未來經濟制高點作為科技發展提出更高的要求，特別是制造技術更加得到了重視。所以，我們要振興機械工業，使之成為國民經濟的支柱產業。從而確定機械工業在國民經濟中的重要地位，同時也向機械工業提出更高的要求。

關鍵詞 : 零件的制造工藝性;對刀點手工編程;自動編程機床坐標系;

Science, technology and society, the vigorous development of mechanical processing product quality, variety and productivity put forward more and more high demand.Nc machining technology is to realize the modernization process automation products processing, one of the measures applied nc machining technology can improve the processing quality and productivity, solve several ordinary mechanical processing not settled by the processing technical problems, and greatly reduce processing cost, improve the overall economic benefit, but also can greatly improve labor conditions, enhances the quality of workers.The machine tool CNC based on digital form a realization of automatic processing control technologies, the door of digital and text coded instructions, recorded in control the way through computer medium, and dealing with various action of machine, after the order of displacement and speed the realization of automatic control.The machining process is to realize the product design, assure product quality, to save energy and reduce consumption is the important means of enterprise production preparation, plan scheduling, processing operations, the safety in production, technology detection and improve labor organization, also be the important basis on the variety, quality of enterprise, on level, accelerate update products, improving economic efficiency technology guarantee.Procedure preparation is direct guidance products or parts manufacturing process and operating method of the process documents, he directly to enterprise's product quality, efficiency, competition ability play an important role.Machinery industry is the armaments department sectors of the national

economy，national

economic

sectors

of manufacturing technology level and economic benefits, to a great extent, depends on machinery industry can provide equipment technical performance, quality and reliability, therefore, machinery industry technology level and scale is the measure of a country's scientific and technological level and economic strength important symbol.In recent years, all countries in the world to promote industrial competitiveness and development technology, preempted future economic commanding heights as technology development put forward higher request, especially the manufacturing technology more get the attention.So, we must promote machinery industry, has become a pillar industry of the national economy.Thus determine machinery industry in the national economy, but also the important position to put forward higher requirement of mechanical industry.Keywords: parts manufacturing technology;The knife point manual programming;Automatic programming machine coordinate system;

目錄

第一章 數控機床的產生發展與策略 第二章 數控加工的基本概念

2.1 基本概念............................................................................................................................8 2.2手工編程..............................................................................................................................8 2.3自動編程..............................................................................................................................9 2.3.1自動編程的定義........................................................................................................9 2.3.2編輯本段基本步驟.................................................................................................11 2.3.3編輯本段功能代碼.................................................................................................11 2.3.4編輯本段程序格式.................................................................................................12 2.4機床坐標系的確定......................................................................................................13 2.5坐標軸方向的確定........................................................................................................13 2.6機床原點的設置.............................................................................................................14 第三章 圖由與編程

3.1圖樣分析（1）..............................................................................................................15 3.1.1 工藝分析..................................................................................................................15 第四章 數控銑削加工工藝

4.1 零件圖樣的工藝分析.................................................................................................19 4.2 加工方法選擇及加工方案的確定......................................................................21 4.2.1 修改程序和刀補控制尺寸..................................................................................21 4.2.1加上方法的選擇原則.............................................................................................22 4.2.2加工方案確定..........................................................................................................22 第五章 機床簡單故障排除方法與簡單維修中的注意事項 結語 致謝 參考文獻

第一章 數控機床的產生發展與策略

在機械制造工業中并不是所有的產品零件都具有很大的批量，單件與小批量生產的零件（批量在10～100件）約占機械加工總量的80%以上。尤其是在造船、航天、航空、機床、重型機械以及國防工業更是如此。

為了滿足多品種，小批量的自動化生產，迫切需要一種靈活的，通用的，能夠適用產品頻繁變化的柔性自動化機床。數控機床就是在這樣的背景下誕生與發展起來的。它為單件、小批量生產的精密復雜零件提供了自動化的加工手段。

根據國家標準ＧＢ／Ｔ８１２９－１９９７，對機床數字控制的定義：用數字控制的裝置（簡稱數控裝置），在運行過程中，不斷地引入數字數據，從而對某一生產過程實現自動控制，叫數字控制，簡稱數控。用計算機控制加工功能，稱計算機數控（computerized numerical，縮寫ＣＮＣ）。

數控機床即使采用了數控技術的機床，或者說裝備了數控系統的機床。從應用來說，數控機床就是將加工過程所需的各種操作（如主軸變速、松加工件、進刀與退刀、開車與停車、選擇刀具、供給切削液等）和步驟，以及刀具與工件之間的相對位移量都用數字化的代碼來表示，通過控制介質將數字信息送入專用的或通用的計算機，計算機對輸入的信息進行處理與運算，發出各種指令來控制機床的伺服系統或其他執行元件，是機床自動加工出所需要的零件。

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。

第二章 數控加工的基本概念

2.1 基本概念

數控編程是數控加工準備階段的主要內容，通常包括分析零件圖樣，確定加工工藝過程；計算走刀軌跡，得出刀位數據；編寫數控加工程序；制作控制介質；校對程序及首件試切。總之,它是從零件圖紙到獲得數控加工程序的全過程。常用方法

2.2手工編程

1.定義

手工編程是指編程的各個階段均由人工完成。利用一般的計算工具，通過各種數學方法，人工進行刀具軌跡的運算，并進行指令編制。

這種方式比較簡單，很容易掌握，適應性較大。適用于中等復雜程度程序、計算量不大的零件編程，對機床操作人員來講必須掌握。

2.編程步驟

人工完成零件加工的數控工藝

分析零件圖紙

制定工藝決策

確定加工路線

選擇工藝參數

計算刀位軌跡坐標數據

編寫數控加工程序單

驗證程序

3.優點

主要用于點位加工（如鉆、鉸孔）或幾何形狀簡單（如平面、方形槽）零件的加工，計算量小，程序段數有限，編程直觀易于實現的情況等。

4.缺點

對于具有空間自由曲面、復雜型腔的零件，刀具軌跡數據計算相當繁瑣，工作量大，極易出錯，且很難校對，有些甚至根本無法完成。

2.3自動編程

2.3.1自動編程的定義

1.定義

對于幾何形狀復雜的零件需借助計算機使用規定的數控語言編寫零件源程序，經過處理后生成加工程序，稱為自動編程。

隨著數控技術的發展，先進的數控系統不僅向用戶編程提供了一般的準備功能和輔助功能，而且為編程提供了擴展數控功能的手段。FANUC6M數控系統的參數編程，應用靈活，形式自由，具備計算機高級語言的表達式、邏輯運算及類似的程序流程，使加工程序簡練易懂，實現普通編程難以實現的功能。

數控編程同計算機編程一樣也有自己的“語言”,但有一點不同的是,現在電腦發展到了以微軟的Windows為絕對優勢占領全球市場.數控機床就不同了,它還沒發展到那種相互通用的程度,也就是說,它們在硬件上的差距造就了它們的數控系統一時還不能達到相互兼容.所以,當我要對一個毛坯進行加工時,首先要以我們已經擁有的數控機床采用的是什么型號的系統.2.常用自動編程軟件

（1）UG

Unigraphics 是美國Unigraphics Solution公司開發的一套集CAD、CAM、CAE 功能于一體的三維參數化軟件，是當今最先進的計算機輔助設計、分析和制造的高端軟件，用于航空、航天、汽車、輪船、通用機械和電子等工業領域。

UG軟件在CAM領域處于領先的地位，產生于美國麥道飛機公司，是飛機零件數控加工首選編程工具。

UG 優點

提供可靠、精確的刀具路徑

能直接在曲面及實體上加工

良好的使用者界面，客戶也可自行化設計界面

多樣的加工方式，便于設計組合高效率的刀具路徑

完整的刀具庫

加工參數庫管理功能

包含二軸到五軸銑削、車床銑削、線切割

大型刀具庫管理

實體模擬切削

泛用型后處理器等功能

高速銑功能

CAM客戶化模板

（2）Catia

Catia是法國達索（Dassault）公司推出的產品，法制幻影系列戰斗機、波音737、777的開發設計均采用Catha。

CATIA 據有強大的曲面造型功能，在所有的CAD三維軟件位居前列，廣泛應用于國內的航空航天企業、研究所，以逐步取代UG成為復雜型面設計的首選。

CATIA具有較強的編程能力，可滿足復雜零件的數控加工要求。目前一些領域采取CATIA設計建模，UG編程加工，二者結合，搭配使用。

（3）Pro/E 是

美國 PTC（參數技術有限公司）開發的軟件，是全世界最普及的三維 CAD/CAM（計算機輔助設計與制造）系統。廣泛用于電子、機械、模具、工業設計和玩具等民用行業。具有零件設計、產品裝配、模具開發、數控加工、造型設計等多種功能。

Pro/E在我國南方地區企業中被大量使用，設計建模采用PRO-E，編程加工采用MASTERCAM 和 CIMATRON 是目前通行的做法。

（4）C（imatronCAD/CAM系統

以色列Cimatron公司的CAD/CAM/PDM產品，是較早在微機平臺上實現三維CAD/CAM全功能的系統。該系統提供了比較靈活的用戶界面，優良的三維造型、工程繪圖，全面的數控加工，各種通用、專用數據接口以及集成化的產品數據管理。CimatronCAD/CAM系統在國際上的模具制造業備受歡迎，國內模局制造行業也在廣泛使用。

（5）Mastercam

美國CNC公司開發的基于PC平臺的CAD/CAM軟件，它具有方便直觀的幾何造型 Mastercam提供了設計零件外形所需的理想環境，其強大穩定的造型功能可設計出復雜的曲線、曲面零件。Mastercam具有較強的曲面粗加工及的曲面精加工的功能，曲面精加工有多種選擇方式，可以滿足復雜零件的曲面加工要求，同時具備多軸加工功能。由于價格低廉，性能優越，成為國內民用行業數控編程軟件的首選。

（6）FeatureCAM

美國DELCAM公司開發的基于特征的全功能CAM軟件，全新的特征概念，超強的特征識別，基于工藝知識庫的材料庫，刀具庫，圖標導航的基于工藝卡片的編程模式。全模塊的軟件，從2~5軸銑削，到車銑復合加工，從曲面加工到線切割加工，為車間編程提供全面解決方案。DELCAM軟件后編輯功能相對來說是比較好的。

近年來國內一些制造企業正在逐步引進，以滿足行業發展的需求，屬新興產品。

（7）CAXA制造工程師

CAXA制造工程師是北京北航海爾軟件有限公司推出一款全國產化的CAM產品，為國產CAM軟件在國內CAM市場中占據了一席之地。作為我國制造業信息化領域自主知識產權軟件優秀代表和知名品牌，CAXA已經成為我國CAD/CAM/PLM業界的領導者和主要供應商。CAXA制造工程師是一款面向二至五軸數控銑床與加工中心、具有良好工藝性能的銑削/鉆削數控加工編程軟件。該軟件性能優越，價格適中，在國內市場頗受歡迎。

（8）EdgeCAM

英國Pathtrace公司出品的具有智能化的專業數控編程軟件，可應用于車、銑、線切割等數控機床的編程。針對當前復雜三維曲面加工特點，EdgeCAM設計出更加便捷可靠的加工方法，目前流行于歐美制造業。英國路徑公司正在進行中國市場的開發和運作，為國內的制造業的客戶提供更多的選擇。

（9）VERICUTVERICUT

美國CGTECH公司出品的一種先進的專用數控加工仿真軟件。VERICUT 采用了先進的三維顯示及虛擬現實技術，對數控加工過程的模擬達到了極其逼真的程度。不僅能用彩色的三維圖像顯示出刀具切削毛坯形成零件的全過程，還能顯示出刀柄、夾具,甚至機床的運行過程和虛擬的工廠環境也能被模擬出來，其效果就如同是在屏幕上觀看數控機床加工零件時的錄像。

編程人員將各種編程軟上生成的數控加工程序導入VERICUTVERICUT中，由該軟件進行校驗，可檢測原軟件編程中產生的計算錯誤，降低加工中由于程序錯誤導致的加工事故率。目前國內許多實力較強的企業，已開始引進該軟件來充實現有的數控編程系統，取得了良好的效果。

隨著制造業技術的飛速發展，數控編程軟件的開發和使用也進入了一個高速發展的新階段，新產品層出不窮，功能模塊越來越細化，工藝人員可是在微機上輕松地設計出科學合理并富有個性化的數控加工工藝，把數控加工編程變得更加容易、便捷

2.3.2編輯本段基本步驟

1.分析零件圖確定工藝過程，對零件圖樣要求的形狀、尺寸、精度、材料及毛坯進行分析，明確加工內容與要求；確定加工方案、走刀路線、切削參數以及選擇刀具及夾具等。

.數值計算，根據零件的幾何尺寸、加工路線、計算出零件輪廓上的幾何要素的起點、終點及圓弧的圓心坐標等。

3.編寫加工程序，在完成上述兩個步驟后，按照數控系統規定使用的功能指令代碼和程序段格式，編寫加工程序單。

4.將程序輸入數控系統，程序的輸入可以通過鍵盤直接輸入數控系統，也可以通過計算機通信接口輸入數控系統。

5.檢驗程序與首件試切，利用數控系統提供的圖形顯示功能，檢查刀具軌跡的正確性。對工件進行首件試切，分析誤差誤差產生的原因，及時修正，直到試切出合格零件，雖然,每個數控系統的編程語言和指令各不相同,但其間也有很多相通之處

.2.3.3編輯本段功能代碼

字與字的功能 ：

1、字符與代碼：

字符是用來組織、控制或表示數據的一些符號，如數字、字母、標點符號、數學運算符等。國際上廣泛采用兩種標準代碼：（1）ISO國際標準化組織標準代碼（2）EIA美國電子工業協會標準代碼

2、字

在數控加工程序中，字是指一系列按規定排列的字符，作為一個信息單元存儲、傳遞和操作。字是由一個英文字母與隨后的若干位十進制數字組成，這個英文字母稱為地址符。

如：“X2500”是一個字，X為地址符，數字“2500”為地址中的內容。

3、字的功能： 組成程序段的每一個字都有其特定的功能含義，以下是以FANUC-0M數控系統的規范為主來介紹的。

（1）順序號字N

順序號又稱程序段號或程序段序號。順序號位于程序段之首，由順序號字N和后續數字組成。其作用為校對、條件跳轉、固定循環等。使用時應間隔使用，如N10 N20 N30??

（2）準備功能字G

準備功能字的地址符是G，又稱為G功能或G指令，是用于建立機床或控制系統工作方式的一種指令。G00～G99

（3）尺寸字

尺寸字用于確定機床上刀具運動終點的坐標位置。

其中，第一組 X，Y，Z，U，V，W，P，Q，R 用于確定終點的直線坐標尺寸；第二組 A，B，C，D，E 用于確定終點的角度坐標尺寸；第三組 I，J，K 用于確定圓弧輪廓的圓心坐標尺寸。在一些數控系統中，還可以用P指令暫停時間、用R指令圓弧的半徑等。（4）進給功能字F

進給功能字的地址符是F，又稱為F功能或F指令，用于指定切削的進給速度。對于車床，F可分為每分鐘進給和主軸每轉進給兩種，對于其它數控機床，一般只用每分鐘進給。F指令在螺紋切削程序段中常用來指令螺紋的導程。

（5）主軸轉速功能字S

主軸轉速功能字的地址符是S，又稱為S功能或S指令，用于指定主軸轉速。單位為r/min。

（6）刀具功能字T

刀具功能字的地址符是T，又稱為T功能或T指令，用于指定加工時所用刀具的編號,如T01。對于數控車床，其后的數字還兼作指定刀具長度補償和刀尖半徑補償用，如T0101。

（7）輔助功能字M

輔助功能字的地址符是M，后續數字一般為1～3位正整數，又稱為M功能或M指令，用于指定數控機床輔助裝置的開關動作，如M00～M99。

2.3.4編輯本段程序格式

一個數控加工程序是若干個程序段組成的。程序段格式是指程序段中的字、字符和數據的安排形式。程序段格式舉例：

N30 G01 X88.1 Y30.2 F500 S3000 T02 M08； N40 X90；（本程序段省略了續效字“G01，Y30.2，F500，S3000，T02，M08”，但它們的功能仍然有效）

在程序段中，必須明確組成程序段的各要素：

移動目標：終點坐標值X、Y、Z；

沿怎樣的軌跡移動：準備功能字G；

進給速度：進給功能字F；

切削速度：主軸轉速功能字S；

使用刀具：刀具功能字T；

機床輔助動作：輔助功能字M。程序格式

（1）程序開始符、結束符

程序開始符、結束符是同一個字符，ISO代碼中是%，EIA代碼中是EP，書寫時要單列段。

（2）程序名

程序名有兩種形式：一種是英文字母O（%或P）和1～4位正整數組成；另一種是由英文字母開頭，字母數字多字符混合組成的程序名(如TEST1 等)。一般要求單列一段。

（3）程序主體

程序主體是由若干個程序段組成的。每個程序段一般占一行。

（4）程序結束

程序結束可以用M02或M30指令。一般要求單列一段。

加工程序的一般格式舉例：

% // 開始符

O2000 // 程序名

N10 G54 G00 X10.0 Y20.0 M03 S1000 // 程序主體

N20 G01 X60.0 Y30.0 F100 T02 M08

N30 X80.0

??

N200 M30 // 程序結束

% // 結束符

2.4機床坐標系的確定

（1）機床相對運動的規定

在機床上，我們始終認為工件靜止，而刀具是運動的。這樣編程人員在不考慮機床上工件與刀具具體運動的情況下，就可以依據零件圖樣，確定機床的加工過程

（2）機床坐標系的規定

標準機床坐標系中X、Y、Z坐標軸的相互關系用右手笛卡爾直角坐標系決定。

在數控機床上，機床的動作是由數控裝置來控制的，為了確定數控機床上的成形運動和輔助運動，必須先確定機床上運動的位移和運動的方向，這就需要通過坐標系來實現，這個坐標系被稱之為機床坐標系。

例如銑床上，有機床的縱向運動、橫向運動以及垂向運動。在數控加工中就應該用機床坐標系來描述。

標準機床坐標系中X、Y、Z坐標軸的相互關系用右手笛卡爾直角 坐標系決定：

（1）伸出右手的大拇指、食指和中指，并互為90°。則大拇指代表X坐標，食指代表Y坐標，中指代表Z坐標。

（2）大拇指的指向為X坐標的正方向，食指的指向為Y坐標的正方向，中指的指向為Z坐標的正方向。

圍繞X、Y、Z坐標旋轉的旋轉坐標分別用A、B、C表示，根據右手螺旋定則，大拇指的指向為X、Y、Z坐標中任意軸的正向，則其余四指的旋轉方向即為旋轉坐標A、B、C的正向。

（3）運動方向的規定

增大刀具與工件距離的方向即為各坐標軸的正方向，下圖為數控車床上兩個運動的正方向。

2.5坐標軸方向的確定

（1）Z坐標

Z坐標的運動方向是由傳遞切削動力的主軸所決定的，即平行于主軸軸線的坐標軸即為Z坐標，Z坐標的正向為刀具離開工件的方向。（2）X坐標

X坐標平行于工件的裝夾平面，一般在水平面內。確定X軸的方向時，要考慮兩種情況：

1）如果工件做旋轉運動，則刀具離開工件的方向為X坐標的正方向。

2）如果刀具做旋轉運動，則分為兩種情況： Z坐標水平時，觀察者沿刀 具主軸向工件看時，+X運動方向指向右方；Z坐標垂直時，觀察者面對刀具主軸向立柱看時，+X運動方向指向右方。下圖所示為數控車床的X坐標。

（3）Y坐標

在確定X、Z坐標的正方向后，可以用根據X和Z坐標的方向，按照右手直角坐標系來確定Y坐標的方向。

2.6機床原點的設置

機床原點是指在機床上設置的一個固定點，即機床坐標系的原點。它在機床裝配、調試時就已確定下來，是數控機床進行加工運動的基準參考點。

（1）數控車床的原點

在數控車床上，機床原點一般取在卡盤端面與主軸中心線的交點處。同時，通過設置參數的方法，也可將機床原點設定在X、Z坐標的正方向極限位置上。

（2）數控銑床的原點

主軸下端面中心，三軸正向極限位置。，第三章 圖由與編程、3.1圖樣分析（1）

3.1.1 工藝分析

（1）技術要求分析。如圖4-1所示，零件主要包括凹凸圓弧面圓柱面﹑退刀槽﹑外螺紋﹑內孔等。

（2）制定裝夾方案﹑定位基準﹑加工起點﹑換刀點。確定零件的定位基準裝夾方案。①定位基準：工件軸心線為基準。

②裝夾方案：車一刀毛坯表面，夾已加工表面，伸出80mm。將圖紙方向旋轉180度粗精加工外輪廓；調頭夾已加工表面55直徑（夾保護墊圈），鉆孔。③設在工件圖紙端面，加工起點和換刀點可以設在同一點，在工件右端面80mm，X向軸心線80mm的位置。（3）制定加工工藝路線，確定刀具及切削用量。

（4）刀具選擇:T0101(30度外圓刀)﹑T0202(外螺紋刀)﹑T0303（3cm切斷刀）﹑ T0404(鏜刀)3.1.2數控加工程序 N0010 N0020 N0030 N0040 N0050 N0060 N0070 N0080 N0090 N0100 N0110 N0120 N0130 N0140 N0150 N0160 N0170 N0180 N0190 N0200 N0210 N0220 N0230 N0240 N0250 N0260 N0270 N0280 N0290 N0300 N0310 調轉工件N0010 N0020 N0030 N0040 N0050 N0060 N0070 G50X80Z80M03S900T0101 G99 G00X62Z2 G71U2R1 G71P60Q80U0.5W0.1F0.15 G00X47Z2 G01X55Z-2 Z-23 G70P60Q80 G00X80Z80 M00 T0303 M03S1000 G00X62Z-26 G01X51 G00X62 Z-28 G01X51 G00X62 Z2 G00X80Z80T0404 M03S300 G00X80Z80T0404F0.2 G00X19Z2 Z0 G01X19.9375Z-22.2887 X21Z-22 Z-2 G01X25Z2 G00X80Z80T0100 M30 G50X80Z80M03S900T0101 G99 G00X56Z2 G0155.5 Z-58 G00X65Z2 G71U2R1 N0080 N0090 N0100 N0110 N0120 N0130 N0140 N0150 N0160 N0170 N0180 N0190 N0200 N0210 N0220 N0230 N0240 N0250 N0260 N0270 N0280 N0290 N0300 N0310 N0320 N0330 N0340 N0350 N0360 N0370 N0380 N0390 N0400 N0410 N0420 N0430 N0440 N0450 N0460 N0470 G71P90Q190U0.5W0.1F0.15 G00X24 G01X32Z-2 Z-18 X36 X40Z-20 Z-30 G02X41Z-41R6 G01X45Z-71 G03X51Z-92R21 G01Z-94 G00X60 G70P100Q190 M00 M03S600T0303 G00X50Z-18 G01X26 G00X80 Z80 M03S320T0202 G00X40Z2 G92X31.8Z-15.5 X31.5 X31.25 G00X80Z80 G00X19Z2 Z-44.4434 X20 G01X23Z Z-13.0622 X30Z0 G00X19Z2 Z-43.5580 G01X22.8917Z-42.82 Z-13.0622 X32Z0 Z2 G00X80Z80 T0100 M30

第四章 數控銑削加工工藝

4.1 零件圖樣的工藝分析

數控銑削加工工藝分析是數控銑削加工的一項重要工作，工藝分析的合理與否，直接影響到零件的加工質量，生產效率和加工成本，在數控工藝分析時，首先要對零件圖樣進行工藝分析，分析零件各加工部位的結構工藝性是否符合數控加工的特點，其主要內容包括：

（1）零件圖樣尺寸標注應符合編程的方便

在數控加工圖上，宜采用以同一基準引注尺寸或直接給出坐標尺寸。這種標注方法，既便于編程，也便于協調設計基準、工藝基準、檢測基準與編程零點的設置和計．．．．．．．．．．．．．．．．．．．算。

（2）零件輪廓結構的幾何元素條件應充分

在編程時要對構成零件輪廓的所有幾何元素進行定義。在分析零件圖時，要分析各種幾何元素的條件是否充分，如果不充分，則無法對被加工的零件進行編程或造型。

（3）零件所要求的加工精度、尺寸公差應能否得到保證

雖然數控機床加工精度很高，但對一些特殊情況，例如薄壁零件的加工，由于薄壁件的剛性較差，加工時產生的切削力及薄壁的彈性退讓極易產生切削面的振動，使得薄壁厚度尺寸公差難以保證，其表面粗糙度也隨之增大，根據實踐經驗，對于面積較大的薄壁，當其厚度小于3mm時，應在工藝上充分重視這一問題。

（4）零件內輪廓和外形輪廓的幾何類型和尺寸是否統一

在數控編程，如果零件的內輪廓與外輪廓幾何類型相同或相似，考慮是否可以編在同一個程序，盡可能減少刀具規格和換刀次數，以減少輔助時間，提高加工效率。需要注意的是，刀具的直徑常常受內輪廓圓弧半徑R限制。

（5）零件的工藝結構設計能否采用較大直徑的刀具進行加工

采用較大直徑銑刀來加工，可以減少刀具的走刀次數，提高刀具的剛性系統，不但加工效率得到提高，而且工件表面和底面的加工質量也相應的得到提高。

（6）零件銑削面的槽底圓角半徑或底板與緣板相交處的圓角半徑r不宜太大

rrdD圖（4-1）

由于銑刀與銑削平面接觸的最大直徑d=D-2r，其中D為銑刀直徑。當D一定時，圓角半徑r（如圖（3-1）所示）越大，銑刀端刃銑削平面的能力越差，效率也就越低，工藝性也越差。當r大到一定程度時甚至必須用球頭銑刀加工，這是應當避免的。當D越大而r越小，銑刀端刃銑削平面的面積就越大，加工平面的能力越強，銑削工藝性當然也越好。有時，銑削的底面面積較大，底部圓弧r也較大時，可以用兩把r不同的銑刀分兩次進行切削。

（7）保證基準統一原則

若零件在銑削完一面后再重新安裝銑削面的另一面，由于基準不統一，往往會因為零件重新安裝而接不好刀，加工結束后正反兩面上的輪廓位置及尺寸的不協調。因此，盡量利用零件本身具有的合適的孔或以零件輪廓的基準邊或專門設置工藝孔（如在毛坯上增加工藝凸臺或在后續工序要去除余量上設置基準孔）等作為定位基準，保證兩次裝夾加工后相對位置的準確性。

（8）考慮零件的變形情況

當零件在數控銑削過程中有變形情況時，不但影響零件的加工質量，有時，還會出現蹦刀的現象。這時就應該考慮銑削的加工工藝問題，盡可能把粗、精加工分開或采用對稱去余量的方法。當然也可以采用熱處理的方法來解決。

4.2 加工方法選擇及加工方案的確定

4.2.1 修改程序和刀補控制尺寸

(1）加工方法選擇

根據零件的種類和加工內容選擇合適的數控機床和加工方法。(1)機床的選擇

平面輪廓零件的輪廓多由直線、圓弧和曲線組成，一般在兩坐標聯動的數控銑床上加工；具有三維曲面輪廓的零件，多采用三坐標或三坐標以上聯動的數控銑床。(2)粗、精加工的選擇

經粗銑的平面，尺寸精度可達IT11～IT13級（指兩平面之間的尺寸），表面粗糙度（或Ｒａ值）可達6.3μm～25μm。

經粗、精銑的平面，尺寸精度可達IT8～IT10級，表面粗糙度Ｒａ值可達1.6μm～6.3μm。

（3）孔的加工方法選擇

在數控機床上孔加工的方法一般有鉆削、擴削、鉸削和鏜削等。孔加工方案的確定，應根據加工孔的加工要求，尺寸、具體的生產條件，批量的大小以及毛坯上有無預加孔合理選用。

(4)加工精度為IT9級，當孔徑小于10ｍｍ時，可采用鉆→鉸加工方案；當孔徑小于30mm時，可采用鉆→擴加工方案；當孔徑大于30mm時，可采用鉆→鏜加工方案。工件材料為淬火鋼以外的金屬。

(5)加工精度為IT8級，當孔徑小于20mm時，可采用鉆→鉸加工方案；當孔徑小于20mm時，可采用鉆→擴→鉸加工方案，同時也可以采用最終工序為精鏜的方案。此方案適用于加工除工件材料為淬火鋼以外的金屬，(6)加工精度為IT7級，當孔徑小于12mm時，可采用鉆→粗鉸→精鉸加工方案；當孔徑在12mm至60mm之間時，可采用鉆→擴→粗鉸→精鉸加工方案。對于加工毛坯己鑄出或鍛出毛坯孔的孔加工，一般采用粗鏜→半精鏜→孔口倒角一精鏜加工方案。

(7）孔精度要求較低且孔徑較大時，可采用立銑刀粗銑→精銑加工方案。有空刀槽時可用鋸片銑刀在半精鏜之后、精鏜之前銑削完成，也可用鏜刀進行單刃螳削，但單刃鏜削效率低。

(8）有同軸度要求的小孔，須采用饒平端面→打中心孔→鉆→半精鏜→孔口倒角→精鏜（或 鉸）加工方案。為提高孔的位置精度，在鉆孔工步前須安排锪平端面和打中心孔工步。孔口倒角安排在半精加工之后、精加工之前，以防孔內產生毛刺。（9）螺紋的加工

螺紋的加工根據孔徑大小而定，一般情況下，直徑在Ｍ５ｍｍ～Ｍ２０ｍｍ之間的螺紋，通常采用攻螺紋的方法加工。直徑在Ｍ６mm以下的螺紋，在數控機床上完成底孔加工后，通過其他手段來完成攻螺紋。因為在數控機床上攻螺紋不能隨機控制加工狀態，小直徑絲錐容易拆斷。直徑在Ｍ２５mm以上的螺紋，可采用鏜刀片鏜削加工或采用圓弧插補（G02或G03）指令來完成。

4.2.1加上方法的選擇原則

在保證加工表面精度和表面粗糙度要求的前提下，盡可能提高加工效率。由于獲得同一級精度及表面粗糙度的加工方法一般有許多，因而在實際選擇時，要結合零件的形狀、尺寸和熱處理要求全面考慮。此外，還應考慮生產率和經濟性的要求，以及工廠的生產設備等實際情況。

4.2.2加工方案確定

確定加工方案時，首先應根據主要表面的尺寸精度和表面粗糙度的要求，初步確定為達到這些要求所需要的加工方法，即精加工的方法，再確定從毛坯到最終成形的加工方案。

在加工過程中，工件按表面輪廓可分為平面類和曲面類零件，其中平面類零件中的斜面輪廓又分為有固定斜角和變斜角的外形輪廓面。外形輪廓面的加工，若單純從技術上考慮，最好的加工方案是采用多坐標聯動的數控機床，這樣不但生產效率高，而且加工質量好。但由于一般中小企業無力購買這種價格昂貴、生產費用高的機床，因此應考慮采用2.5軸控制和３軸控制機床加工。

2.5軸控制和3軸控制機床上加工外形輪廓面，通常采用球頭銑刀，輪廓面的加工精度主要通過控制走刀步長和加工帶寬度來保證。加工精度越高，走刀步長和加工帶寬度越小，編程效率和加工效率越低。

如圖（5-2）所示，球頭刀半徑為R，零件曲面上曲率半徑為ρ，行距為Ｓ，加工后曲面表面殘留高度為Ｈ。則有：

S?2H(2R?H)??R??

式中，當被加工零件的曲面在ａb段內是凸的時候取“＋”號，是凹的時候取“-”號。

圖（4-2）行距的計算圖

第五章 機床簡單故障排除方法與簡單維修中的注意事項

5.1故障排除方法

（1）初始化復位法：一般情況下，由于瞬時故障引起的系統報警，可用硬件復位或開關系統電源依次來清除故障，若系統工作存貯區由于掉電，拔插線路板或電池欠壓造成混亂，則必須對系統進行初始化清除，清除前應注意作好數據拷貝記錄，若初始化后故障仍無法排除，則進行硬件診斷。

（2）參數更改，程序更正法：系統參數是確定系統功能的依據，參數設定錯誤就可能造成系統的故障或某功能無效。有時由于用戶程序錯誤亦可造成故障停機，對此可以采用系統的塊搜索功能進行檢查，改正所有錯誤，以確保其正常運行。

（3）調節，最佳化調整法：調節是一種最簡單易行的辦法。通過對電位計的調節，修正系統故障。如某廠維修中，其系統顯示器畫面混亂，經調節后正常。如在某廠，其主軸在啟動和制動時發生皮帶打滑，原因是其主軸負載轉矩大，而驅動裝置的斜升時間設定過小，經調節后正常。

最佳化調整是系統地對伺服驅動系統與被拖動的機械系統實現最佳匹配的綜合調節方法，其辦法很簡單，用一臺多線記錄儀或具有存貯功能的雙蹤示波器，分別觀察指令和速度反饋或電流反饋的響應關系。通過調節速度調節器的比例系數和積分時間，來使伺服系統達到即有較高的動態響應特性，而又不振蕩的最佳工作狀態。在現場沒有示波器或記錄儀的情況下，根據經驗，即調節使電機起振，然后向反向慢慢調節，直到消除震蕩即可。

（4）備件替換法：用好的備件替換診斷出壞的線路板，并做相應的初始化啟動，使機床迅速投入正常運轉，然后將壞板修理或返修，這是目前最常用的排故辦法。

（5）改善電源質量法：目前一般采用穩壓電源，來改善電源波動。對于高頻干擾可以采用電容濾波法，通過這些預防性措施來減少電源板的故障。

（6）維修信息跟蹤法：一些大的制造公司根據實際工作中由于設計缺陷造成的偶然故障，不斷修改和完善系統軟件或硬件。這些修改以維修信息的形式不斷提供給維修人員。以此做為故障排除的依據，可正確徹底地排除故障 6.2、維修中應注意的事項

（1）從整機上取出某塊線路板時，應注意記錄其相對應的位置，連接的電纜號，對于固定安裝的線路板，還應按前后取下相應的壓接部件及螺釘作記錄。拆卸下的壓件及螺釘應放在專門的盒內，以免丟失，裝配后，盒內的東西應全部用上，否則裝配不完整。

（2）電烙鐵應放在順手的前方，遠離維修線路板。烙鐵頭應作適當的修整，以適應集成電路的焊接，并避免焊接時碰傷別的元器件。

（3）測量線路間的阻值時，應斷電源，測阻值時應紅黑表筆互換測量兩次，以阻值大的為參考值。

（4）線路板上大多刷有阻焊膜，因此測量時應找到相應的焊點作為測試點，不要鏟除焊膜，有的板子全部刷有絕緣層，則只有在焊點處用刀片刮開絕緣層。（5）不應隨意切斷印刷線路。有的維修人員具有一定的家電維修經驗，習慣斷線檢查，但數控設備上的線路板大多是雙面金屬孔板或多層孔化板，印刷線路細而密，一旦切斷不易焊接，且切線時易切斷相鄰的線，再則有的點，在切斷某一根線時，并不能使其和線路脫離，需要同時切斷幾根線才行。

（6）不應隨意拆換元器件。有的維修人員在沒有確定故障元件的情況下只是憑感覺那一個元件壞了，就立即拆換，這樣誤判率較高，拆下的元件人為損壞率也較高。（7）拆卸元件時應使用吸錫器及吸錫繩，切忌硬取。同一焊盤不應長時間加熱及重復拆卸，以免損壞焊盤。

（8）更換新的器件，其引腳應作適當的處理，焊接中不應使用酸性焊油。（9）記錄線路上的開關，跳線位置，不應隨意改變。進行兩極以上的對照檢查時，或互換元器件時注意標記各板上的元件，以免錯亂，致使好板亦不能工作。（10）查清線路板的電源配置及種類，根據檢查的需要，可分別供電或全部供電。應注意高壓，有的線路板直接接入高壓，或板內有高壓發生器，需適當絕緣，操作時應特別注意。

最后，我覺得：維修不可墨守陳規，生搬理論的東西，一定要結合當時當地的實際情況，開闊思路，逐步分析，逐個排除，直至找到真正的故障原因。

綜上所述，數控技術的發展是與現代計算機技術、電子技術發展同步的，同時也是根據生產發展的需要而發展的。現在數控技術已經成熟，發展將更深更廣更快。

結

語

跟著社會主義的腳步，確立與國際接軌的發展道路，對21世紀我國數控技術與產業的發展至關重要。以上就是本次設計的全過程。這次設計不僅使我對所設計的零件有了更深的了解，還使我學到了許多在書本上學不到的東西，這對我以后走上社會，走向工作崗位都有十分重要的意義，通過畢業設計的鍛煉，我們運用所學知識的能力、解決問題的能力、創新設計的能力都得到了很好的鍛煉和加強。

在這次的設計中我遇到了很多的問題，在老師不厭其煩的指導終于完成這次畢業論文的設計，通過這次的畢業論文設計，讓我了解了我在學習和思考方式上的不足，也懂的了書到用時方很少的道理，學海無涯，而人的生命有限，在人生有限的時間里，我希望用知識把我們今后的人生道路裝飾的五彩紛飛。

人生苦短，把握現在，展望未來，莫要老來悔當初

致

謝

時光飛逝如白駒過隙，不知不覺到畢業時節，回望在校幾年酸甜苦辣，不知為何即將走進社會的我沒有當初想象的那么開心，思考許久我恍然大悟原來是我對學校的不舍，因為在這有我尊敬的老師和校領導們，還有這幾年陪我一起生活和學習的的同學們。

首先我要感謝我的父母是他們給予了我生命，讓我來到了這世上，教我為人處事還給了我無私的愛，我感覺我很幸福，我在此只想對你們說我愛你們

在此我要感謝教導我學習的恩師們，沒你們的諄諄教誨和耐心輔導，我就不會掌握那么多知識，知識造就人生，也再造人生，我會用您教導的知識去創造輝煌的人生。

不管一個人取得多么值得驕傲的成就，都應該飲水思源，應當記住自己的老師為他的成長播下最初等種子。——居里夫人

在此我還要感謝陪伴我的同學們，以為有你們的存在讓我不在孤單寂寞，讓我知道了什么是友情，畢業之后可能各奔東西，但無論相隔多遠我們的友情我都會永遠記在心里，在次祝你一路順風。

成功不是將來才有的，而是從決定去做的那刻起，持續積累而成。失敗是什么？沒有什么，只是更走近成功一步；成功是什么？就是走過了所有通向失敗的路，只剩下一條路，那就是成功的路。

還有許多人，也許他們只是我生命中匆匆的過客，但他們對我的支持和幫助依然在我記憶中留底了深刻的印象。在此無法一一羅列，但對他們，我始終心懷感激。最后，我要向在百忙之中抽時間對本文進行審閱、評議和參加本人論文答辯的各位師長表示感謝！

參考文獻

1．《數控加工工藝學》 2．《機械制造工藝學》

3.作者：李佳 《數控機床及應用》 4.數控車削編程