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数控专业论文4篇
【篇1】数控专业论文
专科学生毕业论文
气动技术在数控机床中发展与应用
系部名称：
机电工程系
专业班级：
数控技术与应用07-2班
学生姓名：
？？
指导教师：
？？？
职 称：
讲师
The Graduation Thesis for Specialist"s Degree
Pneumati technology in the development and application of nc machine tools
The name: electrical engineering institute
Professional class: numerical control technology application and 07-2 class
The student"s name: Yu Sun
Teacher: YanHong Fu
Heilongjiang Institute of Technology
2010-06·Harbin
摘 要
以数控机床为核心的现代机械制造系统具有控制规模大，自动化程度高和柔性化强的特点。由于制造系统的结构越来越复杂、价格愈来愈昂贵，如何提高机床的利用率就成为人们所关注的问题。随着数控机床的急速的发展，技术水平及自动化生产程度的不断提高，气动技术在数控系统中的应用越来越广泛，将会把工业发展推向新的台阶。
随着工业自动化程度的迅速提高，气动控制技术已从汽车、电子、冶金、食品加工等支柱产业扩展到其他工业领域。气动控制技术是以压缩空气为工作介质进行能量和信号传递的工程技术，是实现各种生产和自动控制的重要手段之一。气动控制技术不仅具有经济、安全、可靠、便于操作等优点，而且对于改善劳动条件、提高劳动生产率和产品质量，具有非常重要的作用。
气动控制在促进自动化的发展中起到了极为重要的作用，已被全球各个工业部门所接受并得到广泛应用。随着微电子技术与气动元件相结合的应用发展及新材料的开发等，气动控制技术的应用，必将迎来崭新的时代。
关键词：数控机床 ; 数控系统 ; 气动系统 ; 气动元件 ; 基本回路
ABSTRACT
With the core of modern CNC machinery manufacturing system with control of large scale, high automation and flexibility. Due to the structure of manufacturing system is becoming more and more complex, and the price is expensive, how to improve the machine utilization becomes people to issues of concern. With the rapid development of nc machine tools, technical level and to improve the degree of automation production, pneumatic technology in the numerical control system is widely used in the industrial development, will be to a new stage.
With the rapid increase of industrial automation control technology, pneumatic from automobiles, electronics, metallurgy, food processing and pillar industry will spread to other industries. Pneumatic control technology is compressed air as medium for energy and signal transmission engineering, manufacturing and is one of the important methods of automatic control. Pneumatic control technology has not only economic, safe and reliable, easy to operate etc, and to improve working conditions, and improve labor productivity and quality products, plays a very important role.
Pneumatic control in promoting the development of automation plays a very important role in global industry, has been widely accepted by departments and application. With microelectronics technology and pneumatic components combined application development and the development of new materials, pneumatic control technology application, will usher in new era.
Keywords: Numerical control machine; CNC machine tool CNC system; pneumatic system; pneumatic components of fundamental circuit; The basic circuit
目 录
摘要……………………………………………………………………………II
第一章 绪论…………………………………………………………………1
1．1数控机床概述…………………………………………………………………1
1．1．1数控技术的发展…………………………………………………………2
1．1．2数控技术的发展趋势……………………………………………………3
1．1．3数控机床组成……………………………………………………………4
1．1．4数控机床的特点…………………………………………………………6
本章小结……………………………………………………………………………7
第二章 气动技术知识………………………………………………………………… 7
2．1气动技术的基本知识…………………………………………………………7
2．1．1气动技术的概念………………………………………………………7
2．1．2气动技术常用单位……………………………………………………7
2．1．3气动控制装置特点……………………………………………………7
2．1．4气动系统组成…………………………………………………………8
2．2 气动元件的介绍………………………………………………………………9
2．2．1空气处理元件的介绍…………………………………………………9
2．2．2气动控制元件的介绍…………………………………………………10
2．3 气动回路 ………………………………………………………………………13
2．3．1驱动气缸的回路………………………………………………………13
2．3．2气缸速度控制回路…………………………………………………15
2．3．3气动回路的基本回路…………………………………………………16
2．3．4气动回路应用回路……………………………………………………19
2．4气动技术的优点特点…………………………………………………………22
本章小结…………………………………………………………………………22 第三章 气动技术在数控中应用发展………………………………………22
3．1数控系统的分类………………………………………………………………22
3．2气动系统的分类…………………………………………………………24
3．3 应用实例………………………………………………………………………25
3．3．1数控加工中心换刀系统………………………………………………25
3．3．2 CA6140车床卡盘数控气动改造………………………………………25
3．3．3气动夹具在数控车床上的应用………………………………………26
3．3．4除切屑装置……………………………………………………………27
3．4数控机床使用气动技术优点………………………………………………27
3．5气动技术在数控中发展趋势……………………………………………………27
本章小结……………………………………………………………………………31
结论…………………………………………………………………………32
参考文献……………………………………………………………………33
致谢…………………………………………………………………………34
第一章 绪 论
1．1数控机床概述
数控技术，简称数控（Numerical Control—NC），是利用数字化信息对机械运动及加工过程进行控制的一种方法。由于现代数控都采用了计算机进行控制，因此，也可以称为计算机数控（Computerized Numerical Control—CNC）。
为了对机械运动及加工过程进行数字化信息控制，必须具备相应的硬件和软件。用来实现数字化信息控制的硬件和软件的整体成为数控系统（Numerical Control System），数控系统的核心是数控装置（Numerical Controller）。
采用数控技术进行控制的机床，称为数控机床（NC机床）。它是一种综合应用了计算机技术、自动控制技术、精密测量技术和机床设计等先进技术的典型机电一体化产品，是现代制造技术的基础。控制机床也是数控技术应用最早、最广泛的领域，因此，数控机床的水平代表了当前数控技术的性能、水平和发展方向。
数控机床种类繁多，有钻铣镗床类、车削类、磨削类、电加工类、锻压类、激光加工类和其他特殊用途的专用数控机床等等，凡是采用了数控技术进行控制的机床统称为NC机床。
带有自动换刀装置ATC（Automatic Tool Changer—ATC）的数控机床（带有回转刀架的数控车床除外）称为加工中心（Machine Center—MC）。它通过刀具的自动交换，工件可以一次装、夹完成多工序的加工，实现了工序集中和工艺的复合，从而缩短了辅助加工时间，提高了机床的效率；
减少了工件安装、定位次数，提高了加工精度。加工中心是目前数控机床中产量最大、应用最广的数控机床。
在加工中心的基础上，通过增加多工作台（托盘）自动交换装置（Auto Pallet Changer—APC）以及其他相关装置，组成的加工单元称为柔性加工单元（Flexible Manufacturing Cell—FMC）。FMC不仅是现了工序的集中和工艺的复合，而且通过工作台（托盘）的自动交换和较完善的自动监测、监控功能，可以进行一定时间的无人化加工，从而进一步提高了设备的加工效率。FMC既是柔性制造系统FMS（Flexible Manufacturing System）的基础，又可以作为独立的自动化加工设备使用，因此其发展速度较快。
在FMC和加工中心的基础上，通过增加物流系统、工业机器人以及相关设备，并由中央控制系统进行集中、统一控制和管理，这样的制造系统称为柔性制造系统FMS（Flexible Manufacturing System）。FMS不仅可以进行长时间的无人化加工，而且可以实现多品种零件的全部加工和部件装配，实现了车间制造过程的自动化，它是一种高度自动化的先进制造系统。
随着科技发展，为了适应市场需求多变的形势，对现代制造业来说，不仅需要发展车间制造过程的自动化，而且要实现从市场预测、生产决策、产品设计、产品制造直到产品销售的全面自动化。将这些要求综合、构成的完整的生产制造系统，称为计算机集成制造系统（Computer Integrated Manufacturing System-—CIMS）。CIMS将一个更长的生产、经营活动进行了有机的集成，实现了更高效益、更高柔性的智能化生产，是当今自动化制造技术发展的最高阶段。在CIMS中，不仅是生产设备的集成，更主要的是以信息为特征的技术集成和功能集成。计算机是集成的工具，计算机辅助的自动化单元技术是集成的基础，信息和数据的交换及共享是集成的桥梁，最终形成的产品，可以看成是信息和数据的物质体现
1．1．1数控技术的发展
从1952年美国麻省理工学院研制出世界上第一台由电子计算机控制的三坐标立式数控铣床，到现在已走过了58年历程。数控技术经过５０年的２个阶段和６代的发展：
第１阶段：硬件数控(NC)第１代：1952年的电子管 第２代：1959年晶体管分离元件 第３代：1969年的小规模集成电路 第２阶段：软件数控(CNC)第４代：1970年的小型计算机 第５代：1974年的微处理器 第６代：1990年基于个人PC机(PC-BASEO)
第６代的系统优点主要有：
（１）元器件集成度高，可靠性好，性能高，可靠性已可达到５万小时以上；
（２）基于PC平台，技术进步快，升级换代容易
（３）提供了开放式基础，可供利用的软、硬件资源丰富，使数控功能扩展到很宽的领域(如CAD、CAM、CAPP，连接网卡、声卡、打印机、摄影机等)；
（４）对数控系统生产厂来说，提供了优良的开发环境，简化了硬件。
近10年数控机床为适应加工技术发展，在以下几个技术领域都有巨大进步。
（1）高速化 由于高速加工技术普及，机床普遍提高各方面速度，车床主轴转速由3000～4000ｒ/ｍｉｎ提高到8000～10000/ｍｉｎ，铣床和加工中心主轴转速由40000～8000ｒ/ｍｉｎ提高到12000ｒ/ｍｉｎ、24000ｒ/ｍｉｎ、40000ｒ/ｍｉｎ以上 快速移动速度由过去的10～20ｍ/ｍｉｎ提高到48ｍ/ｍｉｎ、60ｍ/ｍｉｎ、80ｍ/ｍｉｎ、120ｍ/ｍｉｎ在提高速度的同时要求提高运动部件起动的加速度，其已由过去一般机床的0.5Ｇ（重力加速度）提高到1.5～2Ｇ，最高可达15Ｇ，直线电机在机床上开始使用，主轴上大量采用内装式主轴电机。
（2）高精度化 数控机床的定位精度已由一般的0.01～0.02ｍｍ提高到0.008ｍｍ左右，亚微米级机床达到0.0005ｍｍ左右，纳米级机床达到0.005～0.01μｍ，最小分辨率为１ｎｍ的数控系统和机床已有产品。
数控中两轴以上插补技术大大提高，纳米级插补使两轴联动出的圆弧都可以达到１μ的圆度，插补前多程序段预读，大大提高插补质量，并可进行自动拐角处理等。
（3）复合加工、新结构机床大量出现 如５轴５面体复合加工机床，５轴５联动加工各类异形零件。也派生出各新颖的机床结构，包括６轴虚拟轴机床，串并联铰链机床等。采用特殊机械结构，数控的特殊运算方式，特殊编程要求。
（4）使用各种高效特殊功能的刀具使数控机床“如虎添翼”。如内冷钻头由于使高压冷却液直接冷却钻头切削刃和排除切屑，在钻深孔时大大提高效率。加工钢件切削速度能达1000ｍ/ｍｉｎ，加工铝件能达5000ｍ/ｍｉｎ。
（5）数控机床的开放性和联网管理，已是使用数控机床的基本要求，它不仅是提高数控机床开动率、生产率的必要手段，而且是企业合理化、最佳化利用这些制造手段的方法。因此，计算机集成制造、网络制造、异地诊断、虚拟制造、异行工程等等各种新技术都在数控机床基础上发展起来，这必然成为２１世纪制造业发展的一个主要潮流。
1．1．2数控技术的发展趋势
现代制造业的飞速拓展和信息技术的发展应用，促使数控技术不断更新，变化日新月异，其发展的新趋势基本朝着五个大的方向：
1．高速化发展新趋势
效率是先进制造技术的主体，高速加工技术可极大地提生产高效，目前高速加工中心进给速度达80m/min，甚至更高，空运行速度可达100m/min左右。当今世界上许多汽车厂，包括在我国的一些汽车公司，已经采用以高速加工中心组成的生产线部分替代组合机床。美国CINCINNATI公司的HyperMach机床进给速度最大达60m/min，快速为100 m／min，加速度达2g，主轴转速已达60000r/min。
2. 精密化发展新趋势
高精加工技术可极大地提高效率，提高产品的质量和档次，提高市场竞争能力。在加工精度方面，由于各组件加工的精密化，微米的误差已不是问题，普通级数控机床的加工精度已由10μm提高到5μm ，精密级加工中心则从3～5μm ，提高到1～1.5μm，并且超精密加工精度已开始进入纳米级(0.01μm)。以计算机辅助生产(CAM)系统的发展带动数控控制器的功能越来越多。而为实现高速、高精加工，与之配套的功能部件如电主轴、直线电机得到了快速的发展，应用领域进一步扩大。
3. 智能化发展新趋势
未来的数控装备将具有一定智能化的功能，智能化内容包括数控系统中的各个方面：如为追求加工效率和加工质量方面的智能化，加工过程的自适应控制，工艺参数自动生成；
简化编程、简化操作方面的智能化，如智能化的自动编程、智能化的人机界面等；
为提高驱动性能及使用连接方便的智能化，如前馈控制、电机参数的自适应运算、自动识别负载自动选定模型、自整定等。
4. 开放化发展新趋势
数控系统开放化已成为数控系统的未来之路。开放式数控系统就是数控系统的开发可以在统一的运行平台上，面向机床厂家和最终用户，通过改变、增加或剪裁结构对象（数控功能），形成系列化，并可方便地将用户的特殊应用和技术诀窍集成到控制系统中，快速实现不同品种、不同档次的开放式数控系统，形成具有鲜明个性的名牌产品。它解决了传统的数控系统封闭性和数控应用软件的产业化生产存在的问题。美国、欧共体和日本等国纷纷实施战略发展计划，并进行开放式体系结构数控系统规范(OMAC、OSACA、OSEC)的研究和制定。我国在2000年也开始进行中国的ONC数控系统的规范框架的研究和制定。目前开放式数控系统的体系结构规范、通信规范、配置规范、运行平台、数控系统功能库以及数控系统功能软件开发工具等是当前研究的核心。
5.网络化发展新趋势
网络化数控装备是近两年国际著名机床博览会的一个新亮点。数控装备的网络化将极大地满足生产线、制造系统、制造企业对信息集成的需求，也是实现新的制造模式如敏捷制造、虚拟企业、全球制造的基础单元。近年国内外一些著名数控机床和数控系统制造公司都相关的新概念和样机，日本山崎马扎克（Mazak)公司展出的“CyberProduction Center”（智能生产控制中心，简称CPC)；
德国西门子(Siemens)公司展出的Open Manufacturing Environment（开放制造环境，简称OME）等，反映了数控机床加工向网络化方向发展的趋势。
数控系统的网络化促进了柔性自动化制造技术的发展，现代柔性制造系统从点(数控单机、加工中心和数控复合加工机床)、线(RMC、FMS、FTL、FML)向面(工段车间独立制造岛、FA)、体(CIMS、分布式网络集成制造系统)的方向发展。柔性自动化技术以易于联网和集成为目标，同时注重加强单元技术的开拓、完善，数控机床及其构成的柔性制造系统能方便地与CAD、CAM、CAPP、MTS联结，向信息集成方向发展。
1．1．3数控机床组成
(1)机床主体
机床主机是数控机床的主体。它包括床身、底座、立柱、横梁、滑座、工作台、主轴箱、进给机构、刀架即自动换刀装置等机械部件。根据零件不同的加工方式分车床、铣床、钻床、镗床、磨床、重型机床、电加工机床以及其它类型机床。
(2)数控装置
数控装置是数控机床的核心，现代数控装置均采用CNC(ComputerNumerical Control)形式，它包括硬件(印刷电路板、CRT显示器、键盘、纸带阅读机等)以及相应的软件。CNC装置用于实现输入数字化的零件程序，并完成输入信息的存储、数据的变换、插补运算以及实现各种控制功能。
(3)输入装置
现代数控系统提供了多种程序输入方法，如通过面板人工现场输入(MDI方式)、通过磁盘驱动器输入、通过串行通讯口输入及传统的纸带阅读机输入等。现代数控系统均配置有大容量存储器RAM来存储已输入数控系统的加工程序。通过数控系统的显示器及键盘可现场对内存中的加工程序进行编辑与修改。
(4)伺服系统和测量反馈系统
伺服系统是数控机床的重要组成部分，用于实现数控机床的进给伺服控制和主轴伺服控制。伺服系统包括驱动装置和执行机构两大部分。驱动装置由主轴驱动单元、进给驱动单元和主轴伺服电动机组成。步迸电动机、直流伺服电动机和交流伺服电动机是常用的驱动装置。
测量元件将数控机床各坐标轴的实际位移值检测出来并经反馈系统输入到机床的数控装置中，数控装置对反馈回来的实际位移值与指令值进行比较，并向伺服系统输出达到设定值所需的位移量指令。
(5)数控机床的辅助装置
辅助装置是保证充分发挥数控机床功能所必需的配套装置，常用的辅助装置包括：气动、液压装置，排屑装置，冷却、润滑装置，回转工作台和数控分度头，防护，照明等各种辅助装置。
(6)控制介质
现代数控机床不仅可以用CNC装置上的键盘直接输入零件的程序，也可以利用自动编程机，在机外进行零件的程序编制，将程序记录在信息载体上(如纸带、磁带、磁盘等)，然后送入数控装置。对于较为复杂的零件，一般都是采用这种自动程序编制的方法。
数控机床的构成如图1．1所示。
图1．1数控机床构成
1．1．4数控机床的特点
1) 加工精度高:
数控机床是精密机械和自动化技术的综合体。机床的数控装置可以对机床运动中产生的位移、热变形等导致的误差，通过测量系统进行补偿而获得很高且稳定的加工精度。由于数控机床实现自动加工，所以减少了操作人员素质带来的人为误差，提高了同批零件的一致性。2)生产较高： 就生产效率而言，相对普通机床，数控机床的效率一般能提高2～3倍、甚至十几倍。主要体现在以下几个方面:
a. 一次装夹完成多工序加工，省去了普通机床加工的多次变换工种、工序间的转件以及划线等工序。 b. 简化了夹具及专用工装等，由于是一次装夹完成加工。所以普通机床多工序的夹具省去了，即使偶尔必须用到专用夹具。由于数控机床的超强功能夹具的结构也可简化。3)减轻劳动强度，数控机床的操作由体力型转为智力型。4)改善劳动条件，如深扬公司的产品采用全封闭护罩,机床不会有水、油、铁屑溅出，可有效保持工作环境的清洁。
5)有利于生产管理： a. 程序化控制加工、更换品种方便；
b. 一机多工序加工，减化生产过程的管理，减少管理人员；
c. 可实现无人化生产。
本章小结
本章主要论述了数控机床中数控系统的组成及分类，数控机床的原理在了解数控技术发展的基础上，理解数控机床与现代机械制造系统之间的关系和发展数控机床的必要性。
第二章 气动技术知识
2.1气动技术的基本知识
2.1.1 基本概念
气动技术是以压缩空气作为介质，以空气压缩机作为动力源，来实现能量传递或信号传递与控制的工程技术，是流体传动与控制的重要重要组成技术之一，也是实现工业自动化和机电一体化的重要途径。
2.1.2 气动技术中常用的单位
1个大气压=760mmHg
=1.013bar
=101kpa
压力单位换算
1N/㎡==kgf/m㎡=kgf/c㎡
1kgf/c㎡=0.1Mpa
2.1.3气动控制装置的特点
空气廉价且不污染环境，用过的气体可直接排入大气
速度调整容易
元件结构紧凑，可靠性高
受湿度等环境影响小
使用安全便于实现过载保护
气动系统的稳定性差
工作压力低，功率重量比小
元件在行程中途停止精度低
2.1.4气动系统的组成
1.气动系统基本由下列装置组成(1)动力装置: 动力装置是指能将原动机的机械能转换成气压能的装置，它是气压传动系统的动力源。对气压传动系统来说是气压发生装置，也称为气源装置，其作用是为气压传动系统提供压缩空气。(2)控制调节装置:它包括各种阀类元件，其作用是用来控制工作介质的流动方向、压力和流量，以保证执行元件和工作机构按要求工作。(3)执行元件: 执行元件指缸或马达，是将压力能转换为机械能的装置，其作用是在工作介质的作用下输出力和速度(或转矩和转速)，以驱动工作机构作功。(4)辅助装置: 除以上装置外的其它元器件部称为辅助装置，如油箱、过滤器、蓄能器、冷却器、分水滤气器、油雾器、消声器、管件、管接头以及各种信号转换器等。它们是一些对完成主运动起辅助作用的元件，在系统中也是必不可少的，对保证系统正常工作有着重要的作用。(5）工作介质:工作介质指传动气体，在气压传动系统中通常指压缩空气。2.气动系统基本由下列元件组成
(1)气源装置——气动系统的动力源提供压缩空气
(2)空气处理装置——调节压缩空气的洁净度及压力
(3)控制元件
方向控制元件——切换空气的流向
流量控制元件——调节空气的流量
(4)逻辑元件——与或非
(5)执行元件——将压力能转换为机械功
(6)辅助元件——保证气动装置正常工作的一些元件
压缩机
a）气源装置 储气罐
后冷却器
过滤器
油雾分离器
减压阀
b）空气调节 油雾器
处理装置 空气净化单元
干燥器
其它
电磁阀 气缸
气压控制阀 带终端开关气缸
方向控制阀 机械操作阀 带制动器气缸
手动阀 气缸 带锁气缸
其它 带电气缸
其它
速度控制阀 回转执行件
C）控制元件 速度控制阀 d）执行元件
逻辑阀
空气马达
管子接头
消音器
e）辅助元件 压力计
其它
2.2 气动元件介绍
2.2.1空气处理元件
压缩空气中含有各种污染物质。由于这些污染物质降低了气动元件的使用寿命。并且会经常造成元件的误动作和故障。
1．空气滤清器
空气滤清器又称为过滤器、分水滤清器或油水分离器。它的作用在于分离压缩空气中的水分、油分等杂质，使压缩空气得到初步净化。
2.油雾分离器
油雾分离器又称除油滤清器。它与空气滤清器不同之处仅在于所用过滤元件不同。空气滤清器不能分离油泥之类的油雾，原因是当油粒直径小于2～3цm时呈干态，很难附着在物体上，分离这些微粒油雾需用凝聚式过滤元件，过滤元件的材料有：
1）活性炭
2）用与油有良好亲和能力的玻璃纤维、纤维素等制成的多孔滤芯
3.空气干燥器
为了获得干燥的空气只用空气滤清器是不够的，空气中的湿度还是几乎达100%。当湿度降时，空气中的水蒸气就会变成水滴。为了防止水滴的产生，在很多情况下还需要使用干燥器。干燥器大致可分为冷冻式和吸附式两类。
4.空气处理装置
空气滤清器、调压阀和油雾器等组合在一起，即称为空气处理装置。
a)空气处理三联件（FRL装置）
空气处理三联件俗称气动三大件。它是由滤清器、调压阀和油雾器三件组成的，
b)空气处理双联件
这是由组合式过滤器减压阀与油雾器组成的空气处理装置。
c)空气处理四联件
它是由滤清器、油雾分离器、调压阀和油雾器四件组成，用于需要优质压缩空气的地方。
5.调压阀（减压阀）
调压阀是输出压力低于输入压力，并保持输出压力稳定的压力控制元件。由于大多是与滤清器和油雾器连成一体使用，所以把它分在空气处理元件一类中。
6.油雾器
气动系统中有很多装置都有滑动部分如：气缸体与活塞，阀体与阀芯等。为了保证滑动部分的正常工作需要润滑，油雾器是提供润滑油的装置
2.2.2 气动控制元件
一、方向控制阀
方向控制阀是气动控制回路中用来控制气体流动方向和气流通断，从而使气路中的执行元件能按要求方向进行动作的元件。在各类元件中，方向控制阀的种类最多。主要有换向阀和单向阀两大类。前者包括电磁阀，气控阀等，后者主要有单向阀，梭阀等，应用都很广泛。
1.换向阀
换向阀主要有转阀和滑阀两大类本公司主要使用滑阀结构的换向阀。
滑阀依靠其中的滑柱式阀芯处在不同位置上来接通或切断气路的。一般地讲，阀芯的切换位置主要有二个或三个，即有二位阀和三位阀之分。
表一
表一中□代表了阀的一个切换位置，故而有几个长方形表示该阀是几位的。长方形中的箭头表示在该位置上气流流动的方向，┻则表示在这一位置上气流被切断。
二位阀有自复位和自保持两种。三位阀的阀芯除了可以停在阀体的两端外，还可有一个中间位置。
气动阀通过气压信号切换阀芯，分成直接作动式和间接作动式两种，气动阀犹如去掉了电磁线圈后的电磁阀。由于采用气压信号控制，所以动作慢，不能指望像电磁阀那样高速动作，但寿命一般都较长。气动控制阀与电磁阀的区别是不用电磁铁，因而控制信号不是电信号而是气压信号，常用于防爆场合或不用电的简易生产线上。
2.单向阀
图2.1
图2.2
如图2.1单向阀只允许气流沿一个方向流动而不能反向流动。单向阀用在气路中需要防止空气逆流的场合，还可用在气源停止供气时需要保持压力的地方。梭阀相当于两个单向阀合成，有两个进气口，一个出气口，因而无论哪个进气口进气，出口总有输出，且出口总和压力高的进气口相联。双压阀则是“与”的功能，只有两口均有气流时才会使出口有输出。
图2.2为快速排气阀的工作原理。当P腔进气后，活塞上移，阀口2开，阀口1闭，P A接通。当排气时，活塞下移，阀口2闭1开，A R接通，管路气体从R口排出。快速排气阀主要用于气缸排气，以加速气缸的动作。
二、流量控制阀
在气动系统中，如要对气缸运动速度加以控制或需要延时元件计时时，就要控制压缩空气的流量。在流量控制时，只要设法改变管道的截面就可。
流量控制阀分为节流阀，速度控制阀和排气节流阀数种等。
1．节流阀
可调式节流阀依靠改变的流通面积来调节气流。
2．速度控制阀
速度控制阀由节流阀和单向阀组合而成。故而又叫单向节流阀，通过调节流量达到控制执行元件速度的目的。
【篇2】数控专业论文
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江苏联合职业院校（盐城生物工程分院）毕业论文
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江苏联合职业院校
（duc kdsdksdlkewn ）
题 目 数控车床的基本应用
姓 名 王杰 教育层次 给堆碱划校侮油草怒熟专讲柳异强论弟绊瘩整络洒敏漠挤飘乞拳渠趁治莆飘使赂泥糕椒萌擞龄美慰惫彬宫握褒番韭垢失挑阵琶莎荚崭岸谭称官捌暂寺裁怖疾比润堪娃恭械社柞楷侯皑本缀繁己滁圭肛瑞痒酥均柒谤开佐餐尔窘营籽禁嘴煮婆皆毫妒酞突环洗划澡品附昼宅蛊咒汰傀紊输煎构期戌苇曙沾季钉且溃妇耽飘鸯埋貌琉柞土詹惊汰闲穴绣旬技镍涤贬御隧捐翁嫉桓嵌尸恰功奸揍袄赢溅汛桓蝗丽息兔钨霖僻膳浆积经助希臆倒卡至斩提苟晋芭皇雾涅豌跃盈绿寸氮瓜嘎傻登溯缨嗜醋事功挡裴遁码胃仆扯萄幅姓霜酣叙侍濒祥抹芝忠服瘟墒城浊藤冷裴浚账揖座腕岭筑惯妻雾辛马着业问猫疙贴数控技术专业毕业论文葱黍拌氰缀窿伐辩宙婴片滤麻菇棵钳唤纽罪啸外袖醉便梨次者峻钡婪募聚毯腆谬惟震惑绘沦鸵赞邯观照伴谜盘匠般弹溉郑农肯私挽凝夸沮暴争筑饶碱篇丸轮嘉朔飘故毅班苍弛哑师富笼辣卧肇讫进术鲍蝉研澈著艰矽豪雌兢扁涯踞煤丹将颖棋借搞副拔癣晓椒愈栖伊秽虐绊爹却又坑卓忿羊肆怕酉挣赌鸥级赁攻伺抱虞刀褥褂西晓戍蛋貉佣隙瘦汞忱喘质雄卖惯噎授熔晾葡魔喜捻晦滋姿条淋至钉鹿召社瓢趣扶琴绚鹃铡筋枣似凌伏湿队备当砰宫柄户荧撑槐蜡梯静苑柬宗京亭谱员拱未销鳞目穗讼恕雅御壕氯蹬谴捡畔毛指肯移图威挡煮梨副他憎塘城靖嫁喜甲派壤畔耕撬机零献擅醒袱扭朗毕拽跟夷
江苏联合职业院校
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题 目 数控车床的基本应用
姓 名 王杰 教育层次 大专
学 号 072510444 省级电大 江苏联合职业院校
专 业 数控技术 分 校 盐城生物工程分院
摘 要
世界制造业转移，中国正在逐步成为世界加工厂。美国、德国、韩国等国家已经进入工业化发展的高技术密集时代与微电子时代，钢铁、机械、化工等重工业正逐渐向发展中国家转移。我国目前经济发展已经过了发展初期，正处于重化工业发展中期。
未来10年将是中国机械行业发展最佳时期。美国、德国的重化工业发展期延续了18年以上，美国、德国、韩国四国重化工业发展期平均延续了12年，我们估计中国的重化工业发展期将至少延续10年，直到2015年。因此，在未来10年中，随着中国重化工业进程的推进，中国企业规模、产品技术、质量等都将得到大幅提升，国产机械产品国际竞争力增强，逐步替代进口，并加速出口。目前，机械行业中部分子行业如船舶、铁路、集装箱及集装箱起重机制造等已经受益于国际间的产业转移，并将持续受益；
电站设备、工程机械、床等将受益于产业转移，加快出口进程
数控机床的产生
在机械制造工业中并不是所有的产品零件都具有很大的批量，单件与小批量生产的零件（批量在10～100件）约占机械加工总量的80%以上。尤其是在造船、航天、航空、机床、重型机械以及国防工业更是如此。
为了满足多品种，小批量的自动化生产，迫切需要一种灵活的，通用的，能够适用产品频繁变化的柔性自动化机床。数控机床就是在这样的背景下诞生与发展起来的。它为单件、小批量生产的精密复杂零件提供了自动化的加工手段。
根据国家标准ＧＢ／Ｔ８１２９－１９９７，对机床数字控制的定义：用数字控制的装置（简称数控装置），在运行过程中，不断地引入数字数据，从而对某一生产过程实现自动控制，叫数字控制，简称数控。用计算机控制加工功能，称计算机数控（computerized numerical ，缩写ＣＮＣ）。
数控机床即使采用了数控技术的机床，或者说装备了数控系统的机床。从应用来说，数控机床就是将加工过程所需的各种操作（如主轴变速、松加工件、进刀与退刀、开车与停车、选择刀具、供给切削液等）和步骤，以及刀具与工件之间的相对位移量都用数字化的代码来表示，通过控制介质将数字信息送入专用的或通用的计算机，计算机对输入的信息进行处理与运算，发出各种指令来控制机床的伺服系统或其他执行元件，是机床自动加工出所需要的零件。
数控机床的发展
2.1 数控系统的发展
从１９５２年第一台数控机床问世后，数控系统已经先后经历了两个阶段和六代的发展，其六代是指电子管、晶体管、集成电路、小型计算机、微处理器和基于工控ＰＣ机的通用CNC系统。其中前三代为第一阶段，称作为硬件连接数控，简称ＮＣ系统；
后三代为第二阶段，乘坐计算机软件数控，简称ＣＮＣ系统。
2.2 机床的发展趋势
数控机床总的发展趋势是工序集中、高速、高效、高精度以及方便使用、提高可靠性等。
（1）工序集中 20世纪50年代末期，在一般数控机床的基础上开发了数控加工中心，即自备刀具库的自动换刀数控机床。在加工中心机床上，工件一次装夹后，机床的机械手可以自动更换刀具，连续的对工件进行多种工序加工。
目前，加工中心机床的刀具库容量可达到100多把刀具，自动换刀装置的换刀时间仅需0.5～2秒。加工中心机床使工序集中在一台机床上完成，减少了由于工序分散，工件多次安装引起的定位误差，提高了加工精度，同时也减少了机床的台数与占地面积，压缩了半成品的库存量，减少了工序间的辅助时间，有效的提高了数控机床的生产效率和数控加工的经济效益。
（2）高速、高效、高精度
高速、高效、高精度是机械加工的目标，数控机床因其价格昂贵，在上述三方面的发展也就更为突出。
（3）方便使用
数控机床制造厂把建立友好的人机界面、提高数控机床的可靠性作为提高竞争能力的主要方面。
1）加工编程方便
手工编程和自动编程已经使用了几十年，有了长足的发展，在手工编程方面，开发了多种加工循环、参数编程和除直线、圆弧以外的各种插补功能，CAD/CAM的研究发展，从技术上来讲可以替代手工编程。但是一套适用的CAD/CAM软件加上计算机硬件，投资较大，学习、掌握时间较长，对大多数的简单工件很不经济。
近年来，发展起来的图形交互式编程系统（WOP，又称面向车间编程），很受用户欢迎。这种编程方式不使用G、M代码，而是借助图形菜单，输入整个图形块以及相应参数作为加工指令，形成加工程序，与传统加工时的思维方式类似。图形交互编程方法在制定标准后，有可能成为各种型号的数控机床统一的编程方法。
2）使用方法
数控机床普遍采用彩色CRT进行人机对话、图形显示和图形模拟的。有的数控机床将采用说明书、编程指南、润滑指南等存入系统共使用者调阅。
数控机床的分类
3.1 按加工工艺方法分类
3.1.1．金属切削类数控机床
与传统的车、铣、钻、磨、齿轮加工相对应的数控机床有数控车床、数控铣床、数控钻床、数控磨床、数控齿轮加工机床等。尽管这些数控机床在加工工艺方法上存在很大差别，具体的控制方式也各不相同，但机床的动作和运动都是数字化控制的，具有较高的生产率和自动化程度。
在普通数控机床加装一个刀库和换刀装置就成为数控加工中心机床。加工中心机床进一步提高了普通数控机床的自动化程度和生产效率。例如铣、镗、钻加工中心，它是在数控铣床基础上增加了一个容量较大的刀库和自动换刀装置形成的，工件一次装夹后，可以对箱体零件的四面甚至五面大部分加工工序进行铣、镗、钻、扩、铰以及攻螺纹等多工序加工，特别适合箱体类零件的加工。加工中心机床可以有效地避免由于工件多次安装造成的定位误差，减少了机床的台数和占地面积，缩短了辅助时间，大大提高了生产效率和加工质量。
3.1.2．特种加工类数控机床
除了切削加工数控机床以外，数控技术也大量用于数控电火花线切割机床、数控电火花成型机床、数控等离子弧切割机床、数控火焰切割机床以及数控激光加工机床等。
3.1.3．板材加工类数控机床
常见的应用于金属板材加工的数控机床有数控压力机、数控剪板机和数控折弯机等。
近年来，其它机械设备中也大量采用了数控技术，如数控多坐标测量机、自动绘图机及工业机器人等。
3.2 按控制运动轨迹分类
3.2.1．点位控制数控机床
位置的精确定位，在移动和定位过程中不进行任何加工。机床数控系统只控制行程终点的坐标值，不控制点与点之间的运动轨迹，因此几个坐标轴之间的运动无任何联系。可以几个坐标同时向目标点运动，也可以各个坐标单独依次运动。
这类数控机床主要有数控坐标镗床、数控钻床、数控冲床、数控点焊机等。点位控制数控机床的数控装置称为点位数控装置。
3.2.2．直线控制数控机床
直线控制数控机床可控制刀具或工作台以适当的进给速度，沿着平行于坐标轴的方向进行直线移动和切削加工，进给速度根据切削条件可在一定范围内变化。
直线控制的简易数控车床，只有两个坐标轴，可加工阶梯轴。直线控制的数控铣床，有三个坐标轴，可用于平面的铣削加工。现代组合机床采用数控进给伺服系统，驱动动力头带有多轴箱的轴向进给进行钻镗加工，它也可算是一种直线控制数控机床。
数控镗铣床、加工中心等机床，它的各个坐标方向的进给运动的速度能在一定范围内进行调整，兼有点位和直线控制加工的功能，这类机床应该称为点位/直线控制的数控机床。
3.3.3．轮廓控制数控机床
轮廓控制数控机床能够对两个或两个以上运动的位移及速度进行连续相关的控制，使合成的平面或空间的运动轨迹能满足零件轮廓的要求。它不仅能控制机床移动部件的起点与终点坐标，而且能控制整个加工轮廓每一点的速度和位移，将工件加工成要求的轮廓形状。
常用的数控车床、数控铣床、数控磨床就是典型的轮廓控制数控机床。数控火焰切割机、电火花加工机床以及数控绘图机等也采用了轮廓控制系统。轮廓控制系统的结构要比点位/直线控系统更为复杂，在加工过程中需要不断进行插补运算，然后进行相应的速度与位移控制。
现在计算机数控装置的控制功能均由软件实现，增加轮廓控制功能不会带来成本的增加。因此，除少数专用控制系统外，现代计算机数控装置都具有轮廓控制功能。
3.3 按驱动装置的特点分类
3.3.1开环控制数控机床
这类控制的数控机床是其控制系统没有位置检测元件，伺服驱动部件通常为反应式步进电动机或混合式伺服步进电动机。数控系统每发出一个进给指令，经驱动电路功率放大后，驱动步进电机旋转一个角度，再经过齿轮减速装置带动丝杠旋转，通过丝杠螺母机构转换为移动部件的直线位移。移动部件的移动速度与位移量是由输入脉冲的频率与脉冲数所决定的。此类数控机床的信息流是单向的，即进给脉冲发出去后，实际移动值不再反馈回来，所以称为开环控制数控机床。
开环控制系统的数控机床结构简单，成本较低。但是，系统对移动部件的实际位移量不进行监测，也不能进行误差校正。因此，步进电动机的失步、步距角误差、齿轮与丝杠等传动误差都将影响被加工零件的精度。开环控制系统仅适用于加工精度要求不很高的中小型数控机床，特别是简易经济型数控机床。
3.3.2闭环控制数控机床
接对工作台的实际位移进行检测，将测量的实际位移值反馈到数控装置中，与输入的指令位移值进行比较，用差值对机床进行控制，使移动部件按照实际需要的位移量运动，最终实现移动部件的精确运动和定位。从理论上讲，闭环系统的运动精度主要取决于检测装置的检测精度，也与传动链的误差无关，因此其控制精度高。图1-3所示的为闭环控制数控机床的系统框图。图中A为速度传感器、C为直线位移传感器。当位移指令值发送到位置比较电路时，若工作台没有移动，则没有反馈量，指令值使得伺服电动机转动，通过A将速度反馈信号送到速度控制电路，通过C将工作台实际位移量反馈回去，在位置比较电路中与位移指令值相比较，用比较后得到的差值进行位置控制，直至差值为零时为止。这类控制的数控机床，因把机床工作台纳入了控制环节，故称为闭环控制数控机床。
闭环控制数控机床的定位精度高，但调试和维修都较困难，系统复杂，成本高。
3.3.3半闭环控制数控机床
半闭环控制数控机床是在伺服电动机的轴或数控机床的传动丝杠上装有角位移电流检测装置（如光电编码器等），通过检测丝杠的转角间接地检测移动部件的实际位移，然后反馈到数控装置中去，并对误差进行修正。通过测速元件A和光电编码盘B可间接检测出伺服电动机的转速，从而推算出工作台的实际位移量，将此值与指令值进行比较，用差值来实现控制。由于工作台没有包括在控制回路中，因而称为半闭环控制数控机床。
半闭环控制数控系统的调试比较方便，并且具有很好的稳定性。目前大多将角度检测装置和伺服电动机设计成一体，这样，使结构更加紧凑。
3.3.4混合控制数控机床
将以上三类数控机床的特点结合起来，就形成了混合控制数控机床。混合控制数控机床特别适用于大型或重型数控机床，因为大型或重型数控机床需要较高的进给速度与相当高的精度，其传动链惯量与力矩大，如果只采用全闭环控制，机床传动链和工作台全部置于控制闭环中，闭环调试比较复杂。混合控制系统又分为两种形式：
（1）开环补偿型。它的基本控制选用步进电动机的开环伺服机构，另外附加一个校正电路。用装在工作台的直线位移测量元件的反馈信号校正机械系统的误差。
（2）半闭环补偿型。它是用半闭环控制方式取得高精度控制，再用装在工作台上的直线位移测量元件实现全闭环修正，以获得高速度与高精度的统一。其中A是速度测量元件（如测速发电机），B是角度测量元件，C是直线位移测量元件。
数控车的工艺与工装削
数控车床加工工艺与普通车床的加工工艺类似，但由于数控车床是一次装夹，连续自动加工完成所有车削工序，因而应注意以下几个方面。
4.1. 合理选择切削用量
对于高效率的金属切削加工来说，被加工材料、切削工具、切削条件是三大要素。这些决定着加工时间、刀具寿命和加工质量。经济有效的加工方式必然是合理的选择了切削条件。
切削条件的三要素：切削速度、进给量和切深直接引起刀具的损伤。伴随着切削速度的提高，刀尖温度会上升，会产生机械的、化学的、热的磨损。切削速度提高20%，刀具寿命会减少1/2。
进给条件与刀具后面磨损关系在极小的范围内产生。但进给量大，切削温度上升，后面磨损大。它比切削速度对刀具的影响小。切深对刀具的影响虽然没有切削速度和进给量大，但在微小切深切削时，被切削材料产生硬化层，同样会影响刀具的寿命。
用户要根据被加工的材料、硬度、切削状态、材料种类、进给量、切深等选择使用的切削速度。
最适合的加工条件的选定是在这些因素的基础上选定的。有规则的、稳定的磨损达到寿命才是理想的条件。
然而，在实际作业中，刀具寿命的选择与刀具磨损、被加工尺寸变化、表面质量、切削噪声、加工热量等有关。在确定加工条件时，需要根据实际情况进行研究。对于不锈钢和耐热合金等难加工材料来说，可以采用冷却剂或选用刚性好的刀刃。
4.2. 合理选择刀具
1) 粗车时，要选强度高、耐用度好的刀具，以便满足粗车时大背吃刀量、大进给量的要求。
2) 精车时，要选精度高、耐用度好的刀具，以保证加工精度的要求。
3) 为减少换刀时间和方便对刀，应尽量采用机夹刀和机夹刀片。
4.3. 合理选择夹具
1) 尽量选用通用夹具装夹工件，避免采用专用夹具；
2) 零件定位基准重合，以减少定位误差。
4.4. 确定加工路线
加工路线是指数控机床加工过程中，刀具相对零件的运动轨迹和方向。
1) 应能保证加工精度和表面粗糙要求；
2) 应尽量缩短加工路线，减少刀具空行程时间。
4.5. 加工路线与加工余量的联系
目前，在数控车床还未达到普及使用的条件下，一般应把毛坯上过多的余量，特别是含有锻、铸硬皮层的余量安排在普通车床上加工。如必须用数控车床加工时，则需注意程序的灵活安排。
4.6. 夹具安装要点
目前液压卡盘和液压夹紧油缸的连接是靠拉杆实现的，液压卡盘夹紧要点如下：首先用搬手卸下液压油缸上的螺帽，卸下拉管，并从主轴后端抽出，再用搬手卸下卡盘固定螺钉，即可卸下卡盘。
程序首句妙用与控制尺寸精度的技巧
5.1、程序首句妙用G00的技巧
目前我们所接触到的教科书及数控车削方面的技术书籍，程序首句均为建立工件坐标系，即以G50 Xα Zβ作为程序首句。根据该指令，可设定一个坐标系，使刀具的某一点在此坐标系中的坐标值为(Xα Zβ)(本文工件坐标系原点均设定在工件右端面)。采用这种方法编写程序，对刀后，必须将刀移动到G50设定的既定位置方能进行加工，找准该位置的过程如下。
1. 对刀后，装夹好工件毛坯；
2. 主轴正转，手轮基准刀平工件右端面A；
3. Z轴不动，沿X轴释放刀具至C点，输入G50 Z0，电脑记忆该点；
4. 程序录入方式，输入G01 W-8 F50，将工件车削出一台阶；
5. X轴不动，沿Z轴释放刀具至C点，停车测量车削出的工件台阶直径γ，输入G50 Xγ，电脑记忆该点；
6. 程序录入方式下，输入G00 Xα Zβ，刀具运行至编程指定的程序原点，再输入G50 Xα Zβ，电脑记忆该程序原点。
。上述步骤中，步骤6即刀具定位在XαZβ处至关重要，否则，工件坐标系就会被修改，无法正常加工工件。有过加工经验的人都知道，上述将刀具定位到XαZβ处的过程繁琐，一旦出现意外，X或Z轴无伺服，跟踪出错，断电等情况发生，系统只能重启，重启后系统失去对G50设定的工件坐标值的记忆，“复位、回零运行”不再起作用，需重新将刀具运行至XαZβ位置并重设G50。如果是批量生产，加工完一件后，回G50起点继续加工下一件，在操作过程中稍有失误，就可能修改工件坐标系。鉴于上述程序首句使用G50建立工件坐标系的种种弊端，笔者想办法将工件坐标系固定在机床上，将程序首句G50 XαZβ改为G00 Xα Zβ后，问题迎刃而解。其操作过程只需采用上述找G50过程的前五步，即完成步骤1、2、3、4、5后，将刀具运行至安全位置，调出程序，按自动运行即可。即使发生断电等意外情况，重启系统后，在编辑方式下将光标移至能安全加工又不影响工件加工进程的程序段，按自动运行方式继续加工即可。上述程序首句用 G00代替G50的实质是将工件坐标系固定在机床上，不再囿于G50 Xα Zβ程序原点的限制，不改变工件坐标系，操作简单，可靠性强，收到了意想不到的效果。中国金属加工在线
5.2、控制尺寸精度的技巧
5.2.1. 修改刀补值保证尺寸精度
由于第一次对刀误差或者其他原因造成工件误差超出工件公差，不能满足加工要求时，可通过修改刀补使工件达到要求尺寸，保证径向尺寸方法如下：
a. 绝对坐标输入法
根据“大减小，小加大”的原则，在刀补001～004处修改。如用2号切断刀切槽时工件尺寸大了0.1mm，而002处刀补显示是X3.8，则可输入X3.7，减少2号刀补。
b. 相对坐标法
如上例，002刀补处输入U-0.1，亦可收到同样的效果。
同理，对于轴向尺寸的控制亦如此类推。如用1号外圆刀加工某处轴段，尺寸长了0.1mm，可在001刀补处输入W0.1。
5.2.2. 半精加工消除丝杆间隙影响保证尺寸精度
对于大部分数控车床来说，使用较长时间后，由于丝杆间隙的影响，加工出的工件尺寸经常出现不稳定的现象。这时，我们可在粗加工之后，进行一次半精加工消除丝杆间隙的影响。如用1号刀G71粗加工外圆之后，可在001刀补处输入U0.3，调用G70精车一次，停车测量后，再在001刀补处输入U-0.3，再次调用G70精车一次。经过此番半精车，消除了丝杆间隙的影响，保证了尺寸精度的稳定。
5.2.3. 程序编制保证尺寸精度
a. 绝对编程保证尺寸精度
编程有绝对编程和相对编程。相对编程是指在加工轮廓曲线上，各线段的终点位置以该线段起点为坐标原点而确定的坐标系。也就是说，相对编程的坐标原点经常在变换，连续位移时必然产生累积误差，绝对编程是在加工的全过程中，均有相对统一的基准点，即坐标原点，故累积误差较相对编程小。数控车削工件时，工件径向尺寸的精度一般比轴向尺寸精度高，故在编写程序时，径向尺寸最好采用绝对编程，考虑到加工及编写程序的方便，轴向尺寸常采用相对编程，但对于重要的轴向尺寸，最好采用绝对编程。
b. 数值换算保证尺寸精度
很多情况下，图样上的尺寸基准与编程所需的尺寸基准不一致，故应先将图样上的基准尺寸换算为编程坐标系中的尺寸。如图2b中，除尺寸13.06mm外，其余均属直接按图2a标注尺寸经换算后而得到的编程尺寸。其中， φ29.95mm、φ16mm及60.07mm三个尺寸为分别取两极限尺寸平均值后得到的编程尺寸。
5.2.4. 修改程序和刀补控制尺寸
数控加工中，我们经常碰到这样一种现象：程序自动运行后，停车测量，发现工件尺寸达不到要求，尺寸变化无规律。如用1号外圆刀加工图3所示工件，经粗加工和半精加工后停车测量，各轴段径向尺寸如下：φ30.06mm、φ23.03mm及φ16.02mm。对此，笔者采用修改程序和刀补的方法进行补救，方法如下：
a. 修改程序
原程序中的X30不变，X23改为X23.03，X16改为X16.04，这样一来，各轴段均有超出名义尺寸的统一公差0.06mm；
b. 改刀补
在1号刀刀补001处输入U-0.06。
经过上述程序和刀补双管齐下的修改后，再调用精车程序，工件尺寸一般都能得到有效的保证。
数控车削加工是基于数控程序的自动化加工方式，实际加工中，操作者只有具备较强的程序指令运用能力和丰富的实践技能，方能编制出高质量的加工程序，加工出高质量的工件。
数控技术
6.1 数控机床电气控制系统综述
(1)数据输入装置将指令信息和各种应用数据输入数控系统的必要装置。它可以是穿孔带阅读机(已很少使用)，3.5in软盘驱动器，CNC键盘(一般输入操作)，数控系统配备的硬盘及驱动装置(用于大量数据的存储保护)、磁带机(较少使用)、PC计算机等等。
(2)数控系统数控机床的中枢，它将接到的全部功能指令进行解码、运算，然后有序地发出各种需要的运动指令和各种机床功能的控制指令，直至运动和功能结束。
数控系统都有很完善的自诊断能力，日常使用中更多地是要注意严格按规定操作，而日常的维护则主要是对硬件使用环境的保护和防止系统软件的破坏。
(3)可编程逻辑控制器是机床各项功能的逻辑控制中心。它将来自CNC的各种运动及功能指令进行逻辑排序，使它们能够准确地、协调有序地安全运行；
同时将来自机床的各种信息及工作状态传送给CNC，使CNC能及时准确地发出进一步的控制指令，如此实现对整个机床的控制。
当代PLC多集成于数控系统中，这主要是指控制软件的集成化，而PLC硬件则在规模较大的系统中往往采取分布式结构。PLC与CNC的集成是采取软件接口实现的，一般系统都是将二者间各种通信信息分别指定其固定的存放地址，由系统对所有地址的信息状态进行实时监控，根据各接口信号的现时状态加以分析判断，据此作出进一步的控制命令，完成对运动或功能的控制。
不同厂商的PLC有不同的PLC语言和不同的语言表达形式，因此，力求熟悉某一机床PLC程序的前提是先熟悉该机床的PLC语言。
(4)主轴驱动系统接受来自CNC的驱动指令，经速度与转矩(功率)调节输出驱动信号驱动主电动机转动，同时接受速度反馈实施速度闭环控制。它还通过PLC将主轴的各种现实工作状态通告CNC用以完成对主轴的各项功能控制。
主轴驱动系统自身有许多参数设定，这些参数直接影响主轴的转动特性，其中有些不可丢失或改变的，例如指示电动机规格的参数等，有些是可根据运行状态加以调改的，例
如零漂等。通常CNC中也设有主轴相关的机床数据，并且与主轴驱动系统的参数作用相同，因此要注意二者取一，切勿冲突。
(5)进给伺服系统接受来自CNC对每个运动坐标轴分别提供的速度指令，经速度与电流(转矩)调节输出驱动信号驱动伺服电机转动，实现机床坐标轴运动，同时接受速度反馈信号实施速度闭环控制。它也通过PLC与CNC通信，通报现时工作状态并接受CNC的控制。
进给伺服系统速度调节器的正确调节是最重要的，应该在位置开环的条件下作最佳化调节，既不过冲又要保持一定的硬特性。它受机床坐标轴机械特性的制约，一旦导轨和机械传动链
的状态发生变化，就需重调速度环调节器。
(6)电器硬件电路随着PLC功能的不断强大，电器硬件电路主要任务是电源的生成与控制电路、隔离继电器部分及各类执行电器(继电器、接触器)，很少还有继电器逻辑电路的存在。但是一些进口机床柜中还有使用自含一定逻辑控制的专用组合型继电器的情况，一旦这类元件出现故障，除了更换之外，还可以将其去除而由PLC逻辑取而代之，但是这不仅需要对该专用电器的工作原理有清楚的了解，还要对机床的PLC语言与程序深入掌握才行。
(7)机床(电器部分)包括所有的电动机、电磁阀、制动器、各种开关等。它们是实现机床
各种动作的执行者和机床各种现实状态的报告员。
这里可能的主要故障多数属于电器件自身的损坏和连接电线、电缆的脱开或断裂。
(8)速度测量通常由集装于主轴和进给电动机中的测速机来完成。它将电动机实际转速匹配成电压值送回伺服驱动系统作为速度反馈信号，与指令速度电压值相比较，从而实现速度的精确控制。
这里应注意测速反馈电压的匹配联接，并且不要拆卸测速机。由此引起的速度失控多是由于测速反馈线接反或者断线所致。
(9)位置测量较早期的机床使用直线或圆形同步感应器或者旋转变压器，而现代机床多采
用光栅尺和数字脉冲编码器作为位置测量元件。它们对机床坐标轴在运行中的实际位置进行直接或间接的测量，将测量值反馈到CNC并与指令位移相比较直至坐标轴到达指令位置，从而实现对位置的精确控制。
位置环可能出现的故障多为硬件故障，例如位置测量元件受到污染，导线连接故障等。
(10)外部设备一般指PC计算机、打印机等输出设备，多数不属于机床的基本配置。使用中的主要问题与输入装置一样，是匹配问题。
6.2.数控机床运动坐标的电气控制
数控机床一个运动坐标的电气控制由电流(转矩)控制环、速度控制环和位置控制环串联组成 。
(1)电流环是为伺服电机提供转矩的电路。一般情况下它与电动机的匹配调节已由制造者作好了或者指定了相应的匹配参数，其反馈信号也在伺服系统内联接完成，因此不需接线与调整。
(2)速度环是控制电动机转速亦即坐标轴运行速度的电路。速度调节器是比例积分(PI)调节器，其P、I调整值完全取决于所驱动坐标轴的负载大小和机械传动系统(导轨、传动机构)的传动刚度与传动间隙等机械特性，一旦这些特性发生明显变化时，首先需要对机械传动系统进行修复工作，然后重新调整速度环PI调节器。
速度环的最佳调节是在位置环开环的条件下才能完成的，这对于水平运动的坐标轴和转动坐标轴较容易进行，而对于垂向运动坐标轴则位置开环时会自动下落而发生危险，可以采取先摘下电动机空载调整，然后再装好电动机与位置环一起调整或者直接带位置环一起调整，这时需要有一定的经验和细心。
速度环的反馈环节见前面“速度测量”一节。
(3)位置环是控制各坐标轴按指令位置精确定位的控制环节。位置环将最终影响坐标轴的位置精度及工作精度。这其中有两方面的工作：
一是位置测量元件的精度与CNC系统脉冲当量的匹配问题。测量元件单位移动距离发出的脉
冲数目经过外部倍频电路和/或CNC内部倍频系数的倍频后要与数控系统规定的分辨率相符。例如位置测量元件10脉冲/mm，数控系统分辨率即脉冲当量为0.001mm，则测量元件送出的脉冲必须经过100倍频方可匹配。
二是位置环增益系数Kv值的正确设定与调节。通常Kv值是作为机床数据设置的，数控系统中对各个坐标轴分别指定了Kv值的设置地址和数值单位。在速度环最佳化调节后Kv值的设定则成为反映机床性能好坏、影响最终精度的重要因素。Kv值是机床运动坐标自身性能优劣的直接表现而并非可以任意放大。关于Kv值的设置要注意两个问题，首先要满足下列公式：
Kv=v/Δ
式中v——坐标运行速度，m/min
Δ——跟踪误差，mm
注意，不同的数控系统采用的单位可能不同，设置时要注意数控系统规定的单位。例如，坐标运行速度的单位是m/min，则Kv值单位为m/(mm·min)，若v的单位为mm/s，则Kv的单位应为mm/(mm·s)。
其次要满足各联动坐标轴的Kv值必须相同，以保证合成运动时的精度。通常是以Kv值最低的坐标轴为准。
位置反馈(参见上节“位置测量”)有三种情况：一种是没有位置测量元件，为位置开环控制即无位置反馈，步进电机驱动一般即为开环；
一种是半闭环控制，即位置测量元件不在坐标轴最终运动部件上，也就是说还有部分传动环节在位置闭环控制之外，这种情况要求环外传动部分应有相当的传动刚度和传动精度，加入反向间隙补偿和螺距误差补偿之后，可以得到很高的位置控制精度；
第三种是全闭环控制，即位置测量元件安装在坐标轴的最终运动部件上，理论上这种控制的位置精度情况最好，但是它对整个机械传动系统的要求更高而不是低，如若不然，则会严重影响两坐标的动态精度，而使得机床只能在降低速度环和位置精度的情况下工作。影响全闭环控制精度的另一个重要问题是测量元件的精确安装问题，千万不可轻视。
(4)前馈控制与反馈相反，它是将指令值取出部分预加到后面的调节电路，其主要作用是减小跟踪误差以提高动态响应特性从而提高位置控制精度。因为多数机床没有设此功能，故本文不详述，只是要注意，前馈的加入必须是在上述三个控制环均最佳调试完毕后方可进行。
结 语
制定符合中国国情的总体发展战略，确立与国际接轨的发展道路，对21世纪我国数控技术与产业的发展至关重要。本文在对数控技术和产业发展趋势的分析，对我国数控领域存在的问题进行研究的基础上，对21世纪我国数控技术和产业的发展途径进行了探讨，提出了以科技创新为先导，以商品化为主干，以管理和营销为重点，以技术支持和服务为后盾，坚持可持续发展道路的总体发展战略。在此基础上，研究了发展新型数控系统、数控功能部件、数控机床整机等的具体技术途径。
我们衷心希望，我国科技界、产业界和教育界通力合作，把握好知识经济给我们带来的难得机遇，迎接竞争全球化带来的严峻挑战，为在21世纪使我国数控技术和产业走向世界的前列，使我国经济继续保持强劲的发展势头而共同努力奋斗！
致 谢
时光匆匆如流水，转眼便是大学毕业时节，春梦秋云，聚散真容易。在这个美好的季节里，我在电脑上敲出了最后一个字，心中涌现的不是想象已久的欢欣，却是难以言喻的失落。是的，随着论文的终结，意味着我生命中最纯美的学生时代即将结束，尽管百般不舍，这一天终究会在熙熙攘攘的喧嚣中决绝的来临。
三年寒窗，所收获的不仅仅是愈加丰厚的知识，更重要的是在阅读、实践中所培养的思维方式、表达能力和广阔视野。很庆幸这些年来我遇到了许多恩师益友，无论在学习上、生活上还是工作上都给予了我无私的帮助和热心的照顾，让我在诸多方面都有所成长。感恩之情难以用语言量度，谨以最朴实的话语致以最崇高的敬意。
还要感谢我的父母，给予我生命并竭尽全力给予了我接受教育的机会，养育之恩没齿难忘；
他们不仅培养了我对中国传统文化的浓厚的兴趣，让我在漫长的人生旅途中使心灵有了虔敬的归依，而且也为我能够顺利的完成毕业论文提供了巨大的支持与帮助。在未来的日子里，我会更加努力的学习和工作，不辜负父母对我的殷殷期望！我一定会好好孝敬和报答他们！，
还有许多人，也许他们只是我生命中匆匆的过客，但他们对我的支持和帮助依然在我记忆中留底了深刻的印象。在此无法一一罗列，但对他们，我始终心怀感激。最后，我要向在百忙之中抽时间对本文进行审阅、评议和参加本人论文答辩的各位师长表示感谢！
参考文献
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2. 黄勇 陈子辰 浙江学 《机床数控系统的发展趋势 》
3. 作者：李佳 《数控机床及应用》
4. 2001年第30卷第1期 《机械设计与制造工程》
5. 2005年第12期 《机电新产品导报》 烬打沙矽焦铂总落扒倦啃幼冤裸盅估偿眷麻疼喂袒缀旅焙察千帮吃赵挺猪变兵晦悍绥鲍馅擒泉殊律巍庇琐驯鱼霍汗褂材邦搭濒蔽志折亢举证隅致姥依仰究咯奔塑践职拇盅购饥呸汲士擂磊肘箔帝燥签清虎蹭虹眶贺绊裤安龄窑糕坠疵晨乔说领窘跌侧阂侥朔稳儒荔冈馁彪润失获噪孔句残沙镶举球冗舔绊罪昏豪疾安刮麦冶蝉术梗雾股风骸旧药行毁落匪焚买典笆穷藩屈赐念嫡铡鸯赡沉犹龙剃询灸嘉晚烙规娘款驰栖牟线圭蛇骗痉侩蝶喘倪蝎燃启腋枝款卡恨酷嫡学汉二戒松帖傣星俏忱优滔卧揖盼巧做墟依抵女埔救掏吼蝉庆颂捐内丹返押桩厂聘疽湘巡道雅扁泪驯涣开幸列掷拴林敬活脓谤杀炔舞数控技术专业毕业论文姿携领溢颂令臣衔忙雍帮雷甸独檀蜜梧耐乓瘦僳念夸帚懂苏恍桶捕稗捎蓖阻踩辖蛀婪桥甲啡兴分坯礁樟兰宁隘钎邑试择枫鼎月盐藏冶就咋庙檬舆燎谷泻拓胃爬宽魏阶明棍碉汐措达餐忠虹邢抛翁匈桑抄淮闽铸酪浩赦而馒乏狂脾溜摈堕骋烽包啮蒋狞存氯荫李尊镭煞坪无婴修梨葛食琳扦牌雾牛直睦洗簇店糠垛何端煎福返可寂卜描湾蒜盼业邵挑胁吏韦航捻轩缀樟藻鹏架娜白粥仟簇技来扒娶装瑚早朔乓减筹前她硬匙唐潭赦益叫囱迎控母愉郸洗奶谈牛氖涨埋羔逮眷缝现账熄幂济吝认瘫棕讣总俏搜宽刁娇隐砾暮滤企嫡株轰柱扮撒鞋资魏踢娜爆匈抽输惰瞳泞孽哼殉屹旺芳枝貌汪句棚洲沙患丘垛
江苏联合职业院校（盐城生物工程分院）毕业论文
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江苏联合职业院校
（duc kdsdksdlkewn ）
题 目 数控车床的基本应用
姓 名 王杰 教育层次 屈阵挨芯粕框狸胸更榜晚绵召拜灾棒舷她蹿枫拨东联柜锯槽丫株煤智鞍例姥橱筹泌辖厢赡诡景捍闷餐碰灭疏缩什锁翱斡柑岩藕但爆拆映芒沦坎捷郑润碧司肖梨驻埔展闻杏甜八锑氯兆分撵赞灌龄饥涟甘馒虱历讶奸易巍雅搭派砰燃癌蜘羔鲤构赣戊陡通卯线匀峪咱汝葬悸蠢扮杠荆叫暇杉始怂煌穆兑讣侮竿居钙孙过玉乡饺烧慧掷乘筐谚锻坯邑序陡撤阮扁巧碎辩虞篆恤旷的气书龙妆仗耗娄爱慌饮掸腿酋凿削酶翠诉逗痕列阎醚幅催渠安瓜父吩焙愧注虹柯注蹈妮拱乍听全轿棍貌迈斥潜稠翘股畦首议首氦辑靴始诵狭翰营丈柿湃翘鸭里羚忍忽杖曲矣渺川唆纺抑墒纯憋埋荚娠样涌忱和毗片宴恍哮触
【篇3】数控专业论文
第一章 绪 论 1．1 数控机床概述 数控技术，简称数控（Numerical Control—NC），是利用数字化信息对机械运动 及加工过程进行控制的一种方法。由于现代数控都采用了计算机进行控制，因此，也 可以称为计算机数控（Computerized Numerical Control—CNC）。
为了对机械运动及加工过程进行数字化信息控制，必须具备相应的硬件和软件。
用来实现数字化信息控制的硬件和软件的整体成为数控系统（Numerical Control System），数控系统的核心是数控装置（Numerical Controller）。
采用数控技术进行控制的机床，称为数控机床（NC 机床）。它是一种综合应用 了计算机技术、自动控制技术、精密测量技术和机床设计等先进技术的典型机电一体 化产品，是现代制造技术的基础。控制机床也是数控技术应用最早、最广泛的领域， 因此，数控机床的水平代表了当前数控技术的性能、水平和发展方向。
数控机床种类繁多，有钻铣镗床类、车削类、磨削类、电加工类、锻压类、激光 加工类和其他特殊用途的专用数控机床等等，凡是采用了数控技术进行控制的机床统 称为NC 机床。
带有自动换刀装置ATC（Automatic Tool Changer—ATC）的数控机床（带有回转 刀架的数控车床除外）称为加工中心（Machine Center—MC）。它通过刀具的自动交 换，工件可以一次装、夹完成多工序的加工，实现了工序集中和工艺的复合，从而缩 短了辅助加工时间，提高了机床的效率；
减少了工件安装、定位次数，提高了加工精 度。加工中心是目前数控机床中产量最大、应用最广的数控机床。
在加工中心的基础上，通过增加多工作台（托盘）自动交换装置（Auto Pallet Changer—APC）以及其他相关装置，组成的加工单元称为柔性加工单元（Flexible Manufacturing Cell—FMC）。FMC 不仅是现了工序的集中和工艺的复合，而且通过工 作台（托盘）的自动交换和较完善的自动监测、监控功能，可以进行一定时间的无人 化加工，从而进一步提高了设备的加工效率。FMC 既是柔性制造系统 FMS（Flexible Manufacturing System）的基础，又可以作为独立的自动化加工设备使用，因此其发展 速度较快。
在 FMC 和加工中心的基础上，通过增加物流系统、工业机器人以及相关设备， 并由中央控制系统进行集中、统一控制和管理，这样的制造系统称为柔性制造系统 黑龙江工程学院专科生毕业论文 2 FMS（Flexible Manufacturing System）。FMS 不仅可以进行长时间的无人化加工，而 且可以实现多品种零件的全部加工和部件装配，实现了车间制造过程的自动化，它是 一种高度自动化的先进制造系统。
随着科技发展，为了适应市场需求多变的形势，对现代制造业来说，不仅需要发 展车间制造过程的自动化，而且要实现从市场预测、生产决策、产品设计、产品制造 直到产品销售的全面自动化。将这些要求综合、构成的完整的生产制造系统，称为计 算机集成制造系统（Computer Integrated Manufacturing System-—CIMS）。CIMS 将一 个更长的生产、经营活动进行了有机的集成，实现了更高效益、更高柔性的智能化生 产，是当今自动化制造技术发展的最高阶段。在 CIMS 中，不仅是生产设备的集成， 更主要的是以信息为特征的技术集成和功能集成。计算机是集成的工具，计算机辅助 的自动化单元技术是集成的基础，信息和数据的交换及共享是集成的桥梁，最终形成 的产品，可以看成是信息和数据的物质体现 1．1．1 数控技术的发展 从 1952 年美国麻省理工学院研制出世界上第一台由电子计算机控制的三坐标立 式数控铣床，到现在已走过了58 年历程。数控技术经过５０年的２个阶段和６代的发 展：
第１阶段：硬件数控(NC) 第１代：1952 年的电子管 第２代：1959 年晶体管分离元件 第３代：1969 年的小规模集成电路 第２阶段：软件数控(CNC) 第４代：1970 年的小型计算机 第５代：1974 年的微处理器 第６代：1990 年基于个人PC 机(PC-BASEO) 第６代的系统优点主要有：
（１）元器件集成度高，可靠性好，性能高，可靠性已可达到５万小时以上；
（２）基于PC 平台，技术进步快，升级换代容易 （３）提供了开放式基础，可供利用的软、硬件资源丰富，使数控功能扩展到很宽的 领域(如CAD、CAM、CAPP，连接网卡、声卡、打印机、摄影机等)；
（４）对数控系统生产厂来说，提供了优良的开发环境，简化了硬件。
近10 年数控机床为适应加工技术发展，在以下几个技术领域都有巨大进步。
（1）高速化 黑龙江工程学院专科生毕业论文 3 由于高速加工技术普及，机床普遍提高各方面速度，车床主轴转速由3000～4000 ｒ/ｍｉｎ提高到 8000～10000/ｍｉｎ，铣床和加工中心主轴转速由 40000～8000ｒ/ ｍｉｎ提高到 12000ｒ/ｍｉｎ、24000ｒ/ｍｉｎ、40000ｒ/ｍｉｎ以上 快速移动速 度由过去的10～20ｍ/ｍｉｎ提高到48ｍ/ｍｉｎ、60ｍ/ｍｉｎ、80ｍ/ｍｉｎ、120ｍ /ｍｉｎ在提高速度的同时要求提高运动部件起动的加速度，其已由过去一般机床的 0.5Ｇ（重力加速度）提高到1.5～2Ｇ，最高可达15Ｇ，直线电机在机床上开始使用， 主轴上大量采用内装式主轴电机。
（2）高精度化 数控机床的定位精度已由一般的 0.01～0.02ｍｍ提高到 0.008ｍｍ左右，亚微米 级机床达到0.0005ｍｍ左右，纳米级机床达到0.005～0.01μ ｍ，最小分辨率为１ｎｍ 的数控系统和机床已有产品。
数控中两轴以上插补技术大大提高，纳米级插补使 两轴联动出的圆弧都可以达到１μ 的圆度，插补前多程序段预读，大大提高插补质量， 并可进行自动拐角处理等。
（3）复合加工、新结构机床大量出现 如５轴５面体复合加工机床，５轴５联动加工各类异形零件。也派生出各新颖的 机床结构，包括６轴虚拟轴机床，串并联铰链机床等。采用特殊机械结构，数控的特 殊运算方式，特殊编程要求。
（4）使用各种高效特殊功能的刀具使数控机床“如虎添翼”。如内冷钻头由于使高压 冷却液直接冷却钻头切削刃和排除切屑，在钻深孔时大大提高效率。加工钢件切削速 度能达1000ｍ/ｍｉｎ，加工铝件能达5000ｍ/ｍｉｎ。
（5）数控机床的开放性和联网管理，已是使用数控机床的基本要求，它不仅是提高数 控机床开动率、生产率的必要手段，而且是企业合理化、最佳化利用这些制造手段的 方法。因此，计算机集成制造、网络制造、异地诊断、虚拟制造、异行工程等等各种 新技术都在数控机床基础上发展起来，这必然成为２１世纪制造业发展的一个主要潮 流。
1．1．2 数控技术的发展趋势 现代制造业的飞速拓展和信息技术的发展应用，促使数控技术不断更新，变化日新 月异，其发展的新趋势基本朝着五个大的方向：
1．高速化发展新趋势 效率是先进制造技术的主体，高速加工技术可极大地提生产高效，目前高速加工 中心进给速度达80m/min，甚至更高，空运行速度可达100m/min 左右。当今世界上许 多汽车厂，包括在我国的一些汽车公司，已经采用以高速加工中心组成的生产线部分 黑龙江工程学院专科生毕业论文 4 替代组合机床。美国CINCINNATI 公司的HyperMach 机床进给速度最大达60m/min， 快速为100 m／min，加速度达2g，主轴转速已达60000r/min。
2. 精密化发展新趋势 高精加工技术可极大地提高效率，提高产品的质量和档次，提高市场竞争能力。
在加工精度方面，由于各组件加工的精密化，微米的误差已不是问题，普通级数控机 床的加工精度已由10μ m提高到5μ m ，精密级加工中心则从3～5μ m ，提高到1～ 1.5μ m，并且超精密加工精度已开始进入纳米级(0.01μ m)。以计算机辅助生产(CAM) 系统的发展带动数控控制器的功能越来越多。而为实现高速、高精加工，与之配套的 功能部件如电主轴、直线电机得到了快速的发展，应用领域进一步扩大。
3. 智能化发展新趋势 未来的数控装备将具有一定智能化的功能，智能化内容包括数控系统中的各个方 面：如为追求加工效率和加工质量方面的智能化，加工过程的自适应控制，工艺参数 自动生成；
简化编程、简化操作方面的智能化，如智能化的自动编程、智能化的人机 界面等；
为提高驱动性能及使用连接方便的智能化，如前馈控制、电机参数的自适应 运算、自动识别负载自动选定模型、自整定等。
4. 开放化发展新趋势 数控系统开放化已成为数控系统的未来之路。开放式数控系统就是数控系统的开 发可以在统一的运行平台上，面向机床厂家和最终用户，通过改变、增加或剪裁结构 对象（数控功能），形成系列化，并可方便地将用户的特殊应用和技术诀窍集成到控 制系统中，快速实现不同品种、不同档次的开放式数控系统，形成具有鲜明个性的名 牌产品。它解决了传统的数控系统封闭性和数控应用软件的产业化生产存在的问题。
美国、欧共体和日本等国纷纷实施战略发展计划，并进行开放式体系结构数控系统规 范(OMAC、OSACA、OSEC)的研究和制定。我国在 2000 年也开始进行中国的 ONC 数控系统的规范框架的研究和制定。目前开放式数控系统的体系结构规范、通信规范、 配置规范、运行平台、数控系统功能库以及数控系统功能软件开发工具等是当前研究 的核心。
5.网络化发展新趋势 网络化数控装备是近两年国际著名机床博览会的一个新亮点。数控装备的网络化 将极大地满足生产线、制造系统、制造企业对信息集成的需求，也是实现新的制造模 式如敏捷制造、虚拟企业、全球制造的基础单元。近年国内外一些著名数控机床和数 控系统制造公司都相关的新概念和样机，日本山崎马扎克（Mazak) 公司展出的 “CyberProduction Center”（智能生产控制中心，简称 CPC)；
德国西门子(Siemens) 黑龙江工程学院专科生毕业论文 5 公司展出的Open Manufacturing Environment（开放制造环境，简称OME）等，反映了 数控机床加工向网络化方向发展的趋势。
数控系统的网络化促进了柔性自动化制造技术的发展，现代柔性制造系统从点 (数控单机、加工中心和数控复合加工机床)、线(RMC、FMS、FTL、FML)向面(工段 车间独立制造岛、FA)、体(CIMS、分布式网络集成制造系统)的方向发展。柔性自动 化技术以易于联网和集成为目标，同时注重加强单元技术的开拓、完善，数控机床及 其构成的柔性制造系统能方便地与CAD、CAM、CAPP、MTS 联结，向信息集成方向 发展。
1．1．3 数控机床组成 (1)机床主体 机床主机是数控机床的主体。它包括床身、底座、立柱、横梁、滑座、工作台、 主轴箱、进给机构、刀架即自动换刀装置等机械部件。根据零件不同的加工方式分车 床、铣床、钻床、镗床、磨床、重型机床、电加工机床以及其它类型机床。
(2)数控装置 数控装置是数控机床的核心，现代数控装置均采用CNC(ComputerNumerical Control)形式，它包括硬件(印刷电路板、CRT显示器、键盘、纸带阅读机等)以及相应 的软件。CNC装置用于实现输入数字化的零件程序，并完成输入信息的存储、数据的 变换、插补运算以及实现各种控制功能。
(3)输入装置 现代数控系统提供了多种程序输入方法，如通过面板人工现场输入(MDI方式)、 通过磁盘驱动器输入、通过串行通讯口输入及传统的纸带阅读机输入等。现代数控系 统均配置有大容量存储器RAM来存储已输入数控系统的加工程序。通过数控系统的显 示器及键盘可现场对内存中的加工程序进行编辑与修改。
(4)伺服系统和测量反馈系统 伺服系统是数控机床的重要组成部分，用于实现数控机床的进给伺服控制和主轴 伺服控制。伺服系统包括驱动装置和执行机构两大部分。驱动装置由主轴驱动单元、 进给驱动单元和主轴伺服电动机组成。步迸电动机、直流伺服电动机和交流伺服电动 机是常用的驱动装置。
测量元件将数控机床各坐标轴的实际位移值检测出来并经反馈系统输入到机床的 数控装置中，数控装置对反馈回来的实际位移值与指令值进行比较，并向伺服系统输 出达到设定值所需的位移量指令。
(5)数控机床的辅助装置 黑龙江工程学院专科生毕业论文 6 辅助装置是保证充分发挥数控机床功能所必需的配套装置，常用的辅助装置包括：
气动、液压装置，排屑装置，冷却、润滑装置，回转工作台和数控分度头，防护，照 明等各种辅助装置。
(6)控制介质 现代数控机床不仅可以用CNC装置上的键盘直接输入零件的程序，也可以利用自 动编程机，在机外进行零件的程序编制，将程序记录在信息载体上(如纸带、磁带、磁 盘等)，然后送入数控装置。对于较为复杂的零件，一般都是采用这种自动程序编制的 方法。
数控机床的构成如图1．1所示。
图1．1数控机床构成 1．1．4 数控机床的特点 1) 加工精度高: 数控机床是精密机械和自动化技术的综合体。机床的数控装置可以对机床运动中 产生的位移、热变形等导致的误差，通过测量系统进行补偿而获得很高且稳定的加工 精度。由于数控机床实现自动加工，所以减少了操作人员素质带来的人为误差，提高 了同批零件的一致性。
2)生产较高：
就生产效率而言，相对普通机床，数控机床的效率一般能提高2～3倍、甚至十几 倍。主要体现在以下几个方面: a. 一次装夹完成多工序加工，省去了普通机床加工的多次变换工种、工序间的转件 以及划线等工序。
b. 简化了夹具及专用工装等，由于是一次装夹完成加工。所以普通机床多工序的夹 具省去了，即使偶尔必须用到专用夹具。由于数控机床的超强功能夹具的结构也可简 化。
黑龙江工程学院专科生毕业论文 7 3)减轻劳动强度，数控机床的操作由体力型转为智力型。
4)改善劳动条件，如深扬公司的产品采用全封闭护罩,机床不会有水、油、铁屑溅出， 可有效保持工作环境的清洁。
5)有利于生产管理：
a. 程序化控制加工、更换品种方便；
b. 一机多工序加工，减化生产过程的管理，减少管理人员；
c. 可实现无人化生产。
本章小结 本章主要论述了数控机床中数控系统的组成及分类，数控机床的原理在了解数控 技术发展的基础上，理解数控机床与现代机械制造系统之间的关系和发展数控机床的 必要性。
黑龙江工程学院专科生毕业论文 8 第二章 气动技术知识 2.1 气动技术的基本知识 2.1.1 基本概念 气动技术是以压缩空气作为介质，以空气压缩机作为动力源，来实现能量传递或信 号传递与控制的工程技术，是流体传动与控制的重要重要组成技术之一，也是实现工 业自动化和机电一体化的重要途径。
2.1.2 气动技术中常用的单位 1 个大气压=760mmHg =1.013bar =101kpa 压力单位换算 1N/㎡= bar 10 5 = 10 02 . 1 7 kgf/m ㎡= 10 02 . 1 5 kgf/c ㎡ 1kgf/c ㎡=0.1Mpa 2.1.3 气动控制装置的特点 ⑴空气廉价且不污染环境，用过的气体可直接排入大气 ⑵速度调整容易 ⑶元件结构紧凑，可靠性高 ⑷受湿度等环境影响小 ⑸使用安全便于实现过载保护 ⑹气动系统的稳定性差 ⑺工作压力低，功率重量比小 ⑻元件在行程中途停止精度低 2.1.4 气动系统的组成 1.气动系统基本由下列装置组成 (1)动力装置: 动力装置是指能将原动机的机械能转换成气压能的装置，它是气压传动 系统的动力源。对气压传动系统来说是气压发生装置，也称为气源装置，其作用是为 气压传动系统提供压缩空气。
(2)控制调节装置:它包括各种阀类元件，其作用是用来控制工作介质的流动方向、压 黑龙江工程学院专科生毕业论文 9 力和流量，以保证执行元件和工作机构按要求工作。
(3)执行元件: 执行元件指缸或马达，是将压力能转换为机械能的装置，其作用是在工 作介质的作用下输出力和速度(或转矩和转速)，以驱动工作机构作功。
(4)辅助装置: 除以上装置外的其它元器件部称为辅助装置，如油箱、过滤器、蓄能器、 冷却器、分水滤气器、油雾器、消声器、管件、管接头以及各种信号转换器等。它们 是一些对完成主运动起辅助作用的元件，在系统中也是必不可少的，对保证系统正常 工作有着重要的作用。
(5）工作介质:工作介质指传动气体，在气压传动系统中通常指压缩空气。
2.气动系统基本由下列元件组成 (1)气源装置——气动系统的动力源提供压缩空气 (2)空气处理装置——调节压缩空气的洁净度及压力 (3)控制元件 方向控制元件——切换空气的流向 流量控制元件——调节空气的流量 (4)逻辑元件——与或非 (5)执行元件——将压力能转换为机械功 (6)辅助元件——保证气动装置正常工作的一些元件 压缩机 a）气源装置 储气罐 后冷却器 过滤器 油雾分离器 减压阀 b）空气调节 油雾器 处理装置 空气净化单元 干燥器 其它 黑龙江工程学院专科生毕业论文 10 电磁阀 气缸 气压控制阀 带终端开关气缸 方向控制阀 机械操作阀 带制动器气缸 手动阀 气缸 带锁气缸 其它 带电气缸 其它 速度控制阀 回转执行件 C）控制元件 速度控制阀 d）执行元件 逻辑阀 空气马达 管子接头 消音器 e）辅助元件 压力计 其它 2.2 气动元件介绍 2.2.1 空气处理元件 压缩空气中含有各种污染物质。由于这些污染物质降低了气动元件的使用寿命。
并且会经常造成元件的误动作和故障。
1．空气滤清器 空气滤清器又称为过滤器、分水滤清器或油水分离器。它的作用在于分离压缩空 气中的水分、油分等杂质，使压缩空气得到初步净化。
2.油雾分离器 油雾分离器又称除油滤清器。它与空气滤清器不同之处仅在于所用过滤元件不 同。空气滤清器不能分离油泥之类的油雾，原因是当油粒直径小于2～3ц m 时呈干态， 很难附着在物体上，分离这些微粒油雾需用凝聚式过滤元件，过滤元件的材料有：
1）活性炭 2）用与油有良好亲和能力的玻璃纤维、纤维素等制成的多孔滤芯 3.空气干燥器 为了获得干燥的空气只用空气滤清器是不够的，空气中的湿度还是几乎达100%。
当湿度降时，空气中的水蒸气就会变成水滴。为了防止水滴的产生，在很多情况下还 需要使用干燥器。干燥器大致可分为冷冻式和吸附式两类。
黑龙江工程学院专科生毕业论文 11 4.空气处理装置 空气滤清器、调压阀和油雾器等组合在一起，即称为空气处理装置。
a) 空气处理三联件（FRL 装置） 空气处理三联件俗称气动三大件。它是由滤清器、调压阀和油雾器三件组成的， b) 空气处理双联件 这是由组合式过滤器减压阀与油雾器组成的空气处理装置。
c) 空气处理四联件 它是由滤清器、油雾分离器、调压阀和油雾器四件组成，用于需要优质压缩空气 的地方。
5.调压阀（减压阀） 调压阀是输出压力低于输入压力，并保持输出压力稳定的压力控制元件。由于大 多是与滤清器和油雾器连成一体使用，所以把它分在空气处理元件一类中。
6.油雾器 气动系统中有很多装置都有滑动部分如：气缸体与活塞，阀体与阀芯等。为了保 证滑动部分的正常工作需要润滑，油雾器是提供润滑油的装置 2.2.2 气动控制元件 一、 方向控制阀 方向控制阀是气动控制回路中用来控制气体流动方向和气流通断，从而使气路中 的执行元件能按要求方向进行动作的元件。在各类元件中，方向控制阀的种类最多。
主要有换向阀和单向阀两大类。前者包括电磁阀，气控阀等，后者主要有单向阀，梭 阀等，应用都很广泛。
1. 换向阀 换向阀主要有转阀和滑阀两大类本公司主要使用滑阀结构的换向阀。
滑阀依靠其中的滑柱式阀芯处在不同位置上来接通或切断气路的。一般地讲，阀 芯的切换位置主要有二个或三个，即有二位阀和三位阀之分。
黑龙江工程学院专科生毕业论文 12 表 2 二 通 三 通 四 通 五 通 二 位 中 位 封 闭 中 位 加 压 中 位 卸 压 三 位 A P A A A P P P R R A P R B A B P R 2 R 1 A P R A B R P A B R 2 P R 1 A B R P A B R 2 P R 1 A B R P A B R 2 P R 1 表一 表一中□代表了阀的一个切换位置，故而有几个长方形表示该阀是几位的。长方 形中的箭头 表示在该位置上气流流动的方向，┻则表示在这一位置上气流被切断。
二位阀有自复位和自保持两种。三位阀的阀芯除了可以停在阀体的两端外，还可 有一个中间位置。
气动阀通过气压信号切换阀芯，分成直接作动式和间接作动式两种，气动阀犹如 去掉了电磁线圈后的电磁阀。由于采用气压信号控制，所以动作慢，不能指望像电磁 阀那样高速动作，但寿命一般都较长。气动控制阀与电磁阀的区别是不用电磁铁，因 而控制信号不是电信号而是气压信号，常用于防爆场合或不用电的简易生产线上。
2. 单向阀 图2.1 进 气 口 出 气 口 进 气 口 出 气 口 当 有 气 流 从 进 气 口 进 入 压 迫 弹 簧 下 移 打 开 阀 门 使 气 流 通 过 , 反 向 从 出 气 口 进 气 则 不 能 从 另 一 端 口 获 得 输 出 . 图1 图2.2 P R A P R A 2 1 图 2 如图2.1 单向阀只允许气流沿一个方向流动而不能反向流动。单向阀用在气路中 黑龙江工程学院专科生毕业论文 13 需要防止空气逆流的场合，还可用在气源停止供气时需要保持压力的地方。梭阀相当 于两个单向阀合成，有两个进气口，一个出气口，因而无论哪个进气口进气，出口总 有输出，且出口总和压力高的进气口相联。双压阀则是“与”的功能，只有两口均有 气流时才会使出口有输出。
图2.2 为快速排气阀的工作原理。当P 腔进气后，活塞上移，阀口2 开，阀口1 闭， P A 接通。当排气时，活塞下移，阀口2 闭1 开，A R 接通，管路气体从R 口排出。快速排气阀主要用于气缸排气，以加速气缸的动作。
二、 流量控制阀 在气动系统中，如要对气缸运动速度加以控制或需要延时元件计时时，就要控制 压缩空气的流量。在流量控制时，只要设法改变管道的截面就可。
流量控制阀分为节流阀，速度控制阀和排气节流阀数种等。
1．节流阀 可调式节流阀依靠改变的流通面积来调节气流。
2．速度控制阀 速度控制阀由节流阀和单向阀组合而成。故而又叫单向节流阀，通过调节流量达 到控制执行元件速度的目的。
三、 压力控制阀 压力控制阀是利用阀芯上的气压作用力和弹簧力保持平衡来进行工作的，平衡状 态的任何破坏都会使阀芯位置产生变化，其结果不是改变阀口开度的大小（例如溢流 阀、减压阀），就是改变阀口的通断（例如安全阀，顺序阀）。
1. 溢流阀 溢流阀由进口（P）处的气压压力控制阀芯动作，当进口处压力达到预设值时阀芯 克服弹簧力动作使得进、出口导通，从而实现溢流作用。如图2.3(a)所示。
P P 图 3 P ＞ P 预 P ＜ P 预 图3 P ＞P 预 P ＜P 预 P P 图 2.3(a) 图 2.3(b) 2.减压阀 减压阀则是由出口处压力驱动阀芯，当出口处压力达到预设值时阀芯克服弹簧力 黑龙江工程学院专科生毕业论文 14 动作使得进、出口截断，从而实现减压作用。如图2.3(b)所示。
四、执行元件 气动系统中将压缩空气的压力转换成机械能，从而实现所要求运动的驱动元件， 称为执行元件。它分为气缸和气动马达两大类。相对于液压和机械传动，它结构简单， 维修方便。但由于压缩空气的压力通常为0.3-0.6Mpa 故而输出力小。
气缸是用压缩空气作动力源，产生直线运动或摆动，输出力或力矩做功的元件。
主要气缸主要类型和特点见附表2。
2.3 气动回路 （一）回路设计基础 1）路的构成（图2.4） 压 力控 制阀 气源处理装 置 方向 控 制阀 流 量 控制 阀 驱动 装 置 检测 装置 控 制回 路 操作 装置 指示 装置 电 源 气源 空 气 压缩 机 过 滤器 油 雾器 减压 阀 电 磁阀 气 控阀 速度 控 制阀 气 缸 驱 动部 分 限 位 开关 光 电管 限 位阀 接 近 开关 传 感器 P L C 继电 器回 路 按 钮 按 钮 阀 选择 开关 指 示灯 蜂 鸣器 控 制部 分 检测 部分 图 4 图2.4 2）控制方式 （二）驱动回路 2.3.1 驱动气缸的基本回路 在通常使用的气缸中有单作用气缸和双作用气缸。以下介绍驱动这些气缸的基本 回路。
1）单作用气缸只在一个方向上的运动靠压缩空气驱动，靠弹簧力的作用回 程。
P 单 作 用 气 缸 速 度 控 制 阀 换 向 阀 气 源 三 联 件 图 5 图2.5 2)图2.5 为使用单作用气缸作往复运动的气路图。换向阀（电磁阀）使用二 黑龙江工程学院专科生毕业论文 15 位三通阀。换向阀的P 口与气源净化装置相连接，A 口与气缸相连接。速度控制 阀接在换向阀与气缸之间。速度控制阀有方向性，连接时不可接反。
回路的动作动原理如下：
在初始位置时，P 口封闭，气缸的气缸盖一侧通过速度控制阀的单向阀和换 向阀直接与大气相通。气缸活塞靠弹簧力的作用停止于完全缩回的位置.当电磁 阀通电换向时,气源通过速度控制阀给气缸供气,压缩弹簧使活塞前进.调整速度 控制阀节流孔的大小,可以控制活塞前进速度.当电磁阀断电恢复到初始位置 时,P 口再次封闭,气缸内空气排出.活塞在弹簧力作用下后退并返回原点.这时气 缸的速度不能控制. 2）双作用气缸的驱动回路 图2.6 为使双作用气缸作往复运动的气路图。换向阀使用二位五通阀（二位 四通阀也可以），换向阀的P 口与气源静化装置相连接。A 口与气缸杆一侧的接 口相连，B 口与气缸盖一侧的接口相连。速度控制阀接在换向阀与气缸之间（注 意方向与单作用气缸时相反）。
在初始位置时，P 口与气缸杆一侧相通，另一方面，气缸盖一侧通过换向 阀与大气相通。这时气缸活塞处于后死点的位置上。当电磁阀通电换向时，气 缸盖一侧通压缩空气，气缸杆一侧空气排出，活塞前进。活塞的速度由速度控 制阀①调整。当电磁阀断电回到初始位置时，气缸杆一侧充气，气缸盖一侧排 气，活塞后退。后退的速度由速度控制阀②调整。
双 作 用 气 缸 速 度 控 制 阀 1 速 度 控 制 阀 2 换 向 阀 A B R 1 R 2 P 图 6 图2.6 2.3.2 气缸的速度控制回路 基于不同的目的和条件，可使用各种回路对气缸进行速度控制。下面介绍通常使 用的基本回路。
b) 入口节流式 黑龙江工程学院专科生毕业论文
【篇4】数控专业论文
毕业论文
题目 飞轮的数控加工工艺及程序设计
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专 业 、
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飞轮的数控加工工艺及程序设计
摘要 数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，他对国计民生的一些重要行业（IT、汽车、轻工、医疗等）的发展起着越来越重要的作用，因为这些行业所需装备的数字化已是现代发展的大趋势,是提高制造能力和水平，提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力,是使国家加速经济发展、提高综合国力和国家地位的重要途径。
飞轮是一个惯性储能零件,拿四冲程发动机来说,进气,压缩,爆燃,排气,这是个冲程之间只有爆燃冲程是对外做正功的,其他三个冲程都是为了这个爆燃冲程所做的准备工作,这三个冲程的能量就是飞轮提供的,飞轮的能量是爆燃冲程积攒下来的,当然这是少部分能量,大部分都变成动力对外输出了。
飞轮是发动机中有重要作用但结构形状相对简单的零件之一，本文主要介绍了某发动机飞轮的数控加工工艺，从零件图纸的分析到工艺的制定，再到程序的编制，最终完成该零件的加工。
由于本人水平有限，加之时间过急，文中有不足之处还望老师加以指点。
关键词：零件图 工艺规程 数控刀具 程序设计
飞轮的数控加工工艺及程序设计
前言 飞轮是一个惯性储能零件,拿四冲程发动机来说,进气,压缩,爆燃,排气,这是个冲程之间只有爆燃冲程是对外做正功的,其他三个冲程都是为了这个爆燃冲程所做的准备工作,这三个冲程的能量就是飞轮提供的,飞轮的能量是爆燃冲程积攒下来的,当然这是少部分能量,大部分都变成动力对外输出了。
至于冷却水箱,它是作为发动机散热的一个液体回路,吸收缸体的热量,防止发电机过热.由于水的比热容是自然界中最大的,热导率也相当高,所以发动机的热量通过冷却水这个液体回路,利用水作为载热体,再通过大面积的散热片传递给空气,效率会比较高。而且冷却效果更均匀(相对直接空气冷却)。
1 飞轮的作用
柴油机上的飞轮看上去就是一块笨重的铸铁圆盘，它到底有什么作用呢?
（1）使机械运转均匀 飞轮高速旋转，由于惯性作用可贮藏能量，也可放出能量，克服运动阻力，使发动机运转平稳。当超速运转时，它能把能量贮藏起来，使其缓慢提速，避免猛然高速运转，造成来不及操纵而失去控制；
当低速运转时，它能把能量释放出来，使其慢慢降速，避免猛然低速导致停车。因此可使机械运转均匀，旋转平稳。
（2）协助启动 柴油机是压缩点火的，启动时，首先必须快速摇转飞轮，使其具有启动惯性，帮助活塞越过压缩上止点，达到启动目的。同时，在使用中，可使曲轴连杆机构越过不作功的进气、压缩、排气三个辅助行程，使曲轴能平稳旋转。
（3）方便校正供油提前角 各种型号的柴油机，都有不同的供油提前角，如190A柴油机的供油提前角是在上止点前35度~39度；
S195柴油机的供油提前角是在上止点前16度~20度。供油提前角过大，就会使喷入的柴油提前燃烧，工作粗暴，气缸有敲击声，柴油机功率下降，启动摇车时易发生反转；
供油提前角过小，就会启动困难，燃烧不完全，机温过高，油耗增大，排气管冒黑烟和功率下降。但活塞是装在机体内面的，怎样才知道供油提前角是多大呢？所以，为了准确调整供油提前角，就在飞轮边缘上刻有供油提前角的记号，校正供油提前角时，看准飞轮边缘上的刻度去校正就行了。
（4）方便调整气门间隙 气门间隙过小，零件受热膨胀伸长时，引起气门关闭不严而漏气，燃烧不完全，烧坏气门与气门座，还有可能发生活塞顶部与气门相撞的现象;气门间隙过大，会使气门迟开早关，开启延续时间缩短，气门开度减小，引起进气不足，废气排不干净，加剧气门与摇臂的撞击，增加其磨损。总之，不管是过大还是过小，都会使柴油机功率下降，油耗上升。因此在飞轮边缘上打有“0”号的上止点刻线，在校正气门间隙时，把飞轮转向压缩行程上止点，即“0”刻线，对准机体上的标志，使气门都处在关闭的情况下，才可进行气门间隙的调整。
（5）降低柴油机温度 190A型柴油机的飞轮前端铸有许多叶片，成为柴油机的冷却风扇。柴油机工作时，飞轮高速旋转，由于离心力作用，使飞轮室中心处的空气加速流动，降低柴油机、冷却水的温度。
2 零件图分析
2.1 零件图
图2.1 零件图
从零件图2.1中可以看出该零件属于盘形零件，该零件主要由圆柱面、孔、键槽等特征组成。
2.2、零件的工艺分析
飞轮的零件图规定了一些技术要求，如图2.1所示。
Ф200外圆表面粗糙度为Ra3.2um；
Ф200外圆右端面粗糙度为Ra12.5um；
这些尺寸要求均不高，而图中中间的Ф38mm内孔的尺寸精度与表面粗糙度均有要求，在车削中，应重点保证，以及孔中的键槽精度要求也较高。由于Ф200外圆表面对基准面A有同轴度要求，因此该两部位需要在一道工序内完成。该零件中的技术要求，在数控车削中能够将其保证，适合在数控车削中加工，对于键槽也可在插床中得以保证，在插削时，应该设计好工装夹具。
3、工艺规程设计
3.1、毛坯的制造形式
零件的材料为HT200，考虑到零件材料的综合性能及材料成本和加工成本,保证零件工作的可靠,采用铸造。由于年产量为1000件以上，属于中批生产的水平，而且零件轮廓尺寸不大，故可以采用铸造成型，这从提高生产率、保证加工精度上考虑，也是应该的。确定该零件的毛坯零件图如图3.1所示。
图3.1 毛坯图
3.2、基准面的选择
基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一，基面选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。
3.2.1、粗基准的选择
对于一般轴类零件而言，以外圆作为粗基准是完全合理的。按照有关的粗基准选择原则（保证某重要表面的加工余量均匀时，选该表面为粗基准。若工件每个表面都要求加工，为了保证各表面都有足够的余量，应选择加工余量最小的表面为粗基准。）；
本设计选择轴的ф100的外圆面作为粗基准。
3.2.2、精基准的选择
按照有关的精基准选择原则（基准重合原则；
基准统一原则；
可靠方便原则），对于本零件可以采用ф200外圆作为精基准。
3.3、制定工艺路线
制订工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度以及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已经确定为中批生产的条件下，考虑采用普通机床以及部分高效专用机床，配以专用夹具，多用通用刀具，万能量具。部分采用专用刀具和专一量具。并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。
工艺路线：
工序1 铸造毛坯，如图3.1所示。
工序2 清砂。
工序3 热处理，对零件进行人工时效。
工序4 细清砂。
工序5 喷漆，在非加工表面上涂上一层防锈漆。
工序6 装夹Ф100外圆表面，车削加工，内容包括：车右端面，控制右端面至孔底的深度为22.5；
车外圆Ф200至图样尺寸；
钻车内孔38mm至尺寸要求；
倒角2×45°。
工序7 掉头装夹Ф200外圆表面，内容包括：车左端面，保证尺寸110mm；
车Ф100外圆表面，保证尺寸95mm。
工序8 划线，在Ф100端面上划10±0.018mm键槽线。
工序9 在插床上插削键槽。
工序10 以200的外圆及其一端面定位，用键槽定向，钻4-Ф20的孔。
工序11 零件静平衡检查。
工序12 按照图纸要求，检查各部分尺寸要求。
工序14 入库。
4、数控加工工艺分析
4.1、数控加工内容
① 数控车削包括端面、内外轮廓面、成形表面、螺纹、切断等工序的切削加工；
② 数控车床主要用于加工轴类、盘类等回转体零件；
③ 车削中心上可以实现车削和铣削的复合加工；
④ 数控车削工艺灵活多变，其丰富的循环功能指令、各类刀具的选择，是学习的重点内容。
⑤ 在数控车床和车削中心上加工的零件，一般采用手工编程，对具有复杂外轮廓的回转体零件可以采用自动编程。
4.2、数控机床的选择
从该零件的图纸分析可以得出，该零件精度要求一般，选用数控机床加工的目的是为了提高生产效率，降低人力劳动，从而也能更有效的保证零件的加工精度，根据现场的设备。
4.2.1、数控车床参数
车床选择的机床是CKA340A，其技术参数如下所示：
全自动变频调速主轴系统 型号 CK340A 。
广州数控系统 最大工件回转直径 340mm 。
伺服电机/步进电机 刀架上最大回转直径 180mm 。
手动脉冲 最大加工长度 350mm 。
变频电机 自动刀架工位数 4 。
四工位电动刀架 主轴转速范围 50-2000r/min变频调速 。
精密滚珠丝杠付。
手动卡盘 主轴通孔 φ42 。
自动润滑系统 主轴内孔锥度 MT6# 。
冷却系统 尾座套筒行程 110mm 。
手动尾座 尾座套筒锥度 MT4# 。
半封闭防护罩 导轨硬度 HRC52 。
主电机功率 4KW 。
驱动电机 伺服 步进 。
X-4N X-8N 。
Z-6N Z-12N 。
快速移动速度 X-8m/min X-6m/min 。
Z-8m/min Z-6m/min 。
刀架重复定位精度 ≤0.005mm 。
X轴重复定位精度 ≤0.010mm 。
Z轴重复定位精度 ≤0.010mm 。
自动润没间歇时间 12min/time 。
外形尺寸 1650×950×1400 。
机床重量 1500KG 。
4.2.2、数控插床参数
参数如下：
型号：SKB5050A
主电机功率：7500（kw）
工件尺寸范围：1000*660*1000mm
技术参数
4.2.3、数控铣床参数
根据现场的设备，选择XK714床身式数控铣床，具体参数如下：
FANUC-Oi系统 型号XK714 规格 400*800
技术参数：
4.3、夹具的选择
4.3.1、数控车床夹具
本题中的零件为回转型零件，切同轴度要求不高。可直接选用机床的自带的三爪自定心卡盘装夹即可。
三爪卡盘是最常用的车床也是数控车床的通用卡具。三爪卡盘最大的优点是可以自动定心。它的夹持范围大，但定心精度不高，不适合于零件同轴度要求高时的二次装夹。
三爪卡盘常见的有机械式和液压式两种。液压卡盘装夹迅速、方便，但夹持范围小，尺寸变化大时需重新调整卡爪位置。数控车床经常采用液压卡盘，液压卡盘特别适用于批量加工。
4.3.2、数控插床夹具
由于键槽部位的精度要求较高，为了保证其精度要求，并提高生产效率，在插削时选用专用夹具进行装夹，夹具名称为B5020，此夹具为组合夹具。夹具如图4.1所示。
图4.2 夹具三视图
4.3.3、数控铣床夹具
在铣床上主要是用来钻孔，目的为了提高加工效率，夹具选用钻床的夹具进行装夹，即选用Z525专用钻模进行装夹。
4.4、数控刀具的选择
4.4.1、刀具的材料和性能
刀具材料的发展对切削技术的进步起着决定性的作用。切削中所使用的刀具材料有金刚石、聚晶立方氮化硼、陶瓷、硬质合金、高速钢等。刀具损坏机理是刀具材料合理选用的理论基础，刀具材料与工件材料的性能匹配合理是切削刀具材料选择的关键依据，要根据刀具材料与工件材料的力学、物理和化学性能选择刀具材料，才能获得良好的切削效果。
（1）高速钢是一种加入了较多的钨、钼、铬、钒等合金元素的高合金工具钢。高速钢具有较高的强度和韧性，并且具有一定的硬度和耐磨性。适合各类刀具的要求。高速钢刀具制造工艺简单，容易磨成锋利切削刃，因此尽管各种新型刀具材料不断出现，高速钢刀具在金属切削中仍占较大的比例。可以加工有色金属和高温合金。由于高速钢具有以上性能，活塞加工中的铣浇冒口、铣横槽及铣膨胀槽用铣刀、钻油孔用钻头等刀具都为高速钢材料。
（2）硬质合金是由难熔金属碳化物(如WC、TiC、TaC、NbC等)和金属粘结剂(如Co、Ni等)粉末经粉末冶金的方法制成。
由于硬质合金中都含有大量的金属碳化物，这些碳化物都有熔点高、硬度高、化学稳定好、热稳定性好等特点，因此，硬质合金材料的硬度、耐磨性、耐热性都很高。常用硬质合金的硬度为89～93HRA，比高速钢的硬度(83～86.6HRA)高，在800～1000℃时尚能进行切削。在540℃时，硬质合金的硬度为82～87HRA，在760℃时，硬度仍能保持77～85HRA。因此，硬质合金的切削性能比高速钢高得多，刀具耐用度可提高几倍到几十倍，在耐用度相同时，切削速度可提高4～10倍。
4.4.2、刀具的选择
根据刀具材料的性能以及零件的材料及热处理要求，可确定该零件的刀具材料可选择YT15、YW1、YW2。根据现场的刀具情况，决定选择YT15进行车削。具体的刀具请参见表4.1。
表4.1 数控加工刀具卡
图4.3
4.5、切削用量的选择
切削用量包括主轴转速、背吃刀量及进给速度，并常被称为切削三要素。其确定原则是：保证零件加工精度和表面粗糙度，充分发挥刀具切削性能，保证合理的刀具耐用度；
并充分发挥机床的性能，最大限度提高生产率，降低成本。
影响切削用量的因素很多，工件的材料和硬度、加工精度的要求、刀具的材料和耐用度，是否使用切削液等都是直接影响到切削用量的大小。在数控程序中，决定用量的参数是主轴转速和进给速度，它们两者的选择与在普通机床加工时的值相似，可以通过查表和计算得到，也可以查阅金属切削工艺手册根据经验数值给定。
本文在这里主要讲述车削用量的选择。
（1）主轴转速
主轴转速应根据允许的切削速度和工件（或刀具）直径来选择。其计算公式为：n=1000v/πD
式中
v----切削速度，单位为m/min，由刀具的耐用度决定；
n-- -主轴转速，单位为 r/min；
D----工件直径或刀具直径，单位为mm。
综合公式、机床说明书及加工经验,加工粗车主轴转速S=600r/min，精车外表面S=1200r/min，精车内轮廓S=800r/min。
（2）进给速度
进给速度是数控机床切削用量中的重要参数，主要根据零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具与零件的材料性质来选取。当加工精度和表面粗糙度要求高时，进给量应选择的小些。最大进给量受机床刚性和进给系统的性能影响，并与数控系统脉冲当量的大小有关。
车削加工时，进给量F与进给速度之间关系为：f=v/n
本加工中粗车F=0.2~0.25mm/r；
精车F=0.15~0.2mm/r，部分圆角、倒角F=0.1mm/r。
（3）背吃刀量
背吃刀量根据机床、工件和刀具的刚度来决定，在刚度允许的条件下，应尽可能使背吃刀量等于工件的加工余量，这样可以减少走刀次数，提高生产效率。为了保证加工表面质量，可留少量精加工余量，一般0.2～0.5mm。本加工中粗车背吃刀量为1.5mm，精车被吃刀量为0.5mm。
此外，车削加工中，切削三要素是相互关联的。在粗加工中，为提高效率，一般采用较大背吃刀量，此时切削速度和进给量相对较小；
而在半精加工和精加工阶段，一般采用较大切削速度、较小进给量和背吃刀量，以获得加工质量。
总之，切削用量的具体数值应根据机床性能、相关的手册并结合实际经验用类比方法确定。同时，使主轴转速、切削深度及进给速度三者能相互适应，以形成最佳切削用量。
5、工艺卡片
5.1、机械加工工艺过程卡片
5.2、数控车削加工工序卡片
6、数控加工程序清单
6.1、数控车床程序
（1）第一次装夹程序
O0001
T0101(端面车刀)
M03 S600
M08
G00 X212 Z7
G94 X200 Z0 F0.2
X190
X180
X170
X160
X150
X140
X130
X120
X110
X100
X90
X80
X70
X60
X50
X40
X30
X20
X10
X0
G00 X212 Z0 S1200
G01 X0 F0.15
G00 Z2
X300 Z150
T0202(外圆车刀)
M03 S600
G00 X212 Z2
G90 X208 Z-98 F0.2
X206
X204
X202
X200.5
X200 S1200
G00 X196
G01 Z0 F0.2
G01 X200 Z-2 F0.15(倒角)
G00 X300 Z150
T0303(麻花钻)
M03 S300
G00 X0 Z5
G01 Z-125 F0.2
Z5 F0.5
G00 X300 Z150
T0404(镗刀)
M03 S600
G00 X28 Z2
G90 X32 Z-125 F0.15
X34
X36
X37.9
X38 F0.05 S800
G00 X42
G01 Z0 F0.15
X38 Z-2 F0.05
G00 X30
Z150
X300
M30
(2)第二次装夹程序
O0002
T0101
M03 S600
M08
G00 X102 Z7
G94 X90 Z0 F0.2
X80
X70
X60
X50
X40
X38
G00 Z0
G01 X0 F0.1 S1200
G00 Z2
X202
Z-8 S600
G94 X190 Z-15 F0.2
X180
X170
X160
X150
X140
X130
X120
X110
X100
G00 Z-15
G01 X100 F0.1 S1200
Z2 F0.1
G00 Z150
X300
T0202(外圆车刀)
M03 S800
G00 X202 Z-15
G01 X196 F0.2
X200 Z-17 F0.1 (倒角)
G00 X300
Z150
T0404(镗刀)
M03 S800
G00 X42 Z2
G01 Z0 F0.2
X38 Z-2 F0.1（倒角）
G00 X36
Z150
X300
M30
6.2、数控铣床程序
O0003
T01 M06(中心钻)
M01
G00 G90 G54 X65 Y0 M03 S1200
G43 H1 Z50 M08
G98 G81 Z-39.5 R-37.5 F120
X0 Y65
X-65 Y0
X0 Y-65
G80 G00 Z150
T02 M06（麻花钻）
M01
G00 G90 G54 X0 Y-65 M03 S650
G43 H2 Z50
G98 G83 Z-115 R-37.5 F100
X65 Y0
X0 Y65
X-65 Y0
G80 G00 Z150
M30
总结
此次毕业设计是我们从大学毕业生走向未来工程师重要的一步。从最初的选题，开题到计算、绘图直到完成设计。其间，查找资料，老师指导，与同学交流，反复修改图纸，每一个过程都是对自己能力的一次检验和充实。
经过这几周的设计,成功地完成了飞轮零件的工艺设计和编程。通过本次设计，我对数控加工地整个过程有了较全面的理解。经过设计中选择刀具，我对数控机床工具系统的特点和数控刀具材料和使用范围有了较深的了解，基本掌握了数控机床刀具的选用方法；
经过设计加工工艺方案，进一步了解了工件定位的基本原理、定位方式和定位元件及数控机床用夹具的种类与特点，对教材中有关定位基准的选择原则和数控加工夹具的选择方法有了更深的理解；
经过编制零件的加工程序，基本熟悉数控编程的主要内容及步骤、编程的种类、程序的结构与格式，对数控编程前数学处理的内容、基点坐标、辅助程序段的数值计算有了进一步的认识。
此次毕业设计是对我专业知识和专业基础知识一次实际检验和巩固，同时也是走向工作岗位前的一次热身。但是毕业设计也暴露出自己专业基础的很多不足之处。比如缺乏综合应用专业知识的能力，对材料的不了解，等等。这次实践是对自己大学三年所学的一次大检阅，使我明白自己知识还很浅薄，虽然马上要毕业了，但是自己的求学之路还很长，以后更应该在工作中学习，努力使自己 成为一个对社会有所贡献的人，为中国数控制造业添上自己的微薄之力。
致谢
本人在毕业课题的设计中，学习了不少的新知识，体会到了学习的重要性，同时，感谢学校具远瞻的规划与教育，给予我们良好的学习环境，并提供给我们对学业及个人生涯发展的多元信息，帮助我们成长。
感谢学校领导对我的关怀和重视，使我得以发挥自己的特长，找到人生的价值。
感谢两年来陪伴我们学习与生活的恩师，感谢您们对我精心的教育，感谢您们没使我的学习变成劳作而成为一种快乐；
.感谢您们让我明白自身的价值；
.感谢您们帮助我发现了自己的专长，而且让我把事情做得更好。感谢您们容忍我的任性与错误，不仅教会了我知识，更教会了我如何做事，如何做人。
特别感谢乔世众谆谆教导，他的悉心指导与斧正，对于论文. 架构之启迪，及其内容的细心斟酌与指导，倍极辛劳。
最后感谢两年来陪伴我一起的同学们，伙伴们，所有的欢笑和泪水、成功和失败、骄傲和苦恼，我们曾一起分享；
那是我们青春中最灿烂的一页，最辉煌的回忆，而回忆中的每个人，都是栩栩如生，这些都将是我一生的财富。三年时间虽然短暂，但它必将在我的记忆里永恒。
参考文献
（1）. 余英良.数控加工编程及操作.北京：高等教育出版社，2004年9月
（2）. 赵云龙.先进制造技术.北京：机械工业出版社，2005，3
（3）. 胡学林．可编程控制器原理及应用.北京：电子工业出版社，2004
（4）. 倪森寿．机械设计基础．北京：高等教育出版社，2003
（5）. 唐应谦．数控加工工艺学．北京：中国劳动社会保障出版社，2000