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數(shù)控加工論文范文第1篇

關鍵詞:高速切削刀具;數(shù)控加工;應用

一、高速切削技術(shù)和高速切削刀具

目前,切削加工仍是機械制造行業(yè)應用廣泛的一種加工方法。其中,集高效、高精度和低成本于一身的高速切削加工技術(shù)已經(jīng)成為機械制造領域的新秀和主要加工手段。

“高速切削”的概念首先是由德國的C.S~omom博士提出的,并于1931年4月發(fā)表了著名的切削速度與切削溫度的理論。該理論的核心是:在常規(guī)的切削速度范圍內(nèi),切削溫度隨著切削速度的增大而提高,當?shù)竭_某一速度極限后,切削溫度隨著切削速度的提高反而降低。此后,高速切削技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了以下4個階段:高速切削的設想與理論探索階段(193l—l971年),高速切削的應用探索階段(1972-1978年),高速切削實用階段(1979--1984年),高速切削成熟階段(20世紀90年代至今)。高速切削加工與常規(guī)的切削加工相比具有以下優(yōu)點:第一,生產(chǎn)效率提高3～1O倍。第二,切削力降低30%以上,尤其是徑向切削分力大幅度減少,特別有利于提高薄壁件、細長件等剛性差的零件的加工精度。第三,切削熱95%被切屑帶走,特別適合加工容易熱變形的零件。第四,高速切削時,機床的激振頻率遠離工藝系統(tǒng)的固有頻率,工作平穩(wěn),振動較小,適合加工精密零件。

高速切削刀具是實現(xiàn)高速加工技術(shù)的關鍵。刀具技術(shù)是實現(xiàn)高速切削加工的關鍵技術(shù)之一,不合適的刀具會使復雜、昂貴的機床或加工系統(tǒng)形同虛設,完全不起作用。由于高速切削的切削速度快,而高速加工線速度主要受刀具限制,因為在目前機床所能達到的高速范圍內(nèi),速度越高,刀具的磨損越快。因此,高速切削對刀具材料提出了更高的要求,除了具備普通刀具材料的一些基本性能之外,還應突出要求高速切削刀具具備高的耐熱性、抗熱沖擊性、良好的高溫力學性能及高的可靠性。高速切削技術(shù)的發(fā)展在很大程度上得益于超硬刀具材料的出現(xiàn)及發(fā)展。目前常用的高速切削刀具材料有:聚晶金剛石(PCD)、立方氮化硼(CBN)、陶瓷、Ti(C,N)基金屬陶瓷、涂層刀具fCVD)~超細晶粒硬質(zhì)合金等刀具材料。

二、高速切削刀具的發(fā)展情況

金剛石刀具材料。金剛石刀具具有硬度高、抗壓強度高、導熱性及耐磨性好等特性,可在高速切削中獲得很高的加工精度和加工效率。金剛石刀具分為天然金剛石和人造金剛石刀具。然而,由于天然金剛石價格昂貴,加工焊接非常困難,除少數(shù)特殊用途外,很少作為切削工具應用在工業(yè)中。近年來開發(fā)了多種化學機理研磨金剛石刀具的方法和保護氣釬焊金剛石技術(shù),使天然金剛石刀具的制造過程變得比較簡單,因此在超精密鏡面切削的高技術(shù)應用領域,天然金剛石起到了重要作用。

立方氮化硼刀具材料。立方氮化硼(CBN)是純?nèi)斯ず铣傻牟牧?是20世紀50年代末用制造金剛石相似的方法合成的第二種超材料——CBN微粉。立方氮化硼(CBN)是硬度僅次于金剛石的超硬材料。雖然CBN的硬度低于金剛石,但其氧化溫度高達1360℃,且與鐵磁類材料具有較低的親和性。因此,雖然目前CBN還是以燒結(jié)體形式進行制備,但仍是適合鋼類材料切削,具有高耐磨性的優(yōu)良刀具材料。CBN具有高硬度、高熱穩(wěn)定性、高化學穩(wěn)定性等優(yōu)異性能,因此特別適合加工高硬度、高韌性的難加工金屬材料。PCBN刀具是能夠滿足先進切削要求的主要刀具材料,也是國內(nèi)外公認的用于硬態(tài)切削,高速切削以及干式切削加工的理想刀具材料。PCBN刀具主要用于加工淬硬鋼、鑄鐵、高溫合金以及表面噴涂材料等。國外的汽車制造業(yè)大量使用PCBN刀具切削鑄鐵材料。PCBN刀具已為國外主要汽車制造廠家各條生產(chǎn)線上使用的新一代刀具。

陶瓷刀具。與硬質(zhì)合金相比,陶瓷材料具有更高的硬度、紅硬性和耐磨性。因此,加工鋼材時,陶瓷刀具的耐用度為硬質(zhì)合金刀具的10～20倍,其紅硬性比硬質(zhì)合金高2～6倍,且化學穩(wěn)定性、抗氧化能力等均優(yōu)于硬質(zhì)合金。陶瓷刀具材料的強度低、韌性差,制約了它的應用推廣,而超微粉技術(shù)的發(fā)展和納米復合材料的研究為其發(fā)展增添了新的活力。陶瓷刀具是最有發(fā)展?jié)摿Φ母咚偾邢鞯毒?在生產(chǎn)中有美好的應用前景,目前已引起世界各國的重視。在德國約70%加工鑄件的工序是用陶瓷刀具完成的,而日本陶瓷刀具的年消耗量已占刀具總量的8%～l0%。

涂層刀具。涂層材料的發(fā)展,已由最初的單一TiN涂層、TiC涂層,經(jīng)歷了TiC-112o3-TiN復合涂層和TiCN、TiA1N等多元復合涂層的發(fā)展階段,現(xiàn)在最新發(fā)展了TiN/NbN、TiN/CN,等多元復合薄膜材料,使刀具涂層的性能有了很大提高。硬質(zhì)涂層材料中,工藝最成熟、應用最廣泛的是TiN。(氮)化鈦基硬質(zhì)合金(金屬陶瓷)金屬陶瓷與由WC構(gòu)成的硬質(zhì)合金不同,主要由陶瓷顆粒、TiC和TiN、粘結(jié)劑Ni、Co、Mo等構(gòu)成。金屬陶瓷的硬度和紅硬性高于硬質(zhì)合金而低于陶瓷材料,橫向斷裂強度大于陶瓷材料而小于硬質(zhì)合金,化學穩(wěn)定性和抗氧化性好,耐剝離磨損,耐氧化和擴散,具有較低的粘結(jié)傾向和較高的刀刃強度。

三、高速切削刀具的具體應用情況

理想的刀具材料應具有較高的硬度和耐磨性,與工件有較小的化學親和力,高的熱傳導系數(shù),良好的機械性能和熱穩(wěn)定性能。理想的刀具使得高速硬切削能夠作為代替磨削的最后成型工藝,達到工件表面粗糙度、表面完整性和工件精度的加工要求。硬質(zhì)合金刀具具有良好的抗拉強度和斷裂韌性,但由于較低的硬度和較差的高溫穩(wěn)定性,使其在高速硬切削中的應用受到一定限制。但細晶粒和超細晶粒的硬質(zhì)合金由于晶粒細化后,硬質(zhì)相尺寸變小,粘結(jié)相更均勻地分布在硬質(zhì)相的周圍,提高了硬質(zhì)合金的硬度與耐磨性,在硬切削中獲得較廣泛應用。

陶瓷刀具和CBN刀具是在高速硬車削和端面銑削中最常用的刀具。它們所具有的高硬度和良好的高溫穩(wěn)定性,使其能夠承受在硬切削過程中高的機械應力和熱應力負荷。與陶瓷刀具相比,CBN刀具擁有更高的斷裂韌性,因此更適合斷續(xù)切削加工。為保證工件較高的尺寸精度和形狀精度,高的熱傳導率和低的熱膨脹系數(shù)也應是刀具材料所應具有的重要性質(zhì)。因此,具有優(yōu)良綜合性能的CBN刀具是最適合用于高速硬切削的刀具。聚晶金剛石刀具的硬度雖然超過立方氮化硼刀具,但即使在低溫下,其對黑色金屬中鐵的親和力也很強,易引起化學反應,因此不能用于鋼的硬切削。:

一般而言,PCD刀具適合于對鋁、鎂、銅等有色金屬材料及其合金和非金屬材料的高速加工;而CBN、陶瓷刀具、涂層硬質(zhì)合金刀具適合于鋼鐵等黑色金屬的高速加工。故在模具加工中,特別是針對淬硬性模具鋼等高硬度鋼材的加工,CBN刀具性能最好,其次為陶瓷刀具和涂層硬質(zhì)合金。

結(jié)論

高速切削技術(shù)的問世改變了人對傳統(tǒng)切削加工的思維和方式,極大提高了加工效率和加工質(zhì)量。而高速切削與模具加工的結(jié)合,改變了傳統(tǒng)模具加工的工序流程。高速切削刀具作為高速切削技術(shù)的關鍵,隨著技術(shù)的不斷完善,將為模具制造帶來一次全新的技術(shù)革新。

參考文獻

[1]韓福慶高速切削刀具材料的開發(fā)與選擇[J]化學工程與裝備2008

[2]周純江葉紅朝高速切削刀具相關關鍵技術(shù)的研究[J]機械制造2008

[3]范炳良林朝平基于高速切削刀具錐柄系統(tǒng)的分析與研究[J]機械設計與制造2008

[4]馬向陽李長河高速切削刀具材料[J]現(xiàn)代零部件2008

數(shù)控加工論文范文第2篇

1.1數(shù)控加工的概念及其發(fā)展

數(shù)控加工是指在機床上利用數(shù)控技術(shù)對零件進行加工的一個過程。數(shù)控加工和非數(shù)控加工的流程從整體上來說是大致相同的。但在技術(shù)上卻大相徑庭。采取數(shù)字信息控制加工零件的數(shù)控加工方法是針對零件種類多樣、相同型號產(chǎn)量少、結(jié)構(gòu)復雜、精度要求高等現(xiàn)實狀況達到高效化和自動化加工的有效方法。數(shù)控加工的發(fā)展方向是高速和高精度。20世紀50年代,MIT設計了APT。APT具有程序簡潔,方法靈活等優(yōu)勢。但也有很多不足之處如對于復雜的幾何形狀,無法表達幾何即視感[1]。為修正APT的不足,1978年,法國達索飛機公司開發(fā)了CATIA。這個系統(tǒng)有效的解決了幾何形狀復雜、難以表達即視感的缺陷。目前,數(shù)控編程系統(tǒng)正向高智能化方向發(fā)展。

1.2數(shù)控加工的內(nèi)容

數(shù)控加工的內(nèi)容有挑選適宜在數(shù)控機床上加工的零件,對數(shù)控加工方案進行確定;詳細繪制所加工零件的圖紙;確定數(shù)控加工的詳細流程,如具體工作的分工、工作的前后順序、加工器具的選擇與位置確定、與其他加工工作的銜接等;修正數(shù)控加工的流程;確定數(shù)控加工中的允許誤差;指揮數(shù)控機床上一些工藝部分工作等。

2數(shù)控加工的工藝設計

2.1數(shù)控加工的工藝設計特點

采用數(shù)控加工的工藝設計具有加工程序簡單,解放枯燥工作的勞動力等特點。改進了傳統(tǒng)機床工藝的工序繁多,勞動強度大的弱點。如此便使數(shù)控加工工藝設計形成了自身的獨特的特點。正常來講,數(shù)控加工的內(nèi)容要比傳統(tǒng)機床加工的內(nèi)容繁多。數(shù)控加工的內(nèi)容非常精確、工藝設計工作十分邏輯明確。數(shù)控加工的工作效率非常高。零件在一道工序中能完成多項工作項目。而這些工作如果換成傳統(tǒng)工藝則需要多個步驟才能做好[1]。所以,數(shù)控加工具有工作效率高的特點。將傳統(tǒng)加工工作中的幾個步驟在數(shù)控加工工藝中濃縮成更少的工作步驟,這讓零件加工所需要的專業(yè)工具數(shù)量大幅下降,零件需要加工的工序和所用時間也節(jié)省出很了多,進而大大提高所加工產(chǎn)品的成品率和生產(chǎn)效率。此外,在普通機床加工時,很多具體的工藝問題如加工時各類工序如何分類和順序如何安排、每道工序所使用工具的形狀大小、如何切割、切割多少等,在實際工作中都是靠工作人員根據(jù)自己的多年工作經(jīng)驗和習慣慢慢鍛煉成的純熟的技巧來解決的。傳統(tǒng)加工的工藝設計正常情況下不需要加工人員在設計工藝流程時做出過多的計劃,實際工作做好就可以了。而在數(shù)控加工時,每個實際工藝問題必須事無巨細的都考慮到,而且每一個細節(jié)都必須在程序編輯時編入完全正確的加工指令,其結(jié)果也會是非常精細,這是數(shù)控加工最大的特點。

2.2數(shù)控加工的工藝設計方法

工藝設計的任務就是明確零件的什么部位需要數(shù)控加工,經(jīng)過什么流程,如何確定這些流程的前后順序等等。通常在數(shù)控加工時確定零件加工的工作步驟有如下幾種方法:按所使用的工作器具確定。為了減少切換工作器具次數(shù),節(jié)省時間,可以采取將同一種工作器具集中使用的方法來確定工作步驟。在一個工序中使用同一個工作器具的全所有步驟率先集中,統(tǒng)一完成后然后再使用第二種工作器具進行該種工作器具所要加工的所有步驟,以此類推。平面孔系零件一般使用點位、直線操控數(shù)控機床來加工,制定加工的工作步驟時,著重于控制加工精度、成品率和加工所需時間。旋轉(zhuǎn)體類零件通常使用數(shù)控車床或磨床加工。在車床上加工時,一般加工成品冗余多,使用粗加工方法。數(shù)控車床上用到低強度加工器具加工細小凹槽的情況很頻繁,因此適于斜向進刀,一般不要崩刃。平面輪廓零件一般使用數(shù)控機床加工。方法上應該著重把控切入與切出的方向。使用直線和圓弧插補功能的數(shù)控機床在加工不規(guī)則零件的曲線輪廓時,一定要用最短的直線段或圓弧段來無限逼近零件輪廓,讓零件的誤差在合格的基礎上加工的直線段或弧段的數(shù)量最少為最佳方案[2]。立體輪廓零件:某些形狀的零件被加工時,由于零件的形狀和表面質(zhì)量等多方面問題致使零件強度較差。機床的插補方法可以解決這一難題。在加工飛機大梁直紋曲面時,如果加工機床是三軸聯(lián)動便只能使用效率較低的球頭銑刀;如果機床是四軸聯(lián)動,則可以使用效率比球頭銑刀高的圓柱銑刀銑削。

2.3數(shù)控加工的工藝設計過程

數(shù)控加工的一般過程要經(jīng)過閱讀零件,工藝分析,制定工藝,數(shù)控編程,程序傳輸。數(shù)控加工之前應該繪制好零件的加工設計圖稿。在數(shù)控機床上加工零件時,應該先按照之前繪制好的零件圖稿來分析零件的結(jié)構(gòu)、材質(zhì)、幾何形狀、大小和精度要求,并采用分析結(jié)果作為確定零件數(shù)控加工工藝過程的基礎。確定數(shù)控加工工藝過程,要先詳細了解零件數(shù)控加工的內(nèi)容和原則;之后再設計加工過程,挑選機床和加工零件所需的器具,確定零件的加工位置和裝夾,確定數(shù)控加工中工作的步驟和順序,確定每個工作步驟中具體的工作器具的使用方法及切割大小;還需要填寫數(shù)控加工的工藝文件、加工程序及程序校驗等。通過實際的操作經(jīng)驗總結(jié),單純的按照之前設定的數(shù)控加工程序來實際操作加工零件依然存在很多缺陷。因為人力工作可能對程序的具體步驟和原理不夠明確,對編程人員的本意理解也不是很透徹,通常需要編程人員在零件加工時對加工人員進行現(xiàn)場的指導,這種情況對于零件數(shù)量較少的加工狀況還能勉強正常工作,但對于時間長、數(shù)量大的生產(chǎn)情況,就會生出很多問題。所以,編程人員對數(shù)控加工程序比較復雜和不易理解的部分進行適當?shù)难a充和說明的作用是不可小覷的,尤其是要針對那些需要長時間和大批量生產(chǎn)零件的數(shù)控加工程序特別關鍵。

2.4數(shù)控加工的工藝設計應注意的問題

在數(shù)控加工中一定要注意并且預防工作所使用的器具在工作中和零件等出現(xiàn)不必要的摩擦,所以一定要明確的強調(diào)工作人員數(shù)控加工的工藝設計編程中的加工器具的加工路線,使加工人員在加工前就都清楚明了的知道加工路線[2]。與此同時還應該設置好夾緊零件的位置,如此便可以減少不必要的問題出現(xiàn)。除此之外,對于某些程序問題需要調(diào)整程序及加工器具路線和位置時必須事先告知操作人員,以防出現(xiàn)不必要的問題。

3結(jié)語

數(shù)控加工論文范文第3篇

關鍵詞：數(shù)控加工；合作學習；課程教學

數(shù)控加工作為中職院校一門綜合性課程，其課程主體內(nèi)容涉及到計算機科學、機械制圖、材料科學等，在教學過程中難度較大，學生單純的聽從教師的講解很難收獲到有價值的東西，而合作學習作為一種靈活性較強的教學方法，能夠充分的激發(fā)學生的學習熱情，在數(shù)控加工課程中應用能夠發(fā)揮較強的效果。在數(shù)控加工教學過程中采取合作學習的策略，要從教學方法入手，靈活的調(diào)整合作學習的方向，在實訓操作、設備操作的學習上，要最大程度的貫徹合作學習的優(yōu)點，使得學生們能夠充分掌握數(shù)控加工的技能。本文分析了合作學習的優(yōu)點以及在數(shù)控加工課程中的應用。

1合作學習在數(shù)控加工課程中的應用

1.1任務驅(qū)動型教學方法。在數(shù)控加工課程中采用合作學習的方法，再結(jié)合任務驅(qū)動型教學方法，能夠達到最佳的效果。比如在一個機械加工的教學過程中，教師將機械加工的過程中分為幾個主體模塊，讓學生們自由組成學習小組，為每一個小組分配一個零件的加工探究任務。教師在學生開始合作學習完成任務之前，講解零件加工的基礎方法并規(guī)范加工操作，然后學生開始完成任務，每個小組之間的任務不一樣，還能夠形成一種競爭的效果，學生在小組中為了完成任務，就必須去說出自己的想法，然后集思廣益，去探究一種最為合適的方法，大家各抒己見，經(jīng)過初步的探討后去進行實際的加工，加工過程中需要操縱機械的話，小組內(nèi)又可以分配成員去操控或是監(jiān)督操作機械的過程，通過合作來完成零件的加工。任務完成之后，教師可以對學生的完成情況進行評價，指出不足之處并表揚其優(yōu)點，讓學生得到成功的喜悅同時能夠充分提高了自己的知識。1.2合作學習運用時機的把握。在數(shù)控加工的教學過程中采用合作學習的方法，并不是全過程去采用，教師必須負責基礎知識的傳授，保證基本技能的正確性，在學習進一步的數(shù)控加工技巧的過程中，應該靈活的采用合作學習的教學方法。當學生學習的過程中碰到難題時，學生會產(chǎn)生許多的想法，對于自己的知識技能掌握情況有信心但卻難以得到想要的結(jié)果，這個時候?qū)W生就會產(chǎn)生強烈的溝通想法，會渴望與他人交流思想，這個時候采用合作學習，有利于新的想法的產(chǎn)生并解決學習過程中的困惑。當學生對于一個問題發(fā)生分歧時，采用合作學習的方法也十分適合，學生對于問題分歧，能夠成為他們?nèi)ヌ骄?、去學習的一種動力，學習小組之間為了證明自己的想法正確，會盡力去思考，在這種思想交流、碰撞的過程中，能夠使得學生對于知識掌握更加深刻，同時思維能力能夠得到提升。1.3同伴輔導法。同伴輔導法，是合作學習中一個很靈活的方式，兩個人為小組的合作學習，往往具有很高的效率。在操作機械的過程中可以采用的同伴輔導法，由于數(shù)控加工有些機械的操作需要掌握一定的技巧，但是這個技巧的掌握卻比較困難，有些學生能夠一下子掌握，但有些學生卻很難去把握住，這個時候采用同伴輔導法，讓已經(jīng)掌握的同學去在一旁給予一定的指導，能夠使得學習效率得到很大的提高。

2數(shù)控加工中應用合作學習的意義

2.1培養(yǎng)合作精神。在現(xiàn)代化職業(yè)教育過程中，我們培養(yǎng)的學生不僅要求能夠掌握較高的專業(yè)技能水平，更多是要具備較強的個人綜合素質(zhì)，而合作精神的培養(yǎng)，是現(xiàn)代化人才的一個優(yōu)秀品質(zhì)。在數(shù)控加工教學過程中應用合作學習，同學們可以在教學過程中幾個人分為一個小組，面對數(shù)控加工的理論問題和操作問題，學生們可以自由分工，分別進行分析，當碰到困難時，學生們又可以齊心協(xié)力去共同的解決。例如在零件圖紙分析的教學過程中，我們通常會使用到工藝卡、刀具卡，這時候進行小組分工，由小組長帶領下，對于一個零件圖紙進行分析，學生們可以各抒己見，給出各自的評估方案，然后統(tǒng)一開始對每個方案進行評價，當碰到零件圖紙分析中較為復雜的部分，教師可以在這時候進行基礎的講解，讓學生通過進一步的探究得到更深的知識。通過合作學習，學生可以在合作的過程中完成對于知識的掌握，相較于傳統(tǒng)課程還能夠更加的輕松愉快，同時學生的合作能力得到了極大的提升，在碰到困難的時候能夠想到利用集體的智慧去解決問題，這就使得學生的合作精神得到了充分的提高。2.2提高交往能力。在當前社會發(fā)展下，對于個人綜合素質(zhì)的要求越來越高，往往成功的人就具有較高的社會交往能力，在中職教育的過程中，必須重視對于學生社交能力的培養(yǎng)，而合作學習是培養(yǎng)社交能力的一個很好的途徑。在數(shù)控加工的課程中應用合作學習的模式，學生首先就要進行分組，在分組的過程中就能夠促進學生們主動去與他人交流，當進行小組合作學習后，學生又可以通過解決數(shù)控加工的重難點問題進行進一步交流，彼此之間互相學習，長此以往，不但能夠使得團隊之間的合作精神得到提高，還能夠相互理解、相互尊重，使得的學生的社交能力得到顯著的提升。2.3增強創(chuàng)新精神。創(chuàng)新能力，是現(xiàn)代化人才培養(yǎng)中最為重要是一個品質(zhì)，在這個大眾創(chuàng)業(yè)、萬眾創(chuàng)新的時代背景下，在教育的過程中培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力是極為有必要的。在數(shù)控加工中采用合作學習的方法，學生們在學習數(shù)控加工知識的過程中成為了探究知識的主體，教師只發(fā)揮解惑的作用，在學習過程中，教師教授學生比較基礎的知識并告訴學生探究的大體方向，學生通過合作學習，去探究數(shù)控加工的知識，通過合作學習探究到相關知識技能并加以掌握，在這個過程中學生真正的在學習中找到喜悅感，這種發(fā)現(xiàn)的感覺，是學生對于創(chuàng)新能力的進一步認識，讓學生在合作學習的過程中增強的創(chuàng)新的精神。合作學習的模式下，對于學習的內(nèi)容沒有過于標準的答案，學生們在相互交流的過程中，可以去看看別人的想法與自己的區(qū)別，去完善自己的想法而且還能產(chǎn)生更多的想法，這就是創(chuàng)新能力的進一步提高。

3結(jié)論

數(shù)控加工的教學內(nèi)容雖然較為復雜，但是如果能夠充分利用合作學習的教學方法，就能夠使得學生們在探究探索的過程中掌握知識，使得學生的合作精神、交往能力以及創(chuàng)新能力得到極大提高。在現(xiàn)代化職業(yè)教育過程中，合作學習的優(yōu)勢是極大的，教師應該學會去更加靈活的應用。

作者:方志廣 單位:河南省民族中等專業(yè)學校

參考文獻

[1]龐娟.淺談合作學習在《數(shù)控加工基礎》教學中的應用[J].黑龍江科技信息,2016(4):103.

數(shù)控加工論文范文第4篇

根據(jù)中心蝸桿與行星輪從動盤的嚙合關系，可建立如圖2所示坐標系，其中：（1）OXYZ是圓柱滾子參考坐標系，坐標系的原點在圓柱滾子的底部基圓的中心。（2）O1X1Y1Z1是中心蝸桿的參考坐標系，坐標系的原點O1在中心蝸桿的中心點上，O′1X′1Y′1Z′1是中心蝸桿的動坐標系并與中心蝸桿固連，其中坐標系原點O′1與參考標系原點O1重合，φ1是軸X1與軸X′1之間的夾角即中心蝸桿動坐標系的轉(zhuǎn)角。（3）O2X2Y2Z2是行星輪從動盤的參考坐標系，坐標系的原點O2在行星輪的中心上，O′2X′2Y′2Z′2是行星輪的動坐標系并于行星輪固連，其中坐標系原點O′2與參考坐標系原點O2重合，φ2是X2軸與X′2軸之間的夾角即行星輪動坐標系的轉(zhuǎn)角。如圖2所示，a為中心蝸桿中心到行星輪從動盤從中心距，φ1為中心蝸桿動坐標系的轉(zhuǎn)角，φ2為行星輪動坐標系的轉(zhuǎn)角。在文獻［2］中，利用空間共軛嚙合原理與特征變換矩陣推導出中心蝸桿的理論廓面方程。設中心蝸桿角速度為ω1，行星輪角速度為ω2，R為行星輪半徑，r為圓柱滾子半徑，u、θ分別為圓柱齒滾子的柱面參數(shù)。

2求解中心蝸桿誤差廓面方程

第1節(jié)中，推導了中心蝸桿的理論方程并建模，在中心蝸桿范成法加工過程中確定刀具掃描方程、刀具與毛坯的相對位置和相對運動就可以確定被加工中心蝸桿的誤差廓面方程。在實際加工過程中，由于安裝誤差和各軸受力受熱變形，刀具的磨損等因素，實際切削點將會偏離理想位置，由此產(chǎn)生加工誤差。本文中采用DMU80T五軸聯(lián)動數(shù)控加工中心作為加工機床，圖3為其結(jié)構(gòu)簡圖。該加工中心的配置為X、Y、Z三個平動軸加B、C兩個回轉(zhuǎn)軸。中心蝸桿范成法加工需要X、Z二個平動軸，B、C二個旋轉(zhuǎn)軸共同參與完成。針對DMU80T五軸數(shù)控機床，建立中心蝸桿的范成法加工坐標系，如圖4所示，OXYZ為中心蝸桿參考坐標系，O為從動盤轉(zhuǎn)動中心，各軸的方向和機床坐標系各軸方向一致；OTXTYTZT為刀具坐標，OT為刀具的實際轉(zhuǎn)動中心，R為刀具實際轉(zhuǎn)動中心至理想轉(zhuǎn)動中心的距離。OCXCYCZC為與中心蝸桿毛坯固聯(lián)并隨之轉(zhuǎn)動的動坐標系。機床每根軸有6個自由度，存在6項運動誤差，假設所有運動體坐標系的X軸都與實際X軸參考方向相重合，因此，實際的X軸不存在垂直度誤差，B、C存在兩項垂直度誤差，Y軸存在一項垂直度誤差。考慮在加工實際情況中，還存在刀具磨損誤差、中心距誤差、蝸桿毛坯體誤差，故其加工誤差項表如表1所示。

3中心蝸桿法向誤差的計算

利用牛頓迭代法求解θ2和h的值，將其代入理論廓面方程即可得點P2的坐標（x，y，z），則蝸桿廓面的法向誤差。

4實例計算

選取左旋單頭中心蝸桿研究對象，其主要參數(shù)為：中心距95mm，行星輪節(jié)圓半徑62mm，圓柱滾子半徑8．5mm，圓柱滾子長度12．5mm，總傳動比32，行星輪從動盤中心到圓柱滾子內(nèi)端面距離70mm，刀具實際轉(zhuǎn)動中心到理想轉(zhuǎn)動中心為300mm。在利用Matlab軟件編程求解計算中，選取中心蝸桿的轉(zhuǎn)角θ步長為2°，滾子長度v方向步長2．5mm。（1）機床各軸運動誤差對中心蝸桿廓面法向誤差影響在中心蝸桿范成法加工過程中，為了分析機床各軸運動誤差對蝸桿廓面法向誤差的影響程度，本實例設計的方案是：讓機床其中一軸的運動誤差為設定值，令其它誤差值為0，對各軸誤差單獨作用下的蝸桿廓面法向誤差進行計算和對比分析。機床各軸設定的線位移誤差為0．001mm，角位移誤差為5．0×10－6rad，誤差計算結(jié)果如圖6～圖10所示。（2）刀具半徑磨損、中心距誤差、蝸桿毛坯偏移誤差以及三者的綜合誤差對蝸桿廓面法向誤差的影響。（3）中心蝸桿在DMU80T機床加工中的綜合誤差，設定所有原始誤差值不變，綜合誤差對中心蝸桿加工質(zhì)量影響規(guī)律如圖15所示。（4）在中心蝸桿范成法數(shù)控加工中，為了進一步對比分析同類型各誤差對中心蝸桿加工精度的影響。

5結(jié)論

數(shù)控加工論文范文第5篇

1加速和減速

在典型的輪廓加工中，由于被加工工件上交點、切點和間隙等的存在，切削運動的方向頻繁改變。例如在編程加工工件上的直角拐角處，一個程序段中沿X軸的刀具運動，在下一程序段中得轉(zhuǎn)換到沿Y軸的運動，要實現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換，控制器首先必須停止X軸的運動，然后再啟動Y軸運動。如果沒有加速，就不可能以最大進給率瞬時啟動，同樣如果沒有減速，也不可能停止進給，這樣就可能發(fā)生切削錯誤，尤其是在進給率非常大和角度極小的情況下。通常對一普通精度要求的工件，即使發(fā)生如此的情況，也不會影響產(chǎn)品的質(zhì)量。但如果被加工工件的相應加工尺寸與精度要求非常嚴格，為避免出現(xiàn)上述問題，CNC系統(tǒng)就必須采取相應的措施。在FANUC控制器中提供了兩種指令G09（準確停）、G61（準確停模式）來嚴格控制切削刀具的進給率，以達到產(chǎn)品所要求的尺寸精度。1．1準確停指令FANUC數(shù)控系統(tǒng)中指定G09為準確停指令，它是非模態(tài)指令，即在每個需要它的程序段中都要重復編寫。通過在程序中添加G09準確停指令，則它所在程序段里的運動完全完成后，另一主軸的運動才會啟動，以達到G09所在段的加工尺寸精度。1．2準確停模式指令準確停指令G61與G09的區(qū)別在于G61為模態(tài)指令，它會一直有效，直到切削模式指令G64或同組的G62（自動拐角倍率）、G63（攻螺紋模式）出現(xiàn)才將之取消。G61縮短了編程時間，但不會縮短循環(huán)時間。G09只有在為了加工出某特定拐角而需要減速時才會發(fā)揮出其特點，而如果一個程序中所有的拐角都需要很高的精度時，重復使用G09會使程序變得冗長，降低編程效率，從而G61的優(yōu)點就顯現(xiàn)出來了。通過使用G09或G61的設定，控制系統(tǒng)就能完成精度要求更高的加工質(zhì)量與精度。

2恒定進給率

在數(shù)控編程時，通常的步驟是根據(jù)零件圖計算輪廓每個變化點的坐標值。形成刀具軌跡中心線的刀具半徑通常被忽略，因為刀具半徑并不影響刀具的進給率。但在圓弧編程時，使用繪圖尺寸，而不是到刀具中心線的距離，等距的刀具路徑（使用刀具半徑偏置后）可能比圓弧編程中的繪圖尺寸大得多或小得多。因此，在圓弧程序中的進給率跟編程半徑相關，而跟刀具中心的實際半徑無關。當?shù)毒甙霃狡糜行?，且圓弧的刀具路徑被刀具半徑偏置時，切削的實際圓弧半徑可能偏小或偏大。這決定于切削刀具運動的偏置值。有效切削半徑將減小所有內(nèi)圓弧的尺寸，而增大所有外圓弧的尺寸。因此當表面加工質(zhì)量要求很高或當?shù)毒甙霃椒浅４髸r，考慮增大或減小圓弧切削的進給率是非常必要的。補償后的圓弧運動進給率通常取決于當前編程的直線運動進給率，已知計算直線進給率的標準公式：F1＝n•Ft•Z式中，F(xiàn)1為直線進給率；n為主軸轉(zhuǎn)速（r／min）；Ft為每齒進給量；Z為切削刃的數(shù)量。根據(jù)直線進給率公式，圓弧的加工面（外圓弧或內(nèi)圓?。⒂绊憟A弧進給率的調(diào)整，外圓弧的直線進給率應該增加，而內(nèi)圓弧則應該減小。經(jīng)推導，得出以下公式：（1）對外圓弧，通常將進給率向上調(diào)整到一個較大的值：Fn＝F1（R＋r）／R，其中Fn為外圓弧進給率，F(xiàn)1為直線進給率，R為工件外徑，r為刀具半徑。（2）對內(nèi)圓弧，通常將進給率向下調(diào)整到一個較小的值：Fn＝F1（R－r）／R，其中Fn為內(nèi)圓弧進給率，F(xiàn)1為直線進給率，R為工件外徑，r為刀具半徑。上述修改提高了圓弧處的尺寸精度及表面質(zhì)量，從而更好地滿足了對于工件加工質(zhì)量的要求。

3最大進給率

CNC機床的最大可編程進給率不是由控制器的生產(chǎn)廠家決定，而是由機床生產(chǎn)廠家決定的，例如，特定機床的最大進給率可能只有10000mm／min，但是CNC系統(tǒng)可以提供比它高數(shù)倍的進給率。這對所有的控制器都是適用的，主要是每個機床廠家生產(chǎn)的機床機械結(jié)構(gòu)體的結(jié)構(gòu)、設計強度及安全等因素決定了其進給的最大速度不能超過一個定值。同時在主要以每轉(zhuǎn)進給為編程方法的CNC車床上，還有其他一些考慮因素。CNC車床的編程主軸轉(zhuǎn)速（r／min）和最大快進速率，常常會限制每轉(zhuǎn)最大切削進給率。如果沒有認識到這一點，就很容易把每轉(zhuǎn)進給量寫得過高，該問題在單頭螺紋加工中最為常見，因為單頭螺紋加工的切削進給率可以非常高。CNC機床不能使用超出最大設計范圍的進給率進行加工。當同一程序中使用了異常大的進給率和很快的主軸轉(zhuǎn)速時，最好計算一下有效進給率是否超出了給定機床的最大許可進給率。最大許可進給率可以根據(jù)以下公式進行計算：Fmax＝Rmax／n式中，F(xiàn)max為最大每轉(zhuǎn)進給率；Rmax為X和Z軸中較小的最大進給率；n為主軸轉(zhuǎn)速。通過上述公式可以計算出加工中的最大許可進給率，對加工中的安全、質(zhì)量等有一個基本的度量，做到安全生產(chǎn)。

4進給率倍率功能

盡管進給率功能可以使用F地址指定，程序中也可以使用兩種特殊的輔助功能M來設置進給率倍率的“開”和“關”。操作面板上沒有進給率倍率旋鈕，如果CNC操作人員決定臨時增大或減少程序中的進給率，該旋鈕是非常便利的。但在加工操作中，由于切削進給率必須為編程進給率，所以進給率倍率旋鈕只能設定為100％，而不能是其他的任何設置。M48功能使得CNC操作人員可以隨心所欲地使用進給率倍率開關，M49指令則使得進給率按照程序所編寫的執(zhí)行，而不管控制面板上進給率倍率旋鈕的設置如何。這兩種功能在不使用循環(huán)的攻螺紋和螺紋加工應用中最為常見，這些場合要求進給率與編程值完全一致。

5結(jié)語