高速切削加工數(shù)控專業(yè)畢業(yè)論文

1、<p><b>　　畢 業(yè) 論 文</b></p><p>　　題 目 高速切削加工 </p><p>　　專 業(yè) 數(shù)控加工與維護工程 </p><p>　　班 級 07大專數(shù)控（三）班 </p><p>　　學 生x

2、 x x </p><p><b>　　二 0 0 九 年</b></p><p>　　摘 要 改革開放20年來，我國機電工業(yè)引進了大量的先進產(chǎn)品設計制造技術和生產(chǎn)工藝裝備，機電工業(yè)的產(chǎn)值、利潤占整個工業(yè)的25%左右。目前我國與WTO成員的貿(mào)易額已占我國但從整體來看，我國機電工業(yè)與發(fā)達國家相比仍存在較大差距，

3、總體技術水平的差距達15-20年。加入WTO后，政府對企業(yè)的管理和企業(yè)自身的生產(chǎn)經(jīng)營行為，都要遵循WTO的有關原則，企業(yè)所面臨的外部環(huán)境將發(fā)生重大變化，加入WTO對整個機電行業(yè)的影響是很深的。 由于我國機電工業(yè)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構尚不合理，各地的重復建設，導致地區(qū)結(jié)構趨同化傾向十分明顯，技術水平低、生產(chǎn)工藝落后、浪費嚴重、企業(yè)達不到經(jīng)濟合理的生產(chǎn)規(guī)模，進而導致經(jīng)濟效益低下。加入WTO的沖擊會直接波及到那些效益差、長期虧損的企業(yè)，而那些依靠

4、關稅和非關稅措施保護的行業(yè)，也同樣會受到?jīng)_擊。同時，由于市場競爭的加強，某些行業(yè)的利潤率會下降，長線產(chǎn)品的生產(chǎn)將會得到相應的抑制。那些管理落后、效益低下的企業(yè)必然要進行資產(chǎn)重組。從這個意義上看，加入WTO，也為我國機電工業(yè)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展的動力。</p><p>　　隨著數(shù)控技術的不斷發(fā)展和應用領域的擴大，數(shù)控加工技術對國計民生的一些重要行業(yè)（IT、汽車、輕工）的發(fā)展起著越來越重要的作用，因為效率、質(zhì)量是先進制造技術的

5、主體。高速、高精加工技術可極大地提高效率，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和檔次，縮短生產(chǎn)周期和提高市場競爭能力。而對于數(shù)控加工,無論是手工編程還是自動編程，在編程前都要對所加工的零件進行工藝分析，擬定加工方案，選擇合適的刀具，確定切削用量，對一些工藝問題(如對刀點、加工路線等)也需做一些處理。并在加工過程掌握控制精度的方法,才能加工出合格的產(chǎn)品。本文從高速加工的歷史及現(xiàn)狀入手，詳細地介紹了高速加工的特點及高速加工的主要的應用領域。并詳盡地指出高速加工編

6、程不同于普通CNC加工的一般編程，并分析了現(xiàn)階段</p><p>　　內(nèi)外高速加工數(shù)控編程的現(xiàn)狀，對我國發(fā)展高速加工的方向具有一定的參考作用?！　”疚倪€較為詳盡地介紹了高速加工數(shù)控程序的國際通用的一般程序接口，可以讓人對高速加工數(shù)控程序的國際通用的一般程序接口有一個較為全面的認識。本文還從實際加工方面，給讀者介紹了一般的高速加工數(shù)控編程策略和方法?！　⊥ㄟ^閱讀此文，讀者可以了解到什么是高速加工，高速加工的特點

7、，高速加工的一般軟硬件要求。以及高速加工在未來制造業(yè)中的戰(zhàn)略意義。</p><p>　　關鍵字：高速加工 數(shù)控 編程 刀具 </p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　第一章 高速切削現(xiàn)狀1.1高速切削加工歷史11.2高速切削加工的特點21.3切削用量的劃分3

8、 </p><p>　　1.4高速切削的優(yōu)勢.41.5高速加工主要應用領域41.6數(shù)控編程與加工技術61.7高速切削技術國外發(fā)展現(xiàn)狀61.8高速切削術國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀技7第二章 高速切削加工數(shù)控編程策略 2.1 CAM系統(tǒng)應具有很高的計算編程速度16</p><p>　　2.2豐富的高速切削刀具

9、軌跡策略16</p><p>　　第三章 高速切削加工數(shù)控編程方法 </p><p>　　3.1數(shù)控編程方法203.2數(shù)控加工數(shù)控程序功能20 </p><p>　　3.3子程序生成及應用21</p><p><b>　　結(jié)論</b></p><p><b>　　致謝</

10、b></p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　第一章 高速切削現(xiàn)狀</p><p>　　1.1高速切削加工歷史</p><p>　　高速切削加工是面向21世紀的一項高新技術，它以高效率、高精度和高表面質(zhì)量為基本特征，在汽車工業(yè)、航空航天、模具制造和儀器儀表等行業(yè)中獲得了愈來愈廣泛的應用，并

11、已取得了重大的技術經(jīng)濟效益，是當代先進制造技術的重要組成部分。  高速切削是實現(xiàn)高效率制造的核心技術，工序的集約化和設備的通用化使之具有很高的生產(chǎn)效率?？梢哉f，高速切削加工是一種不增加設備數(shù)量而大幅度提高加工效率所必不可少的技術。高速切削加工的優(yōu)點主要在于：提高生產(chǎn)效率、提高加工精度及降低切削阻力。  有關高速切削加工的含義，目前尚無統(tǒng)一的認識，通常有如下幾種觀點：切削速度很高，通常認為其速度超過

12、普通切削的5-10倍；機床主軸轉(zhuǎn)速很高，一般將主軸轉(zhuǎn)速在10000-20000r/min以上定為高速切削；進給速度很高，通常達15-50m/min，最高可達90m/min；對于不同的切削材料和所釆用的刀具材料，高速切削的含義也不盡相同；切削過程中，刀刃的通過頻率(Tooth Passing Frequency)接近于“機床－刀具－工件”系統(tǒng)的主導自然頻率(Dominant Natural Freq

13、uency)時，可認為</p><p>　　(1)高速切削的加工效率高。高速切削加工允許使用較大的進給率，比常規(guī)切削加工提高5～10倍，單位時間材料切除率可提高3～6倍，加工時間可大大減少。這樣可以用于加工需要大量切除金屬的零件，特別是對于航空工業(yè)具有十分重要的意義。</p><p>　　(2)高速切削的切削力小。和常規(guī)切削相比，高速切削加工時切削力至少可降低30%，這對于加工剛性較差的零

14、件來說可減少加工變形，使一些薄壁類精細工件的切削加工成為可能。</p><p>　　(3)高速切削的切削熱對工件的影響小。高速切削加工過程極為迅速，95%以上的切削熱量極少，零件不會由于溫升導致翹曲或膨脹變形。高速切削特別適用于加工容易熱變形的零件。對于加工熔點較低、易氧化的金屬(如鎂)，高速切削有一定意義。 </p><p>　　(4)高速切削的加工精度高。因為高速旋轉(zhuǎn)時刀具切削的激勵頻

15、率遠離工藝系統(tǒng)的受迫振動，保證了較好的加工狀態(tài)。由于切削力太小，切削熱影響小，使得刀具、工件變形小，保持了尺寸的精確性，另外也使得刀具工件間的摩擦變小，切削破壞層變薄，殘余應力小，實現(xiàn)了高精度、低粗糙度加工。</p><p>　　1.3切削用量的劃分</p><p>　　切削用量是指切削速度 v c 、進給量 f （或進給速度 v f ）、背吃刀量 a p 三者的總稱，也稱為切削用量三要

16、素。它是調(diào)整刀具與工件間相對運動速度和相對位置所需的工藝參數(shù)。它們的定義如下：  </p><p>　　1.3.1切削速度 v c</p><p>　　切削刃上選定點相對于工件的主運動的瞬時速度。計算公式如下</p><p>　　v c=( π d w n )/1000 (1-1)</p><p>　　式中 v c ——切削速度 (

17、m/s) ； </p><p>　　dw ——工件待加工表面直徑（ mm ）；</p><p>　　n ——工件轉(zhuǎn)速（ r/s ）。</p><p>　　在計算時應以最大的切削速度為準，如車削時以待加工表面直徑的數(shù)值進行計算，因為此處速度最高，刀具磨損最快。</p><p>　　1.3.2進給量 f </p><p>

18、　　工件或刀具每轉(zhuǎn)一周時，刀具與工件在進給運動方向上的相對位移量。</p><p>　　進給速度 v f 是指切削刃上選定點相對工件進給運動的瞬時速度。 </p><p>　　v f=fn （ 1-2 ）</p><p>　　式中 v f ——進給速度（ mm/s ）；</p><p>　　n ——主軸轉(zhuǎn)速（ r/s ）； 

19、;</p><p>　　f ——進給量（ mm ）。 </p><p>　　1.3.3背吃刀量 a p </p><p>　　通過切削刃基點并垂直于工作平面的方向上測量的吃刀量。根據(jù)此定義，如在縱向車外圓時，其背吃刀量可按下式計算： </p><p>　　a p = （ d w — d m ） /2 （ 1-3 ）</p>

20、;<p>　　式中 d w ——工件待加工表面直徑（ mm ）； </p><p>　　dm ——工件已加工表面直徑（ mm ）。</p><p>　　1.4高速切削的優(yōu)勢</p><p>　　1.4.1高速切削加工提高了加工速度 　

21、 　</p><p>　　高速切削加工以高于常規(guī)切削10倍左右的切削速度對汽車模具進行高速切削加工。由于高速機床主軸激振頻率遠遠超過“機床—刀具—工件”系統(tǒng)的固有頻率范圍，汽車模具加工過程平穩(wěn)且無沖擊。 　　</p><p>　　1.4.2、高速切削加工生產(chǎn)效率高 　

22、 　</p><p>　　用高速加工中心或高速銑床加工模具，可以在工件一次裝夾中完成型面的粗、精加工和汽車模具其他部位的機械加工，即所謂“一次過”技術(One Pass Machining)。高速切削加工技術的應用大大提高了汽車模具的開發(fā)速度。 　 　1.4.3、高速切削加工可獲得高質(zhì)量的加

23、工表面 　 　</p><p>　　由于采取了極小的步距和切深，高速切削加工可獲得很高的表面質(zhì)量，甚至可以省去鉗工修光的工序。 　　 1.4.4、簡化加工工序 　

24、 　 </p><p>　　常規(guī)銑削加工只能在淬火之前進行，淬火造成的變形必須要經(jīng)手工修整或采用電加工最終成形?，F(xiàn)在則可以通過高速切削加工來完成，而且不會出現(xiàn)電加工所導致的表面硬化。另外，由于切削量減少，高速加工可使用更小直徑的刀具對更小的圓角半徑及模具細節(jié)進行加工，節(jié)省了部分機械加工或手工修整工序，從而縮短了生產(chǎn)周期。 　 　1.

25、4.5、高速切削加工使汽車模具修復過程變得更加方便 　 　</p><p>　　汽車模具在使用過程中往往需要多次修復以延長使用壽命，如果采用高速切削加工就可以更快地完成該工作，取得以銑代磨的加工效果，而且可使用原NC程序，無需重新編程，且能做到精確無誤。 　

26、 　1.4.6 高速切削加工可加工形狀復雜的硬質(zhì)汽車模具 　 　</p><p>　　由高速切削機理可知：高速切削時，切削力大為減少，切削過程變得比較輕松，高速切削加工在切削高強度和高硬度材料方面具有較大優(yōu)勢，可以加工具有復雜型面、硬度比較高的汽車

27、模具。 1.5高速加工主要應用領域</p><p>　　高速切削加工技術在薄壁結(jié)構加工的工藝優(yōu)勢，需要在切削刀具、切削用量、工藝方案、數(shù)控編程等方面采取正確的策略。從已經(jīng)取得的航空薄壁結(jié)構中的應用成果可以充分證明高速切削加工技術的優(yōu)越性，不僅加工效率大大提高，零件的加工質(zhì)量

28、也得到提高。 由于現(xiàn)代飛機高性能的要求，其結(jié)構具有輕量化、薄壁化和整體化的特點，并且為滿足飛機裝配以骨架零件為定位基準的要求，零件須實現(xiàn)精確加工，作到具有較高的精度和表面質(zhì)量。傳統(tǒng)的低速加工方法已經(jīng)難以滿足現(xiàn)代航空制造的需要。根據(jù)國外的發(fā)展趨勢，同時結(jié)合航空制造技術發(fā)展的實際需求，應用高速切削加工技術成為現(xiàn)代航空制造業(yè)的必然選擇。為此，成飛近年來進行了較為深入的應用研究，已經(jīng)較為成功的在薄壁結(jié)構零件加工中廣泛應用了高速切削加工技

29、術。 </p><p>　　1.6數(shù)控編程與加工技術 </p><p>　　數(shù)控機床是按照事先編制好的加工程序，自動地對被加工零件進行加工。我們把零件的加工工藝路線、工藝參數(shù)、刀具的運動軌跡、位移量、切削參數(shù)(主軸轉(zhuǎn)數(shù)、進給量、背吃刀量等)以及輔助功能(換刀、主軸正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、切削液

30、開、關等)，按照數(shù)控機床規(guī)定的指令代碼及程序格式編寫成加工程序單，再把這程序單中的內(nèi)容記錄在控制介質(zhì)上(如穿孔紙帶、磁帶、磁盤、磁泡存儲器)，然后輸入到數(shù)控機床的數(shù)控裝置中，從而指揮機床加工零件。</p><p>　　這種從零件圖的分析到制成控制介質(zhì)的全部過程叫數(shù)控程序的編制。數(shù)控機床與普通機床加工零件的區(qū)別在于控機床是按照程序自動加工零件，而普通機床要由人來操作，我們只要改變控制機床動作的程序就可以達到加工不同

31、零件的目的。因此，數(shù)控機床特別適用于加工小批量且形狀復雜要求精度高的零件</p><p>　　由于數(shù)控機床要按照程序來加工零件，編程人員編制好程序以后，輸入到數(shù)控裝置中來指揮機床工作。程序的輸入是通過控制介質(zhì)來的。</p><p>　　1.7高速切削技術國外發(fā)展現(xiàn)狀 </p><p>　　

32、從德國 Carl. J. Salomon博士提出高速切削概念，并于同年申請了專利以來，高速切削技術的發(fā)展經(jīng)歷了高速切削的理論探索階段、高速切削應用探索階段、高速切削的初步應用階段、高速切削的較成熟階段等四個階段，現(xiàn)已在生產(chǎn)中得到推廣應用。特別是20世紀80年代以來各工業(yè)發(fā)達國家相繼投入大量人力、財力，研究開發(fā)高速切削技術及相關技術，發(fā)展迅速。 國外近幾年來高速加工機床發(fā)展迅速，美國、法國、德國、日本、瑞士、英國、加拿大、意大利等

33、國家相繼開發(fā)了各自的高速切削機床。高速主軸是高速切削技術最重要的關鍵技術，通常采用主軸、電動機一體化的電主軸部件，實現(xiàn)無中間環(huán)節(jié)的直接傳動，主軸支承一般使用陶瓷軸承、靜壓軸承、動壓軸承、空氣軸承以及油0氣潤滑、噴射潤滑等技術，也有使用磁力軸承的。進給系統(tǒng)則開始采用直線電動機或小導程大尺寸高質(zhì)量的滾珠絲杠或大導程多頭絲杠，以提供更高的進給速度和更好的加、減速特性，最大加速度可達2～10g。CNC控制系統(tǒng)則使用多片32位或64位CPU，以滿

34、足高速切削加工對系統(tǒng)快速數(shù)據(jù)處理能力的要求，并采用前饋和大量超前程序段處理功能，以保證高速加工時的插補精度。采用強力高壓</p><p>　　1.8高速切削術國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀技 </p><p>　　高速切削在國內(nèi)的研究及應用起步較晚，但進入20世紀90年代以來已普遍引起關注。目前全國大約有300多萬臺機床，大部分還是通用機床，數(shù)控

35、機床包括經(jīng)濟型在內(nèi)大致占10%左右，在航空、航天、汽車、模具、機床和工程機械等行業(yè)進口數(shù)控機床和加工中心占了較大比例?，F(xiàn)在國內(nèi)10000～15000r/min的立式加工中心和18000r/min的臥式加工中心已開發(fā)成功并生產(chǎn)問世，生產(chǎn)的高速數(shù)字化仿形銑床最高轉(zhuǎn)速達到了40000r/min， 3500～4000r/min的數(shù)控車床和車削中心已成批生產(chǎn)，8000r/min的數(shù)控車床也已問世。高速機床的高檔數(shù)控系統(tǒng)和開放式數(shù)控系統(tǒng)正在深入研究

36、中，但目前主要還是依賴進口。目前國內(nèi)正逐步開始推廣應用高速切削技術，主要是應用在航空航天、模具和汽車工業(yè)，加工鋁合金和鑄鐵較多，但采用的刀具以進口為主。 </p><p>　　國內(nèi)刀具材料目前仍以高速鋼、硬質(zhì)合金刀具為主，先進刀具材料(如涂層硬質(zhì)合金、金屬陶瓷、陶瓷刀具、CBN和PCD刀具等)雖有一定基礎，但應用范圍不夠廣泛?？偟膩碚f，切削速度普遍偏低，切削水平和加工效率較低。高速切削基礎理論研究起步較晚，80年

37、代以來，國內(nèi)對陶瓷刀具高速硬切削時的切屑形成、切削溫度、切削力、刀具磨損與破損、刀具壽命和加工表面質(zhì)量等規(guī)律進行了系統(tǒng)研究，并已在生產(chǎn)中得到較多應用。自90年代以來，對高速切削鋁合金、鋼、鑄鐵、高溫合金、鈦合金等的切削力、切削溫度、刀具磨損與破損和刀具壽命進行了一定研究和探討，但還沒有進行全面系統(tǒng)的研究。對切削加工過程的監(jiān)控技術研究較多，但投入生產(chǎn)使用的較少。附表：各種加工方法的高速切削速度范圍加工方式 切削速度(m/min) 車

38、削 700～7000 銑削 300～6000 鉆削 200～1100 拉削 30～75 鉸削 20～500 磨削 5000～10000 1.8.1 高速切削的應用 由于高速切削機床和刀具技術及相關技術的迅速進步，高速切削技術已應用于航空、航天、汽車、模具、機床等行業(yè)中，車、銑、鏜、鉆、拉、鉸、攻絲、</p><p>　　第二章 高速切削加工數(shù)控編程策略 </p

39、><p>　　2.1CAM系統(tǒng)應具有很高的計算編程速度</p><p>　?。?）直接通過CAD/CAM進行圖形設計</p><p>　　隨著技術的發(fā)展，CAD/CAM技術在模具的生產(chǎn)中，將普遍采用經(jīng)過市場調(diào)查及其周密的研究，進行生產(chǎn)決策，下達生產(chǎn)計劃及實施措施，緊接著模具開發(fā)設計者使用模CAD工作站，完成模具設計中的造型、計算、分析以及繪制工程圖，而且可在設計階段對產(chǎn)

40、品性能進行評價，可使設計者從繁重的繪圖中解放出來，能有更多的時間作創(chuàng)造性的工作。</p><p>　?。?）利用現(xiàn)有客戶提供的CAD數(shù)據(jù)模型，轉(zhuǎn)換成所需圖形</p><p>　　模具企業(yè)有的客戶提供繪制好的圖形?？蛻舴胶湍＞咂髽I(yè)制造方若使用不同的軟件，就會出現(xiàn)圖紙數(shù)據(jù)交流的困難。這需要解決數(shù)據(jù)接口問題。因為大多數(shù)CAD程序有其各自不同的數(shù)據(jù)庫形式而不能和其它程序共用幾何數(shù)據(jù)。因此客戶方的C

41、AD的幾何體必須翻譯成模具企業(yè)制造方的接受程序能讀取的東西。通常的辦法是使用通用幾何體轉(zhuǎn)換標準如“IGES”或“STEP”，以及一些專用的轉(zhuǎn)化器進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。</p><p>　　(3)CAD/CAM用于生產(chǎn)過程管理</p><p>　　應用CAD/CAM系統(tǒng)的網(wǎng)絡通常由小型計算機和個人計算機終端所組成，管理系統(tǒng)軟件（FMS）可對整個生產(chǎn)過程進行跟蹤管理。如掌握加工進度、零件流轉(zhuǎn)狀況、外購

42、件的采購狀況、收貨狀況和加工品質(zhì)等。系統(tǒng)還包括材料清單、計劃和控制、庫存物品管理、標準件、材料履歷、總生產(chǎn)時間表、所需材料計劃、訂貨和銷售歷史、到貨數(shù)量、操作人員履歷、對車間的控制狀況、計劃時間、品質(zhì)評估、標準加工路線、所需生產(chǎn)能力計劃、勞動力成本、外購計劃及到貨狀況、請購單、外購件歷史和可交付數(shù)量等。應用這種軟件可以幫助選擇適當?shù)耐赓徫锲窌r機和節(jié)省勞動力。</p><p>　　使所有加工狀況信息完全進入庫存管理

43、，從而生成完善的材料清單。然后按照加工工藝路線進行有條不紊的加工。該系統(tǒng)還可逐日提供操作人員加工工時和機床運轉(zhuǎn)時間的數(shù)據(jù)及停工待料的時間。這樣不僅可減少機床空耗的時間，還可以計算出實際生產(chǎn)成本，從而達到降低生產(chǎn)成本的目的。</p><p>　　2.2豐富的高速切削刀具軌跡策略</p><p>　　以高切削速度、高進給速度和高加工精度為主要特征的高速切削技術，最近十幾年發(fā)展迅猛，在航空航天、

44、模具制造及精密微細加工等領域得到了廣泛應用。因此，高速加工技術的研究已成為國內(nèi)外制造領域重要的研究項目之一。 </p><p>　　確定刀具路徑應滿足的基本要求 </p><p>　　高速切削不僅提高了對機床、夾具、刀具和刀柄的要求，同時也要求改進刀具路徑策略，因為若路徑不合理，在切削過程中就會引起切削負荷的 突變，從而給零件、機床和刀具帶來沖擊，破壞加工質(zhì)量，損傷刀具。在高速切削中由于切

45、削速度和進給速度都很快，這種損害比在普通切削中要嚴重的多，因此， 必須研究適合高速切削的路徑，將切削過程中切削負荷的突變降至最低?？梢哉f，高速切削機床只有有了合理的高速刀具軌跡才能真正獲得最大效益。 </p><p>　　為了消除切削過程中切削負荷的突變，刀具路徑應滿足以下基本要求： </p><p>　　切削是等體積切削，即切削過程中切削力恒定。 </p><p&g

46、t;<b>　　盡量減少空行程。 </b></p><p>　　盡量減少進給速度的損失。 </p><p><b>　　通用的刀具路徑</b></p><p>　　2.2.1粗加工刀具路徑 </p><p>　　粗加工時常用的刀具路徑有： </p><p>　　Z向等高線層

47、切法，即將零件分成若干層，一層一層逐層往下切，在每層中將零件的所有區(qū)域加工完再進人下一層，在每一層均采用螺旋或圓弧進刀，同時 采用無尖角刀具軌跡。這樣有利于排屑，也避免了切削力發(fā)生突變。對薄壁件來說，更應采用這種刀具軌跡，因為這種刀具軌跡在切削過程中還能使薄壁 保持較好的剛性。 </p><p>　　插銑刀具路徑。對于深度很深的腔體的粗加工可采用插銑的方法來進行，因為腔體很深時，需要很長的刀具，這時刀具的剛性很差

48、，按常規(guī)的切削路線切削刀具易變形，而且也易產(chǎn)生振動，影響加工質(zhì)量和效率，采用插銑的軌跡正好可解決這一問題。 </p><p>　　擺線刀具路徑。另一種更新的粗加工刀具軌跡是擺線刀具軌跡，“擺線”是指當一個圓沿著一條曲線作純滾動時，圓上某一固定點的軌跡。采用 這種刀具軌跡使刀具在切削時距某條曲線(一般是零件的輪廓線及其平移線)保持一個恒定的半徑，從而可使進給速度在加工過程中可保持不變，而且這時的徑向吃 刀量一般取刀

49、具直徑的5%左右，因此刀具的冷卻條件良好，刀具的壽命較長。這對高速加工是非常有利的。。 </p><p>　　2.2.2精加工刀具路徑 </p><p>　　精加工時常用的刀具路徑有： </p><p>　　先在陡峭面用Z向等高線層切法加工，然后在非陡峭面采用表面輪廓軌跡法加工； </p><p>　　先用表面輪廓軌跡法加工所有面，再在垂直

50、方向上加工陡峭面。薄壁件的精加工采用Z向等高線層切法。當然在加工過程中同樣每一層都要盡量作到螺旋或園弧進刀，采用無尖角刀具軌跡。其他的刀具路徑 ,如加工的是單一型腔的薄壁件，應盡量采用的走刀路線，它比單純的等高線逐層切法對保持薄壁的剛性更好，從而保證加工余量均勻，零件變形小。對薄底零件應采用的走刀軌跡。即從離支撐最遠的點開始切削，分層切削直到深度到位；每次深度銑到以后再向支撐處移動一個徑向切深，重復上一步的過程，直至切削完成。相當于將薄

51、壁件的等高線逐層切法轉(zhuǎn)動90°。這樣才能在切削時較好地保持零件剛性，避免振動。 </p><p>　　第三章 高速切削加工數(shù)控編程方法 </p><p><b>　　3.1數(shù)控編程方法</b></p><p>　　數(shù)控編程方法可以分為兩類：一類是手工編程，另一類是自動編程。  </p>

52、<p><b>　　手工編程 ： </b></p><p>　　手工編程是指編制零件數(shù)控加工程序的各個步驟，即從零件圖紙分析、工藝決策、確定加工路線和工藝參數(shù)、計算刀位軌跡坐標數(shù)據(jù)、編寫零件的數(shù)控加工程序單直至程序的檢驗，均由人工來完成。       對于點位加工或幾何形狀不太復雜的輪廓加工，幾何計算較簡單，程序段不

53、多，手工編程即可實現(xiàn)。如簡單階梯軸的車削加工，一般不需要復雜的坐標計算，往往可以由技術人員根據(jù)工序圖紙數(shù)據(jù)，直接編寫數(shù)控加工程序。 但對輪廓形狀不是由簡單的直線、圓弧組成的復雜零件，特別是空間復雜曲面零件，數(shù)值計算則相當繁瑣，工作量大，容易出錯，且很難校對，采用手工編程是難以完成的。  自動編程  自動編程是采用計算機輔助數(shù)控編程技術實現(xiàn)的，需要一套專門的數(shù)控編程軟件，現(xiàn)代數(shù)控編程軟件主要分為以

54、批處理命令方式為主的各種類型的語言編程系統(tǒng)和交互式CAD／CAM 集成化編程系統(tǒng)。  APT是一種自動編程工具（Automatically Programmed Tool）的簡稱，是對工件、刀具的幾何形狀及刀具相對于工件的運動等進行定義時所用的一種接近于英語的符號語言。在編程時編程人員依據(jù)零件圖樣，以APT語言的形式表達</p><p>　　3.2數(shù)控加工數(shù)控程序

55、功能 </p><p>　　1.準備功能（G 指令功能） </p><p>　　1)設定工件坐標系指令 G92 </p><p>　　指令格式：N___ G92 X___ Z___； </p><p>　　注意：本指令只能用 X、Z 指令坐標值，且 X、Z 值必須齊全。程序中使用該指令

56、，應放在程序的第一段，用于建立工件坐標系，并且通常將坐標系原點設在主軸的軸線上，以方便編程，如圖14-3所示。 </p><p>　　圖14-2 數(shù)控車床工件坐標系示意圖 圖14-3 工件坐標系指令G92示意圖 </p><p>　　例 1：N10 G92 X20 Z25； 執(zhí)行該指令時，顯示器顯示設定值，X 值用直徑值設定。 </p><p>　　2)快速定

57、位指令 G00 </p><p>　　指令格式：N___ G00 X___ Z___（或 U___ W___）； </p><p>　　本指令可將刀具按機床指定的G00限速快速移動到所需位置上，一般作為空行程運動，既可單坐標運動，也可兩坐標同時運動。如圖14-2 和圖14-3所示。執(zhí)行本指令時，機床操作面板上的進給倍率開關有效。G00 為模態(tài)指令，其它G代碼被指令前均有效的G代碼稱為模態(tài)G

58、代碼。 </p><p>　　例 2： G00 X100 Z300； 表示將刀具快速移動到 X 為 100mm，Z 為 300mm 的位置上， </p><p>　　3)直線插補指令 G01 </p><p>　　本指令可將刀具按給定速度沿直線移動到所需位置，一般作為切削加工運動指令，既可單坐標運動，也可雙坐標同時運動，在車床上用于加工外圓、端面、錐面等。 <

59、/p><p>　　指令格式：N___ G01 X___ Z___（或 U___ W___）F___； </p><p>　　注：進給速度 F 需要指定，單位為 mm/min，F(xiàn) 為模態(tài)指令。 </p><p>　　例 4： N20 G01 X50 Z50 F200；表示刀具以 200mm/min 的速度運動到 X50，Z50 的位置。 </p><p

60、>　　4)圓弧插補指令 G02，G03 </p><p>　　G02 — 指定為順時針圓弧插補。G03 — 指定為逆時針圓弧插補。 </p><p>　　指令格式：N___ G02（03） X（U）___ Z（W）___ R___ F___； </p><p>　　例 6： N30 G03 X20 Z-15 R10 F50； </p><p

61、>　　表示加工逆時針圓弧，刀具以 F50 速度運動到 X20，Z-15 位置. </p><p>　　5)延時（暫停）指令 G04 </p><p>　　指令格式：N___ G04 X___； </p><p>　　注：程序執(zhí)行到此指令后即停止，延時 X 所指定時間后繼續(xù)執(zhí)行，X 范圍 0～9999.99 秒，X 最小指定時間為 0.001 秒，但準確度為 1

62、6ms。該指令可使刀具作短時間的無進給光整加工，常用于切槽、锪孔、加工尖角，以減少表面粗糙度數(shù)值。 </p><p>　　6）回參考點控制功能指令G28、G29 </p><p>　　（1）自動返回參考點指令G28 格式 G28 X___Z___ </p><p>　　功能 G28指定刀具先快速移動到指令值所指定的中間點位置，然后自動回參考點。 &l

63、t;/p><p>　　（2）從參考點返回指令G29 格式G29 X___Z___ </p><p>　　功能 G29指定各軸從參考點快速移動到前面G28所指定的中間點，然后再移動到G29所指定的返回點定位，這種定位完全等效于G00定位。 </p><p>　　7）刀具的刀尖圓弧半徑補償指令G40、G41、G42 </p><p>　

64、　G40：取消刀尖半徑補償，刀尖運動軌跡與編程軌跡一致； </p><p>　　G41：刀尖半徑左補償，沿進給方向，刀尖位置在編程軌跡左邊時； </p><p>　　G42：刀尖半徑右補償，沿進給方向，刀尖位置在編程軌跡右邊時。 </p><p>　　8）零點偏置指令G54～G59 </p><p>　　零點偏置是數(shù)控系統(tǒng)的一種特性，即允許把

65、數(shù)控測量系統(tǒng)的原點在相對機床基準的規(guī)定范圍內(nèi)移動，而永久原點的位置則被存儲在數(shù)控系統(tǒng)中。因此當不用G92指令設定工件坐標系時，可以用G54～G59指令設定6個工件坐標系，即通過設定機床所特有的6個坐標系原點在機床坐標系中的坐標值。 </p><p>　　2.輔助功能指令 M </p><p>　　本系統(tǒng) M 指令用2位數(shù)表示。 </p><p>　　1)M00:程序

66、暫停指令，重新按[啟動鍵]后下一程序段開始繼續(xù)執(zhí)行。 </p><p>　　2)M01:程序選擇暫停指令，與 M00相似，不同的是由面板上的M01 選擇開關決定是否有效。 </p><p>　　3)M02:循環(huán)執(zhí)行指令，用以返回到本次加工程序的開始程序段并從開始程序段循環(huán)執(zhí)行。 </p><p>　　4)M03:主軸正轉(zhuǎn)指令，用以啟動主軸正轉(zhuǎn)。 </p>

67、<p>　　5)M04:主軸反轉(zhuǎn)指令，用以啟動主軸反轉(zhuǎn)。 </p><p>　　6)M05:主軸停止指令。 </p><p>　　7)M08:冷卻泵啟動指令。 </p><p>　　8)M09:冷卻泵停止指令。 </p><p>　　3.3子程序生成及應用</p><p>　　3.3.1降低復雜性<

68、/p><p>　　使用子程序的最首要原因是為了降低程序的復雜性，可以使用子程序來隱含信息，從而使你不必再考慮這些信息。當然，在編寫子程序時，你還需要考慮這些信息。但是，一旦寫好子程序，就可能不必再考慮它的內(nèi)部工作細節(jié)，只要調(diào)用它就可以了。創(chuàng)建子程序的另外一個原因是盡量減小代碼段的篇幅，改進可維護性和正確性。這也是一個不錯的解釋，但若沒有子程序的抽象功能，將不可能對復雜程序進行明智的管理。一個子程序需要從另一個子程序

69、中脫離出來的原因之一是，過多重數(shù)的內(nèi)部循環(huán)和條件判斷。這時，可以把這部分循環(huán)和判斷從子程序中脫離出來，使其成為一個獨立的子程序，以降低原有子程序的復雜性。</p><p>　　3.3.2避免代碼段重復</p><p>　　無可置疑，生成子程序最普遍的原因是為了避免代碼段重復。事實上，如果在兩個不同子程序中的代碼很相似，這往往意味著分解工作有誤。這時，應該把兩個子程序中重復的代碼都取出來，把

70、公共代碼放入一個新的通用子程序中，然后再讓這兩個子程序調(diào)用新的通用子程序。通過使公共代碼只出現(xiàn)一次，可以節(jié)約許多空間。這時改動也很方便，因為只要在一個地方改動代碼就可以了。這時代碼也更可靠了，因為只需在一個地方檢查代碼。而且，這也使得改動更加可靠，因為，不必進行不斷地、非常類似地改動，而這種改動往往又是認為自己編寫了相同的代碼這一錯誤假設下進行的。限制了改動帶來的影響。由于在獨立區(qū)域進行改動，因此，由此帶來的影響也只限于一個或最多幾個

71、區(qū)域中。要把最可能改動的區(qū)域設計成最容易改動的區(qū)域。最可能被改動的區(qū)域包括：硬件依賴部分、輸入輸出部分、復雜的數(shù)據(jù)結(jié)構和商務規(guī)則。</p><p><b>　　3.3.3隱含順序</b></p><p>　　把處理事件的非特定順序隱含起來是一個很好的想法。比如，如果程序通常先從用戶那里讀取數(shù)據(jù)，然后再從一個文件中讀取輔助數(shù)據(jù)，那么，無論是讀取用戶數(shù)據(jù)的子程序，還是讀取

72、文件中數(shù)據(jù)的子程序，都不應該對另一個子程序是否讀取數(shù)據(jù)有所依賴。如果利用兩行代碼來讀取堆棧頂?shù)臄?shù)據(jù)，并減少一個 Stacktop 變量，應把它們放入一個 PopStack()子程序中，在設計系統(tǒng)時，使哪一個都可以首先執(zhí)行，然后編寫一個子程序，隱含哪一個首先執(zhí)行的信息。</p><p><b>　　3.3.4改進性能</b></p><p>　　通過使用子程序，可以只在

73、一個地方，而不是同時幾個地方優(yōu)化代碼段。把相同代碼段放在子程序中，可以通過優(yōu)化這一個子程序而使得其余調(diào)用這個子程序的子程序全部受益。把代碼段放入子程序也使得用更快的算法或執(zhí)行更快的語言（如匯編）來改進這段代碼的工作變得容易些。</p><p>　　3.3.5進行集中控制</p><p>　　在一個地方對所有任務進行控制是一個很好的想法?？刂瓶赡苡性S多形式。知道一個表格中的入口數(shù)目便是其中

74、一種形式，對硬件系統(tǒng)的控制，如對磁盤、磁帶、打印機、繪圖機的控制則是其中另外一種形式。使用子程序從一個文件中進行讀操作，而使用另一個子程序?qū)ξ募M行寫操作便是一種形式的集中控制。當需要把這個文件轉(zhuǎn)化成一個駐留內(nèi)存的數(shù)據(jù)結(jié)構時，這一點是非常有用的，因為這一變動僅改變了存取子程序。專門化的子程序去讀取和改變內(nèi)部數(shù)據(jù)內(nèi)容，也是一種集中的控制形式。集中控制的思想與信息隱含是類似的，但是它有獨特的啟發(fā)能力，因此，值得把它放進你的工具箱中。<

75、/p><p>　　3.3.6隱含數(shù)據(jù)結(jié)構</p><p>　　可以把數(shù)據(jù)結(jié)構的實現(xiàn)細節(jié)隱含起來，這樣，絕大部分程序都不必擔心這種雜亂的計算機科學結(jié)構，而可以從問題域中數(shù)據(jù)是如何使用的角度來處理數(shù)據(jù)。隱含實現(xiàn)細節(jié)的子程序可以提供相當高的抽象價值，從而降低程序的復雜程度。這些子程序把數(shù)據(jù)結(jié)構、操作集中在一個地方，降低了在處理數(shù)據(jù)結(jié)構時出錯的可能性。同時，它們也使得在不改變絕大多數(shù)程序的條件下，改變

76、數(shù)據(jù)結(jié)構成為可能。</p><p>　　3.3.7隱含全局變量</p><p>　　如果需要使用全局變量，也可以像前述那樣把它隱含起來、通過存取子程序來使用全局變量有如下優(yōu)點：不必改變程序就改變數(shù)據(jù)結(jié)構；監(jiān)視對數(shù)據(jù)的訪問；使用存取子程序的約束還可以鼓勵你考慮一下這個數(shù)據(jù)是不是全局的；很可能會把它處理成針對在一個模塊中某幾個子程序的局部數(shù)據(jù)，或處理成某一個抽象數(shù)據(jù)的一部分。隱含指針操作。指針

77、操作可讀性很差，而且很容易引發(fā)錯誤。通過把它們獨立在子程序中，可以把注意力集中到操作意圖而不是機械的指針操作本身。而且，如果操作只在一處進行，也更容易確保代碼是正確的。如果找到了比指針更好的數(shù)據(jù)結(jié)構，可以不影響本應使用指針的子程序就對程序作改動。重新使用代碼段。放進模塊化子程序中的代碼段重新使用，要比在一個大型號程序中的代碼段重新使用起來容易得多。計劃開發(fā)一個程序族。如果想改進一個程序，最好把將要改動的那部分放進子程序中，將其獨立。這樣

78、，就可以改動這個子程序而不致影響程序的其余部分，或者干脆用一個全新的子程序代替它提高部分代碼的可讀性。把一段代碼放入一個精心命名的子程序，是說明其功能的最好辦法。提高可移植性?？梢允褂米映绦騺戆巡豢梢浦膊糠帧⒚鞔_性分析和將來的移植性工作分隔開來，不可移</p><p>　　分隔復雜操作。復雜操作包括：繁雜的算法、通信協(xié)議、棘手的布爾測試、對復雜數(shù)據(jù)的操作等等。這些操作都很容易引發(fā)錯誤。如果真的有錯誤，那么如果這個

79、錯誤是在某個子程序中，而不是隱藏在整個程序中的話，查找起來要容易得多。這個錯誤不會影響到其它子程序，因為為了修正錯誤只要改動一個子程序就可以了。如果發(fā)現(xiàn)了一個更為簡單迅速的算法，那么用它來代替一個被獨立在子程序中的算法是非常容易的。在開發(fā)階段，嘗試幾種方案并選擇其中一個最好的是非常容易的。</p><p>　　獨立非標準語言函數(shù)的使用。絕大多數(shù)實現(xiàn)語言都含有一些非標準的但卻方便的擴展。使用這種擴展的影響是兩面性的

80、，因為在另外一個環(huán)境下它可能無法使用。這個運行環(huán)境的差異可能是由于硬件不同、語言的生產(chǎn)商不同、或者雖然生產(chǎn)商相同、但版本不同而產(chǎn)生的。如果使用了某種擴展，可以建立一個作為進入這種擴展大門的子程序。然后，在需要時，可以用訂做的擴展來代替這一非標準擴展。</p><p>　　簡化復雜的布爾測試。很少有必要為理解程序流程而去理解復雜的布爾測試。把這種測試放入函數(shù)中可以提高代碼的可讀性，因為：(1) 測試的細節(jié)已經(jīng)被隱

81、含了。(2) 清楚的函數(shù)名稱已經(jīng)概括了測試目的。賦予這種測試一個函數(shù)，該函數(shù)強調(diào)了它的意義，而且這也鼓勵了在函數(shù)內(nèi)部增強其可讀性的努力。結(jié)果是主程序流和測試本身都顯得更加清楚了。是出于模塊化的考慮嗎？絕不是。有了這么些代碼放入子程序的理由，這個理由是不必要的。事實上，有些工作更適合放在一個大的子程序中完成</p><p>　　創(chuàng)建子程序的理由總結(jié)· 降低復雜性· 避免重復代碼段

82、83; 限制改動帶來的影響· 隱含順序· 改進性能· 進行集中控制· 隱含數(shù)據(jù)結(jié)構· 隱含指針操作· 隱含全局變量· 促進重新使用代碼段· 計劃開發(fā)一個軟件族· 改善某一代碼段可讀性· 改善可移植性· 分隔復雜操作· 獨立非標準語言函數(shù)的使用· 簡化復雜的布爾測試</p>

83、<p><b>　　結(jié) 論</b></p><p>　　制定符合中國國情的總體發(fā)展戰(zhàn)略，確立與國際接軌的發(fā)展道路，對21世紀我國數(shù)控技術與產(chǎn)業(yè)的發(fā)展至關重要。本文在對數(shù)控技術和產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢的分析，對我國數(shù)控領域存在的問題進行研究的基礎上，對21世紀我國數(shù)控技術和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展途徑進行了探討，提出了以科技創(chuàng)新為先導，以商品化為主干，以管理和營銷為重點，以技術支持和服務為后盾，

84、堅持可持續(xù)發(fā)展道路的總體發(fā)展戰(zhàn)略。在此基礎上，研究了發(fā)展新型數(shù)控系統(tǒng)、數(shù)控功能部件、數(shù)控機床整機等的具體技術途徑。</p><p>　　我們衷心希望，我國科技界、產(chǎn)業(yè)界和教育界通力合作，把握好知識經(jīng)濟給我們帶來的難得機遇，迎接競爭全球化帶來的嚴峻挑戰(zhàn)，為在21世紀使我國數(shù)控技術和產(chǎn)業(yè)走向世界的前列，使我國經(jīng)濟繼續(xù)保持強勁的發(fā)展勢頭而共同努力奮斗！ </p&

85、gt;<p><b>　　致 謝</b></p><p>　　感謝我的導師**老師，他們嚴謹細致、一絲不茍的作風一直是我工作、學習中的榜樣；她循循善誘的教導和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪。  </p><p>　　感謝同學對我的幫助和指點。沒有他們的幫助和提供資料對于我一個對網(wǎng)絡知識一竅不通的人來說要想在短短的幾個周的時間里學習到網(wǎng)絡

86、知識并完成畢業(yè)論文是幾乎不可能的事情。  </p><p>　　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。 </p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　王愛玲教授主編的系列教材

87、《現(xiàn)代數(shù)控技術系列》 </p><p>　　《現(xiàn)代數(shù)控原理及系統(tǒng)》</p><p>　　《現(xiàn)代數(shù)控機床伺服及檢測技術》</p><p>　　《現(xiàn)代數(shù)控編程技術及應用》</p><p>　　《現(xiàn)代數(shù)控機床故障診斷及維修》、</p><p>　　《現(xiàn)代數(shù)控機床操作技術教程》</p><p>　　《現(xiàn)