1、高速加工（銑）中典型零件數(shù)控編程及處理開題報告班級（學(xué)號） 機0304（24） 姓名 鄧榮軍指導(dǎo)老師 孫江宏一、 綜述目前，我國的工業(yè)處于發(fā)展階段，由于起步晚、技術(shù)研究人員缺乏等原因，生產(chǎn)制造水平落后于國外行業(yè)。在數(shù)控行業(yè)中，這個現(xiàn)象更為明顯。我國機床工業(yè)的發(fā)展速度在近幾年雖然很快，但與世界先進水平相比差距依然很大,主要體現(xiàn)在企業(yè)的核心競爭力還不強，市場占有率不高。特別是國產(chǎn)高檔數(shù)控機床無論在品種、水平上都與市場需求相差甚遠，市場占有率不到10%。而中、低檔數(shù)控機床在價格、交貨期和服務(wù)上，也存在競爭力不強的問題，特別值得一提的是國內(nèi)數(shù)控功能部件發(fā)展滯后的矛盾還相當(dāng)突出。1數(shù)控高速切削加工作為工

2、業(yè)生產(chǎn)制造中重要的一項先進制造技術(shù)，是集高效、優(yōu)質(zhì)、低耗于一身的先進制造技術(shù)。在常規(guī)切削加工中備受困擾的一系列問題，通過高速切削加工的應(yīng)用得到了解決。其切削速度、進給速度相對于傳統(tǒng)的切削加工，以級數(shù)級提高，切削機理也發(fā)生了根本的變化。與傳統(tǒng)切削加工相比，切削加工發(fā)生了本質(zhì)性的飛躍，其單位功率的金屬切除率提高了30%40%，切削力降低了30%，刀具的切削壽命提高了70%，留于工件的切削熱大幅度降低，低階切削振動幾乎消失。隨著切削速度的提高，單位時間毛坯材料的去除率增加，切削時間減少，加工效率提高，從而縮短了產(chǎn)品的制造周期，提高了產(chǎn)品的市場競爭力。同時，高速加工的小量快進使切削力減少，切屑的高速排

3、除，減少了工件的切削力和熱應(yīng)力變形，提高了剛性差和薄壁零件切削加工的可能性。由于切削力的降低，轉(zhuǎn)速的提高使切削系統(tǒng)的工作頻率遠離機床的低階固有頻率，而工件的表面粗糙度對低階頻率最為敏感，由此降低了表面粗糙度。高速切削技術(shù)是切削加工的發(fā)展方向，也是時代發(fā)展的產(chǎn)物。高速切削技術(shù)是切削加工技術(shù)的主要發(fā)展方向之一，它隨著CNC技術(shù)、微電子技術(shù)、新材料和新結(jié)構(gòu)等基礎(chǔ)技術(shù)的發(fā)展而邁上更高的臺階。高速切削加工所用的CNC機床、刀具和CAD/CAM軟件等，技術(shù)含量高，價格昂貴，使得高速切削投資很大，這在一定程度上制約了高速切削技術(shù)的推廣應(yīng)用。高速切削的高效應(yīng)用要求機床系統(tǒng)中的部件都必須先進。在銑削加工的數(shù)控機

4、床方面，發(fā)展非常迅速。1948年，美國的Parson公司與麻省理工學(xué)院在美國空軍部門的支持下，開始研制數(shù)控機床，以便用于加工直升飛機葉片輪廓檢驗用的樣板和制造形狀復(fù)雜、改型頻繁、精度要求越來越高的飛機導(dǎo)彈零件2。經(jīng)過三年多的努力，于1952年研制出第一臺3坐標(biāo)數(shù)控銑床，標(biāo)志著數(shù)控加工技術(shù)正式走向應(yīng)用。我國是從1958年開始研制數(shù)控機床，在研制與推廣使用數(shù)控機床方面取得了一定成績。如北京第一機床廠在一機部北京機床研究所、清華大學(xué)等單位的協(xié)助下研制了數(shù)控銑床，上海第三機床廠在上海精密機床研究所、上海交通大學(xué)、上?？萍即髮W(xué)等單位的協(xié)助下研制了數(shù)控鍵床3。近年來，由于引進國外的數(shù)控系統(tǒng)與伺服系統(tǒng)的制造

5、技術(shù)，使我國的數(shù)控機床在品種、數(shù)量和質(zhì)量方面都得到了迅速發(fā)展。目前我國的北京、上海、江蘇、山東和遼寧等有幾十家機床廠，能夠生產(chǎn)不同類型的數(shù)控機床和加工中心。雖然在數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域中，我國與發(fā)達國家之間還存在著較大的差距，但隨著工廠、企業(yè)技術(shù)改造的深入開展，將有力的促進數(shù)控機床的發(fā)展和大幅度增加數(shù)控機床的需求量，使這種差距不斷縮小。下面介紹目前現(xiàn)有的數(shù)控機床類型： 升降臺銑床：有萬能式、臥式和立式等，主要用于加工中小型零件，應(yīng)用最廣。 龍門銑床：包括龍門銑鏜床 龍門銑刨床和雙柱銑床，均用于加工大型零件。 單柱銑床和單臂銑床：前者的水平銑頭可沿立柱導(dǎo)軌移動，工作臺作縱向進給；后者的立銑頭可沿懸臂導(dǎo)軌水

6、平移動，懸臂也可沿立柱導(dǎo)軌調(diào)整高度。兩者均用于加工大型零件。 工作臺不升降銑床：有榘形工作臺式和圓工作臺式兩種，是介于升降臺銑床和龍門銑床之間的一種中等規(guī)格的銑床。其垂直方向的運動由銑頭在立柱上升降來完成。 儀表銑床：一種小型的升降臺銑床，用于加工儀器儀表和其他小型零件。 工具銑床：用于模具和工具制造，配有立銑頭、萬能角度工作臺和插頭等多種附件，還可進行鉆削、鏜削和插削等加工。其他銑床：如鍵槽銑床、凸輪銑床、曲軸銑床、軋輥軸頸銑床和方鋼錠銑床等，是為加工相應(yīng)的工件而制造的專用銑床。按控制方式，銑床又分為仿形銑床、程序控制銑床和數(shù)字控制銑床。 二、 研究內(nèi)容針對典型件斜齒輪的數(shù)控加工進行研究。斜

7、齒輪成形銑削原理：采用盤銑刀進行斜齒輪加工仿真,最主要的是要建立銑刀和毛坯相對運動關(guān)系式,盤形銑刀與齒輪毛坯位置關(guān)系如圖5 所示,銑刀相對直齒加工要旋轉(zhuǎn)一個螺旋角,即銑刀處于圖5 所示位置2 ,在加工過程中,工件僅繞自身軸線作旋轉(zhuǎn)運動,而銑刀既要繞自身軸線作旋轉(zhuǎn)運動,又要沿毛坯軸線作垂直進給運動,運動方式如圖6 所示.每加工完一個齒后,齒輪毛坯退刀并作分度轉(zhuǎn)動,分度角為2/ z .由斜齒輪螺旋線性質(zhì)可知,螺旋線沿軸線移動一個螺旋線導(dǎo)程p 的同時必須繞軸線旋轉(zhuǎn)2 ,即 （1）式中d 齒輪分度圓直徑圖5銑刀和齒輪位置和運動關(guān)系圖6 螺旋線展開示意利用AutoL ISP 語言、調(diào)用了CAD 的內(nèi)置命

8、令進行斜齒輪仿真加工，能夠準(zhǔn)確的加工出斜齒輪，并且能保證很高的加工精度2。因此對于本次課題，在第一機床廠對一個S型銑削試切件進行模擬仿真加工是可行的。本次研究的重要內(nèi)容有：1. 針對類似上述典型的零件，在試驗臺上進行夾具設(shè)計，機床傳動機構(gòu)的三維建模，工作環(huán)境的三維干涉檢查等。2. 結(jié)合高速加工的工藝特點制定數(shù)控加工工藝。并在EDGECAM中，找到和應(yīng)用適合高速加工的參數(shù)，并應(yīng)用到實際加工中。3. 了解高速銑削加工的特點和優(yōu)勢，在EDGECAM中，完成復(fù)合設(shè)備的數(shù)控加工編程工作。4. 完成銑削的虛擬環(huán)境下的仿真校驗。5. 能夠?qū)嶋H加工完成典型零件，并對仿真過程與加工過程進行比較。目前較為類似的五

9、軸聯(lián)動數(shù)控龍門銑床如下：三、 實現(xiàn)方法及預(yù)測目標(biāo)本次研究的主要任務(wù)是進行機床傳動與動力的設(shè)計計算、夾具的設(shè)計、完成典型零件的NC數(shù)控編程。主要原則是：傳動與動力設(shè)計合理，夾具簡單有效、易于裝卸以及在加工過程中不會與機床發(fā)生干涉。初步解決方案：（1） 對機床進行三維建模，通過對機床進行數(shù)據(jù)調(diào)查，知道機床傳動與動力機構(gòu)的所有參數(shù)以及機構(gòu)簡圖，并進行分析計算，通過EdgeCAM軟件對機床進行三維建模，得出機床準(zhǔn)確的三維模型。（2） 進行夾具設(shè)計，針對要加工的零件，分析其在加工過程中的受力以及運動狀況，提出簡單易行，方便可靠的夾具方案，并在EdgeCAM軟件中對該夾具進行三維建模。（3） 對零件加工過

10、程的模擬仿真，運用EdgeCAM軟件，對加工零件在（1）（2）中得出的機床和夾具下進行模擬仿真，分析是否有干涉發(fā)生，若有，應(yīng)及時提出改進方案。（4） 若上述過程均無錯誤發(fā)生，則生成該零件的G 代碼，同時對G代碼進行檢查并相對于要加工的機床的系統(tǒng)進行必要的修改。檢查無誤后，輸入相應(yīng)的機床加工出零件實體。（5） 針對該零件的仿真過程與實際加工過程進行對比得出結(jié)論。實施難點：（1） 準(zhǔn)確的機床三維建模（2） 夾具的設(shè)計（3） 干涉分析（4） G代碼檢驗（5） 實際零件的加工四、 對進度的具體安排1、第1至第2周為調(diào)研階段，查找資料，對膠管增強層纏繞機的總體認(rèn)識。2、第3周完成英文文獻的翻譯工作3、第

11、4周完成調(diào)研報告、開題報告及外文翻譯。4、第5至第6周為設(shè)備功能原理分析、方案設(shè)計階段，完成機構(gòu)草圖的繪制。5、第7至第8周完成膠管增強層纏繞機的傳動結(jié)構(gòu)設(shè)計及動力計算，主要參數(shù)計算。6、第9至第12周完成膠管纏繞機的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計，完成三張A0圖。7、第13至第14周完成論文初稿，上交導(dǎo)師審閱并修改。8、第15至第16周完成正式總體結(jié)構(gòu)裝配圖設(shè)計工作并檢查。9、第17周完成論文撰寫，并進行預(yù)答辯。10、第18周進行畢業(yè)論文答辯。五、參考文獻1、王良,我國機床工業(yè)與世界機床業(yè)的差距.機械工業(yè)信息研究院產(chǎn)業(yè)與市場研究所.市場報告2 0 0 6 年第1 1期,23-27.2、陳曉飛,黃筱調(diào),方成剛.基于AutoL ISP 斜齒輪成形銑削加工的幾何仿真.機械與電子,2006 (8),6-8.3、申麗國，張昆，黃征.國外數(shù)控技術(shù)的研究動向和發(fā)展趨勢.機械工業(yè)自動化，1994，Vol,18,No.2:19-23. 4、唐家錫.CAD/CAM技術(shù).北京：北京航天航空大學(xué)出版社.1994.5、唐銳.普通銑床專用化數(shù)控改造設(shè)計.工程碩士專業(yè)學(xué)位論文.2006.6、田華.數(shù)控機床高速電主軸結(jié)構(gòu)設(shè)計及性能分析.碩士學(xué)位論文.2006.7、王