数控工艺第一章概论.ppt

数控加工与工艺技术的新发展 随着计算机技术突飞猛进的发展，数控技术正不断采用计算机、控制理论等领域的必威体育精装版技术成就，使其朝着高速化、高精化、复合化、智能化、高柔性化及信息网络化等方向发展。整体数控加工技术向着CIMS（计算机集成制造系统）方向发展。 高速切削 高速加工技术是自上个世纪80年代发展起来的一项高新技术，其研究应用的一个重要目标是缩短加工时的切削与非切削时间，对于复杂形状和难加工材料及高硬度材料减少加工工序，最大限度地实现产品的高精度和高质量。由于不同加工工艺和工件材料有不同的切削速度范围，因而很难就高速加工给出一个确切的定义。目前，一般的理解为切削速度达到普通加工切削速度的5～10倍即可认为是高速加工。 数控加工与工艺技术 的新发展 高速加工与传统的数控加工方法相比没有什么本质的区别，两者牵涉到同样的工艺参数，但其加工效果相对于传统的数控加工有着无可比拟的优越性： 高速切削 简化了传统加工工艺； 经济效益显著提高。 有利于提高生产率； 有利于改善工件的加工精度和表面质量； 有利于延长刀具的使用寿命和应用直径较小的刀具； 有利于加工薄壁零件和脆性材料； 受高生产率的驱使，高速化已是现代机床技术发展的重要方向之一。主要表现在： 数控机床主轴高转速 工作台高快速移动和高进给速度 高速切削 目前，高速加工涉及到的新技术主要有： 高速切削 高速加工是通过大幅度提高主轴转速和加工进给速度来实现的，为了适应这种高速切削加工，主轴设计采用了先进的主轴轴承、润滑和散热等新技术； 高速主轴 高速切削 高速伺服进给系统 高速加工通常要求在高主轴转速下，使用在很大范围内变化的高速进给。高速进给的需求已引起机床结构设计上的重大变化：采用直线伺服电机来代替传统的电机丝杠驱动； 高速切削 适于高速加工的数控系统 高速加工数控系统需要具备更短的伺服周期和更高的分辨率，同时具有待加工轨迹监控功能和曲线插补功能，以保证在高速切削时，特别是在4-5轴坐标联动加工复杂曲面轮廓时仍具有良好的加工性能。 高速切削 刀具技术 刀具性能和质量对高速切削加工具有重大影响，新型刀具材料的采用，使切削加工速度大大提高，从而提高了生产率，延长了刀具寿命。 高速切削 刀夹装置及快速刀具交换技术 在高速加工中，切削时间和每个托盘化零件加工时间已显著缩短。高速、高精度定位的托盘交换装置已成为今后的发展方向。 高速加工作为一种新的技术，其优点是显而易见的，它给传统的数控加工带来了一种革命性的变化，但是，目前既便是在加工机床水平先进的瑞士、德国、日本、美国，对这一崭新技术的研究也还处在不断的摸索研究中。有许多问题有待于解决：如高速机床的动态、热态特性；刀具材料、几何角度和耐用度问题；机床与刀具间的接口技术（刀具的公平衡、扭矩传输）；冷却润滑液的选择；CAD/CAM的程序后处理问题；高速加工时刀具轨迹的优化问题等等。国内在这一方面的研究采尚处于起步阶段，要赶上并尽快缩小与国外同行业间的差距，还有许多路要走。 高速切削 高精加工是高速加工技术与数控机床的广泛应用结果。以前汽车零件的加工精度要求在0.01mm数量级，现在随着计算机硬盘、高精度液压轴承等精密零件的增多，精整加工所需精度已提高到0.1μm ，加工精度进入了亚微米世界。 高精加工 高精加工 提高机械设备的制造精度和装配精度 减小数控系统 的控制误差 提高数控系统的分辨率 以微小程序段实现连续进给 使CNC控制单位精细化 提高位置检测精度 位置伺服系统采用前馈控制与非线性控制 采用补偿技术 齿隙补偿 丝杆螺距误差补偿 刀具误差补偿 热变形误差补偿 空间误差综合补偿 机床的复合化加工是通过增加机床的功能，减少工件加工过程中的多次装夹、重新定位、对刀等辅助工艺时间，来提高机床利用率。 复合化加工 4．CRT显示及其接口 5．数控机床通信RS-232接口 1.2.3 数控机床的工作原理 数控系统的主要任务之一就是控制执行机构按预定的轨迹运动。一般情况是已知运动轨迹的起点坐标、终点坐标和曲线方程，由数控系统实时地算出各个中间点的坐标。即需要“插入、补上”运动轨迹各个中间点的坐标，通常这个过程就称为“插补”。 1．逐点比较法直线插补 （1）直线插补计算原理 ① 偏差计算公式 定义直线插补的偏差判别式如下： Fm=ymxe?xmye ② 终点判断的方法 一种方法是设置Σx、Σy两个减法计数器。 另一种方法是设置一个终点计数器 。 第三种方法是选终点坐标值较大的坐标作为计数坐标。 ③ 插补计算过程 偏差判断 坐标进给