1、常州信息技术学院论文常州信息技术学院毕业设计(论文)课题: 数控车床组成和操作 子课题: 同课题学生姓名: 专 业 数控 学生姓名 班 组 学 号 指导老师 完成时间 常州技术技术学院论文1 摘要马克思曾经说过“各种经济时代的区别，不在于生产什么，而在于怎样生产，用什么劳动资料生产”。制造技术和装备就是人类生产活动的最基本的生产资料，而数控技术又是当今先进制造技术和装备最核心的技术。当今世界各国制造业广泛采用数控技术，以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。此外世界上各工业发达国家还将数控技术及数控装备列为国家的战略物资，不仅采取重大措施来发展自己的数控技术及其产业，而且
2、在“高精尖” 数控关键技术和装备方面对我国实行封锁和限制政策。总之，大力发展以数控技术为核心的先进制造技术已成为世界各发达国家加速经济发展、提高综合国力和国家地位的重要途径。数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术，数控装备是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业和新兴制造业的渗透形成的机电一体化产品，即所谓的数字化装备，其技术范围覆盖很多领域：(1)机械制造技术； (2)信息处理、加工、传输技术；(3)自动控制技术；(4)伺服驱动技术；(5)传感器技术；(6)软件技术等。从我国基本国情的角度出发，以国家的战略需求和国民经济的市场需求为导向，以提高我国制造装备业综合竞争能力和产业
3、化水平为目标，用系统的方法，选择能够主导 21 世纪初期我国制造装备业发展升级的关键技术以及支持产业化发展的支撑技术、配套技术作为研究开发的内容，实现制造装备业的跨跃式发展。强调市场需求为导向，即以数控终端产品为主，以整机（如量大面广的数控车床、铣床、高速高精高性能数控机床、典型数字化机械、重点行业关键设备等）带动数控产业的发展。重点解决数控系统和相关功能部件的可靠性和生产规模问题。没有规模就不会有高可靠性的产品；没有规模就不会有价格低廉而富有竞争力的产品；当然，没有规模中国的数控装备最终难以有出头之日。在高精尖装备研发方面，要强调产、学、研以及最终用户的紧密结合，以“做得出、用得上、卖得掉”
4、为目标，按国家意志实施攻关，以解决国家之急需。常州技术技术学院论文2 目录摘要 .1目录 .2第 1 章 数控机床的分类 .31.1 按加工工艺方法分类 .31.1.1 金属切削类数控机床 .31.1.2 特种加工类数控机床 .41.1.3 板材加工类数控机床 .41.2 按控制运动轨迹分类 .41.2.1 点位控制数控机床 .41.2.2 直线控制数控机床 .41.2.3 轮廓控制数控机床 .51.3 按驱动装置的特点分类 .51.3.1 开环控制数控机床 .51.3.2 闭环控制数控机床 .51.3.3 半闭环控制数控机床 .61.3.4 混合控制数控机床 .6第 2 章 数控机床加工工艺
5、分析 .72.1 刀具材料的选择 .72.1.1 较高的硬度和耐磨性 .72.1.2 足够的强度和韧性 .72.1.3 较高的耐热性 .72.1.4 较好的导热性 .72.1.5 良好的工艺性 .72.2 刀具的几何角度和结构的选取 .8常州技术技术学院论文3 2.3 合理选择切削用量 .9第 3 章 数控车削中圆弧的加工技巧实例 .93.1 圆弧分层切削法 .103.1.1 圆弧始点、终点均不变，只改变半径 R.103.1.2 圆弧始点、终点坐标变化，半径 R 不变 .103.1.3 圆弧始点、终点坐标，半径 R 均变化 .114.2 关于预防性维护 .124.2.1 为了降低故障率，其工作
6、 .124.2.2 故障的调查与分析 .14常州技术技术学院论文4 第 1 章 数控机床的分类1.1 按加工工艺方法分类 1.1.1 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
7、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。 1.1.2 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。 1.1.3 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
8、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。 常州技术技术学院论文5 1.2 按控制运动轨迹分类 1.2.1 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。1.2.2 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
9、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。 1.2.3 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
10、，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，常州技术技术学院论文6 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。 1.3 按驱动装置的特点分类 1.3.1 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
11、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
12、控机床，特别是简易经济型数控机床。 1.3.2 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
13、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。 常州技术技术学院论文7 1.3.3 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
14、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。 1.3.4 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
15、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。第 2 章 数控机床加工工艺分析2.1 刀具材料的选择 在金属切削过程中，切削层金属在刀具的作用下承受剪切滑移而塑性变形，刀具与工件、切屑之间挤压与摩擦使刀具切削部分产生很高的温度，在断续切削加工中还会受到机械冲击及热冲击的影响，加剧刀具的磨损，甚至使刀具破损，因此刀具切削部分的材料必须具
16、备以下几个条件。 常州技术技术学院论文8 2.1.1 较高的硬度和耐磨性 刀具切削部分的硬度必须高于工件材料的硬度，刀具材料的硬度越高，其耐磨性越好。刀具材料在常温下的硬度应在 62HRC 以上。 2.1.2 足够的强度和韧性 刀具在切削过度中承受很大的压力，有时在冲击和振动条件下工作，要使刀具不崩刃和折断，刀具材料必须具有足够的强度和韧性，一般用抗弯强度表示刀具材料的强度，用冲击值表示刀具材料的韧性。 2.1.3 较高的耐热性 耐热性指刀具材料在高温下保持硬度、耐磨性、强度及韧性的性能，是衡量刀具材料切削性能的主要指标，这种性能也称刀具材料红硬性。 2.1.4 较好的导热性 刀具材料的导热系
17、数越大，刀具传出的热量越多，有利于降低刀具的切削温度和提高刀具的耐用度。 2.1.5 良好的工艺性 为便于刀具的加工制造，要求刀具材料具有良好的工艺性能，如刀具材料的锻造、轧制、焊接、切削加工和可磨削性、热处理特性及高温塑性变形性能，对于硬质合金和陶瓷刀具材料还要求有良好的烧结与压力成形的性能。刀具材料的切削性能关系着刀具的耐用度和生产率，刀具材料的工艺性影响着刀具本身的制造与刃磨质量。因此刀具材料宜选择硬度高、抗粘结性和韧性好的刀具材料。笔者在切削参数相同的条件下，对几种材料的刀具进行了车削对比试验，采用 TiC-TiCN-TiN 复合涂层刀片的外圆车刀，耐用度比较高，工件表面质量好，生产率
18、高。这是因为这种涂层硬质合金材料的刀片，具有更好的强度和韧性，又因其表面具有更高的硬度和耐磨性，更小的摩擦系数和更高的耐热性，而成为数控车床车削不锈钢的良好刀具材料，是加工 3Cr13 不锈钢的常州技术技术学院论文9 外圆车刀的首选材料。由于没有这种材料的切断刀片，通过表 2 的对比试验可知，YW2 硬质合金的切削性能也不错，因此可选用 YW2 材料的刀片作为切断刀。 2.2 刀具的几何角度和结构的选取 数控机床和加工中心用刀具(简称数控刀具)在国外发展很快，品种规格已形成系列。我国对数控刀具的研究开发起步较晚，数控刀具的开发与生产成为我国工具行业的薄弱环节，数控刀具的落后已成为影响国产和进口
19、数控机床充分发挥作用的主要障碍之一。 目前国外设计数控刀具的方式基本上是通过直接调用已有的设计结果或经过局部修改而形成新的品种或规格。而国内企业(包括中国第一汽车制造厂)在数控刀具设计中则大多是在商用 CAD(多为 AutoCAD)软件平台上由设计人员进行交互式绘图。由于交互式绘图很难利用已有的设计结果，劳动强度大，设计效率低，难以满足实际生产需要。因此，研究开发先进的数控刀具 CAD/CAM 技术，对于提高数控刀具设计、制造的质量和效率十分必要。 在CAD 技术的发展过程中，参数化技术的出现是一次重要的革命。该技术以约束造型为核心，允许工程设计人员以尺寸驱动的方式实现对设计结果的修改，非常适
20、合于结构类似的系列化产品设计。 对于良好的刀具材料，选择合理的几何角度则显得尤为重要。加工不锈钢时，刀具切削部分的几何形状，一般应从前角、后角方面的选择来考虑。在选择前角时，要考虑卷屑槽型、有无倒棱和刃倾角的正负角度大小等因素。不论何种刀具，加工不锈钢时都必须采用较大的前角。增大刀具的前角可减小切屑切离和清除过程中所遇到的阻力。对后角选择要求不十分严格，但不宜过小，后角过小容易和工件表面产生严重摩擦，使加工表面粗糙度恶化，加速刀具磨损。并且由于强烈摩擦，增强了不锈钢表面加工硬化的效应 T 刀具后角也不宜过大，后角过大，使刀具的楔角减小，降低了切削刃的强度，加速了刀具的磨损。通常，后角应比加工普
21、通碳钢时适当大些。一般车削马氏体不锈钢时，刀具前角 0 取 1020较为适宜。后角 0 取 58较合适，最大不超过 10。 此外，刃倾角 s，负的刃倾角可保护刀尖，提高刀刃强度，一般选取 0 为-1030 。主偏客户、主动地获取需求、主动为客户提供产品和服务。本课题将依照移动终端客户关系管理理念及其所关注的四个问题，进行CRM系统客户端的设计和开发。2.2 Android 操作系统介绍随着移动互联网概念的普及和推广，移动终端正朝着智能化的方向飞速前进，智能手机也逐渐的融入人们的日常生活工作当中，成为人们工作生活娱乐不可或缺的设备或工具。自 2008 年 Google 公司发布了 Android
22、 操作系统至今，Android 的版本已由当初的 1.1 上升至如今的 4.2，而 Google 公司也将于明年5 月份正式发布 Android 5.0 版本。随着版本的更新，Android 操作系统也逐步趋于完善，运行效率大幅提升，所提供的功能也更加丰富，用户体验也好。在我国，Android 终端的销量逐年攀升，已占领大部分终端市场，并且每年每季度均能保持至少一成的增长幅度 6。由此可见，Android 已成为当前市场上主流的移动终端操作系统，对其的研究具有重大的现实意义。因此，本课题选用 Android 作为 CRM 系统客户端的开发平台。 ;送字段4起始地址 CLR P3.4 CLR P
23、3.5 LCALL RECORD JMP BACK NEXT4: CJNE R7,#5,BACK MOV R7,#00H MOV P1,#80H ;送字段5起始地址 CLR P3.4 CLR P3.5 LCALL RECORD BACK: RET RECORD: CLR P3.3 ;/CE端为低，开始录音 JNB P3.7,$ SETB P3.3 RET 放音源程序： BEGIN: SETB 20H.0 ; 置放音标志 SETB P3.0 ;置放音状态 MOV P1,#00H ;ISD2560地址初始化 CLR P3.4 CLR P3.5 MOV R0,2FH ;放音起始地址送R0 LOOP1
24、: JB 20H.0,LOOP1 LCALL PLAY ;20H.0=0 调放音程序 JMP LOOP1 PLAY: INC R0 LCALL FIND ;调查找播放地址子程 CJNE R0,#5,OUT MOV R0,#2FH OUT: RET FIND: MOV A,R0 ;查找播放语音地址 CJNE A,#1,PNEX1 MOV P1,#00H ;若A=#1放第一段 CLR P3.4 CLR P3.5 CALL SOUND JMP PBACK PNEX1: CJNE A,#2,PNEX2 MOV P1,#20H ;若A=#2放第二段 CLR P3.4 CLR P3.5 CALL SOUN
25、D JMP PBACK PNEX2: CJNE A,#3,PNEX3 MOV P1,#40H ;若A=#3放第三段 CLR P3.4 CLR P3.5 CALL SOUND JMP PBACK PNEX3: CJNE A,#4,PNEX4 MOV P1,#60H ;若A=#4放第四段 CLR P3.4 CLR P3.5 CALL SOUND JMP PBACK PNEX4: CJNE A,#5,PBACK MOV P1,#80H ;若A=#5放第五段 CLR P3.4 CLR P3.5 CALL SOUND PBACK: RET SOUND: CLR P3.3 ；/CE端形成一负脉冲启 NOP ;动播放 NOP SETB P3.3 TURN1: JB P3.1,TURN1 ;等待语音段结束信号 TURN2: JNB P3.1,TURN2 ；等待EOM信号的上升沿 RET 4 结束语 该语音系统硬件电路简单，调试方便。即可作为电脑语音系统的语音板，又可作为语音服务系统的子系统。实际应用表明具有较好的实用价值，对初步涉足单片机语音系统的读者来说具有一定的参考价值。 参考文献 1 余永权. ATMEL89系列单片机应用技术M. 北京：北京航空航天大学出版社，2002.4 2 2002 数码语音芯片、产品及应用电路资料汇编M. 3 刘欣，等. IDS语音器件分段地址的获取J. 电子技
