数控加工技术

数控加工技术（共12篇）

数控加工技术 篇1

数控加工、柔性制造技术是现代工业发展起来的先进的工艺装备技术, 当加入世贸组织后, 中国正在逐步变成“世界制造中心”, 为了增强竞争能力, 中国制造业开始广泛使用先进的数控技术, 这迫切要求职业学校培养出大量的在一线从事数控加工的技术工人。作为职业中学的教师在教学中只有将理论与实践融为一体, 才能使中职数控专业培养技能型人才的目标更为突出、更为明确, 为此我在教学中尝试改变了原有的教学摸式、课程体系及教学方法, 在教学形式上做了一些改革, 即采用理论与实践一体化教学。

1 数控技能教学的现状

数控技术的广泛应用, 给传统制造业的生产方式、产品结构、产业结构带来深刻的变化, 亦对传统的机电类专业人才的培养带来新的挑战。但目前中等职业教育数控技能教学在有些方面不能满足教学、生产需要, 主要表现在以下方面。

1.1 课程设置和教学内容不能满足企业需求

1) 职业学校数控专业课程设置近几年虽有所改进, 但教学内容仍较陈旧, 学生所学到的知识技能与企业的要求尚存在差距。例如, 数控机床与编程的教学还较薄弱。由于我校因实训条件所限, 仍以理论讲授为主, 企业急需的数控机床的编程、操作、维护的培训效果较差, 不能系统地适应社会对劳动力的需求。

2) 在实践技能培训方面, 学校把实训重点放在数控机床简单操作上, 而对数控加工工艺 (如工艺路线选择、刀具选择、切削用量设置等) 、模具设计、CAD/CAM与数控自动编程等专业技术能力训练不够。

1.2 职业学校数控专业师资数量不足, 素质不高

数控技术在近几年的广泛应用, 大大提高了对数控人才的需求, 特别是同时具备相当的理论知识和丰富的实践经验的数控专业师资严重不足。尤其缺乏熟悉企业生产实际, 并能够承担数控教学工作的“双师 (教师、工程师) 型”专业教师, 严重制约着现代数控技术人才培养水平的提高。

1.3 数控实训设备条件差, 数量严重不足, 且不配套

近年来, 受数控人才需求增长的拉动, 我校建有数控实训基地, 但设备种类和数量相对较少。每个学生的独立动手实际操作机会很少, 实训效果并不好。一般培训以观摩为主, 教学培训的实践操作受到局限, 很难从真正意义上提高学生的动手能力, 难以实现教学目标, 实训效果也较差。

2 数控技能教学的思考

2.1 注重实训, 理论寓于实践之中

在给学生进行理论授课的同时, 充分利用微机编程室、实训车间的数控机床为学生服务, 巩固强化书本知识, 贯彻少而精的原则。以前, 我校在没有编程室和实训车间的条件下教师只能在黑板上讲程序、讲机床、讲操作, 学生的感觉是难学不理解。唯一的途径是理论寓于实践之中, 结合操作实践进行教学, 既有利于消化理解书本知识, 又有利于提高学生分析问题解决问题的能力, 充分挖掘学生动手的潜力。

2.2 重视传统金工实习

目前, 随着数控机床的不断发展, 传统的车、铣、钳的实习的教学要求随之降低, 在这种思想的引导下, 数控专业的实习教学忽视传统金工实习教学中的基本技能训练。如在重庆市第一届中职技能大赛中, 数控加工就暴露出一些问题, 有相当一部分选手切削用量选择不当, 导致加工时间不够或刀具损坏, 还有的不会磨刀, 导致刀具切削性能不好。因此, 忽视金工实习而过分重视数控专业的实习是本末倒置的做法, 如果不把传统金工实习放到数控专业实习教学的重要位置上, 那么, 无论多么先进的数控加工设备, 也只能培养出“纸老虎”式的数控专业学生。

2.3 结合实际, 因材施教保证效果

数控机床不同其它普通设备, 主要表现在系统种类的繁多, 每种系统操作面板不同, 编程各异, 这就给教师授课带来了一定的困难, 教师授课不能面面俱到, 为此我结合学校的设备系统有针对性地教学。我校现有的设备是广数980TD, 而教材以华中为例讲解, 在教学时结合教材授课, 编程以学生在微机上机操作为主辅加手工编程, 实训以学生在车间上机床操作为主并配合教师讲解辅导和答疑。另外, 由于中职学校的学生学习的主动性普遍不够, 因此, 在教学过程中应以学生为中心, 充分调动起学生的积极性, 让学生参与一些教学活动。

3 职业学校数控技能教学的思考

1) 加强校企合作, 形成“订单式”人才培养模式。职业教育走校企合作的道路, 有利于提高数控人才培养的针对性, 实现学校和企业的“双赢”。2) 加强“双师型”师资队伍的建设, 鼓励教师到企业进行见习和工作实践。3) 加强实训基地的建设。 (1) 重视传统金工实习基地的建设。 (2) 加大数控技术实训基地建设。 (3) 配备相应的数控仿真软件。

总之, 在数控技能教学的改革上只要更新观念, 合理调整教学计划与内容, 改革教学方法, 使我深深地感到实训不仅是培养学生、锻炼学生的好课堂, 也是一个综合培养学生动手能力的系统工程, 它对促进学生全面发展及提高教师的自身业务素质和理论水平, 有很重要的作用。

数控加工技术 篇2

1.数控机床按伺服系统分类，分哪几种？简答各类特点

答：开环系统、半闭环系统、闭环系统；开环系统：步进电机驱动，无位置检测装置，结构简单、成本低、精度低、易于维修。半闭环系统：直流、交流的伺服电机驱动，角位移检测装置，检测滚珠丝杠转角，中等精度。闭环系统：直流、交流的伺服电机驱动，线位移检测装置，检测最终位移输出量，精度较高。2.何谓加工中心？为什么数控加工中心上需要主轴准停装置？

答：带刀库、能自动换刀的数控机床；每次自动装取刀具时，能保证刀柄上的键槽对准主轴的端面键，在加工精密的坐标孔时由于每次都能在主轴的固定圆周位置换刀，故能保证刀尖与主轴相对位置的一致性，从而减少被加工孔的尺寸分散度。3.说明左移规格化的含义

答：提高DDA插补法进给速度均匀化的措施;直线：将被积函数寄存器中的数左移，直到其中有一个的最高位为1；圆弧：将被积函数寄存器中的数左移，直到其中有一个的次高位1.4.简述光栅的组成，并简要说明莫尔条纹的作用。若已知光栅栅距d=0.01及莫尔条纹的宽度w=5mm，则莫尔条纹的放大倍数是多少？

答：组成：标尺光栅，指示光栅；莫尔条纹的作用：放大作用、均化误差的作用、莫尔条纹的移动与光栅的移动成比例。放大倍数：k=w/d=5/0.01=500 5.采用弦线逼近非圆曲线时，主要有哪几种节点计算方法？写出其中一种计算步骤。

答：主要有等间距法、等步长法、等误差法；等步长法计算步骤：求最小曲率半径、计算允许节点坐标；等误差法计算步骤：以起点为圆心、以允许的误差为半径做圆，求圆方程，求切点坐标，求节点坐标 6.什么是主轴？有哪几部分组成？

答：主轴电机与主轴为一体，主轴本身是电机转子，主轴箱体与电机定子相联；有空心轴转子（或主轴）、带绕组的定子、速度检测元件组成。7.何谓刀具半径补偿？

答：用来补偿由于刀具（刀尖圆弧）半径引起的工件形状误差。8.滚动、静压导轨特点？

答：滚动导轨：摩擦系数小，动、静摩擦系数接近；运动轻便灵活、所需驱动功率小、摩擦发热少、磨损小、精度保持性好、低速运动平稳性好、移动精度和定位精度高，润滑简单且能显著提高刚度，但结构较复杂、制造较困难、成本较高且抗振性差；静压导轨：因纯液体摩擦，工作时摩擦系数极低、驱动功率大大降低、低速运动时无爬行现象，导轨面不易磨损，精度保持性好，由于油膜吸振，抗振性好、运动平稳、承载能力大、刚性大、摩擦发热少，但结构复杂、成本高，制造、调试都比较困难。9.数控机床机械结构的组成、特点及对机械结构要求

答：组成：1）主传动系统2）进给传动系统3）基础支撑件4）辅助装置5）特殊装置；特点：1）结构简单、自动化程度高2）采用高效、无间隙传动装置3）高的加工精度及切削效率4）具有适应无人化、柔性化加工的特殊部件5）对机械结构、零部件要求高；要求：1）高的结构刚度2）高的结构抗振性3）小的机床热变形4）高的运动精度与良好的低速平稳性5）良好的操作性能6）良好的人性化 10.什么叫步进电机的矩频特性？

答：在步进电机正常运转时，若输入脉冲的频率逐渐增加，则电机所带动的负载转矩将逐渐下降 11.数控机床对进给传动系统的要求？

答：1）减小摩擦阻力2）提高传动精度和刚度3）减小运动惯量4）具有适度的阻尼5）稳定性好及寿命长 12.交流电动机的调速方法有哪几种？其中哪些是理想的调速方法？

答：1）改变磁极对数调速2）改变转差率调速3）变频调速；其中变频调速是理想的 13.简述手工编制数控程序的一般过程

答：分析图纸、工艺处理、数值计算、程序编制、装备控制介质、程序校验和首件试切 14.数控机床分类

答：1）按加工方式：金属切削类、金属成形类、特种加工类、测量绘图类2）按运动轨迹：点位控制、直线控制、轮廓控制3）按伺服控制方式：开环控制、半闭环、闭环4)按控制轴联动坐标数：二轴、二轴半、三轴、四轴、五轴5）功能：低、中、高 15.孔加工固定循环动作由哪几部分组成：

答：1）X轴和Y轴定位，使刀具快速定位到孔加工的位置2）快进到R点，刀具自起始点快速定位到R点3）孔加工，以切削进给的方式执行孔加工动作4)在孔底的动作，包括暂停、主轴准停、刀具移位等5）返回到R点，继续孔的加工又可以安全移动刀具时选点6）快速返回到起始平面 16.列出数控机床的四种位置检测装置？

数控加工技术课程教学探讨 篇3

我们的课程组经过多年的实践，逐渐采用项目化的教学，通过由简单到复杂多个项目的反复训练，使学生从模仿学习到熟练掌握，逐步建立适应现代生产方式的工作规范，使学习者形成数控技术应用的职业能力，并具有良好的职业素质。

一课程总体设计

目前高职院校已经意识到培养学生的动手能力的重要性，逐步加大实践课程的比例，但与培养高素质的技能应用型人才的目标还有一定的距离。在当代随着人们对个性化产品的需求越来越高，使得加工零件的形状越来越复杂，同时数控设备的新品种、新功能不断出现，各种CAD／CAM软件的功能越来越强大，因此要求数控机床操作岗位的技术人员，具有自我学习、自我提高及查阅资料的能力，能够针对不同的数控系统、不同加工零件，具体分析、判断与决策的能力。在现代企业的实际生产过程中，某个产品的生产不可能由一个人来完成，需要由一个项目团队的多人分工合作完成，因此需要每个成员具有团队协作精神及良好的沟通能力。对于一个企业来说，一个合格的员工还应具备良好的质量与安全意识，严谨、细致的工作作风，具备吃苦耐劳的精神，以及对企业文化的认同。因此在数控机床操作的工作过程中，不仅需要较强的操作技能，也需要较强的学习能力与团队协作能力，同时要有严谨的科学工作作风及公正诚信的职业素质。

课程基于学生全面数控机床操作技能、质量意识和工作态度的培养而进行设计，以学习专业能力为主线，将方法能力、社会能力的培养与锻炼融入整个教学过程中。

二教学项目设计

课程主讲教师与行业企业专家一起组成课程开发小组，分析企业中对应的数控机床编程员、工艺员及操作工等岗位的典型工作任务，主要包括机械图绘图及识图、加工工艺编制、工艺卡识读、数控系统操作与编程、量具使用等，剖析企业中从事这些典型的工作任务所需能力、知识和素质要求，再统筹考虑前后续课程内容，参照相关职业资格标准，以源于企业、经过教学改造的典型零件为载体，依据认知规律，精心设计七个教学项目，重构了基于知识应用的行动体系课程，教学内容体现工作过程性、知识与技能的针对性。七个教学项目由手工编程到自动编程、由易到难经过精心设计。前面三个项目为手工编程，后面四个项目为自动编程。手工编程和自动编程的第一个项目由老师示范，学生模仿完成；手工编程和自动编程的第二个项目由学生在老师指导下完成；手工编程的第三个项目和自动编程的第三、四个项目由学生分组独立完成。

前面项目是后面项目的基础，后面项目在知识与技能上又有进一步的提升。我们培养的目标不是对知识和操作的了解，而是要求学生熟练掌握数控机床的操作知识和技能，因此通过七个项目的反复训练，使学生的操作技能螺旋式上升，真正熟练掌握各种技能。在所有项目的实施过程中我们都鼓励学生积极思考，提出不同的加工方案，特别是第三、六、七个项目，为学生提供了独立思考的机会和创新思维的空间，使学生在独立解决问题的过程中逐步走向成熟，为就业打下坚实基础。

基于数控机床零件生产的工作过程构建课程，体现课程的职业性。每个零件的加工完全按照企业的实际生产过程，即实现从零件图纸到合格产品的过程。从零件图纸开始，分析加工工艺，填写加工工艺卡片，编制零件的加工程序。根据工艺卡片，完成毛坯装夹、对刀、试切，从而完成整个零件的加工。最后由老师完成零件的加工质量检测、评分，学生打扫加工现场，各种工具归放原位。每个项目均以学生自己真正动手为主，学生必须充当数控工艺员、数控程序员、数控操作员以及检验员等角色，并完成各个职业岗位的工作任务。要求学生综合应用所学的知识与技能，能够严格遵守操作规范、保证加工质量、提高加工效率，从而使培养的人才具有良好的产品质量意识，具有较强的实践能力和创新能力，既有较好的科技素质又有一定的人文素质，既能适应一线职业岗位工作又有一定的可持续发展能力。

依托校内的实训场和校外实训基地实施课程项目教学，体现课程的实践性。充分利用校内的实训场和校外实训基地的资源，教学过程按项目和工作任务的形式开展，将理论知识和实践知识融入整个教学过程中，实行全程现场教学，教、学、做一体化。学习的过程与真实操作结合，可使抽象的问题具体化，并以具体的成果进行展现，大大提高了学生学习兴趣，提高了教学效果。

利用区域产业、行业、企业资源优势设计开发课程，体现课程的开放性。我院与广州数控设备有限公司建立“订单”式联合人才培养关系，在我院建立“广州数控班”，将专业人才培养计划和企业生产计划相结合，共同制定人才培养方案，共同参与教学资源、教学团队、实训条件、管理机制等方面建设，共同实施人才培养方案，共同评估教学计划并持续改进，共同推荐就业。数控加工技术课程充分利用这一优势资源，聘请来自广州数控设备有限公司的数控专家和能工巧匠作为我们的兼职教师，组成课程开发小组，共同设计课程教学项目，编写教材，实施课程教学并推进教学项目的不断改进。

三课程考核方案设计

课程采用形成性考核方法，学生人手一本任务书，每个项目的任务包括：零件图样分析；工艺分析；程序编制；零件加工(实物图片)；零件检验；总结评价。学生每完成一项任务必须在任务书中填写相应的表格。

在任务书的“任务五零：件检验”中针对每个项目设计具体的评分细则，包括零件加工精度、安全文明生产、规范操作、工艺设计、程序编制等方面，分别进行量化评分。另外单独设计“其它扣分项目”，针对旷课、迟到早退、是否按时交作业等平时表现，以及撞刀、断刀、毛坯报废等严重错误进行适当扣分。

每个项目的安全文明生产、规范操作考核、程序编制、工艺合理及其他扣分项目的考核贯穿于整个项目的实施过程。零件的加工质量和精度在完成零件的加工后即进行检测，首先由各小组进行自检，然后由授课教师或实训指导老师进行检测，并给出相应的分数。

四一体化教学场所设计

操作技能只有在实际操作中才能训练出来。在授课过程中强调学生的实际操作，而且是每个学生都能够亲自动手从头到尾实际操作一遍。传统的大教室以及教室和实训场分开的模式已不能满足数控加工技术项目化教学的需要，因此要有针对性地设计一体化教学场所，以使教学项目能够顺利进行并达到预期的效果。

浅谈数控加工技术 篇4

关键词：数控加工技术应用

随着我国制造业的飞速发展, 数控加工技术这种先进的加工技术在制造业行业中逐渐发展开来并得到了迅速推广。因此, 对数控加工技术进行合理改进, 加速其发展, 使其逐步走向自动化、快捷化、数字化及网络化, 是目前我国制造业发展的一大趋势。

1、数控加工、数控编程的工作过程

数控加工技术分为机床加工技术和编程技术两钟:其中数控机床加工是数控加工技术的基础部分有着相当重要的作用, 而对于零件加工进行编程则是数控加工的重要环节, 对于零件编程的好坏也同样直接影响到了产品的质量好坏。数控加工作的工作流程如下:在对数控零件进行加工时, 要以零件加工图样中标注的标准为依据确定对该零件加工的过程、工艺参数数据以及走刀运动数据等, 然后根据相关数据编制成数控加工的程序, 将其传输给数控系统, 在相关控制软件的支持下, 经过计算与处理, 发出相应的指令信号, 使机床按预定的轨迹来进行加工零件。数控加工程序, 用数字代码来描述被加工零件的零件尺寸、工艺参数和工艺过程, 将数字代码编制的程序输入数控机床的NC系统以控制机床的运动与辅助动作, 最终完成对零件的加工过程。把根据被加工零件的图纸以及技术工艺等信息, 按照数控系统中规定指令以及规定的格式编制成加工程序文件的整个过程称之为零件数控加工程序的编制, 我们也经常简称其为数控编程。数控编程是数控加工的重要步骤。通过正确的加工程序进行加工, 不仅加工的工件合格率高, 而且能使数控技术相关功能得到充分的利用, 并使数控机床的运用更加合理高效、同时也降低了数控机床应用的危险系数。使操作更安全。数控加工的程序编制过程是相当繁琐、复杂、也是相当精细的。一般来说, 数控编程包括:对零件图样分析、对零件的数学处理、工艺处理进而编写程序单、输入数控程序及进行程序检验。要想做好数控编程首先要根据所加工的零件的特点进行详尽的进行工艺分析;其次要合理的选择经济节能的加工方案, 确定零件的加工路线、顺序以及装夹方式、刀具及切削参数等关键数据;充分利用数控机床所具备的各项指令功能, 发挥其机床效能;并正确选择对刀、换刀点, 尽量减少换刀次数。

2、数控编程的方法及CAD/CAM系统自动编程

数控加工程序的编制方式包括手工编程和自动编程两种。手工编程是指整体数控编程的过程都是由人工来操作完成的。比如对阶梯轴的车削加工的编程, 由于其不需要冗长的坐标计算因此由相关的技术人员根据工序图纸标注的数据, 直接编写数控加工程序。但对其轮廓形状复杂的零件, 尤其是空间复杂曲面零件, 如手机的外壳、各种塑料模具、汽车外壳及零部件等, 数值计算则非常复杂, 任务量大, 也因此容易出现计算错误, 且一旦出现错误之后校对工作就变的相当难。因此对于这种操作必须使用自动编程, 使用CAD/CAM系统进行自动编程。编程人员首先利用计算机辅助设计CAD或自动编程软件的零件造型功能, 构造出零件的几何形状, 再对零件图样进行分析, 确定好加工方案, 之后还需要利用软件的计算机CAM功能, 完成工艺方案的制定, 自动计算并生成刀位轨迹文件——零件的加工程序。

3、数控机床的特点及相关应用

数控机床不仅制作零件的精准度高, 而且制作效率也是相当惊人的, 他同时能适应部分零件的小批量生产, 对于品种相对较为复杂的零件的加工也游刃有余, 也正是因此数控机床技术在机械加工的领域当中迅速推广开来并得到了广泛的应用。总结而言, 数控机床的加工有点主要有以下几点:

(1) 精准度高, 质量较稳定。数控机床是以数字形式形成相关指令来对零件进行加工的, 因此一般情况下工作过程当中不需人为进行干涉, 这也在一定程度上减少了误差。除此之外, 数控机床的机床结构以及其传动系统稳定性相对较高。在工作工程中运用补偿技术, 能使加工精度始终保持在高水平上。提高了产品的合格率, 稳定加工质量。

(2) 适应力强。数控机床的适应力是指其生产对象发生变化时其自身进行合理调整, 跟进变化的能力。在数控机床对零件进行加工时, 如果操作人员, 重新编制新的加工程序, 在输入新的程序后就能马上实现对新的零件的加工;并且而整个过程不用对机械的硬件部分做任何改动, 数控机床能够顺利的完成整个加工过程。

(3) 生产效率高。数控机床的零件加工一般为机动时间和辅助时间两个部分的时间和。而数控机床主轴的转速和进给量的变化范围比普通机床大, 因此数控机床在进行任意工序时都能选择最有利的切削用量。

(4) 良好的经济效益。在小批量生产的情况下, 采用数控机床加工可以节省划线工时, 减少机床的调整检验的时间, 节约直接产生费用。在大批量生产中, 由于数控机床加工的精确度较为稳定, 一定程度上减少了产品废品率, 降低了生产成本, 更使数控设备的经济效益显得尤为突出。同时, 利用控机床还能够一机多用, 在一定程度上节省了投资者在场地建设当面的投资, 减少了建厂面积。

伴随生产技术的应用及加工对象的复杂化、多样化, 数控技术向着功能复合化、高速化、高精度化、体系开放化、驱动并联化、控制智能化、新型功能部件、高可靠性、加工过程绿色的方向发展。航空航天、能源、汽车和医疗这四个重点领域四大产业的发展将对先进制造技术的应用和机床工业调整产生重大的影响, 我国的数控技术还要求解决到产业结构的调整、关键功能部件的问题、可靠性问题、产业结构重组等等这些问题, 缩小与国际水平间的距离。

参考文献

[1]张玉峰.浅谈我国数控机床的现状与发展趋势.贵州航天乌江机电设备有限责任公司, 2010.

[2]刘爽.数控技术的发展与应用.辽宁石化职业技术学院, 2010.

模具数控加工技术发展分析论文 篇5

一、引言

对于中国这个制造业大国来说，模具是制造产品的基础，而如今模具的生产肯定离不开数控加工技术，数控加工技术可以连续对进行切换的工序不间断加工，节省了切换工序的时间，提高了工作效率，从而提高了模具制造企业的生产效益，节省了很多的劳动力，这也等于节省了很大一部分成本，而且数控机床加工精细，也大大提高了模具的质量。

二、模具数控加工的意义

第一，节省了模具制造时间，对开发出来的新模具能够及时制造出来。模具并不是最终产品，而是为新产品提供一个创造的工具，所以模具的生产并不是大量的，有可能每种模具就只制造一件，产品更新换代非常快，这就要求新模具的开发要跟上产品的更新换代，所以现在新模具的开发时间也逐渐缩短，而数控加工缩短了模具的制造时间，这就给新模具的开发节省了很大一部分时间，不仅如此，数控加工精细的特点也使加工出来的模具具有较高的质量[1]。第二，对模具的设计进行误差控制。新模具的开发并不是一制造出来就能生产出所需产品的，新模具的结构往往不是那么固定，即使跟随所需形状和结构进行制作出来以后也要进行产品的试生产，所以在模具制造过程中经常会有多处地方需要进行修改，这些修改就要对模具进行重新加工，为了保证产品的质量以及外观，对模具的设计必须要进行误差控制，否则将对产品有很大的影响，模具要求表面不能有较高的粗糙度，而数控加工能够对模具内外表面进行很好的误差以及粗糙度控制，使模具的生产更加符合生产商要求。

三、数控加工技术在模具制造中的应用

第一，控制模具误差方面。模具数控加工一般是通过控制数控加工系统误差来对模具的精确度进行控制的，所谓控制数控加工系统就是提高数控机床的稳定性和几何精度，以用来提高数控加工精度，现在的数控加工精度已经可以控制在亚微米阶段，有关专家正在对纳米级的数控加工进行研究。第二，加工应变能力方面。数控机床能够在同一机床和同一数控系统之下加工不同形状的模具，数控加工不像传统加工一样一次只能对一种模具进行加工，数控加工可以最大程度的实现加工柔性化，数控加工系统通过储存和编辑用户技术经验来进行同机床不同模具的制造。第三，管理方面。通过网络建立多种通信协议，在网络平台上指挥各种工作的完成，比如远程进行监视、远程操作加工程序、网络检测模具质量以及网络进行技术诊断等[2]。除了网络操作机器之外，也在网上监督员工的工作情况等。第四，智能化系统。计算机控制的加工CNC智能系统控制加工过程，具有自己诊断和自己调整特点的智能系统在加工过程中自动编程加工数据控制加工。

四、国内模具制造技术的回顾与模具

数控加工技术的未来发展前景第一，国内模具制造技术的发展回顾。自1978年至今，我国的模具制造业主要分为三个发展阶段，第一阶段，1978年到1990年的发展初期，这个阶段我国主要是靠引进硬件设备结合相应的合资运营方式来进行基础的.制造工艺，这时候我国还不具备模具生产能力，但是引进硬件设备也使我国生产水平得到了提高，为后来我国自己制造模具打下了基础;第二个阶段是从1990年到，这一阶段是模具制造技术在我国的稳步发展阶段，这时的计算机发展非常迅速，计算机用于制造业带动了制造业的快速发展，而机床作为制造业的领先者很早就用计算机进行控制，很大程度上提高了我国模具制造的水平，这一时期对于我国制造业而言是一次很大的变革，以前不敢想没法制造出来的模具都可以通过数控机床进行加工制造出来，但是，这一阶段的数控加工技术还存在着很多的问题，比如数控机床制造模具的成本过高，技术不到位，模具质量得不到保证，产量也相对较低，并且这时的数控系统还主要是进口而来，进口成本过高导致数控机床没法得到大量应用，我国的制造能力还是很低;20至今是第三个阶段，这一阶段是我国模具数控加工技术发展的阶段，我国现在已经能够自主研发所需要的数控系统，我国加入世界贸易组织WTO，之后在国际贸易上我国终于获得公平对待，可以用平常价引进先进的数控机床，极大的促进了我国制造业的发展，提高了我国的模具制造水平，由此，数控技术开始在我国真正的被广泛应用于模具制造，模具制造技术得到飞速发展，从而产生了很多新的模具制造技术，但是，比起发达国家我国的数控加工技术还相对比较落后，所以我国还需加快对数控加工技术的研究以达到能对一些高精度的大型模具进行制造[3]。第二，对模具数控加工技术的前景展望。未来的模具制造可能会从以下几点进行研究发展：(1)激光加工技术，近几年激光加工技术是模具加工研究的热点，使用激光加工，能使加工的模具更精细化，还能避免磨损以及加工刀具变形等问题;(2)超声波加工，超声波是振动产生的一种物理现象，模具制造中使用超声波能对导电材料和绝缘体进行差别化的切削，使切削方法更严密;(3)高压水射加工，将水的压力势能转化为动能对材料进行切削，这种方法零污染且适用于任何材料的切割，对环境起到一定的保护作用。

五、结束语

综上所述，数控加工技术在模具制造中有着传统加工技术望尘莫及的优势，其不但能使模具的质量有所提高，也能够节省劳动力降低成本，对制造企业而言是非常有利的，我国数控加工技术相对还比较落后，但是政府对数控加工技术的研究非常支持，相信不久我国的模具数控加工技术一定能得到相应的成就。

参考文献：

[1]杨扬.基于改进GEP的数控铣削过程物理建模及工艺参数优化方法研究[D].华中科技大学,.

[2]陈文会.课堂教学建模的探索——高中数学试卷讲评课的模式初探[J].成功(教育),2013(04):46.

数控加工技术 篇6

【关键词】复杂整体叶轮数控加工；关键技术；研究

前言

隨着科学技术的飞速发展，机械加工技术也与时俱进地更新换代，技术要求也逐渐变得严格。为了保证加工成品的合格率，必须调整工作里的每个细节。提高产品的精度避免成品不合格造成的负面影响。随着不规则形状零件对现代机械技术发展的挑战越来越高，加工技术的提高也急不可待。复杂整体叶轮数控加工技术取代传统加工技术成为主要加工技术也是时代发展的潮流。

1.复杂整体叶轮数控加工的内涵

1.1复杂整体叶轮数控加工的概念及其发展

复杂整体叶轮数控加工是指在机床上利用整体叶轮数控技术对零件进行加工的一个复杂的过程。复杂整体叶轮数控加工和非复杂整体叶轮数控加工的流程从整体上来说是大致相同的，但在技术上却大相径庭。采取数字信息控制和加工零件的复杂整体叶轮数控加工方法是针对零件种类多样、相同型号产量少、结构复杂、精度要求高等现实状况达到高效化和自动化加工的有效方法。复杂整体叶轮数控加工的发展方向是高速和高精度。上世纪50年代，MIT设计了APT。APT具有程序简洁，方法灵活等优势。但也有很多不足之处如对于复杂的几何形状，无法表达几何即视感[1]。为修正APT的不足，1978年，法国达索飞机公司开发了CATIA。这个系统有效的解决了几何形状复杂、难以表达即视感的缺陷。国内外从事整体叶轮数控加工的相关领域，针对实际生产加工中的各项关键技术进行了较为细致的研究，并且将诸多可行性成果投入到实践过程中，取得了极佳的生产效益。例如：通过分析了五坐标数控加工中非线性误差产生的原因，建立了适用于五坐标数控加工的非线性误差计算模型。再如，针对五坐标数控加工中刀轴矢量的转动会产生非线性误差及刀轴矢量受机床转动行程限制的问题，提出了满足允许加工误差的五坐标数控加工刀具轨迹计算方法。总之，这些针对复杂整体叶轮数控加工关键技术的研究内容，对与实践加工过程而言，值得借鉴并应用。

1.2复杂整体叶轮数控加工的内容

复杂整体叶轮数控加工的内容有挑选适宜在数控机床上加工的零件，对复杂整体叶轮数控加工方案进行确定；详细绘制所加工零件和叶轮的图纸；确定复杂整体叶轮数控加工的详细流程，如具体工作的分工、工作的前后顺序、加工器具、叶轮的选择与位置确定、与其他加工工作的衔接等；修正复杂整体叶轮数控加工的流程。确定复杂整体叶轮数控加工中的允许误差；指挥叶轮数控机床上一些技术部分工作等。

2.复杂整体叶轮数控加工的关键技术

2.1复杂整体叶轮数控加工的关键技术内容

复杂整体叶轮数控加工的关键技术的内容就是明确零件的什么部位需要进行复杂整体叶轮数控加工，经过什么流程，如何确定这些流程的前后顺序等等。通常在复杂整体叶轮数控加工时确定零件加工的工作步骤有如下几种方法：按所使用的工作器具确定。为了减少切换工作器具次数，节省时间，可以采取将同一种工作器具集中使用的方法来确定工作步骤。在一个工序中使用同一个工作器具的全所有步骤率先集中，统一完成后然后再使用第二种工作器具进行该种工作器具所要加工的所有步骤，以此类推。平面孔系零件一般使用点位、直线操控数控机床来加工，制定加工的工作步骤时，着重于控制加工精度、成品率和加工所需时间。旋转体类零件通常使用数控车床或磨床加工。在车床上加工时，一般加工成品冗余多，使用粗加工方法。数控车床上用到低强度加工器具加工细小凹槽的情况很频繁，因此适于斜向进刀，一般不要崩刃。平面轮廓零件一般使用数控机床加工。方法上应该着重把控切入与切出的方向。使用直线和圆弧插补功能的数控机床在加工不规则零件的曲线轮廓时，一定要用最短的直线段或圆弧段来无限逼近零件轮廓，让零件的误差在合格的基础上加工的直线段或弧段的数量最少为最佳方案[2]。立体轮廓零件：某些形状的零件被加工时，由于零件的形状和表面质量等多方面问题致使零件强度较差。机床的插补方法可以解决这一难题。在加工飞机大梁直纹曲面时，如果加工机床是三轴联动便只能使用效率较低的球头铣刀；如果机床是四轴联动，则可以使用效率比球头铣刀高的圆柱铣刀铣削。

2.2复杂整体叶轮数控加工的关键技术过程

复杂整体叶轮数控加工的关键技术的一般过程要经过阅读零件，技术分析，制定技术，数控编程，程序传输。复杂整体叶轮数控加工之前应该绘制好零件的加工设计图稿。在数控机床上加工零件时，应该先按照之前绘制好的零件图稿来分析零件的结构、材质、几何形状、大小和精度要求，并采用分析结果作为确定零件复杂整体叶轮数控加工技术过程的基础。确定复杂整体叶轮数控加工技术过程，要先详细了解零件复杂整体叶轮数控加工的内容和原则；之后再设计加工过程，挑选机床和加工零件所需的器具，确定零件的加工位置和装夹，确定复杂整体叶轮数控加工中工作的步骤和顺序，确定每个工作步骤中具体的工作器具的使用方法及切割大小；还需要填写复杂整体叶轮数控加工的技术文件、加工程序及程序校验等。通过实际的操作经验总结，单纯的按照之前设定的复杂整体叶轮数控加工程序来实际操作加工零件依然存在很多缺陷。因为人力工作可能对程序的具体步骤和原理不够明确，对编程人员的本意理解也不是很透彻，通常需要编程人员在零件加工时对加工人员进行现场的指导，这种情况对于零件数量较少的加工状况还能勉强正常工作，但对于时间长、数量大的生产情况，就会生出很多问题。所以，编程人员对复杂整体叶轮数控加工程序比较复杂和不易理解的部分进行适当的补充和说明的作用是不可小觑的，尤其是要针对那些需要长时间和大批量生产零件的复杂整体叶轮数控加工程序特别关键。

2.4复杂整体叶轮数控加工的关键技术中应注意的问题

在复杂整体叶轮数控加工的关键技术中一定要注意并且预防工作所使用的叶轮在工作中和零件等出现不必要的摩擦，所以一定要明确的强调工作人员复杂整体叶轮数控加工的关键技术编程中的加工器具的加工路线，使加工人员在加工前就都清楚明了的知道加工路线[2]。与此同时还应该设置好固定紧叶轮的位置，如此便可以减少不必要的问题出现。除此之外，对于某些程序问题需要调整程序及加工叶轮路线和位置时必须事先告知操作人员，以防出现不必要的问题。

结语

本研究的意义在于让读者对目前为止最前沿的复杂整体叶轮数控加工的关键技术有一个全面性的掌握。由于我国目前复杂整体叶轮数控加工的关键技术处于飞速发展阶段，关于复杂整体叶轮数控加工的关键技术引进速度非常迅猛，却缺乏对复杂整体叶轮数控加工关键技术操作完全了解和掌握的人才，因此加快对复杂整体叶轮数控加工关键技术的了解和学习，加大这方面人才的培养力度也急不可待。

参考文献

[1]中国机床工具工业协会行业发展部.CIMT2001巡礼[J].世界制造技术与装备市场，2012，12（3）：18-20.

数控加工控制精度技术分析 篇7

机械加工关系到一个国家的工业发展水平, 也是现代国家经济发展程度的重要标志, 提升国家的加工能力一直有着重要的战略意义。数控加工在近些年来获得了普遍性的应用, 尤其是高转速和多轴联动机床的应用, 大大提升了我国机械加工能力。数控加工机床包含较高的科技水平, 尤其是在加工控制中, 如何提升加工控制精度一直是行业内热点话题。本文主要分析了影响数控加工控制精度的因素, 结合加工工艺和数控技术提出了改善措施, 从而指导我国数控加工控制精度发展。

2 数控加工控制精度影响因素分析

数控加工控制精度的影响因素包括多方面, 这些因素对于数控加工有着重要的影响, 导致数控加工获得不了的精度, 使产品质量下降, 导致企业的加工能力满足不了客户的要求, 因此, 在企业加工中必须进行加工控制分析, 影响加工控制精度的因素主要包括:

(1) 加工操作不当

数控加工机床属于高科技技术加工设备, 其运行有着较高的要求, 尤其是加工人员的操作。在应用数控加工机床中, 加工加床操作人员需要具备较高的专业素质, 能够及时的判别数控机床的加工状态是否正常, 并且在加工过程中能够按照使用说明操作, 及时的进行维护和保养, 使数控加工机床保持良好的加工状态。

(2) 数控机床设计存在问题

受到数控加工控制技术的影响, 在机床设计和制造过程中必须按照规范, 对数控加工控制进行严格的校对, 并且采用可靠的零部件, 保证机床的稳定和可靠性。在我国部分机床设备生产企业, 由于受到成本的限制, 就不能保证机床设备的正常加工质量, 也就给企业加工带来了阻碍, 使产品加工受机床控制精度的影响。

(3) 加工工件控制

机械加工过程中伴有生热现象, 这就导致加工中的工件受热膨胀, 原始的机床加工控制参数与实际情况不符, 这就导致加工控制精度下降。同时, 部分工件自身存在内应力, 在加工过程中就出现变形, 导致加工精度偏低。

3 数控加工控制精度技术分析

基于以上分析, 要提高数控加工控制精度就必须做出改善, 从硬件、软件和加工过程多方面的分析, 提出能够改善加工的措施[4], 具体内容包括:

(1) 数控加工实时监控系统

为了能够及时的发现加工中存在精度下降的问题, 就应建立虚拟仿真系统, 能够实时监测加工情况, 根据系统反馈做出下一步的指导。同时, 加工机床应研究更能控制精度控制策略, 能够充分考虑加工过程的工件变形情况, 按照符合加工实际的情况制定控制编码, 从而提升数控加工机床的控制精度水平。作为企业, 应在选择采购数控机床中根据所要加工工件的精度要求, 合理的采购机床, 在精度要求高的情况选择具有先进控制的设备。

(2) 数控加工故障诊断系统

数控加工机床故障会导致加工控制精度下降, 因此, 实际加工中必选采用具有故障诊断的数控系统, 或者采用其他故障诊断模块, 在加工机床出现故障后及时地进行报警, 并能够快速地反馈故障信息, 让维护人员做出及时的维护, 快速解决故障问题。同时, 数控加工故障诊断系统要能发现加工精度下降的情况, 对于机床自身的稳定性和加工刀具的寿命进行监控, 从而实现全方位的管理。

(3) 采用合理刀具加工误差补偿控制

多坐标数控加工中刀具的运动方式为线性插补运动, 因此, 在加工过程中就存在刀具误差, 必须采取一定的误差补偿措施, 能够根据加工形状制定相应的补偿, 能够在刀具运动过程中充分考虑补偿措施。同时, 按照系统设定计算相应的补偿参数, 同机床加工系统相符合, 给出最合适的加工控制方法。

(4) 系统的操作人员管理系统

操作人员的素质影响着数控加工控制精度, 因此, 企业应建立系统的操作人员管理系统, 针对所有数控加工操作人员进行素质考评, 在具备符合要求的专业知识考评后才能上岗工作。同时, 管理和控制操作人员的不规范行为, 并建立操作原则, 要求所有操作人员必须按照说明进行操作。此外, 定期组织操作人员进行专业学习, 让这些员工接触到企业引进先进设备专业技术, 从而提升操作能力, 更好的发挥设备功能。

(5) 完善机床维护管理工作

针对数控加工机床需要做好完善的维护管理, 及时对机床进行保养, 定期对需要润滑的部位进行润滑, 保证机床在运动部件之间保持良好的接触。在进行应用加工机床中, 必须检验其加工精度, 根据精度偏差和加工中心参数进行调节, 同时, 还需要在维护过程中进行必须的调整, 根据加工状态用标准件检验其加工精度。对机床的工作环境进行管控, 防止过度灰尘进入机床内容, 影响机床的正常工作。同时, 要定期对气压系统和液压系统的滤网、过滤器进行检查, 定期更换液压缸内的液压油;定期对气压系统分水滤气器放水, 以避免数控加上中心零件的磨损。

4 总结

机械加工质量关系到产品功能, 是反应现代工业技术的重要标准, 尤其是零部件加工中, 若不能采用合理的控制措施就可能由一个部件导致整个设备功能的下降。数控加工精度控制必须在企业内部引起足够重视, 并且按照企业的生产要求落实具体的措施, 实现按照标准生产, 对各方面进行综合管控, 从而保证数控加工控制精度符合加工要求。

摘要：数控加工作为先进的技术在工业领域有着广泛地应用, 数控加工大幅提升的机械加工能力和效率, 是现代工业的重要成果, 研究数控加工有着重要的实际意义。其中, 控制精度能够影响数控加工的质量, 也是代表数控加工水平的标准。提高加工控制精度一直是机械加工领域的热点话题, 本文主要分析了影响数控加工控制精度的因素, 并结合工作经验分析了提高控制精度的具体措施, 从而指导数控加工技术的发展。

关键词：数控加工,控制精度,机械加工,改善措施

参考文献

[1]李万来.影响数控车床加工精度的主要因素[J].科技创新导报, 2008 (09) .

[2]欧阳林子, 王黎明.五坐标曲面数控加工误差分析及控制方法[J].工具技术, 2009 (04) .

[3]李苏渊, 杨茂奎, 杨川.数控加工刀具变形误差补偿技术研究[J].计算机仿真, 2011 (01) .

用数控加工技术建造未来 篇8

数控加工技术(CNC)正是在BIM平台上实现从文件到工厂的“参数化建构”过程的关键。参数化建构具有两层含义:首先是使用数字技术在电脑上生成形体,其次是借助数控设备进行建筑构件的生产与制造(徐卫国,2009)。前者的关键是“生成”,后者的关键是“建造”。基于前者的研究已经持续十余年,数字技术的发展已经从“纸面实验”逐渐走向前台,而基于后者的研究,由于其跨学科和颠覆传统设计与建造方法的特点,在我国学术领域的研究亟待展开。

数控加工技术应用于建筑生产是建筑建造技术发展史上的一次飞跃,虽然我国在部分重要建筑的建造过程中已有小范围的使用,但是由于这种建造方式必须建立在高度工业化的基础之上,而中国目前总体上仍然处于工业化中期水平,因此建筑业作为典型的劳动密集型产业之一,全面应用数控加工技术尚需一定时间。从工业化进程的发展状态来看,中国将在15年左右超过德国,跻身世界制造业前三位,并在2040年左右实现全面工业化,数控加工技术全面应用于建筑业指日可待。如果我们不做好充分准备,积极参与到这个世界性的技术变革历史进程中去,那么即使我国实现了全面工业化,建筑师的技术理念也将滞后于时代的发展,错失与世界同步发展的机遇。

一、国内外研究现状及发展动态

随着数控加工技术的逐渐推广,国外的很多建筑师及建筑院校都在进行相应的建筑实践。1994年,时任哥伦比亚大学建筑学院院长的伯纳德·屈米(Bernard Tschumi)成立了“无纸建筑工作室”(Paperless Design Studio),其主要研究项目便是数控加工技术。在屈米的领导下,无纸建筑工作室抛弃了传统的“笛卡尔网格”设计方法,直接利用计算机强大的建模功能进行建筑形态研究,探索设计过程的无纸化。格雷格·林恩(Greg Lynn)作为彼得·埃森曼(Peter Eisenman)的学生,其20世纪90年代中期在哥伦比亚大学的早期数字化教学实践实际上影响了一代美国建筑学生。有趣的是,肯尼思·弗兰姆普敦(Kenneth Frampton)同时也在该校历史与理论方向任职,但当时他的传统建构(tectonic)思想虽然影响世界却无法与格雷格·林恩的计算机数字化设计教学融合。虽然后来格雷格·林恩远赴西海岸的UCLA任教,但历史还是证明了肯尼思·弗兰姆普敦的传统建构思想最终被延展到数字化时代。

随着尼尔·林奇(Neil Leach)数字化建构(digital tectonic)理论的提出,数字与建造从最初的二元对立逐渐走到了一起。在无纸建筑工作室所取得的成就的激励下,一些青年建筑师很快成熟起来,被称为数字建筑师(digital architects)活跃于当今建筑界,如丽莎·岩本(Lisa Iwamoto)、本纳赫·弗兰肯(Bernhard Franken)、FOA建筑事务所(Foreign Office Architects)、纽约CAP设计小组(Contemporary Architecture Practice)以及d ECOi设计小组等。与盖里一样,他们借鉴汽车、飞机、造船等制造领域的技术成果来进行数控设计建造研究,并逐渐形成一种新的建筑潮流开始影响世界。与盖里不同的是,他们从设计开始就利用电脑进行三维建模,没有传统的草图绘制过程,电脑的建模能力成为建筑师探索建筑形态的源动力之一,实现了建筑从设计到建造全过程的数控化。随着数控加工机械设备发展的日新月异,我国的一些建筑项目已开始应用数控技术。如2008北京奥运会的“鸟巢”和“水立方”(图1)、2010上海世博会的西班牙馆和奥地利馆、广州歌剧院及2010广州亚运会主场馆等。在我国尚处于低劳动力成本的背景下,参数化建构与低成本建造结合将彻底改变我国的建筑产业。上海创盟国际建筑设计有限公司的作品“绸墙”(上海某厂房改造项目)正是运用参数化设计手法与低劳动力、低成本建造相结合完成的,充分体现了低技参数化的可行性(图2)。

英国建筑联盟建筑学院(AA)、美国麻省理工学院(MIT)、美国哈佛大学设计学院(GSD)、澳大利亚皇家墨尔本理工学院(RMIT)均开设相关设计课程或建立研究机构。经过十多年的发展,数字建筑设计与参数化建造已经成为建筑界及社会所关注的一条新的建筑道路。从奥雅纳(Arup)的Advanced Geometry Unit和Smart Geometry Group技术团队、诺曼·福斯特(Norman Foster)的Special Modeling Group技术团队再到扎哈·哈迪德(Zaha Hadid)的Code技术团队,从盖里科技(Gehry Technology)研发的Digital Project(DP)、Bentley System的Generative Component(GC)到软件开发商开发的Rhino Scripting、Maya Mels、Grasshopper软件平台系统,数字化设计研究机构和相关软件技术不断涌现,并日臻成熟。其实,这些软件的发展一方面表明了参数化建构设计方法的后台软件平台已相对成熟,并不断升级完善,同时也凸显了需要数控加工技术迅速衔接的建筑需求。

数控加工技术这一概念直接源于在工业制造中已逐渐成为主流的数字化制造原理。虽然对建筑设计来说,“数字建造”还是一个新名词,但在工业制造领域,“数字制造”已经发展了近半个世纪,并已形成一套完整的生命周期式的生产模式。相对于制造业在信息技术运用方面的成熟,建筑业的数字化道路还处在起步阶段,但相信基于数控加工技术(CNC)的数字建造一定能为我们带来全新的突破性的创造。

二、基于数控加工技术(CNC)的建造过程

1. 从“生成”到“建造”—参数化建构理论基础

在建筑学理论界,建构与数字化曾经是两个水火不容的理论体系,建构学者认为,数字化对建筑设计的影响是与以手工艺传统为依托的诗性建构相悖的,而数字化设计早期也因为其夸张的表现和不可建造性给人以非物质化的印象。但随着数字化技术的进步,计算机辅助设计及建造的建筑作品如雨后春笋般涌现,原先只存在于幻想中的形象从纸面上跳出,成为一个个标志性的建筑实体,学者们也开始反思:数字化究竟是建筑学的天使还是魔鬼?参数化技术的出现进一步确立了数字化与建构学是可以相辅相成的一对搭档。参数化是对传统建筑设计思路和过程的一种优化和整理,不仅不会破坏原有的设计环节,还可以使建筑师从繁琐的重复劳动中解放出来,更专注于创造性的设计,而且参数化可以同时为标准化建筑设计批量加工和非标准化建筑设计应用提供平台,这一适应性使得参数化建构理论的应用范畴进一步扩大。

2.“化整为零”或“化零为整”—参数化建筑设计的实体构建与成型方法

建筑设计模块化的构建研究对研究设计方法有指导性作用。我们用不同的分类方式研究建筑设计模块化成型方法,数控加工手段成为此研究的主要考虑因素。我们按照数控加工技术的需要,把设计流程分为两大类:

一是从建筑的“实体”出发,将“实体”分解成“构件”,进而成型整个形体—即所谓“化整为零”。这种建构成型的方式是通过“切分”来实现的,“切分”的对象可以是“表皮”,也可以是“结构”。对结构体的切分,主要是为了便于对“结构单元构件”进行加工、运输与安装。譬如,通过对钢结构“构件”的定义与加工,可以将其组装成整个建筑,并且通过对单元结构体的“构件放样”与“钢板放样”,实现对单元体的精准数控加工。当然,这种思维也可以运用在低成本构件上。Alvin Huang的AADRL十周年展厅正是通过切片构件的组装完成的(图3)。

二是从建构的“基本单元体”出发,从而组织出建筑的整体结构或整体表皮—即所谓“化零为整”。这类设计一般都有最基本的建构单元体,建构的成型方式通常为“叠加”,“叠加”的对象为表皮或结构(有时表皮就是结构),单元体的形式可分为均质单元体和非均质单元体。在这样的分类方式下所发展出的建筑设计思想可以更切实际地指导参数化建筑设计,使设计更接近当下数控加工需求。Archimorph的Your Sukkah项目通过圆管的堆砌获得室内外界限模糊的空间效果(图4)。

3. 具体化技术路线—数控加工技术基本方法及实施手段

当实体建构与成型方法成为主体思维构架,还必须对其具体实现方法加以细化与理论概括:

断面(sectioning):本研究所述的断面不同于传统意义上的剖面,而是一系列断面的组合,同时断面可以是各个方向的,最终目的是通过放样连接完成形体建造。这种建造方式是对飞机和船舶制造工艺的借鉴,通过多个方向上的一系列拟合形体外轮廓线的断面曲线作为结构构件,支撑起整个建筑。这种方法也可以用在表皮与饰面的建造以及建筑构筑物或展品的设计制造中。雅克布的乔治餐厅即是通过断面切割制作断面钢架搭建而成的实例(图5)。

嵌片(tessellating):嵌片的技术概念是将完整的几何形体拆分成易于加工的细分面,在工厂批量加工生产后到现场装配完成。用这种方法建造的建筑可以通过构件自身的形体变化形成表面肌理,或通过构件表面的形式创造完成组装后的表皮肌理。莱博建筑师事务所的联邦广场项目中,建筑的外表皮就是通过三角形叠加的方式得到了丰富的表皮肌理(图6)。

折叠(folding):折叠是将二维平面构件(如木板或铝板)弯折加工成三维的几何形体,再通过单体折叠重组的方式完成复杂形体的建造,形成独特的表皮肌理。PTW建筑事务所的天堂入口展亭,即通过展开的特质尼龙膜结构折叠组装而成空间的曲面喇叭状连接物(图7)。

等高成形(contouring):等高成形是通过等距高度上的断面薄片叠加而成,通过数控机床的平行(parallel)加工模式或者3D打印机(3Dprinter)加工完成的建筑构件也包括在这一类中。Behrokh Khoshnevis博士提出的3D混凝土打印理论上讲可以完成整栋建筑的三维空间成型。

发泡(forming):发泡技术应用于建筑可以制作五金件、立面嵌板、玻璃竖框等,当然更多是用来制作大型的建筑构件(如预制板、结构件、装饰件、筑模件、墙体)甚至整栋建筑。它的工作原理与嵌片和折叠基本一致,都是通过大量的细分构件的组合装配完成,不同的是嵌片和折叠的构件有其相似性,而发泡的构件为建筑体细分后的单元,单元之间可以有很大的差异性。佛罗伦西亚·皮塔的展品爱丽丝是利用PETG混合黄色乙烯基材料在数控机床加工好的模具中倒模而成(图8)。

以上方法,无论是切割、折叠还是筑模,都要用到一个或多个设备,而最终目的都是实现对三维信息模型的处理,所以如果要强化具体技术路线,就必须加强对跨学科的机械制造领域知识与经验的吸取与学习。

4. 设备作为实现参数化建构的手段—数控加工设备类型、使用性能及工作原理

从三维激光扫描仪对建筑模型的云点收集到Catia设计软件的模型调整,数字手臂(digitizer arm)测试模型制作、水切割机(water-jet cutter)构件制作、数控机床(CNC milling machines)模具制作这一系列数控加工设备都扮演了不可或缺的角色,因此对数控加工设备使用性能及工作原理的研究亦是本项目的研究重点之一。

如今已在建筑业广泛应用的数控加工设备可以分为二维和三维两大类。其中常见的二维加工设备(图9)包括:

激光切割机(laser cutters),可以通过对薄片材料(如木板、有机玻璃板等)进行镂空切割,雕刻完成建筑构件的剖切面及立面的制作;

等离子电弧切割机(plasma-arc cnc cutting),是利用高温等离子电弧的热量使工件切口处的金属局部熔化(和蒸发),并借高速等离子的动量排除熔融金属以形成切口的加工工具;

水切割机(water-jet cutters),又称水刀切割,是一种利用高压水流切割的机器,在电脑的控制下能任意雕琢工件,而且受材料质地影响很小,甚至可以切开38cm厚的钛金属;

数控冲床(CNC punch machine),主要针对板材,能过模具,能做出落料、冲孔、成型、拉深、修整、精冲、整形、铆接及挤压件等。

常见的三维设备(图10)包括:

三维激光扫描仪(three-dimensional laser scanner),是通过激光测距原理(包括脉冲激光和相位激光)瞬时测得空间三维坐标值的测量仪器,利用三维激光扫描技术获取的空间点云数据可快速建立结构复杂、不规则的场景的三维可视化模型,省时省力;

数控弯管机(CNC bending machine),可以对结构构件进行弯折,操作简单,移动方便,是常用的弧形弯曲构件的加工工具;

数控机床(CNC machine tools),在建筑中多用于模型与模板的制作,能够对金属、工程塑料等材料进行加工,使用以三轴机床为主,五轴机床可以直接加工三维立体构件;

机械臂(robotics)是一种代替人手在三维或二维空间中的某一点进行操作的数控技术,能够进行精确的定位及替代具有一定危险的加工作业;

3D打印机(3D printer),其工作原理与传统打印机极为相似,可以对粉状塑料进行分层凝固成型,最终实现三维立体成型。

5. 建立参数化建构的完整过程—从虚拟设计、数控加工到现场建造的对接

完整的参数化建筑设计全过程包括虚拟设计、数控加工和现场建造三部分,其中存在两次对接的互动过程,这种互动正是参数化建构的重点。

首先,我们需要研究如何合理地把虚拟设计中的建筑信息传送给数控加工,从而尽可能避免重复设计,同时减少设计人力、降低加工成本。这需要研究如何将一些在Maya、Rhino等三维建模软件中设计的物件通过IFC等通用标准转换到诸如Revit、Archi Cad、Digital Project等软件中,赋予建筑信息,从而将纯几何模型转变成一个建筑信息化模型(BIM),从SOM的建筑信息化模型结构图可以了解BIM工作平台的工作流程(图11)。只有获取建筑信息化模型,才能进行进一步的数控加工。另外需要考虑的便是这个传送过程的逆过程,即在建筑虚拟设计中就充分考虑数控加工需求,从而提高第一次对接的可行性,降低对接成本。目前诸如Rhino之类的主流三维建模软件中已推出一些专门针对建筑设计的建模模块,但是这些模块不同于BIM软件中的模块,没有考虑到进一步数控加工的可能性。因此,为这类主流建模软件提供一系列基于建筑设计的数控加工模块非常重要。

其次,我们需要研究数控加工和现场建造的对接。探索一种相对简单、廉价的方式,使数控加工成型的构件能够被现场中施工人员很好地理解,从而准确无误地建造。目前,施工现场所使用的基本都是二维图纸,对于安装复杂构件尤为不利。我们可以通过一些BIM的延展可视化平台(如Autodesk Review),让现场施工人员直接通过便携设备观看三维模型。既避免了从三维转化到二维的无意义劳动,又提高了场地安装的效率和准确性。

同样,我们需要研究这个过程的逆过程,即在数控加工的过程中就考虑现场建造的各种可能性,尽可能避免构件的重复加工,减少现场协调的人力、降低施工成本。在建筑信息化软件中,目前只有Digital Project提供了在计算机上完全模拟现场施工流程的模块(曾大量运用于汽车制造),但由于模拟的成本高昂,这个模块目前在世界范围的建筑施工过程中很少使用,“鸟巢”是比较成功地应用DP指导设计施工的案例。笔者也将继续探索这个方式在国内建筑施工中的可行性。

三、展望

数控加工技术的发展将推动我国建筑产业的升级与发展,提升我国建筑建造的水平。同时,数控加工技术的学科属性使我们认识到“建筑学”、“机械制造”以及“数字化技术”等多学科的融合与技术创新极富潜力的发展前景。

机械加工技术中数控加工的应用 篇9

随着全球经济一体化的发展, 对我国的工业发展也起到了很大的推动作用, 使得各国的工业竞争也日益激烈, 为能够应对这一发展局势, 加强我国的机械加工技术的升级完善就比较重要。机械加工技术当中的数控技术的应用是新型的应用技术, 主要是借助计算机网络的作用来对生产效率提供的技术。

1 机械加工中数控技术应用重要性及数控加工特征

1.1 机械加工中数控技术应用重要性分析

数控加工技术主要就是通过数字控制技术进行实施的高效率及高精密的机械加工, 数控技术在机械加工当中的应用对我国的汽车制造业起到了很大的推动作用, 数控技术在机械加工中的应用有效提升了机械加工的整体效率, 为汽车产业的发展提供了技术保障。数控加工技术的应用将原有的汽车机械加工的程序操作简单化的呈现出来, 从而实现了礼仪的最大化[1]。另外就是机械加工技术的应用对机床的控制能力得到了有效提升, 将机床设备的功能很大程度的提升, 不仅能够对机械加工质量有了保证, 其工作的高效化也能得到有效实现。

1.2 机械加工中数控加工的特征体现

机械加工中数控加工技术在生产的精度以及生产率层面比较高, 对实际劳动强度得到了降低。数控加工技术在机械加工中的应用对机械加工方式的转变有着重要体现, 数控加工技术自身的灵活性较好, 在实际操作上也更为简单化, 能够保证机械加工高效以及准确性, 数控加工主要是通过数字休息技术的应用。对计算机的充分利用以及对其实施编制程序, 这样只需单人操作就能够完成多项任务, 实际工作的时间得到了缩短, 并且模块化的工作方式在工作质量上也有着保障。

2 机械加工技术中数控加工应用策略探究

第一, 机床设备中数控加工技术的实际应用实现了机床加工数字化, 对机床设备实现现代化的发展目标逐渐实现。对数控技术专业化平台标准的完善要能够对数控技术专业化平台的建设进行着手, 在平台标准上得到完善对数控加工设备生产成本的降低有着促进作用, 同时对企业间联合也有着促进作用, 对国际间的竞争水平就有着提升[2]。

第二, 数控加工技术的高精度特点使其在机械加工中的应用比较广泛, 机床设备是我国实施各项机械加工作业的重要工具, 数控加工技术的应用就从很大程度上实现了加工控制数字化, 对机床生产效率有了很大程度的提升, 数控加工技术在实际的操作过程中主要就是通过代码进行控制的, 其中的主轴以及道具选择等都能够在计算机数控上进行编排, 通过计算机发出指令对操作的实施加以有效控制, 这样就能够让机床自动化的加工所需零件。

第三, 要想将数控加工技术在机械加工中得到更优化的应用就要能够对数控技术应用人才加大培养力度, 我国当前的数控专业基础人才以及高级人才都比较缺乏, 所以在这一方面要能够将数控技术的培训体系进一步的完善, 这样才能为数控加工技术的进一步应用发展打下基础。同时也要能够对数控加工技术的自主创新加强保护, 我国当前还面临着高端数控加工技术的价格高以及推广难的问题, 所以要在这一方面的自主创新能力得以加强保护和鼓励其创新精神的实践。不仅如此, 对相关的政策法规也要能够得以有效完善, 对自主创新的体系进行完善, 这对数控技术的开发创新就有着保障。

第四, 数控加工技术在汽车机械工业中的应用方面, 对汽车机械零部件加工技术也有着重要带动作用, 让复杂化的零件制造的效率有了很大程度的提升。在数控加工技术的作用下对实际的需求得到了满足, 同时也使得企业能长期高效的受益, 完成自动化的生产, 这就对汽车产业中的传统生产模式得以有效打破, 使其向着现代化的加工制造方向迈进[3]。随着我国的科学技术的发展, 对数控加工技术的智能化实现也将成为可能, 智能化的数控技术可以将机械加工效率最大化提升, 对机械的加工过程也能够起到监督以及控制作用, 对机械加工的驱动力得到了有效保障。

3 结束语

总而言之, 我国的机械加工技术中的数据加工技术的应用在当前的发展中日趋成熟, 在应用上也不断的扩大, 一些高端的数控加工技术不断涌现, 这对多个领域的产业发展就起到了带动作用。数控加工技术是实现机械制造自动化的重要途径, 对我国工业发展起到了推动作用, 所以要对其充分重视。由于文章篇幅限制不能进一步深化探究, 希望此次理论研究能起到抛砖引玉的作用以待后来者居上。

参考文献

[1]刘思默.机械数控的技术应用实施与探讨[J].数字技术与应用, 2014 (12)

[2]冉振旺.数控技术在机械加工中的应用与发展前景分析[J].科技资讯, 2014 (26) .

数控加工仿真技术发展分析 篇10

今年来, 数控模具人才供不应求, 许多职业学校都开办了数控模具这个专业。数控机床是开办这个专业的硬件基础, 因此学校需要在数控机床上加大投资。由于数控机床的种类和类型不单一, 仅靠购买一种类型数控机床是远远满足不了数控教学任务学员的需求, 而数控机床又是非常昂贵的机械设备。因此, 如何用好设备购置经费, 在现有经费的基础上最大限度的发挥资金效益, 满足学员接触并熟练掌握各种类型机床已成为学校教学管理者的最大难题。而解决这个难题的最有效方法就是使用仿真软件。为满足不断扩大的机床需求, 国内外数控机床仿真软件层出不穷。下面是对国内外现有数控仿真软件的分析。

1 数控加工仿真软件的现状

1.1 国内数控加工仿真软件的现状

国内的主流数控加工仿真软件有上海宇龙软件工程有限公司开发的宇龙数控加工仿真系统、南京宇航自动化技术研究所开发的YHCNC宇航数控车铣模拟仿真教学软件、北京斐克科技有限责任公司开发的VNUC数控加工仿真软件。

宇龙开发的数控加工仿真系统目前在国内的职业技术培训学校获得了广泛的使用, 取得了较好的效果。软件可以支持二轴和三轴的动态加工仿真, 兼容国内的主流数控系统如fanuc数控铣床和数控车床, siemens数控铣床和数控车床, PA系统等。操作的具体过程是:

YHCNC宇航数控车铣模拟仿真教学软件是结合机床厂家实际加工制造经验与高校 (含职业技术学院、中等专业学校、技工学校和职业学校) 教学训练一体所开发的, 也具有一定的用户群。该软件支持的机床和数控系统较多, 软件可以支持二轴和三轴的动态加工仿真, 但核心仿真算法不是太稳定。

VNUC数控加工仿真软件是唯一通过国家权威部门鉴定并推广使用的数控加工仿真软件, 并且是第一届全国数控技能大赛唯一指定仿真软件。支持变量编程 (不仅是宏程序) 的数控加工仿真软件。集成了劳动部认可的数控技能培训远程教学与考试系统的数控仿真加工软件。主要有三大系统:FANUC、西门子、华中数控, 还有其他的系统如:广州数控、阿贝尔信浓ASINA Series 205-T CNC数控系统等。在主要的三大系统中, 又分车、铣、加工中心, 不同的系统型号共20多种, 增加学生的认识面, 对将来快速投入到加工行业打下良好的基础。目前推出的最高版本为3.0版本。软件可以支持国内的主流数控系统等, 界面配置比较灵活。

1.2 国外数控加工仿真软件的现状

目前国外主流的数控加工仿真软件有美国CGTech公司推出的VERICUT软件、韩国的V-CNC虚拟数控机床模拟操作系统和德国的MTS高端数控仿真软件。

VERICUT软件功能强大, 具有很强的动态建模能力, 可以支持三轴到五轴的动态加工仿真, 并提供二次开发工具供用户扩展软件功能。用户可以动态创建和修改CNC机床, 定制CNC控制器, 可以实现机床运动仿真、切削过程及工件的变化, NC程序仿真验证和优化等功能。VERICUT软件应用范围很广, 既可用于实际加工, 也可用于教学培训, 在欧美数控加工仿真领域占据主要市场份额, 该软件偏重于实际加工过程的仿真, 不支持数控加工面板的仿真。

V-CNC虚拟数控机床模拟操作系统是专为学校提供先进的CAD/CAM仿真软件, 可以支持车削和三轴洗削的加工仿真, 该软件主要面向教学, 支持数控加工面板的仿真的仿真, 但不具备动态建模的功能, 只能支持几种典型的机床模型、CNC控制器和数控面板, 用户无法进行定制。

德国的MTS是德国著名的高端数控仿真软件品牌, 有着超过二十年的CAD/CAM软件和数控机床模拟仿真软件开发经验。可对fanuc, siemens, fagor, dmg, Mitsubishi等大多数常用数控系统进行三维真实感实时模拟仿真, 是欧洲乃至全球功能强大、应用广泛的数控仿真软件。该软件也是采用静态建模技术, 支持二轴和三轴的动态加工仿真, 具有简单的数控操作面板, 但没有开放二次开发接口, 用户无法自主扩展机床模型和控制器面板。

2 现有系统存在的问题

国内的数控加工软件和国外的同类软件相比主要差距在于:

2.1 普遍采用静态建模技术

由于采用静态建模技术, 软件只能支持有限种类的机床模型, 软件机床库、控制库和面板库的扩展困难, 难以适应当前数控机床开发性和多样化发展的形势。

2.2 国内开发的各类应用软件普遍不具备二次开发接口

二次开发功能是很多国外应用软件的基本功能, 一些大型的应用软件本来就是一个开发平台, 用户在这个平台上可以非常方便的定制自己的特定需求和扩展软件的功能。

目前的模拟数控机床系统普遍存在不能动态生成控制模板和没有二次开发接口的问题。通常在模拟数控机床系统中, 在系统形成时根据用户的不同使用需求生成初始化面板。由于不同的厂家生产的模拟数控机床控制面板并不统一、同一厂家生产的不同型号的模板也不能统一, 因此, 静态系统的更新工作相当繁重。每次用户提出新的需求, 系统设计人员必须都要对系统进行更新。

3 提出的解决方法

针对目前国内外研究过程中存在的问题, 我们希望产生一种能够动态生成控制面板的仿真软件, 并将该软件嵌入控制面板实体内, 制成控制面板实体仿真软件。通过动态建模的方式, 实现控制面板的动态特性。当用户对某种系统有需求的时候, 根据软件设置可自动生成用户需要的控件。这个过程不需要程序设计人员的干预, 可直接由用户根据使用说明改造完成。这样我们实际是用硬件控制面板模拟真实机床, 是一种介于实体机床和仿真软件之间的系统, 即具备实体机床真实逼真的优点, 又具备仿真软件投资小资金占用少的好处, 一次投入即可终身受益。

参考文献

[1]马立新.基于虚拟环境的数控仿真系统的开发优秀研究生论文, 2007年12月15日.

[2]周立波, 沈忱.虚拟数控机床仿真系统的研究控制与检测, 2008年第2期.

[3]王栋, 俞涛.虚拟数控机床仿真系统的研究与实现, 机床与液压, 2006第9期.

[4]李慎旺.虚拟数控铣床仿真系统的研究与开发, 科技信息.

数控加工技术专业一体化教学探讨 篇11

关键词：一体化教学 深化教学改革 强化技能训练

一体化教学是中等职业教育快速发展而产生的一种新型教学方法，即将课堂教学搬到生产车间，将老师变成师傅，把理论教学与实际操作融为一体，通过老师的讲解、演示、手把手的指导操作等教学手段，让学生通过听、看、写、练等方法，更快更牢固地掌握所学知识，学生从枯燥乏味的理论中解脱出来，获取他们需要的就业知识和技能。

一、在一体化教学中践行“启发性、循序渐进性、理论联系实际”原则，深化教学改革

第一，以学生为主体，在一体化教学中运用启发性原则，激发学生学习兴趣，提高学生分析问题，解决问题的能力。利用创作性思维引导学生，注重对学生的发散性思维训练，提高学生思维的流畅性，从而使学生能用所学知识解决多种问题，开发学生的创造力。

如学习数控加工技术基础知识篇，其知识点较多，内容较深，掌握起来较难，学生在学习的过程中易浮躁、厌学，这就要教师善于运用启发性教学，使学生许多一时的欲望和兴趣汇集和发展为推动学习的持久动力。使学生养成善思、好问、深想的习惯，培养他们分析问题和解决问题的能力。

第二，按照学生认识发展的顺序和学科的逻辑系统，运用循序渐进教学原则使学生系统地掌握基础知识、基本技能，形成严密的逻辑思维能力。如针对数控加工技术的系统性将其内容分为：技术基础篇、程序调试篇、程序进阶篇和技术拓展篇，以及结合学生的认识特点和本班学生的情况，进行循序渐进教学，由浅入深，由易到难，由简到繁。

在一体化教学过程中将循序渐进原则运用到每个教学细节中，从每篇章节到整个课程，并把基本概念、基本技能作为课堂教学的重点，解决好重点与难点问题，如围绕数控加工技术的技术基础篇、程序调试篇重点对学生进行启发诱导。

正确地选用训练题材，对提高学生的操作技能有着直观重要的意义，要先易后难，循序渐进，因人而异，学生分层、层层递进。并在训练中教师巡回观察，对学生在操作中出现的问题及时指出纠正。

第三，重视理论与实践充分结合。以学习基础知识为主导，从理论与实际的联系上去理解知识，将所学的知识运用到生产实践中。如数控加工技术车削循环指令及编程的教学中，以数控车削编程、车削循环指令概念知识的掌握为主导，结合生产实际，以指令G80用于加工外（内）圆柱面和外（内）圆锥面（I取不同值时）为例，如下图所示。

O0005

G92 X70 Z50

G00 X40 Z3 S400 M03

G80 X30 Z-30 I-5.5 F10

G80 X27 Z-30 I-5.5

G80 X24 Z-30 I-5.5

G00 X70 Z50

M05

M30

将启发性教学原则、循序渐进教学原则和理论联系实际教学原则充分结合于一体化教学中，既激发了学生的学习兴趣，又能在应用中加深对所学知识的理解，进而在理解的基础上提高学生的实践能力，学以致用。

二、在一体化教学中应用任务牵引式教学法，强化技能训练

任务牵引式教学符合学生年龄发展的特性，完成任务，可以引出需要解决的问题，激发学生的兴趣，“技工院校教育应做学合一，理论与实习并行、知识与技能并重”。 在一体化教学中采用任务牵引式教学方法，是老师的讲和学生的做相互配合，灵活运用，极大地激发学生的学习热情和兴趣，是学生在学习中不觉得单调乏味，因而达到理想的教学效果，同时又使理论知识的学习与实际操作的训练紧密结合，提高了教学设备的利用率和教学质量。

任务牵引教学顺应培养市场所需要的人才的最终目标，推行“任务式教学”可以把专业课和操作技能有机地系统地结合在一起进行理论实际一体化教学。它在理论学习和操作技能训练之间找到了最佳的切入点，注重了教学内容的实用性。提高了课堂教学的效益，在数控加工技术教学中，通过实施任务式教学可以强化学生的技能训练，促进学生的动手实践能力，调控学生的学习兴趣，有效的构建知识与能力、过程与方法相和谐的教学。根据本班学生掌握基础知识的具体情况，选择正确的训练任务。

通过任务的实施与完成，极大地激发了学生的学习热情和兴趣，使学生在学习中不觉得单调乏味，因而达到理想的教学效果，同时又使理论知识的学习与实际操作的训练紧密结合，提高了教学设备的利用率和教学质量。

数控加工技术 篇12

关键词：五轴,数控加工,刀具轨迹,驱动

0 引言

五轴数控机床, 拥有三个移动轴X、Y、Z及A、B、C中任意2个旋转轴, 所以可以完成复杂曲面的高精度加工, 一次装夹即可完成五面加工[1]。在普遍采用商业化CAD/CAM软件生成五轴机床数控加工刀具轨迹的情况下, 如何规划刀具路径, 采用高效的驱动方式显得尤为重要。通过不同驱动技术的对比, 结合奖杯的加工, 可供其他用户加工其他复杂零件参考。

1 五轴加工驱动技术研究

1.1 五轴加工刀具轨迹生成

常见的刀具轨迹生成方法主要有参数线法、截平面法、回转截面法、投影法以及等残余高度法等。根据加工曲面, 指定合适的刀具轨迹生成方法以及步距、残留高度和公差等加工参数, 生成切触点 (cutting contact, CC) 曲线。由切触点曲线, 按照各种类型刀具的偏置计算方法, 生成刀位点 (cutter location, CL) 曲线或刀具轨迹曲线[2]。

通过保证等残余高度, 使整个刀具路径的步距最大化方法, 等残余高度法能大规模减小刀位文件 (CL data file) 。它能适用于各种自由曲面, 既能适用于往复, 也适用于螺旋走刀方式[3]。

在等残余高度法中, 步距s与参与残余高度h之间有密切关联。可以分三种情况来分别计算:

1) 加工曲面曲率为零, 即加工面为平面时:设球头刀半径为r, 切削步距为s, 残余高度为h。根据几何关系我们可以得出

2) 加工曲面为凸面时, 设球头刀半径为r, 加工凸曲面曲率半径为R, 切削步距为s, 残余高度为h。根据几何关系经变换可得

实际加工中R>>h, 因此 (R+h) 2≈R2+2Rh, (R+h) 4≈R4+4R3h, R+h≈R, 可简化为近似解:

3) 加工曲面为凹面时, 设球头刀半径为r, 加工凹曲面曲率半径为R, 切削步距为s, 残余高度为h。根据凸曲面的计算方法, 类似可推得:

也可简化为近似解:

实际加工中, 对于复杂曲面, 特别是有连续小曲面凹凸往复的位置, 精加工时应采用等残余高度法, 可保证加工精度, 提高加工效率。

1.2 五轴精加工驱动对比研究

对于复杂的曲面五轴加工, 需要定义合适的驱动方法、投影矢量和刀轴。其中驱动方法是非常关键的, 一当确定了驱动方法, 就决定了可以选用的投影矢量、刀轴以及切削类型。

系统将会在所选驱动曲面上创建一个驱动点阵列, 然后将此阵列沿指定的投影矢量投影到部件表面上。刀具定位到“部件表面”上的“切触点” (CC) 。刀轨是使用刀尖处的输出刀位点 (CL) 创建的。

对于复杂曲面来说, 假如没有选择合适的驱动方法和刀轴矢量, 生成的刀轨会非常紊乱, 甚至发生干涉。而且会产生大量多余刀轴运动, 极大地影响加工效率。

在UG NX中, 对于可变轴加工来说, 常见的驱动方法有:曲线/点驱动、螺旋式驱动、径向切削驱动、曲面区域驱动、刀轨驱动、边界驱动和流线驱动等。

2 奖杯加工

2.1 加工路径规划

奖杯采用铝合金棒料加工, 分粗加工、半精加工和精加工三道工序。

粗加工, 为了高效去除大部分材料, 采用D10平底刀型腔铣。需要采用两侧分别粗加工, 刀轴选择垂直于对称平面。每侧切深应超过对称平面0.5 mm。切深0.5 mm, 留余量0.3 mm, 转速8000 r/min, 进给速度3000 mm/min。为了避免频繁抬刀, 选择围绕周边。

由于粗加工用的平底刀, 开始粗加工时好多复杂的凹曲面处没法下刀, 留下的余量比较大。半精加工的目的是为了给精加工小的球刀留下较为均匀的余量, 以提高精加工效率和精度。采用B3球铣刀, 可变轴加工方式。采用等残余高度0.5 mm, 余量0.1mm, 转速8000 r/min, 进给速度3000 mm/min。

精加工采用B2球铣刀, 采用可变轴加工方式。采用等残余高度0.001 mm, 余量0, 转速12 000 r/min, 进给速度5000 mm/min。

2.2 不同驱动方式加工对比

在奖杯的半精和精加工中采用了五轴可变轴加工方法, 采用不同的驱动技术会直接影响实际的加工效果。

第一种方式, 沿奖杯外轮廓绘制艺术样条曲线, 回转成曲面, 利用它来作为驱动体。刀轴采用插补矢量, 所有角度设为一致。尽管如此, 在每层插补点之间刀具摆动角度 (B轴) 还是会不断变化, 后处理的数控加工程序中B轴的旋转运动速度受实际机床动态特性的限制, 加工效率较低, 实际加工时间延长50%以上。

第二种方式, 按一圆柱表面加一上半球面作为驱动体, 使加工主体部分时保持刀具摆动角度 (B轴) 基本不变, 这样大大提高了加工效率, 节约了加工时间。为了避免球头刀刀尖挤压加工, 刀轴须设置一个前倾角。

3 结语

通过等残余高度法的加工精度计算, 提升实际加工驱动参数的设置能力。分析不同的驱动体和驱动方法, 结合奖杯的实际加工, 提高了加工效率和加工质量, 对其他复杂曲面的加工有借鉴和参考意义。

参考文献

[1]MAKHANOV S S, ANOTAIPAIBOO N W.Advanced Numerical Methods to Optimize Cutting Operations of Five Axis Milling Machines[M].Berlin:Springer-Verlag Berlin and Heidelberg Gmb H&Co.K, 2007.

[2]刘雄伟.数控加工理论与编程技术[M].北京:机械工业出版社, 2000.