时间：2022-10-31 15:51:04
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇数控加工论文，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
一、高速切削技术和高速切削刀具
目前,切削加工仍是机械制造行业应用广泛的一种加工方法。其中,集高效、高精度和低成本于一身的高速切削加工技术已经成为机械制造领域的新秀和主要加工手段。
“高速切削”的概念首先是由德国的C.S~omom博士提出的,并于1931年4月发表了著名的切削速度与切削温度的理论。该理论的核心是:在常规的切削速度范围内,切削温度随着切削速度的增大而提高,当到达某一速度极限后,切削温度随着切削速度的提高反而降低。此后,高速切削技术的发展经历了以下4个阶段:高速切削的设想与理论探索阶段(193l—l971年),高速切削的应用探索阶段(1972-1978年),高速切削实用阶段(1979--1984年),高速切削成熟阶段(20世纪90年代至今)。高速切削加工与常规的切削加工相比具有以下优点:第一,生产效率提高3～1O倍。第二,切削力降低30%以上,尤其是径向切削分力大幅度减少,特别有利于提高薄壁件、细长件等刚性差的零件的加工精度。第三,切削热95%被切屑带走,特别适合加工容易热变形的零件。第四,高速切削时,机床的激振频率远离工艺系统的固有频率,工作平稳,振动较小,适合加工精密零件。
高速切削刀具是实现高速加工技术的关键。刀具技术是实现高速切削加工的关键技术之一,不合适的刀具会使复杂、昂贵的机床或加工系统形同虚设,完全不起作用。由于高速切削的切削速度快,而高速加工线速度主要受刀具限制,因为在目前机床所能达到的高速范围内,速度越高,刀具的磨损越快。因此,高速切削对刀具材料提出了更高的要求,除了具备普通刀具材料的一些基本性能之外,还应突出要求高速切削刀具具备高的耐热性、抗热冲击性、良好的高温力学性能及高的可靠性。高速切削技术的发展在很大程度上得益于超硬刀具材料的出现及发展。目前常用的高速切削刀具材料有:聚晶金刚石(PCD)、立方氮化硼(CBN)、陶瓷、Ti(C,N)基金属陶瓷、涂层刀具fCVD)~超细晶粒硬质合金等刀具材料。
二、高速切削刀具的发展情况
金刚石刀具材料。金刚石刀具具有硬度高、抗压强度高、导热性及耐磨性好等特性,可在高速切削中获得很高的加工精度和加工效率。金刚石刀具分为天然金刚石和人造金刚石刀具。然而,由于天然金刚石价格昂贵,加工焊接非常困难,除少数特殊用途外,很少作为切削工具应用在工业中。近年来开发了多种化学机理研磨金刚石刀具的方法和保护气钎焊金刚石技术,使天然金刚石刀具的制造过程变得比较简单,因此在超精密镜面切削的高技术应用领域,天然金刚石起到了重要作用。
立方氮化硼刀具材料。立方氮化硼(CBN)是纯人工合成的材料,是20世纪50年代末用制造金刚石相似的方法合成的第二种超材料——CBN微粉。立方氮化硼(CBN)是硬度仅次于金刚石的超硬材料。虽然CBN的硬度低于金刚石,但其氧化温度高达1360℃,且与铁磁类材料具有较低的亲和性。因此,虽然目前CBN还是以烧结体形式进行制备,但仍是适合钢类材料切削,具有高耐磨性的优良刀具材料。CBN具有高硬度、高热稳定性、高化学稳定性等优异性能,因此特别适合加工高硬度、高韧性的难加工金属材料。PCBN刀具是能够满足先进切削要求的主要刀具材料,也是国内外公认的用于硬态切削,高速切削以及干式切削加工的理想刀具材料。PCBN刀具主要用于加工淬硬钢、铸铁、高温合金以及表面喷涂材料等。国外的汽车制造业大量使用PCBN刀具切削铸铁材料。PCBN刀具已为国外主要汽车制造厂家各条生产线上使用的新一代刀具。
陶瓷刀具。与硬质合金相比,陶瓷材料具有更高的硬度、红硬性和耐磨性。因此,加工钢材时,陶瓷刀具的耐用度为硬质合金刀具的10～20倍,其红硬性比硬质合金高2～6倍,且化学稳定性、抗氧化能力等均优于硬质合金。陶瓷刀具材料的强度低、韧性差,制约了它的应用推广,而超微粉技术的发展和纳米复合材料的研究为其发展增添了新的活力。陶瓷刀具是最有发展潜力的高速切削刀具,在生产中有美好的应用前景,目前已引起世界各国的重视。在德国约70%加工铸件的工序是用陶瓷刀具完成的,而日本陶瓷刀具的年消耗量已占刀具总量的8%～l0%。
涂层刀具。涂层材料的发展,已由最初的单一TiN涂层、TiC涂层,经历了TiC-112o3-TiN复合涂层和TiCN、TiA1N等多元复合涂层的发展阶段,现在最新发展了TiN/NbN、TiN/CN,等多元复合薄膜材料,使刀具涂层的性能有了很大提高。硬质涂层材料中,工艺最成熟、应用最广泛的是TiN。(氮)化钛基硬质合金(金属陶瓷)金属陶瓷与由WC构成的硬质合金不同,主要由陶瓷颗粒、TiC和TiN、粘结剂Ni、Co、Mo等构成。金属陶瓷的硬度和红硬性高于硬质合金而低于陶瓷材料,横向断裂强度大于陶瓷材料而小于硬质合金,化学稳定性和抗氧化性好,耐剥离磨损,耐氧化和扩散,具有较低的粘结倾向和较高的刀刃强度。
三、高速切削刀具的具体应用情况
理想的刀具材料应具有较高的硬度和耐磨性,与工件有较小的化学亲和力,高的热传导系数,良好的机械性能和热稳定性能。理想的刀具使得高速硬切削能够作为代替磨削的最后成型工艺,达到工件表面粗糙度、表面完整性和工件精度的加工要求。硬质合金刀具具有良好的抗拉强度和断裂韧性,但由于较低的硬度和较差的高温稳定性,使其在高速硬切削中的应用受到一定限制。但细晶粒和超细晶粒的硬质合金由于晶粒细化后,硬质相尺寸变小,粘结相更均匀地分布在硬质相的周围,提高了硬质合金的硬度与耐磨性,在硬切削中获得较广泛应用。
陶瓷刀具和CBN刀具是在高速硬车削和端面铣削中最常用的刀具。它们所具有的高硬度和良好的高温稳定性,使其能够承受在硬切削过程中高的机械应力和热应力负荷。与陶瓷刀具相比,CBN刀具拥有更高的断裂韧性,因此更适合断续切削加工。为保证工件较高的尺寸精度和形状精度,高的热传导率和低的热膨胀系数也应是刀具材料所应具有的重要性质。因此,具有优良综合性能的CBN刀具是最适合用于高速硬切削的刀具。聚晶金刚石刀具的硬度虽然超过立方氮化硼刀具,但即使在低温下,其对黑色金属中铁的亲和力也很强,易引起化学反应,因此不能用于钢的硬切削。:
一般而言,PCD刀具适合于对铝、镁、铜等有色金属材料及其合金和非金属材料的高速加工;而CBN、陶瓷刀具、涂层硬质合金刀具适合于钢铁等黑色金属的高速加工。故在模具加工中,特别是针对淬硬性模具钢等高硬度钢材的加工,CBN刀具性能最好,其次为陶瓷刀具和涂层硬质合金。
结论
高速切削技术的问世改变了人对传统切削加工的思维和方式,极大提高了加工效率和加工质量。而高速切削与模具加工的结合,改变了传统模具加工的工序流程。高速切削刀具作为高速切削技术的关键,随着技术的不断完善,将为模具制造带来一次全新的技术革新。
参考文献
[1]韩福庆高速切削刀具材料的开发与选择[J]化学工程与装备2008
[2]周纯江叶红朝高速切削刀具相关关键技术的研究[J]机械制造2008
[3]范炳良林朝平基于高速切削刀具锥柄系统的分析与研究[J]机械设计与制造2008
[4]马向阳李长河高速切削刀具材料[J]现代零部件2008
切削用量包括切削速度(主轴转速)、背吃刀量、进给量，通常称为切削用量三要素。数控加工中选择切削用量，就是在保证加工质量和刀具耐用度的前提下，充分发挥机床性能和刀具切削性能，使切削效率最高，加工成本最低。粗、精加工时切削用量的选择原则如下。
粗加工时，一般以提高生产效率为主，但也应考虑经济性和加工成本。切削用量的选择原则首先选取尽可能大的背吃刀量；其次要根据机床动力和刚性的限制条件等，选取尽可能大的进给量；最后根据刀具耐用度确定最佳的切削速度。
半精加工和精加工时,应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性和加工成本。切削用量的选择原则首先根据粗加工后的余量确定背吃刀量；其次根据已加工表面的粗糙度要求，选取较小的进给量；最后在保证刀具耐用度的前提下，尽可能选取较高的切削速度。具体数值应根据机床说明书、切削用量手册，并结合实践经验而定。
(1)背吃刀量ap(mm)的选择
背吃刀量ap根据加工余量和工艺系统的刚度确定。在机床、工件和刀具刚度允许的情况下，ap就等于加工余量,这是提高生产率的一个有效措施。为了保证零件的加工精度和表面粗糙度，一般应留一定的余量进行精加工。数控机床的精加工余量可略小于普通机床。具体选择如下：
粗加工时，在留下精加工、半精加工的余量后，尽可能一次走刀将剩下的余量切除；若工艺系统刚性不足或余量过大不能一次切除，也应按先多后少的不等余量法加工。第一刀的ap应尽可能大些，使刀口在里层切削，避免工件表面不平及有硬皮的铸锻件。
当冲击载荷较大（如断续表面）或工艺系统刚度较差（如细长轴、镗刀杆、机床陈旧）时，可适当降低ap，使切削力减小。
精加工时，ap应根据粗加工留下的余量确定，采用逐渐降低ap的方法，逐步提高加工精度和表面质量。一般精加工时，取ap=0.05～0.8mm；半精加工时，取ap=1.0～3.0mm。
(2)切削宽度L（mm）
一般L与刀具直径d成正比，与切削深度成反比。在数控加工中，一般L的取值范围为:L=(0.6～0.9)d。
(3)进给量(进给速度)f(mm/min或mm/r)的选择
进给量(进给速度)是数控机床切削用量中的重要参数，根据零件的表面粗糙度、加工精度要求、刀具及工件材料等因素，参考切削用量手册选取。对于多齿刀具,其进给速度vf、刀具转速n、刀具齿数Z及每齿进给量fz的关系为:Vf=fn=fzzn。
粗加工时,由于对工件表面质量没有太高的要求,f主要受刀杆、刀片、机床、工件等的强度和刚度所承受的切削力限制，一般根据刚度来选择。工艺系统刚度好时，可用大些的f；反之，适当降低f。
精加工、半精加工时，f应根据工件的表面粗糙度Ra要求选择。Ra要求小的，取较小的f，但又不能过小，因为f过小，切削厚度hD过薄，Ra反而增大，且刀具磨损加剧。刀具的副偏角愈大，刀尖圆弧半径愈大，则f可选较大值。一般，精铣时可取20～25mm/min,精车时可取0.10～0.20mm/r。还应注意零件加工中的某些特殊因素。比如在轮廓加工中，选择进给量时，应考虑轮廓拐角处的超程问题。特别是在拐角较大、进给速度较高时，应在接近拐角处适当降低进给速度，在拐角后逐渐升速，以保证加工精度。
(4)切削速度Vc（m/min）的选择
根据已经选定的背吃刀量、进给量及刀具耐用度选择切削速度。可用经验公式计算，也可根据生产实践经验在机床说明书允许的切削速度范围内查表选取或者参考有关切削用量手册选用。在选择切削速度时，还应考虑：应尽量避开积屑瘤产生的区域；断续切削时，为减小冲击和热应力，要适当降低切削速度；在易发生振动的情况下，切削速度应避开自激振动的临界速度；加工大件、细长件和薄壁工件时,应选用较低的切削速度；加工带外皮的工件时，应适当降低切削速度；工艺系统刚性差的，应减小切削速度。
(5)主轴转速n(r/min)
主轴转速一般根据切削速度VC来选定。
计算公式为:n=1000VC/πD
式中，D为工件或刀具直径（mm）。
数控机床的控制面板上一般备有主轴转速修调(倍率)开关，可在加工过程中对主轴转速进行整倍数调整。
2.结论
随着数控机床在生产实际中的广泛应用，数控编程已经成为数控加工中的关键问题之一。在数控加工程序的编制过程中，要在人机交互状态下合理的确定切削用量。因此，编程人员必须熟悉数控加工中切削用量的确定原则，结合现场的生产状况，选择出合理的切削用量，从而保证零件的加工质量和加工效率，充分发挥数控机床的优点，提高企业的经济效益和生产水平。
参考文献
[1]赵长旭.数控加工工艺.西安：西安电子科技大学出版社，2006.1（2007.9重印）.
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[3]高勇等.UGNX中文版数控加工基础教程.北京:人民邮电出版社,2006.4.
[4]郑焕文.机械制造工艺学.北京:高等教育出版社,1994.
1加速和减速
在典型的轮廓加工中，由于被加工工件上交点、切点和间隙等的存在，切削运动的方向频繁改变。例如在编程加工工件上的直角拐角处，一个程序段中沿X轴的刀具运动，在下一程序段中得转换到沿Y轴的运动，要实现这种转换，控制器首先必须停止X轴的运动，然后再启动Y轴运动。如果没有加速，就不可能以最大进给率瞬时启动，同样如果没有减速，也不可能停止进给，这样就可能发生切削错误，尤其是在进给率非常大和角度极小的情况下。通常对一普通精度要求的工件，即使发生如此的情况，也不会影响产品的质量。但如果被加工工件的相应加工尺寸与精度要求非常严格，为避免出现上述问题，CNC系统就必须采取相应的措施。在FANUC控制器中提供了两种指令G09（准确停）、G61（准确停模式）来严格控制切削刀具的进给率，以达到产品所要求的尺寸精度。1．1准确停指令FANUC数控系统中指定G09为准确停指令，它是非模态指令，即在每个需要它的程序段中都要重复编写。通过在程序中添加G09准确停指令，则它所在程序段里的运动完全完成后，另一主轴的运动才会启动，以达到G09所在段的加工尺寸精度。1．2准确停模式指令准确停指令G61与G09的区别在于G61为模态指令，它会一直有效，直到切削模式指令G64或同组的G62（自动拐角倍率）、G63（攻螺纹模式）出现才将之取消。G61缩短了编程时间，但不会缩短循环时间。G09只有在为了加工出某特定拐角而需要减速时才会发挥出其特点，而如果一个程序中所有的拐角都需要很高的精度时，重复使用G09会使程序变得冗长，降低编程效率，从而G61的优点就显现出来了。通过使用G09或G61的设定，控制系统就能完成精度要求更高的加工质量与精度。
2恒定进给率
在数控编程时，通常的步骤是根据零件图计算轮廓每个变化点的坐标值。形成刀具轨迹中心线的刀具半径通常被忽略，因为刀具半径并不影响刀具的进给率。但在圆弧编程时，使用绘图尺寸，而不是到刀具中心线的距离，等距的刀具路径（使用刀具半径偏置后）可能比圆弧编程中的绘图尺寸大得多或小得多。因此，在圆弧程序中的进给率跟编程半径相关，而跟刀具中心的实际半径无关。当刀具半径偏置有效，且圆弧的刀具路径被刀具半径偏置时，切削的实际圆弧半径可能偏小或偏大。这决定于切削刀具运动的偏置值。有效切削半径将减小所有内圆弧的尺寸，而增大所有外圆弧的尺寸。因此当表面加工质量要求很高或当刀具半径非常大时，考虑增大或减小圆弧切削的进给率是非常必要的。补偿后的圆弧运动进给率通常取决于当前编程的直线运动进给率，已知计算直线进给率的标准公式：F1＝n•Ft•Z式中，F1为直线进给率；n为主轴转速（r／min）；Ft为每齿进给量；Z为切削刃的数量。根据直线进给率公式，圆弧的加工面（外圆弧或内圆弧）将影响圆弧进给率的调整，外圆弧的直线进给率应该增加，而内圆弧则应该减小。经推导，得出以下公式：（1）对外圆弧，通常将进给率向上调整到一个较大的值：Fn＝F1（R＋r）／R，其中Fn为外圆弧进给率，F1为直线进给率，R为工件外径，r为刀具半径。（2）对内圆弧，通常将进给率向下调整到一个较小的值：Fn＝F1（R－r）／R，其中Fn为内圆弧进给率，F1为直线进给率，R为工件外径，r为刀具半径。上述修改提高了圆弧处的尺寸精度及表面质量，从而更好地满足了对于工件加工质量的要求。
3最大进给率
CNC机床的最大可编程进给率不是由控制器的生产厂家决定，而是由机床生产厂家决定的，例如，特定机床的最大进给率可能只有10000mm／min，但是CNC系统可以提供比它高数倍的进给率。这对所有的控制器都是适用的，主要是每个机床厂家生产的机床机械结构体的结构、设计强度及安全等因素决定了其进给的最大速度不能超过一个定值。同时在主要以每转进给为编程方法的CNC车床上，还有其他一些考虑因素。CNC车床的编程主轴转速（r／min）和最大快进速率，常常会限制每转最大切削进给率。如果没有认识到这一点，就很容易把每转进给量写得过高，该问题在单头螺纹加工中最为常见，因为单头螺纹加工的切削进给率可以非常高。CNC机床不能使用超出最大设计范围的进给率进行加工。当同一程序中使用了异常大的进给率和很快的主轴转速时，最好计算一下有效进给率是否超出了给定机床的最大许可进给率。最大许可进给率可以根据以下公式进行计算：Fmax＝Rmax／n式中，Fmax为最大每转进给率；Rmax为X和Z轴中较小的最大进给率；n为主轴转速。通过上述公式可以计算出加工中的最大许可进给率，对加工中的安全、质量等有一个基本的度量，做到安全生产。
4进给率倍率功能
尽管进给率功能可以使用F地址指定，程序中也可以使用两种特殊的辅助功能M来设置进给率倍率的“开”和“关”。操作面板上没有进给率倍率旋钮，如果CNC操作人员决定临时增大或减少程序中的进给率，该旋钮是非常便利的。但在加工操作中，由于切削进给率必须为编程进给率，所以进给率倍率旋钮只能设定为100％，而不能是其他的任何设置。M48功能使得CNC操作人员可以随心所欲地使用进给率倍率开关，M49指令则使得进给率按照程序所编写的执行，而不管控制面板上进给率倍率旋钮的设置如何。这两种功能在不使用循环的攻螺纹和螺纹加工应用中最为常见，这些场合要求进给率与编程值完全一致。
5结语
最基本的切削原理基础是：在一定转速、进给条件下，刀具的切削面会对材料产生一定的挤压力，这种力量会使材料产生一定的弹性导致变形，随着变形量的增加，当朔性变形达到一定程度并超过材料的强度时就会使被切削部分从基材上脱离下来形成钻屑。钻屑的变形过程中受到切削热影响很大，切削热又受刀具类型的影响较大。在材料被挤压并形成钻屑的过程中，铜箔、玻璃纤维、铝盖板等材料都会产生大量切削热在钻头的摩擦过程中，这种热量的产生与刀具—材料的接触面积有一部分关系，即接触面积越大，切削阻力就会越大，摩擦力就会越大，摩擦产生的热与会随之增大。况且在实际钻孔过程中，由于刀具加工孔数的不断增加，刀具的磨损度也会随之增加，进而会加剧刀具的快速磨损，这直接导致切削热会快速增加，这样不断的恶性循环最终降低加工精度、断刀率的增加以及孔内表面质量的恶化等。为了减小刀具与孔壁的摩擦，降低切削热而设计一种称为UC型的钻头，并且随着PCB行业的快速发展，对孔壁质量的要求也越来越高，UC型钻头已得到最广泛的使用，它的优势与其它钻头比起来还是很明显的。众所周知，在加工不同类别的材料时对刀具产生的磨损程度也不同，特别是在加工陶瓷、无卤素以及厚铜板等材料时会有较大的磨损，若是按照常规刀具使用寿命去管理的话，会造成刀具在急剧磨损状态下作业，这样不但对产品质量不能保证，而且对刀具使用寿命的管理也是十分不利的，原因是经过急剧磨损的钻头将很难研磨。因此，在实际生产过程中，要根据材料的特点设计加工参数，不让刀具超负荷作业，做到既不浪费又不过度使用才行！
2刀具研磨
在刀具寿命的不断增加的情况下，刀具磨损度也会随之加大，从而切削热增加，机械振动增加、摩擦加剧，进而影响断刀率、孔位精度以及孔壁质量等情况，这时就要对使用的刀具进行管理研磨，在研磨的过程中要十分把握对刀具研磨次数的控制，正常研磨的刀具与经过返修的刀具区别管理，同时也要对研磨量进行管控。
3过程控制
钻孔加工过程中一定要考虑的问题有孔边毛刺、钉头状态、孔位精度、灯芯效应等，无论是叠层的设计、板材及设备的选择、钻孔参数的设计等，都要从以上几个问题为根本出发点进行研究，充分保证上面各技术指标的关键是对刀具进行合理的研究与管控。要想增加刀具研磨次数，有四看，下面简要进行分析说明。
3.1首先要看“刀刃面够不够光”
要想增加刀具研磨次数，首先要看“刀刃面够不够光”。PCB钻孔属于半封闭式干切削加工模式，对于研磨中产生的切削热不容易散发，因此，要最大程度的保证刀具各个切削表面的清洁度，以减小机械振动、减小摩擦力以及降低切削热。所以在每次进行钻孔使用之前，都需要专人有放大镜认真检查刀具各个面是否整洁光滑，是否有杂质、缺损、粉尘以及裂痕等缺陷。
3.2其次要看“刃是否锋利”
其次要看“刃是否锋利”，保证钻削平稳的重要条件是切削刀的对称性与完好性。若使用前刀具的主、副削刃就已经破损将直接导致钻削力的不平衡性，并发生偏位、毛刺、断刀、钉头、灯芯差等一系列质量问题，所以，钻头在使用前必须由专人用放大镜对各个刃的状态进行检查，尤其是在每次研磨后并准备钻孔前的管理控制更为关键，研磨次数越是增加，越要注意刀刃的状态是否完好。
3.3再次要看“参数是否调整至最佳化”
随着刀具研磨次数、使用寿命的不断增加，无论工作人员怎么管控都不能完全保证副切削刃达到新刀那样的锋利程度，只要有所操作不当就可能会影响最后的孔壁粗糙度、钉头、灯芯的质量。因此，每次在刀具研磨之后应该有相应的选别控制系统，尤其是在X80倍放大镜下检查副切削刃有无明显钝圆现象时更要谨慎使用，同时还要根据钻孔参数与刀具、板材的匹配性做出相应的调整，理论上来讲，刀具在受到磨损后，切削力便会下降，同时摩擦力也会增加，因此要通过提高转速的方法来保证切削力，加大进给来使切削所产生的热能够快速散除、降低刀具寿命以便刀具在“正常磨损”阶段过程中使用。
3.4最后要看“钻头研磨和钻孔管控体系是否完善”
重中之重是要对研磨以及检查工位实施管控。研磨是指定研磨的次数，严格控制返修率，一旦出现返修情况，返修刀具就要为当前研磨次数的下次研磨刀具所使用，钻孔工作站，是对出库刀具做钻孔前的复检工作，同时要对钻孔过程中产品质量的加以确认，首件成品加工出来以后要孔位精度、孔壁状态项目进行检查，如果出现异常要及时反馈给相关的技术人员处理，杜绝刀具的盲目使用。
4结语
1.1数控技术特点
通过将计算机技术、通信技术、传感技术以及光、机、电等诸多技术与现代制造技术融合在一起，以实现数字化对机械进行加工以及运动工程进行控制制的技术成为数控技术。目前数控技术主要利用事先编制好的程序，通过计算机来实现对设备的控制。因此数控技术具有效率高、自动化程度高、精密度高等优点。数控加工技术的具体加工特点如下：①对于换批加工和新产品的研发，只需通过改变数控机器内的参数便可实现，因此对产品的改良和新产品的研发带来了很大便利。②缩短加工时间，提高效率。数控技术可以实现一次装夹完成多道工序的加工。这样既保证了加工精度又大大缩短反复装夹浪费的时间。③提高产品品质。利用数控技术可以实现对复杂零件及零件曲面任意形式的加工，这是普通机床难以完成的。④模块化、标准化加工。通过对数控技术的模块化设计，可以大大减少换刀时间及安装时间，从而实现对一种部件的模块化、标准化加工。
1.2数控技术优势
现代数控技术融合了计算机技术、电子技术、自动化技术，具有高精度、高效率等特点而日益成为现代机械加工控制技术的发展方向。另外，现代数控加工技术能将各个单独系统组成模块形成自动化生产线，从而为实现大批量、高效率、自动化加工零件带来可能。自动化生产的同时也可以大大降低生产成本。
2现代机械加工中数控技术的应用
数控技术因其优势而被广泛使用，也很快得到人们的认可。其在机械加工领域的应用体现在以下方面：
2．1数控技术在工业中的应用
数控系统一般由控制单元、驱动单元和执行单元三部分组成。工业生产中数控技术主要运用在机器设备生产线上，以实现大规模集成化生产。如：传统工业如食品加工、造纸印刷行业等；以及恶劣劳动环境下如重工业金属冶炼、化工行业、农药加工、资源开采等方面。数控技术的应用有助于实现大规模自动化生产，因此在恶劣复杂条件下，数控技术有助于改善劳动条件、减少劳动强度、保障人员安全等优点，再加上数控技术高精度、高效率的特点在兼顾质量的同时保持效率。通过编制计算机程序，来控制计算机发出指令到驱动单元，然后由驱动单元带动执行机构实现自动化加工生产。通过传感系统和检测技术控制零件的加工精度以保证质量，若出现错误和故障，传感器和检测系统就会发出故障信号给计算机系统，计算机系统控制发出报警信号，并自动控制系统停止工作以保护机器。
2．2数控技术在机床设备中的应用
数控技术在机床设备加工中的应用更是普遍，现代数控技术是机床设备加工工艺实现现代机电一体化组成中不可或缺的部分。数控技术在机床加工中应用是机床加工工艺发生了革命性的变化。首先数控技术对机床加工设备的控制能力发生质的飞跃。如今我们可以控制设备实现对物件任意形式的加工。通过将刀具、工件之间相对位置、主轴、刀具、速度以及冷却泵的启停等各种设备按照既定动作编排到计算机上，然后计算机发出控制指令实现对所需要部件的加工。
2．3数控技术在汽车工业中的应用
现代汽车工业对零部件的要求极为苛刻，传统加工技术已无法满足现代汽车工业的要求。如今现代数控技术在汽车工业零部件加工和组装中处于支配地位。数控技术使汽车使得汽车两大加工中心合为一体，实现一体式流水线自动加工生产，同时数控技术还具有快速控制，使得加工中心具有高速性。这种“高柔性”与“高效率”的结合，不仅满足了产品更新换代的要求，而且能实现多品种，中小批量的高效生产的特点。数控技术中的虚拟制造技术、柔性制造技术和集成制造技术等，在汽车制造工业中得到了广泛深入的应用。
2．4数控技术在煤矿机械加工中的应用
煤炭在我国能源结构中占有重要地位，尤其今年来采煤业发展突飞猛进。作为采煤业必不可少的设备采棉机决定煤炭企业的效率。采煤业以其复杂环境、恶劣条件使得传统加工工艺已越来越无法满足现代采煤业的要求。传统机械加工难以实现单件的下料问题，而数控技术通过对材料进行切割就很轻松地解决了这个问题，它代替了过去流行的仿型法，使用龙骨板程序对象为采煤机叶片和滚筒，从而进一步优化了套料的选用方案。数控技术在采煤机上的应用优势体现在以下几个方面：①切割速度快，提高了采煤效率。数控技术的快速控制使采煤机的快速切割成为可能，切割叶片能在一定时间内完成更多的采集提高了采煤速度。②提高采煤机自动化，降低劳动强度和人工采矿的危险性。自动数控技术在采煤机上的使用不但提高采煤机自动化而且降低劳动强度和危险性。③提高加工质量和效率。数控气割机可自动可调的补偿切缝，一些零件的焊接坡口可直接割出，从而提高了生产效率。另外它允许对构件的实际轮廓进行程序控制，这样就可以通过调节切缝的补偿值来精确地控制毛坯件的加工余量，更好地配置资源，实现最优化生产。
2.5数控技术在兵器工业机械中的应用
传统兵器工业机械加工已经成熟且自成一体。如果全面更换使用现代数控机床技术，既不经济又不现实。因此充分利用现有资源将原有加工机床与现代数控技术结合在一起，这样既可以节省成本又可以提高加工精度以满足兵器工业机械加工现代化要求。对于加工工艺要求不高的部件我们可以运用传统机床进行加工生产，对于加工工艺要求较高的部件我们可以运用数控机床进行加工生产，这样避免了资源的浪费。数控机床以其高精密性、高稳定性、可复制性因此能满足兵器工业机械加工的规模化和大量生产。对传统机床的改造赋予其现代数控技术使普通机床变成了全新概念的数控机床，最终达到投入资金少，方便操作，功能和精度都普遍提高的效果。因此现代数控技术必将为兵器加工工业带来新的飞跃。
3结语
1.1矩阵式数控加工方案的引入一方面为了能够实现多件零件同时装夹，同时达到降低劳动强度，提高生产效率的目的；另一方面为了摆脱成组加工过程中材料、加工程序、专用工装、单次零件加工数量的限制，本文提出矩阵式数控加工。
1.2矩阵式数控加工可行性分析矩阵式数控加工：能够进行相同或不同零件的同时装夹，系统自动调用每个零件对应的加工原点和加工程序，进行多零件同时加工的方法。矩阵式数控加工的难点在于：每个零件原点坐标值的分配和不同零件间不同程序的调用问题。采用子程序化（宏程序）方案，在加工每件零件前，先由系统子程序自动将本零件的加工原点赋值到G54中，然后使用宏程序对加工程序进行调用，直至完成所有零件的所有加工程序（表2）。
1.3矩阵式数控加工存在的优势（1）精益化多件零件的装夹，节约装夹时间。（2）减少零件原点找正的时间。（3）减少刀具更换的次数，减少次数为同时加工的零件的数量减一，比如同时加工10件零件，即减少9次刀具的更换。（4）减少加工程序的调用次数。（5）使用单件加工时的工装、程序，节约了工装和程序编制成本。（6）加工中零件的数量和零件的项目可按照生产现场的实际情况进行设置。
2等距式矩阵加工（矩阵式数控加工在粗加工中的应用）
2.1等距装夹的实施方案（1）可调式多工位定位压板（以下简称定位压板）。结构：整体长方体。该定位压板按结构功能区分，主要分为3个部分：两端面设有与零件相接触用于零件定位的基准面；中间位置设有6个使用定位销与机床键槽相配合的定位精孔；一端面上表面设有区分两定位端面的锥度面，如图1所示。用途一：3组定位精孔到两端面的距离共形成6组尺寸，根据零件宽度的不同，选择1组定位孔，保证零件在宽度方向的另一侧，便于装夹。使用两组定位压板，可以方便保证零件的直线度要求（否则由于零件的宽度不同，造成零件宽度的另一侧，零件与T型槽腔的距离过远或者过近，都不方便压板的装夹）。用途二：使用定位压板，配合百分表在机床上的等距移动，来控制多个零件间的距离，可以保证零件在相同方向上的距离相同。（2）零件在X向的定位依靠定位压板和机床（装有百分表）的等距移动。第一步，如图2中等距装夹过程图所示，使用定位压板，用两个φ22的销棒2，分别通过定位压板1上定位孔5和定位孔7，机床键槽内，从而保证定位压板1在长度方向上与机床键槽平行，并且Y向固定，然后中间定位孔6使用螺钉或拉杆3将定位压板1进行压紧，将百分表触头接触到定位压板1定位端面4，读取百分表此时的读数，从而固定了第一个定位压板。图3中零件1左侧定位压板，用来固定零件1的X向位置。第二步，根据零件在X向（或Y向）的间距，将机床连同百分表移动一个X向（或Y向）间距，再次使用一个定位压板1，使用两个φ22的销棒2，分别通过定位压板1上定位孔5和定位孔7，机床键槽内，从而保证定位压板1在长度方向上与机床键槽平行，并且Y向固定，然后中间定位孔6使用螺钉或拉杆3将定位压板1进行压紧，在压紧的同时，调整定位压板1在X向的位置，保证百分表的读数与记录值相同，来保证2个定位压板在X（或Y向）向的位置相同。根据实际加工中，X向（或Y向）上零件的数量，来设置X向（或Y向）定位压板的数量。本案例中X向设置5组，Y向设置4组，共计20个定位零件X向的定位压板。图3中，零件1~20左侧定位压板。（3）零件在Y向的定位：依靠定位压板和机床等距的键槽。20件零件Y向的定位，根据零件的宽度，选择定位压板上适当、方便零件装夹的一组孔，所有定位压板使用相同的一组定位孔。每个零件使用2个定位压板，保证Y向定位和零件的直线度要求。利用等距的机床键槽和定位压板来保证所有零件在Y向上的等距关系。20个零件X向和Y向使用的定位压板如图3所示。
2.2等距式矩阵加工方案的实施（以法那克系统为例）本文以某台3坐标龙门铣床为例，法那克系统，机床没有刀库，主要解决频繁的装夹、刀具和程序更换。（1）等距式矩阵加工加工流程。零件的装夹：按照等距式装夹方案，将定位压板装夹好后，每个零件的X、Y向的位置，以及零件的直线度即可满足加工要求，仅仅首次加工时进行定位压板的装夹，依序完成20个零件装夹。主程序的设置：在主程序中设置第一个零件的原点坐标值，X向和Y向上零件的数量和距离，从哪件零件开始加工等信息如表3所示。主程序的调用：主程序依次按照图3中零件的顺序调用程序，进行零件的生产。第一个零件加工完成后，自动将原点坐标偏移一个零件的距离加工第二个零件。根据零件的数量，完成多次重复自动调用。当首批20个零件加工完成后，用于零件X向和Y向定位的30个定位压板位置保持不动，仅取下用于压紧固定的其他普通压板，进行零件的快速换装。（2）等距式矩阵加工程序参数介绍。加工程序的设置。对于没有刀库的设备而言，每一个加工程序对应一个主程序，在主程序内将当前加工程序的程序名称输入到参数#32中，主程序自动根据零件的加工数量N，调用N次零件的加工程序。对于拥有刀库的设备而言，仅设置一个主程序，加工过程中仅调用一个主程序即可实现对零件加工程序的多次调用。原点坐标值的设置。首先将首件零件的加工原点X、Y、Z值找出，录入到主程序参数#21、#22、#23中。零件加工时，主程序根据首个零件的原点坐标值和零件间X向和Y向的间距，对每个零件的原点值自动进行等距偏移，完成每个零件原点坐标值的计算和对G54的赋值工作。每次调用加工程序前，首先将对应零件的原点值赋值到G54中，保证原点值和加工程序的一一对应。零件的加工数量。根据实际生产中零件的加工数量，分别将零件的加工总数量、X向的加工数量和Y向的加工数量输入到参数#24、#28、#26中，便于程序加工过程中对每个零件原点坐标值的计算工作。不能构成矩阵零件的加工数量。当零件加工到最后时，有可能零件的加工数量仅剩余18件，按照Y向5个进行计算，只能构成3组，形成5×3的矩阵，剩余3个无法构成矩阵，此时需要将剩余的3件输入到参数#25中，系统自动仅仅加工5×3+3个零件。零件在X向和Y向的间距。根据实际生产中零件间的距离，分别将零件在X向的距离和Y向的距离输入到参数#29、#27中，便于程序加工过程中对每个零件原点坐标值的计算工作。从哪件零件开始加工。现实的加工过程中，有可能会遇到停电、设备故障等因素造成加工至中途的情况发生，此时再次从首件零件开始加工，有可能会影响零件的尺寸，并耽误大量的加工时间。此时可以将从哪一件加工的信息输入给#31（X向）和#30（Y向）参数。比如零件加工至X向第2、Y向第3个零件，仅仅输入#31=2、#30=3，运行程序后，程序自动从X向第2、Y向第3个零件开始加工。
2.3等距式矩阵加工的优点等距式矩阵加工优点如表4所示。（1）多件零件同时装夹，节约了大量装夹准备的时间，比如吊具、吊车、工具的准备、工具的统一使用。（2）原点的找正仅找第一个零件，其余19个零件的原点值通过零件间的距离进行等距偏置。（3）每把刀具交换后，一次性加工20个零件，从而节约大量的刀具交换时间，避免了暂停等待的时间。（4）每个主程序调用后，可以由主程序自动调用20次零件的加工程序，从而节约了大量程序调用时间，避免了暂停等待的时间。
2.4等距式矩阵加工的适用范围（1）机床工作平台必须满足装夹多零件的要求。（2）进行大批量生产时尤其适用。（3）仅适用于粗加工。（4）没有工装要求的精加工也可以应用此方案，同时加工多个相同零件，但由于加工精度的要求，必须对每个零件进行原点找正，将每个零件的原点存在对应的参数中，加工过程中有系统程序进行调用。
3非等距式矩阵加工（矩阵式数控加工在精加工中的应用）
等距式矩阵加工非常适用于多件相同零件粗加工的同时生产，但是对于有工装要求的零件，装夹多个意味着需要多套工装，并且对于对原点值的精确度要求较高的精加工，以及不同零件同时加工时，等距式矩阵加工却无法满足要求，因此非等距式矩阵加工应运而生。
3.1非等距式矩阵加工的构思零件生产过程中经常会有以下情况发生：（1）参与矩阵加工的零件需要使用专用工装；（2）当零件进行精加工生产时，每个零件都需要精确的原点坐标值，来保证零件的加工质量；（3）当零件的加工批量较小时，并且每项零件的加工数量不相同。上述情况下，等距式矩阵加工显然不能够满足要求，因此需要非等距式矩阵加工具备以下功能。（1）允许相类似的多个零件同时装夹、同时加工，避免对相同工装的需求。（2）对每个零件进行原点找正，以保证精加工时零件的质量。（3）允许小批量或单件零件融入矩阵式数控加工，提高矩阵式数控加工的灵活性。（4）必须有可靠的程序、刀具、原点等加工过程的自动监控，保证零件在加工过程中质量的稳定性。
3.2非等距式矩阵加工案例分析本文以某台5坐标卧式加工中心（简称设备B，西门子系统，设备带有刀库）为例，主要解决零件的频繁装夹和频繁人为干预的问题。（1）设备B原生产模式。从装夹到零件原点的找正、数控铣削、镗孔、凸台下断，再到零件的拆卸，基本上零件生产的每个环节都需要人为干预。现场的生产模式为：每项零件逐一完成后，再加工下一项零件，人为干预环节非常频繁，影响生产效率的提升，造成劳动强度较大，如图4所示。（2）非等距式矩阵加工。对系统程序进行编制，使具备以下功能，4项相似零件同时进行装夹、原点找正、数控铣削、镗孔、工艺凸台下段、拆卸零件，如图5所示。操作者仅仅调用一个主程序，由主程序控制零件的加工顺序和原点坐标的偏置，依次完成4项零件的生产。（3）采用矩阵式数控加工后的成效。此4项零件使用矩阵式数控加工后，绝大部分数控铣削时间在晚上完成，每天早上接班时，数控铣削完成，操作人员进行镗孔、工艺凸台下段、装夹零件、原点找正等，将4项零件的人工干预项集中完成后，便可以进行19h无人工干预数控自动铣削，如图6所示。
3.3非等距式矩阵数控加工的优势（1）主程序。现场生产中，仅启动一个主程序即可进入矩阵式数控加工，由设备系统子程序来控制每个零件原点的赋值和零件加工程序的调用顺序，主程序如表5所示。（2）安全保障体系。为了保障零件数控加工过程的安全和可靠运行，在系统中设置了程序防调错系统、刀具防错系统、原点防错系统等，系统一旦检查出某一个环节出现问题，便立即停止加工，避免给零件和设备带来隐患。（3）灵活性保障体系。加工过程中，仅启动如表5所示一个主程序即可进入矩阵式数控加工，每个零件原点的设置和程序的调用顺序由预先编制好的系统程序来保证完成；允许4项、3项或2项零件同时进行矩阵式数控加工；中止某项零件的生产：将需要中止的零件加工数量修改为0后，在保持其余零件加工的同时，便可中止加工此项零件的生产；从中断处开始加工：当设备故障、厂房暂停电等造成停工后，重新开启机床加工，此时系统自动记录当前加工的零件和加工的工步程序，复查状态正确后，仅启动当前主程序，由系统自动搜索程序加工的位置，系统自动从中断处开始加工零件；当每个矩阵式加工中的每个零件工步设置与每个工步刀具相同时，矩阵式数控加工方案就可以按照工步优先的原则，将所有零件的同一个工步加工完成后，再加工下一个工步，以便减少刀具的更换次数。
4结束语
1印章外形四轴数控加工
MasterCAM软件是美国CNCSoftware公司开发的基于PC平台的CAD/CAM系统，广泛应用于机械加工、模具制造、汽车工业和航天工业等领域。它支持曲面高速、高精度加工和多轴（四轴、五轴）加工。应用其多轴加工功能模块，可方便、快速地编制高质量的多轴加工数控程序。MasterCAM提供了多种复杂零件的粗精加工方法，根据零件的外形结构选择不同的加工方法，大大提高了零件的加工效率和质量。零件加工的刀位轨迹一般分粗加工轨迹、半精加工轨迹和精加工轨迹，根据需要，可自动生成各阶段的数控代码。
1.1模型导入工业界经常采用多款软件来实现产品协同设计、数控加工等，以达到发挥每款软件的优势，因此，文件格式的转换就不可避免，对于SolidWorks和MasterCAM系统间的文件转换，可采用x_t格式，iges格式等进行转化、导入［3］。印章模型采用x_t格式导入。
1.2印章数控加工流程模型导入后，主要加工表面为回转体的外形表面，可以采用四轴加工，工件底面安装在工作台上，印章的数控加工流程见图2。
1.3数控加工代码生成及仿真验证导入模型，双击“机床类型”，选择“铣床”命令，展开“属性”操作命令，进入材料设置对话框，在“形状”选项组中选择“实体”单选按钮，如图3所示，进行确定，得到毛坯。考虑到工件底面水平放置，选择工件底面中心为编程原点，选择工件旋转轴线为A轴。需要说明的是，在MasterCAMX5版本中，四轴旋转加工已经并入五轴旋转加工选项，实际应用中定义四轴即可。选择刀具路径中的“多轴刀具路径”，进行四轴加工参数设置，分别定义好刀具路径参数、刀具加工参数和旋转四轴等参数，其中，刀具选择240＃，刀具直径为6mm，其运动参数设置见图4。
多轴加工参数设置第四轴时，当选择“X轴”，表示刀具旋转轴垂直于X轴，即刀具在YZ平面内旋转；当选择“Y轴”，表示刀具旋转轴垂直于Y轴，即刀具在ZX平面内旋转；印章加工选择“Z轴”，即刀具旋转轴垂直于Z轴，刀具在XY平面内旋转。参数设置完毕后，进行刀具轨迹计算，计算结果见图5。
为了检验4轴刀具轨迹的准确性，有必要进行刀具的运动仿真，而MasterCAMX5提供了强大的集成仿真校验功能模 块，能够对整个过程进行运动仿真，进行包括夹具、工件、刀具在内的干涉检查。利用MasterCAM的加工仿真模块，检验刀具是否发生碰撞和过切；加工中，工件固定，刀具围绕模型轴线旋转加工。图5给出了印章虚拟加工过程中的仿真示意图。如果在加工过程中出现干涉问题，则对刀具轨迹进行修正；若无问题，通过操作管理对话框的G1按钮，生成G代码，见图7。最后，检查G代码，并对代码修改翻译，使之成为机床可用的数控代码，就可生产加工实际零件。
2结语
通过印章在SolidWorks中的数字化设计和MasterCAMX5中的数控加工，例证了产品在不同软件之间实现设计制造一体化的方法；四轴加工主要用于制造具有回转轴的零件或者近似回转体的曲面零件；通过数控仿真软件进行自动数控编程，获得机床识别的G代码，弥补了人工编程的诸多问题，显著提高了产品的研发效率。
作者：肖军杰昌德兵张博董静陈海茹高远单位：北京印刷学院机电工程学院
1有限元分析装夹变形
西门子NX是一个完全集成的CAD/CAM/CAE软件集，具有强大的计算机辅助设计、分析和制造功能。本文通过西门子NX的CAD/CAM/CAE来完成建模、有限元分析及数控编程。首先，在NX的CAD模块进行三维建模，完成建模后进入NX的结构分析模块，创建新分析方案，选择解算器，这里用NXnastran，材料设置为steel，即对应的45钢。网格划分是有限元分析的基础，其目的是将结构转化为离散的连续实体，有限元网格划分的质量，直接影响到分析结果的精确度和分析所用的时间，在保证解算精度的情况下尽量提高数值计算的速度。
在NX仿真导航器中激活FEM文件，将其设为显示部件，选择“3D四面体网格”工具，选用具有较高计算精度的“10节点四面体单元”对零件进行网格划分。在NX仿真导航器中激活仿真文件，将其设为显示部件，在约束类型中选择“固定约束”工具，选择尺寸100的平面定义固定全约束。在载荷类型中选择“力”工具，选择固定约束对面椭圆面（事先适当分割面），设置作用力为500N，力的方向为100平面的垂直方向。有限元模型建立后，可进行模型检查，如网格、节点/单元、载荷、约束及材料等，检查没有错误，进行求解，求解完成后，对分析结果进行综合评定，如图2所示。
变形输出excel文件格式，经过后处理输出的excel文件详细地记录了各坐标点上的变形量，如表1所示。有限元分析施加载荷和边界条件时，添加的力和约束与实际加工时工件的夹紧力、支撑点应相符合，以模拟工件实际受力情况。
2数控编程加工
利用excel的计算功能，将原始点和变形量进行比较，得到变形后的坐标点。将这些坐标点输入NX软件，用NX的建模功能三维建模，得到变形后的椭圆模型，因为NX平面铣适用于侧壁垂直底面或顶面为平面的工件加工，故选用NX的平面铣类型，加工轮廓刀具选用D40立铣刀，30°斜面选用60°成型刀，选择加工面，设置相关参数，生成轨迹后，后处理输出G代码。实际加工中可以通过测量工件夹紧后的变形量来控制夹紧力。本例在有限元分析时添加的力为500N，分析椭圆200mm尺寸变形量为0.516mm。加工时工件夹紧后，实际测量椭圆200mm尺寸变形量达到0.516mm时停止夹紧，这时有限元分析时添加的力与实际工件夹紧力应基本相等。实际加工时上下方向可增加辅佐支撑，以防止数控加工时工件震动。
3结语
引起薄壁零件加工变形的原因很多，诸如切削力、材料变形、安装夹紧力等，本文对椭圆环工件安装夹紧力产生的变形进行有限元分析，利用变形后的数据数控编程，以主动抵消夹紧力产生的变形，加工后零件变形量符合图纸要求。
作者：刘镝时单位：上海电机学院
关键词：合理使用，数控车床，管理
1.前言
数控车床是一种高精度、高效率的自动化机床。它配备多工位刀塔或动力刀塔，机床就具有广泛的加工艺性能，可加工直线圆柱、斜线圆柱、圆弧和各种螺纹、槽、蜗杆等复杂工件，数控车床又称为 CNC车床，即计算机数字控制车床，是目前国内使用量最大，覆盖面最广的一种数控机床，约占数控机床总数的25%。数控车床是数控机床的主要品种之一，它在数控机床中占有非常重要的位置，几十年来一直受到世界各国的普遍重视并得到了迅速的发展。
2. 如何合理使用数控车床
（1）做好试运转前的准备
数控车床几何精度检验合格后，需要对整机进行清理。用浸有清洗剂的棉布或绸布，不得用棉纱或纱布。论文写作，管理。清洗掉数控车床出厂时为保护导轨面和加工面而涂的防锈油或防锈漆。清洗数控车床外表面上的灰尘。在各滑动面及工作面涂以数控车床规定使滑油。仔细检查数控车床各部位是否按要求加了油，冷却箱中是否加足冷却液。数控车床液压站、自动间装置的油是否到油位批示器规定的部位。 检查电气控制箱中各开关及元器件是否正常，各插装集成电路板是否到位。 通电启动集中装轩，使各部位及油路中充满油。做好数控车床各部件动作前的一切准备。
（2）数控车床操作、维修人员必须是掌握相应数控车床专业知识的专业人员或经过技术培训的人员，且必须按安全操作规程及安全操作规定操作数控车床；数控车床的PLC程序是数控车床制造商按数控车床需要设计的，不需要修改。不正确的修改，操作数控车床可能造成数控车床的损坏，甚至伤害操作者；除一些供用户使用并可以改动的参数外，其它系统参数、主轴参数、伺服参数等，用户不能私自修改，否则将给操作者带来数控车床、工件、人身等伤害；修改参数后，进行第一次加工时，数控车床在不装刀具小型数控铣床和工件的情况下用数控车床锁住、单程序段等方式进行试运行，确认数控车床正常后再使用数控车床；数控车床全部连接器、接头等，不允许带电拔、插操作。非专业人员不得打开电柜门，打开电柜门前必须确认已经关掉了数控车床总电源开关。
（3）正确进行超程复位和急停复位。
数控车床在运行过程中或手动运行时出于操作不慎或程序问题，导致往某一方向的运行超出数控车床的行程(即超程)，此时行程开关压下，数控车床在这一运动方向上自动锁住运行，应往相反方向运行数控车床直至解除超程报警，恢复正常。
当加工操作过程中发生紧急情况时，按下操作面板上的“急停”按钮采取白我保护后，计算机仍继续工作，但伺服电源和电动机已断电。经手工控制使得数控车床恢复正常后，可继续进行加工操作。
（4）重视工作环境，避开阳光直射，安装防振装置，并尽量远离振动源。数控车床附近不应有电焊机、高频处理等数控车床，避免高温对数控车床精度的影响。始终保持数控车床的清洁与完整，周围工具、刀具及附属数控车床要整齐摆放。数控车床需要的压缩空气压力应符合标准，并保持清洁。通风管路严禁使用镀锌铁管，防止铁锈堵塞过滤器。要定期检查和维护气、液分离器，严禁水分进入气路。要有保护环节与装置。装置要保持清沾、油路畅通，各部位良好。油液必须符合标准，并经过滤。过滤装置要定期清洗、更换滤芯，经检验合格才能使用。电气系统的控制柜和强电柜门，应尽量少开。防止灰尘、油雾对电子元器件的腐蚀及损坏。论文写作，管理。经常清理数控装置的散热通风系统，使数控系统可靠地运行。数控装置的正常工作温度为55℃-60℃。有超温情况时，一定要立即停机检测。论文写作，管理。数控装置储存器(RW)的电池由系统自行随时测定报警，及时更换才能继续维持RW中的参数和程序等数据。更换电池时要在通电情况厂，切忌在断电情况下拔掉电池，防止数据丢失。插板、印制电路板(如EPROM块等)不能在通电情况F插拨，否则会出现一些无法补救的故障。也不要经常进行断电插拨。论文写作，管理。论文写作，管理。在加工工件前，必须先对各坐标进行检测加工。操作者必须齐数控车床启动后进行“归零”操作，防止数据丢失。数控车床精密测量装置不能随意拆动。复查程序，经模拟试验后再正式开始停机两周以上时应及时给数控车床通电，数控车床参数设置不能随意修改，以免影响数控车床性能发挥。误操作时要即时向维修人员说明情况，进行即时处理。数控车床外部结构简化，密封可靠，自诊断功能日益完善，在对其的日常维护中除需对必要部分进行清洁擦拭外，不得任意拆卸其他部位。
（5）加强数控车床管理
数控车床管理是数控车床管理的重要内容之一，是企业数控车床管理中不可忽视的环节。数控车床是防止和延缓零件磨损和其他形式失效的重要手段之一。加强数控车床的管理工作，并把它建立在科学管理的基础上，按技术规范的要求，正确选用各类材料，并按规定的时间、部位、数量进行，以降低摩擦、减少磨损，使数控车床有良好的是数控车床安全、稳定、持续、高效运行的重要保证，对于企业减少能耗，降低成本，降低数控车床故障发生率，延长数控车床使用寿命，保持数控车床完好并充分发挥数控车床效能和社会经济效益都具有十分重要的意义。
掌握工作重点，即保持清洁，合理用油，按时定量，方法得当，不漏防堵。要求他们在主管人员的指导下，遵守换油规程，执行数控车床卡片的规定，做好数控车床循检工作，并认真填写好记录。可以将部位、名称及加油点数；每个加油点油脂牌号；加、换油时间；每次加、换油数量；每个加、换油点的负责人编制成图表。维护人员要认真执行，并做好运行记录。专业人员要定期检查和不定期抽查图表执行情况，发现问题及时处理。论文写作，管理。点检人员必须随时注意数控车床各部状况，发现问题及时报告和处理。
参考文献：
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[3]陆凤云,李景慧,苏显清.采用CAD作图法完成数控编程各节点的计算[J].机械制造,2002,(07).
[4]吴玉香.浅谈改造数控车床的质量控制[J].现代商贸工业,2007,(07).
论文关键词：仿古地板，数控机床，自动化加工
近年来，仿古地板在国内外市场走俏，由于其独特的纹理、色泽，带给人们的视觉与触感都明显不同于普通地板。与传统概念上的木地板相比，仿古地板色彩多变，以重色、深色为主，显得厚重许多，在展现出木材本质特性的基础上，加入了木制品受自然影响后日积月累形成的天然属性，给予人更贴近自然的木质环境享受。
为了实现仿古地板表面纹理历史积淀的厚重感，地板制造过程中在木材纹理的基础上，人为地添加了手工雕刻的斑节、凹凸等“不和谐”元素。以实现仿古地板自然、多变的感官效果。由于手工加工存在着诸多的弊病，如工人劳动强度大，操作技术要求高，加工效率低，生产成本高等，若能将数控加工技术应用到仿古地板的加工中，取代大部分的手工加工，则有利于实现其机械化、高效化生产，降低工人劳动强度和生产成本。
1 仿古地板的加工方式及其现状
目前流行的仿古地板样式中，其凹凸表面的加工方式主要有随机刨削、纹理刨削、拉丝、喷
砂、碳化、酸蚀等。随机刨削加工主要用于纹理不明显的地板加工中，通过在地板表面随机刨削出凹槽，显示出地板的凹凸感；纹理刨削加工分两种，一种是对纹理明显且粗大（如呈山形纹理的弦向板）的地板，通过人工沿深色纹理刨削的方法，使地板显现出自然的浮的凹凸感，另一种是在纹理不明显的板面上刨削出名贵木材纹理；拉丝加工主要用于纹理明显但细密（如呈直线形的径向板）的地板，通过拉丝加工可实现深色凹、浅色凸的效果。
单一加工方式获得的仿古效果一般很不明显，故多会采用混合加工方式的手工加工，以增强、丰富其凹凸感与自然美。而随机刨削加工和纹理刨削深色加工均采用纯手工操作，即工人用手工刮刀凭经验控制刮刀力度和路径，加工出不同的纹理和凹凸触感。不难看出，在现阶段仿古地板加工中，手工刮板工序至关重要，正是由于手工加工的随机性，使仿古地板展现出其独特的唯一性数控机床，为消费者所青睐。
本文探讨仿古地板数控加工的可行性，提出了基于数控技术的三种仿古地板凹凸面加工方法，并进行了加工实验，为改善仿古地板的加工现状，实现高效、高质、绿色加工开拓新方法。
2 仿古地板的数控加工设计
仿古地板表面的凹凸质感，主要是将木地板表面加工出约0-0.2mm深度的随机、自然、光滑的凹凸纹理。如果采用普通的机械加工（如靠模铣），可生产凹凸纹理的板面，但由于是固定仿形，纹理单一，缺乏变化，不能实现自然的效果；而采用数控机床作为加工设备，利用随机数控软件、设计刀具走刀路径和专用铣刀，则可以产生多种纹理的凹凸组合，代替手工刮板工序。
根据木质地板和数控加工的特点，可以设计三种数控仿古加工：随机路径凹凸面数控加工、仿真纹理数控加工和原纹理凹凸数控加工。
2.1 随机路径凹凸面数控加工设计
随机路径凹凸面数控加工是在纹理不清晰的地板面上加工出随机的凹凸面，使之产生特有的、经年累月、风霜侵蚀的古韵。为确保每块地板都有纹理凹凸感，且每块地板凹凸的纹理各不相同，在对数控机床进行刀具路径编程时，需要编制多种不同的刀具路径，并随机改变刀具的走刀方向。由于每个路径程序的部分参数都可以在一定范围内进行调整（如铣刀垂直板面的吃刀量可以在0-0.2mm间变动、刀具进给速度变化改变表面粗糙度、刀具路径中部分轨迹缺省等），且路径程序本身具有多样性，使得数控加工足以克服靠模加工制品表面凹凸形状单一的不足，生产出同人工刮板效果相同的仿古地板。
如图1所示，通过计算机辅助软件绘制好曲线区域后，将区域雕刻形成沿矢量加工的刀具路径，形成仿真图像并进行加工。原本平整光滑的板面经过数控机床的刨削加工，产生了一定的凹凸感。
图1 随机凹凸面设计图及其仿真效果
这种通过设计多种刀具路径程序，并在一定范围内修改加工参数的数控加工方式，可以避免地板纹理的单一和重复，且减少了因手工工序所需的用工人数，仅需要个别技术人员定期维护和检修数控机床，保障其顺畅工作即可。这样的生产车间利于管理，车间可实现连续性工作，并且减少了因个别刮板工人经验不足而造成刮板质量问题。
当然，为了实现地板纹理的多样性，这种数控加工方式在路径程序设计方面对技术人员提出了更高的要求，即要设计出尽可能多的路径方案，以满足不同规格不同材质的地板样式需求。
2.2 仿真纹理数控加工设计
仿真纹理数控加工是在纹理不清晰的地板面上加工出名贵木材的纹理，“以假乱真”，提高了地板的档次。通过对不同名贵木材纹理收集整理，建立纹理数据库，并基于此形成加工路径，通过随机改变路径的可变参数，使纹理既真实又独特，达到高档木材的纹理视觉效果和仿古感觉。
如图2和图3所示，通过仿真纹理数控加工，板面形成了与天然木纹理相差无几的纹理结构。
图2 仿真纹理设计图及其仿真效果（山峰形纹理）
图3 仿真纹理设计图及其仿真效果（树瘤纹理）
2.3 原纹理凹凸数控加工设计
由于木材的纹理是天然形成的，具有纹理的唯一性，根据其纹理雕刻而成的仿古地板，其凹凸组合也必将是唯一的，而且更具天然效果核心期刊。
为获取木地板的纹理图像，数控机床上料工段地板输送装置上需安装图像获取设备（如摄像机），获取到的图像资料经后期图像处理，依一定顺序传达给数控系统数据库。通过CAD/CAM计算机辅助设计软件，根据纹理信息特征设计产生刀具路径，即仿古地板凹凸表面加工路径，进行加工。在设计时，可采取不同的刀具吃刀量变化方式，使凹凸感富于变化。
如图4所示，地板图像经过适当的处理，即可获得数控系统软件可用的纹理特征信息。通过改变吃刀量的值域范围（如可以采用纹路与纹路之间递增、递减或是交替深浅的加工方式）来进行加工，即便是两块纹理相似的地板，也可以加工出完全不同的凹凸感。
图4 木地板的纹理处理效果图
这种利用木材天然纹理生成刀具路径的数控加工方式，不仅能实现纹理凹凸多样化，节约了用工成本，提高了企业管理效率，加强机床工作的连续性。在加工过程中，设计人员仅需把握好持刀量参数的变化即可，真正实现了仿古地板的机械化自动加工。
3 仿古地板数控加工实验
本实验利用电脑软件进行纹理设计并形成刀具走刀路径，设计图如图1、2、3所示，采用通用步进数控雕刻机进行数控加工。试材为柞木面板的多层复合地板。加工效果与仿真图像一致，能够达到预期效果。实际加工效果如图5、6、7所示。
图5 试件1数控机床，随机凹凸数控加工
图6 试件2，仿真纹理数控加工（山峰形纹理）
图7 试件3，仿真纹理数控加工（树瘤纹理）
4 经济测算及可行性分析
目前地板生产企业从事仿古地板加工的技工少有数十人，多有数百人，一般技工月工资为0.3万元至0.6万元，如果按平均工资0.4万元/月计算，则100名技工每年需支付工资0.4×100×12=480万元。而数控设备仅初次投资较大，但使用人工数量将大大减少。就目前的技术水平和市场售价，预计满足要求的专用数控机床的可在120万元/套内实现，可完成80%以上的加工。设备投资可以在1年左右收回。
一个熟练的技工完成一块910mm×130mm仿古地板的简单凹凸面加工约耗时204s，生产效率约为18块/时·人，而纹理相对复杂的加工，仅为9块/时·人。本次试验采用单头步进数控雕刻机进行数控加工。910mm×130mm地板完成简单纹理加工（图5）耗时316s，生产效率为12块/时。对于复杂纹理的加工（图6、7）耗时425s，即9块/时，数控加工生产率与手工加工平均水平基本持平。本次试验中采用的雕刻机并非专用数控设备，由于步进数控系统加工速度低，工件装卡慢，致使加工效率低，如果开发出专用数控系统，采用专用软件、交流伺服数控系统和专用进料装置，其生产率可以成倍提升。
数控加工采用软件产生纹理和凹凸面并自动完成加工，排除了人工操作存在的技能高低、容易疲劳等不利因素。数控机床在加工时的有效工作时间长，辅助时间短。而一个工人一天最多工作10小时，且在工作时间内高效工作时间只有4小时左右。而数控机床一天可工作20个小时以上，在时间上是人工工作量的两倍，在工作效率上至少是人工的5倍。
5 结论
经过初步探讨和实验，利用数控加工技术代替手工仿古地板表面加工有一定的可行性；利用数控技术对铣削刀具进行随机控制，不仅可以实现手工刮板的纹理和凹凸触感，还可以全面提高生产效率，实现仿古地板的自动化连续生产，减少用工量，降低生产成本，在质量相当的情况下，提高生产效率。在实际生产中，通过数控加工技术的应用，可以代替80%以上的手工工序，只需少量的技师对木地板再进行进一步的个性化修饰即可。
参考文献
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关键词： 高性能 加工中心 结构特点
Mazak公司的JoeKraemer工学博士曾提出“高性能加工中心”的新概念。他着重强调了加工中心切削速度与加工零件精度的同时提高，它比高速切削机床更合理、更全面地反映了现代制造技术目前的发展方向。
高性能加工中心与高速加工中心的区别在于它除有一个能高速旋转的主轴外，还设计了高精度的直线运动导轨、大功率主轴电机、精密主轴轴承、滚珠丝杠、高效伺服驱动电机和先进的CNC系统等。因而使加工中心在高效率下加工出高精度的零件，大大提高市场竞争力。
1.直线运动导轨
机床的各轴向运动的速度和精度，对实现高速切削至关重要。JoeKraemer博士在为高性能加工中心下定义时指出，在机床主轴转速与刀具系统不变和保证满足加工零件精度的前提下，如果各轴向运动不能达到f＝7.62-11.43m/min的进给速度，就不能称之为高性能加工中心。但是要达到如此高的进给速度，则采用普通机床的方形导轨是远远不能实现的，必须选用直线运动导轨。试验证明，直线运动导轨的摩擦系数仅为普通方形导轨的1/20。由于直线运动导轨的滚柱与导轨间的接触面积远远小于方形导轨，因此使功率消耗也降低为方形导轨的1/20，且能保持长时间的很少磨损，大大提高导轨的使用寿命。精密的直线运动导轨具有一个淬火硬度为HRC58-62的经精密导轨磨床磨削的V型直线形导轨，直线形导轨的结构简单，因此，容易加工、装配、测量，以及能选择合适的滚柱直径等。
直线运动导轨具有高的刚度，与相互运动体之间无间隙存在，因而很少产生振动，能加工出低表面粗糙度的零件表面，延长刀具的使用寿命。THK独自研制开发的LM滚动直线导轨副，由于改进了钢球接触部的形状，采用近似钢球直径的曲率半径的R沟槽形状，使得钢球接触面的容许负荷增加了十几倍，而且能长时间保持高精度状态，运行2000Km后，磨损量仅为0.5Mm。正是由于其高刚性，并能实现高速进给，广泛应用于高速加工机床。
2.精密滚珠丝杠和直线电机
加工中心的滚珠丝杠精度，以及直径和螺距的大小直接影响加工中心的性能，尤其是在采用直线运动导轨的高性能加工中心都选择高精度和大直径大螺距的单头滚珠丝杠。
竞争促进技术发展的典型例子莫过于THK美国公司的驱动速度可达200m/min的高速滚珠丝杠。一般认为滚珠丝杠传动达到90m/min就不容易了，再快只能用直线电机驱动了。THK公司采用多种技术措施来提高滚珠丝杠的驱动速度：用特殊工程塑料做滚珠隔离架，既隔开滚珠，避免珠子间的摩擦，又起作用；为消除热影响，丝杠为中空通冷却液；为消除高速振动，中空丝杠内填阻尼材料，以提高阻尼特性。这是目前见到的驱动速度最快的滚珠丝杠。
大功率直线伺服电机，直接驱动工作台作直线运动，并与由碳素纤维增强塑料制成的轻型结构工作台和直线滚动导轨副匹配，实现高进给速度和高精度加工。
3.主轴轴承
从长远的观点上看，对磁力、气动和静压轴承的市场需求量将会大大增加。但是，目前在高速机床中，最常用的还是组合式的向心推力滚珠轴承。在标准的机床主轴转速条件下，在主轴前端经常安装三排组合式的向心推力滚珠轴承，在主轴后端安装两排滚珠轴承。因为在主轴前端安装三排组合式的向心止推滚珠轴承能极好地提高主轴刚度增加主轴的承载能力，这一点对于重载切削至关重要。
合理地选择轴承材料同轴承种类同样重要。虽然由轴承钢制成的轴承目前仍被广泛使用，但实践证明，高速切削使用陶瓷轴承将表现出许多优点。尽管轴承钢制成的轴承价格便宜，但其重量远比同样规格的陶瓷轴承重得多，由于重量重，高速切削中发热量大，必须配置复杂的冷却系统。同时随着主轴转速的提高，使作用在轴承上的向心力增大，使轴承温度升高，引起主轴尺寸增大，影响加工零件的尺寸精度，使机床主轴所需功率增加。陶瓷轴承由于重量轻，将较好地解决这一技术难题。为了提高机床主轴刚度和切削能力，在陶瓷轴承上还可施加很大的预加载荷。由于陶瓷轴承有以上特点，因而使其使用寿命增长。
4.冷却、及密封技术
高速机床容易产生较高温度，如果不进行冷却，将会引起热变形。如为保证机床主轴的高精度，就必须稳定地控制主轴和轴承的温度。目前，机床根据主轴结构不同，选择外冷方式、内冷方式或内外共同冷却方式对主轴、轴承进行冷却。为达到高速，技术也得到发展，美国SETCO公司采用Kluber-speed BF72-22合成脂对精密主轴组，可达到极高的速度，其速度系数可达到dn值2000000以上。
精密主轴常常由于污物的进入，造成主轴的失效，原因是应为密封不好。美国SETCO公司开发了新型专利“SETCO AisShield”空气隔离密封，集成了摩擦密封和迷宫式密封的优点。压缩空气切向送入固定前轴承座的循环槽，与主轴一起构成一个封闭的迷宫，空气在槽内环绕主轴流动，该密封方式可使轴承寿命提高3倍。
5.数控系统
微电子技术的飞速发展，为数控系统向小型化和高集成化发展提供条件，系统的运算速度和操作界面也有了很大的改进，数控系统向高速、高精度和易操作的方向发展。
主要有以下特点：
（1）纳米插补：为了减少插补的轮廓误差，FANUC开发了纳米级的插补功能，使数控系统在进行插补运算时采用1nm的精度进行运算，并以1nm的当量控制伺服电机的运行，系统的插补精度在1/1000000mm精度下运行，大幅度降低了系统的误差。
（2）加速度控制（JERK）：机床在加速度变化时，会造成机床振动，影响加工精度。采用了加加速度控制功能后，会自动对进给速度处理，使本来为单位脉冲函数的加加速度变成一定时间内加加速度变化的函数，减少机床的振动。
（3）编程导入功能（manual guide I）：该功能改变了传统的使用G代码的形式，而采用图形对话编程的形式，提供大量的辅助编程、计算的对话画面，使系统更容易操作。
综上所述，对高性能加工中心，不仅需设计出高转速的主轴，还需有高性能CNC系统、高精度直线导轨、精密滚珠丝杠、轴承、选择合适的冷却方式、机床/刀具接口等。上述技术目前已用于许多高性能机床的生产实际，并取得了很好的经济与社会效益。
参考文献：
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［4］张利平主编.液压气动技术速查手册.北京：化学工业出版社，2006.
［5］姜华.高速精密卧式加工中心开发的关键技术研究（博士论文），2007.
【关键词】普通车床 数控改造 步进电机 数控刀架
一、改造要求
CA6140车床主要用于对中小型轴类、盘类及螺纹零件的加工，加工这些零件工艺上要求机床应该满足以下要求：（一）能够控制主轴正反转，实现不同切削速度的主轴变速；（二）刀架能够实现纵向和横向的进给运动，并具有在换刀点自动改变四个刀位完成选择刀具的功能；（三）加工螺纹时，应保证主轴转一转，刀架移动一个加工螺纹的螺距或导程。
二、机械部分的改造
（一）降速比计算
（二）转动惯量计算
（三）刚度计算
三、安装调试
安装调试必须按照事先确定好步骤和要求进行，调试中首先测试安全哦保护系统的灵敏度，以防止人身和设备事故发生，调试现场必须要清理干净，各运动坐标拖板处于全行程的中心位置，先空载实验，然后加载实验。
四、结语
经过大量的实践证明，普通数控机床改造具有一定的可行性、实用性和稳定性，企业要在激烈的市场竞争中获得生存、得到发展，它必须在最短的时间内以优异的质量、低廉的成本，制造出合乎市场需要的、性能合适的产品，而产品质量的优劣，制造周期的快慢，生产成本的高低，又往往受工厂现有加工设备的直接影响。目前，采用先进的数控机床，已成为我国制造技术发展的总趋势。购买新的数控机床是提高数控化率的主要途径，而改造旧机床、配备数控系统把普通机床改装成数控机床也是提高机床数控化率的一条有效途径。
参考文献：
[1]余良英编著.床数控改造设计与实例.京：机械工业出版社；1998
