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機床自動(dòng)化論文
機床的自動(dòng)化是制造行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵，下面就是小編為您收集整理的機床自動(dòng)化論文的相關(guān)文章，希望可以幫到您，如果你覺(jué)得不錯的話(huà)可以分享給更多小伙伴哦！
機床自動(dòng)化論文一
近二十余年來(lái)，光電技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步迅猛，致使光電產(chǎn)品的加工設備研發(fā)也快速發(fā)展起來(lái)。光電產(chǎn)品的質(zhì)量、精度要求越來(lái)越高，加工光電產(chǎn)品的裝備質(zhì)量也必須要得到進(jìn)一步的提升，這就必然涉及到此類(lèi)加工裝備關(guān)鍵重要件的加工和裝配精度的問(wèn)題。其中，光學(xué)加工機床的關(guān)鍵零部件———滑架部件中活動(dòng)塊的加工就涉及到此類(lèi)加工精度問(wèn)題。在光學(xué)行業(yè)所用的加工機床中，滑架部件滑動(dòng)的靈活性、穩定性和精度是該類(lèi)機床的一個(gè)重要技術(shù)指標。要保證滑架部件滑動(dòng)中的這一技術(shù)指標，關(guān)鍵的一點(diǎn)就是要保證活動(dòng)塊中安裝軸承兩孔的形位公差———平行度。其他諸如活動(dòng)塊的孔間距、局部尺寸公差等，都可通過(guò)常規的技術(shù)手段，一般技術(shù)水平的操作人員即可做到，且不影響裝配的質(zhì)量和精度，在此不做贅述�，F就活動(dòng)塊的加工過(guò)程中，如何保證活動(dòng)塊的兩孔平行度的問(wèn)題進(jìn)行分析和探討。在保證活動(dòng)塊兩孔平行度的前提下，可進(jìn)行批量生產(chǎn)，同時(shí)還能提高效率、減小廢品率、降低加工成本，是要面臨解決的關(guān)鍵問(wèn)題。下面就此類(lèi)加工問(wèn)題展開(kāi)，對現有的幾種加工方法進(jìn)行對比，以期得到更優(yōu)秀經(jīng)濟的加工手段和加工工藝。
1在臥式鏜床上加工保證活動(dòng)塊的兩孔平行度
首先，在車(chē)床、銑床或其他機械加工機床上，對活動(dòng)塊(圖1)進(jìn)行加工，到圖紙規定的尺寸。然后，活動(dòng)塊的兩孔加工工序安排在臥式鏜床上進(jìn)行加工。按常規的加工手段和辦法，定位、夾緊，一次裝夾，先鉆孔，后粗鏜、精鏜兩孔，保證兩孔的平行度和孔間距尺寸公差。因為是在一次裝夾中加工完畢，活動(dòng)塊的平行度由鏜床的精度很容易得到保證�？椎钠叫卸裙�，一般正�？杀ＷC在0.01～0.02mm，極少數因為各方面的因素會(huì )超差，但最大不超過(guò)0.03mm，對裝配使用基本沒(méi)有影響。加工出來(lái)的產(chǎn)品，基本沒(méi)有廢品，合格率完全有保證。此種加工工藝方法，由于是在臥式鏜床上加工，所以就會(huì )帶來(lái)一個(gè)很大弊端，加工效率過(guò)低，加工成本太高。在單件、小批量的生產(chǎn)中，體現還不太明顯，但對于批量的生產(chǎn)，效率低、成本高、加工周期長(cháng)的問(wèn)題就特別突出，使該機床生產(chǎn)周期變長(cháng)，成本增加，快速交貨受到限制，缺乏一定的市場(chǎng)競爭力，不利于該類(lèi)機床短時(shí)間內的批量生產(chǎn)，更不利于該類(lèi)機床在市場(chǎng)中的應用推廣。
2在車(chē)床上加工保證活動(dòng)塊的兩孔平行度
利用車(chē)床的花盤(pán)和彎板配合對活動(dòng)塊的兩平行孔進(jìn)行加工�；ūP(pán)是安裝在車(chē)床主軸上的一個(gè)大圓盤(pán)，盤(pán)面上的許多長(cháng)槽用來(lái)穿放螺栓，工件可用螺栓直接安裝在花盤(pán)上。也可以把輔助支承角鐵(彎板)用螺釘牢固夾持在花盤(pán)上，工件則安裝在彎板上。為了防止轉動(dòng)時(shí)因重心偏向一邊而產(chǎn)生振動(dòng)，在工件的另一邊要加平衡鐵。工件在花盤(pán)上的位置需經(jīng)仔細找正。首先，在銑床或其他機械加工機床上，按照圖紙要求尺寸加工出外形。在車(chē)床安裝好花盤(pán)，首先要利用活動(dòng)塊已加工好的面作為基準，打表、找正，利用彎板進(jìn)行定位，夾緊。在加工活動(dòng)塊時(shí)，由于工件位置的原因，在離心力的作用下，加工工件孔的局部尺寸容易出現橢圓，兩孔的平行度公差一般可保證在0.05～0.1mm以?xún)�。在�?shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，通過(guò)裝配時(shí)的反復調整和實(shí)際的應用驗證，只要孔距的平行度公差不超過(guò)0.1mm，對活動(dòng)塊裝配后的靈活性影響不大，所以此技術(shù)指標可以放寬使用，此時(shí)廢品率仍在20%以上。此種加工方法，對比鏜床加工來(lái)說(shuō)，加工效率有很大的提高，加工成本大幅度降低，大約是鏜床的1/3～1/2;但是打表找正比較費時(shí)間，對加工人員的個(gè)人技術(shù)要求較高，加工質(zhì)量一般，合格率較低，批量生產(chǎn)一般不予采用。
3在車(chē)床上利用專(zhuān)用夾具精加工保證活動(dòng)塊的兩孔平行度
專(zhuān)用夾具設計思路及依據如下:一種具有平衡配重功能的偏心夾具，在夾具本體上，以可往復移動(dòng)的方式，設計一個(gè)用以?shī)A持工件的夾持裝置和至少一個(gè)配重件;另再設計一個(gè)傳動(dòng)機構，用以在夾持裝置移動(dòng)時(shí)同步地傳動(dòng)配重件作反向移動(dòng)，以使夾頭在偏心夾置工件時(shí)仍能維持其重心在轉動(dòng)軸心上，而能避免夾頭高速轉動(dòng)時(shí)產(chǎn)生偏心震動(dòng)。一般沒(méi)必要去精確計算，可根據工作的經(jīng)驗，只要床頭不要太晃動(dòng)就行了。三爪卡盤(pán)與機床的連接需要一個(gè)連接法蘭盤(pán)。法蘭盤(pán)一端是內螺紋的，與車(chē)床主軸的外螺紋相連接;一端是帶臺階孔(起定位作用)的法蘭盤(pán)，用螺絲與三爪卡盤(pán)背后的螺紋孔連接。根據三爪卡盤(pán)和主軸連接的原理，利用常規車(chē)床主軸端部安裝好的法蘭盤(pán)，簡(jiǎn)化有平衡配重功能的偏心夾具設計思路，簡(jiǎn)化設計結構，做一簡(jiǎn)單實(shí)用的專(zhuān)用夾具，如圖2(a)、(b)所示。其中，夾具體背面一端的止口、端面(起定位作用)分別和另一端面正面(基準面)要有垂直度、平行度要求，和車(chē)床主軸上連接的法蘭盤(pán)止口(起定位作用)相配合，安裝方法和三爪卡盤(pán)的安裝固定方式一樣。夾具體上安裝徑向滑動(dòng)板，滑動(dòng)板兩大面有平行度要求，滑動(dòng)板上安裝有定位、夾緊元件。圖2車(chē)床專(zhuān)用夾具對于批量生產(chǎn)，加工前，根據圖紙對活動(dòng)塊外形進(jìn)行加工，并預鉆兩平行孔，基本保證中心距即可，留1～1.5mm的加工余量。在專(zhuān)用夾具中，找活動(dòng)塊已加工好的面作定位基準，定位、夾緊，依次對兩孔進(jìn)行精加工到尺寸，靠車(chē)床和夾具的精度來(lái)保證活動(dòng)塊兩孔的平行度公差。此種加工工藝方法，和前一種加工工藝相比較，特點(diǎn)是:操作相對更容易些，加工效率較高(可提高一倍以上)，產(chǎn)品的加工精度有一定提高，合格率較高。但和鏜床比較而言，加工精度還是有不少的差距。
4在改造的車(chē)床上精加工保證活動(dòng)塊的兩孔平行度
找一臺八成新以上的車(chē)床，目的是為了保證主軸的回轉精度，還有絲杠和中托板絲桿的傳動(dòng)精度。首先，要把車(chē)床改造成一臺數控車(chē)床，費用大概一萬(wàn)余元，目的是為了提高加工的效率。第二步，改造中托板。把方形刀架去掉，固定方形刀架的基面，就變成專(zhuān)用夾具的工作固定臺面，按照和此基面的連接方式設計專(zhuān)用夾具的夾具體。要求夾具安裝固定完畢后，活動(dòng)塊處在夾具中的位置應保證精鏜時(shí)活動(dòng)塊兩孔的軸線(xiàn)和主軸軸線(xiàn)等高且平行，即在同一高度的平面上。實(shí)際上就是以中托板上刀架的安裝基面設定為一個(gè)工作臺面，相當于臥鏜的工作臺。改造后的車(chē)床，就是一臺數控車(chē)床;更進(jìn)一步講，就是一臺變相的簡(jiǎn)易數控“鏜床”，完全是根據活動(dòng)塊在臥鏜上加工的方法原理改造而成。夾具設計實(shí)物如圖3所示。圖3專(zhuān)用夾具(固定于方形刀架基座上)做專(zhuān)用的鏜刀桿，刀桿尾部的錐度要和所改造機床主軸錐孔的莫氏錐度相配套，長(cháng)度可根據所加工的產(chǎn)品靈活設計，注意控制其長(cháng)徑比，在可保證加工的前提下，盡可能縮短鏜刀桿，以滿(mǎn)足鏜刀桿足夠的強度�？深A先設計加工粗鏜刀桿1把、精鏜刀桿2把，刀具的材料為YG8，預先試鏜孔，調整保證粗鏜、精鏜的刀具尺寸。每把精鏜刀加工的工件數量為40～50件，兩把精鏜刀可加工80～100件，一次的生產(chǎn)批量一般在100件左右，所以事先準備1把粗鏜刀、2把精鏜刀，足夠加工一個(gè)批次的產(chǎn)品。首先，對活動(dòng)塊外形進(jìn)行加工，并預鉆兩平行孔，基本保證中心距即可，留1～1.5mm的加工余量;再到改造好的數控車(chē)床上，選工件已加工好的面作為定位基準，在設計的專(zhuān)用夾具上進(jìn)行定位、夾緊;然后，以任意一預鉆孔為基準，大致找正即可。一次裝夾，通過(guò)中拖板絲杠控制孔間距(孔距公差靠中拖板絲杠精度保證)，靠換已事先準備好的`粗鏜刀桿和精鏜刀桿，對預鉆的兩孔進(jìn)行粗鏜、精鏜，保證兩孔的平行度公差。加工的原理方法實(shí)際和在鏜床上加工一樣，只不過(guò)是一臺變通了的所謂“鏜床”，一般孔的平行度公差可比較輕松控制在0.02～0.04mm以?xún)�，最大不超過(guò)0.05mm。相比鏜床來(lái)說(shuō)，加工成本低廉，效率大大提高，加工質(zhì)量也有保證，合格率高。以CA6140為例，車(chē)床的改造費用1萬(wàn)余元;加上車(chē)床(不低于八成新)本身的費用4～5萬(wàn)元，總計費用在6萬(wàn)元左右，最多也不超過(guò)7萬(wàn)元。車(chē)床的加工工時(shí)在15～20元/小時(shí)，一天可以加工活動(dòng)塊成品大概40～50件。而同樣一款臥式鏜床，價(jià)格40余萬(wàn)元，加工工時(shí)約60元/小時(shí)，每天的加工成品大概為20件。投入產(chǎn)出大概比例，前者是后者的1/12～1/14。
5結論
通過(guò)對以上4種加工工藝的對比分析，就能得到更優(yōu)的加工方法和拓寬零件加工思路，很自然地提高產(chǎn)品的加工效率和加工質(zhì)量。對于批量大、精度要求高的活動(dòng)塊加工來(lái)說(shuō)，在改造的車(chē)床上，利用專(zhuān)用夾具精加工(鏜孔)，產(chǎn)品的合格率得到有效的保證，降低了工人的勞動(dòng)強度，提高生產(chǎn)效率，減少產(chǎn)品對操作人員的技術(shù)依賴(lài)度，降低生產(chǎn)的加工成本，有很好的社會(huì )經(jīng)濟效益，使得該類(lèi)機床的大批量生產(chǎn)有了可靠的技術(shù)和物質(zhì)保障，在市場(chǎng)競爭中占據一定的優(yōu)勢地位。推而廣之，在現代的機床工業(yè)中，在批量機床的生產(chǎn)和維修過(guò)程中，只要是中小型的類(lèi)似活動(dòng)塊的零件加工且平行度要求較高的，都可參照此種活動(dòng)塊的加工工藝方法，避免對鏜床的依賴(lài);同時(shí)，既可以提高生產(chǎn)效率，又能降低生產(chǎn)成本。
機床自動(dòng)化論文二
1 引言
隨著(zhù)數控加工在機械制造業(yè)中的廣泛應用，數控操作者的大量培訓便成為迫切的問(wèn)題。在傳統的操作培訓中，數控編程和操作的有效培訓必須在實(shí)際機床上進(jìn)行，這既占用了設備加工時(shí)間，又具有風(fēng)險，培訓中的誤操作經(jīng)常會(huì )導致昂貴設備的損壞。
隨著(zhù)計算技術(shù)的發(fā)展，尤其是虛擬現實(shí)技術(shù)和理念的發(fā)展，產(chǎn)生了可以模擬實(shí)際設備加工環(huán)境及其工作狀態(tài)的計算機仿真培訓系統。它用計算機仿真培訓系統進(jìn)行培訓，不僅可迅速提高操作者的素質(zhì)，而且安全可靠、費用低。
與科學(xué)幻想相似，想象力和技術(shù)的相互結合造就了虛擬現實(shí)。培根在13世紀寫(xiě)的沒(méi)有馬的轎車(chē)和配備動(dòng)力的機械的科幻故事就是這類(lèi)結合的早期見(jiàn)證，凡爾納在19世紀寫(xiě)了火箭和潛水艇的預言性科幻小說(shuō)，特別是一些科幻作家們已做出的各種利用虛擬現實(shí)的基本概念的設想正在逐步變成了具體化。上世紀內所建樹(shù)的幾個(gè)技術(shù)性里程碑使得虛擬現實(shí)成為可能，電話(huà)、無(wú)線(xiàn)電、電視、半導體三極管和集成電路(微處理器芯片)和液晶顯示器。尤其是計算機技術(shù)的飛速發(fā)展。一些早期的仿真嘗試(例如第一臺飛行模擬器、立體電影、電視游戲等)都已成為當今虛擬現實(shí)仿真的先驅。當然虛擬現實(shí)技術(shù)的發(fā)展歷程與電子學(xué)以及計算機產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展是分不開(kāi)的。
目前在國內已經(jīng)有少數高等院校將計算機仿真初步運用于數控操作人才培訓的教學(xué)之中，也產(chǎn)生了各種仿真教學(xué)系統。這些教學(xué)系統既能單機系統獨立運行，又能在線(xiàn)運行。獨立運行即機床模型方式，其培訓設施只需一臺微機，數控機床的模擬操作在顯示屏顯示的仿真面板上進(jìn)行，而零件切削過(guò)程由機床模型三維動(dòng)畫(huà)演示，用這種方式進(jìn)行初步培訓是經(jīng)濟有效的；在線(xiàn)運行即機床工作方式，這種方式下教學(xué)系統將與實(shí)際機床連接，由硬件實(shí)現零件切削過(guò)程，這時(shí)除了操作者是用仿真面板操作外，其它則與實(shí)際機床的真實(shí)情況一樣，簡(jiǎn)單來(lái)講就是利用計算機和其他的專(zhuān)用硬件軟件去產(chǎn)生一種真實(shí)場(chǎng)景的仿真，參與者可以通過(guò)與仿真場(chǎng)景的交互來(lái)體驗一種接近于真實(shí)的場(chǎng)景的感覺(jué)。因此能進(jìn)一步培訓操作者的實(shí)際工作技能。
數控仿真系統的核心是虛擬數控機床，而虛擬數控機床又是虛擬制造技術(shù)中的一個(gè)執行單元，它不僅在數控加工過(guò)程中為產(chǎn)品設計提供了可制造性的分析，而且在數控系統的學(xué)習和培訓中，為各類(lèi)學(xué)校和企業(yè)技術(shù)人員提供了完善的學(xué)習和培訓。該類(lèi)系統完全模擬零件的切削過(guò)程，能檢驗數控指令正確與否，提供一套功能齊全的調試、編輯、修改和跟蹤執行等功能。
2 虛擬數控系統功能
虛擬數控機床實(shí)際上是虛擬環(huán)境中數控機床的模型。與真實(shí)機床相比，虛擬數控機床應具有以下功能：
虛擬數控機床應具有與真實(shí)機床完全相同的結構。虛擬數控機床能模仿真實(shí)機床的任何功能而不致因為采用某種近似替代而導致某種結構和信息的失真或丟失．并應與真實(shí)機床有完全相同的界面風(fēng)格，為技術(shù)人員的學(xué)習和培訓提供保證。
虛擬數控機床強大的.網(wǎng)絡(luò )功能，為遠程教育提供可能。
完善的圖形和標準數據接口。用戶(hù)既能在真實(shí)的環(huán)境中運行虛擬機床，又能觀(guān)察它的各種遠行參數，并能與其他CAD／CAM軟件接口。
3 平臺的購建
虛擬數控機床是如何實(shí)現這些功能的呢？它一般是通過(guò)以下的構建平臺來(lái)實(shí)現。
�、貼c解釋平臺 NC解釋平臺包括NC解釋器和NC驗證器。任務(wù)分配數據庫從任務(wù)調度中接受數控代碼并將其翻譯為虛擬機床的部件、刀具等運動(dòng)的信息，并將其通過(guò)計算模塊來(lái)模擬機床的響應，NC解釋器能夠被自由地配置從而能夠模擬任何一種數控機床的CNC控制器。
�、贜C驗證器，能夠驗證NC代碼的語(yǔ)法正確性。
�、鄣毒邘� 刀具庫應包括一臺數控機床所需的刀具，并能自由配置刀具庫中的刀具號．從而能模擬任何一種數控機床的換刀形式。
�、芊抡嫫脚_ 仿真平臺包括刀具軌跡仿真、切削力仿真，加工精度仿真、三維動(dòng)畫(huà)仿真、加工工時(shí)統計分析，仿真平臺是虛擬數控機床的核心技術(shù)。操作者可以在虛擬的環(huán)境中進(jìn)行機床運動(dòng)和切削過(guò)程等的仿真，從中獲得相關(guān)的加工數據。如進(jìn)給軸的位移量、換刀狀態(tài)、主軸轉速、加速度、進(jìn)給量、加工時(shí)間等。通過(guò)加工過(guò)程的仿真，了解所設計工件的可加工性，驗證NC代碼的正確性以及評價(jià)和優(yōu)化加工過(guò)程，并通過(guò)在線(xiàn)修改NC代碼來(lái)優(yōu)化NC代碼。
�、萦嬎闫脚_ 計算平臺用來(lái)完成虛擬數控機床中各種計算，如根據NC代碼計算加工零件新的幾何形狀，根據刀具的材料、運行時(shí)間、零件的材料性質(zhì)和潤滑介質(zhì)的性質(zhì)計算刀具的補償量和熱補償量。這些計算結果是虛擬數控機床在應用于虛擬制造過(guò)程中的加工方案評價(jià)以及可制造性分
析所必須的。
�、拊O計開(kāi)發(fā)平臺 虛擬數控機床的設計平臺是一個(gè)面向對象的數控軟件庫及其開(kāi)發(fā)環(huán)境。通過(guò)對數控軟件的標準化、規范化研究和其它CAD／CAM軟件的數據交換，并對典型的零件進(jìn)行封裝，設計成具有穩定、通用接口的可重用的軟件。
�、卟僮鬟\行平臺和監控平臺 在虛擬環(huán)境中完全實(shí)現真實(shí)機床的操作，讓使用者完全感受到真實(shí)機床的運行特性。在這些基礎上的監控硬件和軟件，用來(lái)控制簡(jiǎn)易機床．增加虛擬數控機床的真實(shí)感．并且可以進(jìn)行典型零件的實(shí)驗性試切加工，讓使用者有一種身臨其盡的感覺(jué)。尤其是在數控教學(xué)和培訓過(guò)程中，初學(xué)數控編程者需要大量的編程練習，并進(jìn)行實(shí)際調試。用試切法來(lái)檢驗數控加工程序顯然不合理，而且也難于實(shí)現。如果利用仿真技術(shù)，這些問(wèn)題可以輕松得到解決，從而避免編程時(shí)人為出錯或工藝不合理造成工件報廢。
4 總結
鑒于虛擬數控機床具備的功能，針對目前我單位數控教學(xué)課程和參加數控實(shí)習學(xué)生人數的增多，及數控設備較為精密、昂貴的特點(diǎn)。把數控加工仿真軟件引入教學(xué)之中，用于數控機床操作與編程培訓，這樣既可以避免因誤操作造成價(jià)格昂貴的數控機床的損壞，又可以使操作人員在對仿真數控機床操作過(guò)程中產(chǎn)生臨場(chǎng)感和真實(shí)感。而且能夠讓同學(xué)們更快地熟悉和了解數控加工的工作過(guò)程，并且掌握每種數控機床的基本操作。更大的好處是在實(shí)現了同樣效果的情況下將加工出錯及事故發(fā)生率降低到了最小程度。
我單位目前的硬件設施基本具備，包括微機房、局域網(wǎng)和各類(lèi)數控機床等。不久的將來(lái)在校園網(wǎng)接通之后，這種教學(xué)方式確實(shí)很有可能成為現實(shí)。尤其是在北航工程訓練中心開(kāi)設遠程教育課程之后，相信這種教學(xué)方式必將成為一種必要的教學(xué)手段。
參 考 文 獻：
1．曾小惠，吳明華，潘鐵虹．在線(xiàn)數控加工仿真教學(xué)系統的實(shí)現，1998
2．余勤科，岳應娟，劉宏．虛擬數控機床技術(shù)及其應用，2000
3．王曉楠，王仲海．虛擬現實(shí)技術(shù)及其應用，2002
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