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平面凸轮数控铣工艺分析及程序编制

一，本课题来源及研究的目的和意义。

本文主要研究了平面凸轮机构轮廓的数控铣削工艺以及在此基础上的数控铣床的程序

编制。了解数控铣床在凸轮加工中的运用从而完成盘形凸轮数控铣工艺性分析及程序编制和

槽形凸轮数控铣工艺性分析及编写数控加工工艺文件。数控编程技术是数控技术重要的组成

部分。从数控机床诞生之日起数控编程技术就受到了广泛关注，成为CAD/CAM系统的重

要组成部分，各工业发达国家业投入了大量的人力物力开发实用的数控编程系统。本文以数

控编程中的加工工艺分析及设计为出发点，着力分析零件图，从数控加工的实际角度出发，

以数控加工的实际生产为基础，以掌握数控加工工艺为目标，在了解数控加工铣削基础、数

控铣床刀具的选用、数控加工工件的定位与装夹、拟定加工方案、确定加工路线和加工内容

以及对一些特殊的工艺问题处理的基础上，控制数控编程过程中的误差，从而大大缩短了加

工时间，提高了效率，降低了成本。因此，在编程中合理确定数控加工工艺对实现优质、高

效和经济的数控加工具有极为重要的作用。

二，本课题所涉及的问题在国内外研究及分析。

1．国外数控机床的发展趋势

1.1高速化

随着汽车、国防、航空、航天等工业的高速发展以及铝合金等新材料的应用，对数控机

床加工的高速化要求越来越高。

（1）主轴转速：机床采用电主轴（内装式主轴电机），主轴最高转速达200000r/min；进

给率：在分辨率为0.01μm时，最大进给率达到240m/min且可获得复杂型面的精确加工；

运算速度：微处理器的迅速发展为数控系统向高速、高精度方向发展提供了保障，由于运算

速度的极大提高，使得当分辨率为0.1μm、0.01μm时仍能获得高达24～240m/min的进给

速度；

（2）换刀速度：目前国外先进加工中心的刀具交换时间普遍已在1s左右，高的已达0.5s。

德国Chiron公司其刀到刀的换刀时间仅0.9s。

1.2高精度化

数控机床精度的要求现在已经不局限于静态的几何精度，机床的运动精度、热变形以及

对振动的监测和补偿越来越获得重视。

（1）提高CNC系统控制精度：采用高速插补技术，以微小程序段实现连续进给，使CNC

控制单位精细化，并采用高分辨率位置检测装置，提高位置检测精度位置伺服系统采用前馈

控制与非线性控制等方法；

（2）采用误差补偿技术：采用反向间隙补偿、丝杆螺距误差补偿和刀具误差补偿等技术，

对设备的热变形误差和空间误差进行综合补偿。

（3）采用网格解码器检查和提高加工中心的运动轨迹精度，并通过仿真预测机床的加工

精度，以保证机床的定位精度和重复定位精度，使其性能长期稳定，能够在不同运行条件下

完成多种加工任务，并保证零件的加工质量.

1.3功能复合化

复合机床的含义是指在一台机床上实现或尽可能完成从毛坯至成品的多种要素加工。根

据其结构特点可分为工艺复合型和工序复合型两类。工艺复合型机床如镗铣钻复合——加工

中心、车铣复合——车削中心、铣镗钻车复合——复合加工中心等；工序复合型机床如多面

多轴联动加工的复合机床和双主轴车削中心等。采用复合机床进行加工，减少了误差，提高

了零件加工精度，缩短了产品制造周期，提高了生产效率和制造商的市场反应能力，相对于

传统的工序分散的生产方法具有明显的优势。

1.4控制智能化

随着人工智能技术的发展，为了满足制造业生产柔性化、制造自动化的发展需求，数控

机床的智能化程度在不断提高。具体体现在以下几个方面：

（1）加工过程自适应控制技术：通过监测加工过程中的切削力、主轴和进给电机的功率、

电流、电压等信息，利用传统的或现代的算法进行识别，以辩识出刀具的受力、磨损、破损

状态及机床加工的稳定性状态，

（2）加工参数的智能优化与选择：将工艺专家或技师的经验、零件加工的一般与特殊规律，

用现代智能方法，构造基于专家系统或基于模型的“加工参数的智能优化与选择器”，利用

它获得优化的加工参数，从而达到提高编程效率和加工工艺水平、缩短生产准备时间的目的；

（3）智能故障自诊断与自修复技术：根据已有的故障信息，应用现代智能方法实现故障的

快速准确定位；智能故障回放和故障仿真技术：

1.5信息交互网络化

对于面临激烈竞争的企业来说，使数控机床具有双向、高速的联网通讯功能，以保证信

息流在车间各个部门间畅通无阻是非常重要的。既可以实现网络资源共享，又能实现数控机