3234 盤形零件數(shù)控編程方法研究

3234 盤形零件數(shù)控編程方法研究,零件,數(shù)控,編程,方法,法子,研究,鉆研 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 外文資料翻譯系 （部）： 機(jī)電信息系 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 級(jí)： B00203 班 姓 名： 徐樂(lè) 學(xué) 號(hào)： B07020323 外文出處： Computers in Industry 21 附 件： 1. 原文； 2. 譯文 2011 年 03 月1數(shù)控車床模擬器的數(shù)控編程與操作培訓(xùn)Daoh-Tian Zhang and Jen-Gwo Chen他們是在美國(guó) Houston（TX 77204-4812）大學(xué)，于 1992 年 6 月 10 日獲得并于 1992 年 7 月 15 日授予的機(jī)械工程師。這項(xiàng)研究的目的是開(kāi)發(fā)一個(gè)模擬器，目的是為數(shù)控車床的模擬操作與編程技術(shù)的培訓(xùn)。數(shù)控車床包含五個(gè)基本的模塊：操作選擇模塊，零件的程序開(kāi)發(fā)模塊，機(jī)械設(shè)置模塊， ——模擬動(dòng)畫與設(shè)計(jì)考慮模塊。操作選擇模塊由一個(gè)基礎(chǔ)規(guī)則性的專業(yè)性系統(tǒng)來(lái)支持工作器械和機(jī)械操作部分，零件程序開(kāi)發(fā)模塊，包含一個(gè)程序編輯器和程序編輯設(shè)計(jì)方案。機(jī)械設(shè)置模塊允許用戶在操作之前進(jìn)行機(jī)械設(shè)置。仿真動(dòng)畫模塊包含一個(gè)語(yǔ)法檢查器 i、一個(gè)疑難解答操作和一個(gè)模擬動(dòng)畫子系統(tǒng)。該語(yǔ)法檢查器是專門為驗(yàn)證程序而設(shè)置的。運(yùn)行故障診斷系統(tǒng)包含一個(gè)基礎(chǔ)性的專業(yè)系統(tǒng)在模擬仿真中可能引起的一些最常見(jiàn)的問(wèn)題進(jìn)行診斷分析。在屏幕上會(huì)顯示一個(gè)模擬動(dòng)畫，其中的動(dòng)態(tài)圖案會(huì)為數(shù)控車床的操作提供準(zhǔn)確的信息。影響機(jī)械操作運(yùn)行的十大因素都會(huì)被用來(lái)驗(yàn)證驗(yàn)證系統(tǒng)的準(zhǔn)確性。結(jié)果顯示：數(shù)控仿真系統(tǒng)相當(dāng)于是真正的數(shù)控車床在進(jìn)行加工。評(píng)價(jià)系統(tǒng)顯示表明模擬數(shù)控車床可以作為一種工具來(lái)幫助同學(xué)們來(lái)學(xué)習(xí)編程部分。1. 簡(jiǎn)介數(shù)控操作技術(shù)是制造業(yè)中最重要的技術(shù)之一。1991 年美國(guó)的工業(yè)展望顯示將來(lái)對(duì)數(shù)控機(jī)床采用率與總份額會(huì)以絕對(duì)的速度增長(zhǎng)[1]。數(shù)控機(jī)床的快速增長(zhǎng)意味著人力資源的需求發(fā)生變化[2]。1990 年美國(guó)職業(yè)預(yù)測(cè)和訓(xùn)練數(shù)據(jù)表明，部分程序員的需求將在未來(lái)十年增加顯著[3,4]。這些統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)強(qiáng)調(diào)了數(shù)控培訓(xùn)的重要性。機(jī)床實(shí)驗(yàn)室是一個(gè)重要的數(shù)控培訓(xùn)工具。然而，數(shù)控設(shè)備，材料，操作和維護(hù)費(fèi)用昂貴[5] 。它也需要大量的空間來(lái)安裝數(shù)控機(jī)床，因此允許學(xué)生有動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)的經(jīng)驗(yàn)是相當(dāng)困難的。在設(shè)備簡(jiǎn)陋的實(shí)驗(yàn)室培訓(xùn)會(huì)使學(xué)生無(wú)法理解所要表達(dá)的意圖而且也無(wú)法實(shí)施完整的細(xì)則方面的問(wèn)題。因此要想取得長(zhǎng)足的進(jìn)展完善數(shù)控實(shí)驗(yàn)室面臨著巨大的需要和挑戰(zhàn)。當(dāng)這樣一個(gè)實(shí)驗(yàn)室無(wú)法使用時(shí)，模擬可能是一種有效的替代方式[6]。集上所述就是本次研究的動(dòng)機(jī)。但是，基于PC 的仿真軟件用于數(shù)控訓(xùn)練是有限的[7]大多數(shù)現(xiàn)有的數(shù)控軟件的模擬扮演著2刀具在加工過(guò)程中的軌跡。盡管這些軟件非常強(qiáng)大在道具的路徑生成和驗(yàn)證中他們只能模擬軸運(yùn)動(dòng)而無(wú)法模擬數(shù)控車床的運(yùn)動(dòng)，這是一個(gè)學(xué)習(xí)機(jī)械重要部分。大多數(shù)現(xiàn)有的數(shù)控編程模擬器旨在模擬加工中心如：銑床、鉆床[9]。雖然數(shù)控車床是機(jī)械工具(表 1)中運(yùn)用最高的但是目前還沒(méi)有一種系統(tǒng)對(duì)數(shù)控模擬車床進(jìn)行設(shè)計(jì)的[10] 。因此開(kāi)發(fā)一個(gè)電腦模擬系統(tǒng)對(duì)數(shù)控車床進(jìn)行模擬是數(shù)控教育中非常重要的舉止。1. 系統(tǒng)開(kāi)發(fā) 為了模擬數(shù)控車床我們通過(guò)研究組成部分之間相互作用的車床行為尋求重復(fù)演示車床的行為。我們需要產(chǎn)生對(duì)應(yīng)數(shù)控編程部分的人工操作車床[11]。由系統(tǒng)生成的動(dòng)畫必須能夠與很少或者根本沒(méi)有經(jīng)過(guò)技術(shù)培訓(xùn)的人交流溝通[12]。一般來(lái)說(shuō)，一個(gè)數(shù)控操作系統(tǒng)包含以下三個(gè)基本組成部分：（1）零件程序 （2） 機(jī)器控制單元（MCU ） （3）機(jī)器工具或其他控制進(jìn)程。因此編程模塊，機(jī)器控制單元模塊和機(jī)器工具模塊的設(shè)計(jì)綜合反映了這三個(gè)基本組成部分并具備了如下功能：——用戶可以再屏幕上查看工件，工具和機(jī)器的加工過(guò)程?！獙?duì)車床運(yùn)動(dòng)方面的模擬，包括所有移動(dòng)軸，刀具動(dòng)畫，主軸旋轉(zhuǎn)方向和速度的變化及夾緊情況。——對(duì)刀具和工件尺寸的準(zhǔn)確顯示是檢查碰撞的關(guān)鍵。——對(duì)于工具及主軸單元以及其他車床部分之間發(fā)生的沖突都可以進(jìn)行演示。弗拉韋爾和金凱德[13]發(fā)現(xiàn)一旦發(fā)現(xiàn)在機(jī)器設(shè)置和運(yùn)行期間出現(xiàn)許多錯(cuò)誤表明免費(fèi)的程序并不一定是無(wú)錯(cuò)的。因此操作選擇模塊與電路設(shè)計(jì)的模塊開(kāi)發(fā)集中到數(shù)控車床仿真中可以提供給機(jī)械操作培訓(xùn)中更多的功能。32.1 編程模塊編程部分對(duì)機(jī)器工具每一步應(yīng)該怎么做作了詳細(xì)的定義。從理論上說(shuō)，事件在數(shù)控車床編程中是無(wú)限的。實(shí)際上，這取決于一臺(tái)電腦的可用存儲(chǔ)空間。一般來(lái)說(shuō)，有三個(gè)基本編程格式方案：可變塊格式，標(biāo)簽序列格式，字地址格式。變量塊和標(biāo)簽連續(xù)的格式已過(guò)時(shí)，它們不關(guān)于實(shí)施新新的數(shù)控機(jī)床[14]。因此，在 ANSI /環(huán)境影響評(píng)估的 RS - 274 - D 字地址格式是適應(yīng)在數(shù)控車床。由于英文字母標(biāo)識(shí)相應(yīng)的字，詞不必被安排在任何需要的特定塊。字地址支持?jǐn)?shù)控車床和它的功能作用如下：C Z 軸的旋轉(zhuǎn)F 速度進(jìn)給指令G 準(zhǔn)備功能指令M 輔助功能指令N 加工序列號(hào)O 程序代碼S 主軸速度指令T 刀具代號(hào)U X 軸相對(duì)增量V Y 軸相對(duì)增量W Z 軸相對(duì)增量X X 軸絕對(duì)增量Y Y 軸絕對(duì)增量Z Z 軸絕對(duì)增量4以下為準(zhǔn)備功能指令（G）代碼，說(shuō)明在數(shù)控車床執(zhí)行的一個(gè)具體運(yùn)作模式：G00 快速點(diǎn)定位G01 直線插補(bǔ)G04 暫停G98 每分鐘進(jìn)給G99 每轉(zhuǎn)進(jìn)給以下為輔助功能指令 M 代碼：M00 程序停止M03 主軸正轉(zhuǎn)M04 主軸反轉(zhuǎn)M05 主軸停止M08 1 號(hào)切削液開(kāi)M09 切削液關(guān)M10 夾緊M11 松開(kāi)1.2 機(jī)器控制單元模塊該模塊模擬了一個(gè)真正單片機(jī)大部分控制功能和軟件要求，在現(xiàn)有的 MCU基礎(chǔ)上 MCU 模塊的詳細(xì)規(guī)格設(shè)計(jì)如下：——控制軸：兩個(gè)（X 和 Z）?！ぷ餍谐蹋篨 軸 27 厘米和 31 厘米減去工件在 Z 上的長(zhǎng)度?！€性單位：英寸和毫米（mm）?！ㄎ唬涸隽康暮徒^對(duì)的?！斎敕直媛剩?..3937 英寸或 1 毫米。——輸出靈敏度：0.0393 英寸或 1 毫米?！删幊痰淖畲蟪叽纾骸?2.20 英寸或±310 毫米?！焖僖苿?dòng)：5400 mmpm，沒(méi)有線性插值——進(jìn)給率行程：810 mmpm，線性插值?！M(jìn)給率范圍：1 至 6000 mmpm，增量 1 mmpm?！鬏S轉(zhuǎn)速：從 1 到 6000rpm(每分鐘轉(zhuǎn))——參考點(diǎn)：1 和 2 號(hào)工具 X240 到 X270，第 3 號(hào)工具 Y240 到 Y270?！聊簧系拿恳粋€(gè)點(diǎn)（像素），相當(dāng)于 1 毫米或 0.03937 英寸。51.3 機(jī)床模型構(gòu)建一個(gè)坐標(biāo)系統(tǒng)使用戶設(shè)計(jì)切削刀具相對(duì)于工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)位置。在數(shù)控車床中工具相對(duì)于旋轉(zhuǎn)工件的運(yùn)動(dòng)定義在兩軸上，模擬圖形車床構(gòu)造坐標(biāo)上代表車床并模擬器運(yùn)動(dòng)方式。一臺(tái)真正的機(jī)床有許多基礎(chǔ)的部分組成，圖形車床由許多獨(dú)立的顏色圖標(biāo)代表他們。所有的圖形組件都會(huì)顯示在顯示屏幕上。每一個(gè)組件都代表了一個(gè)二維圖，實(shí)際上類似于組件的主視圖。切削工具和旋轉(zhuǎn)工件也類似于他們的主視圖。這些數(shù)字圖標(biāo)模擬的就是現(xiàn)實(shí)中的車床。主要部件的規(guī)格開(kāi)發(fā)系統(tǒng)有；——科萊尺寸：直徑 7 厘米?！獖A緊尺寸：厚度 1.5 厘米。——工具塊規(guī)格：寬 2 厘米，高度 2 厘米，長(zhǎng) 8 厘米?！ぞ叱钟谐叽纾簩?1 厘米，高度 1 厘米，長(zhǎng)度 9.6 厘米。——工件尺寸范圍：半徑 0—3.2 厘米，長(zhǎng)度 0—30 厘米。——刀具尺寸：1 號(hào)刀具寬 0.3 厘米，2 號(hào)刀具寬 0.6 厘米和 0.2 厘米（刀尖半徑），3 號(hào)刀具直徑 0.4 厘米，長(zhǎng) 3 厘米?！毒邤?shù)：3（1 號(hào)刀具為切削刀具，2 號(hào)刀具為整理面和粗加工刀具，3 號(hào)刀具是銑削和鉆孔刀具）刀具的更換時(shí)可以進(jìn)行編程的 1 號(hào)刀具、2 號(hào)刀具、3 號(hào)刀具分別用 T01、T02、T11 代替。——刀具偏置：1 號(hào)刀具 X 軸 1—159mm、200mm 減去工件在 Z 軸上的長(zhǎng)度，2號(hào)刀具 X 軸 163 毫米、198 毫米減去工件在 Z 軸末端的長(zhǎng)度或者 X 軸168mm、198 減去工件在 Z 右邊的長(zhǎng)度，3 號(hào)刀具 158 減去工件在 X 軸的工件半徑并且 207 減去工件在 Z 軸的長(zhǎng)度。2.4 選擇操作模塊選擇操作模塊有兩個(gè)基本的部分，工作裝置的選擇與機(jī)械加工工藝的選擇因此專業(yè)系統(tǒng)知識(shí)庫(kù)組織了兩個(gè)不同的系統(tǒng)知識(shí)庫(kù)一個(gè)用于基本要素，這種組織是使系統(tǒng)更容易維護(hù)，落后的推理鏈模式被選擇為分類問(wèn)題當(dāng)中之一。這些結(jié)果和結(jié)論是從哪些以先驗(yàn)和確定適當(dāng)?shù)膯?wèn)題之一。此模塊的知識(shí)基于基本的規(guī)則系統(tǒng)，這是最流行和最直接的方法。這些大多數(shù)的知識(shí)模塊來(lái)源于公共領(lǐng)域比如說(shuō)書籍和期刊[7,14-18]。目前，該操作選擇在數(shù)控車床模塊有 90 個(gè)規(guī)則（如有 25 個(gè)選擇工作夾緊裝置有 65 個(gè)規(guī)則用于機(jī)6械加工工藝）。一個(gè)加工生產(chǎn)的規(guī)則示例操作系統(tǒng)如果原料使用的市棒料并且這種棒料在以前沒(méi)有出現(xiàn)，這種棒料用卡盤卡住然后進(jìn)行加工。2.5 仿真模塊這個(gè)仿真模塊提供了三個(gè)主要的功能：語(yǔ)法檢查，操作，故障排除及模擬動(dòng)畫每個(gè)模塊可描述如下：2.5.1 語(yǔ)法檢查檢查設(shè)備的格式，字地址數(shù)控程序格式的閱讀能力，它檢查用戶的程序格式、語(yǔ)法功能并進(jìn)行嵌入式的規(guī)則進(jìn)行生產(chǎn)操作，通過(guò)仿真過(guò)程然后它會(huì)提示每一個(gè)格式、語(yǔ)法、和操作的錯(cuò)誤。例如下面的序列號(hào) 11 被設(shè)計(jì)為選擇工具、3 設(shè)置為 Z 軸的工具的偏移。N11 T03 G00 Z400 M10 ＄2000這些的規(guī)則將被解除如有兩個(gè)代碼中的錯(cuò)誤信息在屏幕上顯示。第 14 條 如果刀具補(bǔ)償已被設(shè)定，并且 Z 代碼明確指定 310mm 大于等于工件長(zhǎng)度，然后就會(huì)顯示以下錯(cuò)誤信息：請(qǐng)將你的 Z 代碼更改為 310mm 減去工件的長(zhǎng)度。第 19 條 如果主軸旋轉(zhuǎn)速度已經(jīng)設(shè)定，并且 M03 和 M04 還沒(méi)有詳細(xì)規(guī)定，然后就會(huì)顯示以下錯(cuò)誤信息：你忘了設(shè)置主軸旋轉(zhuǎn)方向！請(qǐng)明確指定 M03 順時(shí)針M04 逆時(shí)針。2.5.2 操作故障排除幾種常見(jiàn)的問(wèn)題（例如：機(jī)床故障、機(jī)床作響、刀具問(wèn)題、刀具設(shè)置情況）出現(xiàn)的各種加工過(guò)程中（例如：車削、銑、鉆等）在數(shù)控機(jī)床上進(jìn)行的模擬 。用戶可以選擇要模擬的機(jī)械操作，仿真動(dòng)畫將被出現(xiàn)在屏幕上的錯(cuò)誤信息而打斷。然后用戶通過(guò)訪問(wèn)故障排除知識(shí)庫(kù)來(lái)診斷出現(xiàn)的問(wèn)題。然后經(jīng)過(guò)幾個(gè)回答及原因和補(bǔ)救方法的提供，目前故障排除有 300 條規(guī)則（例如：105 條總規(guī)則驚醒故障排除、110 條規(guī)則銑床故障排除、和 75 條鉆孔故障排除）。其中一個(gè)生產(chǎn)加工中的故障排除如下：如果發(fā)生顫抖就會(huì)是加工喪失了精度，如果沒(méi)有足夠的潤(rùn)滑劑或徑向尺寸過(guò)大[比照= 80％]、刀具太鈍[比照= 70％]、晶片包裝[比照= 50％]、使用不正確的工具[比照= 30％]、進(jìn)給量太多[比照= 10％]、速度太低[比照= 10％]就會(huì)使表面光潔度不夠[比照=80%]，比照表示確定性的因素。72.5.3 模擬動(dòng)畫顯示這個(gè)函數(shù)接受程序開(kāi)發(fā)模塊和查看二維彩色圖形模塊的輸出信號(hào)所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。這個(gè)動(dòng)畫會(huì)發(fā)生特別的模擬動(dòng)畫與相應(yīng)的程序部分相符合。這個(gè)動(dòng)畫可以使用戶直接看到在車床上將要的發(fā)生的運(yùn)行。切削運(yùn)動(dòng)和操作條件都會(huì)顯示在屏幕上。這個(gè)模擬可以使用戶驗(yàn)證編程部分和了解機(jī)床的操作過(guò)程。動(dòng)畫顯示的一個(gè)模擬示例如下：圖 1(Fig1)2.6 考慮設(shè)計(jì)模塊一般的操作設(shè)計(jì)聯(lián)系車床中提供的機(jī)械操作教會(huì)使用者如何避免不必要的問(wèn)題和改善操作性能。操作部分的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則如下[16]：(a)設(shè)計(jì)應(yīng)使工件固定并相對(duì)容易夾緊。薄細(xì)的工件難以承受大的加緊和切削力。(b)尺寸精度和表面光潔度應(yīng)盡可能的范圍廣以使功能作用正常進(jìn)行。(c)尖角和棱角在零件的主要尺寸部分應(yīng)盡可能避免。(d)需要加工的尺寸應(yīng)盡可能靠近最終尺寸以降低生產(chǎn)周期。(e)設(shè)計(jì)要使刀具加工中的穿越不受到阻撓。(f)設(shè)計(jì)應(yīng)以市場(chǎng)上的刀具和刀片為標(biāo)準(zhǔn)。(g)材料選擇應(yīng)盡可能增加其可加工工藝性。2.7系統(tǒng)配置圖 2 顯示了系統(tǒng)配置的數(shù)控車床。數(shù)控車床的開(kāi)發(fā)利用了兩個(gè)軟件 EXSVS和 C8選擇操作模塊與故障處理模塊在ＥＸＶＳ環(huán)境下開(kāi)發(fā)而其他四個(gè)模塊在Ｃ環(huán)境下開(kāi)發(fā)。在主菜單（圖 3）使用者有六大選項(xiàng)：操作選擇、程序開(kāi)發(fā)、機(jī)械設(shè)置、仿真模擬、考慮設(shè)計(jì)模塊等。用戶可以選擇他們當(dāng)中的一個(gè)子系統(tǒng)進(jìn)行訪問(wèn)，當(dāng)用戶選擇操作選擇模塊就會(huì)有三種選擇出現(xiàn)。然后用戶就可以讀取每一個(gè)專業(yè)子系統(tǒng)的說(shuō)明與規(guī)則進(jìn)行編輯。如果用戶選擇的市程序開(kāi)發(fā)模塊，當(dāng)零件圖完成后就可以進(jìn)行編輯和修改。所有的零件圖都必須包含主視圖和側(cè)視圖，類似真正的操作車床，用戶通過(guò)選擇機(jī)械設(shè)置模型必須在程序設(shè)置之前對(duì)機(jī)械進(jìn)行設(shè)置，用戶可以決定工件的尺寸。3. 系統(tǒng)的驗(yàn)證和確認(rèn)3.1 系統(tǒng)驗(yàn)證重點(diǎn)檢查是否已經(jīng)正確實(shí)施，驗(yàn)證計(jì)算機(jī)是否實(shí)現(xiàn)了仿真模型的技術(shù)。仿真圖形是所有輸出語(yǔ)言中最新的一種，動(dòng)畫基本實(shí)現(xiàn)了可視化等效跟蹤。通過(guò)動(dòng)畫我們可以正確的處理數(shù)控操作中的車床模型與 MCU 模型[19]。這個(gè)結(jié)果是非常令人滿意的。3.2 系統(tǒng)確認(rèn)系統(tǒng)確認(rèn)是對(duì)真正系統(tǒng)和模型動(dòng)作的肯定。因此十個(gè)不同的序號(hào)在數(shù)控中代表不同的運(yùn)行方式，并和真正的數(shù)控加工車床進(jìn)行比較，SpectroLIGHT 二車床系統(tǒng)加工工序如下：9（1） 切槽和切斷（2） 換面（3） 銑削和鉆孔（4） 外圓車削（5） 粗車和切槽（6） 側(cè)面車削（7） 倒角車削（8） 換面、粗加工、精加工和切斷（9） 換面、粗加工、精加工、銑槽、鉆孔、切斷（10）換面、粗加工、精加工、倒角車削這個(gè)結(jié)果表明其性能同等于真正的數(shù)控車床。3.3 系統(tǒng)性能評(píng)價(jià)該實(shí)驗(yàn)的目的是對(duì)數(shù)控車床作為學(xué)習(xí)訓(xùn)練工具的效率進(jìn)行評(píng)估。正如圖 4二十個(gè)沒(méi)有任何編程經(jīng)驗(yàn)的初中學(xué)生接受四個(gè)小時(shí)的編程知識(shí)的演講，所有的學(xué)生都掌握了編程包括數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)部件，數(shù)控的程序以及數(shù)控語(yǔ)言。一部分編程在課堂中作為實(shí)例，將同學(xué)們隨機(jī)分為兩組經(jīng)過(guò)對(duì)他們兩個(gè)小時(shí)的學(xué)習(xí)和了解的八個(gè)部分的知識(shí)（如:工具設(shè)置、普通車削、以提高他們的編程技巧、換面原則和鉆孔等）然后設(shè)計(jì)兩個(gè)加工方案：方案 1：粗加工、精加工、切槽、切斷方案 2：粗加工、精加工、切槽、銑削、切斷10要求采取類似的上課隨堂筆記的類似程序進(jìn)行編程以提高他們編程的技能。將他們的表現(xiàn)進(jìn)行分級(jí)比較兩個(gè)組的正確率為實(shí)驗(yàn)組 50%，對(duì)照組為 0%。對(duì)照組被要求重復(fù)使用了兩個(gè)小時(shí)的數(shù)控車床實(shí)驗(yàn)，他們的表現(xiàn)與以前相比提高了 50%。大部分同學(xué)抱怨說(shuō)學(xué)習(xí)數(shù)控車床和編程的時(shí)間太短。在解決了他們的抱怨之后，知道他們熟悉了數(shù)控車床與編程后來(lái)的訓(xùn)練中兩組提高到了 90%。弗拉韋爾和金凱發(fā)現(xiàn)，數(shù)控零件程序錯(cuò)誤出現(xiàn)的最大百分比是尺寸誤差和編程技術(shù)錯(cuò)誤[13]。在分析了學(xué)生發(fā)生的錯(cuò)誤后，我們發(fā)現(xiàn)大部分錯(cuò)誤在確定編程技術(shù)和確定加工工序。這就突出表明了這一部分知識(shí)在將來(lái)發(fā)展中的重要性，當(dāng)然延長(zhǎng)數(shù)控編程學(xué)習(xí)時(shí)間和講座時(shí)間是改善設(shè)計(jì)的當(dāng)務(wù)之急，讓他們知道數(shù)控車床是有效的工具。3.4 用戶界面的評(píng)價(jià)在用戶界面評(píng)價(jià)中有二十個(gè)系統(tǒng)性能需要進(jìn)行評(píng)價(jià)，其中十四個(gè)是人為因素，每個(gè)主題在熟悉系統(tǒng)性能后參與系統(tǒng)性能評(píng)價(jià)。在系統(tǒng)評(píng)價(jià)后每個(gè)用戶要求填寫一張有關(guān)系統(tǒng)性能的印象問(wèn)卷表（例如，問(wèn)題一，二，三，四，五，六11及 7），加工過(guò)程（如問(wèn)題 8），系統(tǒng)消息（例如，問(wèn)題 9，10 和 11），顯示格式（如第 12 題）和用戶友好關(guān)系（例如，第 13 個(gè)問(wèn)題），通過(guò)四個(gè)選項(xiàng)的比例規(guī)模（4 - 強(qiáng)烈同意，3 - 同意，2 - 不同意，1 - 強(qiáng)烈不同意）。調(diào)查結(jié)果（表 2）顯示，大部分主體積極接受用戶界面設(shè)計(jì)，并考慮系統(tǒng)易于使用。大多數(shù)關(guān)于調(diào)查問(wèn)題 2，9 不滿，10 歸因于一個(gè)事實(shí)，即了解顯示出來(lái)的模擬速度太快，這項(xiàng)建議通過(guò)按動(dòng)畫顯示“暫?！辨I提供了一個(gè)功能“凍結(jié)”。 然后通過(guò)輸入任何鍵動(dòng)畫可以被重新激活。4 結(jié)論對(duì)于一個(gè)數(shù)控車床需要仿真軟件是顯而易見(jiàn)的，數(shù)控車床的發(fā)展?jié)M足了這種需求，在加工中使用數(shù)控車床是非常有效益的：——允許用戶在“現(xiàn)實(shí)生活中”對(duì)機(jī)床操作進(jìn)行訓(xùn)練——除去對(duì)機(jī)床復(fù)雜的恐懼心理——脫離機(jī)床研究數(shù)控加工工藝——避免實(shí)際環(huán)境中的碰撞造成的浪費(fèi)——減少培訓(xùn)費(fèi)用——更容易更便宜的糾正數(shù)控編程的錯(cuò)誤——節(jié)省了機(jī)床生產(chǎn)的寶貴時(shí)間在數(shù)控機(jī)床未來(lái)的發(fā)展中，一些提高其性能的建議如下：——整合與其它數(shù)控機(jī)床工具（例如：銑床，鉆床）來(lái)模擬綜合加工中心。; ——加強(qiáng)對(duì)不同機(jī)械診斷問(wèn)題的更深入廣泛的研究?！隙嗝襟w系統(tǒng)演示各種加工操作?！脩敉瓿衫L圖后，整合發(fā)生器自動(dòng)生成程序?！?APT 模型來(lái)支持設(shè)計(jì)與計(jì)算機(jī)輔助編程系統(tǒng)。12西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開(kāi)題報(bào)告題 目盤形零件數(shù)控編程方法研究系 別 機(jī)電信息系 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 級(jí) B07020323 姓 名 徐 樂(lè) 學(xué) 號(hào) B07020323 導(dǎo) 師 白 瑀 2010 年 11 月 20 日西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告11.畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）綜述（題目背景、研究意義及國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究情況）1.1 題目背景：CAD/CAM 技術(shù)是先進(jìn)制造技術(shù)的重要組成成分, CAD／CAM 技術(shù)已成為工程設(shè)計(jì)的最有力的技術(shù)手段，應(yīng)用范圍迅速擴(kuò)大，并已形成完整的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)。它的發(fā)展和應(yīng)用使傳統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造內(nèi)容和工作方式等都發(fā)生了根本性的變化。CAD/CAM技術(shù)已成為衡量一個(gè)國(guó)家科技現(xiàn)代化和工業(yè)現(xiàn)代化水平的重要標(biāo)志之一 [1]。盤形零件是一種典型的復(fù)雜外形零件，往往具有回轉(zhuǎn)的外形表面和內(nèi)孔。研究盤形零件的數(shù)控編程方法對(duì)實(shí)際生產(chǎn)有指導(dǎo)意義。數(shù)控技術(shù)是制造自動(dòng)化的基礎(chǔ)，是現(xiàn)在制造裝備的靈魂與核心，是國(guó)家工業(yè)和國(guó)防工業(yè)現(xiàn)代化的重要手段，關(guān)系到國(guó)家戰(zhàn)略地位，體現(xiàn)國(guó)家綜合國(guó)力水平，其水平高低和數(shù)控裝備擁有量的多少是衡量一個(gè)國(guó)家工業(yè)現(xiàn)代化的重要標(biāo)志[2]。 1.2 研究意義：數(shù)控機(jī)床以其優(yōu)異的性能和精度、靈捷而多樣化的功能引起世人矚目，并開(kāi)創(chuàng)了機(jī)械產(chǎn)品向機(jī)電一體化發(fā)展的先河，由此數(shù)控技術(shù)也成為先進(jìn)制造技術(shù)中的一項(xiàng)核心技術(shù)，且通過(guò)持續(xù)的研究，深化信息技術(shù)的應(yīng)用促進(jìn)其更大地發(fā)揮潛力和進(jìn)一步提升其性能。它將涉及生產(chǎn)管理與調(diào)度、工夾刀具管理、技藝優(yōu)化數(shù)據(jù)庫(kù)、以及現(xiàn)場(chǎng)總線與網(wǎng)絡(luò)通訊環(huán)境等技術(shù)，從而形成了更先進(jìn)的和更全面的信息化數(shù)字控制技術(shù)，數(shù)控加工技術(shù)是先進(jìn)制造技術(shù)的基礎(chǔ)與核心，數(shù)控機(jī)床是國(guó)家戰(zhàn)略性裝備，數(shù)控機(jī)床的普及將使現(xiàn)代化制造技術(shù)產(chǎn)生巨大變革，為此必須重視與發(fā)展數(shù)控加工技術(shù)與裝備 [3]。1.3 國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究情況：目前國(guó)外數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展的總體趨勢(shì)如下 [4]：a.新一代的數(shù)控系統(tǒng)向 PC 化和開(kāi)放式體系結(jié)構(gòu)方向發(fā)展。b.驅(qū)動(dòng)裝置向交流、數(shù)字化方向發(fā)展。c.增強(qiáng)通信功能向網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展。d.數(shù)字系統(tǒng)在控制性能上向智能化發(fā)展。盤型零件是機(jī)械加工中常見(jiàn)的典型零件之一，它的應(yīng)用范圍很廣。通過(guò)對(duì)盤型零件的數(shù)控編程研究可以基本掌握數(shù)控加工工藝的基礎(chǔ)知識(shí)，盤型零件加工編制的過(guò)程、編程語(yǔ)言和典型零件加工程序的一般編寫方法。數(shù)控加工編程功能模塊功能包括圖形幾何造型、刀具軌跡設(shè)計(jì)、刀具軌跡編輯、加工仿真……等 [13]。仿真系統(tǒng)具備對(duì)數(shù)控機(jī)床操作全過(guò)程和加工運(yùn)行環(huán)境仿真的功能，通過(guò)仿真軟件的模擬可以明確的分析出加工方案的錯(cuò)誤和不足之處以避免在實(shí)際生產(chǎn)中由于錯(cuò)誤方案導(dǎo)致成本的提高和材料的浪費(fèi) [5]。2.本課題研究的主要內(nèi)容和擬采用的研究方案、研究方法或措施 2.1 以下是盤型端蓋零件的毛坯圖和零件圖 西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告4毛坯零件為鑄鐵件、大批量生產(chǎn)、材料為 HT150[6]、尺寸如圖 2.1成形零件尺寸和技術(shù)要求如圖 2圖 2.1 毛坯圖 圖 2.2 零件圖2.2 端蓋零件主要研究?jī)?nèi)容2.2.1 端蓋零件結(jié)構(gòu)分析 端蓋帶有回轉(zhuǎn)面和內(nèi)孔，外部有環(huán)形結(jié)構(gòu)、圓弧和倒角。2.2.2 制定盤形零件工藝路線 [7] (a 方案：1、粗車 A 端面 2、以 A 為基準(zhǔn)粗鏜內(nèi)孔 E 3、以端面 A 為基準(zhǔn)粗車D 端面 4、車倒角 R2 5、以 E 為基準(zhǔn)粗車外圓 B 與 C 6、以 D 為基準(zhǔn)粗銑 F 的內(nèi)槽 7、去毛刺(b 方案：1、粗鏜內(nèi)孔 E 保證回轉(zhuǎn)精度 2、以內(nèi)孔 E 為基準(zhǔn)粗車端面 A 3、以內(nèi)孔 E 為基準(zhǔn)粗車端面 D 4、車倒角 R2 5、以內(nèi)孔為基準(zhǔn)粗粗車外圓面B、C 6、粗銑 F 的內(nèi)槽 7、去毛刺(c 方案：1、粗車外圓 B 2、粗車外圓 C 3、粗鏜內(nèi)孔 E 4、粗車端面 A 5、粗車端面 D 6、銑內(nèi)槽 F 7、倒圓角 8、去毛刺2.2.3 針對(duì)盤形零件粗、精加工制定加工方案 [8] 此零件從毛坯的首次加工均為粗加工，精加工通過(guò)數(shù)控機(jī)床實(shí)現(xiàn)。其中粗加工的毛坯余量在 2mm 左右，精加工的余量為 1mm 左右。由于盤型零件要求回轉(zhuǎn)，所以對(duì)圓孔的回轉(zhuǎn)的精度要求較高。而且圓孔加工也是對(duì)外回轉(zhuǎn)面的精度保存的基礎(chǔ)，因此內(nèi)孔是整個(gè)機(jī)械加工的關(guān)鍵 [14]。西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告52.2.4 針對(duì)盤蓋零件數(shù)控編程 [9]此端蓋零件采用車、銑、鏜三把刀進(jìn)行精加工，以軸線同左端面 D 的交點(diǎn)作為編程坐標(biāo)系原點(diǎn)，進(jìn)行編程。2.2.5 夾具初步制定方案初步采用加工方案 c 所采用夾具類型如下 [10]：表 2.1 加工方案 c工序號(hào) 工序內(nèi)容 設(shè)備1 車端面 D 三爪定心卡盤 車床2 銑端面 A 半圓孔定位座 銑床銑內(nèi)槽 F 半圓孔定位座 銑床3 鏜內(nèi)孔 E 三爪定心卡盤 鏜床4 粗車外圓 C 斜楔 滑塊夾緊機(jī)構(gòu) 車床粗車外圓 B 斜楔 滑塊夾緊機(jī)構(gòu) 車床 粗車直徑 90 外圓斜楔 滑塊夾緊機(jī)構(gòu) 車床粗車倒角 C2 斜楔 滑塊夾緊機(jī)構(gòu) 車床粗車圓弧 R5 斜楔 滑塊夾緊機(jī)構(gòu) 車床5 去毛刺 鉗工臺(tái)1、偏心輪 2、V 形架 3、工件 4、V 形架 5、對(duì)到塊 6、夾具體 7、定位鍵圖 2.3 銑內(nèi)槽 F 夾具 3.本課題研究的重點(diǎn)及難點(diǎn)，前期已開(kāi)展工作西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告63.1 本課題研究重點(diǎn)：端蓋零件的工藝路線與加工方案的制定，以及加工余量的安排。數(shù)控編程的內(nèi)容與步驟，數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系和運(yùn)動(dòng)方向，加工方法的選擇，工序與工步的劃分 [11]。3.2 本課題研究難點(diǎn)：數(shù)控加工的工藝設(shè)計(jì)、工序劃分、零件的裝夾方法、對(duì)刀點(diǎn)與換刀點(diǎn)的確定、切削參數(shù)的選擇 [15][16]。怎樣使端蓋零件在機(jī)械加工中占有準(zhǔn)確的定位于夾緊，在數(shù)控加工過(guò)程中怎樣實(shí)現(xiàn)刀具的補(bǔ)償命令、插補(bǔ)命令、和走刀方式，運(yùn)用正確的數(shù)控指令代碼完成零件所需的精度和尺寸方面的要求 [12]。3.3 本課題前期已開(kāi)展工作：通過(guò)對(duì)盤型零件的結(jié)構(gòu)分析和相關(guān)文獻(xiàn)的查閱明確零件基本機(jī)構(gòu)、基本尺寸、相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)、加工的初步方案與加工余量。4.完成本課題的工作方案及進(jìn)度計(jì)劃（按周次填寫）第 1 周－第 3 周：查閱資料，完成基礎(chǔ)知識(shí)的積累和開(kāi)題報(bào)告。 第 4 周－第 7 周：典型盤形零件結(jié)構(gòu)分析。 第 7 周－第 10 周：制定盤形零件工藝路線、加工方案。 第 11 周－第 14 周：針對(duì)盤形零件數(shù)控編程 第 15 周－第 16 周：完成畢業(yè)論文5 指導(dǎo)教師意見(jiàn)（對(duì)課題的深度、廣度及工作量的意見(jiàn)）指導(dǎo)教師： 年 月 日 西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告4參考文獻(xiàn)[1] 梅黎錦; CAD/CAM 技術(shù)在我國(guó)的發(fā)展和應(yīng)用現(xiàn)狀[J]. 機(jī)械工程師 2009 年03 期 75-76[2] 崔貴波;吳伏家; 現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)的發(fā)展動(dòng)態(tài)[J]. 機(jī)械管理開(kāi)發(fā) 2008年 04 期 3-4.[3] 王振林;數(shù)控加工技術(shù)是應(yīng)用與發(fā)展現(xiàn)代制造技術(shù)的基礎(chǔ)[J]. 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