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機床自動化論文
機床的自動化是制造行業(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化論文的相關(guān)文章，希望可以幫到您，如果你覺得不錯的話可以分享給更多小伙伴哦！
機床自動化論文一
近二十余年來，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(shè)備研發(fā)也快速發(fā)展起來。光電產(chǎn)品的質(zhì)量、精度要求越來越高，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加工裝備關(guān)鍵重要件的加工和裝配精度的問題。其中，光學(xué)加工機床的關(guān)鍵零部件———滑架部件中活動塊的加工就涉及到此類加工精度問題。在光學(xué)行業(yè)所用的加工機床中，滑架部件滑動的靈活性、穩(wěn)定性和精度是該類機床的一個重要技術(shù)指標(biāo)。要保證滑架部件滑動中的這一技術(shù)指標(biāo)，關(guān)鍵的一點就是要保證活動塊中安裝軸承兩孔的形位公差———平行度。其他諸如活動塊的孔間距、局部尺寸公差等，都可通過常規(guī)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(xiàn)就活動塊的加工過程中，如何保證活動塊的兩孔平行度的問題進(jìn)行分析和探討。在保證活動塊兩孔平行度的前提下，可進(jìn)行批量生產(chǎn)，同時還能提高效率、減小廢品率、降低加工成本，是要面臨解決的關(guān)鍵問題。下面就此類加工問題展開，對現(xiàn)有的幾種加工方法進(jìn)行對比，以期得到更優(yōu)秀經(jīng)濟(jì)的加工手段和加工工藝。
1在臥式鏜床上加工保證活動塊的兩孔平行度
首先，在車床、銑床或其他機械加工機床上，對活動塊(圖1)進(jìn)行加工，到圖紙規(guī)定的尺寸。然后，活動塊的兩孔加工工序安排在臥式鏜床上進(jìn)行加工。按常規(guī)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，活動塊的平行度由鏜床的精度很容易得到保證�？椎钠叫卸裙睿话阏？杀ＷC在0.01～0.02mm，極少數(shù)因為各方面的因素會超差，但最大不超過0.03mm，對裝配使用基本沒有影響。加工出來的產(chǎn)品，基本沒有廢品，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，所以就會帶來一個很大弊端，加工效率過低，加工成本太高。在單件、小批量的生產(chǎn)中，體現(xiàn)還不太明顯，但對于批量的生產(chǎn)，效率低、成本高、加工周期長的問題就特別突出，使該機床生產(chǎn)周期變長，成本增加，快速交貨受到限制，缺乏一定的市場競爭力，不利于該類機床短時間內(nèi)的批量生產(chǎn)，更不利于該類機床在市場中的應(yīng)用推廣。
2在車床上加工保證活動塊的兩孔平行度
利用車床的花盤和彎板配合對活動塊的兩平行孔進(jìn)行加工。花盤是安裝在車床主軸上的一個大圓盤，盤面上的許多長槽用來穿放螺栓，工件可用螺栓直接安裝在花盤上。也可以把輔助支承角鐵(彎板)用螺釘牢固夾持在花盤上，工件則安裝在彎板上。為了防止轉(zhuǎn)動時因重心偏向一邊而產(chǎn)生振動，在工件的另一邊要加平衡鐵。工件在花盤上的位置需經(jīng)仔細(xì)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。在車床安裝好花盤，首先要利用活動塊已加工好的面作為基準(zhǔn)，打表、找正，利用彎板進(jìn)行定位，夾緊。在加工活動塊時，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(xiàn)橢圓，兩孔的平行度公差一般可保證在0.05～0.1mm以內(nèi)。在實際生產(chǎn)過程中，通過裝配時的反復(fù)調(diào)整和實際的應(yīng)用驗證，只要孔距的平行度公差不超過0.1mm，對活動塊裝配后的靈活性影響不大，所以此技術(shù)指標(biāo)可以放寬使用，此時廢品率仍在20%以上。此種加工方法，對比鏜床加工來說，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間，對加工人員的個人技術(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在車床上利用專用夾具精加工保證活動塊的兩孔平行度
專用夾具設(shè)計思路及依據(jù)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(fù)移動的方式，設(shè)計一個用以夾持工件的夾持裝置和至少一個配重件;另再設(shè)計一個傳動機構(gòu)，用以在夾持裝置移動時同步地傳動配重件作反向移動，以使夾頭在偏心夾置工件時仍能維持其重心在轉(zhuǎn)動軸心上，而能避免夾頭高速轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生偏心震動。一般沒必要去精確計算，可根據(jù)工作的經(jīng)驗，只要床頭不要太晃動就行了。三爪卡盤與機床的連接需要一個連接法蘭盤。法蘭盤一端是內(nèi)螺紋的，與車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，用螺絲與三爪卡盤背后的螺紋孔連接。根據(jù)三爪卡盤和主軸連接的原理，利用常規(guī)車床主軸端部安裝好的法蘭盤，簡化有平衡配重功能的偏心夾具設(shè)計思路，簡化設(shè)計結(jié)構(gòu)，做一簡單實用的專用夾具，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(zhǔn)面)要有垂直度、平行度要求，和車床主軸上連接的法蘭盤止口(起定位作用)相配合，安裝方法和三爪卡盤的安裝固定方式一樣。夾具體上安裝徑向滑動板，滑動板兩大面有平行度要求，滑動板上安裝有定位、夾緊元件。圖2車床專用夾具對于批量生產(chǎn)，加工前，根據(jù)圖紙對活動塊外形進(jìn)行加工，并預(yù)鉆兩平行孔，基本保證中心距即可，留1～1.5mm的加工余量。在專用夾具中，找活動塊已加工好的面作定位基準(zhǔn)，定位、夾緊，依次對兩孔進(jìn)行精加工到尺寸，靠車床和夾具的精度來保證活動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在改造的車床上精加工保證活動塊的兩孔平行度
找一臺八成新以上的車床，目的是為了保證主軸的回轉(zhuǎn)精度，還有絲杠和中托板絲桿的傳動精度。首先，要把車床改造成一臺數(shù)控車床，費用大概一萬余元，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，就變成專用夾具的工作固定臺面，按照和此基面的連接方式設(shè)計專用夾具的夾具體。要求夾具安裝固定完畢后，活動塊處在夾具中的位置應(yīng)保證精鏜時活動塊兩孔的軸線和主軸軸線等高且平行，即在同一高度的平面上。實際上就是以中托板上刀架的安裝基面設(shè)定為一個工作臺面，相當(dāng)于臥鏜的工作臺。改造后的車床，就是一臺數(shù)控車床;更進(jìn)一步講，就是一臺變相的簡易數(shù)控“鏜床”，完全是根據(jù)活動塊在臥鏜上加工的方法原理改造而成。夾具設(shè)計實物如圖3所示。圖3專用夾具(固定于方形刀架基座上)做專用的鏜刀桿，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，長度可根據(jù)所加工的產(chǎn)品靈活設(shè)計，注意控制其長徑比，在可保證加工的前提下，盡可能縮短鏜刀桿，以滿足鏜刀桿足夠的強度�？深A(yù)先設(shè)計加工粗鏜刀桿1把、精鏜刀桿2把，刀具的材料為YG8，預(yù)先試鏜孔，調(diào)整保證粗鏜、精鏜的刀具尺寸。每把精鏜刀加工的工件數(shù)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(zhǔn)備1把粗鏜刀、2把精鏜刀，足夠加工一個批次的產(chǎn)品。首先，對活動塊外形進(jìn)行加工，并預(yù)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(shù)控車床上，選工件已加工好的面作為定位基準(zhǔn)，在設(shè)計的專用夾具上進(jìn)行定位、夾緊;然后，以任意一預(yù)鉆孔為基準(zhǔn)，大致找正即可。一次裝夾，通過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(zhǔn)備好的`粗鏜刀桿和精鏜刀桿，對預(yù)鉆的兩孔進(jìn)行粗鏜、精鏜，保證兩孔的平行度公差。加工的原理方法實際和在鏜床上加工一樣，只不過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以內(nèi)，最大不超過0.05mm。相比鏜床來說，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，車床的改造費用1萬余元;加上車床(不低于八成新)本身的費用4～5萬元，總計費用在6萬元左右，最多也不超過7萬元。車床的加工工時在15～20元/小時，一天可以加工活動塊成品大概40～50件。而同樣一款臥式鏜床，價格40余萬元，加工工時約60元/小時，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(jié)論
通過對以上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、精度要求高的活動塊加工來說，在改造的車床上，利用專用夾具精加工(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)依賴度，降低生產(chǎn)的加工成本，有很好的社會經(jīng)濟(jì)效益，使得該類機床的大批量生產(chǎn)有了可靠的技術(shù)和物質(zhì)保障，在市場競爭中占據(jù)一定的優(yōu)勢地位。推而廣之，在現(xiàn)代的機床工業(yè)中，在批量機床的生產(chǎn)和維修過程中，只要是中小型的類似活動塊的零件加工且平行度要求較高的，都可參照此種活動塊的加工工藝方法，避免對鏜床的依賴;同時，既可以提高生產(chǎn)效率，又能降低生產(chǎn)成本。
機床自動化論文二
1 引言
隨著數(shù)控加工在機械制造業(yè)中的廣泛應(yīng)用，數(shù)控操作者的大量培訓(xùn)便成為迫切的問題。在傳統(tǒng)的操作培訓(xùn)中，數(shù)控編程和操作的有效培訓(xùn)必須在實際機床上進(jìn)行，這既占用了設(shè)備加工時間，又具有風(fēng)險，培訓(xùn)中的誤操作經(jīng)常會導(dǎo)致昂貴設(shè)備的損壞。
隨著計算技術(shù)的發(fā)展，尤其是虛擬現(xiàn)實技術(shù)和理念的發(fā)展，產(chǎn)生了可以模擬實際設(shè)備加工環(huán)境及其工作狀態(tài)的計算機仿真培訓(xùn)系統(tǒng)。它用計算機仿真培訓(xùn)系統(tǒng)進(jìn)行培訓(xùn)，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(jié)合造就了虛擬現(xiàn)實。培根在13世紀(jì)寫的沒有馬的轎車和配備動力的機械的科幻故事就是這類結(jié)合的早期見證，凡爾納在19世紀(jì)寫了火箭和潛水艇的預(yù)言性科幻小說，特別是一些科幻作家們已做出的各種利用虛擬現(xiàn)實的基本概念的設(shè)想正在逐步變成了具體化。上世紀(jì)內(nèi)所建樹的幾個技術(shù)性里程碑使得虛擬現(xiàn)實成為可能，電話、無線電、電視、半導(dǎo)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(dāng)今虛擬現(xiàn)實仿真的先驅(qū)。當(dāng)然虛擬現(xiàn)實技術(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)展是分不開的。
目前在國內(nèi)已經(jīng)有少數(shù)高等院校將計算機仿真初步運用于數(shù)控操作人才培訓(xùn)的教學(xué)之中，也產(chǎn)生了各種仿真教學(xué)系統(tǒng)。這些教學(xué)系統(tǒng)既能單機系統(tǒng)獨立運行，又能在線運行。獨立運行即機床模型方式，其培訓(xùn)設(shè)施只需一臺微機，數(shù)控機床的模擬操作在顯示屏顯示的仿真面板上進(jìn)行，而零件切削過程由機床模型三維動畫演示，用這種方式進(jìn)行初步培訓(xùn)是經(jīng)濟(jì)有效的；在線運行即機床工作方式，這種方式下教學(xué)系統(tǒng)將與實際機床連接，由硬件實現(xiàn)零件切削過程，這時除了操作者是用仿真面板操作外，其它則與實際機床的真實情況一樣，簡單來講就是利用計算機和其他的專用硬件軟件去產(chǎn)生一種真實場景的仿真，參與者可以通過與仿真場景的交互來體驗一種接近于真實的場景的感覺。因此能進(jìn)一步培訓(xùn)操作者的實際工作技能。
數(shù)控仿真系統(tǒng)的核心是虛擬數(shù)控機床，而虛擬數(shù)控機床又是虛擬制造技術(shù)中的一個執(zhí)行單元，它不僅在數(shù)控加工過程中為產(chǎn)品設(shè)計提供了可制造性的分析，而且在數(shù)控系統(tǒng)的學(xué)習(xí)和培訓(xùn)中，為各類學(xué)校和企業(yè)技術(shù)人員提供了完善的學(xué)習(xí)和培訓(xùn)。該類系統(tǒng)完全模擬零件的切削過程，能檢驗數(shù)控指令正確與否，提供一套功能齊全的調(diào)試、編輯、修改和跟蹤執(zhí)行等功能。
2 虛擬數(shù)控系統(tǒng)功能
虛擬數(shù)控機床實際上是虛擬環(huán)境中數(shù)控機床的模型。與真實機床相比，虛擬數(shù)控機床應(yīng)具有以下功能：
虛擬數(shù)控機床應(yīng)具有與真實機床完全相同的結(jié)構(gòu)。虛擬數(shù)控機床能模仿真實機床的任何功能而不致因為采用某種近似替代而導(dǎo)致某種結(jié)構(gòu)和信息的失真或丟失．并應(yīng)與真實機床有完全相同的界面風(fēng)格，為技術(shù)人員的學(xué)習(xí)和培訓(xùn)提供保證。
虛擬數(shù)控機床強大的.網(wǎng)絡(luò)功能，為遠(yuǎn)程教育提供可能。
完善的圖形和標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)接口。用戶既能在真實的環(huán)境中運行虛擬機床，又能觀察它的各種遠(yuǎn)行參數(shù)，并能與其他CAD／CAM軟件接口。
3 平臺的購建
虛擬數(shù)控機床是如何實現(xiàn)這些功能的呢？它一般是通過以下的構(gòu)建平臺來實現(xiàn)。
①Nc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(shù)據(jù)庫從任務(wù)調(diào)度中接受數(shù)控代碼并將其翻譯為虛擬機床的部件、刀具等運動的信息，并將其通過計算模塊來模擬機床的響應(yīng)，NC解釋器能夠被自由地配置從而能夠模擬任何一種數(shù)控機床的CNC控制器。
�、贜C驗證器，能夠驗證NC代碼的語法正確性。
�、鄣毒邘� 刀具庫應(yīng)包括一臺數(shù)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(shù)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、三維動畫仿真、加工工時統(tǒng)計分析，仿真平臺是虛擬數(shù)控機床的核心技術(shù)。操作者可以在虛擬的環(huán)境中進(jìn)行機床運動和切削過程等的仿真，從中獲得相關(guān)的加工數(shù)據(jù)。如進(jìn)給軸的位移量、換刀狀態(tài)、主軸轉(zhuǎn)速、加速度、進(jìn)給量、加工時間等。通過加工過程的仿真，了解所設(shè)計工件的可加工性，驗證NC代碼的正確性以及評價和優(yōu)化加工過程，并通過在線修改NC代碼來優(yōu)化NC代碼。
�、萦嬎闫脚_ 計算平臺用來完成虛擬數(shù)控機床中各種計算，如根據(jù)NC代碼計算加工零件新的幾何形狀，根據(jù)刀具的材料、運行時間、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(jié)果是虛擬數(shù)控機床在應(yīng)用于虛擬制造過程中的加工方案評價以及可制造性分
析所必須的。
�、拊O(shè)計開發(fā)平臺 虛擬數(shù)控機床的設(shè)計平臺是一個面向?qū)ο蟮臄?shù)控軟件庫及其開發(fā)環(huán)境。通過對數(shù)控軟件的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化研究和其它CAD／CAM軟件的數(shù)據(jù)交換，并對典型的零件進(jìn)行封裝，設(shè)計成具有穩(wěn)定、通用接口的可重用的軟件。
⑦操作運行平臺和監(jiān)控平臺 在虛擬環(huán)境中完全實現(xiàn)真實機床的操作，讓使用者完全感受到真實機床的運行特性。在這些基礎(chǔ)上的監(jiān)控硬件和軟件，用來控制簡易機床．增加虛擬數(shù)控機床的真實感．并且可以進(jìn)行典型零件的實驗性試切加工，讓使用者有一種身臨其盡的感覺。尤其是在數(shù)控教學(xué)和培訓(xùn)過程中，初學(xué)數(shù)控編程者需要大量的編程練習(xí)，并進(jìn)行實際調(diào)試。用試切法來檢驗數(shù)控加工程序顯然不合理，而且也難于實現(xiàn)。如果利用仿真技術(shù)，這些問題可以輕松得到解決，從而避免編程時人為出錯或工藝不合理造成工件報廢。
4 總結(jié)
鑒于虛擬數(shù)控機床具備的功能，針對目前我單位數(shù)控教學(xué)課程和參加數(shù)控實習(xí)學(xué)生人數(shù)的增多，及數(shù)控設(shè)備較為精密、昂貴的特點。把數(shù)控加工仿真軟件引入教學(xué)之中，用于數(shù)控機床操作與編程培訓(xùn)，這樣既可以避免因誤操作造成價格昂貴的數(shù)控機床的損壞，又可以使操作人員在對仿真數(shù)控機床操作過程中產(chǎn)生臨場感和真實感。而且能夠讓同學(xué)們更快地熟悉和了解數(shù)控加工的工作過程，并且掌握每種數(shù)控機床的基本操作。更大的好處是在實現(xiàn)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(shè)施基本具備，包括微機房、局域網(wǎng)和各類數(shù)控機床等。不久的將來在校園網(wǎng)接通之后，這種教學(xué)方式確實很有可能成為現(xiàn)實。尤其是在北航工程訓(xùn)練中心開設(shè)遠(yuǎn)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(xiàn)：
1．曾小惠，吳明華，潘鐵虹．在線數(shù)控加工仿真教學(xué)系統(tǒng)的實現(xiàn)，1998
2．余勤科，岳應(yīng)娟，劉宏．虛擬數(shù)控機床技術(shù)及其應(yīng)用，2000
3．王曉楠，王仲海．虛擬現(xiàn)實技術(shù)及其應(yīng)用，2002
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