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開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇數控加工論文，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
一、高速切削技術和高速切削刀具
目前,切削加工仍是機械制造行業應用廣泛的一種加工方法。其中,集高效、高精度和低成本于一身的高速切削加工技術已經成為機械制造領域的新秀和主要加工手段。
“高速切削”的概念首先是由德國的C.S~omom博士提出的,并于1931年4月發表了著名的切削速度與切削溫度的理論。該理論的核心是:在常規的切削速度范圍內,切削溫度隨著切削速度的增大而提高,當到達某一速度極限后,切削溫度隨著切削速度的提高反而降低。此后,高速切削技術的發展經歷了以下4個階段:高速切削的設想與理論探索階段(193l—l971年),高速切削的應用探索階段(1972-1978年),高速切削實用階段(1979--1984年),高速切削成熟階段(20世紀90年代至今)。高速切削加工與常規的切削加工相比具有以下優點:第一,生產效率提高3～1O倍。第二,切削力降低30%以上,尤其是徑向切削分力大幅度減少,特別有利于提高薄壁件、細長件等剛性差的零件的加工精度。第三,切削熱95%被切屑帶走,特別適合加工容易熱變形的零件。第四,高速切削時,機床的激振頻率遠離工藝系統的固有頻率,工作平穩,振動較小,適合加工精密零件。
高速切削刀具是實現高速加工技術的關鍵。刀具技術是實現高速切削加工的關鍵技術之一,不合適的刀具會使復雜、昂貴的機床或加工系統形同虛設,完全不起作用。由于高速切削的切削速度快,而高速加工線速度主要受刀具限制,因為在目前機床所能達到的高速范圍內,速度越高,刀具的磨損越快。因此,高速切削對刀具材料提出了更高的要求,除了具備普通刀具材料的一些基本性能之外,還應突出要求高速切削刀具具備高的耐熱性、抗熱沖擊性、良好的高溫力學性能及高的可靠性。高速切削技術的發展在很大程度上得益于超硬刀具材料的出現及發展。目前常用的高速切削刀具材料有:聚晶金剛石(PCD)、立方氮化硼(CBN)、陶瓷、Ti(C,N)基金屬陶瓷、涂層刀具fCVD)~超細晶粒硬質合金等刀具材料。
二、高速切削刀具的發展情況
金剛石刀具材料。金剛石刀具具有硬度高、抗壓強度高、導熱性及耐磨性好等特性,可在高速切削中獲得很高的加工精度和加工效率。金剛石刀具分為天然金剛石和人造金剛石刀具。然而,由于天然金剛石價格昂貴,加工焊接非常困難,除少數特殊用途外,很少作為切削工具應用在工業中。近年來開發了多種化學機理研磨金剛石刀具的方法和保護氣釬焊金剛石技術,使天然金剛石刀具的制造過程變得比較簡單,因此在超精密鏡面切削的高技術應用領域,天然金剛石起到了重要作用。
立方氮化硼刀具材料。立方氮化硼(CBN)是純人工合成的材料,是20世紀50年代末用制造金剛石相似的方法合成的第二種超材料——CBN微粉。立方氮化硼(CBN)是硬度僅次于金剛石的超硬材料。雖然CBN的硬度低于金剛石,但其氧化溫度高達1360℃,且與鐵磁類材料具有較低的親和性。因此,雖然目前CBN還是以燒結體形式進行制備,但仍是適合鋼類材料切削,具有高耐磨性的優良刀具材料。CBN具有高硬度、高熱穩定性、高化學穩定性等優異性能,因此特別適合加工高硬度、高韌性的難加工金屬材料。PCBN刀具是能夠滿足先進切削要求的主要刀具材料,也是國內外公認的用于硬態切削,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鋼、鑄鐵、高溫合金以及表面噴涂材料等。國外的汽車制造業大量使用PCBN刀具切削鑄鐵材料。PCBN刀具已為國外主要汽車制造廠家各條生產線上使用的新一代刀具。
陶瓷刀具。與硬質合金相比,陶瓷材料具有更高的硬度、紅硬性和耐磨性。因此,加工鋼材時,陶瓷刀具的耐用度為硬質合金刀具的10～20倍,其紅硬性比硬質合金高2～6倍,且化學穩定性、抗氧化能力等均優于硬質合金。陶瓷刀具材料的強度低、韌性差,制約了它的應用推廣,而超微粉技術的發展和納米復合材料的研究為其發展增添了新的活力。陶瓷刀具是最有發展潛力的高速切削刀具,在生產中有美好的應用前景,目前已引起世界各國的重視。在德國約70%加工鑄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總量的8%～l0%。
涂層刀具。涂層材料的發展,已由最初的單一TiN涂層、TiC涂層,經歷了TiC-112o3-TiN復合涂層和TiCN、TiA1N等多元復合涂層的發展階段,現在最新發展了TiN/NbN、TiN/CN,等多元復合薄膜材料,使刀具涂層的性能有了很大提高。硬質涂層材料中,工藝最成熟、應用最廣泛的是TiN。(氮)化鈦基硬質合金(金屬陶瓷)金屬陶瓷與由WC構成的硬質合金不同,主要由陶瓷顆粒、TiC和TiN、粘結劑Ni、Co、Mo等構成。金屬陶瓷的硬度和紅硬性高于硬質合金而低于陶瓷材料,橫向斷裂強度大于陶瓷材料而小于硬質合金,化學穩定性和抗氧化性好,耐剝離磨損,耐氧化和擴散,具有較低的粘結傾向和較高的刀刃強度。
三、高速切削刀具的具體應用情況
理想的刀具材料應具有較高的硬度和耐磨性,與工件有較小的化學親和力,高的熱傳導系數,良好的機械性能和熱穩定性能。理想的刀具使得高速硬切削能夠作為代替磨削的最后成型工藝,達到工件表面粗糙度、表面完整性和工件精度的加工要求。硬質合金刀具具有良好的抗拉強度和斷裂韌性,但由于較低的硬度和較差的高溫穩定性,使其在高速硬切削中的應用受到一定限制。但細晶粒和超細晶粒的硬質合金由于晶粒細化后,硬質相尺寸變小,粘結相更均勻地分布在硬質相的周圍,提高了硬質合金的硬度與耐磨性,在硬切削中獲得較廣泛應用。
陶瓷刀具和CBN刀具是在高速硬車削和端面銑削中最常用的刀具。它們所具有的高硬度和良好的高溫穩定性,使其能夠承受在硬切削過程中高的機械應力和熱應力負荷。與陶瓷刀具相比,CBN刀具擁有更高的斷裂韌性,因此更適合斷續切削加工。為保證工件較高的尺寸精度和形狀精度,高的熱傳導率和低的熱膨脹系數也應是刀具材料所應具有的重要性質。因此,具有優良綜合性能的CBN刀具是最適合用于高速硬切削的刀具。聚晶金剛石刀具的硬度雖然超過立方氮化硼刀具,但即使在低溫下,其對黑色金屬中鐵的親和力也很強,易引起化學反應,因此不能用于鋼的硬切削。:
一般而言,PCD刀具適合于對鋁、鎂、銅等有色金屬材料及其合金和非金屬材料的高速加工;而CBN、陶瓷刀具、涂層硬質合金刀具適合于鋼鐵等黑色金屬的高速加工。故在模具加工中,特別是針對淬硬性模具鋼等高硬度鋼材的加工,CBN刀具性能最好,其次為陶瓷刀具和涂層硬質合金。
結論
高速切削技術的問世改變了人對傳統切削加工的思維和方式,極大提高了加工效率和加工質量。而高速切削與模具加工的結合,改變了傳統模具加工的工序流程。高速切削刀具作為高速切削技術的關鍵,隨著技術的不斷完善,將為模具制造帶來一次全新的技術革新。
參考文獻
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[4]馬向陽李長河高速切削刀具材料[J]現代零部件2008
切削用量包括切削速度(主軸轉速)、背吃刀量、進給量，通常稱為切削用量三要素。數控加工中選擇切削用量，就是在保證加工質量和刀具耐用度的前提下，充分發揮機床性能和刀具切削性能，使切削效率最高，加工成本最低。粗、精加工時切削用量的選擇原則如下。
粗加工時，一般以提高生產效率為主，但也應考慮經濟性和加工成本。切削用量的選擇原則首先選取盡可能大的背吃刀量；其次要根據機床動力和剛性的限制條件等，選取盡可能大的進給量；最后根據刀具耐用度確定最佳的切削速度。
半精加工和精加工時,應在保證加工質量的前提下，兼顧切削效率、經濟性和加工成本。切削用量的選擇原則首先根據粗加工后的余量確定背吃刀量；其次根據已加工表面的粗糙度要求，選取較小的進給量；最后在保證刀具耐用度的前提下，盡可能選取較高的切削速度。具體數值應根據機床說明書、切削用量手冊，并結合實踐經驗而定。
(1)背吃刀量ap(mm)的選擇
背吃刀量ap根據加工余量和工藝系統的剛度確定。在機床、工件和刀具剛度允許的情況下，ap就等于加工余量,這是提高生產率的一個有效措施。為了保證零件的加工精度和表面粗糙度，一般應留一定的余量進行精加工。數控機床的精加工余量可略小于普通機床。具體選擇如下：
粗加工時，在留下精加工、半精加工的余量后，盡可能一次走刀將剩下的余量切除；若工藝系統剛性不足或余量過大不能一次切除，也應按先多后少的不等余量法加工。第一刀的ap應盡可能大些，使刀口在里層切削，避免工件表面不平及有硬皮的鑄鍛件。
當沖擊載荷較大（如斷續表面）或工藝系統剛度較差（如細長軸、鏜刀桿、機床陳舊）時，可適當降低ap，使切削力減小。
精加工時，ap應根據粗加工留下的余量確定，采用逐漸降低ap的方法，逐步提高加工精度和表面質量。一般精加工時，取ap=0.05～0.8mm；半精加工時，取ap=1.0～3.0mm。
(2)切削寬度L（mm）
一般L與刀具直徑d成正比，與切削深度成反比。在數控加工中，一般L的取值范圍為:L=(0.6～0.9)d。
(3)進給量(進給速度)f(mm/min或mm/r)的選擇
進給量(進給速度)是數控機床切削用量中的重要參數，根據零件的表面粗糙度、加工精度要求、刀具及工件材料等因素，參考切削用量手冊選取。對于多齒刀具,其進給速度vf、刀具轉速n、刀具齒數Z及每齒進給量fz的關系為:Vf=fn=fzzn。
粗加工時,由于對工件表面質量沒有太高的要求,f主要受刀桿、刀片、機床、工件等的強度和剛度所承受的切削力限制，一般根據剛度來選擇。工藝系統剛度好時，可用大些的f；反之，適當降低f。
精加工、半精加工時，f應根據工件的表面粗糙度Ra要求選擇。Ra要求小的，取較小的f，但又不能過小，因為f過小，切削厚度hD過薄，Ra反而增大，且刀具磨損加劇。刀具的副偏角愈大，刀尖圓弧半徑愈大，則f可選較大值。一般，精銑時可取20～25mm/min,精車時可取0.10～0.20mm/r。還應注意零件加工中的某些特殊因素。比如在輪廓加工中，選擇進給量時，應考慮輪廓拐角處的超程問題。特別是在拐角較大、進給速度較高時，應在接近拐角處適當降低進給速度，在拐角后逐漸升速，以保證加工精度。
(4)切削速度Vc（m/min）的選擇
根據已經選定的背吃刀量、進給量及刀具耐用度選擇切削速度。可用經驗公式計算，也可根據生產實踐經驗在機床說明書允許的切削速度范圍內查表選取或者參考有關切削用量手冊選用。在選擇切削速度時，還應考慮：應盡量避開積屑瘤產生的區域；斷續切削時，為減小沖擊和熱應力，要適當降低切削速度；在易發生振動的情況下，切削速度應避開自激振動的臨界速度；加工大件、細長件和薄壁工件時,應選用較低的切削速度；加工帶外皮的工件時，應適當降低切削速度；工藝系統剛性差的，應減小切削速度。
(5)主軸轉速n(r/min)
主軸轉速一般根據切削速度VC來選定。
計算公式為:n=1000VC/πD
式中，D為工件或刀具直徑（mm）。
數控機床的控制面板上一般備有主軸轉速修調(倍率)開關，可在加工過程中對主軸轉速進行整倍數調整。
2.結論
隨著數控機床在生產實際中的廣泛應用，數控編程已經成為數控加工中的關鍵問題之一。在數控加工程序的編制過程中，要在人機交互狀態下合理的確定切削用量。因此，編程人員必須熟悉數控加工中切削用量的確定原則，結合現場的生產狀況，選擇出合理的切削用量，從而保證零件的加工質量和加工效率，充分發揮數控機床的優點，提高企業的經濟效益和生產水平。
參考文獻
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1數控技術的原理
數控機床使用計算機嵌入式系統，能夠在計算機上遠程控制和定位工作臺，還具備了和數控機床匹配的功能模塊結構，很大程度上提高了工作的效率。對固定工件進行位置處理，能夠保證程序正常運行。使用數控機床的時候，把每個坐標軸移動分量傳送到驅動光源中，這樣機床的切削運動就可以按照編制的路線進行。使用裝置中的插補功能進行數據的記錄，控制系統把數據信號傳送到控制裝置中從而進行管理。中央處理器分析數據信息，讓每個部件都可以正常運轉，對零件進行精密加工處理。數控機床使用的是數字信息控制運動過程和機械加工。設定編程程序，讓編輯好的程序控制設備。所以數控技術極大的提高了機械加工的設備的靈活性，促進了加工機床的發展。在制造行業中，數控技術已經是加工的主體，數控技術的高低直接關系到產品的質量。
2數控技術在制造行業應用
2.1在機床設備中應用
數控機床是現代機電的重要組成，能夠有效的提高制造業的工作效率。數控機床的應用改變了原來的零件加工方式，能夠使用數字化技術處理零件的加工工藝，使用編程指令，讓人工操作得到了取代，提高了加工效率。在機床設備中應用數控技術，能夠讓生產工序和各項設備有機配合，不再調整機床工作臺的位置，能夠實現復雜零件的加工。
2.2在工業中應用
在工業中，主要是將數控技術應用在機械設備生產線上。采用編程方法，把需要的指令輸入到了計算機中，然后通過控制計算機實現機械設備遠程自動化控制技術，不再使用人工控制。數控技術具有很高的精確度，在保證了加工質量的同時，還能夠提高生產效率，人工工作的環境也得到了改善。在工業中應用數控機床能夠完成復雜的加工任務，在精度方面也有很好的精確度，在工作效率方面更是比人工操作快速。一旦出現了故障，數控機床的相關傳感和檢測系統，就能夠把故障的相關信息傳輸到計算中，計算機就會停止機床的工作，能夠很好的保護數控機床設備。這樣能夠很大的節省人力資源，讓企業的成本降低。
2.3在機械加工中應用
我國科學技術發展非常迅速，不進行數控車床技術的更新就不能跟上時展的步伐。很多的機械制造商已經意識到了先進技術的潛力，不斷地引進先進的焊件。數控氣割技術輕松的解決了單件下料難的問題，在工作的時候，只要保證壓縮接觸面積均勻，就能夠實現很好的密封功能，對于產品的內外環凹凸面加工提供了保證，實現毛坯到成品持續加工。數控技術在機械浮動油封中也得到了很大的應用，能夠將數控鏜銑床編程和現代機械設備進行結合，通過提前編制好齒形子程序，調整結合角度就可以滿足質量的要求。在機械加工中，使用數控車床技術，還能夠提高零件焊接的精度，進行密封，能夠從毛坯到成品持續加工，很大程度上提高了加工效率。
3數控機床增效措施
數控機床加工工藝和加工設備中有一些問題，缺乏數控機床加工工藝的知識庫和數據庫，缺乏加工切削參數，缺乏數字化管理系統和制造系統。數控機床在加工的時候，需要很長的準備時間和等待時間，發生故障之后調試的時間也很長，這些都降低了數控機床的效率。對我國數控機床加工工藝現狀進行認真分析之后，研究出了一些增加數控機床效率的方法。
3.1提高自動化程度
數控技術在發展過程中，會逐漸的提高自動化程度，這是數控技術發展的趨勢，也是制造領域的要求。自動化程度加快之后，能夠減少加工的時間，提高加工的效率。經過柔性生產線和柔性制造單元以及復合加工技術，能夠提高數控技術的自動化和連續性，這樣可以有效的降低加工所需要的輔助時間，提高了生產效率。
3.2優化加工過程
數控車床加工過程還存在一定的缺陷，通過優化生產加工過程，能夠減少加工準備時間。在加工中，使用先進配套的管理方式、生產技術、機械零件制造執行系統、刀具自動配送、機械設備管理等，能夠增強設備的開動率和完整性，對于數控機床的持續運行和高效管理具有很好的作用。
3.3優化加工設計和工藝
數控機床加工工藝需要優化，在保證零件質量的前提下，通過減少加工的時間，提高加工的效率。數控機床使用先進的刀具或者是高性能的數控機械機床等，能夠仿真模擬數控機床的加工，從而優化控制數控機床程序。優化加工工藝和加工設計，能夠提高加工的性能，提高切削效率和主軸的加工效率。
4總結
1職業教育的特點
職業教育課程與普通教育課程兩者在課程形態上有很大差異，職業教育課程相比普通教育課程具有定向性、適應性、雙重性等特點。根據社會需要培養實用人才，是職業教育的根本任務，職業教育課程是為了適應特定區域、特定職業的需要而開發和實施的。當今世界，科學技術日新月異，勞動世界變化莫測，當代的職業教育課程必須及時吸收科技發展的最新成果，才能適應社會的發展需要，這就決定了職業教育課程開發必須是一個不斷進行的動態過程。職業教育不是以掌握符號知識為目標的，它是為具體工作做準備的教育，它所培養的學生必須能夠有效的完成工作任務，在工作中所依賴的知識大部分是實踐知識，理論知識只有轉化為實踐知識后，才可能被應用到行動中去，職業教育課程是一種以實踐知識為主的課程，實踐知識學習最為有效的途徑是實踐過程，因此把工作實踐過程設計成學習過程，就成為職業教育課程的內在要求。實施職業教育課程需要大量的實訓設施和耗材、設備維修與更新、水電供應和往返實訓基地的差旅費，等等。為了教給學生先進的技術知識，就必須購置現代化設備，因此，在職業教育的過程中要找到更多的節約資源的辦法，這就需要學校和企業建立長久的合作關系。
2數控專業課程設置的現狀
原來數控加工專業的課程主要包括包括：機械制圖、計算機基礎、工程力學、機械制造基礎、機械設計基礎、數控加工工藝及裝備、數控機床、數控機床編程與加工、數控原理與系統、單片機與PLC、數控機床電氣控制技術、數控機床故障診斷與維修、液壓與氣壓傳動、CAD/CAM應用軟件、先進制造技術、模具設計與制造等二十多門功課，這么多的課程，學生很難懂，而且在工作的時候有很多知識用不到，這樣就造成了：學校與工廠嚴重脫節，會的用不到，用到的不會的狀況。現在該委培專業的專業課程主要包括：機械制圖、金屬加工與實訓（鉗工工藝與實訓）機械基礎、電工電子技術與技能、機械測量技術等，與原來的相比，減少了專業課程的開設，增加了專業技能訓練的課時，把相關專業課程如：數控加工工藝及裝備、數控機床、數控機床編程與加工、數控原理與系統等，參滲到技能訓練中，強化了動手和解決實際問題的能力。為了培養學生的技能品性，特開設職業健康與安全、心理健康、環保教育等選修課。但是雖然針對課程改革，委培專業的專業課程設置進行了調整，但是大部分的授課的知識還是沒有和企業緊密的聯系一起。
3解決方法
職業教育的課程具有鮮明的個性特征，由于職業教育課程很容易過時，好多職業學校對課程的開發和設置普遍不夠重視，不是沿用傳統課程，就是照搬其他學校的課程，沒有自己的特色，課程老化現象比較嚴重，在課程實施的過程中，盡量設計真是的職業環境，讓學生在這樣的環境中通過行動來主動構建自己的職業能力，同時職業教育必須拋棄學術性的學習方式，樹立“知識即行動，行動即知識”的觀念，數控等新技術的發展更迅速，所以在專業課程設置時，要與畢業生的質量緊密聯系要以勞動力市場人才需求為導向。對于數控專業課程的設置，首先要根據訂單企業的人才需求及就業崗位，確定職業教育目標，明確把學生的導向，制定人才培養方案的目標，對中職數控加工專業進行深入調研和剖析，找準畢業生重點培養崗位，在遵循課程設置依據及原則基礎上，整合優化專業課程設置，構建了基于工作過程的課程開發體系，以工學結合為切入點，課證融合，改進了課程的評價方法，推行全面素質評價，以促進數控加工專業人才培養質量的全面提高。然后制定課程計劃的目標、每門課程的目標及教師根據人才培養方案制定教學目標。
制定這些目標的依據就是開展調研，從培養學生的實際動手能力和解決實際生產問題，有利于提高學生的創造能力出發，體現創新教育與創業教育的理念；充分體現重點專業建設的教學改革成果，結合教師多年產學研結合的豐碩成果，跟蹤數控技術發展的步伐；課程的開發的實質就是把課程、知識、學生和企業有機的結合起來。
作者:張莉單位:江蘇聯合職業技術學院徐州機電分院
1.1數控技術特點
通過將計算機技術、通信技術、傳感技術以及光、機、電等諸多技術與現代制造技術融合在一起，以實現數字化對機械進行加工以及運動工程進行控制制的技術成為數控技術。目前數控技術主要利用事先編制好的程序，通過計算機來實現對設備的控制。因此數控技術具有效率高、自動化程度高、精密度高等優點。數控加工技術的具體加工特點如下：①對于換批加工和新產品的研發，只需通過改變數控機器內的參數便可實現，因此對產品的改良和新產品的研發帶來了很大便利。②縮短加工時間，提高效率。數控技術可以實現一次裝夾完成多道工序的加工。這樣既保證了加工精度又大大縮短反復裝夾浪費的時間。③提高產品品質。利用數控技術可以實現對復雜零件及零件曲面任意形式的加工，這是普通機床難以完成的。④模塊化、標準化加工。通過對數控技術的模塊化設計，可以大大減少換刀時間及安裝時間，從而實現對一種部件的模塊化、標準化加工。
1.2數控技術優勢
現代數控技術融合了計算機技術、電子技術、自動化技術，具有高精度、高效率等特點而日益成為現代機械加工控制技術的發展方向。另外，現代數控加工技術能將各個單獨系統組成模塊形成自動化生產線，從而為實現大批量、高效率、自動化加工零件帶來可能。自動化生產的同時也可以大大降低生產成本。
2現代機械加工中數控技術的應用
數控技術因其優勢而被廣泛使用，也很快得到人們的認可。其在機械加工領域的應用體現在以下方面：
2．1數控技術在工業中的應用
數控系統一般由控制單元、驅動單元和執行單元三部分組成。工業生產中數控技術主要運用在機器設備生產線上，以實現大規模集成化生產。如：傳統工業如食品加工、造紙印刷行業等；以及惡劣勞動環境下如重工業金屬冶煉、化工行業、農藥加工、資源開采等方面。數控技術的應用有助于實現大規模自動化生產，因此在惡劣復雜條件下，數控技術有助于改善勞動條件、減少勞動強度、保障人員安全等優點，再加上數控技術高精度、高效率的特點在兼顧質量的同時保持效率。通過編制計算機程序，來控制計算機發出指令到驅動單元，然后由驅動單元帶動執行機構實現自動化加工生產。通過傳感系統和檢測技術控制零件的加工精度以保證質量，若出現錯誤和故障，傳感器和檢測系統就會發出故障信號給計算機系統，計算機系統控制發出報警信號，并自動控制系統停止工作以保護機器。
2．2數控技術在機床設備中的應用
數控技術在機床設備加工中的應用更是普遍，現代數控技術是機床設備加工工藝實現現代機電一體化組成中不可或缺的部分。數控技術在機床加工中應用是機床加工工藝發生了革命性的變化。首先數控技術對機床加工設備的控制能力發生質的飛躍。如今我們可以控制設備實現對物件任意形式的加工。通過將刀具、工件之間相對位置、主軸、刀具、速度以及冷卻泵的啟停等各種設備按照既定動作編排到計算機上，然后計算機發出控制指令實現對所需要部件的加工。
2．3數控技術在汽車工業中的應用
現代汽車工業對零部件的要求極為苛刻，傳統加工技術已無法滿足現代汽車工業的要求。如今現代數控技術在汽車工業零部件加工和組裝中處于支配地位。數控技術使汽車使得汽車兩大加工中心合為一體，實現一體式流水線自動加工生產，同時數控技術還具有快速控制，使得加工中心具有高速性。這種“高柔性”與“高效率”的結合，不僅滿足了產品更新換代的要求，而且能實現多品種，中小批量的高效生產的特點。數控技術中的虛擬制造技術、柔性制造技術和集成制造技術等，在汽車制造工業中得到了廣泛深入的應用。
2．4數控技術在煤礦機械加工中的應用
煤炭在我國能源結構中占有重要地位，尤其今年來采煤業發展突飛猛進。作為采煤業必不可少的設備采棉機決定煤炭企業的效率。采煤業以其復雜環境、惡劣條件使得傳統加工工藝已越來越無法滿足現代采煤業的要求。傳統機械加工難以實現單件的下料問題，而數控技術通過對材料進行切割就很輕松地解決了這個問題，它代替了過去流行的仿型法，使用龍骨板程序對象為采煤機葉片和滾筒，從而進一步優化了套料的選用方案。數控技術在采煤機上的應用優勢體現在以下幾個方面：①切割速度快，提高了采煤效率。數控技術的快速控制使采煤機的快速切割成為可能，切割葉片能在一定時間內完成更多的采集提高了采煤速度。②提高采煤機自動化，降低勞動強度和人工采礦的危險性。自動數控技術在采煤機上的使用不但提高采煤機自動化而且降低勞動強度和危險性。③提高加工質量和效率。數控氣割機可自動可調的補償切縫，一些零件的焊接坡口可直接割出，從而提高了生產效率。另外它允許對構件的實際輪廓進行程序控制，這樣就可以通過調節切縫的補償值來精確地控制毛坯件的加工余量，更好地配置資源，實現最優化生產。
2.5數控技術在兵器工業機械中的應用
傳統兵器工業機械加工已經成熟且自成一體。如果全面更換使用現代數控機床技術，既不經濟又不現實。因此充分利用現有資源將原有加工機床與現代數控技術結合在一起，這樣既可以節省成本又可以提高加工精度以滿足兵器工業機械加工現代化要求。對于加工工藝要求不高的部件我們可以運用傳統機床進行加工生產，對于加工工藝要求較高的部件我們可以運用數控機床進行加工生產，這樣避免了資源的浪費。數控機床以其高精密性、高穩定性、可復制性因此能滿足兵器工業機械加工的規模化和大量生產。對傳統機床的改造賦予其現代數控技術使普通機床變成了全新概念的數控機床，最終達到投入資金少，方便操作，功能和精度都普遍提高的效果。因此現代數控技術必將為兵器加工工業帶來新的飛躍。
3結語
1建立中心蝸桿理論廓面方程
根據中心蝸桿與行星輪從動盤的嚙合關系，可建立如圖2所示坐標系，其中：（1）OXYZ是圓柱滾子參考坐標系，坐標系的原點在圓柱滾子的底部基圓的中心。（2）O1X1Y1Z1是中心蝸桿的參考坐標系，坐標系的原點O1在中心蝸桿的中心點上，O′1X′1Y′1Z′1是中心蝸桿的動坐標系并與中心蝸桿固連，其中坐標系原點O′1與參考標系原點O1重合，φ1是軸X1與軸X′1之間的夾角即中心蝸桿動坐標系的轉角。（3）O2X2Y2Z2是行星輪從動盤的參考坐標系，坐標系的原點O2在行星輪的中心上，O′2X′2Y′2Z′2是行星輪的動坐標系并于行星輪固連，其中坐標系原點O′2與參考坐標系原點O2重合，φ2是X2軸與X′2軸之間的夾角即行星輪動坐標系的轉角。如圖2所示，a為中心蝸桿中心到行星輪從動盤從中心距，φ1為中心蝸桿動坐標系的轉角，φ2為行星輪動坐標系的轉角。在文獻［2］中，利用空間共軛嚙合原理與特征變換矩陣推導出中心蝸桿的理論廓面方程。設中心蝸桿角速度為ω1，行星輪角速度為ω2，R為行星輪半徑，r為圓柱滾子半徑，u、θ分別為圓柱齒滾子的柱面參數。
2求解中心蝸桿誤差廓面方程
第1節中，推導了中心蝸桿的理論方程并建模，在中心蝸桿范成法加工過程中確定刀具掃描方程、刀具與毛坯的相對位置和相對運動就可以確定被加工中心蝸桿的誤差廓面方程。在實際加工過程中，由于安裝誤差和各軸受力受熱變形，刀具的磨損等因素，實際切削點將會偏離理想位置，由此產生加工誤差。本文中采用DMU80T五軸聯動數控加工中心作為加工機床，圖3為其結構簡圖。該加工中心的配置為X、Y、Z三個平動軸加B、C兩個回轉軸。中心蝸桿范成法加工需要X、Z二個平動軸，B、C二個旋轉軸共同參與完成。針對DMU80T五軸數控機床，建立中心蝸桿的范成法加工坐標系，如圖4所示，OXYZ為中心蝸桿參考坐標系，O為從動盤轉動中心，各軸的方向和機床坐標系各軸方向一致；OTXTYTZT為刀具坐標，OT為刀具的實際轉動中心，R為刀具實際轉動中心至理想轉動中心的距離。OCXCYCZC為與中心蝸桿毛坯固聯并隨之轉動的動坐標系。機床每根軸有6個自由度，存在6項運動誤差，假設所有運動體坐標系的X軸都與實際X軸參考方向相重合，因此，實際的X軸不存在垂直度誤差，B、C存在兩項垂直度誤差，Y軸存在一項垂直度誤差。考慮在加工實際情況中，還存在刀具磨損誤差、中心距誤差、蝸桿毛坯體誤差，故其加工誤差項表如表1所示。
3中心蝸桿法向誤差的計算
利用牛頓迭代法求解θ2和h的值，將其代入理論廓面方程即可得點P2的坐標（x，y，z），則蝸桿廓面的法向誤差。
4實例計算
選取左旋單頭中心蝸桿研究對象，其主要參數為：中心距95mm，行星輪節圓半徑62mm，圓柱滾子半徑8．5mm，圓柱滾子長度12．5mm，總傳動比32，行星輪從動盤中心到圓柱滾子內端面距離70mm，刀具實際轉動中心到理想轉動中心為300mm。在利用Matlab軟件編程求解計算中，選取中心蝸桿的轉角θ步長為2°，滾子長度v方向步長2．5mm。（1）機床各軸運動誤差對中心蝸桿廓面法向誤差影響在中心蝸桿范成法加工過程中，為了分析機床各軸運動誤差對蝸桿廓面法向誤差的影響程度，本實例設計的方案是：讓機床其中一軸的運動誤差為設定值，令其它誤差值為0，對各軸誤差單獨作用下的蝸桿廓面法向誤差進行計算和對比分析。機床各軸設定的線位移誤差為0．001mm，角位移誤差為5．0×10－6rad，誤差計算結果如圖6～圖10所示。（2）刀具半徑磨損、中心距誤差、蝸桿毛坯偏移誤差以及三者的綜合誤差對蝸桿廓面法向誤差的影響。（3）中心蝸桿在DMU80T機床加工中的綜合誤差，設定所有原始誤差值不變，綜合誤差對中心蝸桿加工質量影響規律如圖15所示。（4）在中心蝸桿范成法數控加工中，為了進一步對比分析同類型各誤差對中心蝸桿加工精度的影響。
5結論
（1）在機床各軸運動誤差單獨作用下，X軸和B軸的運動誤差對蝸桿廓面法向誤差影響較大，主軸次之，Z軸和C軸影響相對較小；X軸法向誤差極大值為0．00216mm、極小值為0．00152mm，B軸法向誤差極大值0．00198mm、極小值0．00156mm。（2）在刀具路徑不變的情況下，刀具磨損誤差基本上是1∶1傳遞到蝸桿廓面，刀具磨損誤差、中心距誤差和軸向誤差共同作用下的法向誤差并不等于三者單獨作用下的法向誤差之和，因此說明三項誤差之間存在非線性制約關系。（3）在保持各項原始誤差值不變的情況下，中心蝸桿在綜合誤差作用下的平均法向誤差為0．122mm，誤差極大值為0．141mm、極小值為0．115mm，法向誤差規律呈逐漸增大的趨勢，在誤差分布圖中間部分誤差值趨于穩定，在運用三坐標測量機對中心蝸桿進行實測與預測法向誤差值基本吻合。
作者：胡自化陳生墨陳小告張華單位：湘潭大學機械工程學院
一、工藝系統仿真環境的構建
為真實反映加工過程中工藝系統內各組成部分之間的相對運動及位置關系，必須首先構建數控加工工藝系統仿真環境。渦輪導向器的加工采用瑞士MIKRONUCP800DURO五軸加工中心，其工藝系統仿真環境按如下方式創建。
(一)創建仿真機床將五軸加工中心實體按運動邏輯關系(主要按各運動坐標軸)進行分解，利用三維CAD軟件(如SeimensNX8．0)分別建立各部件三維模型，并轉換成VERICUT軟件能識別的STL文件;然后根據各部件的邏輯結構關系在VERICUT軟件中進行裝配，得到需要的仿真機床模型;最后設置好機床參數，完成仿真機床的創建。三維建模時，只建立部件的外形模型，而不考慮機床內部傳動機構，機床本體及其它非運動部件可簡化為一體建模。各部件模型在建模坐標系中的位置尺寸最好與該部件在五軸加工中心上同機床原點的關系一致，以便于在導入VERICUT時，能直接確定各部件之間的位置關系，可從機床說明書上獲得相關數據。在VERICUT軟件中進行各部件裝配時，應首先根據機床的運動依存關系，建立機床項目樹，這是形成仿真機床的基礎。MIKRONUCP800DURO機床各部件的運動依存關系為:所有運動部件依存于機床本體;刀具安裝在主軸部件上，由主軸部件實現Z方向運動，主軸部件跟隨Y軸部件運動，而Y軸部件跟隨X軸部件運動;此外，工件安裝在工作臺上，工作臺實現C軸旋轉，而C軸工作臺跟隨A軸部件實現繞A軸的旋轉運動。因此，創建機床項目樹的順序應為:Base—X—Y—Z—Spindle—Tool，Base—A—C—Fixture—Stock。得到機床項目樹(如圖1)后，分別添加各部件幾何模型，完成MIKRON仿真機床的模型創建。所得到的仿真機床模型如圖2所示。對所創建的機床模型，需進行參數設置才能最終用于仿真加工。可利用VERICUT菜單條中的配置機床設定命令，對碰撞檢測、初始機床位置、換刀位置、機床行程極限等參數進行設置。
(二)配置數控系統MIKRON五軸加工中心配置的數控系統為Hei-denhainiTNC530，在VERICUT菜單條中選擇配置控制打開控制文件，在控制系統庫下選擇hei530．ctl作為機床控制系統。但VERICUT提供的控制系統是最基本的配置，需根據機床實際情況進行相關參數設置。可在VERICUT菜單條中選擇配置控制設定命令，在彈出對話框中“旋轉”標簽下設置A軸旋轉臺型為“EIA(360絕對)”，C2軸旋轉臺型為“線性”，絕對旋轉式方向為“正向CCW絕對”，使用RTCP參數項設置為“RTCP旋轉軸偏置”，并將RTCP輪廓運動設置為“是”。此外，該控制文件缺少A、C軸夾緊及松開輔助指令M10/M11以及M15/M16，為避免仿真時產生不必要的報警，需選擇VERICUT菜單條中配置文字格式命令，在彈出對話框的“字格式”標簽中添加此四個輔助功能名字。圖2MIKRONUCP800DURO仿真機床模型
(三)創建刀具庫利用VERICUT的刀具管理功能，可建立加工所需刀具并形成刀具庫。建立刀具時，需分別定義刀具(Cutter)及刀具夾持器(Holder)的形狀尺寸，應根據實際情況精確繪制，以保證仿真的可靠性。在刀具庫中，應為每一把創建的刀具設置好對應的刀具號，并將刀具的裝夾點設置在刀具夾持器頂面中心位置，以確保正確調用刀具。
二、渦輪導向器的加工仿真
調用已經創建好的五軸工藝系統仿真環境，完成以下步驟:(1)導入零件及毛坯模型。在VERICUT中導入模型文件后，應確保模型處于正確的位置，否則會出現加工錯誤的情況。通常的做法是，在機床上安裝好工件以后，通過對刀操作確定工件上對刀點在機床坐標系中的坐標值，然后在三維CAD軟件中移動零件模型，使模型上對刀點在工件坐標系(WCS)中的坐標值與實際對刀值一致，并將模型的加工坐標系(MCS)與工件坐標系設置為重合，再以STL格式導出模型文件。這樣可確保導入模型后，無需再在VERICUT環境中移動模型，也無需設置加工坐標系統，利用仿真軟件默認的機床原點及加工坐標系即可實現仿真加工。(2)調用NC程序。(3)啟動仿真。仿真過程中，若出現干涉、碰撞、超程等錯誤，仿真軟件能自動報錯，并指示出錯的具體情況。據此，可重新編制數控程序、調整刀具尺寸、調整工件裝夾位置，繼續仿真加工。渦輪導向器的加工仿真如圖3所示。
三、結論
本文基于VERICUT仿真軟件構件了MIKRONUCP800DURO五軸加工中心仿真環境，實現了渦輪導向器的仿真加工，并在生產實踐中驗證了此仿真環境的正確性和實用性。使用該仿真環境，解決了實際加工過程中的過切、碰撞等問題，并在保證不干涉的前提下，有效地降低了刀具的懸伸長度，提高了刀具的安裝剛度，在延長刀具壽命、保證加工表面質量、降低生產成本，提高工作效率等方面起到了良好的作用。
作者：劉志學林盛何正琛成單位：成都航空職業技術學院
1有限元分析裝夾變形
西門子NX是一個完全集成的CAD/CAM/CAE軟件集，具有強大的計算機輔助設計、分析和制造功能。本文通過西門子NX的CAD/CAM/CAE來完成建模、有限元分析及數控編程。首先，在NX的CAD模塊進行三維建模，完成建模后進入NX的結構分析模塊，創建新分析方案，選擇解算器，這里用NXnastran，材料設置為steel，即對應的45鋼。網格劃分是有限元分析的基礎，其目的是將結構轉化為離散的連續實體，有限元網格劃分的質量，直接影響到分析結果的精確度和分析所用的時間，在保證解算精度的情況下盡量提高數值計算的速度。
在NX仿真導航器中激活FEM文件，將其設為顯示部件，選擇“3D四面體網格”工具，選用具有較高計算精度的“10節點四面體單元”對零件進行網格劃分。在NX仿真導航器中激活仿真文件，將其設為顯示部件，在約束類型中選擇“固定約束”工具，選擇尺寸100的平面定義固定全約束。在載荷類型中選擇“力”工具，選擇固定約束對面橢圓面（事先適當分割面），設置作用力為500N，力的方向為100平面的垂直方向。有限元模型建立后，可進行模型檢查，如網格、節點/單元、載荷、約束及材料等，檢查沒有錯誤，進行求解，求解完成后，對分析結果進行綜合評定，如圖2所示。
變形輸出excel文件格式，經過后處理輸出的excel文件詳細地記錄了各坐標點上的變形量，如表1所示。有限元分析施加載荷和邊界條件時，添加的力和約束與實際加工時工件的夾緊力、支撐點應相符合，以模擬工件實際受力情況。
2數控編程加工
利用excel的計算功能，將原始點和變形量進行比較，得到變形后的坐標點。將這些坐標點輸入NX軟件，用NX的建模功能三維建模，得到變形后的橢圓模型，因為NX平面銑適用于側壁垂直底面或頂面為平面的工件加工，故選用NX的平面銑類型，加工輪廓刀具選用D40立銑刀，30°斜面選用60°成型刀，選擇加工面，設置相關參數，生成軌跡后，后處理輸出G代碼。實際加工中可以通過測量工件夾緊后的變形量來控制夾緊力。本例在有限元分析時添加的力為500N，分析橢圓200mm尺寸變形量為0.516mm。加工時工件夾緊后，實際測量橢圓200mm尺寸變形量達到0.516mm時停止夾緊，這時有限元分析時添加的力與實際工件夾緊力應基本相等。實際加工時上下方向可增加輔佐支撐，以防止數控加工時工件震動。
3結語
引起薄壁零件加工變形的原因很多，諸如切削力、材料變形、安裝夾緊力等，本文對橢圓環工件安裝夾緊力產生的變形進行有限元分析，利用變形后的數據數控編程，以主動抵消夾緊力產生的變形，加工后零件變形量符合圖紙要求。
作者：劉鏑時單位：上海電機學院
關鍵詞：合理使用，數控車床，管理
1.前言
數控車床是一種高精度、高效率的自動化機床。它配備多工位刀塔或動力刀塔，機床就具有廣泛的加工藝性能，可加工直線圓柱、斜線圓柱、圓弧和各種螺紋、槽、蝸桿等復雜工件，數控車床又稱為 CNC車床，即計算機數字控制車床，是目前國內使用量最大，覆蓋面最廣的一種數控機床，約占數控機床總數的25%。數控車床是數控機床的主要品種之一，它在數控機床中占有非常重要的位置，幾十年來一直受到世界各國的普遍重視并得到了迅速的發展。
2. 如何合理使用數控車床
（1）做好試運轉前的準備
數控車床幾何精度檢驗合格后，需要對整機進行清理。用浸有清洗劑的棉布或綢布，不得用棉紗或紗布。論文寫作，管理。清洗掉數控車床出廠時為保護導軌面和加工面而涂的防銹油或防銹漆。清洗數控車床外表面上的灰塵。在各滑動面及工作面涂以數控車床規定使滑油。仔細檢查數控車床各部位是否按要求加了油，冷卻箱中是否加足冷卻液。數控車床液壓站、自動間裝置的油是否到油位批示器規定的部位。 檢查電氣控制箱中各開關及元器件是否正常，各插裝集成電路板是否到位。 通電啟動集中裝軒，使各部位及油路中充滿油。做好數控車床各部件動作前的一切準備。
（2）數控車床操作、維修人員必須是掌握相應數控車床專業知識的專業人員或經過技術培訓的人員，且必須按安全操作規程及安全操作規定操作數控車床；數控車床的PLC程序是數控車床制造商按數控車床需要設計的，不需要修改。不正確的修改，操作數控車床可能造成數控車床的損壞，甚至傷害操作者；除一些供用戶使用并可以改動的參數外，其它系統參數、主軸參數、伺服參數等，用戶不能私自修改，否則將給操作者帶來數控車床、工件、人身等傷害；修改參數后，進行第一次加工時，數控車床在不裝刀具小型數控銑床和工件的情況下用數控車床鎖住、單程序段等方式進行試運行，確認數控車床正常后再使用數控車床；數控車床全部連接器、接頭等，不允許帶電拔、插操作。非專業人員不得打開電柜門，打開電柜門前必須確認已經關掉了數控車床總電源開關。
（3）正確進行超程復位和急停復位。
數控車床在運行過程中或手動運行時出于操作不慎或程序問題，導致往某一方向的運行超出數控車床的行程(即超程)，此時行程開關壓下，數控車床在這一運動方向上自動鎖住運行，應往相反方向運行數控車床直至解除超程報警，恢復正常。
當加工操作過程中發生緊急情況時，按下操作面板上的“急停”按鈕采取白我保護后，計算機仍繼續工作，但伺服電源和電動機已斷電。經手工控制使得數控車床恢復正常后，可繼續進行加工操作。
（4）重視工作環境，避開陽光直射，安裝防振裝置，并盡量遠離振動源。數控車床附近不應有電焊機、高頻處理等數控車床，避免高溫對數控車床精度的影響。始終保持數控車床的清潔與完整，周圍工具、刀具及附屬數控車床要整齊擺放。數控車床需要的壓縮空氣壓力應符合標準，并保持清潔。通風管路嚴禁使用鍍鋅鐵管，防止鐵銹堵塞過濾器。要定期檢查和維護氣、液分離器，嚴禁水分進入氣路。要有保護環節與裝置。裝置要保持清沾、油路暢通，各部位良好。油液必須符合標準，并經過濾。過濾裝置要定期清洗、更換濾芯，經檢驗合格才能使用。電氣系統的控制柜和強電柜門，應盡量少開。防止灰塵、油霧對電子元器件的腐蝕及損壞。論文寫作，管理。經常清理數控裝置的散熱通風系統，使數控系統可靠地運行。數控裝置的正常工作溫度為55℃-60℃。有超溫情況時，一定要立即停機檢測。論文寫作，管理。數控裝置儲存器(RW)的電池由系統自行隨時測定報警，及時更換才能繼續維持RW中的參數和程序等數據。更換電池時要在通電情況廠，切忌在斷電情況下拔掉電池，防止數據丟失。插板、印制電路板(如EPROM塊等)不能在通電情況F插撥，否則會出現一些無法補救的故障。也不要經常進行斷電插撥。論文寫作，管理。論文寫作，管理。在加工工件前，必須先對各坐標進行檢測加工。操作者必須齊數控車床啟動后進行“歸零”操作，防止數據丟失。數控車床精密測量裝置不能隨意拆動。復查程序，經模擬試驗后再正式開始停機兩周以上時應及時給數控車床通電，數控車床參數設置不能隨意修改，以免影響數控車床性能發揮。誤操作時要即時向維修人員說明情況，進行即時處理。數控車床外部結構簡化，密封可靠，自診斷功能日益完善，在對其的日常維護中除需對必要部分進行清潔擦拭外，不得任意拆卸其他部位。
（5）加強數控車床管理
數控車床管理是數控車床管理的重要內容之一，是企業數控車床管理中不可忽視的環節。數控車床是防止和延緩零件磨損和其他形式失效的重要手段之一。加強數控車床的管理工作，并把它建立在科學管理的基礎上，按技術規范的要求，正確選用各類材料，并按規定的時間、部位、數量進行，以降低摩擦、減少磨損，使數控車床有良好的是數控車床安全、穩定、持續、高效運行的重要保證，對于企業減少能耗，降低成本，降低數控車床故障發生率，延長數控車床使用壽命，保持數控車床完好并充分發揮數控車床效能和社會經濟效益都具有十分重要的意義。
掌握工作重點，即保持清潔，合理用油，按時定量，方法得當，不漏防堵。要求他們在主管人員的指導下，遵守換油規程，執行數控車床卡片的規定，做好數控車床循檢工作，并認真填寫好記錄。可以將部位、名稱及加油點數；每個加油點油脂牌號；加、換油時間；每次加、換油數量；每個加、換油點的負責人編制成圖表。維護人員要認真執行，并做好運行記錄。專業人員要定期檢查和不定期抽查圖表執行情況，發現問題及時處理。論文寫作，管理。點檢人員必須隨時注意數控車床各部狀況，發現問題及時報告和處理。
參考文獻：
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[4]吳玉香.淺談改造數控車床的質量控制[J].現代商貿工業,2007,(07).
論文關鍵詞：仿古地板，數控機床，自動化加工
近年來，仿古地板在國內外市場走俏，由于其獨特的紋理、色澤，帶給人們的視覺與觸感都明顯不同于普通地板。與傳統概念上的木地板相比，仿古地板色彩多變，以重色、深色為主，顯得厚重許多，在展現出木材本質特性的基礎上，加入了木制品受自然影響后日積月累形成的天然屬性，給予人更貼近自然的木質環境享受。
為了實現仿古地板表面紋理歷史積淀的厚重感，地板制造過程中在木材紋理的基礎上，人為地添加了手工雕刻的斑節、凹凸等“不和諧”元素。以實現仿古地板自然、多變的感官效果。由于手工加工存在著諸多的弊病，如工人勞動強度大，操作技術要求高，加工效率低，生產成本高等，若能將數控加工技術應用到仿古地板的加工中，取代大部分的手工加工，則有利于實現其機械化、高效化生產，降低工人勞動強度和生產成本。
1 仿古地板的加工方式及其現狀
目前流行的仿古地板樣式中，其凹凸表面的加工方式主要有隨機刨削、紋理刨削、拉絲、噴
砂、碳化、酸蝕等。隨機刨削加工主要用于紋理不明顯的地板加工中，通過在地板表面隨機刨削出凹槽，顯示出地板的凹凸感；紋理刨削加工分兩種，一種是對紋理明顯且粗大（如呈山形紋理的弦向板）的地板，通過人工沿深色紋理刨削的方法，使地板顯現出自然的浮的凹凸感，另一種是在紋理不明顯的板面上刨削出名貴木材紋理；拉絲加工主要用于紋理明顯但細密（如呈直線形的徑向板）的地板，通過拉絲加工可實現深色凹、淺色凸的效果。
單一加工方式獲得的仿古效果一般很不明顯，故多會采用混合加工方式的手工加工，以增強、豐富其凹凸感與自然美。而隨機刨削加工和紋理刨削深色加工均采用純手工操作，即工人用手工刮刀憑經驗控制刮刀力度和路徑，加工出不同的紋理和凹凸觸感。不難看出，在現階段仿古地板加工中，手工刮板工序至關重要，正是由于手工加工的隨機性，使仿古地板展現出其獨特的唯一性數控機床，為消費者所青睞。
本文探討仿古地板數控加工的可行性，提出了基于數控技術的三種仿古地板凹凸面加工方法，并進行了加工實驗，為改善仿古地板的加工現狀，實現高效、高質、綠色加工開拓新方法。
2 仿古地板的數控加工設計
仿古地板表面的凹凸質感，主要是將木地板表面加工出約0-0.2mm深度的隨機、自然、光滑的凹凸紋理。如果采用普通的機械加工（如靠模銑），可生產凹凸紋理的板面，但由于是固定仿形，紋理單一，缺乏變化，不能實現自然的效果；而采用數控機床作為加工設備，利用隨機數控軟件、設計刀具走刀路徑和專用銑刀，則可以產生多種紋理的凹凸組合，代替手工刮板工序。
根據木質地板和數控加工的特點，可以設計三種數控仿古加工：隨機路徑凹凸面數控加工、仿真紋理數控加工和原紋理凹凸數控加工。
2.1 隨機路徑凹凸面數控加工設計
隨機路徑凹凸面數控加工是在紋理不清晰的地板面上加工出隨機的凹凸面，使之產生特有的、經年累月、風霜侵蝕的古韻。為確保每塊地板都有紋理凹凸感，且每塊地板凹凸的紋理各不相同，在對數控機床進行刀具路徑編程時，需要編制多種不同的刀具路徑，并隨機改變刀具的走刀方向。由于每個路徑程序的部分參數都可以在一定范圍內進行調整（如銑刀垂直板面的吃刀量可以在0-0.2mm間變動、刀具進給速度變化改變表面粗糙度、刀具路徑中部分軌跡缺省等），且路徑程序本身具有多樣性，使得數控加工足以克服靠模加工制品表面凹凸形狀單一的不足，生產出同人工刮板效果相同的仿古地板。
如圖1所示，通過計算機輔助軟件繪制好曲線區域后，將區域雕刻形成沿矢量加工的刀具路徑，形成仿真圖像并進行加工。原本平整光滑的板面經過數控機床的刨削加工，產生了一定的凹凸感。
圖1 隨機凹凸面設計圖及其仿真效果
這種通過設計多種刀具路徑程序，并在一定范圍內修改加工參數的數控加工方式，可以避免地板紋理的單一和重復，且減少了因手工工序所需的用工人數，僅需要個別技術人員定期維護和檢修數控機床，保障其順暢工作即可。這樣的生產車間利于管理，車間可實現連續性工作，并且減少了因個別刮板工人經驗不足而造成刮板質量問題。
當然，為了實現地板紋理的多樣性，這種數控加工方式在路徑程序設計方面對技術人員提出了更高的要求，即要設計出盡可能多的路徑方案，以滿足不同規格不同材質的地板樣式需求。
2.2 仿真紋理數控加工設計
仿真紋理數控加工是在紋理不清晰的地板面上加工出名貴木材的紋理，“以假亂真”，提高了地板的檔次。通過對不同名貴木材紋理收集整理，建立紋理數據庫，并基于此形成加工路徑，通過隨機改變路徑的可變參數，使紋理既真實又獨特，達到高檔木材的紋理視覺效果和仿古感覺。
如圖2和圖3所示，通過仿真紋理數控加工，板面形成了與天然木紋理相差無幾的紋理結構。
圖2 仿真紋理設計圖及其仿真效果（山峰形紋理）
圖3 仿真紋理設計圖及其仿真效果（樹瘤紋理）
2.3 原紋理凹凸數控加工設計
由于木材的紋理是天然形成的，具有紋理的唯一性，根據其紋理雕刻而成的仿古地板，其凹凸組合也必將是唯一的，而且更具天然效果核心期刊。
為獲取木地板的紋理圖像，數控機床上料工段地板輸送裝置上需安裝圖像獲取設備（如攝像機），獲取到的圖像資料經后期圖像處理，依一定順序傳達給數控系統數據庫。通過CAD/CAM計算機輔助設計軟件，根據紋理信息特征設計產生刀具路徑，即仿古地板凹凸表面加工路徑，進行加工。在設計時，可采取不同的刀具吃刀量變化方式，使凹凸感富于變化。
如圖4所示，地板圖像經過適當的處理，即可獲得數控系統軟件可用的紋理特征信息。通過改變吃刀量的值域范圍（如可以采用紋路與紋路之間遞增、遞減或是交替深淺的加工方式）來進行加工，即便是兩塊紋理相似的地板，也可以加工出完全不同的凹凸感。
圖4 木地板的紋理處理效果圖
這種利用木材天然紋理生成刀具路徑的數控加工方式，不僅能實現紋理凹凸多樣化，節約了用工成本，提高了企業管理效率，加強機床工作的連續性。在加工過程中，設計人員僅需把握好持刀量參數的變化即可，真正實現了仿古地板的機械化自動加工。
3 仿古地板數控加工實驗
本實驗利用電腦軟件進行紋理設計并形成刀具走刀路徑，設計圖如圖1、2、3所示，采用通用步進數控雕刻機進行數控加工。試材為柞木面板的多層復合地板。加工效果與仿真圖像一致，能夠達到預期效果。實際加工效果如圖5、6、7所示。
圖5 試件1數控機床，隨機凹凸數控加工
圖6 試件2，仿真紋理數控加工（山峰形紋理）
圖7 試件3，仿真紋理數控加工（樹瘤紋理）
4 經濟測算及可行性分析
目前地板生產企業從事仿古地板加工的技工少有數十人，多有數百人，一般技工月工資為0.3萬元至0.6萬元，如果按平均工資0.4萬元/月計算，則100名技工每年需支付工資0.4×100×12=480萬元。而數控設備僅初次投資較大，但使用人工數量將大大減少。就目前的技術水平和市場售價，預計滿足要求的專用數控機床的可在120萬元/套內實現，可完成80%以上的加工。設備投資可以在1年左右收回。
一個熟練的技工完成一塊910mm×130mm仿古地板的簡單凹凸面加工約耗時204s，生產效率約為18塊/時·人，而紋理相對復雜的加工，僅為9塊/時·人。本次試驗采用單頭步進數控雕刻機進行數控加工。910mm×130mm地板完成簡單紋理加工（圖5）耗時316s，生產效率為12塊/時。對于復雜紋理的加工（圖6、7）耗時425s，即9塊/時，數控加工生產率與手工加工平均水平基本持平。本次試驗中采用的雕刻機并非專用數控設備，由于步進數控系統加工速度低，工件裝卡慢，致使加工效率低，如果開發出專用數控系統，采用專用軟件、交流伺服數控系統和專用進料裝置，其生產率可以成倍提升。
數控加工采用軟件產生紋理和凹凸面并自動完成加工，排除了人工操作存在的技能高低、容易疲勞等不利因素。數控機床在加工時的有效工作時間長，輔助時間短。而一個工人一天最多工作10小時，且在工作時間內高效工作時間只有4小時左右。而數控機床一天可工作20個小時以上，在時間上是人工工作量的兩倍，在工作效率上至少是人工的5倍。
5 結論
經過初步探討和實驗，利用數控加工技術代替手工仿古地板表面加工有一定的可行性；利用數控技術對銑削刀具進行隨機控制，不僅可以實現手工刮板的紋理和凹凸觸感，還可以全面提高生產效率，實現仿古地板的自動化連續生產，減少用工量，降低生產成本，在質量相當的情況下，提高生產效率。在實際生產中，通過數控加工技術的應用，可以代替80%以上的手工工序，只需少量的技師對木地板再進行進一步的個性化修飾即可。
參考文獻
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關鍵詞： 高性能 加工中心 結構特點
Mazak公司的JoeKraemer工學博士曾提出“高性能加工中心”的新概念。他著重強調了加工中心切削速度與加工零件精度的同時提高，它比高速切削機床更合理、更全面地反映了現代制造技術目前的發展方向。
高性能加工中心與高速加工中心的區別在于它除有一個能高速旋轉的主軸外，還設計了高精度的直線運動導軌、大功率主軸電機、精密主軸軸承、滾珠絲杠、高效伺服驅動電機和先進的CNC系統等。因而使加工中心在高效率下加工出高精度的零件，大大提高市場競爭力。
1.直線運動導軌
機床的各軸向運動的速度和精度，對實現高速切削至關重要。JoeKraemer博士在為高性能加工中心下定義時指出，在機床主軸轉速與刀具系統不變和保證滿足加工零件精度的前提下，如果各軸向運動不能達到f＝7.62-11.43m/min的進給速度，就不能稱之為高性能加工中心。但是要達到如此高的進給速度，則采用普通機床的方形導軌是遠遠不能實現的，必須選用直線運動導軌。試驗證明，直線運動導軌的摩擦系數僅為普通方形導軌的1/20。由于直線運動導軌的滾柱與導軌間的接觸面積遠遠小于方形導軌，因此使功率消耗也降低為方形導軌的1/20，且能保持長時間的很少磨損，大大提高導軌的使用壽命。精密的直線運動導軌具有一個淬火硬度為HRC58-62的經精密導軌磨床磨削的V型直線形導軌，直線形導軌的結構簡單，因此，容易加工、裝配、測量，以及能選擇合適的滾柱直徑等。
直線運動導軌具有高的剛度，與相互運動體之間無間隙存在，因而很少產生振動，能加工出低表面粗糙度的零件表面，延長刀具的使用壽命。THK獨自研制開發的LM滾動直線導軌副，由于改進了鋼球接觸部的形狀，采用近似鋼球直徑的曲率半徑的R溝槽形狀，使得鋼球接觸面的容許負荷增加了十幾倍，而且能長時間保持高精度狀態，運行2000Km后，磨損量僅為0.5Mm。正是由于其高剛性，并能實現高速進給，廣泛應用于高速加工機床。
2.精密滾珠絲杠和直線電機
加工中心的滾珠絲杠精度，以及直徑和螺距的大小直接影響加工中心的性能，尤其是在采用直線運動導軌的高性能加工中心都選擇高精度和大直徑大螺距的單頭滾珠絲杠。
競爭促進技術發展的典型例子莫過于THK美國公司的驅動速度可達200m/min的高速滾珠絲杠。一般認為滾珠絲杠傳動達到90m/min就不容易了，再快只能用直線電機驅動了。THK公司采用多種技術措施來提高滾珠絲杠的驅動速度：用特殊工程塑料做滾珠隔離架，既隔開滾珠，避免珠子間的摩擦，又起作用；為消除熱影響，絲杠為中空通冷卻液；為消除高速振動，中空絲杠內填阻尼材料，以提高阻尼特性。這是目前見到的驅動速度最快的滾珠絲杠。
大功率直線伺服電機，直接驅動工作臺作直線運動，并與由碳素纖維增強塑料制成的輕型結構工作臺和直線滾動導軌副匹配，實現高進給速度和高精度加工。
3.主軸軸承
從長遠的觀點上看，對磁力、氣動和靜壓軸承的市場需求量將會大大增加。但是，目前在高速機床中，最常用的還是組合式的向心推力滾珠軸承。在標準的機床主軸轉速條件下，在主軸前端經常安裝三排組合式的向心推力滾珠軸承，在主軸后端安裝兩排滾珠軸承。因為在主軸前端安裝三排組合式的向心止推滾珠軸承能極好地提高主軸剛度增加主軸的承載能力，這一點對于重載切削至關重要。
合理地選擇軸承材料同軸承種類同樣重要。雖然由軸承鋼制成的軸承目前仍被廣泛使用，但實踐證明，高速切削使用陶瓷軸承將表現出許多優點。盡管軸承鋼制成的軸承價格便宜，但其重量遠比同樣規格的陶瓷軸承重得多，由于重量重，高速切削中發熱量大，必須配置復雜的冷卻系統。同時隨著主軸轉速的提高，使作用在軸承上的向心力增大，使軸承溫度升高，引起主軸尺寸增大，影響加工零件的尺寸精度，使機床主軸所需功率增加。陶瓷軸承由于重量輕，將較好地解決這一技術難題。為了提高機床主軸剛度和切削能力，在陶瓷軸承上還可施加很大的預加載荷。由于陶瓷軸承有以上特點，因而使其使用壽命增長。
4.冷卻、及密封技術
高速機床容易產生較高溫度，如果不進行冷卻，將會引起熱變形。如為保證機床主軸的高精度，就必須穩定地控制主軸和軸承的溫度。目前，機床根據主軸結構不同，選擇外冷方式、內冷方式或內外共同冷卻方式對主軸、軸承進行冷卻。為達到高速，技術也得到發展，美國SETCO公司采用Kluber-speed BF72-22合成脂對精密主軸組，可達到極高的速度，其速度系數可達到dn值2000000以上。
精密主軸常常由于污物的進入，造成主軸的失效，原因是應為密封不好。美國SETCO公司開發了新型專利“SETCO AisShield”空氣隔離密封，集成了摩擦密封和迷宮式密封的優點。壓縮空氣切向送入固定前軸承座的循環槽，與主軸一起構成一個封閉的迷宮，空氣在槽內環繞主軸流動，該密封方式可使軸承壽命提高3倍。
5.數控系統
微電子技術的飛速發展，為數控系統向小型化和高集成化發展提供條件，系統的運算速度和操作界面也有了很大的改進，數控系統向高速、高精度和易操作的方向發展。
主要有以下特點：
（1）納米插補：為了減少插補的輪廓誤差，FANUC開發了納米級的插補功能，使數控系統在進行插補運算時采用1nm的精度進行運算，并以1nm的當量控制伺服電機的運行，系統的插補精度在1/1000000mm精度下運行，大幅度降低了系統的誤差。
（2）加速度控制（JERK）：機床在加速度變化時，會造成機床振動，影響加工精度。采用了加加速度控制功能后，會自動對進給速度處理，使本來為單位脈沖函數的加加速度變成一定時間內加加速度變化的函數，減少機床的振動。
（3）編程導入功能（manual guide I）：該功能改變了傳統的使用G代碼的形式，而采用圖形對話編程的形式，提供大量的輔助編程、計算的對話畫面，使系統更容易操作。
綜上所述，對高性能加工中心，不僅需設計出高轉速的主軸，還需有高性能CNC系統、高精度直線導軌、精密滾珠絲杠、軸承、選擇合適的冷卻方式、機床/刀具接口等。上述技術目前已用于許多高性能機床的生產實際，并取得了很好的經濟與社會效益。
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【關鍵詞】普通車床 數控改造 步進電機 數控刀架
一、改造要求
CA6140車床主要用于對中小型軸類、盤類及螺紋零件的加工，加工這些零件工藝上要求機床應該滿足以下要求：（一）能夠控制主軸正反轉，實現不同切削速度的主軸變速；（二）刀架能夠實現縱向和橫向的進給運動，并具有在換刀點自動改變四個刀位完成選擇刀具的功能；（三）加工螺紋時，應保證主軸轉一轉，刀架移動一個加工螺紋的螺距或導程。
二、機械部分的改造
（一）降速比計算
（二）轉動慣量計算
（三）剛度計算
三、安裝調試
安裝調試必須按照事先確定好步驟和要求進行，調試中首先測試安全哦保護系統的靈敏度，以防止人身和設備事故發生，調試現場必須要清理干凈，各運動坐標拖板處于全行程的中心位置，先空載實驗，然后加載實驗。
四、結語
經過大量的實踐證明，普通數控機床改造具有一定的可行性、實用性和穩定性，企業要在激烈的市場競爭中獲得生存、得到發展，它必須在最短的時間內以優異的質量、低廉的成本，制造出合乎市場需要的、性能合適的產品，而產品質量的優劣，制造周期的快慢，生產成本的高低，又往往受工廠現有加工設備的直接影響。目前，采用先進的數控機床，已成為我國制造技術發展的總趨勢。購買新的數控機床是提高數控化率的主要途徑，而改造舊機床、配備數控系統把普通機床改裝成數控機床也是提高機床數控化率的一條有效途徑。
參考文獻：
[1]余良英編著.床數控改造設計與實例.京：機械工業出版社；1998
