毕业设计（论文）-数控车床加工曲线形零件的研究.doc

摘要
本文针对数控车床加工曲线形零件的研究,介绍一般方法,并对最小二乘法求逼近圆弧法进行重点介绍。对具有三种典型曲线(椭圆、双曲线、抛物线)高精度的零件加工程方法进行分析,为了更好提高加工精度,通过对数控车床加工曲线形零件的三种一般加工方法(等间距直线逼近编程法、等间距圆弧逼近编程法、)的比较,得出等误差圆弧逼近编程法是加工曲线形零件的最佳方法。对最小二乘法的数学原理进行介绍,关于数控车床用最小二乘法求逼近圆弧的方法进行了重点深入的研究,用典型的加工实例完善了数控车床加工曲线形零件的方法。从而提出采用最小二乘法的方法在精度或客观条件允许的条件下近似描述之,就是相对真理逼近绝对真理。从加工具有高精度的三种典型曲线(椭圆、双曲线、抛物线)形成的面的零件,各列出几个具有代表性的例子进行分析。这几个在数控车床加工的实例,更加完善了数控车床加工曲线形零件方法的研究。
本论文的研究成果对数控技术加工曲线形零件的开发有一定参考价值。
关键词:数控加工,曲面加工,加工方法。
第1章绪论

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随着社会生产和科学技术的不断发展,人们对产品质量和生产效率的要求越来越高。数控机床不仅在宇航、造船、军工等领域被广泛使用,而且也进入了汽车、机械制造、模具加工等行业。目前,在这些行业中,产品种类不断更新,形状结构日趋复杂,精度和质量也不断提高。因此,普通机床越来越难以满足这种生产的需要。同时,由于生产水平的提高,数控机床的价格不断下降,从而极大地促进了数控机床的普及、应用和发展。
数控(Numerical Control—NC)技术近代发展起来的一种自动控制技术,用数字化信号对机床运动及加工过程进行控制的一种方法。采用数控技术实现数字控制的一整套装置和设备,称为数控系统。
数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化,使制造业成为工业化的象征,而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大,它对国计民生的一些重要行业(IT、汽车、轻工、医疗等)的发展起着越来越重要的作用,因为这些行业所需装备的数字化已是现代发展的大趋势。当前数控车床呈现以下发展趋势。
1. 高速、高精密化
高速、精密是机床发展永恒的目标。随着科学技术突飞猛进的发展,机电产品更新换代速度加快,对零件加工的精度和表面质量的要求也愈来愈高。为满足这个复杂多变市场的需求,当前机床正向高速切削、干切削和准干切削方向发展,加工精度也在不断地提高。另一方面,电主轴和直线电机的成功应用,陶瓷滚珠轴承、高精度大导程空心内冷和滚珠螺母强冷的低温高速滚珠丝杠副及带滚珠保持器的直线导轨副等机床功能部件的面市,也为机床向高速、精密发展创造了条件。
数控车床采用电主轴,取消了皮带、带轮和齿轮等环节,大大减少了主传动的转动惯量,提高了主轴动态响应速度和工作精度,彻底解决了主轴高速运转时皮带和带轮等传动的振动和噪声问题。采用电主轴结构可使主轴转速达到10000r/min以上。
直线电机驱动速度高,加减速特性好,有优越的响应特性和跟随精度。用直线电机作伺服驱动,省去了滚珠丝杠这一中间传动环节,消除了传动间隙(包括反向间隙),运动惯量小,系统刚性好,在高速下能精密定位,从而极大地提高了伺服精度。
直线滚动导轨副,由于其具有各向间隙为零和非常小的滚动摩擦,磨损小,发热可忽略不计,有非常好的热稳定性,提高了全程的定位精度和重复定位精度。
  通过直线电机和直线滚动导轨副的应用,可使机床的快速移动速度由目前的10~20m/mim提高到60~80m/min,甚至高达120m/min。
  2. 高可靠性
数控机床的可靠性是数控机床产品质量的一项关键性指标。数控机床能否发挥其高性能、高精度和高效率,并获得良好的效益,关键取决于其可靠性的高低。
3. 数控车床设计CAD化、结构设计模块化
随着计算机应用的普及及软件技术的发展,CAD技术得到了广泛发展。CAD不仅可以替代人工完成繁琐的绘图工作,更重要的是可以进行设计方案选择和大件整机的静、动态特性分析、计算、预测及优化设计,可以对整机各工作部件进行动态模拟仿真。在模块化的基础上在设计阶段就可以看出产品的三维几何模型和逼真的色彩。采用CAD,还可以大大提高工作效率,提高设计的一次成功率,从而缩短试制周期,降低设计成本,提高市场竞争能力。
  通过对机床部件进行模块化设计,不仅能减少重复性劳动,而且可以快速响应市场,缩短产品开发设计周期。
4. 功能复合化
  功能复合化的目的是进一步提高机床的生产效率,使用于非加工辅助时间减至最少。通过功能的复合化,可以扩大机床的使用范围、提高效率,实现一机多用、一机多能,即一台数控车床既可以实现车削功能,也可以实现铣削加工;或在以铣为主