幫忙寫一份有關數控方面的畢業論文(數控高級)拜托各位大神

數控系統發展趨勢 從1952年美國麻省理工學院研制出第一臺試驗性數控系統，到現在已走過了半個世紀歷程。隨著電子技術和控制技術的飛速發展，當今的數控系統功能已經非常強大，與此同時加工技術以及一些其他相關技術的發展對數控系統的發展和進步提出了新的要求。 趨勢之一：數控系統向開放式體系結構發展 20世紀90年代以來，由于計算機技術的飛速發展，推動數控技術更快的更新換代。世界上許多數控系統生產廠家利用PC機豐富的軟、硬件資源開發開放式體系結構的新一代數控系統。開放式體系結構使數控系統有更好的通用性、柔性、適應性、可擴展性，并可以較容易的實現智能化、網絡化。近幾年許多國家紛紛研究開發這種系統，如美國科學制造中心(NCMS)與空軍共同領導的“下一代工作站/機床控制器體系結構”NGC，歐共體的“自動化系統中開放式體系結構”OSACA，日本的OSEC計劃等。開放式體系結構可以大量采用通用微機技術，使編程、操作以及技術升級和更新變得更加簡單快捷。開放式體系結構的新一代數控系統，其硬件、軟件和總線規范都是對外開放的，數控系統制造商和用戶可以根據這些開放的資源進行的系統集成，同時它也為用戶根據實際需要靈活配置數控系統帶來極大方便，促進了數控系統多檔次、多品種的開發和廣泛應用，開發生產周期大大縮短。同時，這種數控系統可隨CPU升級而升級，而結構可以保持不變。 趨勢之二：數控系統向軟數控方向發展 現在，實際用于工業現場的數控系統主要有以下四種類型，分別代表了數控技術的不同發展階段，對不同類型的數控系統進行分析后發現，數控系統不但從封閉體系結構向開放體系結構發展，而且正在從硬數控向軟數控方向發展的趨勢。 傳統數控系統，如FANUC 0系統、MITSUBISHI M50系統、SINUMERIK 810M/T/G系統等。這是一種專用的封閉體系結構的數控系統。目前，這類系統還是占領了制造業的大部分市場。但由于開放體系結構數控系統的發展，傳統數控系統的市場正在受到挑戰，已逐漸減小。 “PC嵌入NC”結構的開放式數控系統，如FANUC18i、16i系統、SINUMERIK 840D系統、Num1060系統、AB 9/360等數控系統。這是一些數控系統制造商將多年來積累的數控軟件技術和當今計算機豐富的軟件資源相結合開發的產品。它具有一定的開放性，但由于它的NC部分仍然是傳統的數控系統，用戶無法介入數控系統的核心。這類系統結構復雜、功能強大，價格昂貴。 “NC嵌入PC”結構的開放式數控系統 它由開放體系結構運動控制卡和PC機共同構成。這種運動控制卡通常選用高速DSP作為CPU，具有很強的運動控制和PLC控制能力。它本身就是一個數控系統，可以單獨使用。它開放的函數庫供用戶在WINDOWS平臺下自行開發構造所需的控制系統。因而這種開放結構運動控制卡被廣泛應用于制造業自動化控制各個領域。如美國Delta Tau公司用PMAC多軸運動控制卡構造的PMAC-NC數控系統、日本MAZAK公司用三菱電機的MELDASMAGIC 64構造的MAZATROL 640 CNC等。 SOFT型開放式數控系統 這是一種最新開放體系結構的數控系統。它提供給用戶最大的選擇和靈活性，它的CNC軟件全部裝在計算機中，而硬件部分僅是計算機與伺服驅動和外部I/O之間的標準化通用接口。就像計算機中可以安裝各種品牌的聲卡和相應的驅動程序一樣。用戶可以在WINDOWS NT平臺上，利用開放的CNC內核，開發所需的各種功能，構成各種類型的高性能數控系統，與前幾種數控系統相比，SOFT型開放式數控系統具有最高的性能價格比，因而最有生命力。通過軟件智能替代復雜的硬件，正在成為當代數控系統發展的重要趨勢。其典型產品有美國MDSI公司的Open CNC、德國Power Automation公司的PA8000 NT等。 趨勢之三：數控系統控制性能向智能化方向發展 智能化是21世紀制造技術發展的一個大方向。隨著人工智能在計算機領域的滲透和發展，數控系統引入了自適應控制、模糊系統和神經網絡的控制機理，不但具有自動編程、前饋控制、模糊控制、學習控制、自適應控制、工藝參數自動生成、三維刀具補償、運動參數動態補償等功能，而且人機界面極為友好，并具有故障診斷專家系統使自診斷和故障監控功能更趨完善。伺服系統智能化的主軸交流驅動和智能化進給伺服裝置，能自動識別負載并自動優化調整參數。 世界上正在進行研究的智能化切削加工系統很多，其中日本智能化數控裝置研究會針對鉆削的智能加工方案具有代表性。 趨勢之四：數控系統向網絡化方向發展 數控系統的網絡化，主要指數控系統與外部的其它控制系統或上位計算機進行網絡連接和網絡控制。數控系統一般首先面向生產現場和企業內部的局域網，然后再經由因特網通向企業外部，這就是所謂Internet/Intranet技術。 隨著網絡技術的成熟和發展，最近業界又提出了數字制造的概念。數字制造，又稱“e-制造”，是機械制造企業現代化的標志之一，也是國際先進機床制造商當今標準配置的供貨方式。隨著信息化技術的大量采用，越來越多的國內用戶在進口數控機床時要求具有遠程通訊服務等功能。 數控系統的網絡化進一步促進了柔性自動化制造技術的發展，現代柔性制造系統從點(數控單機、加工中心和數控復合加工機床)、線(FMC、FMS、FTL、FML)向面(工段車間獨立制造島、FA)、體(CIMS、分布式網絡集成制造系統)的方向發展。柔性自動化技術以易于聯網和集成為目標，同時注重加強單元技術的開拓、完善，數控機床及其構成柔性制造系統能方便地與CAD、CAM、CAPP、MTS聯結，向信息集成方向發展，網絡系統向開放、集成和智能化方向發展。 趨勢之五：數控系統向高可靠性方向發展 隨著數控機床網絡化應用的日趨廣泛，數控系統的高可靠性已經成為數控系統制造商追求的目標。對于每天工作兩班的無人工廠而言，如果要求在16小時內連續正常工作，無故障率在P(t)＝99%以上，則數控機床的平均無故障運行時間MTBF就必須大于3000小時。我們只對某一臺數控機床而言，如主機與數控系統的失效率之比為10:1(數控的可靠比主機高一個數量級)。此時數控系統的MTBF就要大于33333.3小時，而其中的數控裝置、主軸及驅動等的MTBF就必須大于10萬小時。如果對整條生產線而言，可靠性要求還要更高。 當前國外數控裝置的MTBF值已達6000小時以上，驅動裝置達30000小時以上，但是，可以看到距理想的目標還有差距。 趨勢之六：數控系統向復合化方向發展 在零件加工過程中有大量的無用時間消耗在工件搬運、上下料、安裝調整、換刀和主軸的升、降速上，為了盡可能降低這些無用時間，人們希望將不同的加工功能整合在同一臺機床上，因此，復合功能的機床成為近年來發展很快的機種。 柔性制造范疇的機床復合加工概念是指將工件一次裝夾后，機床便能按照數控加工程序，自動進行同一類工藝方法或不同類工藝方法的多工序加工，以完成一個復雜形狀零件的主要乃至全部車、銑、鉆、鏜、磨、攻絲、鉸孔和擴孔等多種加工工序。 普通的數控系統軟件針對不同類型的機床使用不同的軟件版本，比如Siemens的810M系統和802D系統就有車床版本和銑床版本之分。復合化的要求促使數控系統功能的整合。目前，主流的數控系統開發商都能提供高性能的復合機床數控系統。 趨勢之七：數控系統向多軸聯動化方向發展 由于在加工自由曲面時，3軸聯動控制的機床無法避免切速接近于零的球頭銑刀端部參予切削，進而對工件的加工質量造成破壞性影響，而5軸聯動控制對球頭銑刀的數控編程比較簡單，并且能使球頭銑刀在銑削3維曲面的過程中始終保持合理的切速，從而顯著改善加工表面的粗糙度和大幅度提高加工效率，因此，各大系統開發商不遺余力地開發5軸、6軸聯動數控系統，隨著5軸聯動數控系統和編程軟件的成熟和日益普及，5軸聯動控制的加工中心和數控銑床已經成為當前的一個開發熱點。 最近，國外主要的系統開發商在6軸聯動控制系統的研究上已經取得和很大進展，在6軸聯動加工中心上可以使用非旋轉刀具加工任意形狀的三維曲面，且切深可以很薄，但加工效率太低一時尚難實用化。 電子技術、信息技術、網絡技術、模糊控制技術的發展使新一代數控系統技術水平大大提高，促進了數控機床產業的蓬勃發展，也促進了現代制造技術的快速發展。數控機床性能在高速度、高精度、高可靠性和復合化、網絡化、智能化、柔性化、綠色化方面取得了長足的進步?，F代制造業正在迎來一場新的技術革命。

我們機電系的一篇論文，看看行不行 雕塑曲面體混流式葉片的多軸聯動數控加工編程技術 摘要：轉輪葉片是水輪機能量轉換的關鍵部件，也是最難加工的零件，目前多軸聯動數控加工是解決該類大型雕塑曲面零件最有效的加工方法。多軸聯動數控加工編程則是實現其高精度和高效率加工的最重要環節。本文介紹混流式水輪機葉片五軸聯動數控加工大型雕塑曲面編程中涉及到轉輪葉片三維造型、刀位軌跡計算、切削仿真、機床運動碰撞仿真、后置變換等關鍵技術。通過對這些技術的鏈接和研究，開發實現了大型葉片的多軸聯動加工。 關鍵詞：數控編程 引言 水輪機是水力發電的原動機，水輪機轉輪葉片的制造，轉輪的優劣，對水電站機組的安全、可靠性、經濟性運行有著巨大的影響。水輪機轉輪葉片是非常復雜的雕塑面體。在大中型機組制造工藝上，長期以來采用的“砂型鑄造―― ―砂輪鏟磨――立體樣板檢測 ―的制造工藝，不能有效地保證葉片型面的準確性和制造質量。目前采用五軸聯動數控加工技術是當今機械加工中的尖端高技術。大型復雜曲面零件的數控加工編程則是實現其數字化制造的最重要的技術基礎，其數控編程技術是一個數字化仿真評價及優化過程。其 關鍵技術包括：復雜形狀零件的三維造型及定位，五 軸聯動刀位軌跡規劃和計算，加工雕塑曲面體的刀軸 控制技術，切削仿真及干涉檢驗，以及后處理技術等。 大型復雜曲面的多軸聯動數控編程技術使雕塑曲面體 轉輪葉片的多軸數控加工成為可能，這將大大推動我 國水輪機行業的發展和進步，為我國水電設備制造業 向著先進制造技術發展奠定基礎。 大型混流式水輪機葉片的多軸數控加工編程過程大型復雜曲面零件的五軸聯動數控編程比普通零件編程要復雜得多，針對混流式葉片體積大并且型面曲率變化大的特點，通過分析加工要求進行工藝設計，確定加工方案，選擇合適的機床、刀具、夾具，確定合理的走刀路線及切削用量等；建立葉片的幾何模型、計算加工過程中的刀具相對于葉片的運動軌跡，然后進行葉片的切削仿真以及機床的運動仿真，反復修改加工參數、刀具參數和刀軸控制方案，直到仿真結果確無干涉碰撞發生，則按照機床數控系統可接受的程序格式進行后處理，生成葉片加工程序。其具體編程過程如圖-所示。 圖-大型混流式葉片的五軸聯動數控加工編程流程!! 混流式水輪機葉片的三維幾何建模 混流式葉片這一復雜雕塑曲面體由正面、背面、與上冠相接的帶狀回轉面、與下環相接的帶狀回轉面、 大， 可編寫一個.*/0程序讀入這些三維坐標點，然后采用雙三次多補片曲面片通過自由形式特征的通過曲線的方法進行曲面造型，如圖1所示。葉片的毛坯形狀可從設計數據點進行偏置計算處理，或者從三維測量得到的點云集方式確定對葉片的各個曲面分別進行234$曲面造型，并縫合成實體。 !# 葉片加工工藝規劃 加工方案和加工參數的選擇決定著數控加工的效率和質量。我們根據要加工葉片的結構和特點可選擇大型龍門移動式五坐標數控銑鏜床，根據三點定位原理經大量的研究分析，決定在加工背面是采用通用的帶球形的可調支撐，配以葉片焊接的定位銷對葉片定位，在葉片上焊接必要的工藝塊，采用一些通用的拉緊裝置來裝夾。加工正面時，采用在加工背面時配合銑出的和背面型面完全一致的胎具，將葉片背面放入胎具，利用焊接的工藝塊進行調整找正，仍然采用通用的拉壓裝置進行裝夾。由于葉片由多張曲面組合而 成，為了解決加工過程中的碰撞問題，我們采用沿流線 走刀，對于葉片的正背面進行分區域加工，根據曲面各 處曲率的不同采用不同直徑的刀具、不同的刀軸控制方 式來加工。對每個面一般分多次粗銑和一次精銑。在機 床與工件和夾具不碰撞和不干涉情況下，盡量采用大直 徑曲面面銑刀，以提高加工效率。葉片正背面我們選用 刀具直徑!-56曲面面銑刀粗銑、!-16曲面面銑刀精銑， 葉片頭部曲面采用!76的曲面面銑刀加工，出水邊采用!76螺旋玉米立銑刀五軸聯動側銑。根據后續仿真情況 反復做刀位編輯，以尋求合理的加工方案。在滿足加工 要求、機床正常運行和一定的刀具壽命的前提下盡可能 的提高加工效率。 !$葉片五軸聯動加工刀位軌跡的生成 針對大型混流式葉片各曲面的特點，進行合理的刀 位軌跡規劃和計算，是使所生成的刀位軌跡無干涉、無 碰撞、穩定性好、編程效率高的關鍵。由于五軸加工的 刀具位置和刀具軸線方向是變化的，因此五軸加工的是 由工件坐標系中的刀位點位置矢量和刀具軸線方向矢量 組成，刀軸可通過前傾角和傾斜角來控制，于是我們可 根據曲面在切削點處的局部坐標計算出刀位矢量和刀軸 矢量。從加工效率、 表面質量和切削工 藝性能來看，選擇 沿葉片造型的參數 線作為銑削加工的 方向分多次粗銑和 一次精銑，然后劃 分加工區域，定義 與機床有關的參數， 根據以上所選葉片 的加工部位、裝夾 圖, 混流式葉片的刀軌生成 定位方式、機床、 刀具及切削參數和余量分布情況將葉片分為多個組合面 分別進行加工。通過對曲面曲率的分布情況的分析對于 不同的區域采用不同的面銑刀。粗加工給出每次加工的 余量，精加工采用同一直徑的銑刀，根據粗糙度要求給 定殘余高度，根據具體情況選擇切削類型、切削參數、 刀軸方向、進退刀方式等參數，生成的刀位軌跡如圖, 所示。但是對于像葉片這樣的曲率變化很大而又不均勻 的雕塑曲面零件我們還要根據情況作大量的刀位編輯， 并且必須進一步通過切削仿真做干涉和碰撞檢查修改和 編輯刀軌。 !#葉片五軸聯動數控加工仿真 數控加工仿真通過軟件模擬加工環境、刀具路徑 與材料切除過程來檢驗并優化加工程序。在計算機上 仿真驗證多軸聯動加工的刀具軌跡，輔助進行加工刀 具干涉檢查和機床與葉片的碰撞檢查，取代試切削或 試加工過程，可大大地降低制造成本，并縮短研制周 期，避免加工設備與葉片和夾具等的碰撞，保證加工 過程的安全。加工零件的!代碼在投入實際的加工之 前通常需要進行試切，水輪機葉片是非常復雜的雕塑 曲面體，開發利用數控加工仿真技術是其成功采用五 軸聯動數控加工的關鍵。在此，我們首先進行工藝系 統分析，明確機床!!系統型號、機床結構形式和尺 寸、機床運動原理和機床坐標系統。用三維!,-軟件建 立機床運動部件和固定部件的實體幾何模型，并轉換 成仿真軟件可用的格式，然后建立刀具庫，在仿真軟 件中新建用戶文件，設置所用!!系統，并建立機床運 動模型，即部件樹，添加各部件的幾何模型，并準確 定位，最后設置機床參數。 接下來將葉片模型變換到 加工位置計算出刀具軌跡，再以此軌跡進行葉片切削 過程、刀位軌跡和機床運動的三維動態仿真。這樣就 可以清楚的監控到葉片加工過程中的過切與欠切、刀 桿和聯接系統與葉片、機床各運動部件與葉片和夾具 間的干涉碰撞，從而保證了數控編程的質量，減少了 試切的工作量和勞動強度，提高了編程的一次成功率， 縮短了產品設計和加工周期，大大提高生產效率。如 在數控加工行業進行推廣，可產生巨大的經濟和社會 效益。葉片的切削仿真如圖.所示，葉片的機床加工仿 真如圖/所示。 圖. 混流式葉片的切削仿真圖/ 混流式葉片的機床加工仿真 !$葉片刀位軌跡的后置處理 后置處理是數控編程的一個重要內容，它將我們前 面生成的刀位數據轉換成適合具體機床的數據。后處理 最基本的兩個要素就是刀軌數據和后處理器。我們應首 先了解龍門移動式五坐標數控銑鏜床的結構、機床配備的附屬設備、機床具備的功能及功能實現的方式和機床 配備的數控系統，熟悉該系統的!編程包括功能代碼 的組成、含義。然后應用通用后置處理器導向模板，根 據以上掌握的知識，開發定制專用后置處理器。然后將 我們已得刀位源文件進行輸入轉換成可控制機床加工的 !代碼。 % 結束語 復雜曲面的多軸聯動數控編程是一涉及到眾多領域 知識的復雜流程，是數字化仿真及優化的過程。本文介 紹的大型水輪機葉片的多軸聯動編程技術，已用于工程 實際大型葉片的數控編程中，實現了大型轉輪葉片的五 軸聯動數控加工的刀位軌跡計算和加工仿真，保證了后 續數控加工的質量和效率，已作為大型水輪機葉片五軸 聯動數控加工的編程工具用于實際生產中。