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自動化機床論文范文1
關鍵詞：電氣控制；PLC技術；自動化；無人值守
1 引言
隨著可編程邏輯控制器（PLC）技術的逐漸發展，很多工業生產要求實現自動化控制的功能，都采用PLC來構建自動化控制系統，尤其是對于一些電氣控制較為復雜的電氣設備和大型機電裝備，PLC在電氣化和自動化控制方面具有獨到的優勢，如順序控制，可靠性高，穩定性好，易于構建網絡化和遠程化控制，以及實現無人值守等眾多優點。基于此，PLC技術逐漸成為工業電氣自動化控制的主要應用技術。
本論文主要結合數控機床的電氣化功能的改造，詳細探討數控機床電氣化改造過程中基于PLC技術的應用，以及PLC技術在實現數控機床自動化控制功能上的應用，以此和廣大同行分享。
2 數控機床的電氣化改造概述
2.1 數控機床的主要功能
數控機床是實現機械加工、制造和生產中應用的最為廣泛的一類機電設備。數控機床依托數控化程序，實現對零部件的自動切削和加工。但是目前我國仍然有超過近1000萬臺的數控機床，主要依靠手動控制完成切削加工，無法實現基本的電氣化和自動化控制。為此，本論文的主要的目的是基于PLC控制技術，實現數控機床的電氣化改造，主要實現以下功能：
（1） 數控機床的所有電機、接觸器等實現基于PLC的自動化控制；
（2）數控機床的進給運動由PLC控制自動完成，無需人工手動干預；
（3） 自動檢測零部件切削過程中的相關參數，如加工參數、狀態參數等等；
（4） 結合上位機能夠實現對數控機床的遠程控制，以達到無人值守的目的。
2.2 電氣化改造的總體方案
結合上文對于數控車床的電氣化、自動化改造的功能要求，確定了采用上位機與下位機結合的自動化改造方案。該方案總體結構分析如下：
（1） 上位機借助于工控機，利用工控機強大的圖像處理能力，重點完成數控車床的生產組態畫面顯示，以及必要的生產數據的傳輸、保存、輸出，同時還要能夠實現相關控制指令的下達，確保數控車床能夠自動完成所有切削加工生產任務。
（ 2）下位機采用基于PLC技術的電氣控制模式，由傳感器、數據采集板卡負責采集數控車床的生產數據、環境數據、狀態數據等所有參數，由PLC實現對相關數據的計算，并傳輸給上位機進行相關數據的圖形化顯示和保存；另一方面，PLC控制系統還接收來自于上位機的控制指令，實現對數控車床的遠程控制。
（3） 對于數控車床最為關鍵的控制――進給運動的控制，利用PLC+運動控制板卡的模式實現電氣化和自動化的控制。具體實現方式為：選用合適的運動控制板卡，配合PLC的順序控制，對進給軸電機實現伺服運動控制，從而實現對數控車床進給運動的自動化控制。
3 數控車床電氣化自動控制改造的實現
3.1 系統改造結構設計
數控車床的電氣化自動控制改造，其整體結構如下圖1所示，其整體結構主要由以下幾個部分構成：
3.1.1 底層設備
底層設備主要包括兩個方面，首先是實現數控車床自動切削加工運轉等基本功能的必要電氣、機電設備，如電源模塊、電機模塊等，這些機電設備能夠保證數控車床的基本功能的穩定可靠的實現；其次，底層設備還包括各類傳感器，比如監測電機轉速、溫度的速度傳感器和溫度傳感器，監測進給軸運動進給量的光柵尺等，這些傳感類和數據采集類設備為實現數控車床自動化控制提供了基礎數據源。
3.1.2 本地PLC站
本地PLC站主要負責接收底層傳感設備傳送過來的傳感參數、狀態參數及其他檢測參數，通過內部程序的運算，判斷整個數控車床的工作狀態，并將其中的重點參數上傳到遠程控制終端進行數據的圖形化顯示、存儲、輸出打印等操作；另一方面，本地PLC站同時還接收來自于遠程控制終端所下達的控制指令，比如停機、啟動等控制指令，PLC站通過對相應執行器（比如電機）的控制，從而實現自動化控制的功能。
3.1.3 遠程控制終端
遠程控制終端主要是依賴于工控機實現的上位機數據管理和狀態監控，需要專門開發一套面向數控車床加工、生產和自動控制的軟件程序，以實現對數控車床的遠程化、網絡化、自動化控制，真正實現無人值守的功能。
基于PLC的數控車床電氣自動化改造框圖
3.2 PLC電氣控制系統的設計實現
本研究論文以CK6140普通數量機床為具體研究對象，詳細探討其電氣化、自動化控制的改造。通過上文對機床改造方案和結構功能的分析，可以確定整個機床電氣化、自動化改造，一共需要實現14個系統輸入，9個系統輸出。結合控制要求，這里選用日本三菱公司的FX2N-48MR型PLC，輸入回路采用24V直流電源供電方式。根據對數控機床的各模塊控制功能的分析，選用合適的接觸器、繼電器、開關、輔助觸點等電氣控制元件，與PLC共同實現對電氣設備的控制，比如PLC通過接觸器控制電機模塊，PLC通過繼電器控制電磁閥等部件，從而完成基于PLC控制的數控車床電氣化改造。
4 結語
隨著電氣設備的越來越復雜，工業生產對于電氣控制的要求也越來越高，基于PLC的自動化控制技術得到了廣泛的應用，逐漸成為了當前工業自動化生產控制中的主流技術之一。采用PLC技術最大的優勢在于實現自動化控制同時具有較高的可靠性和抗干擾能力，極大的避免了由于采用單片機技術而造成的系統不穩定現象。本論文結合電氣控制詳細探討了PLC自動化技術的應用，給出了具體的系統設計實例，對于進一步提高PLC自動化技術的工業化應用具有很好的指導和借鑒意義。
自動化機床論文范文2
數控機床
課程體系
論文摘要:本文根據當前社會需隸的數控人才所需的知識結構，對機械制造及自動化專業“金屬切削機床與數控機慶.課程的教學內容進行了重組和優化，構建了理論教學為引導，實驗教學為補充，實訓教學為提高的“教學一體化”的人才培養模式，通過采用專職教師與兼職教師相結合，來改變師資隊伍的結構.
1前言
數控技術是制造業實現自動化，柔性化、集成化生產的基礎.數控技術的應用是提高制造業的產品質里和勞動生產率必不可少的重要手段;加人世貿組織后，中國正在逐步變成“世界制造中心”，為了增強競爭能力.中國制造業開始廣泛使用先進的數控技術。這迫切需要既能利用計算機進行機械產品的輔助設計，又能應用數控技術進行制造的人才，作為培養具備機械設計制造基礎知識與應用能力，能在工業生產第一線從事機械制造領域內的設計制造、科技開發、應用研究、運行管理和經營銷售等方面工作的高級工程技術人才的機械設計制造及其自動化專業如何適應發展的需要，根據社會對數控技術人才的需求進行余屬切削機床與數控機床課程的教學改革，這是我們必須要深入研究的問題。
z數控人才的需求和知識結構
當前社會需求的數控人才主要有三種類型:,>0藍領層”數控技術人才:承擔數控機床的具體操作及日常簡單維護工作的技術工人，z>0灰領層’數控技術人才:承擔數控編程的工藝員和數控機床維護、維修人員;3)“金領層，數控技術人才:具備井精通數控操作、數控工藝編程和數控機床維護維修所需要的繪合知識，積累了大量實際經驗，知識面廣。133229.COm這三種類型的數控人才所要求的知識結構也各不相同，“藍領型.:以傳統的機械制造技術為墓礎，掌握“數控機床原理及應用基礎’和“數控加工編程技術’，掌握"cad/cam’軟件.‘灰領型編程工藝員，:應具有良好的數學基礎，熟悉產品的三維設計，產品的加工工藝:“灰領型維修人員，:以機、電、光和液(氣)控制技術為基礎，掌握數控機床維護與維修的技術和技能?！敖痤I型”:有較扎實的專業基礎，較全面地掌握數控設備的相關原理與技術，具備數控設備研制與開發能力，掌握網絡技術，有較高的外語水平。
3構建與社會需求相適應的寬口徑課程體系
根據“金屬切削機床與數控機床.在系列課程中的地位和作用，從社會需求出發，對教學內容進行了重組和優化。課程采取理論教學為引導，實驗教學為補充，實訓教學為提高的“教學一體化”模式.
(1)通用機床突出重點，貫徹少而精的原則
通用機床部分，我們重點講授車床、銑床和滾齒機的傳動原理，傳動系統的分析和主要結構.磨床和其它類型通用機床部分通過布置思考題，讓學生自學然后通過課堂討論，使學生弄清磨床和其它類型通用機床與車床、鐵床和滾齒機在結構上的主要差別，進而熟悉通用機房的工藝范圍，為制訂零件的加工工藝和機床的維護，維修和產品的開發奠定一定的基礎。
(z)數控機床突出實踐性
在數控機床理論教學中不過于強調系統性和完整性，重在其應用。簡要地講述數控機床的基本組成及其工作原理，介紹數控機床主傳動系統、進給傳動系統典型結構及附件，著重講述數控加工工藝設計，cnc車床及其車削中心、cnc鉸鐵床及其加工中心，cnc線切割機床的手工編程技術及其操作，采用多煤體或錄像進行教學，最大限度的展示生產一線的環境，將數控機床圖片、所使用的刀具圖片，機床附件、加工過程等展示給學生，將抽象的枯燥的概念和技術要領用形象生動的過程模擬來表現，使課堂教學更加生動和形象，便于學生理解和掌握所學的知識。
為了培養學生對數控設備的檢修、調試、故隆分析能力和數控加工現場解決問題的能力，將數控機床的安裝、調試、保養與維修作為一個專題來學習，借助大盤現實案例教學來闡述常見故障產生的原因及排除方法，或采用現場教學等靈活的方式進行。
(3)課程設計，加強綜合性
課程設計是理論教學中重要的一個實踐性環節，其目的是對所學知識的一個概括和應用，是對學生各個方面能力的一個綜合評價，為了真正使同學們具備編制數控機床加工工藝規程的能力;具備選擇工藝參數、編制數控機床加工程序的能力，具備操縱、調試和維護數控機床的能力，我們要求學生利用一周時間先進行程序編制工作，然后上機操作，親自進行程序的輸入，調試、運行，把課堂學習的知識在模書墩作軟件上加以驗證，使實際操作能力得到鍛煉和提高。課程設計完成后要求每人上交一份總結報告，包含工藝過程分析(路線安排+程序原點+工裝十切削用量)、數控程序清單及設計心得等內容。
(4)依托職業學校資源，加強實訓教學
工科專業學生理應姓“工’，應面向工程，面向生產，面向經濟建設實際，因此，所培養的人除了具備應有的專業知識外，還必須具備應有的實踐能力包括必要的操作技能，既生產技能與實驗技能，這是工科專業學生所必需的工程素質。而實踐教學及基地建設往往對硬件設施和軟件條件提出嚴格要求，受財力、人力等辦學條件方面的限制，機械制造及自動化專業數控硬件設施和軟件條件一般比高職數控專業相對要薄弱一些，我們充分利用職業學校資源進行實踐教學.通過與安徽省蚌埠市機械高級技工學校合作，做到資源共享，開展實訓教學。各訓練項目按照相應的職業資格標準實施，通過考核評定成績，實訓教學結束時組織學生參與加勞動與社會保障部門組織的考核，取得相應的職業資格證書，同時取得相應的課程成績和學分。
自動化機床論文范文3
隨著計算機技術的高速發展，傳統的制造業開始了根本性變革，各工業發達國家投入巨資，對現代制造技術進行研究開發，提出了全新的制造模式。在現代制造系統中，數控技術是關鍵技術，它集微電子、計算機、信息處理、自動檢測、自動控制等高新技術于一體，具有高精度、高效率、柔性自動化等特點，對制造業實現柔性自動化、集成化、智能化起著舉足輕重的作用。目前，數控技術正在發生根本性變革，由專用型封閉式開環控制模式向通用型開放式實時動態全閉環控制模式發展。在集成化基礎上，數控系統實現了超薄型、超小型化；在智能化基礎上，綜合了計算機、多媒體、模糊控制、神經網絡等多學科技術，數控系統實現了高速、高精、高效控制，加工過程中可以自動修正、調節與補償各項參數，實現了在線診斷和智能化故障處理。
長期以來，我國的數控系統為傳統的封閉式體系結構，CNC只能作為非智能的機床運動控制器。加工過程變量根據經驗以固定參數形式事先設定，加工程序在實際加工前用手工方式或通過CAD/CAM及自動編程系統進行編制。CAD/CAM和CNC之間沒有反饋控制環節，整個制造過程中CNC只是一個封閉式的開環執行機構。在復雜環境以及多變條件下，加工過程中的刀具組合、工件材料、主軸轉速、進給速率、刀具軌跡、切削深度、步長、加工余量等加工參數，無法在現場環境下根據外部干擾和隨機因素實時動態調整，更無法通過反饋控制環節隨機修正CAD/CAM中的設定量，因而影響CNC的工作效率和產品加工質量。由此可見，傳統CNC系統的這種固定程序控制模式和封閉式體系結構，限制了CNC向多變量智能化控制發展，己不適應日益復雜的制造過程，因此，大力發展以數控技術為核心的先進制造技術已成為我們國家加速經濟發展、提高綜合國力和國家地位的重要途徑。
2.數控技術的發展趨勢
數控技術的應用不但給傳統制造業帶來了革命性的變化，使制造業成為工業化的象征，而且隨著數控技術的不斷發展和應用領域的擴大，他對國計民生的一些重要行業的發展起著越來越重要的作用。從目前世界上數控技術發展的趨勢來看，主要有如下幾個方面：
2.1高精度、高速度的發展趨勢
盡管十多年前就出現高精度高速度的趨勢，但是科學技術的發展是沒有止境的，高精度、高速度的內涵也在不斷變化，目前正在向著精度和速度的極限發展。
效率、質量是先進制造技術的主體。高速、高精加工技術可極大地提高效率，提高產品的質量和檔次，縮短生產周期和提高市場競爭能力。為此日本先端技術研究會將其列為5大現代制造技術之一，國際生產工程學會將其確定為21世紀的中心研究方向之一。在轎車工業領域，年產30萬輛的生產節拍是40秒/輛，而且多品種加工是轎車裝備必須解決的重點問題之一；在航空和宇航工業領域，其加工的零部件多為薄壁和薄筋，剛度很差，材料為鋁或鋁合金，只有在高切削速度和切削力很小的情況下，才能對這些筋、壁進行加工。近來采用大型整體鋁合金坯料"掏空"的方法來制造機翼、機身等大型零件來替代多個零件通過眾多的鉚釘、螺釘和其他聯結方式拼裝，使構件的強度、剛度和可靠性得到提高。這些都對加工裝備提出了高速、高精和高柔性的要求。
2.25軸聯動加工和復合加工機床快速發展
采用5軸聯動對三維曲面零件的加工，可用刀具最佳幾何形狀進行切削，不僅光潔度高，而且效率也大幅度提高。一般認為，1臺5軸聯動機床的效率可以等于2臺3軸聯動機床，特別是使用立方氮化硼等超硬材料銑刀進行高速銑削淬硬鋼零件時，5軸聯動加工可比3軸聯動加工發揮更高的效益。但過去因5軸聯動數控系統、主機結構復雜等原因，其價格要比3軸聯動數控機床高出數倍，加之編程技術難度較大，制約了5軸聯動機床的發展。當前由于電主軸的出現，使得實現5軸聯動加工的復合主軸頭結構大為簡化，其制造難度和成本大幅度降低，數控系統的價格差距縮小。因此促進了復合主軸頭類型5軸聯動機床和復合加工機床（含5面加工機床）的發展。
2.3智能化、開放式、網絡化成為當代數控系統發展的主要趨勢
21世紀的數控裝備將是具有一定智能化的系統，智能化的內容包括在數控系統中的各個方面：為追求加工效率和加工質量方面的智能化，如加工過程的自適應控制，工藝參數自動生成；為提高驅動性能及使用連接方便的智能化，如前饋控制、電機參數的自適應運算、自動識別負自動選定模型、自整定等；簡化編程、簡化操作方面的智能化，如智能化的自動編程、智能化的人機界面等；還有智能診斷、智能監控方面的內容、方便系統的診斷及維修等。為解決傳統的數控系統封閉性和數控應用軟件的產業化生產存在的問題。
目前許多國家對開放式數控系統進行研究，數控系統開放化已經成為數控系統的未來之路。所謂開放式數控系統就是數控系統的開發可以在統一的運行平臺上，面向機床廠家和最終用戶，通過改變、增加或剪裁結構對象（數控功能），形成系列化，并可方便地將用戶的特殊應用和技術訣竅集成到控制系統中，快速實現不同品種、不同檔次的開放式數控系統，形成具有鮮明個性的名牌產品。目前開放式數控系統的體系結構規范、通信規范、配置規范、運行平臺、數控系統功能庫以及數控系統功能軟件開發工具等是當前研究的核心。網絡化數控裝備是近兩年國際著名機床博覽會的一個新亮點。數控裝備的網絡化將極大地滿足生產線、制造系統、制造企業對信息集成的需求，也是實現新的制造模式如敏捷制造、虛擬企業、全球制造的基礎單元。國內外一些著名數控機床和數控系統制造公司都在近兩年推出了相關的新概念和樣機，反映了數控機床加工向網絡化方向發展的趨勢。
3.結束語
隨著人們對數控技術重視，它的發展越發迅速。文中簡要陳述當前的發展趨勢，另外數控技術的正不斷走向集成化，并行化，仍有廣闊的發展空間。
參考文獻
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自動化機床論文范文4
關鍵詞：高職；機械類專業；畢業設計；創新實踐；教學研究
中圖分類號：G712文獻標識碼：A文章編號：1672-5727（2012）06-0019-02
畢業設計是帶有研究性質的專題研究、分析、設計、報告，是完成教學任務、培養合格人才的一個重要實踐性教學環節。通過畢業設計，可以培養學生的開發和設計能力，提高綜合運用所學知識和技能能力及分析、解決實際問題的能力，檢驗學生的學習效果，具有重要意義。畢業設計旨在使學生對所學的基礎理論和專業知識進行一次全面、系統的回顧與總結，通過對具體題目的分析，使理論與實踐相結合，鞏固和發展所學理論知識，掌握正確的思維方法和基本技能，提高獨立思考能力，培養團結協作精神，形成利用所學知識分析、解決實際問題的能力，促使學生養成嚴謹的科學態度和工作作風。我院2008級機械制造與自動化專業學生的畢業設計內容主要是圍繞機電產品零部件的制造生產工藝及夾具設計、加工某零件對夾具（刀具、量具、工具）的設計開發或改進設計，給出設計課題，讓學生根據具體零件對夾具（刀具、量具、工具）的設計開發或改進設計進行分析探討，既有實際意義，又能指導學生未來的工作。根據我院2008級機械制造與自動化專業學生的實際知識、能力現狀，筆者大膽地對畢業設計教學活動進行了創新，并取得了一定的成效。
畢業設計選題的創新筆者作為指導教師，給學生的畢業設計課題主要包括具體零件加工用夾具、刀具、量具、工具的設計或改進設計。畢業設計課題的內容很實，每個學生獨立完成一個課題，學生感到既熟悉又新鮮更實用。旨在使學生歷練畢業設計的整個過程，掌握進行機械設計的方法，也就是說對所學的基礎理論和專業知識進行一次全面、系統的回顧和總結，通過對具體題目的分析，使理論與實踐相結合，鞏固和發展所學理論知識，掌握正確的思維方法和基本技能。本階段的主要任務是對所選課題進行全面了解，發現需要解決的問題，或根據個人的情況，結合具體課題的應用需要，草擬出畢業設計題目：（1）零部件的制造生產工藝及夾具設計；（2）專用量具的設計開發或改進設計；（3）新型刀具的設計開發或改進設計；（4）專用工具的設計開發或改進設計；（5）實訓中心工具箱改進設計。要分別對每個課題列表進行詳細說明，對學生應具備的能力提出具體要求，如需要有較強的繪圖能力等。然后供學生選擇，類似于畢業設計指導教師與學生的雙向選擇。在畢業設計選題階段，指導教師給出的課題要描述清楚，做到既要實用，又要學生熟悉，真正使選擇該課題的學生從畢業設計一開始就有興趣，愿意克服困難，積極主動想辦法完成。
畢業設計資料收集、分析計劃階段的創新根據課題所涉及的內容和論點，學生要有針對性地進行學習，查詢相關資料和文獻，對資料進行收集歸類。要求每個學生準備一個資料袋，在搜集到的每一份資料上注明出處，便于以后的參考文獻標注。查找資料可以通過學院的教學資源庫，如萬方數據、中國知網、維普以及圖書館的專業書和工具書等，通過復印標注、整理、編號、歸類。對收集到的資料要進行研讀，篩選出符合自己需要的優秀實用的資料，從中找出并標注出較好的設計理念，啟發課題設計內容構思，確定課題設計概要目標，并與指導教師交流。該階段在醞釀時間上不能過于強求。如某學生選做實訓中心加工工具箱改進設計，一周后拿不出自己的設計思想，很著急且無從下手。我問他：你覺得實訓中心加工工具箱有哪些不足？他列出：工具箱笨重搬動不便、門打開容易掛傷、圖紙擺放不便于閱讀、分層不合理、工具箱的外形不合理、茶杯沒有擺放位置等。我指出可針對以上不足對工具箱進行可行性改進設計。最后該學生的畢業設計發表在《煤礦機械》雜志上，并獲得國家實用新型專利授權。又如某學生選做車床卡盤扳手的改進設計，由于資料收集少，難以完成。我問他：你覺得車床卡盤扳手有哪些不足？他列出：不安全、麻煩（刀架、卡盤兩個扳手）等。我要求他針對以上問題設計出一種多功能車床安全卡盤扳手，其設計成果發表于2012年1月的《機床與液壓》雜志上，并獲得了國家實用專利授權。
畢業設計階段、修改階段的創新畢業設計階段要求先繪制零件圖、裝配圖的草圖，請同組的學生指出錯誤，指導教師再從視圖表達、尺寸標注、技術要求方面提出修改意見。每位學生的設計圖要修改3～4次，都要經過同組學生互審后再由指導教師審查。這樣，在相互交流中，學生在繪圖過程中一些常見的錯誤在畢業設計過程中慢慢得到了糾正。繪圖順序一般是先用手工草圖繪制進行交流修改，再用CAD畫出完整的圖定稿，必要時再用PRO-E生成造型圖。教師在指導學生進行視圖表達時，應參照國家制圖標準，遵循用簡潔的圖示完整地表達自己設計意圖的原則。學生的視圖表達有時略顯稚嫩，指導教師要多鼓勵。畢業設計論文撰寫要制定總體設計計劃，編制論文組成結構，細分各分論點，草擬論文稿。指導教師要對課題題目、文摘、關鍵詞、目錄、圖、表、計算、參考文獻標注、英文翻譯等進行細致的規范和指導，并檢查論文格式、錯別字、病句、字體設置、段落設置等?？偠灾?，畢業設計的整個過程和論文書寫的質量直接影響到畢業設計的成敗，指導教師要嚴格把握審核畢業設計的課題，審查文本結構，指導畢業設計論文細節的處理。
畢業設計成果展示創新在學院畢業答辯委員會的領導下，機械工程系統一安排了答辯，并推薦優秀畢業設計參加系里的公開答辯，對答辯安排和分組以答辯公告的形式進行公告，以使學生的畢業設計成果得到充分展示，讓同專業學生能有相互學習交流、比較、優秀成果共享的平臺。筆者指導機械制造與自動化專業2008級即2011屆畢業的13名學生進行畢業設計，截至2011年4月底，我將其中6位學生的畢業設計通過改編向有關刊物投稿，已被全部錄用。分別為：《新型機械加工機床工具箱的設計》（《煤礦機械》2011年第五期）；《千分尺的改進設計與應用》（《煤礦機械》2011年第七期）；《機械加工機床工具箱的改進設計》（《煤礦機械》2011年第九期）；《多功能游標卡尺的改進設計》（《煤礦機械》2011年第十一期）；《安全卡盤扳手設計與應用》（《機床與液壓》2012年第一期）；《可轉位復合刀具的設計》（《機床與液壓》2012年第二期）。還有兩項設計獲得實用新型專利授權（即上述兩個學生設計的車床工具箱和多功能車床安全卡盤扳手）對學生的優秀畢業設計給予充分展示，一方面，是對優秀畢業設計學生的認可鼓勵，另一方面，可為下屆學生樹立榜樣。同時，將學生優秀的畢業設計改編成論文，發表在中文核心期刊上，或者使其獲得專利授權，得到社會認可，也可以對社會做出貢獻，學生在畢業后找工作時，也為自己增添了成功的砝碼。
總之，筆者帶領學生進行的畢業設計創新實踐教學嘗試取得了良好的效果：鞏固了學生所學的基礎理論和專業知識；提高了學生運用所學專業知識獨立思考的能力；培養了學生以正確的思維方法利用所學知識分析、解決實際問題的基本技能；增強了學生對機械行業國內外發展現狀的認識并拓展了專業知識和寫作能力；使學生掌握了文獻檢索、資料查詢的基本方法以及獲取新知識的能力；通過參與實際工作使學生進一步了解了社會，具備了一定的實際工作能力。
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自動化機床論文范文5
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。
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自動化機床論文范文6
關鍵詞：Pro/E數控加工基礎；處理技術
Abstract: processing foundation treatment technology is the formation of parameter on the machining process and system in the process of cutter location file for processing, and related to the system of NC machining file binding, can control the machine instruction generation. Data processing technique in foundation treatment throughout the geometric model design, tool selection, processing parameter design, tool path design, data of machine tool products processing, Pro/E can generate data and information in association with a CNC machining, the tool can help processing personnel to handle design model in accordance with the scientific the tool, and the generation of ASCII cutter location data file, this paper mainly analyzes the processing technique based on the Pro/E CNC machining based.
Keywords: Pro/E CNC machining; processing technology
中圖分類號：TP391173文獻標識碼：A文章編號：
1、引言
對于數控加工系統而言，加工基礎處理技術直接影響著系統的性能，加工基礎處理技術是對加工工藝的參數以及系統處理過程中形成的刀位文件進行處理，并與數控加工系統中相關的文件結合，生成能夠控制機床的指令。數據加工基礎處理技術貫穿于零件幾何模型的設計、刀具的選擇、加工參數的設計、刀具軌跡的設計、數據機床產品的加工過程中，從這一層面可以看出，數控加工基礎處理技術是整個系統的關鍵環節，但是，由于一些客觀因素的影響，處理基礎并不能對所有的數控機床生成正確的文件，對于系統中沒有的機床類型，只能生成一種缺省的文件，可以對文件進行直接的編輯，可以生成數控機床可以處理的指令，本文主要分析建立于Pro/E數控加工基礎的處理技術。
2 、模具數控加工
Pro/E可以生成一種與數控機床加工相關的數據和信息，該種工具可以幫助加工人員按照科學的工具來處理設計模型，生成ASCII刀位數據文件，并將這些數據文件進行加工和處理即可變成正確的加工工序。Pro/E的工藝流程包括加工模型的建立、操作環境的設定、NC系列的定義、刀位數據文件的生成、NC代碼的生成、數控機床的驅動。Pro/E的NC模塊生成數據加工程序的流程則包括數控車削、電火花切割和數控銑削。
3、 數控加工基礎的處理技術
數控加工基礎的處理技術主要使用后處理器進行處理，后處理器是一種可以用于處理APT或者CAD系統的刀位數據文件的一種應用程序，刀位數據文件包含零件加工過程中的所有指令，后處理器可以將這種加工指令翻譯為加工機床能夠識別的數據信息。一般情況下，計算機輔助制造系統包括刀具路徑文件生成以及機床數控代碼指令生成兩部分，使用CAD軟件，就可以根據加工對象的特征、加工環境的要求、工藝設計的特點生成刀具路徑文件，并從該種路徑文件中提取出有關的加工信息，繼而根據數控系統的特點來進行先關的分析、處理和判斷，并生成數控機床可以識別的程序。
4、后處理程序的編制方式
后處理程序是數控軟件的廠家根據控制系統的不同設置的專用處理軟件，用戶可以根據自己的實際情況來進行選購，目前，專用的處理程序很多，以APT專用后置處理程序為例，已經超過了上千種，但是在購買該種軟件后，用戶難以自己改變，因此，用戶也可以根據自己的實際情況來自行編制后置的處理程序，編制方法包括以下幾種：
4.1 高級語言編寫方式
這種編寫方式是一種常用的編制方式，但是要求較高，編制起來相對困難，編制的工作量也較大，后期的修改也較為困難，因此，必須一定數量有經驗的軟件制作人員方可完成。
4.2 廠家提供軟件編制工具包
很多數控軟件的廠家都會提供一個專用的軟件編制工具包，工具包中有完整的語法規則，用戶可以編制好針對數控機床的處理程序，這種程度編制的方式較為簡單，程序格式也具有很好的靈活性。
4.3 廠家提供通用后置處理軟件
很多數控軟件廠家也會提供一種通用的后置處理軟件，根據這種軟件，用戶變可以使用人機對話的方式，來分析問題和解決問題，并確定好具體的參數，這就形成了數控機床專用的處理軟件。
隨著數控技術的進步，各個廠家也相繼推出了具備完善功能的控制器系統，這就對整個技術提出了更高的要求，為了使用控制器系統的發展，必須要不斷提升現階段下的處理技術，提高技術的通用性和開放性。這種后置的處理過程可以生成機床指令，就目前來看，Pro/E已經配備了很多世界知名廠商的處理文件，但是其系統仍然具有一定的有限性，為了保證數控機床可以處理相應的工藝文件，可以使用相關的方式來擴展處理功能。
4.4 配置文件的制作
關于配置文件的制作可以使用刀位數據文件，該種文件包含加工工藝參數、刀具運動軌跡等相關的數據信息，為了保證配置文件的信息可以使用不同機床的需求，必須要明確機床數控系統的實際要求，將這些要求作為文件存放，以便滿足配置的需求。關于配置文件的制作，包括文件的命名、文件的制作等各個方面。關于文件的制作，包括三個階段，即基本準備階段、文件初始化階段以及選配參數設置階段。在配置文件時，必須要全面的了解數控系統和加工機床的相關信息，掌握與之有關的參數和資料，待以上工作完成后，便可以利用Pro/E軟件來進行文件的制作。
參考文獻：
[1]田普建; 曾珊琪; 丁毅.Pro/E環境下注塑模設計及數控加工[期刊論文].陜西第二屆數控機床及自動化技術專家論壇論文集,2011,03(18)
