零件编程工程技术论文

零件编程工程技术论文（精选8篇）

零件编程工程技术论文 篇1

1引言

利用数控机床的数控加工，除了对数控机床要求多轴联动以外，程序的编制是加工中的关键问题之一，在很大程度上决定了零件的加工精度和生产效率。据国内外数控加工统计表明，造成数控加工设备闲置的原因大约有20%~30%是由编程不及时造成的，数控程序编制的费用甚至可以与数控机床的成本相提评论。因此，质量高、速度快的编程方法，一直是和数控机床本身并行发展的。自动控制机床问世至今经历将近半个世纪，数控加工编程方法经历了手工编程、数控语言自动编程、图形交互编程、CAD/CAM集成系统编程几个发展时期。当前，应用CAD/CAM系统进行数控编程已经成为数控机床加工编程的主流。编程过程中，选择合适的编程方法，制订合适的编程策略，不仅能有效减少程序长度，提升加工效率，更能提高加工精度，提高零件表面加工质量。

2数控编程概述

在普通机床上加工零件时，一般是由工艺人员按照设计图样事先制订好零件的加工工艺规程。在工艺规程中确定零件的加工工序、切削用量、机床的规格及工具、夹具等内容。操作人员按工艺规程的各个步骤操作机床，加工出图样给定的零件。这样，整个零件的`加工过程都是由人来完成。在由凸轮控制的自动机床或仿形机床上加工零件时，虽然不需要人对它进行操作，但必须根据零件的特点及工艺要求，设计出凸轮的运动曲线或靠模，由凸轮、靠模控制机床运动，最后加工出零件。在这个加工过程中，虽然避免了操作者直接操作机床，但每一个凸轮机构或靠模，只能加工一种零件。当改变被加工零件时，就要更换凸轮、靠模。因此，它只能用于大批量、专业化生产中。数控机床和以上两种机床不同。它是按照事先编制好的加工程序，自动地对零件进行加工。编程人员把零件的加工工艺路线、工艺参数、刀具的运动轨迹、位移量、切削参数以及辅助功能等，按照数控机床规定的指令代码及程序格式编写成加工程序单，再把这一程序单中的内容记录在控制介质上，然后输入到数控机床的数控装置中，从而控制机床加工。从零件图纸到制成控制介质的过程，称为数控机床的程序编制，即数控编程。数控编程是数控加工的基础，数控机床之所以能加工出各种形状、尺寸和精度的零件，就是因为有编程人员为它编制不同的加工程序。数控编程主要有手工编程和自动编程两类。对于简单的零件，通常使用手工G代码编程的方法;而对于复杂的零件，就常常借助于CAD/CAM软件自动编程。从零件图样的分析及工艺处理，数学处理和数值计算，编写程序清单，直到程序的检查和校核，均是由人工完成的，称为手工编程。异型轧辊作为非圆截面零件，由前一章分析可知，加工点计算复杂且繁琐，而且需要逐点计算各加工点的加工坐标，工作量大，显然不适用于手工G代码逐个加工点编程。

3自动编程

手工编程工作量很大，通常只适用于一些简单的零件。对于几何形状复杂或者编程量很大的零件，手工编程便难以胜任。正是因为这种客观上的需要，自动编程技术出现并发展起来。如今，自动编程技术已是数控加工中的关键技术。一般认为，凡是大部分或者全部采用计算机软件处理图形并由计算机自动产生数控加工程序的过程就可以称为自动编程。目前，图像交互式自动编程技术发展迅速，应用已经非常广泛。交互式图形自动编程系统采用图形输入方式，通过激活屏幕上的相应选单，利用系统提供的图形生成和编辑功能，将零件的几何图形输入到计算机，完成零件造型。同时以人机交互的方式指定要加工的零件部分、加工方式和加工方向，输入相应的加工工艺参数，通过软件系统的处理自动生成刀具路径文件，并动态显示刀具运动的加工轨迹，生成适合指定数控系统的数控加工程序，最后通过通信接口，把数控加工程序送给机床数控系统。这种编程系统具有交互性好，直观性强，运行速度快，便于修改和检查，使用方便，容易掌握等特点。因此，交互式图形自动编程已成为国内外流行的CAD/CAM软件所普遍采用的数控编程方法。交互式图形自动编程系统实现了造型―刀具轨迹生成―加工程序自动生成的一体化，它的3个主要处理过程是：零件几何造型、生成刀具路径文件、生成零件加工程序。

(1)零件几何造型

一般交互式图形自动编程系统都提供CAD设计模块，可以很方便地建立零件几何模型。除此之外，交互式图形自动编程系统还提供标准图形转换接口，可以通过导入、导出、转换等得到编程系统的图形格式。

(2)生成刀具路径文件

在完成了零件的几何造型以后，交互式图形自动编程系统便可以生成刀具路径，这一过程也常称为前置处理。其基本过程为：首先确定加工类型，选择加工部位，选择走到路线或切削方式;选取或输入刀具参数等加工所需的全部工艺切削参数;编程系统根据这些零件几何模型数据和切削加工工艺数据，自动计算、处理，生成刀具运动轨迹数据，即刀位文件，并动态显示刀具运动的加工轨迹。

(3)生成零件加工程序

这一过程也称为后置处理，其目的是生成针对特定数控系统的数控加工程序。每一种数控系统所规定的代码及格式不尽相同。因此，自动编程系统通常提供多种专用或者通用的后置处理文件。后置处理文件的作用即是将已成生的刀位文件转变成合适于被选择数控系统的数控加工程序。这些文件多数是开放的，编程人员可以根据需要对其进行修改。

4R参数编程

R参数编程方法本质上也属于手工编程，是西门子数控系统提供的一种先进的编程方法，它是使用参数变量来代替程序中的功能代码或地址值而编写的加工程序。R参数编程的实质，就是用变量R编写逻辑计算公式，并根据R数值的条件，多次调用子程序，以简化编程，并使得程序简明精练，计算精确无误。在加工程序中，灵活地运用R参数能够使程序简洁而实用。在SINUMERIK810D数控系统中，系统提供的R参数共有100个，即R0～R99,在编程中可对这些R参数进行赋值，例如：R0=2，R1=-7。R参数还可进行加、减、乘、除、开方、乘方、三角函数等运算，例如：R1=R1+1，R2=SIN(R0)。编制R参数程序时，首先确定参数变量，然后根据加工要求编制逻辑计算程序，最后确定参数值和初始状态，将编好的程序输入数控机床即可运行。在加工过程中可根据不同零件的特点和加工需求来设定加工参数，从而控制零件的加工精度。对于形状相似的零件，应用高级编程及R参数编制数控程序，只需编制一个零件的加工程序，仅需改变R参数的值就可实现对不同尺寸零件的加工，从而减少编程工作量，同时还可避免因输入程序时可能产生的错误，还可省去程序校验时间，提高工作效率，降低生产成本。

5结语

零件编程工程技术论文 篇2

如下所示的图样制作零件

2 加工中心编程工艺基础知识

2.1 工艺性分析

一般主要考虑以下几个方面:1) 选择加工内容:加工形状复杂、工序较多、要求较高的零件, 这类零件不采用加工中心加工时, 需使用多种类型的通用机床、刀具和夹具, 经多次装夹和调整才能完成加工。而选用加工中心机床能一次装夹完成多种类工序的加工, 缩短辅助加工时间。2) 分析零件的技术要求:根据零件在产品中的功能, 分析各项几何精度和技术要求是否合理;考虑在加工中心上加工, 能否保证其精度和技术要求;选择哪一种加工中心最为合理。

2.2 工艺过程设计

工艺设计时, 主要考虑精度和效率两个方面, 一般遵循先面后孔、基准先行、先粗后精的原则。加工中心在一次装夹中, 尽可能完成所有能够加工表面的加工。对位置精度要求较高的孔系加工, 要特别注意安排孔的加工顺序, 安排不当, 就有可能将传

动副的反向间隙带入, 直接影响位置精度, 编程原点的选择主要考虑便于编程和零件的测量[1,2,3,4]。

3 加工计划

4 程序编制

参考文献

[1]周济, 周艳红.数控加工技术[M].北京:国防工业出版社, 2003.

[2]秦文伟.深孔镗床一体化刀具对缸筒加工效率的影响[J].机械研究与应用, 2015, (3) :171-172+177.

[3]马彩凤, 都维刚.宏程序在数控铣削加工椭圆球面上的应用[J].南方农机, 2015, (4) :30-31.

零件编程工程技术论文 篇3

一、引言

随着航空领域对航空发动机性能要求的逐渐提高和数控加工技术的广泛应用，航空发动机零件逐渐向高性能、高精度的方向发展，采用传统编程方式造成的加工周期长、效率低及加工质量差等成为制约航空发动机零件研制的主要因素。究其根源，主要有以下几方面原因：（1）编程质量的好坏主要取决于编程人员的经验和专业水平，导致程序质量参差不齐；（2）系统只能通过交互方式点取产品几何信息，且缺乏数控编程资源库支持，无法自动获取加工区域信息、自动选取刀具和切削参数，自动化程度低；（3）编制的程序可移植性差，刀具轨迹的生成完全依赖于实际加工模型，即使非常相似的两个零件，也需要重新建立加工坐标系、几何体、选择切削参数等，编程效率较低，编程人员的重复劳动较大。研究和开发一套适用于航空发动机零件的快速编程系统，提高数控程序自动化编制水平已经成为当务之急。针对以上问题，本文提出了一种基于特征的车加工快速编程技术，采用向导指引的方式，以特征为基本加工单元，建立一种从加工特征识别、切削区域化分、切削参数加载到刀具轨迹生成半自动化快速编程机制，有效地提高车加工数控程序编制的效率和质量。

二、特征定义与识别技术

1.特征定义

“特征”一词在工业领域中最早出现在 1978年美国麻省理工学院 Gossard DC教授指导的一篇学士学位论文“CAD中基于特征的零件表示”中。不同的专业领域对特征有不同的定义，至今仍未有一个严格、完整的定义。在机械加工领域，特征是指在一定加工要求下，能够用相同或相类似加工手段加工出来的具有一定形状特征的零件部位。由此可以看出，加工特征不仅包含了零件的几何信息，还包括了加工方法和切削参数等制造信息，是 CAD/CAPP/CAM信息的集成（图 1）。

2.机匣零件车加工典型特征分类

航空发动机机匣是发动机中的壳体、框架类零件，是飞机发动机的重要承力部件，属于静子部件，主要作用是承载发动机零组件重量、承受轴向和径向力的作用。航空发动机机匣类零件种类繁多，结构复杂，按设计结构可以分为两大类，即环形机匣和箱体机匣。

本文主要针对环形机匣进行研究探讨，主要车加工区域为机匣内腔。通过对几类典型环形机匣进行全面分析，将内腔的加工特征分为以下 3类：内圆面、T形槽端部和 T形槽底部，每类加工特征根据具体细节的不同可继续细分，如内圆特征可分为直面内圆和斜面内圆两种，本系统研究的机匣类零件典型特征分类如图 2所示。为了便于特征的检索和特征库资源的管理，对每种加工特征赋予一个指定的编码，通过对特征编码进行检索可以快速定位待识别特征以及对特征库的系统管理。

3.特征识别技术

特征识别技术的作用是从零件的设计模型中提取具有特定结构和特定工艺属性的几何形状的一种手段，具体识别流程如图 3所示。目前，常用的特征识别方法主要有两种，一种是基于边界匹配的特征识别方法，另一种是基于立体分解的特征识别方法。

基于边界匹配的特征识别方法是通过对零件的边界进行识别，来匹配预定义的特征。具体步骤如下：（1）拾取特征的边界信息对特征进行定义；（2）搜索待识别零件的边界表示，将其与定义的特征进行匹配；（3）确定识别的特征参数，构造完整的特征几何模型。这种方法的关键是对特征边界模式的定义和特征搜索策略的确定。

基于体分解的特征识别方法基本步骤如下：（1）首先对零件模型进行分解，将其分解为凸体的集合；（2）通过对分解的凸体进行重新组合，产生对应于特征的体元；（3）对特征体元进行分类，确定特征的类型，建立特征的体表示。

基于体分解的特征识别方法与基于边界匹配的特征识别相比，对识别相交特征和曲面特征有相对优势，但是总体上效率较低。因此，本系统采用基于边界匹配的特征识别技术，并将其应用到 NX软件的 MKE模块实现特征识别。

三、基于特征的车加工快速编程系统框架

为适应航空发动机零件数控编程自动化和智能化的要求，本文在 NX平台的 CAM模块中，将智能编程的思路引入到系统中，集成加工特征识别、切削参数加载和工艺资源知识库，建立了基于特征的车加工快速编程系统，系统框架如图 4所示。

步骤 1：模型预处理工作，在 NX软件中将设计模型和毛坯模型按照设计要求装配在一个部件文件中，并对模型的典型特征进行确定，完成后台典型特征的特征识和加工规则程序的编制。

步骤 2：调用车加工快速编程系统，识别零件的典型加工特征。

步骤3：调用加工规则程序，选取特征所属的加工模块，实现切削区域的自动化分、切削刀具的自动调用和切削参数的自动加载，并生成刀具轨迹。

步骤 4：对步骤 3中生成的刀具轨迹按照实际加工需要进行排序。

步骤 5：对刀轨程序进行后置处理和仿真优化，优化后的程序即可用于实际生产加工中。

1.加工向导定制

本系统采用 NX中的加工向导构造器模块（ProcessStudio Author），创建车加工向导。在加工向导构造器模块把典型零件加工的编程过程定制成向导模板，形成标准的流程，用户根据向导的指引可以快速完成坐标系的创建、刀具、加工方法的选取等操作，极大地缩减了重复性的工作。用户还可以根据实际需求定制加工向导，实现较为复杂的工作。对于经验不足的编程人员可以直接选取合适的加工向导，根据指引完成加工程序的编制，既保证了程序的质量，又缩短了程序编制周期。本系统设计的车加工向导如图 5所示。

2.辅助工具

在 NX软件的加工模块中无法实现建模功能，在机匣类零件编程过程中通常需要创建辅助线或辅助面才能够实现一些程序的编制，这就需要编程人员在建模模块和加工模块不停的切换，给编程人员的工作带来了极大的不便。本系统采用在 NX加工模块嵌入简单建模功能解决了上述问题。图6所示为在建模环境下调用拉伸命令。

3.数据库文件

航空发动机机匣类零件结构复杂，加工特征种类较多，为了能够实现零件数控程序的快速准确编制，需要丰富的数据库作为支持，将成熟的加工经验和典型加工方法固化下来，作为特征识别和程序编制的依据。数据库主要由以下几部分组成。

（1）加工特征库：存储各类零件的典型加工特征，作为特征识别模块的基础特征（图 7）。

（2）加工刀具库：存储刀具的主要参数，包括刀具的类型、形状和主要参数，便于编程时准确快速的调用所需的刀具。

（3）加工规则库：存储各个典型特征各加工程序所需要的加工策略，使用 NX中的 MKE（加工知识编辑器，Machining Knowledge Editor）模块实现对加工规则的编制，通过对加工规则的调用可以实现数控程序的自动生成。

（4）加工向导库：存储定制的向导模版，用户可以根据具体的加工需求从库选择合适加工向导进行数控程序的编制。

在实际编程过程中，编程人员根据具体需求从数据库中选择合适的模板文件进行程序编制，即可以提高编程效率，又能够保证编程质量。同时，编程人员还可以将常用的具有代表性的特征按照工作需求添加到数据库中，对数据库进行不断的丰富和完善，使编制出的加工向导和加工规则在更大的范围内发挥作用。

四、典型机匣类零件车加工快速编程实例

基于以上研究分析，本文应用航空发动机机匣零件（图3）对车加工快速编程工具进行验证。

首先，根据该机匣件的结构特征，将内腔提取为 3个典型特征，进入快速编程工具车加工向导模块（图 8a），完成坐标系和车加工几何体的创建。其次，对典型特征进行识别，完成加工特征模板的调用（图 8b）。再次，调用加工规则程序，完成加工程序的创建（图 8c）。最后，根据实际加工需求，对生成的加工程序进行合理的排序，即完成该机匣件内腔车加工程序的创建。

五、结语

零件编程工程技术论文 篇4

1、轴类零件的功用、结构特点及技术要求

轴类零件是机器中经常遇到的典型零件之一。它主要用来支承传动零部件，传递扭矩和承受载荷。轴类零件是旋转体零件，其长度大于直径，一般由同心轴的外圆柱面、圆锥面、内孔和螺纹及相应的端面所组成。根据结构形状的不同，轴类零件可分为光轴、阶梯轴、空心轴和曲轴等。

轴的长径比小于5的称为短轴，大于20的称为细长轴，大多数轴介于两者之间。轴用轴承支承，与轴承配合的轴段称为轴颈。轴颈是轴的装配基准，它们的精度和表面质量一般要求较高，其技术要求一般根据轴的主要功用和工作条件制定，通常有以下几项：

(1)尺寸精度

起支承作用的轴颈为了确定轴的位置，通常对其尺寸精度要求较高（IT5～IT7）。装配传动件的轴颈尺寸精度一般要求较低（IT6～IT9）。

(2)几何形状精度

轴类零件的几何形状精度主要是指轴颈、外锥面、莫氏锥孔等的圆度、圆柱度等，一般应将其公差限制在尺寸公差范围内。对精度要求较高的内外圆表面，应在图纸上标注其允许偏差。

(3)相互位置精度

轴类零件的位置精度要求主要是由轴在机械中的位置和功用决定的。通常应保证装配传动件的轴颈对支承轴颈的同轴度要求，否则会影响传动件（齿轮等）的传动精度，并产生噪声。普通精度的轴，其配合轴段对支承轴颈的径向跳动一般为0.01～ 0.03mm，高精度轴（如主轴）通常为0.001～ 0.005mm。

(4)表面粗糙度

一般与传动件相配合的轴径表面粗糙度为Ra2.5～0.63μm，与轴承相配合的支承轴径的表面粗糙度为Ra0.63～0.16μm。

2、轴类零件的毛坯和材料(1)轴类零件的毛坯

轴类零件可根据使用要求、生产类型、设备条件及结构，选用棒料、锻件等毛坯形式。对于外圆直径相差不大的轴，一般以棒料为主；而对于外圆直径相差大的阶梯轴或重要的轴，常选用锻件，这样既节约材料又减少机械加工的工作量，还可改善机械性能。根据生产规模的不同，毛坯的锻造方式有自由锻和模锻两种。中小批生产多采用自由锻，大批大量生产时采用模锻。

(2)轴类零件的材料

轴类零件应根据不同的工作条件和使用要求选用不同的材料并采用不同的热处理规范（如调质、正火、淬火等），以获得一定的强度、韧性和耐磨性。

45钢是轴类零件的常用材料，它价格便宜经过调质（或正火）后，可得到较好的切削性能，而且能获得较高的强度和韧性等综合机械性能，淬火后表面硬度可达45～52HRC。

40Cr等合金结构钢适用于中等精度而转速较高的轴类零件，这类钢经调质和淬火后，具有较好的综合机械性能。

轴承钢GCr15和弹簧钢65Mn，经调质和表面高频淬火后，表面硬度可达50～58HRC，并具有较高的耐疲劳性能和较好的耐磨性能，可制造较高精度的轴。

精密机床的主轴（例如磨床砂轮轴、坐标镗床主轴）可选用38CrMoAIA氮化钢。这种钢经调质和表面氮化后，不仅能获得很高的表面硬度，而且能保持较软的芯部，因此耐冲击韧性好。与渗碳淬火钢比较，它有热处理变形很小，硬度更高的特性。

（二）齿轮

1、齿轮的功用与结构特点

齿轮传动在现代机器和仪器中的应用极为广泛，其功用是按规定的速比传递运动和动力。

齿轮的结构由于使用要求不同而具有各种不同的形状，但从工艺角度可将齿轮看成是由齿圈和轮体两部分构成。按照齿圈上轮齿的分布形式，可分为直齿、斜齿、人字齿等；按照轮体的结构特点，齿轮大致分为盘形齿轮、套筒齿轮、轴齿轮、扇形齿轮和齿条等等，如图9-1所示。

在上述各种齿轮中，以盘形齿轮应用最广。盘形齿轮的内孔多为精度较高的圆柱孔和花键孔。其轮缘具有一个或几个齿圈。单齿圈齿轮的结构工艺性最好，可采用任何一种齿形加工方法加工轮齿；双联或三联等多齿圈齿轮(图9-1b、c)。当其轮缘间的轴向距离较小时，小齿圈齿形的加工方法的选择就受到限制，通常只能选用插齿。如果小齿圈精度要求高，需要精滚或磨齿加工，而轴向距离在设计上又不允许加大时，可将此多齿圈齿轮做成单齿圈齿轮的组合结构，以改善加工的工艺性。

2、齿轮的技术要求

齿轮本身的制造精度，对整个机器的工作性能、承载能力及使用寿命都有很大的影响。根据其使用条件，齿轮传动应满足以下几个方面的要求。

（1）传递运动准确性

要求齿轮较准确地传递运动，传动比恒定。即要求齿轮在一转中的转角误差不超过一定范围。

（2）传递运动平稳性

要求齿轮传递运动平稳，以减小冲击、振动和噪声。即要求限制齿轮转动时瞬时速比的变化。

（3）载荷分布均匀性

要求齿轮工作时，齿面接触要均匀，以使齿轮在传递动力时不致因载荷分布不匀而使接触应力过大，引起齿面过早磨损。接触精度除了包括齿面接触均匀性以外，还包括接触面积和接触位置。

（4）传动侧隙的合理性

要求齿轮工作时，非工作齿面间留有一定的间隙，以贮存润滑油，补偿因温度、弹性变形所引起的尺寸变化和加工、装配时的一些误差。

齿轮的制造精度和齿侧间隙主要根据齿轮的用途和工作条件而定。对于分度传动用的齿轮，主要要求齿轮的运动精度较高；对于高速动力传动用齿轮，为了减少冲击和噪声，对工作平稳性精度有较高要求；对于重载低速传动用的齿轮，则要求齿面有较高的接触精度，以保证齿轮不致过早磨损；对于换向传动和读数机构用的齿轮，则应严格控制齿侧间隙，必要时，须消除间隙。

B10095?88中对齿轮及齿轮副规定了12个精度等级，从1~12顺次降低。其中1~2级是有待发展的精度等级，3~5级为高精度等级，6~8级为中等精度等级，9级以下为低精度等级。每个精度等级都有三个公差组,分别规定出各项公差和偏差项目

（三）箱体

箱体类零件中以机床主轴箱的精度要求最高。以某车床主轴箱，箱体零件的技术要求主要可归纳如下：

1.主要平面的形状精度和表面粗糙度

箱体的主要平面是装配基准，并且往往是加工时的定位基准，所以，应有较高的平面度和较小的表面粗糙度值，否则，直接影响箱体加工时的定位精度，影响箱体与机座总装时的接触刚度和相互位置精度。

一般箱体主要平面的平面度在0.1～0.03mm，表面粗糙度Ra2.5~0.63μm，各主要平面对装配基准面垂直度为0.1/300。

2.孔的尺寸精度、几何形状精度和表面粗糙度

箱体上的轴承支承孔本身的尺寸精度、形状精度和表面粗糙度都要求较高，否则，将影响轴承与箱体孔的配合精度，使轴的回转精度下降，也易使传动件（如齿轮）产生振动和噪声。一般机床主轴箱的主轴支承孔的尺寸精度为IT6，圆度、圆柱度公差不超过孔径公差的一半，表面粗糙度值为Ra0.63～0.32μm。其余支承孔尺寸精度为IT7～IT6，表面粗糙度值为Ra2.5～0.63μm。

3.主要孔和平面相互位置精度

零件编程工程技术论文 篇5

2.活塞杆，毛坯为锻件

3.输出轴，毛坯为Φ90棒料

4.偏心套，锻造毛坯

5.密封圈定位套，铸造毛坯

6.十字头滑套，铸造毛坯

7.活塞，铸造毛坯

8.十字头，铸造毛坯

9.圆柱齿轮，锻造毛坯

10.镶铜套齿轮，锻造毛坯

11.齿轮轴，锻造毛坯

12.倒档齿轮，锻造毛坯

13.齿条，毛坯为Φ70棒料

14.矩形齿花键轴，Φ40棒料

15.矩形齿花键套，Φ80棒料

16.车床拨叉，铸造毛坯，两件合铸，加工到一定工序后切开，切口2mm。

17.轴承座，铸造毛坯

18.惰轮轴，铸造毛坯

19.三轴连杆，锻造毛坯

20.滤油器体，铸造毛坯

21.手柄座，铸造毛坯 22.拨叉，铸造毛坯

23.对开螺母，铸造毛坯

24.泵缸体，铸造毛坯

25.花键轴，锻造毛坯

26.联接座，铸造毛坯 27.推动架，铸造毛坯

28.十字轴，锻造毛坯 29.连杆盖，铸造毛坯

30.星轮，棒料

31.支座

32.支座

33.法兰

34.套筒，45＃棒料

35.拨叉，铸件

36.拨叉，铸件

37.对开螺母，铸件

38.对开螺母

如何才能快速的学习编程技术 篇6

就像很多技术人员一样，我既着迷于硅谷又崇拜那些那些技术大腕。

这里有一个非常有意思的变化——在不久以前，我还在一所大学念书时，由于工程师给人的印象是缺乏时尚感和社交技巧，所以别人要是说我看上去像一个工程师——我会觉得非常尴尬。

当然现在听上去很蠢，但是当我还在大学的时候，“硅谷”对我而言也只是一个地理名称而已。

还有一件你可能不知道的事情——我曾经是一所中学的IT俱乐部的会长。我会使用HTML和Flash，在我的空余时间喜欢玩Sim City 3000，并且创建了一个关于这个游戏的网站。

在我大学的最后一年，社交网络开始展现头角。我刚一毕业就作为高科技记者参加了新加坡的新兴行业创业场景赛。

我所接触的每一个人都表示了对代码的酷爱。不想成为高手的程序员，就不是好程序员。

学习代码的门槛也变得非常低。各种资源和文档，只要一个谷歌搜索就全有了。

现在的代码学习俨然已经成为了一个产业，这也说明了一个事实，即好的工程师一直存在着缺口。

现在已经是了。如果你也想为自己做一个新一年的编程技术提高计划，那么欢迎阅读这篇文章。我从我个人的学习历史总结出了以下这些真理：

你的过去决定了你如何学习编码的方法

我是在底才学的编程——在我开始了我的第一份工作的一年多以后。这让我处于严重的劣势，如果我的目标是成为一个职业开发人员的话。

因为我可能需要和那些12岁就开始编程，刚刚新鲜出炉的毕业生同台竞技。他们的期望薪水会比较低，他们的关系承诺会比较少。我将不得不改变我的人生轨迹，并作出一定的牺牲来追逐这种职业生涯。

但是现在的情况是这样的：我已经在媒体行业淫浸了很多年。甚至，我还蛮喜欢我当时的工作，工作中并没有碰到什么过不去的难关。总之我还没有足够的财力和动力能让我转而去投资一个全新的方向。

因此，我只能在我空闲的时间里学习编码，同时还要保证不能干扰到我的日常工作。牺牲掉我的空闲时间是很艰难的一个决定，但是我别无选择。

在承诺之前，先理解你的最终目标

学习代码可能对你的目标完全无用，也可能是不可缺少的。

如果你是一个学生，编码可能会为你开辟更多的未来规划，比如说，在你25岁的时候或许就能赚到一百万美元。

如果你是一个对当前工作感到厌倦想要有所改变的年轻“专家”，在你已经累计了初期财富之后想要来点冒险的话，或许可以考虑一下编程，这将是一种更富有成效的职业生涯。

当然，编程可能并不适合那些已经在大公司就职需要养家糊口的CEO。不过如果你是一名年轻的高管并且希望能在一年内开办自己的高科技企业，那么学习编程就很有价值了，因为它能有助于你与开发人员亲密协作或者自己创建产品。

你或许会说，学习编码很难或者完全没有必要。这当然是可以的，没有人能强迫你。不过也有可能你学习的原因就只是想让别人以为你也是很厉害的(很多新入行的喜剧演员往往是因为这种原因而去演喜剧)，又或者你直截了当地表示你就是想编程。当然如果你的目标是想提高薪资收入，也成。

对我来说，上面这些原因或多或少都有：

目标结果我想让人觉得我很厉害。(别喷我。)通过使用Ruby on Rails创建app，并通过利用各种API可以让我的日常工作像作家和编辑一样，这让我觉得我很厉害很酷。很多人纷纷了离开这一行，但我坚持下来了，付出了不小的代价。不过，我也承认我现在的水平还不算高。挑战自我。哇哦，我只想说，这真心是个大大的挑战。我想知道web开发工作能否成为备选的职业发展新道路。可能不会。像其他职业一样，编程涉及到很多类似于服务器迁移、处理入侵者等等不愉快的任务。结合我对技术和媒体的爱好。圆满完成。我想使用编程技术使得自己的效率更高。可能会实现吧。如果你认为我干得好，请继续阅读：

一个接一个地开始项目

说实话，编码一点都不好玩。当然，编写优雅的代码和修复bug是有收获的，但是如果没有最终产品，那这一切的努力就只能是付诸东流。

将你的编程之旅当作需要攀登的一系列高峰。登上一峰之后就攀爬下一峰。每一个项目都能让我们学习到新的东西、修整旧的知识，一步一步地朝着我们的目标前进。下面是我解决的项目，按时间先后顺序排列：

文本游戏。

一个用于计数科技博客标签的Ruby脚本，看看当前什么话题比较流行。

一个能抓取网站信息并拷贝到另一个数据库的Ruby脚本。

排序表格和柱状图。我将Ruby on Rails应用程序与D3.js——基于JavaScript的可视化库连接起来。

一个Rails应用程序，将Wordpress挂钩到谷歌分析API上以编程的方式生成内容。

一个Rails应用程序，构建在缓冲API基础上可以让我重新在社交媒体上发布内容。

一个Rails应用程序，可在数据库中填充链接。

复杂零件的自动编程及应用 篇7

在数控加工过程中, 很多因素都会影响零件的加工质量, 尤其是复杂零件的加工。由于复杂零件的加工内容较多, 为了在加工零件时既保证其精度又保证其生产率, 则需要编制出合理的加工程序。对于复杂零件, 其手工编程过程非常复杂、繁琐, 且周期较长, 而且手工编程的对编程者的知识水平要求高。采用自动编程软件就可以解决这些问题, 如用Pro/E、UG、Master CAM、CAXA等软件完成自动编程与加工, 在保证加工精度的情况下, 提高生产率。

2 数控机床自动编程的内容与步骤

2.1 自动编程

自动编程也称为计算机 (或编程机) 辅助编程, 即将输入计算机的零件设计和加工信息自动转换成为数控装置能够读取和执行的指令 (或信息) 的过程就是自动编程[1]。在自动编程过程中, 零件信息作为编程的核心内容, 是确保数控编程自动化目标实现的重要依据, 如果将其有效的表达至关重要, 近年来引起了相关部门的高度重视。通常情况下, 对于编程程序是否正确的检查, 编程人员可以通过计算机仿真来实现, 一旦发现问题, 可以对其进行及时修改。

所谓自动编程, 是借助计算机及其外围设备装置自动完成从零件图构造、零件加工程序编制到控制介质制作等工作的一种编程方法。

2.2 自动编程的内容与步骤

所谓数控编程, 主要是指零件图纸到数据加工程序的整个过程, 其核心工作主要是对加工过程中所涉及的刀位点进行计算。这里所说的刀位点, 通常是指刀具表面和轴线的交点, 如果是轴加工, 那么还应该在此基础上加入刀轴矢量。就目前数控编程的内容来看, 大致包括7个方面, 即零件图样分析、加工工艺确定、数学处理、零件加工程序编写、输入数控系统、程序检验和首件试切[2]。

手工编程和自动编程是编程加工的两种类型, 选择的标准主要是根据问题的复杂程度来决定。就目前自动变成所采用的方式来看, 主要以图形交互式自动编程为主, 这种编程系统是CAM和CAD两者的高度结合, 所以有时人们也将该系统成为CAD/CAM系统, 其工作流程如图1所示。作为当前最先进的数控加工编程方法, 其采取的方式主要是以计算机技术为支撑, 利用人机交互图形方式来实现对零件形状的计算机化和加工仿真, 整个操作过程具有极高的效率, 而且不易出错。除此之外, 还可以通过特有的数据接口将CAD设计结果进行共享, 实现CAD/CAM集成一体化, 实现无图纸设计制造。

计算机辅助编程的步骤:

为了更好的实现各种类型的零件加工, 计算机辅助编程对自身的编程步骤进行了完善, 完善之后的步骤主要包括以下几个方面:

(1) 零件的几何建模

(2) 加工方案与加工参数的合理选择

(3) 刀具轨迹生成。在零件加工过程中, 刀具轨迹的生成占据着重要位置, 此环节的任务主要是确保所生成的刀具轨迹能够满足刀具的加工要求, 即无碰撞、无干涉、轨迹光滑、代码质量高, 以此来为后续步骤的顺利开展奠定坚实的基础。

(4) 数控加工仿真。在零件加工过程中, 加工程序的质量往往与零件形状的难易程度和加工环境相关, 与此同时, 想要从根本上提高加工程度的质量, 编程人员还需要对加工过程中所涉及的过切、欠切以及机床各部件之间的干涉碰撞给予高度重视。

(5) 后置处理。最后一个步骤是后置处理, 对于数控加工编程工作来说, 该步骤同样非常重要。所谓后置处理, 主要是指将通用前置处理生成的刀位数据转换成适合于具体机床数据的数控加工程序。目前, 后置处理这一步骤中包含的内容有很多, 比如说, 机床机构误差补偿、机床运动平稳性校核修正以及代码转换等。

3 Master CAM软件自动编程

Master CAM是美国CNC Software Inc.公司开发的基于PC平台的CAD/CAM软件。它集二维绘图、三维实体造型、曲面设计、体素拼合、数控编程、刀具路径摸拟及真实感摸拟等多种功能于一身。它具有方便直观的几何造型。Master CAM提供了设计零件外形所需的理想环境, 其强大稳定的造型功能可设计出复杂的曲线、曲面零件。

Master CAMX5支持2轴、3轴和4轴、5轴加工程序的编制, 其中包括平面加工、外形加工、钻孔加工圆弧加工等加工模板, 可以完成复杂零件的数控加工程序编制[1]。

3.1 Master CAM软件编程的步骤

在进行零件加工工艺分析后, 使用Master CAM软件进行数控编程的一般步骤:

(1) 将Pro/E造型出的零件模型 (文件格式为IGES, 保存时选择曲面和线框) , 导入到Master CAM软件中; (2) 选择机床类型; (3) 选择毛坯; (4) 选择刀具, 设置填写加工参数; (5) 轨迹生成与仿真; (6) 后处理程序, 生成G代码。

3.2 Master CAM软件自动编程实例

在Master CAM软件中打开之前在Pro/E中生成的零件实体图, 建立加工模型, 选择铣床 (默认) 选择加工刀具, 设置加工参数, 轨迹生成与仿真生成G代码。

(1) 导入模型, 如图1所示。

(2) 建立毛坯。在机床群组属性中选择毛坯形状选圆柱、边界框 (展开半径、高度三个方向分别为1) 建立毛坯, 如图2、图3所示。

(3) 建立刀具, 设置加工路径与参数。1) 选择铣床 (默认) 铣削刀路为外形铣, 刀具选择直径为10mm总长为70的平底刀, 设置加工参数:进给率为300, 主轴转速为3500, 每刃进刀量为0.025, 生成刀具路径;2) 选择铣削刀路为平面铣削, 刀具选择直径5mm总长为70的平底刀, 设置参数:进给率450, 主轴转速4500, 每刃进给量0.025, 生成刀具路径;3) 选择刀具路径为挖槽, 所用刀具为直径10mm的平底刀, 设置加工参数:进给率400.主轴转速2000, 每刃进刀量0.05, 生成刀具路径;4) 对其再进行挖槽精加工, 所用刀具为直径为1mm的平底刀;设置加工参数同上;5) 选择刀具路径外形铣, 刀具直径为1mm, 设置加工参数:进给率200, 主轴转速1000, 每刃进刀量0.05, 生成刀具路径;6) 选择刀具路径为放射状曲面粗加工, 设置刀具为直径5mm的球刀, 设置加工参数:进给率200, 主轴转速2500, 下刀速率100, 生成刀具路径;7) 再加一次放射状曲面精加工, 刀具为直径2mm的球刀;8) 最后钻中间的孔。下图5~10为外形铣加工参数设置方法。

(4) 轨迹生成与仿真。所谓轨迹仿真, 就是在三维状态下对刀具的运动情况进行全方位模拟, 并在基础上进行毛坯切削和材料去除的过程。轨迹仿真一般都是在轨迹生成之后进行的, 经过多次轨迹仿真模拟, 可以进一步提高实际加工过程的准确率, 提高加工精度和整体的生产效率。部分轨迹如图11所示, 仿真加工如图12所示。

(5) 后处理生成G代码。在Master CAM软件中输出G代码程序导出。导出的程序经检验之后就可以输入到数控机床上进行首件试加工, 再实际加工中进行程序的改良。

4 结论

从上文的分析我们可以看出, 如果工件形状的复杂程度较高, 无法通过手工编程将其解决, 那么自动变成无疑成为了最佳的办法。利用自动变成软件, 我们可以结合实际情况对参数进行适当的修改, 并在此基础上通过反复模拟, 提高编程的准确性。即使是在实际加工过程中出现问题, 也可以及时加以改正。但是需要注意的是, 由于受到诸多因素的限制, 从而使得当前自动编程无法达到最理想的效果, 这一问题有待进一步完善。

摘要：为了解决复杂零件手工编程比较复杂、繁琐, 且计算量大的缺点, 用Pro/E、UG、Master CAM、CAXA等软件完成自动编程与加工, 在保证加工精度的情况下, 提高生产率。本文主要介绍常用的自动编程软件及采用Master CAM软件编程实例。

关键词：数控编程,自动编程,Master CAM软件

参考文献

[1]刘家儒.Master CAMX5中文版标准实例教程[M].北京:机械工业出版社, 2011 (12) .

大型零件切削温度测量技术探讨 篇8

摘 要：随着国家经济的快速发展，对大型零件的需求日益剧增，重载切削占据着越来越重要的地位.大型零件加工时产生的切削温度不仅直接影响刀具的磨损及使用寿命，而且影响工件的加工表面质量和精确度，因此探讨大型零件切削温度测量技术，尤其铣削温度的测量是研究重载切削过程的重要方面.为了探讨大型零件铣削过程温度测量技术，首先对大型零件材料温度特性及影响进行分析；进而对常用的切削温度测量方法及应用进行阐述；最后通过对各种测温方法的对比分析并结合大型零件材料特性提出了适合于大型零件铣削温度的测量技术一夹丝半人工热电偶法，并通过铣削试验对切削温度进行采集，获得了可靠的热电势信号，为重载切削及刀具技术研究提供技术基础，

关键词：铣削温度；测量技术；热电偶；大型零件

DOI： 10.15938/j.jhust.2015.02.003

中图分类号：TG501

文献标志码：A

文章编号：1007-2683（2015）02-0012-07

0 引 言

国家“十二五”规划提出重点发展重型装备、工程机械等装备制造业，形成一批竞争力较强的重大装备制造业基地，实现大型零件的全部国产化是提升国家装备水平的重要保障.与普通零件相比，大型零件的特点是零件的尺寸和重量都很大（最大可达几百吨），其切削加工过程材料去除量和切削力都较大，切削温度较高.在刀具的切削作用下，切削层金属发生塑性变形和弹性变形；工件与后刀而、切屑与前刀面的摩擦是大型零件加工过程中切削热的两个主要来源，随着大型零件加工过程切削热的增多，切削温度升高，切削区域温度可达1000℃以上高温易使刀具发生粘结失效、产生残余应力与加T变质层、降低工件的表面质量、影响积屑瘤的消长等，这些都是切削过程中不利的一面.日前对大型零件切削温度分布和测量技术的研究比较少，因此有必要对大型零件切削温度进行探析，为重载切削及刀具技术研究提供技术支持.

存切削温度试验研究方面，M.Armendia采用具有高带宽特性的微热成像系统研究了Ti6A14V钛合金和AISI4140钢断续铣削时刀具上温度的分布情况；针对难加工材料，南京航空航天大学的王珉等应用数学方法——有限差分法对铣削时产生的非稳定三维温度场进行了计算，并采用金相结构法对铣削所用高速钢刀具进行温度测量；西北工业大学的张明贤等采用红外热像仪对铝合金进行了铣削温度测量，研究了铝合金高速铣削温度变化规律，

以上学者只是在试验的基础上对切削温度进行研究，为了准确的掌握切削温度分布，目前在理论研究上，国内外学者主要在Jaeger的移动热源基础上来研究切削温度.S.C.Kapoor把铣削力作为唯一输入，并假设剪切面是一个强度均匀分布、相对刀屑移动的空问无限长面热源，针对平前刀面刀片，通过对以上建立的数学模型简化、整理、计算出了刀具前刀而的平均温度；东北大学的张东通过有限元法对所建立的铣削温度数学模型进行了理论分析；重庆大学的刘飞建立和求解了带圆弧型卷屑槽刀具在千式切削过程中切屑动态传热模型，得到该槽型刀具刀—屑摩擦热分配比，为切屑、刀具动态温度场的求解打下基础；哈尔滨理工大学的谭光宇、王玉斌等利用Jaeger的动热源方法并结合已有的平前刀面铣刀片刀一屑摩擦温度数学模型，建立了波形刃铣刀片前刀面摩擦温度数学模型.

在切削温度测量技术和理论分析方面，尽管目前国内外许多学者进行了大量研究，但绝大多数针对普通切削，也仅限于对钛合金TC4和TC11、铝合金LF5和6063T6及高温合金GH4169等材料铣削温度分布特点的研究，切削温度分布特点作为试验研究和理论分析的基础还不够完善，尤其在重载铣削SA508Ⅲ钢、2.25Cr-lMo-0.25V钢等大型零件材料的温度方面.因此对大型零件切削温度的研究还需要做大量的工作.

本文以加氢反应器筒节和核岛蒸发器水室封头为典型零件分析大型零件材料温度特性及其影响，通过对各种切削温度测量方法的优缺点和适用范围进行对比分析，并结合大型零件材料温度特性及其加工过程的各种影响，对大型零件切削温度测量技术进行研究时采用夹丝半人工热电偶法可达到预期效果，为大型零件切削温度测量的研究提供参考.

1 大型零件材料温度特性及影响分析

1.1 石油、化工领域大型零件材料温度特性及其影响

加氢反应器（如图1所示）是石油炼制、煤化工、有机化工生产中的核心装备，大型加氢反应器重达数百吨乃至上千吨，是由几段筒节经加工后拼焊而成.以加氢反应器的筒节为典型零件，介绍其材料特性，加氢反应器在高温、高压、临氢条件下操作，尺寸大、质量重、壁厚，材料采用耐热、抗托强度又特别高的2.25Cr-IMo-0.25V特种钢，这种钢被广泛应用于炼油化T行业的临氢设备上

2.25Cr-1Mo-0.25V钢是一种低合金贝氏体耐热钢，具有较高的强度，较好的塑性，较强的耐高温性，硬度和塑性是影响材料切削加工性的物理力学性能，强度、韧性越高，切削力越大，切削温度越高，同时，塑性越大，越难加工；调质处理后，材料具有热韧性、红硬性，导致切削过程中的切削力较大，切削区域产生的切削热较多；另外此种材料的导热性差，被加工材料的导热系数越小，由切屑带走和工件传出的热量越少，越不利于降低温度，重载条件下切削SA508Ⅲ钢等难加丁材料时，产生的切削温度高达1000℃，工件材料中合金元素在较高的温度下金相组织发生变化，渗碳体、珠光体等含量增加，进一步提高了工件材料表面强度和硬度，这将加速刀片表层涂层的磨损，使暴露的刀片基体材料与切屑直接接触，产生粘结破损，另外，高温使刀具表层变得脆弱，加剧了刀具失效.

1.2 核电领域大型零件材料特性分析

水室封头（如图2所示）是APIOOO核岛核电站中蒸汽发生器的重要零件，是典型的难加工核电大型异形件.

蒸汽发生器运行过程中，承受着复杂的热力、应力或水力，安全问题十分重要，为了包容放射性物质，任何工况下都必须要保持结构完整性，这就要求水室封头材料具有较好的抗射线、热等各种辐射性能，高承压性，良好的低温冲击韧性以及较低的无延性转变温度，所以选用难加工材料SA508Ⅲ钢作为水窒封头的加工材料.SA508Ⅲ钢作为低碳合金钢，其具有较高的强度、良好的低温冲击韧性和较低的无延性转变温度等特点，因此加工过程中易产生韧性较高难以折断的切屑，切屑缠绕在刀具上致使切削区域温度升高，从而引起刀一屑粘结，水室封头与其它蒸汽发牛器零件之问是通过焊接连接在一起的，为了达到强化基体、提高淬透性以及降低焊缝敏感性等目的，通常在SA508Ⅲ钢中添加Mn、Ni、Mo等亲铁性铁族元素，而硬质合金刀具中的Co，元素也为铁族元素，在高温环境下同族元素亲和性较强，同时由于切削时材料去除量和切削力较大，容易引起刀具磨损甚至出现刀一屑粘结而最终导致刀具失效.

切削温度的分布特点理论上虽然可以通过有限元仿真来体现，但是由于有限元仿真在大型零件应用方面的局限性，与获得实际刀具/丁件温度分布还有一定的差距，因此，有必要根据大型零件的特点进行实用的切削温度测量技术研究.

2 切削温度测量技术对比分析

对切削温度进行测量的方法有很多，但热电偶法、光热辐射法、间接测量法等是较常用的主要测温方法.

2.1 热电偶法

切削温度进行测量时由于热电偶法的优越性和实用性，得到了较广泛的应用，该方法的测温原理为：当两种材质成分不同的导体组成闭合回路时，回路中就会有电流流过，当两端存在温度梯度时，就会存在Seebeck电动势——热电动势.根据切削材料和机床自身特点等的不同，热电偶法又可细分为以下几种：

1）自然热电偶法：如图3所示，热电偶的两极由化学成分不同的材料组成，根据切削加工要求，工件和刀具材料不同，凶此工件与刀具便成为热电偶的两极，热端由工件与刀具切削区接触产生，工件的引出端和刀具的末端处于室温，构成冷端，切削时由于切削变形及摩擦产生大量的热，使切削区形成高温，这样在刀具与工件的回路中便产生了温差电动势，利用毫伏表可将数据记录下来，自然热电偶法测到的切削温度是刀一屑和刀一丁摩擦咏的平均温度，得不到切削区选定点的温度，而且每次更换工件材料或刀具材料都需要重新标定.

2）人工热电偶法：如图4所示，组成热电偶的金属丝已标定，金属丝的一端焊接在刀具或工件温度要测量的点上形成热端，另一端串接毫伏表成为冷端，即可测得焊接点的温度.变换热电偶材料时不需要重新标定即可测量，另外可根据试验需要灵活选择金属丝.

但该方法也有一定的局限性，首先由于焊接技术的条件限制，焊接在刀具或工件的点有一定的质量，影响温度测量的及时性；其次，根据该方法的测温原理，需要将热电偶丝埋入要测的工件或刀具中，似要埋入PCBN、PCD、陶瓷等超硬刀具材料有一定的难度；最后，该方法所测温度只是距离前刀面一定距离的温度，测量结果与实际值有差距.

3）半人工热电偶法：如图5所示，国内外学者根据自然热电偶和人工.热电偶的优缺点，对其进行综合分析判断，取其测温方法的优点，提出了半人工热电偶法.

由于该方法综合了以上两种测温方法的有利方而，并采用单线连接，因此得到了广泛应用.

2.2光、热辐射法

与热电偶法相比，光热辐射法是一种无损测量方法，其测温原理为：切削过程中产生的切削热使工件、刀具和切屑产生一定强度的光热辐射，温度越高，短波辐射越强，辐射总量越大，因此可以通过检测光热辐射的强度来测量切削温度，根据采集辐射信号的装置小同义可分为：1）红外热像仪测温法是利用斯蒂芬一波尔兹曼定律来进行温度测量的，采川红外热像仪测温时由于仪器数据的缓存及分辨率的影响，所测温度滞后于实际温度，且只是温度的相对值.2）辆射高温计测温法：如图6所示，所用仪器为红外辐射高温计，具体为利用红外探测器将切削热产生的红外线信号接收，然后通过A/D转换为电信号，为了获得相应的温度值，需要对电信号进行线性化处理.由于该装置接收的红外线信号是工件或刀具表面的信号，所以该测温法测得的足工件或刀具表面的温度.

3）红外照相测温法：所用仪器为红外照相机，即在切削过程对刀具或工件进行拍照来研究其温度分布情况，适用于连续切削.

2.3间接测温法

1）金相结构测温法：由光学显微镜可以看出工件或刀具材料的金相结构在切削前后随着温度的改变发生一定的变化，可以通过观测金属材料金相组织的变化来研究切削温度.由于该方法要求在温度的影响下金属材料的金相组织发生显著变化从而来测量切削温度的，所以用来测量高速钢刀具的温度变化比较适宜，因为该刀具温度超过600℃时，金杆组织变化比较明显，对金相磨片进行抛光、磨蚀便呵达到温度测量的目的.该方法的不足是适用面窄，工序较繁琐.

2）扫描电镜测温法的优点：准确的确定工件或刀具的温度分布；切削温度测量分辨率高.缺点：破坏性测量；试样制作过程复杂；只是定量的分析了切削温度分布特点；测温范围有限；设备安装渊试难度大.

2.4示温涂料法

示温涂料法由于变色后颜色稳定性的不同义又可分为可逆示温涂料法和不可逆示温涂料法.可逆示温涂料法的颜色在冷却后会恢复到原来的颜包，其变色原理有氧化、升华、热分解、同相反应等，具体为切削加T时产生热量，示温涂料中的热敏涂料在一定的温度下被氧化、升华、热分解、产生固相反应而产生一定的变化，从而达到温度测量的日的；不可逆示温涂料法是在一定的温度下通过观测涂料中PH值、晶型、电子转移的变化来测量切削温度.该测温方法主要应用于飞机仪表温度分布的测量，

另外量热计测温法、显微硬度分析测温法等往切削温度测量方面也较常见，

综上所述，无论是热电偶测温法、光热辐射测温法、金相结构测温法还是示温涂料测温法都有其优劣和适用范围，因此，在实际应用中应根据具体情况优选最合适的切削温度测试方法.大型零件切削时由于加工环境的影响，对切削区温度进行测量有一定的条件性，故很难得到切削区的实际温度，为了测得小误差、高精度、大范围的大型零件切削温度，仍需对切削温度测量方法作进一步深入研究和改进完善.

3 大型零件切削温度测量技术

大型零件铣削过程需要用切削液，对于要求工件和刀具组成热电偶副的自然热电偶法无法适用，另外针对铣削加工为断续切削这一特点，很难用自然热电偶法对其进行温度测量，而且测得只是刀/屑界面的平均温度而非瞬时温度；人工热电偶法需要在相应的安装位置处钻孔来放置热电偶，但对于大型零部件所用2.25Cr-IMo-0.25V钢和SA508Ⅲ钢等难加工材料，孔比较难打，且小孔的存在及小孔和热电偶间的空气不仅削弱了零件强度而且对于某些特定场合测量误差达到50%；由红外辐射高温计测温法的测温原理可知，无法得到工件或刀具基体内温度；红外热像仪法所测温度为相对温度，与实际切削温度有一定差距；用于研究切削温度的分布情况时一般采用红外照相法和示温涂料法；金相结构法只适用于高速钢刀具且该方法观测和分析的工作量都较大，而且大型零部件加工所用刀具大都为硬质合金，所以不适合用金相结构法；扫描电镜法虽然具有温度分布的准确性和分辨率高等优点但属于破坏性测量，所以不能用该方法测量大型零件切削温度.

通过对热电偶法、红外辐射法、金相组织法等测温方法进行对比分析，并针对实际应用中大型零件加工的特点，本文采用夹丝半人工热电偶法对大型零件铣削温度进行测量.

3.1 测温原理及装置

夹丝半人工热电偶法即通过特种加工将工件分成两部分，将带有绝缘层的镍铬丝夹于工件中间，用卡具将分开的两部分工件卡紧，铣削时工件与热电偶丝之问的绝缘层被破坏，与工件形成短路，从而产生热电势，通过放大器对电压信号的放大、数据采集卡对数据的采集及热电偶的标定，可测得刀具/工件之间的界面温度.夹丝半人工热电偶法装置示意图如图7所示.

用半人工热电偶法测量大型零件切削温度时，产生一般为几十毫伏的较小热电动势，而普通的万用表（量程一般为200mV）无法测量，为了得到大型零件加工的温度信号，本文设计闭环放大倍数为100倍的放大电路，选用OP07AH型运算放大器，通过Multisim仿真，可得到放大100倍的电动势，放大电路设计及仿真如图8所示.

试验进行数据采集和A/D转换时采用同步高速数据采集卡PCI-8002A.PCI-8002A卡是一种基于32位PCI总线、可直接插在IBM-PC/AT或与之兼容的计算机内的任一PCI插槽中的数据采集卡，集AD模拟输入、DI数字量输入和计DO数字量输出为一身的多功能数据采集卡，该数据采集卡的AD模拟输入通道为单端4通道模拟输入，DI数字量输入通道数为8路，输出通道为8路.相应的硬件模块配置后在计算机上利用程序开发环境Labview编制相应的软件，对输入的数据进行分析和处理，显示铣削热电势波形.

3.2热电偶的标定

由于大型零件的材料大都为非标准热电偶，因此在对切削温度进行测量时其输出热电势与温度之间的对应关系无现成资料可查，所以需要标定热电特性，得到其温度与电势的关系数据.标定试验所得数据的精确性直接影响切削温度测量的准确性.热电偶的标定方法有比较法、固定法、黑体空腔法等，其中比较法是利用高一级的标准热电偶与被测热电偶进行直接比较，其设备简单，操作简便，比较适合标定热电偶，得到大型零件材料与镍硅丝的温度电势关系方程.

标定原理：使大型零件材料一镍铬和镍硅在连续升降温的每个瞬态都严格处于同一温度，这样才能保证测得同一温度下两者的电势值，装置原理示意图如图9所示.标准热电偶镍硅一镍铬可以通过文查得其电势值对应的温度，然后将这个温度与大型零件材料一镍铬测出的电势对应，从而得出大型零件材料一镍铬的热电特性数据，

采崩电阻炉对大型零件材料试样的端部加热得到热端，使另一端处于冰水混合物中得到冷端.然后用HP3562动态信号分析仪同步采集两对热电偶在加热过程中的原始数据，再对原始数据进行处理可以得到大型零件材料镍铬热电偶的热电特性曲线.

3.3铣削试验

通过对大型零件材料SA508Ⅲ钢的铣削温度测量试验得到热电势信号如图10所示.切削参数为：切削速度νr=550r/min，切削深度为αp=0.8mm，进给量fx=120min/min，工件材料为SA508Ⅲ钢，TiAIN涂层RCMT1606M043M-TN6540硬质合金刀具.O、P、Q为铣刀刚好切到热电偶丝时产生的热电势信号，S是切削热电偶丝后，工件与热电偶丝之间产生的温度信号.O、P之问的采样点间隔为210，P、Q之问的采样点间隔为200，数据采集卡采样频率为每秒1818个，因此，O、P之间的采样点时间为0.1155s，P、Q之问的采样点时问为0.11s，机床每转需要时间为0.109ls，与信号相差不大，主要是由于测量响应等引起的延迟.

本次通过夹丝半人工热电偶法采集到的铣削温度试验信号的峰值电压均值为0.6V，根据标定的电压温度曲线，可得温度值为674℃.

通过对夹丝半人工热电偶法测量大型零件切削温度的原理及装置的研究以及热电偶标定方法的提出，可达到对大型零件铣削温度测量技术进行分析的目的.

4 结 论

大型零件加工过程铣削温度非常高，对刀具寿命、加工质量和生产效率产生很大的影响，本文进行大型零件加工铣削温度测量技术研究，为大型零件高效加工提供技术支持，得到如下结论：

1）以加氢反应器筒节和核电蒸发器水室封头为典型大型零件，对其材料特性进行了分析，发现火型零件材料一般为难加工材料，具有抗拉强度高、塑形好、高温力学性能好等特点，这些因素导致零件切削加工过程中切削阻力大、切削温度高，使重载切削刀具粘结失效严重；

2）对比分析了热电偶法、光热辐射法、问接测量法及示温涂料法等几种常用的切削温度测量技术，探析了其温度测量原理，对比分析了各测量方法的优缺点及使用范围，确定夹丝半人T热电偶法适合大型零件铣削温度的测量；

3）研究了夹丝半人工热电偶法应用于大型零件测温的装置和技术原理，设计了温度测量装置的放大电路，提出了温度测量热电偶的标定方法，并通过铣削试验获得铣削热电势信号，