长期以来,我国数控方面高深层次人才的匮乏和流失,成为阻碍我国数控技术发展的最大障碍。企业有资金引进高精密的数控设备,却寻找不到能够维护和熟练操作的人员,面对厚重的用户手册无力消化吸收,更谈不上技术的改造和创新。由此可见,人才竞争是根本,人才战略是关键。数控技术的复杂性决定了引入高效、直观的培训机制是提高人才素质的有效途径,而此培训机制的关键是要开发一套适合学员的培训系统。随着利用VRML和JAVA开发的虚拟现实技术和USB技术的日益成熟,可以很好地解决了这个难题。这套技术结合计算机图形学、图像处理学、模式识别、智能接口、人工智能、传感器、网络和并行处理等多学科的虚拟现实技术使得人机交互方式有了质的突破。

　　虚拟现实技术应用于数控加工中心的培训系统中,就是通过计算机产生数控加工中心、被加工工件的虚拟造型,加入音响效果和运动仿真,并配有控制面板,学员根据虚拟环境提供的视觉、听觉、触觉感受,可以感受到与操作实际的数控加工中心一样的状态。与传统的数控加工中心培训相比,此系统摆脱了“试切”、“轨迹显示”等方法,极大地提高了系统的主动性、交互性和沉浸感等性能,给学员逼真的感受,改善了数控加工培训的教学效果,并且大大降低了开发成本。

　　Java是Sun公司于1995年5月23日推出的,当时并没有引起太多的注意。但是随着Internet的迅猛发展,环球信息网快速增长,促进了Java语言研究的进展,使得它逐渐成为Internet上受欢迎的开发与编程语言。Java语言具有简单、面向对象、分布式、解释执行、鲁棒、安全、体系结构中立、可移植、高性能、多线程以及动态性的特点,正是这些特点为开发人员开发强大的仿真系统提供了便利。

　　VRML(VirtualRealityModelingLanguage,虚拟现实造型语言)包含了3D动画、3D音效、传感器触发、时间输入输出、行为控制、支持多种脚本与多重使用者等功能,真正在Web上实现了动态页面,并加强了互动功能,达到真正的虚拟效果。VRML可以用在各行各业,如创建虚拟城市、虚拟校园、虚拟超市、虚拟公司等。VRML210的基本元素是节点,节点是组成3D场景的基本元素,大约定义了50多个节点,利用它们可以简单、轻松地创建虚拟的三维空间。

　　对VRML的访问是基于传统C/S模式扩展的B/S模式,B/S采用Internet上广泛使用的Web浏览器作为客户前端,操作界面友好、一致。B/S的最大优势还在于其强大的跨平台移植能力,能够极大地降低异构系统的开发难度。目前,VRML主流编程是基于Java、JavaScript,特别是Javaapplet小程序可以与VRML世界嵌在同一WEB页上。EAI(ExternalAu2thoringInterface),是一种介于VRML世界与外部环境的创作接口。通过EAI为VRML与外部世界建立一个通信接口,可以使用户通过这个接口真正成为VRML中的一个角色、一个参与者。EAI提供了一套针对VRML浏览器的Java类,通过这些类,外部环境可以访问当前所运行的VRML世界,还可以完成动态的添加、删除和驱动仿线.培训系统的体系结构

　　该培训系统是以韩国大宇PUMA200、215轴数控车削中心为具体仿线所示为本文所述的虚拟数控车削中心加工仿真系统界面,其中客户前端为Web浏览器,浏览器左侧为提供功能模块选择的视图区,右侧为对应的场景区。

　　数控加工中心培训系统硬件设备由多媒体计算机、投影设备、USB通讯接口、音箱及电器小元件等构成。计算机最低配置为PentiumⅢ550,内存为128MB,10/100MB以太网卡,可以满足动态三维图形较大的资源消耗。系统总体结构由操作仿真模块、视觉仿真模块、音响仿真模块、运动仿线所示。其中视景仿真模块是实现培训系统沉浸感的重要因素,操作仿真模块是实现学员与虚拟数控机床之间交互作用的主要手段。

　　数控加工中心培训系统中控制面板的布置与实际的一样,并与实际的面板有相近的动作范围和相似的力感,如图3所示,如转动手轮时有真实的手感,按下按钮、拨动开关有真实的力感,学员在看到加工过程中有异常情况可以按下急停键,并且可以保持状态。操作过程中,有些键必须配合使用,如进给倍率与手轮的配合、刀号与换刀按钮的配合、主轴正反转与主轴启动的配合,这些配合键使用的设置,使操作更加接近实际操作情况。

　　视景仿真模块利用计算机图形图像技术和3D技术,生成数控机床的各个部件,如门、刀库及刀具、夹具、坯料、油管、散热孔等。为了使图像处理实时且逼真,要选用高档的显卡、高性能的图形加速卡等硬件条件的支持,更需要图形技术和开发平台的发展。视景仿真模块采用计算机平台和专用三维建模软件的三维图形开发技术。

　　音响仿真模块利用计算机多媒体技术,生成数控机床加工过程中的声音信息,包括机床在加工工件中的声音信息、刀具进给的声音信息、主轴正反转的声音信息、装夹工件的声音信息以及换刀的声音信息。其中刀具进给声由进给倍率决定,主轴转动声由主轴倍率决定。音响仿真系统采用支持多媒体保准接口的声卡取代专用的数字信号处理器,具有通用性好、易移植、易升级等优点,并且大大降低了系统成本。

　　2.4运动仿真模块运动仿真模块通过模拟数控机床中的运动机构及其控制系统,实现操作过程中逼真的感受,如刀具进给时由于轨道不光滑产生的轻微晃动。运动仿真模块是提高培训系统逼真度的有效手段。建立虚拟数控机床作业环境,可随意移动、旋转、缩放及变换视点,尤其是适用于三轴以上数控机床针对加工过程中过切及干涉的校验。数控车削中心运动仿IM电竞真模块主要包括回参考点、刀具进给、主轴启动、卡盘松紧、选刀等。

　　首先对所研究的数控加工中心进行建模、仿真,利用Autodesk公司推出的最新版的三维动画与造型软件3DSMAX610对数控加工中心进行建模、静态造型。造型结束后,根据部件运动时的状况设计动画。最后把3DSMAX文件转换成VRML格式,分析各个运动部件,并进行时间分配,调节VRML源代码中各个部件运动时间周期使之符合实际情况──实现机械部分的静态、动态造型。

　　根据数据采集与传输的特点,我们充分利用了USB技术的优点。自主开发的USB高速多功能卡是基于USB210协议的,所以其速率可高达480Mbps,完全满足高实时性的数据采集场合。实践证明该方案取得了良好的效果。总体硬件框图如图4所示。

　　为了验证CAI软件的可行性,我们与山东济南星科公司合作,完成CAI软件在多台个人计算机上的安装,测试了软件的稳定性和时间响应。经过长时间的调试,系统的稳定性是可靠的,时间响应也在允许范围之内。多家职业学校使用该软件进行专业学员的培训工作,取得了良好的反响。

　　在VRML空间中几何体的透明度是通过Material节点中transparency域的域值指定的,其值从完全不透明表面的0.0到完全透明表面的1.0。该域的缺省值为0,表明不透明。如图5所示,材质的透明效果使得学生可以一目了然地看明白数控机床加工工件的过程,增强了学生学习的兴趣。

　　3.2.2视点变换处理在VRML2.0中所谓视点就是浏览者在空间中所处的某一特定的位置和朝向,在这个位置通过朝向,浏览者可以浏览到虚拟世界中相关的场景。用vrmlscript可以控制视点的变化,使浏览者可以从当前视点快速切换到其它视点。在VRML中先用DEF定义Viewpoint节点,然后再定义Script,具体代码如下:

　　在该数控加工中心培训系统中,运用视点转换,产生的效果如图6所示。图6(a)可以观看数控机床的整体,对数控机床产生整体的印象;图6(b)可以观看加工工件的过程以及插补情况;图6(c)展示了加工工件时的G代码,可以了解NC代码;图6(d)可以观看刀具回零点和换刀的情况。

　　3.2.3现场声音的设定VRML场景中可以添加声音,与静态网页上的声音相比,VRML场景所播放的声音不是简单的2D声音,而是有自己的声源,以及模拟现实中的声音传播路径的3D声音,它会给人和现实中一样的听觉感应。VRML所支持的声音文件有WAV、MIDI和MPEG-1文件,AudioClip只支持前两种文件格式。利用AudioClip节点引入一个外部声音文件,并规定这个声音文件的播放参数,必须作为Sound节点的source域的域值来使用,Sound节点中的域值都可通过Javaapplet来重新设定。Sound节点格式如下:

　　首先用MP3录制数控机床各种动作时的现场声音,然后进行声音剪裁、分段。通过相应的声音节点在VRML世界需要的场合添加合适的声音,使整个VRML世界更加具有真实感,更加生动逼线)在不影响视觉效果的前提下,简化设备结构。

　　(3)对于反复使用的部件,可先对其命名(DEF),然后再重复使用(USE)。

　　“高速切削”的概念首先是由德国的C.S~omom博士提出的,并于1931年4月发表了著名的切削速度与切削温度的理论。该理论的核心是:在常规的切削速度范围内,切削温度随着切削速度的增大而提高,当到达某一速度极限后,切削温度随着切削速度的提高反而降低。此后,高速切削技术的发展经历了以下4个阶段:高速切削的设想与理论探索阶段(193l—l971年),高速切削的应用探索阶段(1972-1978年),高速切削实用阶段(1979--1984年),高速切削成熟阶段(20世纪90年代至今)。高速切削加工与常规的切削加工相比具有以下优点:第一,生产效率提高3～1O倍。第二,切削力降低30%以上,尤其是径向切削分力大幅度减少,特别有利于提高薄壁件、细长件等刚性差的零件的加工精度。第三,切削热95%被切屑带走,特别适合加工容易热变形的零件。第四,高速切削时,机床的激振频率远离工艺系统的固有频率,工作平稳,振动较小,适合加工精密零件。

　　高速切削刀具是实现高速加工技术的关键。刀具技术是实现高速切削加工的关键技术之一,不合适的刀具会使复杂、昂贵的机床或加工系统形同虚设,完全不起作用。由于高速切削的切削速度快,而高速加工线速度主要受刀具限制,因为在目前机床所能达到的高速范围内,速度越高,刀具的磨损越快。因此,高速切削对刀具材料提出了更高的要求,除了具备普通刀具材料的一些基本性能之外,还应突出要求高速切削刀具具备高的耐热性、抗热冲击性、良好的高温力学性能及高的可靠性。高速切削技术的发展在很大程度上得益于超硬刀具材料的出现及发展。目前常用的高速切削刀具材料有:聚晶金刚石(PCD)、立方氮化硼(CBN)、陶瓷、Ti(C,N)基金属陶瓷、涂层刀具fCVD)~超细晶粒硬质合金等刀具材料。

　　金刚石刀具材料。金刚石刀具具有硬度高、抗压强度高、导热性及耐磨性好等特性,可在高速切削中获得很高的加工精度和加工效率。金刚石刀具分为天然金刚石和人造金刚石刀具。然而,由于天然金刚石价格昂贵,加工焊接非常困难,除少数特殊用途外,很少作为切削工具应用在工业中。近年来开发了多种化学机理研磨金刚石刀具的方法和保护气钎焊金刚石技术,使天然金刚石刀具的制造过程变得比较简单,因此在超精密镜面切削的高技术应用领域,天然金刚石起到了重要作用。

　　立方氮化硼刀具材料。立方氮化硼(CBN)是纯人工合成的材料,是20世纪50年代末用制造金刚石相似的方法合成的第二种超材料——CBN微粉。立方氮化硼(CBN)是硬度仅次于金刚石的超硬材料。虽然CBN的硬度低于金刚石,但其氧化温度高达1360℃,且与铁磁类材料具有较低的亲和性。因此,虽然目前CBN还是以烧结体形式进行制备,但仍是适合钢类材料切削,具有高耐磨性的优良刀具材料。CBN具有高硬度、高热稳定性、高化学稳定性等优异性能,因此特别适合加工高硬度、高韧性的难加工金属材料。PCBN刀具是能够满足先进切削要求的主要刀具材料,也是国内外公认的用于硬态切削,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钢、铸铁、高温合金以及表面喷涂材料等。国外的汽车制造业大量使用PCBN刀具切削铸铁材料。PCBN刀具已为国外主要汽车制造厂家各条生产线上使用的新一代刀具。

　　陶瓷刀具。与硬质合金相比,陶瓷材料具有更高的硬度、红硬性和耐磨性。因此,加工钢材时,陶瓷刀具的耐用度为硬质合金刀具的10～20倍,其红硬性比硬质合金高2～6倍,且化学稳定性、抗氧化能力等均优于硬质合金。陶瓷刀具材料的强度低、韧性差,制约了它的应用推广,而超微粉技术的发展和纳米复合材料的研究为其发展增添了新的活力。陶瓷刀具是最有发展潜力的高速切削刀具,在生产中有美好的应用前景,目前已引起世界各国的重视。在德国约70%加工铸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总量的8%～l0%。

　　涂层刀具。涂层材料的发展,已由最初的单一TiN涂层、TiC涂层,经历了TiC-112o3-TiN复合涂层和TiCN、TiA1N等多元复合涂层的发展阶段,现在最新发展了TiN/NbN、TiN/CN,等多元复合薄膜材料,使刀具涂层的性能有了很大提高。硬质涂层材料中,工艺最成熟、应用最广泛的是TiN。(氮)化钛基硬质合金(金属陶瓷)金属陶瓷与由WC构成的硬质合金不同,主要由陶瓷颗粒、TiC和TiN、粘结剂Ni、Co、Mo等构成。金属陶瓷的硬度和红硬性高于硬质合金而低于陶瓷材料,横向断裂强度大于陶瓷材料而小于硬质合金,化学稳定性和抗氧化性好,耐剥离磨损,耐氧化和扩散,具有较低的粘结倾向和较高的刀刃强度。

　　理想的刀具材料应具有较高的硬度和耐磨性,与工件有较小的化学亲和力,高的热传导系数,良好的机械性能和热稳定性能。理想的刀具使得高速硬切削能够作为代替磨削的最后成型工艺,达到工件表面粗糙度、表面完整性和工件精度的加工要求。硬质合金刀具具有良好的抗拉强度和断裂韧性,但由于较低的硬度和较差的高温稳定性,使其在高速硬切削中的应用受到一定限制。但细晶粒和超细晶粒的硬质合金由于晶粒细化后,硬质相尺寸变小,粘结相更均匀地分布在硬质相的周围,提高了硬质合金的硬度与耐磨性,在硬切削中获得较广泛应用。

　　陶瓷刀具和CBN刀具是在高速硬车削和端面铣削中最常用的刀具。它们所具有的高硬度和良好的高温稳定性,使其能够承受在硬切削过程中高的机械应力和热应力负荷。与陶瓷刀具相比,CBN刀具拥有更高的断裂韧性,因此更适合断续切削加工。为保证工件较高的尺寸精度和形状精度,高的热传导率和低的热膨胀系数也应是刀具材料所应具有的重要性质。因此,具有优良综合性能的CBN刀具是最适合用于高速硬切削的刀具。聚晶金刚石刀具的硬度虽然超过立方氮化硼刀具,但即使在低温下,其对黑色金属中铁的亲和力也很强,易引起化学反应,因此不能用于钢的硬切削。:

　　一般而言,PCD刀具适合于对铝、镁、铜等有色金属材料及其合金和非金属材料的高速加工;而CBN、陶瓷刀具、涂层硬质合金刀具适合于钢铁等黑色金属的高速加工。故在模具加工中,特别是针对淬硬性模具钢等高硬度钢材的加工,CBN刀具性能最好,其次为陶瓷刀具和涂层硬质合金。

　　高速切削技术的问世改变了人对传统切削加工的思维和方式,极大提高了加工效率和加工质量。而高速切削与模具加工的结合,改变了传统模具加工的工序流程。高速切削刀具作为高速切削技术的关键,随着技术的不断完善,将为模具制造带来一次全新的技术革新。

　　[3]范炳良林朝平基于高速切削刀具锥柄系统的分析与研究[J]机械设计与制造2008

　　数控加工是指在机床上利用数控技术对零件进行加工的一个过程。数控加工和非数控加工的流程从整体上来说是大致相同的。但在技术上却大相径庭。采取数字信息控制加工零件的数控加工方法是针对零件种类多样、相同型号产量少、结构复杂、精度要求高等现实状况达到高效化和自动化加工的有效方法。数控加工的发展方向是高速和高精度。20世纪50年代,MIT设计了APT。APT具有程序简洁,方法灵活等优势。但也有很多不足之处如对于复杂的几何形状,无法表达几何即视感[1]。为修正APT的不足,1978年,法国达索飞机公司开发了CATIA。这个系统有效的解决了几何形状复杂、难以表达即视感的缺陷。目前,数控编程系统正向高智能化方向发展。

　　数控加工的内容有挑选适宜在数控机床上加工的零件,对数控加工方案进行确定;详细绘制所加工零件的图纸;确定数控加工的详细流程,如具体工作的分工、工作的前后顺序、加工器具的选择与位置确定、与其他加工工作的衔接等;修正数控加工的流程;确定数控加工中的允许误差;指挥数控机床上一些工艺部分工作等。

　　采用数控加工的工艺设计具有加工程序简单,解放枯燥工作的劳动力等特点。改进了传统机床工艺的工序繁多,劳动强度大的弱点。如此便使数控加工工艺设计形成了自身的独特的特点。正常来讲,数控加工的内容要比传统机床加工的内容繁多。数控加工的内容非常精确、工艺设计工作十分逻辑明确。数控加工的工作效率非常高。零件在一道工序中能完成多项工作项目。而这些工作如果换成传统工艺则需要多个步骤才能做好[1]。所以,数控加工具有工作效率高的特点。将传统加工工作中的几个步骤在数控加工工艺中浓缩成更少的工作步骤,这让零件加工所需要的专业工具数量大幅下降,零件需要加工的工序和所用时间也节省出很了多,进而大大提高所加工产品的成品率和生产效率。此外,在普通机床加工时,很多具体的工艺问题如加工时各类工序如何分类和顺序如何安排、每道工序所使用工具的形状大小、如何切割、切割多少等,在实际工作中都是靠工作人员根据自己的多年工作经验和习惯慢慢锻炼成的纯熟的技巧来解决的。传统加工的工艺设计正常情况下不需要加工人员在设计工艺流程时做出过多的计划,实际工作做好就可以了。而在数控加工时,每个实际工艺问题必须事无巨细的都考虑到,而且每一个细节都必须在程序编辑时编入完全正确的加工指令,其结果也会是非常精细,这是数控加工最大的特点。

　　工艺设计的任务就是明确零件的什么部位需要数控加工,经过什么流程,如何确定这些流程的前后顺序等等。通常在数控加工时确定零件加工的工作步骤有如下几种方法:按所使用的工作器具确定。为了减少切换工作器具次数,节省时间,可以采取将同一种工作器具集中使用的方法来确定工作步骤。在一个工序中使用同一个工作器具的全所有步骤率先集中,统一完成后然后再使用第二种工作器具进行该种工作器具所要加工的所有步骤,以此类推。平面孔系零件一般使用点位、直线操控数控机床来加工,制定加工的工作步骤时,着重于控制加工精度、成品率和加工所需时间。旋转体类零件通常使用数控车床或磨床加工。在车床上加工时,一般加工成品冗余多,使用粗加工方法。数控车床上用到低强度加工器具加工细小凹槽的情况很频繁,因此适于斜向进刀,一般不要崩刃。平面轮廓零件一般使用数控机床加工。方法上应该着重把控切入与切出的方向。使用直线和圆弧插补功能的数控机床在加工不规则零件的曲线轮廓时,一定要用最短的直线段或圆弧段来无限逼近零件轮廓,让零件的误差在合格的基础上加工的直线段或弧段的数量最少为最佳方案[2]。立体轮廓零件:某些形状的零件被加工时,由于零件的形状和表面质量等多方面问题致使零件强度较差。机床的插补方法可以解决这一难题。在加工飞机大梁直纹曲面时,如果加工机床是三轴联动便只能使用效率较低的球头铣刀;如果机床是四轴联动,则可以使用效率比球头铣刀高的圆柱铣刀铣削。

　　数控加工的一般过程要经过阅读零件,工艺分析,制定工艺,数控编程,程序传输。数控加工之前应该绘制好零件的加工设计图稿。在数控机床上加工零件时,应该先按照之前绘制好的零件图稿来分析零件的结构、材质、几何形状、大小和精度要求,并采用分析结果作为确定零件数控加工工艺过程的基础。确定数控加工工艺过程,要先详细了解零件数控加工的内容和原则;之后再设计加工过程,挑选机床和加工零件所需的器具,确定零件的加工位置和装夹,确定数控加工中工作的步骤和顺序,确定每个工作步骤中具体的工作器具的使用方法及切割大小;还需要填写数控加工的工艺文件、加工程序及程序校验等。通过实际的操作经验总结,单纯的按照之前设定的数控加工程序来实际操作加工零件依然存在很多缺陷。因为人力工作可能对程序的具体步骤和原理不够明确,对编程人员的本意理解也不是很透彻,通常需要编程人员在零件加工时对加工人员进行现场的指导,这种情况对于零件数量较少的加工状况还能勉强正常工作,但对于时间长、数量大的生产情况,就会生出很多问题。所以,编程人员对数控加工程序比较复杂和不易理解的部分进行适当的补充和说明的作用是不可小觑的,尤其是要针对那些需要长时间和大批量生产零件的数控加工程序特别关键。

　　在数控加工中一定要注意并且预防工作所使用的器具在工作中和零件等出现不必要的摩擦,所以一定要明确的强调工作人员数控加工的工艺设计编程中的加工器具的加工路线,使加工人员在加工前就都清楚明了的知道加工路线]。与此同时还应该设置好夹紧零件的位置,如此便可以减少不必IM电竞要的问题出现。除此之外,对于某些程序问题需要调整程序及加工器具路线和位置时必须事先告知操作人员,以防出现不必要的问题。

　　螺纹是指在圆柱、圆锥表面，沿着螺旋线形成具有规定牙型的连续凹凸形状。螺纹铣刀和被加工螺纹相同的刀刃，在制定的铣床上，沿着X轴、Y轴、Z轴进行螺旋插补运动，从而形成螺旋移动轨迹，螺纹铣刀沿着规定的平面做整圆运动，其圆弧沿着Z方向行走1个螺距，经过多次循环，直至螺纹加工完成为止。

　　在进行数控加工过程中，传统的加工方式，需要根据螺纹孔的大小、螺距大小针对性使用不同的丝锥进行加工，而在选择螺纹铣刀时，只要保证螺距相同，就能选择同一把螺纹刀。如一把螺距为1.25的螺纹铣刀可以加工M12×1.25、M14×1.25、M16×1.25等三种螺纹，当螺纹不同时，可以采用刀片式螺纹铣刀，通过更换刀片来完成加工。

　　铣削螺纹的加工质量很好，尤其是在加工内螺纹、攻螺纹过程中。传统的加工技术由于丝锥的直径和需要加工的螺纹相同，并且切削过程是连读的，排屑存在很大的难度，很容易折断刀具，在加工攻螺纹时，由于刀具的旋转速度比较慢，进给也慢，导致切屑过程中容易划伤零件已经加工的表面。铣削螺纹式的加工旋转速度很快，并且刀具直径要比孔的直径小，铣削过程中产生的断屑容易排除，不会出现划伤加工表面的现象。

　　传统的攻螺纹主轴转速比较慢，进给比较慢，同时受力比较大，铣削螺纹的主轴会高速旋转，通过插补运动进行切削，受力小，速度快，有很高的加工效率。

　　在传统的加工技术中，丝锥是全接触的，需要连读作用，作用力比较大，对机床的功率要求比较高，铣削螺纹是断屑加工方式，刀具仅和加工零件的局部接触，作用力比较小，对机床功率的要求也比较低。

　　在制造薄壁类零件时，在加工过程中，由于切削力比较大，很容易发生变形现象，不但会对加工效率造成影响，还会影响质量，此时采用铣削螺纹方式进行加工能有效地解决这些问题。

　　对于硬度比较高的材料，采用传统的加工方式进行，如果使用成套的整体式硬质合金丝锥，需要投入很大的成本，而采用硬质合金刀片式或整体式硬质合金的螺纹铣刀，只需要购买刀片就能完成加工，具有很高的经济效益。

　　螺纹铣刀可以分为机夹式和整体式两种，机夹式可以分为单齿式和多齿式两种，单齿式刀具结构和内螺纹车刀比较相似，刀具旋转一周只能加工一个齿；多齿式刀具具有多个螺纹加工齿，刀具旋转一周能加工多个齿，具有很高的加工效率。机夹式螺纹铣刀的主要特点是刀片制造简单，成本比较低，部分刀片可以双面切削，但机夹式螺纹刀具的抗冲击能力比较差。整体式螺纹铣刀是一种固定螺距螺纹铣刀，刀刃上有多个螺纹加工齿，刀具的整体是由硬质合金支撑的，具有很好的刚性，切削速度和进给速度很快，加工范围比较广，但成本比较高。

　　某零件材料为铝合金，要求小批量生产，Φ50的螺纹底孔留余量为0.1mm，螺纹有效长度为40mm，数控铣床操作系统为Fanucoi-MA。

　　该工艺要求加工1个M72×2内螺纹和4个M16×1.5内螺纹，要求四个内螺纹的相对位置精度、同轴度等相同，采用螺纹铣削加工。根据实际情况选择机夹单刃螺纹铣刀，其中螺距为2.0mm，刀片型号为VARGUS6BI2OISOTM2，硬度为HRC100，回转直径为46，刀片的参数为L=63mm、I=36mm、D1=54mm、D2=38mm，铣削方式为顺铣。在选择螺纹铣刀时需要注意刀具的直径必须小于孔直径，螺纹铣刀的选择要根据螺距确定，无论是在进行内螺纹加工，还是在进行外螺纹加工时，都必须保证螺纹铣刀的螺距不发生变化。刀具的长度要根据实际情况调整。本次加工中，采用M14组合式多工位专用螺纹铣刀，刀具装夹后，能一次性加工4个M16×1.5内螺纹，能为加工精度提供保障。

　　经过计算得出，M72螺纹底径为69.4mm，M16螺纹底径为14.05mm，M72内螺纹单边加工余量为1.3，由于分三次加工完成，因此，1.3余量依次分为0.53、0.62、0.15，M16内螺纹单边加工余量为0.975，三次加工依次分配为0.175、0.625、0.175，切削速度为120m/min，M72内螺纹主轴转速为830r/min，M16内螺纹主轴转速为764r/min。4.3起始下刀位置由于螺纹铣刀本身没有导程，因此，主轴的转速不需要和Z轴的进给速度完全相同，只需要通过数控系统的G02、G03螺旋插补功能完成X、Y、Z轴联动。每圈进给距离不变，每次下刀都从一个固定不变的高度开始，这样就能保证加工出来的螺纹在相同的位置。本次加工从Z轴原点开始，刀具从下到上顺铣加工右旋内螺纹，刀具主轴沿着顺时针方向转动。在加工M72×2内螺纹时，铣刀必须位于零件X轴、Y轴的原点，同时要在Z轴的安全深度，由于多齿刀片存在一定的安全距离，因此，下刀的起始位置要比零件的底面稍微低点。本次加工M72×2内螺纹下刀起始点在Z-41处，这个位置能保证铣刀平缓地切出螺纹。在加工M16×1.5内螺纹时，采用组合式多工位专用螺纹铣刀，先定位，然后垂直下刀镗Φ50内孔面及铣倒角，然后缓慢将刀片抬起来，铣削螺纹。

　　随着经济的快速发展和科技的进步，在进行铣削螺纹程序编制时，可以采用我国自主研制的CAD、CAM、CAPP、PDM等软件产品，操作界面十分简单，生产加工人员只需要通过选择“加工”—“其他加工”—“铣削螺纹加工”的命令，然后根据加工螺纹的相关信息，填入加工参数，就能产生刀具运行轨迹。

　　（1）高职生的职业面向。数控技术专业高职生的主要就业岗位为数控机床的操作、数控加工工艺设计、数控加工编程技术、数控机床的维护与维修、制造类企业产品的销售与生产管理。就业范围为机械、电子、模具、航空航天、汽车、船舶、军工等行业企业数控加工。同时，引入职业资格证书或技术等级证书，实施“双证书”教育，毕业时，学生要求获得毕业证书以及加工中心操作工或数控铣工或数控车工中级职业技能证书。

　　（2）课程培养目标的确定。《数控加工编程与操作》课程是本专业领域方向的核心技能课程。通过课程的学习，学生能熟练地操作数控车床、数控铣床与加工中心机床，熟悉数控加工的编程指令，掌握零件的数控加工工艺设计、编程的方法与技巧，综合运用数控加工的理论知识与操作技能，提高分析与解决生产实际问题的能力，为将来走向职业岗位打好坚实基础。

　　（3）课程教材模块设计过程。根据教学规律要求和核心能力的可融合性，首先组合设计出许多教学模块，同时参照国家职业技能鉴定考核大纲的内容要求，有重点的取舍模块内容，然后进一步明确各模块在学生未来工作中的意义和作用、完成模块教学应采取的方式、模块的权重和分值以及教学效果评价标准等，确定模块教学所需的学时数，最后将教学模块合理归类并组合为课程。《数控加工编程与操作》课程分为数控车削编程与操作项目和数控铣削编程与操作项目，每个项目又分为数控机床操作技能、数控加工工艺和数控编程三个教学模块。

　　（1）教学目标。数控机床操作技能模块的培养重点应放在具体机床操作的技能上，包括机械设备的操控技能和数控设备的操控技能。该模块主要是通过设计各个设备的实际操作练习项目来实现相关技能的培养。这个模块主要是要保证学生的设备操作时间，即要保证每个学生的设备操作时间。该模块不需要单独设计综合性的实训项目，只须单独设计各种设备操作技能考核的项目。

　　（2）教学内容。从内容上该模块应包括数控铣（加工中心）操作、数控车操作。数控机床操作技能是高职院校数控技术等专业学生最基本的专业技能，它也是高职学生的就业优势，因此高职院校的学生必须熟练掌握数控机床的操作。

　　（1）教学目标。数控加工工艺技能模块对数控技术专业学生的培养重点应放在数控加工工艺制定能力上，可适当降低对相关知识的理论拓展。比如，工程材料可重点讲解各种常用材料的类型及一些机械性能，而可少讲一些材料组织方面的理论知识；切削方面的知识可重点讲解切削用量的具体确定方法，而少讲一些切削原理方面的知识。确定该模块知识体系时，要紧紧围绕培养学生数控加工工艺制定的技能。该模块在整个知识内容讲授后，需设计一个模块技能综合实训项目，以加强和检查学生对该技能的掌握程度。可以考虑设计一个或两个典型数控加工零件让学生进行数控加工工艺设计，包括工艺方案的制定、切削工艺参数的确定、进给路线的确定、工序尺寸与公差的确定以及工装方案等相关工艺内容的确定。

　　（2）教学内容。从内容上该模块包括工程材料知识、切削刀具知识、切削工艺参数确定的知识、数控加工工艺方案及机床夹具等知识。加工工艺是机械加工人员必须具备的专业知识，是基本功。

　　（1）教学目标。该模块内容非常多，但重点应该放在自动编程软件的应用上，因为在目前企业实际工作中，大部分情况是采用自动编程的。该模块应该设计一个综合实训项目，以提高学生的掌握能力。比如，可以用企业较典型的加工产品给学生做数控编程技能模块的实训项目。

　　（2）教学内容。数控编程模块是数控技术专业核心的技能模块，该模块最能体现高职数控技术专业学生的水平和能力。数控编程技能模块的教学内容包括数控车编程、数控铣床编程、加工中心编程。

　　信息科技已经渗透到了社会生产的方方面面，在模具制造业中，科技信息网络建设促进了产业的智能化发展。目前，模具的虚拟设计正在被更多的应用，敏捷制造工艺已经成为模具加工的主要手段。推动数控加工工艺在模具制造中的应用，可以实现生产设备的智能化改造。模具制造企业可以通过信息化网络进行模具制造信息的收集整理，对现有的制造系统进行升级管理，能够最大程度的满足对复杂工艺的技术需求IM电竞，例如针对一些空间曲面等零件的加工，如果采用传统工艺是无法实现的，那么就可以通过数控技术进行智能化加工实现。数控加工技术的网络化管理，可以突破空间限制，实现远程控制，完成异地调控操作。数控加工技术还在随着科技进步而提高，各种和模具制造相关的信息资源随着信息网络化实现了共享，模具制造正在向着新的高度进发。

　　2.1实现了高效的生产效率数控加工工艺利用数字操作系统对加工过程进行控制，模具制造的效率在得到提高IM电竞，生产的成品质量比传统工艺制作的模具质量要高很多。传统的模具制造技术，生产单位产品所用的时间比数控加工工艺所用的时间要长很多，数控加工工艺在很大程度上减少了加工过程中每一个工序所用的时间，生产效率得到提升。企业采用这种先进的生产工艺，能够提升企业的经济效益，促进企业的长效发展。

　　2.2实现了高度的自动化性能数控加工工艺利用数字化系统进行设备操作，加工过程具有良好的连续性，其优势主要表现在两个方面；一方面是数控加工工艺高度的自动化性能，从很大程度上减少了人工成本的投入，参与实际生产作业人员不必在付出高强度的劳动力，既可实现很高的生产效率；另一方面是模具制造在智能化的数控加工工艺下，实现了良好的连续性，模具的加工质量得到提高，出现误差的几率大大降低。

　　2.3实现了高质量的产品性能传统的模具制造过程中，模具加工质量会受到很多外界因素的影响，制造的模具质量低下，次品率和废品率几率大，很难达到较高的标准。而采用数控加工工艺的机床，装备了先进的核心装置，并采用了数字化操作系统，能够把误差控制在最小范围内，保证加工的精确度，模具质量非常稳定。

　　2.4实现了多坐标联动传统的模具制造工艺不能制造一些复杂模具，但是数控机床可以完成复杂模具的制造。数控机床的驱动装置是最重要的驱动部件，在完成复杂模具制造过程中，多个进给可以形成联动，同时实现平面直线、空间曲线、定位等加工步骤，大大提高了模具制造的效率和质量。

　　3.1需要操作人员具备专业的数字化知识同传统的模具制造不同，数控加工工艺需要工作人员必须具备专业的数字化技能，除了必须熟练掌握计算机的操作技能外，还必须精通数控加工工艺的各种控制语言。只有熟练掌握了数控加工工艺语言，才能完成代码的编写，实现对数控机床的操控。

　　3.2对加工的模具进行分类，选择最佳制造方式数控加工技术多种多样，在进行模具制造时，要本着实现最大效益化为前提，进行合理的加工方式的选择。因此，在进行模具制造之前，要对加工对象进行合理分类，根据具体情况选择最佳的制造方式。例如有的模具带有曲面或者是外部形态较为复杂，可以采用以铣为主的加工形式，而对于旋转类的加工对象，就要采用车的加工方式。