【正文】 第四章 制造自動(dòng)化技術(shù) 制造自動(dòng)化技術(shù)概述 機(jī)床數(shù)控技術(shù) 工業(yè)機(jī)器人 柔性制造技術(shù) 第一節(jié) 制造自動(dòng)化技術(shù)概述 制造自動(dòng)化技術(shù)內(nèi)涵 制造自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展及現(xiàn)狀 制造自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展趨勢(shì) 自動(dòng)化 ：自動(dòng)去完成特定的作業(yè) 。 制造自動(dòng)化 （ 狹義 ） ：生產(chǎn)車間內(nèi)產(chǎn)品機(jī)械加工和裝配檢驗(yàn)過(guò)程的自動(dòng)化； 制造自動(dòng)化 （ 廣義 ） ：包含產(chǎn)品設(shè)計(jì) 、 企業(yè)管理 、加工過(guò)程和質(zhì)量控制等產(chǎn)品制造全過(guò)程綜合集成自動(dòng)化 。 制造自動(dòng)化意義： 顯著提高勞動(dòng)生產(chǎn)率 、 提高產(chǎn)品質(zhì)量 、 降低制造成本 、 提高經(jīng)濟(jì)效益 ， 改善勞動(dòng)條件 、 提高勞動(dòng)者的素質(zhì) 、 有利于產(chǎn)品更新 、 帶動(dòng)相關(guān)技術(shù)的發(fā)展 、 提高企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力 。 制造自動(dòng)化技術(shù)內(nèi)涵 ?剛性自動(dòng)化 設(shè)備 自動(dòng) /半自動(dòng)機(jī)床、組合機(jī)床、組合機(jī)床自動(dòng)線； 對(duì)象 單一品種大批量生產(chǎn)自動(dòng)化； 特點(diǎn) 生產(chǎn)效率高、加工品種單一。 ?柔性自動(dòng)化 設(shè)備 NC、 CNC、 FMC、 FMS等。 對(duì)象 多品種小批量甚至單件生產(chǎn)自動(dòng)化； ?綜合自動(dòng)化 經(jīng)營(yíng) 管理、開發(fā)設(shè)計(jì)、加工裝配、質(zhì)量保證自動(dòng)化， CIMS、 CE、 LP、 AM等。 制造自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展及現(xiàn)狀 當(dāng)前制造自動(dòng)化技術(shù)研究領(lǐng)域和方向 ? 集成技術(shù)和系統(tǒng)技術(shù) 研究 (信息、過(guò)程、企業(yè) ） ? 自動(dòng)化系統(tǒng)中人因作用的 研究（ 人 機(jī)一體化 ） ? 數(shù)控單元系統(tǒng)的研究 ? 制造過(guò)程的計(jì)劃和調(diào)度 研究（ 精益生產(chǎn) ） ? 柔性制造技術(shù)的 研究 (DNC分布式數(shù)控，信息流、物流 ） ? 現(xiàn)代生產(chǎn)模式制造環(huán)境的 研究（ CE\LP\AM\BM) ? 底層加工系統(tǒng)的智能化和集成化 研究 ? 制造敏捷 化 :使 企業(yè)面臨市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)作出快速響應(yīng)； ? 制造 網(wǎng)絡(luò)化 :實(shí)現(xiàn) 制造過(guò)程的集成 ，異地 制造、遠(yuǎn)程協(xié)調(diào)作業(yè)； ? 制造虛擬 化 :保證 產(chǎn)品和制造過(guò)程一次成功，發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)與生產(chǎn)中可避免的缺陷和錯(cuò)誤； ? 制造 智能化 :擴(kuò)大 、延伸、部分取代人類專家在制造過(guò)程中的腦力勞動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)優(yōu)化的制造過(guò)程。 ? 制造 全球化 :市場(chǎng) 國(guó)際化，產(chǎn)品制造跨國(guó)化，制造資源跨國(guó)家的協(xié)調(diào)、共享和優(yōu)化利用； ? 制造綠色 化 :使 產(chǎn)品從設(shè)計(jì)、制造、使用到報(bào)廢處理全生命周期中，對(duì)環(huán)境影響最小，資源利用率最高。 制造自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展趨勢(shì) 第二節(jié) 機(jī)床數(shù)控技術(shù) 機(jī)床數(shù)控系統(tǒng) 機(jī)床伺服系統(tǒng) 數(shù)控加工編程技術(shù) 機(jī)床數(shù)控技術(shù)發(fā)展趨勢(shì) 8 1948年 ， 美國(guó)帕森斯 (Parsons)公司在研制加工直升機(jī)葉片輪廓檢驗(yàn)用樣板的機(jī)床時(shí) ，首先提出了應(yīng)用電子計(jì)算機(jī)控制機(jī)床來(lái)加工樣板曲線的設(shè)想 。 后來(lái)受美國(guó)空軍委托 ， 帕森斯公司與麻省理工學(xué)院 （ MIT） 伺服機(jī)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室合作進(jìn)行研制工作 ， 于 1952年研制成功世界上第一臺(tái)三坐標(biāo)立式數(shù)控銑床 。 數(shù)控機(jī)床的誕生 9 數(shù)控 機(jī)床的類型 經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床 全功能數(shù)控車床 10 車削中心 雙主軸數(shù)控車削中心 11 立式數(shù)控銑床 臥式數(shù)控銑床 龍門數(shù)控銑床 12 經(jīng)濟(jì)型數(shù)控銑床 高速數(shù)控銑床 13 立式 加工中心 臥式 加工中心 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展 硬件數(shù)控階段 NC(19521970) 第一代：電子管 ； G1: 1952~1955 第二代：晶體管 ； G2: 1955~1959 第 三代：小規(guī)模集成電路 ； G3:1959~1965 機(jī)床數(shù)控系統(tǒng) 15 計(jì)算機(jī)數(shù)控階段 CNC（ 1970現(xiàn)在 ) 第四代：小型計(jì)算機(jī)； G4: 1970s (1970~1974) 第五代：微處理器； G5: 1974微處理器 (MCNC) 1979超大規(guī)模集成電路 (VLIC) 第六代： PC微機(jī) (PCNC) G6: 1994~ 基本概念 1. 數(shù)字控制 (數(shù)控 NC) (Numerical Control ) 它是指用 數(shù)字化信號(hào) 對(duì)機(jī)床運(yùn)動(dòng)及其加工過(guò)程中進(jìn)行控制的一種方法。 2. 數(shù)控系統(tǒng)（ NC Control System） 數(shù)控設(shè)備的 數(shù)據(jù)處理 和 控制電路 以及 伺服機(jī)構(gòu)等統(tǒng)稱數(shù)控控制系統(tǒng)。它由程序輸入、輸出設(shè)備、計(jì)算機(jī)數(shù)字控制裝置、可編程控制器、主軸進(jìn)給及驅(qū)動(dòng)裝置等組成。 3. 數(shù)控機(jī)床（ NC Machine Tools） 數(shù)控機(jī)床是一種裝有程序控制系統(tǒng)（數(shù)控系統(tǒng)）的高效自動(dòng)化機(jī)床。它綜合了計(jì)算機(jī)、自動(dòng) 控 制、精密 測(cè)量、機(jī)床機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與制造等方面的最新成果。 （ DNC） 使用 一臺(tái)通用計(jì)算機(jī)直接控制和管理一群數(shù)控機(jī)床進(jìn)行零件加工或裝配的系統(tǒng)。 世界 上許多數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠家利用 PC機(jī)豐富的軟 、 硬件資源開發(fā)開放式體系結(jié)構(gòu)的新一代數(shù)控系統(tǒng) 。 開放式體系結(jié)構(gòu)使數(shù)控系統(tǒng)有更好的通用性 、柔性 、 適應(yīng)性 、 可擴(kuò)展性 ， 并可以較容易的實(shí)現(xiàn)智能化 、 網(wǎng)絡(luò)化 。 一般數(shù)控系統(tǒng)由三大部分組成 ， 即 :控制系統(tǒng) ， 伺服系統(tǒng)和位置測(cè)量系統(tǒng) 。 數(shù)控系統(tǒng)包括：用戶 程序 、 輸入輸出設(shè)備 、 計(jì)算機(jī)數(shù)字控制裝置 （ CNC 裝置 ） 、 可編程控制器（ PLC） 、 主軸驅(qū)動(dòng)裝置和進(jìn)給驅(qū)動(dòng)裝置等組成 。 計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng) 程序 輸入設(shè)備 計(jì)算機(jī) 數(shù)字控 制裝置 （ CNC 裝置） 可 編 程 控 制器（ PLC） 主軸控制單元 速度控制單元 輸出設(shè)備 主軸電機(jī) 進(jìn)給電機(jī) 位置檢測(cè)器 機(jī) 床 機(jī)床數(shù)控系統(tǒng) 的功能 控制功能 單軸、多軸聯(lián)動(dòng)控制； 準(zhǔn)備功能 包括移動(dòng)、暫停、坐標(biāo)設(shè)定、固定循環(huán)等功能； 插補(bǔ)功能 直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)、拋物線等； 輔助功能 主軸啟停、冷卻潤(rùn)滑通斷、刀庫(kù)的啟停等； 補(bǔ)償功能 刀具半徑 /刀具、反向間隙、螺距、溫度等補(bǔ)償 功能。 PLC功能： 控制面板 、主軸停啟與換向、刀具更換、冷卻潤(rùn)滑啟停、工件夾緊與松開、工作臺(tái)分度等開關(guān)量的控制。 1. 正常工作前的準(zhǔn)備工作 在 接通電源后， CNC裝置將對(duì)數(shù)控系統(tǒng)及數(shù)控機(jī)床的各組成部分的工作狀態(tài)進(jìn)行檢查和診斷，并設(shè)置初始狀態(tài)。 2. 零件加工控制信息的輸入 CNC系統(tǒng)具備了正常工作條件后，開始輸入零件加工程序