【正文】 人變成方式主要通過手動示教、引導(dǎo)通過示教和編程語言等方式完成。無軌小車沒有導(dǎo)向的鋼軌，制導(dǎo)方式主要有磁性制導(dǎo)、光學(xué)制導(dǎo)、電磁制導(dǎo)和激光掃描制導(dǎo)等。輸送機(jī)的結(jié)構(gòu)形式多為滾子輸送機(jī)、鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)和直線電動機(jī)輸送機(jī)，具有連續(xù)輸送和單位時間輸送量大的特點(diǎn)，常應(yīng)用于環(huán)路型布局的FMS中。刀具管理系統(tǒng)主要包括：刀具存貯、運(yùn)輸和交換；刀具狀況監(jiān)控、刀具信息處理等。刀具交換裝置按運(yùn)行軌道的不同，可分為有軌和無軌的。負(fù)責(zé)刀具進(jìn)入或退出FMS或FMS內(nèi)部刀具的調(diào)度，其結(jié)構(gòu)多為框架式，裝卸站的主要指標(biāo)有：刀具容量；可掛刀具的最大長度；可掛刀具的最大直徑；可掛刀具的最大重量。中央刀具庫通過換刀機(jī)器人或刀具傳輸小車為若干加工單元進(jìn)行換刀服務(wù)，不同的加工單元可以共享中央刀具庫的資源，提高系統(tǒng)的柔性程度。它主要有毛坯入庫工作站和成品出庫工作站。自動化倉庫。在柔性制造系統(tǒng)中加工對象多為小批量多品種的產(chǎn)品，采用專用夾具會降低系統(tǒng)的柔性。對工作環(huán)境的溫度、濕度、噪音、粉塵等要求不高，各種密封件性能可靠、無泄露，冷卻液不外濺，能及時排除煙霧、異味。如導(dǎo)軌油可回收，排屑處理快速徹底等，以延長刀具使用壽命，節(jié)省系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用。如選用模塊化結(jié)構(gòu)，外部通信功能和內(nèi)部管理功能強(qiáng)，有內(nèi)裝可編程控制器，有用戶宏程序的數(shù)控系統(tǒng)，以易于與上下料、檢測等輔助設(shè)備相連接，增加各種輔助功能等。FMS的加工系統(tǒng)原則上應(yīng)該是可靠的、自動化的、高效的和易控制的，其實用性、匹配性和工藝性應(yīng)良好，并能滿足加工對象的尺寸范圍、精度、材質(zhì)等要求。它主要由數(shù)控機(jī)床、加工中心等加工設(shè)備構(gòu)成，有的帶有工件清洗、在線檢測等輔助設(shè)備。而小批量、多品種的情況下多采用單臺數(shù)控機(jī)床，它的特點(diǎn)是加工靈活性好，但相對于自動流水線來說生產(chǎn)效率低，制造成本高?？刂婆c管理系統(tǒng)實現(xiàn)在線數(shù)據(jù)的采集和處理，運(yùn)行仿真和故障診斷等功能；加工系統(tǒng)能實現(xiàn)自動加工多種工件，自動更換工件和刀具，自動實現(xiàn)工件的清洗和測試；物流系統(tǒng)由工件流和刀具流組成，能滿足變節(jié)拍生產(chǎn)的物料自動識別、存儲、輸送和交換的要求，實現(xiàn)刀具的預(yù)調(diào)和管理等功能。柔性制造系統(tǒng)（Flexible Manufacture System）。高檔的FMC可進(jìn)行24小時無人運(yùn)轉(zhuǎn)。另一種是工作臺帶著工件做旋轉(zhuǎn)，主軸不改變方向而實現(xiàn)五面加工。復(fù)合加工中心也稱多工面加工中心，是指工件一次裝夾后，能完成多個面的加工的設(shè)備。硬軌適合重切削，線軌運(yùn)動更靈敏。立式加工中心立柱高度是有限的，對箱體類工件加工范圍要減少，這是立式加工中心的缺點(diǎn)。工作臺X向，立柱Z向北京機(jī)床所精密機(jī)電有限公司的μ2000系列精密臥式加工中心適合中、小型臥式加工機(jī)床采用的結(jié)構(gòu)型式運(yùn)動部件的質(zhì)量雖大，但較恒定，因為刀具重量相對較小，改變刀具時，對運(yùn)動部件重量變化影響不大立柱固定，主軸X向移動德國愛克塞羅EXCELLO公司XHC 241系中、小型較多的一種結(jié)構(gòu)型式結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是高速，軸快移速度高，且運(yùn)動精度高 立式加工中心　　是指主軸軸線與工作臺垂直設(shè)置的加工中心，主要適用于加工板類、盤類、模具及小型殼體類復(fù)雜零件。該結(jié)構(gòu)應(yīng)用也很普遍，如日本馬扎克MAZAK公司的臥式加工中心H500、北京機(jī)床所精密機(jī)電有限公司的μ2000系列精密臥式加工中心（見圖413）以及美國漢斯HAAS的HS系列臥式加工中心等。第一種工作臺Z坐標(biāo)移動，立柱X坐標(biāo)移動的T型床身布局。缺點(diǎn)是運(yùn)動部件質(zhì)量大，慣性力大，不適宜于用過高的進(jìn)給速度和加速度加工。 臥式加工中心常見幾種布局結(jié)構(gòu)形式臥式加工中心的主要運(yùn)動包括三個移動軸（X、Y、Z）和一個回轉(zhuǎn)軸（B軸），在四個運(yùn)動軸的分配上，四個相對運(yùn)動既可以分配給刀具，也可以分配給工件，或者由工件和刀具共同來完成。回轉(zhuǎn)工作臺有兩種結(jié)構(gòu)形式，僅用于分度的回轉(zhuǎn)工作臺用鼠齒盤定位，分度前工作臺抬起，使上下鼠齒盤分離，分度后落下定位，上下鼠齒盤嚙合，實現(xiàn)機(jī)械剛性聯(lián)接。經(jīng)與規(guī)定的刀具設(shè)定長度比較，如果超出允差時，可發(fā)出令機(jī)床停車的信號。用以檢查刀具長度正確性以及刀具折斷、破損現(xiàn)象檢測準(zhǔn)確度為177。該測量系統(tǒng)一般只用于相對比較測量。測量時，機(jī)械手將觸發(fā)式測頭從刀庫中取出裝于主軸錐孔中。 （2）觸發(fā)式測頭測量系統(tǒng)。加工中心刀具的存取方式有順序方式和隨機(jī)方式，刀具隨機(jī)存取是最主要方式。FMC和FMS中的加工中心通常需要大量刀具，除了滿足不同零件的加工外，還需要后備刀具，以實現(xiàn)在加工過程中實時更換破損刀具和磨損刀具，因而要求刀庫的容量較大。多數(shù)具有五面加工性能，成為龍門式五面加工中心 大型、長型、復(fù)雜零件加工 加工中心的典型自動化機(jī)構(gòu) 加工中心除了具有一般數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)外，它還具有其自身的特點(diǎn)。 加工中心的類型及適用范圍見表41。加工中心適用范圍廣，主要適用于多品種、中小批量生產(chǎn)中對較復(fù)雜、精密零件的多工序集中加工，或為完成在通用機(jī)床上難以加工的特殊零件(如帶有復(fù)雜多維曲面的零件)的加工。銑圓精度是綜合評價加工中心相關(guān)數(shù)控軸的伺服跟隨運(yùn)動特性和數(shù)控系統(tǒng)插補(bǔ)功能的指標(biāo)。加工中心還可方便地組成FTL（柔性自動線）或FMS（柔性制造系統(tǒng)），由“單機(jī)”構(gòu)成“制造系統(tǒng)”，便于進(jìn)一步發(fā)展實現(xiàn)FA（工廠自動化）、CIM（計算機(jī)集成制造）、CIMS（計算機(jī)集成制造系統(tǒng)），可實現(xiàn)無人化運(yùn)轉(zhuǎn)，有的24小時，有的可達(dá)72小時等等；（3）“柔性”大，換品種調(diào)整方便，能實現(xiàn)中小批量、多品種、柔性生產(chǎn)自動化，克服了高效自動化機(jī)床、自動線的“剛性”缺點(diǎn)。第一臺加工中心是1958年由美國卡尼特雷克公司首先研制成功的，它在數(shù)控臥式鏜銑床的基礎(chǔ)上增加了自動換刀裝置，從而實現(xiàn)了工件一次裝夾后即可進(jìn)行銑削、鉆削、鏜削、鉸削和攻絲等多種工序的集中加工。加工中心具有刀具庫及自動換刀機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)工作臺、交換工作臺等，有的加工中心還具有可交換式主軸頭或臥一立式主軸。工件經(jīng)一次裝夾后，數(shù)控系統(tǒng)能控制機(jī)床按不同工序(或工步)自動選擇和更換刀具，自動改變機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給量和刀具相對工件的運(yùn)動軌跡及實現(xiàn)其他輔助功能，依次完成工件多種工序的加工。但其也存在一些明顯的不足，最突出的問題是目前還沒有統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，而是一個多種現(xiàn)場總線并存的局面。它是國際上90年代蓬勃發(fā)展起來的新技術(shù)，科技界廣泛認(rèn)為，這一新技術(shù)將對下個世紀(jì)工業(yè)控制、工業(yè)自動化的各個領(lǐng)域產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響，并會在工業(yè)和其它領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。其連接方式簡單，成本低，實現(xiàn)方便，但一旦主機(jī)出現(xiàn)故障，整個系統(tǒng)就癱瘓了。通過RS232/RS485等串口通訊方式直接相聯(lián)，它在主機(jī)中安裝一塊串口通信卡，數(shù)控機(jī)床通過RS232或RS485以星形結(jié)構(gòu)與主機(jī)聯(lián)接，它的實現(xiàn)成本低，方法簡單，但其通信速度慢，網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)方式不靈活；通過以太網(wǎng)（Ethernet）相聯(lián)。企業(yè)網(wǎng)信息網(wǎng)控制網(wǎng)管理系統(tǒng)控制系統(tǒng)圖49 企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)應(yīng)用結(jié)構(gòu)(2) NetNC實現(xiàn)方式目前NetNC的典型應(yīng)用是DNC（Direct Numerical Control）系統(tǒng)和FMS系統(tǒng)。企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用可以分為兩層,如圖49所示，即處理企業(yè)管理與決策信息的信息網(wǎng)絡(luò)和處理企業(yè)現(xiàn)場實時測控信息的控制網(wǎng)絡(luò)。這類系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)是可借助現(xiàn)有的操作系統(tǒng)平臺（ 如WINDOWS，LINUX等）和大量應(yīng)用軟件（ 如VC，VB等），通過對NC 軟件的適當(dāng)組織、劃分、規(guī)范和開發(fā)，能方便的實現(xiàn)NC功能的擴(kuò)充。PC做非實時處理，實時控制由CNC單元或運(yùn)動控制板來承擔(dān)，如圖47所示。IPC內(nèi)藏型NC是在NC內(nèi)部加裝IPC板，IPC板與CNC之間通過專用總線相連接，如圖46所示。（5）擴(kuò)展板。（4）主板。因此其供電系統(tǒng)的功率設(shè)計要根據(jù)系統(tǒng)的實際要求確定。由于對工業(yè)環(huán)境的適應(yīng)性的特殊要求，其穩(wěn)定性、抗干擾性等方面大大優(yōu)于普通的商用計算機(jī)，它與普通商用計算機(jī)主要區(qū)別在于：（1）箱體。若位置檢測裝置檢測的對象就是被測對象本身，即稱為直接測量，否則稱為間接測量。數(shù)字式測量的信號抗干擾能力強(qiáng)，便于顯示和處理。增量式只檢測位移增量，它可以以任何一個對中點(diǎn)作為測量的起點(diǎn)，其優(yōu)點(diǎn)是檢測裝置簡單，但一旦發(fā)生計數(shù)錯誤，就引起以后的測量結(jié)果全錯。伺服驅(qū)動系統(tǒng)對驅(qū)動元件的要求主要有：調(diào)速范圍寬、穩(wěn)定性好、負(fù)載特性硬、反映速度快、能適應(yīng)頻繁起停和換向等。(4) 低速大轉(zhuǎn)矩。(2) 高精度。位置控制器速度控制單元及電機(jī)+——位置指令位移檢測器工作臺圖45 閉環(huán)進(jìn)給伺服系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖數(shù)控伺服通常指進(jìn)給伺服系統(tǒng)，圖45所示是一個典型的閉環(huán)進(jìn)給伺服系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。如果不考慮刀具半徑，直接按照工件輪廓編程，則加工出來的零件會比圖紙要求的輪廓小一圈或大一圈，因此實際加工時，應(yīng)該使刀具偏移一個刀具半徑r，這種偏移稱為刀具半徑補(bǔ)償。刀具長度補(bǔ)償主要針對二坐標(biāo)或三坐標(biāo)聯(lián)動數(shù)控機(jī)床的，對三坐標(biāo)以上聯(lián)動的數(shù)控機(jī)床是無效的。這種方法是將加工一段直線或圓弧的時間劃分為若干相等的插補(bǔ)周期，每經(jīng)過一個插補(bǔ)周期就進(jìn)行一次插補(bǔ)計算，算出在該插補(bǔ)周期內(nèi)個坐標(biāo)軸的進(jìn)給量，邊計算，邊加工，若干次插補(bǔ)周期后完成一個曲線段的加工，即從曲線段的起點(diǎn)走到終點(diǎn)。因此脈沖增量插補(bǔ)輸出的速率主要受插補(bǔ)程序所用時間的限制，它僅僅適用于中等精度和中等速度、以步進(jìn)電動機(jī)為執(zhí)行機(jī)構(gòu)的機(jī)床系統(tǒng)。用軟件實現(xiàn)的脈沖增量插補(bǔ)算法一般要執(zhí)行20多條指令，如果CPU的時鐘為5MHz，那么計算一個脈沖當(dāng)量所需的時間大約為40μs。目前普遍應(yīng)用的插補(bǔ)算法主要分為兩大類：（1） 脈沖增量插補(bǔ)。對于一些復(fù)雜的高次空間輪廓曲面，其刀具軌跡的計算非常復(fù)雜，計算量很大，難以滿足數(shù)控加工的適時性要求。而適用于數(shù)控編程的CAD模型主要有表面模型（Surface Model）和實體模型（Solid Model），其中表面模型應(yīng)用得最為廣泛。它可借助計算機(jī)完成一些復(fù)雜的數(shù)學(xué)處理工作，并提供人機(jī)交互界面，讓編程人員可以方便的融入自己實際的加工經(jīng)驗。在此基礎(chǔ)上發(fā)展起來還有日本的FAPT、德國的EXAPT等。（2）自動編程。（1）手工編程。穿孔紙帶是過去常用的輸入介質(zhì)，但隨著計算機(jī)技術(shù)在數(shù)控系統(tǒng)中普遍使用，數(shù)控代碼可以直接存放在計算機(jī)的儲存設(shè)備上，大大方便了程序編制和修改。根據(jù)零件圖紙和確定的加工路線，計算出數(shù)控機(jī)床所需要的輸入數(shù)據(jù)，數(shù)學(xué)處理的復(fù)雜程度取決于零件的復(fù)雜程度和數(shù)控裝置的選擇。（2）工藝處理。一般來說，數(shù)控編程過程主要包括：零件圖樣分析、工藝處理、數(shù)學(xué)處理、程序編制、控制介質(zhì)制作和程序校核試切等過程，如圖42所示。軟線數(shù)控使用小型或微型計算機(jī)和一些通用或?qū)Ｓ玫募呻娐窐?gòu)成，其主要功能由軟件實現(xiàn)，系統(tǒng)的適應(yīng)性強(qiáng)、利用率高、構(gòu)造成本相對較低。它的構(gòu)造成本比閉環(huán)伺服系統(tǒng)要低、調(diào)試容易些，精度比開環(huán)伺服系統(tǒng)高。開環(huán)伺服系統(tǒng)對執(zhí)行機(jī)構(gòu)不進(jìn)行位置檢測，多采用步進(jìn)電機(jī)或電液脈沖馬達(dá)作為伺服驅(qū)動元件，其控制精度較低。金屬成型類主要有數(shù)控折彎機(jī)、彎管機(jī)和壓力機(jī)等。這類數(shù)控機(jī)床的功能比較完善?？煞譃辄c(diǎn)位控制系統(tǒng)、直線控制系統(tǒng)、輪廓控制系統(tǒng)。III類： 電源及保護(hù)電路。（3）輸入/輸出（I/O） 數(shù)控系統(tǒng)對加工程序處理后輸出的控制信號除了對進(jìn)給運(yùn)動軌跡進(jìn)行連續(xù)控制外，還要對機(jī)床的各種狀態(tài)進(jìn)行控制。基本控制是主軸的正、反轉(zhuǎn)和停止，可自動換擋及無級調(diào)速。計算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)（Computerized Numerical Control System）是一種數(shù)控系統(tǒng)，由裝有數(shù)控系統(tǒng)程序的專用計算機(jī)、輸入輸出設(shè)備、可編程序控制器（PLC）、存儲器、主軸驅(qū)動及進(jìn)給驅(qū)動裝置等部分組成。（5）采用通訊技術(shù)　CNC技術(shù)使FMS、CIMS成為可能，F(xiàn)MS、CIMS的發(fā)展反過來要求CNC系統(tǒng)應(yīng)具有通訊、連網(wǎng)功能，以便實現(xiàn)CIMS環(huán)境下的信息集成和系統(tǒng)管理，現(xiàn)代CNC系統(tǒng)一般都具有通訊的串行口和DNC接口 NC與CNC的定義數(shù)字控制（Numerical Control）：用數(shù)字化信號對機(jī)床的運(yùn)動及其加工過程進(jìn)行控制的一種方法，簡稱為數(shù)控（NC）。近年來，數(shù)控機(jī)床更是日趨完善，具體有以下特點(diǎn)：（1）不斷改善和擴(kuò)展以高精、高速、高效為代表的功能　通過采用64 位RISC控制功能和交流伺服系統(tǒng)、提高元件的分辯率、主軸速度和進(jìn)給速度、改善插補(bǔ)功能達(dá)到此目標(biāo)。數(shù)控機(jī)床和數(shù)控技術(shù)是微電子技術(shù)與傳統(tǒng)機(jī)械技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。作為人類發(fā)展工業(yè)必不可少的復(fù)雜生產(chǎn)工具，機(jī)床技術(shù)的發(fā)展是人類知識、經(jīng)驗和科技成果的結(jié)晶。從第一臺數(shù)控機(jī)床的誕生，數(shù)控技術(shù)便在工業(yè)界引發(fā)了一場不小的革命。（4）改善和發(fā)展伺服技術(shù)　在完善交流伺服主軸電機(jī)的同時，主要發(fā)展高速主軸電機(jī)、直線進(jìn)給電機(jī)。數(shù)控系統(tǒng)（NC System）：就是上述定義中所指的程序控制系統(tǒng)，能自動閱讀輸入載體上事先給定的程序，并將其譯碼，從而控制機(jī)床運(yùn)動和加工零件過程。數(shù)控機(jī)床完成的基本動作主要有：（1）主軸運(yùn)動： 和普通機(jī)床一樣，主運(yùn)動主要完成切削任務(wù)，其動力約占整個機(jī)床動力的70%80%。伺服系統(tǒng)包括伺服驅(qū)動裝置、伺服電動機(jī)、進(jìn)給傳動練及位置檢測裝置。II類： 數(shù)控裝置與測量系統(tǒng)和測量傳感器之間的連接電路。（1）運(yùn)動軌跡分類。輪廓控制系統(tǒng)也稱為連續(xù)控制系統(tǒng)，它能對兩個或兩個以上的坐標(biāo)軸同時進(jìn)行連續(xù)控制，在加工過程中，需要不斷進(jìn)行插補(bǔ)運(yùn)算，然后進(jìn)行相應(yīng)的速度和位移控制。金屬切削類主要有數(shù)控車、銑、鉆、鏜、磨等機(jī)床。它可以分為開環(huán)伺服系統(tǒng)、閉環(huán)伺服系統(tǒng)和半閉環(huán)伺服系統(tǒng)。半閉環(huán)伺服系統(tǒng)與閉環(huán)伺服系統(tǒng)的區(qū)別在于檢測裝置是檢測伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)角而不是工作臺的實際位置。硬線數(shù)控系統(tǒng)由專用的固定組合邏輯電路實現(xiàn)，其靈活性差、制造成本高，現(xiàn)在基本不采用。數(shù)控編程過程中首先需考慮的問題是要滿足零件加工的要求，能加工出符合圖樣的合格零件，同時也應(yīng)該考慮生產(chǎn)效率和制造成本盡量的優(yōu)化，充分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的功能。分析零件的材料、形狀、尺寸、精度、批量要求以及毛坯形狀和熱處理要求等，在此基礎(chǔ)上明確加工內(nèi)容要求，確定加工方案。（3）數(shù)學(xué)處理。根據(jù)數(shù)學(xué)處理計算出數(shù)據(jù)和確定的加工用量，編制相應(yīng)的數(shù)控代碼，并根據(jù)數(shù)控裝置對輸入信息的要求，制作相應(yīng)的輸入介質(zhì)。2） 編程方法數(shù)控編程方法主要有手工編程、自動編程、面向車間的編程（Workshop Oriented Programming, WOP）和CAD/