【正文】 4. 結(jié)束語 隨著人們對數(shù)控技術(shù)重視，它的發(fā)展越發(fā)迅速。 智能 化、開放式、網(wǎng)絡(luò)化成為當代數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的主要趨勢 21 世紀的數(shù)控裝備將是具有一定智能化的系統(tǒng)，智能化的內(nèi)容包括在數(shù)控系統(tǒng)中的各個方面：為追求加工效率和加工質(zhì)量方面的智能化，如加工過程的自適應(yīng)控制，工藝參數(shù)自動生成；為提高驅(qū)動性能及使用連接方便的智能化，如前饋控制、電機參數(shù)的自適應(yīng)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(jiān)控方面的內(nèi)容、方便系統(tǒng)的診斷及維修等。在轎車工業(yè)領(lǐng)域，年產(chǎn) 30 萬輛的生產(chǎn)節(jié)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(yè)領(lǐng)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。 CAD/CAM 和 CNC 之間沒有反饋控制環(huán)節(jié)，整個制造過程中 CNC 只是一個封閉式的開環(huán)執(zhí)行機構(gòu)。 1. 引言 數(shù)控技術(shù)是一門集計算機技術(shù)、自動化控制技術(shù)、測量技術(shù)、現(xiàn)代機械制造技術(shù)、微電子技術(shù)、信息處理技術(shù)等多學(xué)科交叉的綜合技術(shù) ，是近年來應(yīng)用領(lǐng)域中發(fā)展十分迅速的一項綜合性的高新技術(shù)。第三階段國家從科技攻關(guān)和技術(shù)改造兩方面對數(shù)控機床產(chǎn)韭進行了重點扶持，并加快了國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)。數(shù)控系統(tǒng)由當初的電子管式起步．經(jīng)歷了以下幾個發(fā)展階段：分立式晶體管式汕規(guī)模集成電路式、大規(guī)模集成電路式、超大規(guī)模集成電路巾型計算機式、微機式的數(shù)控系統(tǒng)。唧 ut? l ded process pJ? lng，計算機輔助工藝規(guī)劃 )，工廠級及車間級生產(chǎn)調(diào)度管理軟件等．機床數(shù)控系統(tǒng)上均可運行；凡在 Pc 機上可插人的硬件模塊和可接上的外部設(shè)備，如阿卡、圖形加速卡、聲卡和打印機、攝像 機等，機床數(shù)控系統(tǒng)上均可插人和接上。利用計算機的高速數(shù)據(jù)處理能力，使 cNc 裝置能方便地實現(xiàn)許多復(fù)雜的數(shù)控功能，如 二次曲線插補功能、曲面直接插樸功能、各類固定循環(huán)、函數(shù)和子程序調(diào)用、動態(tài)圖形顯示、刀具半徑和長度補 償功能等。 3~5μ m，提高到177。其精度 從微米級到亞微米級，乃至納米級（ 10nm），其應(yīng)用范圍日趨廣泛。 高速化、高效化 機床向高速化方向發(fā)展，可充分發(fā)揮現(xiàn)代刀具材料的性能，不但可大幅度提高加工效率、降低加工成本，而且還可提高零件的表面加工質(zhì)量和精度。如果插補等功能由軟件來實現(xiàn)，則數(shù)控功能的實現(xiàn)與處理速度就成為突出的矛盾。微處理器 cPU 是 cNc 裝置的核心， cPu 執(zhí)行系統(tǒng) 程序，首先讀取工件加工程序，對加工程序段進行譯碼和數(shù)據(jù)處理，然后根據(jù)處理后得到的指令，進行對該加工程序段的實時插補和機床位置伺服控制；它還將輔助動作指令通過可編程控制器 (PL(： )送到機床，同時接收由 PLc 返回的機床各部分信息并予以處理，以決定下一步的操作。硬件結(jié)構(gòu)根據(jù)控制功能的復(fù)雜程度，可分別采用單處理器結(jié)構(gòu)和多處理器結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)代 cNc 裝置都具有聯(lián)機和脫機診斷的能力。它的主要任務(wù)是在每個采樣周期內(nèi)，將理論位置與實際反饋位置相比較，用其差值去控制伺服電機。速度處理首先要做的工作是根據(jù)合成速度來計算各運動坐標的分速度。不論系統(tǒng)工作在 MDI 方式還是存儲器輸入方式下，都是將零件程序以一個程序段為單位進行處理的，把其中的各種零件輪廓信息 (如起點、終點、直線或圓弧等 )、加工速度信息 (F 代碼 )和其他輔助信息 (M、 s、 T 代碼 等 )按照一定的語法規(guī)則解釋成計算機能夠識別的數(shù)據(jù)形式，并以一定的數(shù)據(jù)格式存放在指定的內(nèi)存專用單元。 cNC 裝置的工作原理 cNc 裝置在其硬件環(huán)境支持下，按照系統(tǒng)監(jiān)控軟件的控制邏輯．對輸人、譯碼、刀具補償、速度規(guī)劃、插補運算、位置控制、 L／ O 接口處理、顯示和診斷等方面進行控制。對于每天工作兩班的無人工廠而言，如果要求在 16h 內(nèi)連續(xù)正常工作，無故障率在 99％以上，則數(shù)控機床的平均無故障運行時間 (MTBF)就必須大于 3000h。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的成熟和發(fā)展，最近業(yè)界又提出了數(shù)字制造的概念。其典型產(chǎn)品有美國 MDsI 公司的 Open cNc、德國 P0werAutomatlon公司的 P．～ 8000 NT 等。它本身就是一個數(shù)控系統(tǒng)，可以單獨使用。但由于開放式體系結(jié)構(gòu)數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展，傳統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)的市場正在受到挑戰(zhàn)，已逐漸減小。許多數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠 家利用 Pc 機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)。隨著世界經(jīng)濟的迅速發(fā)展，尤其是國內(nèi)改革開放以來工業(yè)化程度的加快，所帶來的環(huán)境污染問題越來越嚴重，環(huán)境保護的呼聲越來越高，環(huán)保問題已經(jīng)成為各國經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的制約因素之一。一臺機床的重復(fù)定位 精度如果能達到 mm(ISO 標準、統(tǒng)計法 )，就是一臺高精度機床，在 (ISO 標準、統(tǒng)計法 )以下，就是超高精度機床。 缺乏先進的管理機制 多數(shù)企業(yè)都受到生產(chǎn)經(jīng)營缺乏動力、自我約束機制不健全、勞動生產(chǎn)率低下等問題的嚴重困擾。首先，盲目跟隨國際技術(shù)潮流增加生產(chǎn)能力。數(shù)控立、臥回轉(zhuǎn)工作臺，數(shù)控分度盤和數(shù)控電動刀架等數(shù)控功能部件市場中海外商家也稍勝一籌。功能部件的性能和價格決定了數(shù)控機床的性能和價格。目前世界最大的 3 家廠商是：日本發(fā)那客、德國西門子、日本三菱；其余還有法國扭姆、西班牙凡高等。五軸聯(lián)動數(shù)控機床的應(yīng)用，其加工效率相當于 2 臺三軸機床，甚至可以完全省去某些大型自動化生產(chǎn)線的投資，大大節(jié)約了占地空間和工作在不同制造單元之間的周轉(zhuǎn)運輸時間及費用。 2020 年開始 ，中國已成為全球最大的機床消費國，也是世界上最大的數(shù)控機床進口國。有的 cNc 裝置還有對話編程和藍圖編程功能，使程序編制簡便。 (3)豐富的數(shù)控功能。在故障出現(xiàn)后可迅速查明故障類型及部位，減少故障停機時間。可以顯示程序、機床參數(shù)、各種補償量、坐標位置、故障信息、人機對話編程菜單、零件圖形、動態(tài)刀具模擬軌跡等。同時，可以通過主軸上的位置編碼器 (一般為脈沖編碼器 )實現(xiàn)同步進給。包括基本移動、程序暫停、平面選擇、坐標設(shè)定、刀具補償、基準點返回、固定循環(huán)、公英制轉(zhuǎn)換等。基本功能是數(shù)控系統(tǒng)必備的功能，選擇功能是供用戶根據(jù)機床的特點和用途進行選擇的功能。 cNc 裝置的主要功能、特點及工作原理 數(shù)控裝置是數(shù)控系統(tǒng)的核心，數(shù)控裝置有兩種類 型：一是完全由硬件邏輯電路構(gòu)成的專用硬件數(shù)控裝置，即 Nc 裝置；二是由計算機硬件和軟件組成的計算機數(shù)控裝置，即 cNc裝置。最重要的發(fā)展趨勢是體系結(jié)構(gòu)的開放性，設(shè)計生產(chǎn)開放式的數(shù)控系統(tǒng)。 (3)高可靠性。 當前，機械加工高精度的要求如下：普通的加工精度提高了一倍，達到 5ILrn；精密加工精 度提高了兩個數(shù)量級，超精密加工精度進人納米級 (o 001“ m)，主軸回轉(zhuǎn)精度要求達到 o 0l～ o 05p． m，加工圓度為 0 1 岬，加工表面粗糙度 R。超高速加工技術(shù)對制造業(yè)實現(xiàn)高效、優(yōu)質(zhì)、低成本生產(chǎn)有廣泛的適用性。 數(shù)控系統(tǒng)小型化便于將機、電裝置結(jié)合為一體。 隨著計算機應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展，目前 CAD／ CAM 圖形交互式自動編程已得到較多的應(yīng)用，是數(shù) 控技術(shù)發(fā)展的新趨勢。 配有自動換刀機構(gòu) (刀庫容量可達 100 把以上 )的各類加工中心，能在同一臺機床上同時實現(xiàn)銑削、鏜削、鉆削、車削、鉸孔、擴孔、攻螺紋等多種工序加工，現(xiàn)代數(shù)控機床還采用了多主 軸、多面體切削，即同時對一個零件的不同部位進行不同方式的切削加工。當今數(shù)控機床正在朝著以下幾個方向發(fā)展。模塊化設(shè)計將是貫穿產(chǎn)品設(shè)計全過程的一條主線，無論是機床技術(shù)發(fā)展的潮流還是市場競爭的要求，無論是降低成本的需要，還是提高產(chǎn)品質(zhì)量的需要，都要求在產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計中，切實做好模塊化的設(shè)計工作。 智能化 現(xiàn)代智能化數(shù)控機床可以根據(jù)切削條件的變化，自動調(diào)節(jié)工作參數(shù)，保持最佳工作狀態(tài)，得到較高的加工精度和較低的表面粗糙度值，同時也能提高刀具的使用壽命和設(shè)備的生產(chǎn)效率。其技術(shù)關(guān)鍵是提高機床的主軸轉(zhuǎn)速和進給速度。 智能化 隨著人工智能在計算機領(lǐng)域的不斷滲透和發(fā)展，數(shù)控系統(tǒng)的智能化程度將不斷提高，智能化的內(nèi)容包括在數(shù)控系統(tǒng)中的各個方面。10μ m 提高到177。 高精度化 精密化是為了適應(yīng)高新技術(shù)發(fā)展的需要，也是為了提高普通機電產(chǎn)品的性能、質(zhì)量和可靠性，減少其裝配時的工作量從而提高裝配效率的需要。 PC 機所具有的友好的人機界面，將普及到所有的數(shù)控系統(tǒng)。 調(diào)查的結(jié)果表明：在數(shù)控技術(shù)專業(yè)方面人才缺口較大。目 錄 第一章 緒論 1 國內(nèi)外數(shù)控發(fā)展概況 1 數(shù)控機床發(fā)展趨勢 2 高速、高效、高精度、高可靠性 2 模塊化、智能化、柔性化和集成化 4 4 4 第二章 數(shù)控機床的組成及基本工作原理 6 數(shù)控機床組成 6 輸人 /輸出裝置 6 CNC 單元 6 伺服系統(tǒng) 6 位置反饋系統(tǒng)（檢測反饋系統(tǒng)） 7 機床的機械部件 7 、按控制方式分類 8 開環(huán)數(shù) 控機床 8 半閉環(huán)數(shù)控機床 8 全閉環(huán)數(shù)控機床 9 第三章 磨床的介紹與功能改造 10 磨床的概述 10 磨床的發(fā)展動向 11 M1432A 型磨床 12 典型加工方法 12 機床的主要部件 13 MK1320A 型數(shù)控外圓磨床 15 機床的主要組成部件 15 機床主要技術(shù)參數(shù) 16 機床的傳動系統(tǒng) 16 液壓系統(tǒng) 18 用 PLC 改造 MZ2020自動磨床電氣系統(tǒng) 18 系統(tǒng)的硬件設(shè)計 19 軟件設(shè)計 20 結(jié)束語 23 第四章 畢業(yè)實踐總結(jié) 24 參考文獻 26 調(diào)研報告 裝備工業(yè)的技術(shù)水平和現(xiàn)代化程度決定著整個國民經(jīng)濟的水平和現(xiàn)代化程度，數(shù)控技術(shù)及裝備是發(fā)展新興高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)和尖端工業(yè)（如信息技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)、航空、航天等國防工業(yè)產(chǎn)業(yè)）的使能技術(shù)和最基本的裝備。 市原來就屬于重工業(yè)城市 ,有許 多大中小型企業(yè) ,而石油化工、機械、鋼鐵等企業(yè)都具備數(shù)控技術(shù)設(shè)備。遠程通訊，遠程診斷和維修將更加普遍。從精密加工發(fā)展到超精密加工（特高精度加工），是世界各工業(yè)強國致力發(fā)展的方向。 5μ m，精密級加工中心的加工精度則從177。 （ 1）應(yīng)用自適應(yīng)控制技術(shù) 數(shù)控系統(tǒng)能檢測過程中一些重要信息，并自動調(diào)整系統(tǒng)的有關(guān)參數(shù)，達到改進系統(tǒng)運行狀態(tài)的目的。比如進一步提高高速電主軸最高轉(zhuǎn)速及功率、扭矩，采用傳感技術(shù)進行振動監(jiān)測和診斷，進一步輕量化進給系統(tǒng)，采用直線電機和力矩電機的直接驅(qū)動方式，由刀具主軸部件實現(xiàn)機床的３個直線坐標運動等。此外，系統(tǒng)還可以隨時對 CNC 系統(tǒng)本身以及與其相連的各種設(shè)備進行自診斷、檢查，實現(xiàn)故障停機、故障報警、提示發(fā)生故障的部位、原因等。產(chǎn)品生產(chǎn)向社會協(xié)作、專業(yè)化方向發(fā)展，小而全的模式將被淘汰。 、高精度化 速度和精度是數(shù)控機床的兩個重要指標，它直接關(guān)系到加工效率和產(chǎn)品質(zhì)量。數(shù)控系統(tǒng)由于采用了多 CPU 結(jié)構(gòu)和分級中斷控制方式，即可在一臺機床上同時進行零件加工和程序編制，實現(xiàn)所謂的“前臺加工，后臺編輯”。它是利用 CAD 繪制的零件加工圖樣，再經(jīng)計算機內(nèi)的刀具軌跡數(shù)據(jù)進行計算和后置處理，從而自動生成 NC 零件加工程序，以實現(xiàn) CAD 與CAM 的集成。目前主要采用超大規(guī)模集成元件、多層印刷電路板，采用三維安裝方法，使電子元器件得以高密度安裝，較大規(guī)模縮小系統(tǒng)的占有空間。隨著超高速切削機理、超硬耐磨長壽命刀具材料和磨料磨具、大功率高速電主軸、高加／減速度直線電機驅(qū)動進給部件以及高性能控制系統(tǒng) (含監(jiān)控系統(tǒng) )和防護裝置等一系列技術(shù)領(lǐng)域中關(guān)鍵技術(shù)的解決，高速主軸單元 (電主軸，轉(zhuǎn)速 15000 一 100000r／ ， min)、高速且高加／減速度的進給運動部件 (快移速度 60～ 120m／ Illin，切削進給速度高達 60n∥商 n)、高性能數(shù)控和伺服系統(tǒng)以及數(shù)控工具系統(tǒng)都出現(xiàn)了新的突破．達到了新的技術(shù)水平。 =0 003“ m 等。是指數(shù)控系統(tǒng)的可靠性要高于被控設(shè)備的可靠性一個數(shù)量級以上，但也不是可靠性越高越好，應(yīng)該是適度可 靠。 數(shù)控系統(tǒng)概述 數(shù)控機床的核心部分是數(shù)控系統(tǒng)．主要由計算機數(shù)控裝置 (或稱 cNc 裝置 )、可編程控制器 (PLc，也稱 PMc)、伺服驅(qū)動裝置、位置檢測裝置和接口電路等組成。 Nc 裝置是數(shù)控技術(shù)發(fā)展早期普遍采用的數(shù)控裝置，隨著計算機技術(shù)的迅猛發(fā)展，已基本被 cNc 裝置取而代之。 1．數(shù)控裝置的主要功能 CNC 裝置能控制的軸數(shù)以及能同時控制 (即聯(lián)動 )的軸數(shù)是其主要性能指標之一。 (2)插補功能。 (5)補償功能。 (8)程序編輯功能。總之， cNc 數(shù)控裝置的功能多種多樣，而且隨著技術(shù)的發(fā)展，功能越來越豐富。利用計算機的高速數(shù)據(jù)處理能力，使 cNc 裝置能方便地實現(xiàn)許多復(fù)雜的數(shù)控功能，如二次曲線插補功能、曲面的直接插補功能、各類固 定循環(huán)、函數(shù)和子程序調(diào)用、坐標系偏移和旋轉(zhuǎn)、動態(tài)圖形顯示、刀具半徑和長度補償功能等。零件程序編好后，可顯示程序，甚至通過空運行將刀具軌跡顯示出來，檢驗程序的正確性。隨著，“數(shù)字制造”這一新理念被引入中國