【正文】 制定符合中國國情的總體發(fā)展戰(zhàn)略，確立與國際接軌的發(fā)展道路，對 21 世紀(jì)我國數(shù)控技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的發(fā)展至關(guān)重要。我 們以資源、環(huán)境、市場為代價，交換得到的可能僅僅是世界新經(jīng)濟(jì)格局中的國際“加工 36 中心”和“組裝中心”，而非掌握核心技術(shù)的制造中心的地位，這樣將會嚴(yán)重影響我國現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展進(jìn)程。 。雖然從縱向看我國的發(fā)展速度很快，但橫向比（與國外對比）不僅技術(shù)水平有差距，在某些方面發(fā)展速度也有差距，即一些高精尖的數(shù)控裝備的技術(shù)水平差距有擴(kuò)大趨勢。 ，基本掌握了現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)。 5. 對我國數(shù)控技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基本估計(jì) 我國數(shù)控技術(shù)起步于 1958 年，近 50 年的發(fā)展歷程大致可分為 3個階段：第一階段從 1958 年到 1979 年，即封閉式發(fā)展階段。 STEPNC 的出現(xiàn)可能是數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域的一次革命，對于數(shù)控技術(shù)的發(fā)展乃至整個制造業(yè)，將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。 網(wǎng)絡(luò)化數(shù)控裝備是近兩年國際著名機(jī)床博覽會的一個新亮點(diǎn)。 31 在 EMO2021展會上，新日本工機(jī)的 5面加工機(jī)床采用復(fù)合主軸頭，可實(shí)現(xiàn) 4 個垂直平面的加工和任意角度的加工，使得 5 面加工和 5 軸加工可在同一臺機(jī)床上實(shí)現(xiàn)，還可實(shí)現(xiàn)傾斜面和倒錐孔的加工。 在加工精度方面，近 10 年來，普通級數(shù)控機(jī)床的加工精度已由10μ m 提高到 5μ m，精密級加工中心則從 3～ 5μ m，提高到 1～ m，并且超精密加工精度已開始進(jìn)入納米級 ( m)。為此日本先端技術(shù)研究會將其列為 5 大現(xiàn)代制造技術(shù)之一，國際生產(chǎn)工程學(xué)會（ CIRP）將其確定為 21 世紀(jì)的 中心研究方向之一。 ②周圍的振動源。 ⑥刀具軌跡出現(xiàn)誤差時的速度。 27 ③備件準(zhǔn)備：一旦由于 CNC系統(tǒng)的部件或元器件損壞，使系統(tǒng)發(fā)生故障。 7）存儲器用電池的定期更換。 6）進(jìn)行幾次返回機(jī)床基準(zhǔn)點(diǎn)的動作，用來檢查數(shù)控機(jī)床是否有返回基準(zhǔn)點(diǎn)功能，以及每次返回基準(zhǔn)點(diǎn)的位置是否完全一致。 3）交流輸入電源的連接是否符合 CNC裝置規(guī)定的要求。該方法分為被切削曲面的離散(discretization)、檢測點(diǎn)的定位（ location）和離散點(diǎn)矢量與工件實(shí)體的求交 (intersection)三個過程。這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 只適用于刀軸 z 向的三軸銑削仿真。 22 用基于實(shí)體造型的方法實(shí)現(xiàn)連續(xù)更新的毛坯的實(shí)時可視化，耗時太長，于是一些基于觀察的方法被提出來。該系統(tǒng)采用 CSG 法來記錄毛坯的三維模型，利用一些基本圖元如長方體、圓柱體、圓錐體等，和集合運(yùn)算，特別是并運(yùn)算，將毛坯和一系列刀具掃描過的區(qū)域記錄下來，然后應(yīng)用集合差運(yùn)算從毛坯中順序除去掃描過的區(qū)域。 從試切環(huán)境的模型特點(diǎn)來看，目前 NC 切削過程仿真分幾何仿真和力學(xué)仿真兩個方面。 數(shù)控加工仿真利用計(jì)算機(jī)來模擬實(shí)際的加 工過程，是驗(yàn)證數(shù)控加工程序的可靠性和預(yù)測切削過程的有力工具，以減少工件的試切，提高生產(chǎn)效率。計(jì)算機(jī)仿真的過程可通過圖 1 所示的要素間的三個基本活動來描述： 建模活動是通過對實(shí)際系統(tǒng)的觀測或檢測，在忽略次要因素及不可檢測變量的基礎(chǔ)上，用物理或數(shù)學(xué)的方法進(jìn)行描述，從而獲得實(shí)際系統(tǒng)的簡化近似模型。如果采用手工編程計(jì)算相當(dāng)復(fù)雜，通?？衫糜?jì)算機(jī)繪圖軟件（如 AutoCAD、 CAXA 電子圖版等）先畫出工件輪廓，再根據(jù)刀尖圓角半徑大小繪制相 應(yīng)假想刀尖軌跡，通過軟件查出有關(guān)點(diǎn)的坐標(biāo)來進(jìn)行編程；對于較復(fù)雜的工件也可以利用計(jì)算機(jī)輔助編程（ CAM），如用 CAXA 數(shù)控車軟件進(jìn)行編程時，刀尖半徑補(bǔ)償有兩種方式：編程時考慮半徑補(bǔ)償和由機(jī)床進(jìn)行半徑補(bǔ)償，對于有些不具備補(bǔ)償功能數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)該采用編程時考慮半徑補(bǔ)償，根據(jù)給出 18 的刀尖半徑和零件輪廓會自動計(jì)算出假想刀尖軌跡，通過軟件后置處理生成假想刀尖軌跡的加工程序。對圖 4a 所示凸圓弧加工情況，圓弧 C1D1 為假想刀尖軌 跡， O1 點(diǎn)為圓心，半徑為（ R+r）；對圖 4b 所示凹圓弧加工情況，圓弧 C2D2 為假想刀尖軌跡，其圓心是 O2 點(diǎn)，半徑為（ Rr）。然而實(shí)際切削時起作用的切削刃是圓弧的切點(diǎn) A、 B，它們是實(shí)際切削加工時形成工件表面的點(diǎn)。絕對方式編程 N3 G50 X15 Z5 ；加工起點(diǎn)，距編程原點(diǎn)距離 N4 G00 X13 F1000 T1 S800；快速接 13 近工件 N5 G73 D0 3 ；粗加工 , 循環(huán) 3 次 N6 G91 ；改用相對編程 N7 G00 X1 Z0 F1000 T1 S800； N8 G01 X0 F80 T1 S800； N9 G00 X0 F1000 ；原路退回 N10 G06。因此編程時必須分析零件結(jié)構(gòu)，用強(qiáng)度、剛度較高的刀具承受較大的切削載荷，用強(qiáng)度、剛度小的刀具承受較小的切削載荷，使不同的刀具都可以采用合理的切削用量，具有大體相近的壽命，減少磨刀及更換刀具的次數(shù)。只要減少刀具空行程，就可以提高刀具的運(yùn)行效率。更重要的是，原來單件零件的輔助時間分?jǐn)傇跀?shù)個零件上，每個零件的輔助時間大為縮短，從而提高了生產(chǎn)效率。從而提高效率。 8 第 2 章 數(shù)控編程的有關(guān)問題和技巧 數(shù)控編程的技巧 控車床雖然加工柔性比普通車床優(yōu)越，但單就某一種零件的生產(chǎn)效率而言，與普通車床還存在一定的差距。 (5) 改善勞動條件 數(shù)控機(jī)床加工前經(jīng)調(diào)整好后，輸入程序并啟動，機(jī)床就能自動連續(xù)的進(jìn)行加工，直至加工結(jié)束。所以，數(shù)控加工的關(guān)鍵是加工數(shù)據(jù)和工藝參數(shù)的獲取，即數(shù)控編程。數(shù)控技術(shù)是與機(jī)床控制密切結(jié)合發(fā)展起來的。數(shù)控機(jī)床體現(xiàn)了當(dāng)前世界機(jī)床技術(shù)進(jìn)步的主流，是衡量機(jī)械制造工藝水平的重要指標(biāo)，在柔性生產(chǎn)和計(jì)算機(jī)集成制造等先進(jìn)制造技術(shù)中起著重要的基礎(chǔ)核心作用。戰(zhàn)略機(jī)遇主要表現(xiàn)在： “ 十一五 ” 我國國民經(jīng)濟(jì)在科學(xué)發(fā)展觀指引下，將更加穩(wěn)定有序發(fā)展；國務(wù)院關(guān)于振興裝備制造業(yè)的決定，將大大加快我國裝備制造業(yè)的發(fā)展進(jìn)程，特別是國家重點(diǎn)支持的一批重大裝備的發(fā)展，如大型發(fā)電、輸變電設(shè)備、大型石油化工和煤化工裝置、礦山采掘設(shè)備、成套軋鋼設(shè)備、大型海洋船舶、高速列車、大端面巖石掘進(jìn)機(jī)為代表的工程機(jī)械、民用航空飛機(jī)及發(fā)動機(jī)等，需要提供大批重型、精密、多坐標(biāo)、高效、專用數(shù)控機(jī)床進(jìn)行加工制造。 本文系統(tǒng)介紹了數(shù)控車床的分類、編程特點(diǎn)和功能，在選擇數(shù)控車床的原則以及安裝與調(diào)試，數(shù)控車床加工程序的編制 將從確定走刀路線、選擇合適的 G 命令等細(xì)節(jié)出發(fā) ,分析在數(shù)控車削中程序的編制方法 。還有 車刀刀尖半徑補(bǔ)償是數(shù)控車削加工中的常見問題，就刀尖半徑的影響進(jìn)行分析，根據(jù)不同功能的數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行刀尖半徑補(bǔ)償方法等進(jìn)行介紹。國家重大裝備的發(fā)展需求，給數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)的發(fā)展指明了方向。因此，如何更好的使用數(shù)控機(jī)床是一個很重要的問題。 1952 年，第一臺數(shù)控機(jī)床問世，成為世界機(jī)械工業(yè)史上一件劃時代的事件，推動了自動化的發(fā)展。數(shù)控加工一般包括以下幾個內(nèi)容： (1) 對圖紙進(jìn)行分析，確定需要數(shù)控加工的部分； (2) 利用圖形軟件（如 CAXA制造工程師）對需要數(shù)控加工的部分造型； (3) 根據(jù)加工條件，選擇合適的加工參數(shù)，生成加工軌跡（包括粗加工、半精加工、精加工軌跡）； (4) 軌 跡的仿真檢驗(yàn)； (5) 生成 G代碼； (6) 傳給機(jī)床加工。操作者主要是程序的輸入、編輯、裝卸零件、刀具準(zhǔn)備、加工狀態(tài)的觀測，零件的檢驗(yàn)等工作，勞動強(qiáng)度極大降低，機(jī)床操作者的勞動趨于智力型工作。因此，提高數(shù)控車床的效率便成為關(guān)鍵，而合理運(yùn)用編程技巧，編制高效率的加工程序 ，對提高機(jī)床效率往往具有意想不到的效果。 2. 化零為整法 在低壓電器中，存在大量的短銷軸類零件，其長徑比大約為 2~3，直徑多在 3mm以下。為了實(shí)現(xiàn)這一設(shè)想，我聯(lián)想到電腦程序設(shè)計(jì)中主程序和子程序的概念，如果將涉及零件幾何尺寸的命令字段放在一個子程序中，而將有關(guān) 機(jī)床控制的命令字段及切斷零件的命令字段放在主程序中，每加工一個零件時，由主程序通過調(diào)用子程序命令調(diào)用一次子程序，加工完成后，跳轉(zhuǎn)回主程序。（對于點(diǎn)位控制的數(shù)控車床，只要求定位精度較高，定位過程可盡可能快，而刀具相對工件的運(yùn)動路線是無關(guān)緊要 10 的。 本文總結(jié)的一些具體結(jié)論僅適用于 BIEJINGFANUC Power Mate O數(shù)控車床，但是它表現(xiàn)的編程思想具有普遍意義。循環(huán)結(jié)束 N11 G73 D0 2 。很顯 然假想刀尖點(diǎn) P 與實(shí)際切削點(diǎn) A、 B 是不同點(diǎn)，所以如果在數(shù)控加工或數(shù)控編程時不對刀尖圓角半徑進(jìn)行補(bǔ)償，僅按照工件輪廓進(jìn)行編制的程序來加工，勢必會產(chǎn)生加工誤差。如果按假想刀尖軌跡編程，則要以圖中所示的圓弧 C1D1 或 C2D2（虛線）有關(guān)參數(shù)進(jìn)行程序編制。對于這類數(shù)控系統(tǒng)當(dāng)?shù)毒吣p、重磨、或更換新刀具而使刀尖半徑變化時，需要重新計(jì)算假想刀尖軌跡，并修改加工程序，既復(fù)雜煩瑣，又不易保證加工精度。這里的模型同實(shí)際系統(tǒng)的功能與參數(shù)之間應(yīng)具有相似性和對應(yīng)性。 數(shù)控仿真技術(shù)的研究現(xiàn)狀 數(shù)控機(jī)床加工零件是靠數(shù)控指令程序控制完成的。幾何仿真不考慮切削參數(shù)、切削力及其它物理因素的影響，只仿真刀具工件幾何體的運(yùn)動，以驗(yàn)證 NC 程序的正確性。所謂被掃過的區(qū)域是指切削刀具沿某一軌跡運(yùn)動時所走過的區(qū)域。 基于圖像空間的方法 這種方法用圖像空間的消隱算法來實(shí)現(xiàn)實(shí)體布爾運(yùn)算。對每個銑削操作通過改變刀具運(yùn)動每一點(diǎn)的深度值，很容易更新 zmap值，并更新工件的圖形顯示。采用圖像映射的方法顯示加工誤差圖形；零件表面的加工誤差可以精確地描寫出來。 4）確認(rèn) CNC裝置內(nèi)的各種硬件設(shè)定是否符合 CNC裝置的要求。 7） CNC裝置的功能測試。 8） CNC系統(tǒng)長期不用時的維護(hù)。為能及時排除故障，用戶應(yīng)準(zhǔn)備一些常用的備件。 （ 2）故障的頻繁程度 ①故障發(fā)生的時間及頻率。 ③系統(tǒng)的安裝位置檢查，出故障時是否受到陽光的直射等。 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(diǎn)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(jìn)行加工。 在可靠性方面，國外數(shù)控裝置的 MTBF 值已達(dá) 6 000h 以上，伺服系統(tǒng)的 MTBF 值達(dá)到 30000h 以