【正文】 殊時(shí)期。數(shù)控車床加工就是其中最具代表性的技術(shù)之一。 重點(diǎn)發(fā)展關(guān)鍵功能部件和數(shù)控系統(tǒng)，為數(shù)控機(jī)床產(chǎn)品升級(jí)奠定基礎(chǔ)。目前正在提高機(jī)械加工設(shè)備的數(shù)控化率， 1999年，我們國(guó)家機(jī)械加工設(shè)備數(shù)控華率是 5－ 8％，目前預(yù)計(jì)是 15－ 20％之間。只有專業(yè)維修人員才允許打開電柜門，進(jìn)行通電檢修； (3) 除一些供用戶使用并可以改動(dòng)的參數(shù)外，其它系統(tǒng)參數(shù)、主軸參數(shù)、伺服參數(shù)等，用戶不能私自修改，否則將給操作者帶來(lái)設(shè)備、工件、人身等傷害； (4) 修改參數(shù)后，進(jìn)行第一次加工時(shí)，機(jī)床在不裝刀具和工件的情況下用機(jī)床鎖住、單程序段等方式進(jìn)行試運(yùn)行，確認(rèn)機(jī)床正常后再使用機(jī)床； (5) 機(jī)床的 PLC程序是機(jī)床制造商按機(jī)床需要設(shè)計(jì)的，不需要修改。要解決以上問(wèn)題，必須加大主軸送進(jìn)長(zhǎng)度和彈簧夾頭夾緊機(jī)構(gòu)的動(dòng)作間隔，同時(shí)不能降低生產(chǎn)率。如果在編程時(shí)不考慮這些差異。 編制數(shù)控車床加工程序時(shí)，理論上是將車刀刀尖看成一個(gè)點(diǎn)，如圖 1a 所示的 P 點(diǎn)就是理論刀尖。 當(dāng)數(shù)控車床的數(shù)控系統(tǒng)具有刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償器時(shí)，直接根據(jù)零件輪廓形狀進(jìn)行編程，加工前在機(jī)床的刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償器輸入上述的 ΔX 和ΔZ 的值，在加工時(shí)調(diào)用相應(yīng)刀具的補(bǔ)償號(hào)即可。 計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面：應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大和仿真計(jì)算機(jī)的智能化。 直接實(shí)體造型法 這種方法是指工件體與刀具運(yùn)動(dòng)所形成的包絡(luò)體進(jìn)行實(shí)體布爾差運(yùn)算，工件體的三維模 型隨著切削過(guò)程被不斷更新。 23 Hsu 和 Yang 提出了一種有效的三軸銑削的實(shí)時(shí)仿真方法。 正確操作和使用數(shù)控系統(tǒng)的步驟 （ 1）數(shù)控系統(tǒng)通電前的檢查 1）檢查 CNC裝置內(nèi)的各個(gè)印刷線路板是否緊固，各個(gè)插頭有無(wú)松動(dòng)。 5）定期檢查和更換直流電機(jī)電刷。 ④定位誤差超差情況。 1． 高速、高精加工技術(shù)及裝備的新趨勢(shì) 效率、質(zhì)量是先進(jìn)制造技術(shù)的主體。 當(dāng)前由于電主軸的出現(xiàn)，使得實(shí)現(xiàn) 5 軸聯(lián)動(dòng)加工的復(fù)合主軸頭結(jié)構(gòu)大為簡(jiǎn)化，其制造難度和成本大幅度降低，數(shù)控系統(tǒng)的價(jià)格差距縮小。數(shù)控技術(shù)誕生后的 50年間的信息交換都是基于 ISO6983 標(biāo)準(zhǔn)，即采用 G， M 代碼描述如何（ how）加工，其本質(zhì)特征是面向加工過(guò)程，顯然，他已越來(lái)越不能滿足現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)高速發(fā)展的需要。在“九五”末期，國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的國(guó)內(nèi)市場(chǎng)占有率達(dá) 50％，配國(guó)產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)（普及型）也達(dá)到了 10％。 。 在高精尖裝備研發(fā)方面，要強(qiáng)調(diào)產(chǎn)、學(xué)、研以及最終用戶的緊密結(jié)合，以“做得出、用得上、賣得掉”為目標(biāo)，按國(guó)家意志實(shí)施攻關(guān)，以解決國(guó)家之急需。 發(fā)展 策略 從我國(guó)基本國(guó)情的角度出發(fā)，以國(guó)家的戰(zhàn)略需求和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的市場(chǎng)需求為導(dǎo)向，以提高我國(guó)制造裝備業(yè)綜合競(jìng)爭(zhēng)能力和產(chǎn)業(yè)化水平為目標(biāo)，用系統(tǒng)的方法，選擇能夠主導(dǎo) 21 世紀(jì)初期我國(guó)制造裝備業(yè)發(fā)展升級(jí)的關(guān)鍵技術(shù)以及支持產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的支撐技術(shù)、配套技術(shù)作為研究開發(fā)的內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)制造裝備業(yè)的跨躍式發(fā)展。 ，與國(guó)外先進(jìn)水平大約落后 10～ 15 年，在高精尖 35 技術(shù)方面則更大。第二階段是在國(guó)家的“六五”、“七五”期間以及“八五”的前期，即引進(jìn)技術(shù)，消化吸收，初步建立起國(guó)產(chǎn)化體系階段。國(guó)內(nèi)外一些著名數(shù)控機(jī)床和數(shù)控系統(tǒng)制造公司都在近兩年推出了相關(guān)的新概念和樣機(jī)，如在 EMO2021 展中，日本山崎馬扎克（ Mazak)公司展出的“ CyberProduction Center”（智能生產(chǎn)控制中心，簡(jiǎn)稱 CPC)；日本大隈（ Okuma）機(jī)床公司展出“ IT plaza”（信息技術(shù)廣場(chǎng)，簡(jiǎn)稱 IT 廣場(chǎng) )；德國(guó)西門 子 (Siemens)公司展出的 Open Manufacturing Environment（開放制造環(huán)境，簡(jiǎn)稱 OME）等，反映了數(shù)控機(jī)床加工向網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展的趨勢(shì)。 為了實(shí)現(xiàn)高速、高精加工，與之配套的功能部件如電主軸、直線電機(jī)得到了快速的發(fā)展，應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)一步擴(kuò)大。 ④切削液、潤(rùn)滑油是否飛濺到了系統(tǒng)柜、系統(tǒng)柜里是否進(jìn)水，受到水的浸漬（如暖氣漏水）等。 故障處置 一旦 CNC系統(tǒng)發(fā)生故障，系統(tǒng)操作人員應(yīng)采取急停措施，停止系統(tǒng)運(yùn)行，保護(hù)好現(xiàn)場(chǎng)。 CNC 系統(tǒng)的日常維護(hù) 1）制訂 CNC系統(tǒng)的日常維護(hù)的規(guī)章制度。 總體來(lái)說(shuō)，基于實(shí)體造型的方法中幾何模型的表達(dá)與實(shí)際加工過(guò)程相一致，使得仿真的最終結(jié)果與設(shè)計(jì)產(chǎn)品間的精確比較成為可能；但實(shí)體造型的技術(shù)要求高，計(jì)算量大，在目前的計(jì)算機(jī)實(shí)用 環(huán)境下較難應(yīng)用于實(shí)時(shí)檢測(cè)和動(dòng)態(tài)模擬。 VanHook采用圖象空間離散法實(shí)現(xiàn)了加工過(guò)程的動(dòng)態(tài)圖形仿真。它可以減少或消除因 程序錯(cuò)誤而導(dǎo)致的機(jī)床損傷、夾具破壞或刀 21 具折斷、零件報(bào)廢等問(wèn)題；同時(shí)可以減少?gòu)漠a(chǎn)品設(shè)計(jì)到制造的時(shí)間，降低生產(chǎn)成本。 仿真模型是對(duì)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型（簡(jiǎn)化模型）進(jìn)行一定的算法處理，使其成為合適的形式（如將數(shù)值積分變?yōu)榈\(yùn)算模型）之后，成為能被計(jì)算機(jī)接受的“可計(jì)算模型” 。 17 圖 4 圓頭車刀加工 90176。精加工，循環(huán)兩次 N12 G00 X1 Z0 S1000；吃刀 1mm N13 G01 X0 Z23 F80 ； N14 G00 Z0 ；避開工件 N15 G00 X0 Z23 ；退回 N16 G06 ； N17 G90 ； N18 G00 ；快點(diǎn)定位 N19 G01 F100；靠近加工點(diǎn) N20 G03 X10 Z25 CCW F40；逆圓加工 N21 G02 CW F40 。）在機(jī)床調(diào)整方面，要將刀具的初始位置安排在盡可能靠近棒料的地方。由于零件幾何尺寸較小，普通儀表車床難以裝夾，無(wú)法保證質(zhì)量。另外，機(jī)床一般是封 6 閉式加工，即清潔，又安全。 現(xiàn)在，數(shù)控技術(shù)也叫計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù) (Computer Numerical Control )，目前它是采用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)字程序控制的技術(shù)。 “ 十一五 ” 規(guī)劃的經(jīng)濟(jì)發(fā)展重點(diǎn)在于實(shí)現(xiàn) 經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式的轉(zhuǎn)變，先進(jìn)制造業(yè)是傳統(tǒng)制造業(yè)的改造方向，傳統(tǒng)工業(yè)如汽車、機(jī)械、家電、紡織、農(nóng)機(jī)、環(huán)保等行業(yè)的技術(shù)改造，對(duì)數(shù)控機(jī)床的需求繼續(xù)攀升；電子信息、生物工程、新能源新材料等高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展又為精密、高效、專用數(shù)控機(jī)床開辟了新的需求；從地域發(fā)展分析，我國(guó)東部產(chǎn)業(yè)的升級(jí)、東北等老工業(yè)基地的振興和中西部的開發(fā)加快步伐，為數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供國(guó)內(nèi)市場(chǎng)；經(jīng)濟(jì)全球化，國(guó)際資本和產(chǎn)業(yè)向中國(guó)的轉(zhuǎn)移、國(guó)際技術(shù)和人才的交流、中國(guó)國(guó)際貿(mào)易的強(qiáng)勁發(fā)展等，為我國(guó)數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了外部環(huán)境，使我們處于難得的戰(zhàn)略發(fā)展期。 數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用不但給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來(lái)了 革命性的變化，使制造業(yè)成為工業(yè)化的象征，而且隨著數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，它對(duì)國(guó)計(jì)民生的一些重要行業(yè) (IT、汽車、輕工、醫(yī)療等 )的發(fā)展起著越來(lái)越重要的作用 。主要發(fā)展項(xiàng)目包括中高檔數(shù)控系統(tǒng)、高速主軸及其伺服單元、高性能刀 庫(kù)機(jī)械手、高速滾珠絲杠和直線導(dǎo)軌副、直線電機(jī)、全功能數(shù)控刀架和數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)、高速防護(hù)裝置等 它本身又是機(jī)電一體化的重要組成部分，是現(xiàn)代機(jī)床技術(shù)水平的重要標(biāo)志。 數(shù)控加工的概念 數(shù)控機(jī)床的工作原理就是將加工過(guò)程所需的各種操作（如主軸變速、工件的松開與夾緊、進(jìn)刀與退刀、開車與停車、自動(dòng)關(guān)停冷卻液）和步驟以及工件的形狀尺寸用數(shù)字化的代碼表示，通過(guò)控制介質(zhì)（ 如穿孔紙帶或磁盤等）將數(shù)字信息送入數(shù)控裝置，數(shù)控裝置對(duì)輸入的信息進(jìn)行處理與運(yùn)算，發(fā)出各種控制信號(hào)，控制機(jī)床的伺服系統(tǒng)或其他驅(qū)動(dòng)元件，使機(jī)床自動(dòng)加工出所需要的工件。不正確的修改，操作機(jī)床可能造成機(jī)床的損壞，甚至傷害操作者； (6) 建議機(jī)床連續(xù)運(yùn)行最多 24小時(shí)，如果連續(xù)運(yùn)行時(shí)間太長(zhǎng)會(huì)影響電氣系統(tǒng)和部分機(jī)械器件的壽命，從而會(huì)影響機(jī)床的精度； 7 (7) 機(jī)床全部連接器、接頭等，不允許帶電拔、插操作，否則將引起嚴(yán)重的后果。由此設(shè)想是否可以在一次加工循環(huán)中加工數(shù)個(gè)零件，則主軸送進(jìn)長(zhǎng)度為單件零件長(zhǎng)度的數(shù)倍 ，甚至可達(dá)主軸最大運(yùn)行距離，而彈簧夾頭夾緊機(jī)構(gòu)的動(dòng)作時(shí)間間隔相應(yīng)延長(zhǎng)為原來(lái)的數(shù)倍。用強(qiáng)度、剛度弱的 刀具承受較大的切削載荷，就會(huì)導(dǎo)致刀具的非正常磨損甚至損壞，而零件的加工質(zhì)量達(dá)不到要求。但為了提高刀具的使用壽命和降低加工工件的表面粗糙度，通常將刀尖磨成半徑不大的圓?。ㄒ话銏A弧半徑 R 是 — 之間），如圖 1b 所示 X 向和 Z 向的交點(diǎn) P 稱為假想刀尖，該點(diǎn)是編程時(shí)確定加工軌跡的點(diǎn)，數(shù)控系統(tǒng)控制該點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡。 對(duì)于有些不具備補(bǔ)償功能經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)的車床可直接按照假想刀尖的軌跡進(jìn)行編程，即在編程時(shí)給出假想刀尖的軌跡，如圖 3b和圖 4 所示的虛線軌跡進(jìn)行編程。計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)不僅在傳統(tǒng)的工程技術(shù) 20 領(lǐng)域（航空、航天、化工等方面）繼續(xù)發(fā)展，而且擴(kuò)大到社會(huì)經(jīng)濟(jì)、生物等許多非工程領(lǐng)域，此外，并行處理、人工智能、知識(shí)庫(kù)和專家系統(tǒng)等技術(shù)的發(fā)展正影響著仿真計(jì)算機(jī)的發(fā)展。 Sungurtekin和 Velcker 開發(fā)了一個(gè)銑床的模擬系統(tǒng)。他們使用 zmap 作為基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，記錄一個(gè)二維網(wǎng)格的每個(gè)方塊處的毛坯高度，即 z 向值。 2）認(rèn)真檢查 CNC裝置與外界之間的全部連接電纜是否按隨機(jī)提供的連接手冊(cè)的規(guī)定，正確而可靠地連接。 6）經(jīng)常監(jiān)視 CNC裝置用的電網(wǎng)電壓。 ⑤在 CRT上的報(bào)警及報(bào)警號(hào)。高速、 高精加工技術(shù)可極大地提高效率，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和檔次，縮短生產(chǎn)周期和提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。因此促進(jìn)了復(fù)合主軸頭類型 5 軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床和復(fù)合加工機(jī)床（含 5面加工機(jī)床）的發(fā)展。為此，國(guó)際上正在研究和制定一 33 種新的 CNC 系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn) ISO14649（ STEP－ NC)，其目的是提供一種不依賴于具體系統(tǒng)的中性機(jī)制，能夠描述產(chǎn)品整個(gè)生命 周期內(nèi)的統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)制造過(guò)程，乃至各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域產(chǎn)品信息的標(biāo)準(zhǔn)化。 縱觀我國(guó)數(shù)控技術(shù)近 50 年的發(fā)展歷程，特別是經(jīng)過(guò) 4 個(gè) 5 年計(jì)劃的攻關(guān)，總體來(lái)看取得了以下成績(jī)。對(duì)國(guó)產(chǎn)數(shù)控產(chǎn)業(yè)進(jìn)程艱巨性、復(fù)雜性和長(zhǎng)期性的特點(diǎn)認(rèn)識(shí)不足；對(duì)市場(chǎng)的不規(guī)范、國(guó)外的封鎖加扼殺、體制等困難估計(jì)不足；對(duì)我國(guó)數(shù)控技術(shù)應(yīng)用水平及能力分析不夠。 37 第 6 章 結(jié)語(yǔ) 從我國(guó)基本國(guó)情的角度出發(fā)，以國(guó)家的戰(zhàn)略需求和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的市場(chǎng)需求為導(dǎo)向，以提高我國(guó)制造裝備業(yè)綜合競(jìng)爭(zhēng)能力和產(chǎn)業(yè)化水平為目標(biāo)，用系統(tǒng)的方法， 選擇能夠主導(dǎo) 21 世紀(jì)初期我國(guó)制造裝備業(yè)發(fā)展升級(jí)的關(guān)鍵技術(shù)以及支持產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的支撐技術(shù)、配套技術(shù)作為研究開發(fā)的內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)制造裝備業(yè)的跨躍式