【文章內(nèi)容簡介】 算機軟件研制中最困難的部分之一。當(dāng)前 INTERNET、虛擬現(xiàn)實、科學(xué)計算可視化及多媒體等技術(shù)也對用戶界面提出了更高要求。圖形用戶界面極大地方便了非專業(yè)用戶的使用，人們可以通過窗口和菜單進行操作，便于藍圖編程和快速編程、三維彩色立體動態(tài)圖形顯示、圖形模擬、圖形動態(tài)跟蹤和仿真、不同方向的視圖和局部顯示比例縮放功能的實現(xiàn)。（2）科學(xué)計算可視化　科學(xué)計算可視化可用于高效處理數(shù)據(jù)和解釋數(shù)據(jù)，使信息交流不再局限于用文字和語言表達，而可以直接使用圖形、圖像、動畫等可視信息?？梢暬夹g(shù)與虛擬環(huán)境技術(shù)相結(jié)合，進一步拓寬了應(yīng)用領(lǐng)域，如無圖紙設(shè)計、虛擬樣機技術(shù)等，這對縮短產(chǎn)品設(shè)計周期、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低產(chǎn)品成本具有重要意義。在數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域，可視化技術(shù)可用于 CAD/CAM，如自動編程設(shè)計、參數(shù)自動設(shè)定、刀具補償和刀具管理數(shù)據(jù)的動態(tài)處理和顯示以及加工9過程的可視化仿真演示等。（3）插補和補償方式多樣化　多種插補方式如直線插補、圓弧插補、圓柱插補、空間橢圓曲面插補、螺紋插補、極坐標(biāo)插補、2D+2 螺旋插補、NANO 插補、NURBS 插補（非均勻有理 B 樣條插補） 、樣條插補（A、B、C 樣條） 、多項式插補等。多種補償功能如間隙補償、垂直度補償、象限誤差補償、螺距和測量系統(tǒng)誤差補償、與速度相關(guān)的前饋補償、溫度補償、帶平滑接近和退出以及相反點計算的刀具半徑補償?shù)?。?）內(nèi)裝高性能 PLC　數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)裝高性能 PLC 控制模塊，可直接用梯形圖或高級語言編程，具有直觀的在線調(diào)試和在線幫助功能。編程工具中包含用于車床銑床的標(biāo)準(zhǔn) PLC 用戶程序?qū)嵗?，用戶可在?biāo)準(zhǔn) PLC 用戶程序基礎(chǔ)上進行編輯修改，從而方便地建立自己的應(yīng)用程序。（5）多媒體技術(shù)應(yīng)用　多媒體技術(shù)集計算機、聲像和通信技術(shù)于一體，使計算機具有綜合處理聲音、文字、圖像和視頻信息的能力。在數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域，應(yīng)用多媒體技術(shù)可以做到信息處理綜合化、智能化，在實時監(jiān)控系統(tǒng)和生產(chǎn)現(xiàn)場設(shè)備的故障診斷、生產(chǎn)過程參數(shù)監(jiān)測等方面有著重大的應(yīng)用價值?！◇w系結(jié)構(gòu)的發(fā)展（1）集成化　采用高度集成化 CPU、RISC 芯片和大規(guī)?？删幊碳呻娐稦PGA、EPLD、CPLD 以及專用集成電路 ASIC 芯片，可提高數(shù)控系統(tǒng)的集成度和軟硬件運行速度。應(yīng)用 FPD 平板顯示技術(shù)，可提高顯示器性能。平板顯示器具有科技含量高、重量輕、體積小、功耗低、便于攜帶等優(yōu)點，可實現(xiàn)超大尺寸顯示，成為和 CRT 抗衡的新興顯示技術(shù)，是 21 世紀(jì)顯示技術(shù)的主流。應(yīng)用先進封裝和互連技術(shù)，將半導(dǎo)體和表面安裝技術(shù)融為一體。通過提高集成電路密度、減少互連長度和數(shù)量來降低產(chǎn)品價格，改進性能，減小組件尺寸，提高系統(tǒng)的可靠性。（2）模塊化　硬件模塊化易于實現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)的集成化和標(biāo)準(zhǔn)化。根據(jù)不同的功能需求，將基本模塊，如 CPU、存儲器、位置伺服、PLC、輸入輸出接口、通訊等模塊，作成標(biāo)準(zhǔn)的系列化產(chǎn)品，通過積木方式進行功能裁剪和模塊數(shù)量的增減，構(gòu)成不同檔次的數(shù)控系統(tǒng)。（3）網(wǎng)絡(luò)化　機床聯(lián)網(wǎng)可進行遠(yuǎn)程控制和無人化操作。通過機床聯(lián)網(wǎng)，可在任何一臺機床上對其它機床進行編程、設(shè)定、操作、運行，不同機床的畫面可同時顯示在每一臺機床的屏幕上。（4）通用型開放式閉環(huán)控制模式　采用通用計算機組成總線式、模塊化、開放式、嵌入式體系結(jié)構(gòu)，便于裁剪、擴展和升級，可組成不同檔次、不同類型、不同集成程度的數(shù)控系統(tǒng)。閉環(huán)控制模式是針對傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)僅有的專用型單機封閉式開環(huán)控制模式提出的。由于制造過程是一個具有多變量控制和加工工藝綜合作用的復(fù)雜過程，包含諸如加工尺寸、形狀、振動、噪聲、溫度和熱變形等各種變化因素，因此，要實現(xiàn)加工過程的多目標(biāo)優(yōu)化，必須采用多變量的閉環(huán)控制，在實時加工過程中動態(tài)調(diào)整加工過程變量。加工過程中采用開放式通用型實時動態(tài)全閉環(huán)控制模式，易于將計算機實時智能技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體技術(shù)、CAD/CAM、伺服控制、自適應(yīng)控制、動態(tài)數(shù)據(jù)管理及動態(tài)刀具補償、動態(tài)仿真等高新技術(shù)融于一體，構(gòu)成嚴(yán)密的制造過程閉環(huán)控制體系，從而實現(xiàn)集成化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化。10 PCNC 數(shù)控系統(tǒng)當(dāng)前開發(fā)研究適應(yīng)于復(fù)雜制造過程的、具有閉環(huán)控制體系結(jié)構(gòu)的、智能化新一代 PCNC 數(shù)控系統(tǒng)已成為可能。智能化新一代 PCNC 數(shù)控系統(tǒng)將計算機智能技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、CAD/CAM、伺服控制、自適應(yīng)控制、動態(tài)數(shù)據(jù)管理及動態(tài)刀具補償、動態(tài)仿真等高新技術(shù)融于一體，形成嚴(yán)密的制造過程閉環(huán)控制體系。第二章 工藝方案分析 零件圖11 零件圖分析 該零件表面由圓柱、順圓弧、逆圓弧、圓錐、槽、螺紋等表面組成。尺寸標(biāo)注完整，選用毛坯為 45鋼，Φ55mm150mm，無熱處理和硬度要求。數(shù)控加工工藝基本特點數(shù)控機床加工工藝與普通機床加工原則上基本相同，但數(shù)控機床是自動進行加工，因而有如下特點：①數(shù)控加工的工序內(nèi)容比普通機床的加工內(nèi)容復(fù)雜，加工的精度高，加工的表面質(zhì)量高，加工的內(nèi)容較豐富。②數(shù)控機床加工程序的編制比普通機床工藝編制要復(fù)雜些。這是因為數(shù)控機床加工存在對刀、換刀以及退刀等特點，這都無一例外的變成程序內(nèi)容，正是由于這個特點，促使對加工程序正確性和合理性要求極高，不能有絲毫的差錯。否則加工不出合格的零件。 確定加工方法加工方法的選擇原則是保證加工表面的加工精度和表面粗糙度的要求。由于獲得同一級精度及表面粗糙度的加工方法一般有許多，因而在實際選擇時，要結(jié)合零件的形狀、尺寸大小和形位公差要求等全面考慮。圖上幾個精度要求較高的尺寸，因其公差值較小，所以編程時沒有取平均值，而取其基本尺寸。 在輪廓線上，有個錐度 10 度坐標(biāo) P 和一處圓弧切點 P2，在編程時要求出其坐標(biāo)，P1（ ，75） P2（35，） 。 通過以上數(shù)據(jù)分析，考慮加工的效率和加工的經(jīng)濟性，最理想的加工方式為車削，考慮該零件為大批量加工，故加工設(shè)備采用數(shù)控車床。根據(jù)加工零件的外形和材料等條件，選用 CJK6032 數(shù)控機床。確定零件的定位基準(zhǔn)和裝夾方式121 粗基準(zhǔn)選擇原則（1）為了保證不加工表面與加工表面之間的位置要求，應(yīng)選不加工表面作粗基準(zhǔn)。（2）合理分配各加工表面的余量，應(yīng)選擇毛坯外圓作粗基準(zhǔn)。（3）粗基準(zhǔn)應(yīng)避免重復(fù)使用。（4）選擇粗基準(zhǔn)的表面應(yīng)平整，沒有澆口、冒口或飛邊等缺陷。以便定位可靠。2 精基準(zhǔn)選擇原則（1）基準(zhǔn)重合原則：選擇加工表面的設(shè)計基準(zhǔn)為定位基準(zhǔn)；（2）基準(zhǔn)統(tǒng)一原則，自為基準(zhǔn)原則，互為基準(zhǔn)原則。3 定位基準(zhǔn)綜合上述，粗、精基準(zhǔn)選擇原則，由于是軸類零件，在車床上只需用三抓卡盤裝夾定位，定位基準(zhǔn)應(yīng)選在零件的軸線上，以毛坯 ф55mm 的棒料的軸線和右端面作為定位基準(zhǔn)。 確定加工方案 零件上比較精密表面的加工，常常是通過粗加工、半精加工和精加工逐步達到的。對這些表面僅僅根據(jù)質(zhì)量要求選擇相應(yīng)的最終加工方法是不夠的，還應(yīng)正確地確定從毛坯到最終成形的加工方案。毛坯先夾持左端，車右端輪廓 113mm 處，右端加工 Φ39mm、SΦ42mm、 R9mm、Φ35mm、錐度為 10 度的外圓， Φ52mm 外圓，左端加工 Φ25mm33mm、切退刀槽、加工螺紋 M25mm.該典型軸加工順序為：預(yù)備加工車端面粗車右端輪廓精車右端輪廓切槽工件調(diào)頭 車端面粗車左端輪廓精車左端輪廓切退刀槽粗車螺紋精車螺紋。13 數(shù)控設(shè)備的應(yīng)用和維護一、數(shù)控設(shè)備的選用在當(dāng)前機械制造業(yè)中，隨著數(shù)控設(shè)備和各相關(guān)配套技術(shù)的發(fā)展，企業(yè)越來越多地選用數(shù)控機床，以提高企業(yè)機床設(shè)備數(shù)控化率及企業(yè)的生產(chǎn)能力和產(chǎn)品競爭力。但是如何從品種繁多、價格昂貴的設(shè)備中選擇適用的設(shè)備，為企業(yè)十分關(guān)心的問題。以下介紹選擇數(shù)控機床時應(yīng)考慮的一些問題： 控機床投資考慮從提高機床設(shè)備數(shù)控化率的途徑來說，它可分為購置新的整臺數(shù)控機床和進行機床數(shù)控改造兩大方案。它與企業(yè)現(xiàn)有設(shè)備狀況、技術(shù)力量、經(jīng)濟實力等有關(guān)。比如對于一些老企業(yè)，由于設(shè)備役齡年限較長，如果采用全部報廢更新，需要大量的投資。這時可以通過對部分機床進行大修，恢復(fù)其機械精度，再配上合適的數(shù)控系統(tǒng)及其他有關(guān)附件，使其成為能滿足產(chǎn)品加工要求的數(shù)控機床。這樣做只需花較少的錢，達到數(shù)控自動加工的要求，同時通過機床數(shù)控改造，也可較好地培養(yǎng)和增強企業(yè)自身對數(shù)控機床維修和設(shè)備管理的技術(shù)力量。對于購置新的整臺數(shù)控機床，目前按價格和功能比又可分為經(jīng)濟型和全功能型兩大類。一般經(jīng)濟型數(shù)控機床價格為普通機床的 26 倍，而高檔的全功能型數(shù)控機床要高達十幾倍。因此，要考慮合理化投資背景。在購置新機床前應(yīng)擬出在計劃購置的機床上要加工零件的種類表，同時回答：①機床的工作空間應(yīng)當(dāng)多大？②機床必須配備那些裝置和具備的性能（驅(qū)動功率、刀具數(shù)目、控制方式、精度、專用附件）？③每年有多少時間利用這臺機床？此外，還應(yīng)制訂“期望性工件種類表” ，這是按計劃需要在購買的機床上加工的全部工件清單。根據(jù)這些工件預(yù)期的年產(chǎn)量和每件的加工時間，算出機床每年使用的臺時數(shù)。這些數(shù)據(jù)是這臺機床能否充分利用的指標(biāo)之一，同時也是以后經(jīng)濟計算的依據(jù)。 床類型的選擇根據(jù)所加工零件的幾何形狀選用相應(yīng)的數(shù)控機床加工，以發(fā)揮數(shù)控機床的效率和特點。如加工形狀比較復(fù)雜的軸類零件和由復(fù)雜回轉(zhuǎn)曲線形成的模具內(nèi)型腔時，應(yīng)選擇數(shù)車床；加工箱體、箱蓋、平面凸輪、樣板、形狀復(fù)雜的平面或立體零件，以及模具的內(nèi)外型腔等，應(yīng)選擇立式鏜銑床或立式加工中心；加工復(fù)雜的箱體類零件、泵體、閥體、殼體等，可選擇臥式加工中心或臥式鏜銑床。各種復(fù)雜的曲線、曲面、葉輪、模具等，可選用多坐標(biāo)聯(lián)動的臥式加工中心。機床精度的選擇14所選擇的數(shù)控機床應(yīng)能滿足零件的加工精度要求。在滿足精度要求的前提下，應(yīng)盡量選用一般的數(shù)控機床，以降低成本。i. 數(shù)控系統(tǒng)的選擇所選擇的數(shù)控機床的數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)能滿足加工的需要。一般數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠家對系統(tǒng)的評價往往是具備基本功能的系統(tǒng)很便宜，而用戶所特定選擇的功能卻較貴，所以要根據(jù)加工要求和機床性能的需要來選擇。另外，在選擇數(shù)控系統(tǒng)時，應(yīng)盡量選用企業(yè)內(nèi)已有的數(shù)控機床中相同類型的數(shù)控系統(tǒng)，這將對今后的操作、編程、維修等都帶來較大的方便。ii. 機床大小的選擇所選用數(shù)控機床的加工范圍應(yīng)能滿足零件的需要。數(shù)控機床的主參數(shù)及尺寸參數(shù)應(yīng)滿足加工需要。如最大圓弧直徑，各坐標(biāo)方面的行程距離，工作臺面的尺寸等是否滿足安放工件和夾具的需要及加工要求。iii. 自動換刀裝置（ATC）的選擇自動換刀裝置（ATC）是加工中心、車削中心和帶交換沖頭數(shù)控沖床的基本特征。尤其是加工中心，ATC 裝置的投資往往占整機的 30%50%。因此，用戶應(yīng)十分重視 ATC 的工作質(zhì)量和刀庫儲存量，ATC 的工作質(zhì)量主要表現(xiàn)為換刀時間和故障率。經(jīng)驗表明，加工中心故障中有 50%以上與 ATC 有關(guān)。因此用戶應(yīng)在滿足使用要求的前提下盡量選用結(jié)構(gòu)簡單和可靠性高的 ATC，以降低整機的價格。二、數(shù)控設(shè)備的安裝調(diào)試 數(shù)控設(shè)備的安裝、調(diào)試和驗收是設(shè)備前期管理的重要環(huán)節(jié)。當(dāng)機床運到后，首先要進行安裝、調(diào)試、并進行試運行，精度驗收合格后才能交付使用。多數(shù)數(shù)控機床都是分解為部件裝箱運輸，到位后再進行組裝和重新調(diào)試。 數(shù)控設(shè)備的安裝一般數(shù)控設(shè)備的安裝可按以下步驟進行。1. 開箱核查數(shù)控設(shè)備到位后，設(shè)備管理部門要及時組織設(shè)備管理人員、設(shè)備安裝人員、以及各采購員等開箱檢查，如果是進口設(shè)備，還須有進口商務(wù)代理海關(guān)商檢人15員等。檢驗的主要內(nèi)容是：1）裝箱單；2）校對應(yīng)有的隨機操作、維修說明書、圖樣資料、合格證等技術(shù)文件；3）按合同規(guī)定，對照裝箱單清點附件、備件、工具的數(shù)量、規(guī)格及完好狀況；4）檢查主機、數(shù)控柜、操作臺等有無明顯碰撞損傷、變形、受潮、銹蝕等，并填寫“設(shè)備開箱驗收登記卡”存檔。開箱驗收如果發(fā)現(xiàn)貨物損壞或遺漏，應(yīng)及時與有關(guān)部門或外商聯(lián)系解決。尤其是進口設(shè)備，應(yīng)注意索賠期限。2. 安裝前的準(zhǔn)備工作認(rèn)真閱讀理解設(shè)備安裝方面資料，了解生產(chǎn)廠家對機床基礎(chǔ)的具體要求和組裝要求，做好安裝前的準(zhǔn)備工作。3. 部件組裝機床組裝前要把導(dǎo)軌和各滑動面、接觸面的防繡涂料清洗干凈，把機床各部件，如數(shù)控柜、電氣柜、立柱、刀庫、機械手等組裝成整機。組裝時必須使用原來的定位銷、定位塊等定位元件，以便保證調(diào)整精度。4. 油管、氣管的連接根據(jù)機床說明書中的電氣接線圖和氣、液壓管路圖，將有關(guān)電纜和管道按標(biāo)記一一對號接好。連接時特別要注意可靠的接觸及密封，否則試機時，漏油、漏水，給試機帶來麻煩。油管、氣管連接中要特別防止異物從接口中進入管路，造成整個液壓、氣壓系統(tǒng)故障。電纜和管路連接完畢后，做好各管線的固定，安裝防護罩殼，保證整齊的外觀。5. 數(shù)控系統(tǒng)的連接1） 外部電纜的連接 主要指數(shù)控裝置與 MDI/CRT 單元、強電控制柜、機床操作面板、進給伺服電動機和主軸電動機動力線、反饋信號線的連接等，這些連接必須符合隨機提供的連接手冊的規(guī)定。地線連接 一般采用輻射式接地法，即數(shù)控柜中的信號地與強電地、機床地等連接到公共接地點上，公共接地點再與大地相連。數(shù)控柜與強電柜之間的接地電纜的截面積要在 以上。公共接地點與大地接觸要好，接地電阻一般要求小于 4~7Ω。2）電源線的連接 指數(shù)控柜電源變壓器輸入電纜的連接和伺服變壓器繞組抽頭的連接。要注16意國外機床生產(chǎn)廠家變壓器有多個抽頭，連接時必須根據(jù)我國供電的具體情況，正確地連接。6. 通電試車前的檢查和調(diào)整1）輸入電源電壓，頻率及相序的確認(rèn)。（1）輸入電源電壓和頻率的確認(rèn) 我國供電制式是交流 380V，三相；交流 220V，單相；頻率為 50HZ。而有