【文章內(nèi)容簡介】 近幾年高新技術(shù)的發(fā)展以及機電產(chǎn)品性能與質(zhì)量要求的提高，數(shù)控機床用戶對加工精度的要求也隨著提高。在滿足精密和超精密的需要的方面，世界上的各個工業(yè)強國都在努力發(fā)展高精度的數(shù)控機床。在最近的10多年來，普通級數(shù)控機床的加工精度已由+10um提高到+5um，精密級數(shù)控機床的加工精度則從+3～5um提高到+1～，超精密數(shù)控機床加工精度已開始進入納米級（）。 先進數(shù)控加工技術(shù) 直接數(shù)字控制系統(tǒng)直接數(shù)字控制（Direct Numerical Control）又稱為分布式數(shù)字控制（DNC），其研究始于20世紀60年代。它指的是用一臺通用計算機直接控制和管理若干臺數(shù)控機床進行零件或裝配的系統(tǒng)，所以又稱為計算機群控。當時的研究目的主要是為了解決早期數(shù)控設(shè)備成本高等問題。70年代以后，DNC已經(jīng)由簡單的直接數(shù)字控制發(fā)展為分布式數(shù)字控制。分布式數(shù)控既具有直接數(shù)字控制的所有功能，也具有系統(tǒng)控制、系統(tǒng)信息收集及系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)視等功能。相對群控而言，它的最大的優(yōu)點在于DNC中的各數(shù)控機床都能夠自治。此時，如果主控計算機出現(xiàn)故障，系統(tǒng)中的各數(shù)控機床仍然是可以繼續(xù)工作的。在80年代之后，CIMS技術(shù)、計算機技術(shù)和通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，擴大了DNC的內(nèi)涵和功能，并且開始注重車間的加工操作、生產(chǎn)計劃和技術(shù)準備等基本作業(yè)的車間的集成信息，并進行集中監(jiān)控與分散控制，而且通過局域網(wǎng)把生產(chǎn)任務(wù)分配給各個加工單元，同時相互交換信息，最終可以與整個工廠的計算機聯(lián)成網(wǎng)絡(luò)，形成一個較大的、較完整的制造系統(tǒng)。DNC的基本功能是傳送NC程序。隨著DNC技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代DNC還具有制造數(shù)據(jù)傳送（NC程序上傳、NC程序校對文件下傳、刀具指令下傳、托盤零點值下傳、機器人程序下傳、工作站操作指令下傳等）、狀態(tài)數(shù)據(jù)采集（機床狀態(tài)、刀具信息和托盤信息等）、刀具管理、上傳調(diào)度、生產(chǎn)監(jiān)控、單元控制和CAD/CAPP/CAM接口等功能。目前，DNC技術(shù)的發(fā)展方向主要表現(xiàn)在DNC與CIMS的集成、DNC系統(tǒng)的模塊化與商品化、基于現(xiàn)場總線與計算機局域網(wǎng)的DNC產(chǎn)品開發(fā)，以及DNC產(chǎn)品與數(shù)控系統(tǒng)的配套開發(fā)和生產(chǎn)等方面。 柔性制造系統(tǒng)柔性制造單元（FMS）是以中心控制計算機和加工中心為主體，再配上托盤自動交換裝置或工業(yè)機器人、刀具和工件的自動檢測裝置、加工過程監(jiān)控裝置等組成的自動檢測加工系統(tǒng)。由于工件一次裝夾后可在柔性制造單元中的加工中心上加工，因此比加工中心具有更高的制造柔性、加工精度和生產(chǎn)效率。它由臥式加工中心、環(huán)形交換工作臺、托盤及托盤交換裝置組成。在加工過程中，工件裝夾在托盤上，類似通常的隨行夾具與工件一起流動。用于工件的輸送與中間存儲是環(huán)形工作臺，由內(nèi)側(cè)的環(huán)鏈拖動在環(huán)形導(dǎo)軌上回轉(zhuǎn)的是托盤座，并且每個托盤座上都有地址識別碼。當一個工件完成加工之后，數(shù)控機床發(fā)出完結(jié)信號，通過托盤交換裝置將加工完的工件（包括托盤）拖到回轉(zhuǎn)臺的空位處，然后轉(zhuǎn)到裝卸工位，同時將待加工工件推至機床工作臺并定位加工。 FMC1型柔性制造系統(tǒng)1環(huán)形交換工作臺 2托盤座 3托盤 4加工中心機床 5托盤交換裝置在車削FMC中一般不使用托盤交換工件，而是直接由機械手將工件安裝在卡盤中，裝卸料由機械手或機器人實現(xiàn)。FMC是在加工中心（MC）、車削中心（TC）的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，它可以作為獨立運行的生產(chǎn)設(shè)備進行自動加工，也可以作為FMS的加工模塊。FMC具有規(guī)模小，成本低（相對FMS），占地面積小，便于擴展等優(yōu)點，它可在單元計算機的控制下，配以簡單的物料傳送裝置，擴展成小型的柔性制造系統(tǒng)，特別適用于中、小型企業(yè)。柔性制造系統(tǒng)（FMS）由一組數(shù)控機床組成，它能隨機地加工一組具有不同加工順序及加工循環(huán)零件，實行自動運送材料及計算機控制，以便動態(tài)地平衡資源的供應(yīng)，從而使系統(tǒng)自動地適應(yīng)零件生產(chǎn)混合的變化及生產(chǎn)量的變化。一般認為，柔性制造系統(tǒng)由加工系統(tǒng)、物料儲運系統(tǒng)和信息控制系統(tǒng)組成。13 柔性制造系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖（1） 加工系統(tǒng)。加工系統(tǒng)又稱為加工單元或制造單元，它由自動化設(shè)備、檢驗站、清洗站、裝配站等組成，是FMS的基本制造單元。加工系統(tǒng)中的自動化加工設(shè)備通常由5～10臺CNC機床、加工中心及其附屬設(shè)備（如工件裝卸系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、切屑處理系統(tǒng)和刀具交換系統(tǒng)等）組成。（2） 物料儲運系統(tǒng)。物料儲運系統(tǒng)在計算機控制下主要實現(xiàn)工件、刀具和夾具的輸送及入庫存放，它由自動化倉庫。中央刀具庫、自動輸送小車、輸送帶及搬運機器人等組成。在FMS中，工件一般通過專用夾具安裝愛托盤上，工件輸送時連同整個托盤一起由自動輸送小車進行輸送。刀具輸送是利用利用機器人實現(xiàn)刀具進出系統(tǒng)以及系統(tǒng)中央倒庫和各加工設(shè)備刀庫之間的刀具輸送。（3） 信息系統(tǒng)。信息系統(tǒng)由主計算機、分級計算機及其接口、外圍設(shè)備和各種控制裝置硬件和軟件組成。它接收來自主計算機的指令并對整個FMS實行監(jiān)控，實現(xiàn)單元層對上級及下層的內(nèi)部通信傳遞，對每一個標準的數(shù)控機床或制造單元的加工實行控制，對夾具及刀具等實行集中管理和控制，協(xié)調(diào)各控制裝置之間的動作，從而實現(xiàn)各系統(tǒng)之間的信息聯(lián)系，確保系統(tǒng)的正常工作。對一個復(fù)雜系統(tǒng)，只有通過計算機分級管理才能對系統(tǒng)進行卓有成效的管理，保證在工作時，各部分協(xié)調(diào)一致。柔性制造系統(tǒng)不僅節(jié)省了上料、下料與調(diào)整時間，而且系統(tǒng)只需要最低限度的操作人員，并能實現(xiàn)夜班無人作業(yè)，操作人員只負責(zé)啟停系統(tǒng)和裝卸工作，特別是柔性制造系統(tǒng)中的各工作單元以及整個系統(tǒng)均由計算機控制。因此具有很高柔性，非常適合于多產(chǎn)品中小批量的零件生產(chǎn)。 計算機集成制造（Computer Integrated Manufacturing，CIM）（）博士于1973年提出來的。基于CIM理論和技術(shù)構(gòu)成的具體實現(xiàn)便是計算機集成制造系統(tǒng)（CIMS）。CIMS是在計算機技術(shù)、信息技術(shù)、制動化技術(shù)、制造技術(shù)和現(xiàn)代管理科學(xué)的基礎(chǔ)上，將制造工廠的全部生產(chǎn)和經(jīng)營活動設(shè)計、制造及經(jīng)營管理（包括市場調(diào)研生產(chǎn)決策、生產(chǎn)計劃、生產(chǎn)管理、產(chǎn)品開發(fā)、產(chǎn)品設(shè)計、加工制造以及銷售經(jīng)營）等與整個生產(chǎn)過程有關(guān)的各種分布的制動化子系統(tǒng)，通過新的生產(chǎn)管理模式、工藝理論和計算機網(wǎng)絡(luò)有機的集成起來，構(gòu)成一個優(yōu)化的完整的全面自動化生產(chǎn)系統(tǒng)，從而獲得更高的整體效益，縮短產(chǎn)品開發(fā)制作周期。提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)率。它是工廠自動化的發(fā)展方向，未來制造工廠的模式。CIMS包括制造工廠的生車和經(jīng)營的全部活動，應(yīng)具有經(jīng)營管理，工程設(shè)計和加工制造等主要功能。一般CIMS通常又管理信息分系統(tǒng)、設(shè)計自動化系統(tǒng)、制造制動化分系統(tǒng)、質(zhì)量保證分系統(tǒng)、計算機網(wǎng)絡(luò)分系統(tǒng)和數(shù)據(jù)分系統(tǒng)六個部分組成，即CIMS由四個功能分系統(tǒng)和兩個支撐系統(tǒng)組成，圖14所示為CIMS的構(gòu)成框圖。圖14 CIMS的構(gòu)成框圖（1） 管理信息分系統(tǒng)。主要包括市場預(yù)算、經(jīng)營決策、各級生產(chǎn)計劃、生產(chǎn)技術(shù)準備、銷售及售后跟