【文章內(nèi)容簡介】 廓加工的數(shù)控機床 　　加工空間輪廓，根據(jù)空間曲面形狀、所用刀具、加工精度和粗糙度要求等的不同，使用不同的加工方法：兩軸半聯(lián)動、三軸聯(lián)動、四軸聯(lián)動、五軸聯(lián)動。　　 　?、賰奢S半聯(lián)動加工 對任何曲面，以平行于某坐標平面的平面連續(xù)剖分，得到一系列平面曲線。加工曲面時，采用球頭銑刀，刀具中心在剖分坐標平面（X、Y、Z中的任意兩軸）內(nèi)作平面曲線的插補運動，第三軸作周期進給。就可加工出該曲面。稱行切法。 　?、谌鴺寺?lián)動加工 三坐標聯(lián)動，刀具作空間曲線插補運動。可加工空間曲線輪廓（回珠器滾道）。還可加工曲面輪廓。加工曲面時，也采用行切法。與兩軸半不同的是，刀具作空間曲線插補運動，從而，使刀具在工件上切出的軌跡是平面曲線，切痕規(guī)則，容易得到低的表面粗糙度。 　?、鬯淖鴺寺?lián)動加工 從理論上，有三軸聯(lián)動，使用球頭銑刀，可加工任意空間輪廓。但從加工效率和加工表面粗糙度考慮，對很多曲面，采用三坐標聯(lián)動加工是不合適的，需要采用更多的坐標聯(lián)動來加工。 　　飛機大梁是一個直紋扭曲面。若采用圓柱銑刀周邊切削方式，因是直紋，在加工中，使刀具與加工型面始終保持貼合，不僅加工表面光潔，而且效率高。為了實現(xiàn)這種加工方式，不僅要X、Y、Z三坐標聯(lián)動控制刀具刀位點在空間的位置，而且要同時控制刀具繞刀位點的擺角，使刀具始終貼合工件，且還要補償因擺角所引起的刀位點的改變。這就是四坐標聯(lián)動加工?！　?　?、芪遄鴺寺?lián)動加工 對大型曲面輪廓，零件尺寸和曲率半徑比較大，可用端面銑刀進行加工，以提高生產(chǎn)率和減少加工殘留量。 　　加工時，使銑刀端面與切削點的切平面重合（凸面）或與切平面成某一夾角（凹面，避免產(chǎn)生刀刃干涉）。這時，切削點的坐標和法線方向時不斷變化的，那么，刀具的刀位點和軸線也要相應(yīng)變化。故需要X、Y、Z和繞兩個坐標的角度聯(lián)動控制，即五坐標聯(lián)動控制。 　　三坐標以上聯(lián)動的編程很復雜，需要使用自動編程系統(tǒng)來編制。 按所用進給伺服系統(tǒng)的類型分類 (openloop)數(shù)控機床 　　開環(huán)數(shù)控機床采用開環(huán)進給伺服系統(tǒng)。典型的開環(huán)伺服系統(tǒng)是有功率步進電機和驅(qū)動電源組成的伺服系統(tǒng)。 　　控制原理：數(shù)控裝置根據(jù)所要求的進給速度和進給位移，輸出一定頻率和數(shù)量的進給指令脈沖，經(jīng)驅(qū)動電路放大后，每個進給脈沖驅(qū)動功率步進電機旋轉(zhuǎn)一個步距角，在經(jīng)減速齒輪、絲杠螺母副，驅(qū)動工作臺移動一個當量直線位移（稱為脈沖當量）。 　　從理論上，對應(yīng)一個進給脈沖，步進電機轉(zhuǎn)過一個步距角，工作臺移動一個當量位移，進給脈沖數(shù)量控制工作臺的位移量，脈沖頻率控制運動速度。無須對實際位移進行檢測。所以開環(huán)數(shù)控機床沒有位移檢測裝置。實際上，由于存在步距角誤差、轉(zhuǎn)動間隙和誤差，實際位移與指令位移之間有誤差。又由于沒有檢測裝置檢測實際位移，實際位移誤差不能被補償，所以，開環(huán)數(shù)控機床的精度較低，速度也較低。開環(huán)伺服系統(tǒng)多用于經(jīng)濟型數(shù)控機床或?qū)εf機床進行改造。 (closedloop)數(shù)控機床 　　閉環(huán)伺服系統(tǒng)按閉環(huán)原理工作。由安裝在進給執(zhí)行部件上的位移檢測裝置直接檢測的實際位移，經(jīng)反饋回路反饋給數(shù)控裝置，數(shù)控裝置將位移指令與實際位移進行比較，根據(jù)其差值與指令進給速度的要求，按一定的規(guī)律進行轉(zhuǎn)換后，得到進給伺服系統(tǒng)的速度指令。同時，測速元件測量伺服電機的轉(zhuǎn)速，作為速度反饋信號，它與速度指令信號相比較后，其速度誤差，對伺服電機的速度進行調(diào)節(jié)校正。從而控制工作臺準確的按指令位移和速度運動。 　　位置反饋回路、速度反饋回路與主控回路構(gòu)成兩個封閉環(huán)，所以稱閉環(huán)控制。由位置控制和速度控制構(gòu)成的雙閉環(huán)控制，可以獲得比開環(huán)進給系統(tǒng)精度更高、速度更快、驅(qū)動功率更大的特性指標。 半閉環(huán)(semiclosedloop)數(shù)控機床 　　若將位置檢測裝置安裝在伺服電機或傳動絲杠的端部，間接測量執(zhí)行部件的實際位移，按閉環(huán)原理控制。則構(gòu)成半閉環(huán)控制。因為控制環(huán)路不包含實際需要被控制的執(zhí)行部件，所以，是半閉環(huán)。由于不是直接檢測實際位移進行控制，所以，精度低于閉環(huán)控制，但仍比開環(huán)的精度高。而且，控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性比閉環(huán)系統(tǒng)容易獲得?，F(xiàn)在，大多數(shù)數(shù)控機床都采用半閉環(huán)進給伺服系統(tǒng)。 按所用數(shù)控裝置類型分類 　硬線數(shù)控(NC)機床　 　　使用硬線數(shù)控系統(tǒng)。它的輸入處理、插補運算和控制功能，都是由專用的固定組合邏輯電路來實現(xiàn)。不同功能的數(shù)控機床，組合邏輯電路也不同。因而改變或增減控制和運算功能時，需要改變硬件電路。故通用性、靈活性差，制造周期長，成本高。 計算機數(shù)控(CNC)機床 　　使用計算機數(shù)控裝置（軟線數(shù)控裝置）。硬件電路由小型或微型計算機、加上通用或?qū)Ｓ玫拇笠?guī)模集成電路組成。輸入處理、插補運算等主要數(shù)控功能幾乎全部由系統(tǒng)軟件來實現(xiàn)。不同功能的機床只是系統(tǒng)軟件不同。修改或增減功能，不需變動硬件電路，只需改變系統(tǒng)軟件。因此，具有較高的靈活性，而且，由于硬件基本上通用，有利于大量生產(chǎn)提高質(zhì)量和可靠性，縮短制造周期和降低成本第3章 數(shù)控機床工作過程分析、主要元件介紹以及主要液壓系統(tǒng)原理 液壓傳動的基本原理是在密閉的容器內(nèi)，利用有壓力的油液作為工作介質(zhì)來實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換和傳遞動力的。其中的液體稱為工作介質(zhì)，一般為礦物油，它的作用和機械傳動中的皮帶、鏈條和齒輪等傳動元件相類似。液壓系統(tǒng)主要由：動力元件（油泵）、執(zhí)行元件（油缸或液壓馬達）、控制元件（各種閥）、輔助元件和工作介質(zhì)等五部分組成。 1). 動力元件（油泵） 它的作用是把液體利用原動機的機械能轉(zhuǎn)換成液壓力能；是液壓傳動中的動力部分。 2).執(zhí)行元件（油缸、液壓馬達） 它是將液體的液壓能轉(zhuǎn)換成機械能。其中，油缸做直線運動，馬達做旋轉(zhuǎn)運動。 3).控制元件 包括壓力閥、流量閥和方向閥等。它們的作用是根據(jù)需要無級調(diào)節(jié)液動機的速度，并對液壓系統(tǒng)中工作液體的壓力、流量和流向進行調(diào)節(jié)控制。 4). 輔助元件 除上述三部分以外的其它元件，包括壓力表、濾油器、蓄能裝置、冷卻器、管件及油箱等，它們同樣十分重要。 5). 工作介質(zhì) 工作介質(zhì)是指各類液壓傳動中的液壓油或乳化液，它經(jīng)過油泵和液動機實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換。所謂液壓基本回路就是由有關(guān)的液壓元件組成用來完成某種特定功能的典型回路。一些液壓設(shè)備的液壓系統(tǒng)雖然很復雜，但它通常都由一些基本回路組成，所以掌握一些基本回路的組成、原理和特點將有助于認識分析一個完成的液壓系統(tǒng)。壓力控制回路是利用壓力控制閥來控制系統(tǒng)整體或某一部分的壓力，以滿足液壓執(zhí)行元件對力或轉(zhuǎn)矩要求的回路，這類回路包括調(diào)壓、減壓、增壓、保壓、卸荷和平衡等多種回路。如1．單級調(diào)壓回路 如圖所示，在液壓泵出口處設(shè)置并聯(lián)溢流閥2即可組成單級調(diào)壓回路，從而控制了液壓系統(tǒng)的工作壓力。 速度控制回路快速運動回路又稱增速回路,其功用在于使液壓執(zhí)行元件在空載時獲得所需的高速,以提高系統(tǒng)的工作效率或充分利用功率。實現(xiàn)快速運動的方法不同有多種方案,下面介紹一種常用的快速運動回路。差動回路：圖5－12所示。其特點為當液壓缸前進時，活塞從液壓缸右側(cè)排出的油再從左側(cè)進入液壓缸，增加進油處的一些油量，即和泵同時供應(yīng)液壓缸進口處的液壓油，可使液壓缸快速前進，但使液壓缸推力變小。在液壓系統(tǒng)中,如果由一個油源給多個液壓缸輸送壓力油,這些液壓缸會因壓力和流量的彼此影響而在動作上相互牽制,必須使用一些特殊的回路才能實現(xiàn)預(yù)定的動作要求。同步回路在液壓裝置中常需使兩個以上的液壓缸作用步運動，理論上依靠流量控制即可達到，但若要作到精密的同步，則可采用比例式閥門或伺服閥配合電子感測元件、計算機來達成。 動力滑臺液壓系統(tǒng) 液壓動力滑臺液壓動力滑臺是組合機床上用以實現(xiàn)進給運動的一種通用部件，其運動是靠液壓缸驅(qū)動的?；_與其他一些通用部件可組成各種不同機床，并能按多種進給方式實現(xiàn)半自動工作循環(huán)。液壓動力滑臺雖有不同的規(guī)格，但其液壓系統(tǒng)的組成與工作原理卻基本相同,如圖所示： 1過濾器 2變量泵 3，7，13單向閥 4電液換向閥 5背壓閥 6液控順序閥 8，9調(diào)速閥 10電磁換向閥 11行程閥 12壓力繼電器圖3動力滑臺液壓系統(tǒng)原理圖 動力滑臺液壓系統(tǒng)的工作原理1).快進按下啟動按鈕，電磁鐵1YA通電，電磁換向閥B左位接入系統(tǒng)，液動換向閥A在控制壓力油作用下也將左位接入系統(tǒng)工作，其油路為：控制油路——進油路：過濾器1泵2閥B（左）I1閥A左端出油路：閥A右端L2閥B（左）油箱。于是液動換向閥A的閥芯右移，使其左位接入系統(tǒng)（換向時間由L2調(diào)節(jié)）。 主油路——進油路：過濾器1泵2單向閥3閥A（左）行程閥11缸左端 出油路：缸右腔閥A（左）單向閥7行程閥11缸左端此時由于負載較少，液壓系統(tǒng)的工作壓力較少，所以液控順序閥7關(guān)閉，液壓缸左右腔形成差動連接，泵在低壓下輸出最大流量，滑臺快進。2).第一次工作進給當滑臺塊進終了時，滑臺上的擋塊壓下行程閥11，切斷了快進油路。電液換向閥4的工作狀態(tài)不變，控制油路因此沒有變化。而主油路中，壓力油只能通過調(diào)速閥8和電磁換向閥10（右位）進入液壓缸左端。由于油液流經(jīng)調(diào)速閥而使液壓系統(tǒng)壓力升高，液控順序閥開啟，單向閥7關(guān)閉，液壓缸右側(cè)的油液經(jīng)液控順序閥6和背壓閥5流回油箱。同時，泵2的流量也自動減少?；_實現(xiàn)有調(diào)速閥8調(diào)速的第一次工作進給。主油路——進油路：過濾器1泵2閥3閥A（左）閥8閥10（右）缸左側(cè) 回油路：缸右腔閥A（左）閥6背壓閥5油箱。3).第二次工作進給第二次工作進給的控制油路和第一次工作進給是時的相同，其主油路的回油路也與第一次工作進給時的相同，不同之處是主油路的進油路。當?shù)谝淮喂ぷ鬟M給終了，擋塊壓下形程開關(guān)，使電磁鐵3YA通電，閥10左位接入系統(tǒng)使其油路關(guān)閉，壓力有需要通過調(diào)速閥8，9進入液壓缸左腔。由于調(diào)速閥9的通流截面積比調(diào)速閥8的通流截面積小，所以進給速度進一步降低，因而滑臺實現(xiàn)由閥9調(diào)速的第二次工作進給。其豬油陸的進油路與第一次進給的不同也不僅僅是由閥9代替閥10.4).死擋鐵停留 當滑臺第二次工作進給完畢，碰上死擋鐵后停止前進，停留在死擋鐵處。這時液壓缸左腔油液的壓力升高，當達到壓力繼電器12的開啟壓力時，壓力繼電器動作，發(fā)出信號給時間繼電器，由時間繼電器控制停留時間。系統(tǒng)內(nèi)的油液基本停止流動。設(shè)置死擋鐵可提高滑臺工作進給終點的位置精度。5).快退滑臺停留時間結(jié)束時，時間繼電器發(fā)出信號發(fā)出信號，使電磁鐵2YA通電，1YA，3YA斷電。這時地磁換向閥B的右位接通，控制油液使液動換向閥A接入系統(tǒng)工作?；_返回時負載小，系統(tǒng)壓力低，泵2的