【文章內(nèi)容簡介】 而且正在從硬數(shù)控向軟數(shù)控方向發(fā)展的趨勢。 傳統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)，如FANUC 0系統(tǒng)、MITSUBISHI M50系統(tǒng)、SINUMERIK 810M/T/G系統(tǒng)等。這是一種專用的封閉體系結(jié)構(gòu)的數(shù)控系統(tǒng)。目前，這類系統(tǒng)還是占領(lǐng)了制造業(yè)的大部分市場。但由于開放體系結(jié)構(gòu)數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展，傳統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)的市場正在受到挑戰(zhàn)，已逐漸減小?！癙C嵌入NC”結(jié)構(gòu)的開放式數(shù)控系統(tǒng)，如FANUC18i、16i系統(tǒng)、SINUMERIK 840D系統(tǒng)、Num1060系統(tǒng)、AB 9/360等數(shù)控系統(tǒng)。這是一些數(shù)控系統(tǒng)制造商將多年來積累的數(shù)控軟件技術(shù)和當(dāng)今計算機豐富的軟件資源相結(jié)合開發(fā)的產(chǎn)品。它具有一定的開放性，但由于它的NC部分仍然是傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)，用戶無法介入數(shù)控系統(tǒng)的核心。這類系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、功能強大，價格昂貴。“NC嵌入PC”結(jié)構(gòu)的開放式數(shù)控系統(tǒng)　它由開放體系結(jié)構(gòu)運動控制卡和PC機共同構(gòu)成。這種運動控制卡通常選用高速DSP作為CPU，具有很強的運動控制和PLC控制能力。它本身就是一個數(shù)控系統(tǒng)，可以單獨使用。它開放的函數(shù)庫供用戶在WINDOWS平臺下自行開發(fā)構(gòu)造所需的控制系統(tǒng)。因而這種開放結(jié)構(gòu)運動控制卡被廣泛應(yīng)用于制造業(yè)自動化控制各個領(lǐng)域。如美國Delta Tau公司用PMAC多軸運動控制卡構(gòu)造的PMACNC數(shù)控系統(tǒng)、日本MAZAK公司用三菱電機的MELDASMAGIC 64構(gòu)造的MAZATROL 640 CNC等。SOFT型開放式數(shù)控系統(tǒng)　這是一種最新開放體系結(jié)構(gòu)的數(shù)控系統(tǒng)。它提供給用戶最大的選擇和靈活性，它的CNC軟件全部裝在計算機中，而硬件部分僅是計算機與伺服驅(qū)動和外部I/O之間的標(biāo)準(zhǔn)化通用接口。就像計算機中可以安裝各種品牌的聲卡和相應(yīng)的驅(qū)動程序一樣。用戶可以在WINDOWS NT平臺上，利用開放的CNC內(nèi)核，開發(fā)所需的各種功能，構(gòu)成各種類型的高性能數(shù)控系統(tǒng)，與前幾種數(shù)控系統(tǒng)相比，SOFT型開放式數(shù)控系統(tǒng)具有最高的性能價格比，因而最有生命力。通過軟件智能替代復(fù)雜的硬件，正在成為當(dāng)代數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的重要趨勢。其它型產(chǎn)品有美國MDSI公司的Open CNC、德國Power Automation公司的PA8000 NT等。智能化是21世紀(jì)制造技術(shù)發(fā)展的一個大方向。隨著人工智能在計算機領(lǐng)域的滲透和發(fā)展，數(shù)控系統(tǒng)引入了自適應(yīng)控制、模糊系統(tǒng)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的控制機理，不但具有自動編程、前饋控制、模糊控制、學(xué)習(xí)控制、自適應(yīng)控制、工藝參數(shù)自動生成、三維刀具補償、運動參數(shù)動態(tài)補償?shù)裙δ?，而且人機界面極為友好，并具有故障診斷專家系統(tǒng)使自診斷和故障監(jiān)控功能更趨完善。伺服系統(tǒng)智能化的主軸交流驅(qū)動和智能化進(jìn)給伺服裝置，能自動識別負(fù)載并自動優(yōu)化調(diào)整參數(shù)。 世界上正在進(jìn)行研究的智能化切削加工系統(tǒng)很多，其中日本智能化數(shù)控裝置研究會針對鉆削的智能加工方案具有代表性。數(shù)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化，主要指數(shù)控系統(tǒng)與外部的其它控制系統(tǒng)或上位計算機進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)連接和網(wǎng)絡(luò)控制。數(shù)控系統(tǒng)一般首先面向生產(chǎn)現(xiàn)場和企業(yè)內(nèi)部的局域網(wǎng)，然后再經(jīng)由因特網(wǎng)通向企業(yè)外部，這就是所謂Internet/Intranet技術(shù)。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的成熟和發(fā)展，最近業(yè)界又提出了數(shù)字制造的概念。數(shù)字制造，又稱“e制造”，是機械制造企業(yè)現(xiàn)代化的標(biāo)志之一，也是國際先進(jìn)機床制造商當(dāng)今標(biāo)準(zhǔn)配置的供貨方式。隨著信息化技術(shù)的大量采用，越來越多的國內(nèi)用戶在進(jìn)口數(shù)控機床時要求具有遠(yuǎn)程通訊服務(wù)等功能。數(shù)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化進(jìn)一步促進(jìn)了柔性自動化制造技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代柔性制造系統(tǒng)從點(數(shù)控單機、加工中心和數(shù)控復(fù)合加工機床)、線(FMC、FMS、FTL、FML)向面(工段車間獨立制造島、FA)、體(CIMS、分布式網(wǎng)絡(luò)集成制造系統(tǒng))的方向發(fā)展。柔性自動化技術(shù)以易于聯(lián)網(wǎng)和集成為目標(biāo)，同時注重加強單元技術(shù)的開拓、完善，數(shù)控機床及其構(gòu)成柔性制造系統(tǒng)能方便地與CAD、CAM、CAPP、MTS聯(lián)結(jié)，向信息集成方向發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)向開放、集成和智能化方向發(fā)展隨著數(shù)控機床網(wǎng)絡(luò)化應(yīng)用的日趨廣泛，數(shù)控系統(tǒng)的高可靠性已經(jīng)成為數(shù)控系統(tǒng)制造商追求的目標(biāo)。對于每天工作兩班的無人工廠而言，如果要求在16小時內(nèi)連續(xù)正常工作，無故障率在P(t)＝99%以上，則數(shù)控機床的平均無故障運行時間MTBF就必須大于3000小時。我們只對某一臺數(shù)控機床而言，如主機與數(shù)控系統(tǒng)的失效率之比為10:1(數(shù)控的可靠比主機高一個數(shù)量級)。，而其中的數(shù)控裝置、主軸及驅(qū)動等的MTBF就必須大于10萬小時。如果對整條生產(chǎn)線而言，可靠性要求還要更高。當(dāng)前國外數(shù)控裝置的MTBF值已達(dá)6000小時以上，驅(qū)動裝置達(dá)30000小時以上，但是，可以看到距理想的目標(biāo)還有差距。在零件加工過程中有大量的無用時間消耗在工件搬運、上下料、安裝調(diào)整、換刀和主軸的升、降速上，為了盡可能降低這些無用時間，人們希望將不同的加工功能整合在同一臺機床上，因此，復(fù)合功能的機床成為近年來發(fā)展很快的機種。 柔性制造范疇的機床復(fù)合加工概念是指將工件一次裝夾后，機床便能按照數(shù)控加工程序，自動進(jìn)行同一類工藝方法或不同類工藝方法的多工序加工，以完成一個復(fù)雜形狀零件的主要乃至全部車、銑、鉆、鏜、磨、攻絲、鉸孔和擴孔等多種加工工序。普通的數(shù)控系統(tǒng)軟件針對不同類型的機床使用不同的軟件版本，比如Siemens的810M系統(tǒng)和802D系統(tǒng)就有車床版本和銑床版本之分。復(fù)合化的要求促使數(shù)控系統(tǒng)功能的整合。目前，主流的數(shù)控系統(tǒng)開發(fā)商都能提供高性能的復(fù)合機床數(shù)控系統(tǒng)。 由于在加工自由曲面時，3軸聯(lián)動控制的機床無法避免切速接近于零的球頭銑刀端部參予切削，進(jìn)而對工件的加工質(zhì)量造成破壞性影響，而5軸聯(lián)動控制對球頭銑刀的數(shù)控編程比較簡單，并且能使球頭銑刀在銑削3維曲面的過程中始終保持合理的切速，從而顯著改善加工表面的粗糙度和大幅度提高加工效率，因此，各大系統(tǒng)開發(fā)商不遺余力地開發(fā)5軸、6軸聯(lián)動數(shù)控系統(tǒng)，隨著5軸聯(lián)動數(shù)控系統(tǒng)和編程軟件的成熟和日益普及，5軸聯(lián)動控制的加工中心和數(shù)控銑床已經(jīng)成為當(dāng)前的一個開發(fā)熱點。最近，國外主要的系統(tǒng)開發(fā)商在6軸聯(lián)動控制系統(tǒng)的研究上已經(jīng)取得和很大進(jìn)展，在6軸聯(lián)動加工中心上可以使用非旋轉(zhuǎn)刀具加工任意形狀的三維曲面，且切深可以很薄，但加工效率太低一時尚難實用化。電子技術(shù)、信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、模糊控制技術(shù)的發(fā)展使新一代數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)水平大大提高，促進(jìn)了數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，也促進(jìn)了現(xiàn)代制造技術(shù)的快速發(fā)展。數(shù)控機床性能在高速度、高精度、高可靠性和復(fù)合化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化、柔性化、綠色化方面取得了長足的進(jìn)步?，F(xiàn)代制造業(yè)正在迎來一場新的技術(shù)革命。 第四章 軸類零件的數(shù)控編程實例 軸類零件數(shù)控編程實例1．根據(jù)零件圖樣要求、毛坯情況，確定工藝方案及加工路線1）對短軸類零件，軸心線為工藝基準(zhǔn)，用三爪自定心卡盤夾持φ45外圓，使工件伸出卡盤80㎜，一次裝夾完成粗精加工。2） 工步順序① 粗車端面及φ40㎜外圓，留1㎜精車余量。② 精車φ40㎜外圓到尺寸。2．選擇機床設(shè)備　　根據(jù)零件圖樣要求，選用經(jīng)濟型數(shù)控車床即可達(dá)到要求。故選用CK0630型數(shù)控臥式車床。3．選擇刀具　　根據(jù)加工要求，選用兩把刀具，T0101為90176。粗車刀，T0303為90176。精車刀。同時把兩把刀在自動換刀刀架上安裝好，且都對好刀，把它們的刀偏值輸入相應(yīng)的刀具參數(shù)中。4．確定切削用量　　切削用量的具體數(shù)值應(yīng)根據(jù)該機床性能、相關(guān)的手冊并結(jié)合實際經(jīng)驗確定，詳見加工程序。5．確定工件坐標(biāo)系、對刀點和換刀點　　確定以工件右端面與軸心線的交點O為工件原點，建立XOZ工件坐標(biāo)系，如前頁圖216所示?！　〔捎檬謩釉嚽袑Φ斗椒ǎú僮髋c前面介紹的數(shù)控車床對刀方法基本相同）把點O作為對刀點。換刀點設(shè)置在工件坐標(biāo)系下X5Z20處。6．編寫程序(以CK0630車床為例)　　按該機床規(guī)定的指令代碼和程序段格式，把加工零件的全部工藝過程編寫成程序清單。該工件的加工程序如下：N0010 M03 S800 。 主軸正轉(zhuǎn)；N0020 T0101。 選用1號刀，1號刀補；N0030 G00 X46 。 準(zhǔn)備加工端面；N0040 Z0。 N0050 G01 F100。 車端面；N0060 X43。 N0070 Z64 F100。 車削粗車外圓；N0080 X46。N0090 G00 Z0。 刀具定位；N0100 X41。 N0110 G01 Z64 F100。 車削粗車外圓，留1mm余量； N0120 X46。N0130 G00 X55 Z20。 回起刀點；N0140 T0303。 換3號刀；N0150 G00 X40。 刀具定位；N0160 Z0。N0170 G01 Z64 F100。 車削精車外圓；N0180 X46。 N0190 G00 X55 Z20。 回起刀點； N0200 M05。 主軸停止； N0210 M30； 程序結(jié)束；1．根據(jù)零件圖樣要求、毛坯情況，確定工藝方案及加工路線1）對細(xì)長軸類零件，軸心線為工藝基準(zhǔn)，用三爪自定心卡盤夾持φ25㎜外圓一頭，使工件伸出卡盤85㎜，用頂尖頂持另一頭，一次裝夾完成粗精加工。2） 工步順序① 手動粗車端面。② 手動鉆中心孔。③ 自動加工粗車φ16㎜、φ22㎜外圓，留精車余量1㎜。④ 自右向左精車各外圓面：倒角→車削φ16㎜外圓，長35㎜→車φ22㎜右端面→倒角→車φ22㎜外圓，長45㎜。⑤ 粗車2㎜㎜槽、3㎜φ16㎜槽。⑥ 精車3㎜φ16㎜槽，切槽3㎜㎜槽，切斷。2．選擇機床設(shè)備　　根據(jù)零件圖樣要求，選用經(jīng)濟型數(shù)控車床即可達(dá)到要求。故選用CK0630型數(shù)控臥式車床。3．選擇刀具　　根據(jù)加工要求，選用五把刀具，T01為粗加工刀，選90176。外圓車刀， T02為精加工刀，選90176。外圓車刀，T02為切槽刀，刀寬為2㎜，T04為切斷刀，刀寬為3㎜（刀具補償設(shè)置在左刀尖處）。　　同時把四把刀在自動換刀刀架上安裝好，且都對好刀，把它們的刀偏值輸入相應(yīng)的刀具參數(shù)中。4．確定切削用量　　切削用量的具體數(shù)值應(yīng)根據(jù)該機床性能、相關(guān)的手冊并結(jié)合實際經(jīng)驗確定，詳見加工程序。5．確定工件坐標(biāo)系、對刀點和換刀點　　確定以工件右端面與軸心線的交點O為工件原點，建立XOZ工件坐標(biāo)系，如圖217所示。　　采用手動試切對刀方法（操作與前面介紹的數(shù)控車床對刀方法基本相同）把點O作為對刀點。換刀點設(shè)置在工件坐標(biāo)系下X50、Z50處。6．編寫程序　　按該機床規(guī)定的指令代碼和程序段格式，把加工零件的全部工藝過程編寫成程序清單。該工件的加工程序如下： N0010 M03 S700。 主軸正轉(zhuǎn)； N0020 T0101。 選用1號刀，1號刀補； N0030 G00 X23。 刀具定位；N0040 Z0。N0050 G01 Z76 F100。 車削粗車外圓；N0060 X26。 N0070 G00 Z0。 刀具定位；N0080 X21。 N0090 G01 Z35 F100。 車削粗車外圓；N0100 X24。N0110 G00 Z0。 刀具定位；N0120 X19。N0130 G01 Z35 F100。 車削粗車外圓；N0140 X24N0150 G00 Z0。 刀具定位；N0160 X17。 N0170 G01 Z35 F100。 車削粗車外圓，留1mm余量；N0171 X24。 N0180 G00 X50 Z50。 回到起刀點；N0190 T0202。 換2號刀；N0200 G00 X18。 定位到倒角起點；N0210 Z0。N0220 G01 X16 W1 F60。 倒角1x45176。；N0230