【文章內容簡介】 而且正在從硬數控向軟數控方向發(fā)展的趨勢。 傳統(tǒng)數控系統(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構的數控系統(tǒng)。目前，這類系統(tǒng)還是占領了制造業(yè)的大部分市場。但由于開放體系結構數控系統(tǒng)的發(fā)展，傳統(tǒng)數控系統(tǒng)的市場正在受到挑戰(zhàn)，已逐漸減小。“PC嵌入NC”結構的開放式數控系統(tǒng)，如FANUC18i、16i系統(tǒng)、SINUMERIK 840D系統(tǒng)、Num1060系統(tǒng)、AB 9/360等數控系統(tǒng)。這是一些數控系統(tǒng)制造商將多年來積累的數控軟件技術和當今計算機豐富的軟件資源相結合開發(fā)的產品。它具有一定的開放性，但由于它的NC部分仍然是傳統(tǒng)的數控系統(tǒng)，用戶無法介入數控系統(tǒng)的核心。這類系統(tǒng)結構復雜、功能強大，價格昂貴。“NC嵌入PC”結構的開放式數控系統(tǒng)　它由開放體系結構運動控制卡和PC機共同構成。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。它本身就是一個數控系統(tǒng)，可以單獨使用。它開放的函數庫供用戶在WINDOWS平臺下自行開發(fā)構造所需的控制系統(tǒng)。因而這種開放結構運動控制卡被廣泛應用于制造業(yè)自動化控制各個領域。如美國Delta Tau公司用PMAC多軸運動控制卡構造的PMACNC數控系統(tǒng)、日本MAZAK公司用三菱電機的MELDASMAGIC 64構造的MAZATROL 640 CNC等。SOFT型開放式數控系統(tǒng)　這是一種最新開放體系結構的數控系統(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動和外部I/O之間的標準化通用接口。就像計算機中可以安裝各種品牌的聲卡和相應的驅動程序一樣。用戶可以在WINDOWS NT平臺上，利用開放的CNC內核，開發(fā)所需的各種功能，構成各種類型的高性能數控系統(tǒng)，與前幾種數控系統(tǒng)相比，SOFT型開放式數控系統(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雜的硬件，正在成為當代數控系統(tǒng)發(fā)展的重要趨勢。其它型產品有美國MDSI公司的Open CNC、德國Power Automation公司的PA8000 NT等。智能化是21世紀制造技術發(fā)展的一個大方向。隨著人工智能在計算機領域的滲透和發(fā)展，數控系統(tǒng)引入了自適應控制、模糊系統(tǒng)和神經網絡的控制機理，不但具有自動編程、前饋控制、模糊控制、學習控制、自適應控制、工藝參數自動生成、三維刀具補償、運動參數動態(tài)補償等功能，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動和智能化進給伺服裝置，能自動識別負載并自動優(yōu)化調整參數。 世界上正在進行研究的智能化切削加工系統(tǒng)很多，其中日本智能化數控裝置研究會針對鉆削的智能加工方案具有代表性。數控系統(tǒng)的網絡化，主要指數控系統(tǒng)與外部的其它控制系統(tǒng)或上位計算機進行網絡連接和網絡控制。數控系統(tǒng)一般首先面向生產現場和企業(yè)內部的局域網，然后再經由因特網通向企業(yè)外部，這就是所謂Internet/Intranet技術。隨著網絡技術的成熟和發(fā)展，最近業(yè)界又提出了數字制造的概念。數字制造，又稱“e制造”，是機械制造企業(yè)現代化的標志之一，也是國際先進機床制造商當今標準配置的供貨方式。隨著信息化技術的大量采用，越來越多的國內用戶在進口數控機床時要求具有遠程通訊服務等功能。數控系統(tǒng)的網絡化進一步促進了柔性自動化制造技術的發(fā)展，現代柔性制造系統(tǒng)從點(數控單機、加工中心和數控復合加工機床)、線(FMC、FMS、FTL、FML)向面(工段車間獨立制造島、FA)、體(CIMS、分布式網絡集成制造系統(tǒng))的方向發(fā)展。柔性自動化技術以易于聯網和集成為目標，同時注重加強單元技術的開拓、完善，數控機床及其構成柔性制造系統(tǒng)能方便地與CAD、CAM、CAPP、MTS聯結，向信息集成方向發(fā)展，網絡系統(tǒng)向開放、集成和智能化方向發(fā)展隨著數控機床網絡化應用的日趨廣泛，數控系統(tǒng)的高可靠性已經成為數控系統(tǒng)制造商追求的目標。對于每天工作兩班的無人工廠而言，如果要求在16小時內連續(xù)正常工作，無故障率在P(t)＝99%以上，則數控機床的平均無故障運行時間MTBF就必須大于3000小時。我們只對某一臺數控機床而言，如主機與數控系統(tǒng)的失效率之比為10:1(數控的可靠比主機高一個數量級)。，而其中的數控裝置、主軸及驅動等的MTBF就必須大于10萬小時。如果對整條生產線而言，可靠性要求還要更高。當前國外數控裝置的MTBF值已達6000小時以上，驅動裝置達30000小時以上，但是，可以看到距理想的目標還有差距。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合加工概念是指將工件一次裝夾后，機床便能按照數控加工程序，自動進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。復合化的要求促使數控系統(tǒng)功能的整合。目前，主流的數控系統(tǒng)開發(fā)商都能提供高性能的復合機床數控系統(tǒng)。 由于在加工自由曲面時，3軸聯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，進而對工件的加工質量造成破壞性影響，而5軸聯動控制對球頭銑刀的數控編程比較簡單，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軸聯動數控系統(tǒng)，隨著5軸聯動數控系統(tǒng)和編程軟件的成熟和日益普及，5軸聯動控制的加工中心和數控銑床已經成為當前的一個開發(fā)熱點。最近，國外主要的系統(tǒng)開發(fā)商在6軸聯動控制系統(tǒng)的研究上已經取得和很大進展，在6軸聯動加工中心上可以使用非旋轉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、信息技術、網絡技術、模糊控制技術的發(fā)展使新一代數控系統(tǒng)技術水平大大提高，促進了數控機床產業(yè)的蓬勃發(fā)展，也促進了現代制造技術的快速發(fā)展。數控機床性能在高速度、高精度、高可靠性和復合化、網絡化、智能化、柔性化、綠色化方面取得了長足的進步?，F代制造業(yè)正在迎來一場新的技術革命。 第四章 軸類零件的數控編程實例 軸類零件數控編程實例1．根據零件圖樣要求、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，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．選擇機床設備　　根據零件圖樣要求，選用經濟型數控車床即可達到要求。故選用CK0630型數控臥式車床。3．選擇刀具　　根據加工要求，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的刀具參數中。4．確定切削用量　　切削用量的具體數值應根據該機床性能、相關的手冊并結合實際經驗確定，詳見加工程序。5．確定工件坐標系、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前面介紹的數控車床對刀方法基本相同）把點O作為對刀點。換刀點設置在工件坐標系下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；N0020 T0101。 選用1號刀，1號刀補；N0030 G00 X46 。 準備加工端面；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； 程序結束；1．根據零件圖樣要求、毛坯情況，確定工藝方案及加工路線1）對細長軸類零件，軸心線為工藝基準，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．選擇機床設備　　根據零件圖樣要求，選用經濟型數控車床即可達到要求。故選用CK0630型數控臥式車床。3．選擇刀具　　根據加工要求，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㎜（刀具補償設置在左刀尖處）?！　⊥瑫r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的刀具參數中。4．確定切削用量　　切削用量的具體數值應根據該機床性能、相關的手冊并結合實際經驗確定，詳見加工程序。5．確定工件坐標系、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控車床對刀方法基本相同）把點O作為對刀點。換刀點設置在工件坐標系下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； 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