【文章內容簡介】 無潤滑的解決辦法是：采用潤滑性能優(yōu)異的 涂層物質 、 設計有利于斷屑和排屑的刀具形狀和幾何參數(shù) 。 許多機數(shù)控床實現(xiàn)了干切削 ， 特別是齒輪加工機床很多都 是干切削的 。 干式切削要解決的問題是刀具壽命 、 切屑的及時排走和價格問題 。 安全分三個層次：操作者 、 機床和工件 。 ?人的安全是通過帶電子鎖的全封閉罩 （ 甚至是防彈玻璃 ） 和雙手操作按鈕來保證； ?在突然停電或遇突發(fā)故障時 ， 刀具會迅速與工件分離 ， 保 證機床安全； ?工件的安全通過傳感器和安全開關來保證 。 復合數(shù)控功能 ： 復合加工是指在同一機械上，可以進行多種工藝的加工。如一圓柱體各部位加工：在一臺機床上車削外圓、鏜內孔、銑圓柱面上的溝槽等，可提高生產率。該機床上要有進行復合加工功能的控制系統(tǒng)。如“車銑加工中心”、 “銑車加工中心”的數(shù)控系統(tǒng)是銑、車等功能的復合。 車銑復合中心是由車削中心衍生出的車銑復合中心 。 在數(shù)控車床的托板上增加大功率 、 高轉速的電主軸動力頭 。 電主軸頭除了隨托板作 X、 Z軸運動外 ， 還作垂直于 X、 Z平面的 Y軸運動和繞 Y軸回轉的 B軸運動 ， 從而達到了車銑復合 。 ?奧地利 WFL公司的 Millturn系列 “ 9軸數(shù)控車銑復合中心 ”是一種集車削中心 、 五軸加工中心 、 深孔鉆和三坐標測量機的所有功能復合 。 整機可以進行車 、 銑 、 鉆 、 鏜 、 插 、 滾齒等各種操作 。 ?“ 7軸兩個五軸聯(lián)動數(shù)控車床 ” 該機結構為臥式雙主軸 、 單刀塔 。 雙面布置的兩個主軸每個都可作 C軸旋轉和 Z軸運動 ，刀塔作 X軸 Y軸運動和 B軸旋轉 ， 刀塔上可配 24把刀具 。 兩個 主軸頭可分別與刀塔實現(xiàn)五軸聯(lián)動。 ?“ 7軸排刀數(shù)控車床 ” 其為臥式雙主軸刀排式布局 ， 雙主軸均帶 C軸控制 ， 兩個主軸分別配置動力刀排 ， 實現(xiàn)七軸控制 。 銑車中心已系為主 ， 帶有車的功能 。 ?瑞士的銑車中心是在立式加工中心上帶棒料自動送料器 ，以棒料為坯料復合了車削功能 。 主軸最高 轉速為 20220r/min，機床 X、 Y、 Z、 A、 B等多軸可控 。 ?德國的 Stama、 美國的 Saas也有銑車中心 。 ?數(shù)控滾－磨機 、 蝸桿－成型磨齒機及集自動上下料 、 檢測 、刀具對中 、 磨齒及修正砂輪于一體的磨齒機均為復合機床 。 ?復合數(shù)控機床還有： 臥式鏜銑和深孔鉆的復合機床 、 板材沖和激光切割 （ 或等離子切割 、 火焰切割 ） 的復合機床 。 進網(wǎng)通訊功能 :以太網(wǎng)、現(xiàn)場總線、無線 通訊技術。 PC、 CNC對多臺機床進行集中監(jiān)控和管理需要通過網(wǎng)絡 通信。傳送程序，監(jiān)控加工狀態(tài)，傳送維修數(shù)據(jù)、進行遠 程控制操作和診斷，傳送 CAD/CAM數(shù)據(jù)?，F(xiàn)代的網(wǎng)絡制 造系統(tǒng)要求 CNC系統(tǒng)有很強的網(wǎng)絡通訊功能。 高可靠性、高安全性；采取措施 ： ?采用光纖通訊，減少電纜連接； ?采用糾錯碼（ ECC ）； ?采用雙檢措施：在 CNC內嵌入多個處理器冗余的監(jiān)控伺服 電機、主軸電機、與安全相關的 I/O信號，并使用急停與 相關的 I/O電路，使系統(tǒng)安全的運行和停止。 控制器的開放性（開放式數(shù)控系統(tǒng)） 前面已介紹，要注意幾點： ?要保證實時性，不是現(xiàn)在的 PC機拿來就能用。 ?開放性和可靠性時是有矛盾的，注意解決它們之間的關系。 ?開放是有層次的，按模塊或組件，不能無限開放。 STEPNC數(shù)控系統(tǒng) 有兩種方案：一是增加 STEPNC程序的編譯器、二是重 新設計開放式 CNC系統(tǒng)。這樣才能以 STEPNC標準編制的程 序，進行 CAD/CAM與 CNC一體化的加工。 9. 5 伺服驅動技術的發(fā)展 通訊 ASIC 位置測量傳感器 位置實際值 速度實際值 電流實際值 電流測量傳感器 Gating unit 通訊 進給控制 速度控制 電流控制 轉換器 驅動總線 驅動模塊 E M 1FT6 電機 編碼器 數(shù)字系統(tǒng)的進給控制 傳動系統(tǒng)及控制方案圖 紗架 W隨動坐標 主軸 C坐標 擺頭 A坐標 小車 Z坐標 伸臂 X坐標 上位機 變頻系統(tǒng)及 NC數(shù)控單元 PLC邏輯控制器 操作面板 電源及保護 空調 控制柜 操作臺 伺服驅動技術是數(shù)控技術的重要組成部分。與數(shù)控裝置相配合，伺服系統(tǒng)的靜態(tài)和動態(tài)特性直接影響機床的位移速度，定位精度和加工精度?，F(xiàn)在，直流伺服系統(tǒng)被交流數(shù)字伺服系統(tǒng)所取代；伺服電機的位置，速度及電流環(huán)都實現(xiàn)了數(shù)字化；并采用了新的控制理論，實現(xiàn)了不受機械負荷變動影響的高速響應系統(tǒng)。 1. 前饋控制技術 。 過去的伺服系統(tǒng) ， 是把檢測器信號與位置指令的差值乘以位置環(huán)增益作為速度指令 。 這種控制方式總是存在著跟蹤滯后誤差 ， 這使得在加工拐角及圓弧時加工精度惡化 。所謂前饋控制 ， 就是在原來的控制系統(tǒng)上加上速度指令的控制方式 ， 這樣使伺服系統(tǒng)的跟蹤滯后誤差大大減小 。 2. 機械靜止摩擦的非線性控制技術 。 對于一些具有較大靜止摩擦的數(shù)控機床 ， 新型數(shù)字伺服系統(tǒng)具有補償機床驅動系統(tǒng)靜摩擦的非線性摩擦的非線性控制功能 。 3. 伺服系統(tǒng)的位置環(huán)和速度環(huán)（包括電流環(huán)）均采用數(shù) 字閉環(huán)，軟件計算、數(shù)字調解等 。 為適應不同類型的機床 ， 不同精度和不同速度的要求 ， 預先調整加 、 減速性能或自動調整加 、 減速性能 。 。 高分辨率的脈沖編碼器 ， 內有微處理器組成的細分電 路 ， 使得分辨率大大提高 ， 增量位置檢測為 10000p/r （ 脈沖數(shù) /每轉 ） 以上；絕對位置檢測為 1000000p/r、 16000000以上 。 。 現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)都具有補償功能 ， 可以對伺服系統(tǒng)進行 多種補償 ， 如絲杠螺距誤差補償 ， 齒側間隙補償 、 軸 向運動誤差補償 、 空間誤差補償和熱變形補償?shù)?。 。 9. 6 機械結構技術 為適應數(shù)數(shù)控技術的發(fā)展 ， 機械結構也發(fā)生了很大的變化 。為縮小體積 ， 減少占地面積 ， 更多地采用 機電一體化結構 。 為了提高自動化程度 ， 而采用自動交換刀具 ， 自動交換工件 ， 主軸立 、 臥自動轉換 ， 工作臺立 、 臥自動轉換 ， 主軸帶 C軸控制 ，萬能回轉銑頭 ， 以及 “ 數(shù)控夾盤 ” ， “ 數(shù)控回轉工作臺 ” ，“ 動力刀架 ” 和 “ 數(shù)控夾具 ” 等 。 為了提高數(shù)控機床的動態(tài)特性 ， 伺服系統(tǒng)和主機進行很好的機電匹配 。 同時主機也借助計算機進行模塊化 、 優(yōu)化設計 。 設計思想的發(fā)展 機床是工作母機 ， 機床制造必須連續(xù)不斷的開發(fā)新思想 ，滿足用戶對產品制造質量和效率日益提高地要求 。 單純優(yōu)化現(xiàn)有工藝和一再提高機床的功率是遠遠不夠的 。 在新的驅動技術和運動學領域的新開發(fā) 、 輕型化的新材料 、環(huán)保生產 、 機床安全 、 精度和測試技術 、 微型制造和微型裝卸技術等方面的研究值得注意 。 機床的運動分配和運動設計已經打破傳統(tǒng)的金切機床分類 : ? 不管是工件旋轉還是刀具旋轉為主運動 ， 只要工件和刀具之間有相對運動就行 ， 并要求這種布置為最佳 。 ? 機床的動力頭在同一臺機床上有時作傳統(tǒng)意義上的主軸使用 ， 有時又作動力刀具的旋轉軸使用 。 ? 在同一次裝夾的情況下 ， 上一工步工件旋轉作為主運動 ，下一步則是工件的進給運動 。 以 “ 完全加工 ” 的理念進行工序復合和功能復合 。 機床功能部件 1. 電主軸； 驅動 、 軸承 、 潤滑 、 冷卻 、 本體 （ 動平衡 、 減輕重量 ） 。 電機：交流同步 （ 額定轉速下 ， 橫扭矩 ） 、 交流異步 （ 高 速性好 ） 2. 直接驅動：旋轉直接驅動 、 直線直接驅動； 旋轉直接驅動：力距電機 ， 低速大扭矩 。 直線直接驅動：直線電機 ， 已解決漏磁和發(fā)熱問題 。 加速 度可達 3個 g 3. 滾動部件：滾珠絲杠副 、 直線滾動導軌； 精緊自潤滑滾珠絲杠 ， 加速度可達 2g。 4. 數(shù)控刀架； 數(shù)控刀架形式多樣 （ 德國 ， 意大利 ） 刀架的控制和驅 動采用伺服電機或液壓系統(tǒng) ， 回轉 180176。 的時間安已縮 短到 。 刀架 176。 品種繁多 ， 可以為各種數(shù)控車床 、 車 削加工中心配套 。 5. 銑頭； 為數(shù)控銑床 、 加工中心 、 車銑中心等配套的各式各樣銑 頭 。 車銑中心用的 B軸銑頭 ， 可在 210176。 范圍內擺角進行 高精度銑切加工；數(shù)控銑床 、 加工中心用的二坐標銑頭 能 A、 B軸 （ 立 、 臥二用 ） 擺角 ， 可加工任意空間面 。 6. 數(shù)控轉臺； 已有了二坐標數(shù)控轉臺 ， 具有連續(xù)分度和鼠牙盤分度二 種形式 。 它具有雙耳軸 ， 平臺能傾轉 ， 轉臺上配備交換 工作臺接收裝置 。 7. 刀庫； 刀庫容量增大 ， ◇ 大容量 、 刀位不動的 “ 貨架式 ” 刀庫 用工業(yè)機器人取放 的刀具； ◇ “ 圓柱形立體刀庫 ” （ 德國 ） 在圓柱內可容納 500把刀 ， 圓柱中心的工業(yè)機器人按程序預選 、 取放 、 并傳遞給機 床主軸； ◇ “ 框架式刀庫 ” （ 瑞士 ） 該刀庫每個模塊可容納 96把刀 具 ， 模塊外形 1 ， 可以層層疊加擴展容量 。 刀庫內機械手按程序抓放刀后 ， 先傳遞給一個作為 “ 二傳 手 ” 的接接模塊 ， 再對機床換刀 。 ◇ 數(shù)控刀架形式多樣 （ 德國 ， 意大利 ） 刀架的控制和驅動 采用伺服電機或液壓系統(tǒng) ， 回轉 180176。 的時間安已縮短到 。 刀架 176。 品種繁多 ， 可以為各種數(shù)控車床 、 車削加工 中心配套 。 8. 棒料自動送料器； 9. 潤滑系統(tǒng) 、 排屑系統(tǒng)等等 。 塔頭的主軸有 8個等多種 ， 轉速最高可達 12022～ 18000r/min， 功率 4～ 50kW。 并聯(lián)機床進入實用階段 并聯(lián)機床自 94年在美國芝加哥國際機床展覽會上面市以來 ， 有了很大發(fā)展 ， 結構緊湊而且增大了工作空間 ， 機床剛度和工作精度進一步提高 ， 已進入實用階段 。 主要用于汽車業(yè) 、 航空業(yè)和模具業(yè) 。 在加工中心和可移動 FMC中也采用了并聯(lián)結構 。 有六桿 、 三桿 、 立式 、 臥式并聯(lián)機床 ， 結構形式為并聯(lián) 、 串聯(lián)和混合結構 ， 可采用直線電機和電主軸 。 并聯(lián)機床