【文章內(nèi)容簡介】 在加工范圍 之內(nèi) ， 個(gè)別 情況下工件的輪廓也可大于 機(jī)床的 加工范圍，但工件的加工區(qū)域必須小于加工 范圍 。 2 ）工作臺面 尺寸 反映 該機(jī)床安裝工件大小的最大范圍，通常 應(yīng)選擇比最大加工工件稍大一點(diǎn)的 臺面 。 3） 承載能力 反映 該機(jī)床能加工零件的最大 重量 4） 主軸功率和進(jìn)給軸 扭矩 反映 該 機(jī)床的加工能力， 同時(shí)也可間接反映機(jī)床的剛度和強(qiáng)度 能力 。 28 數(shù)控 技術(shù)的基本概念 Huazhong Univ. of Sci. Tech. ? 數(shù)控機(jī)床的主要指標(biāo) （ 1） 規(guī)格 指標(biāo) 5） 控制軸數(shù)和聯(lián)動(dòng)軸 數(shù) 控制 軸數(shù) 指 機(jī)床數(shù)控裝置能夠控 制的進(jìn)給軸數(shù)，現(xiàn)在也有數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)廠家認(rèn)為控制軸數(shù)包括所有的運(yùn)動(dòng)軸，即進(jìn)給 軸、主軸、刀庫 軸 。 數(shù)控 機(jī)床控制軸數(shù)和數(shù)控裝置的運(yùn)算處理能力、運(yùn)算 速度及內(nèi)存 容量等 有關(guān) 。 聯(lián)動(dòng) 軸數(shù) 是指數(shù)控機(jī)床控制多個(gè)進(jìn)給軸，使它們按零件輪廓規(guī)定 的規(guī)律 運(yùn)動(dòng)的進(jìn)給軸數(shù)目，它反映數(shù)控機(jī)床的曲面加工 能力 。 （ 2） 精度 指標(biāo) 綜合 反映機(jī)床的關(guān)鍵零部件和總裝后的幾何形狀誤差的 指標(biāo) 。 29 數(shù)控技術(shù)的基本概念 Huazhong Univ. of Sci. Tech. ? 數(shù)控機(jī)床的主要指標(biāo) （ 2） 精度 指標(biāo) 1） 定位 精度 指 數(shù)控機(jī)床工作臺等移動(dòng)部件在確定的終點(diǎn)所達(dá)到 的實(shí)際位置精度，其誤差稱為定位誤差 。 定位 誤差包括伺服系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)、進(jìn)給系統(tǒng) 等的誤差，以及移動(dòng)部件導(dǎo)軌的幾何誤差等。定位誤差將直接影響零件加工的精度。 2） 重復(fù) 定位 精度 指 在同一臺數(shù)控機(jī)床上，應(yīng)用相同程序、相 同代碼加工一批零件，所得到的連續(xù)結(jié)果的一致程度 。 重復(fù) 定位精度受伺服系統(tǒng) 特性 、進(jìn)給傳動(dòng)環(huán)節(jié)的間隙與剛性及摩擦特性等因素的 影響 。 重復(fù) 定位精 度是呈正態(tài)分布的偶然性誤差，它影響著一批零件加工的 一致性 。 30 數(shù)控 技術(shù)的基本概念 Huazhong Univ. of Sci. Tech. ? 數(shù)控機(jī)床的主要指標(biāo) （ 2） 精度 指標(biāo) 3） 分 度 精度 指 分度工作臺在分度時(shí)要求的理論回轉(zhuǎn)角度值和 實(shí)際 回轉(zhuǎn)角度值的差值 。分 度精度既影響零件加工部位在空間的角度位置，又影響孔 系加工的同軸度等 。 4）回零 精度 指 數(shù)控機(jī)床各坐標(biāo)軸達(dá)到規(guī)定的零點(diǎn)的精度，其 誤差稱為 回零誤差 。 回零誤差包括整個(gè)進(jìn)給伺服系統(tǒng)的誤差，它直接 影響機(jī)床坐標(biāo)系的建立精度 。 （ 3） 性能指標(biāo) 1） 最高主軸轉(zhuǎn)速和最大 加速度 指 主軸所能達(dá)到的最高轉(zhuǎn) 速，是影響零件表面加工質(zhì)量、生產(chǎn)效率及刀具壽命的主要因素之一，尤其是對有色 金屬的精加工。 31 數(shù)控 技術(shù)的基本概念 Huazhong Univ. of Sci. Tech. ? 數(shù)控 機(jī)床的主要指標(biāo) （ 3） 性能指標(biāo) 反映 主軸提速能力的性能指標(biāo)，也是反映加工 效率 。 2） 最高快移速度和最高進(jìn)給 速度 指進(jìn) 給軸在非加工狀態(tài)下 的最高移動(dòng)速度，最高進(jìn)給速度是指進(jìn)給軸在加工狀態(tài)下的最高移動(dòng) 速度 。 是 影 響零件加工質(zhì)量、生產(chǎn)效率及刀具壽命的主要 因素 ，二者均受數(shù)控裝置的運(yùn)算速度、 機(jī)床動(dòng)特性及工藝系統(tǒng)剛度等因素的限制 。 換 刀速度和工作臺交換速度也是影響生產(chǎn)效率的 性能 指標(biāo)。 3） 可靠性 指標(biāo) 32 數(shù)控 技術(shù)的基本概念 Huazhong Univ. of Sci. Tech. ? 數(shù)控 機(jī)床的主要 指標(biāo) 33 數(shù)控 技術(shù)的基本概念 Huazhong Univ. of Sci. Tech. ? 數(shù)控系統(tǒng)的 功能 數(shù)控 系統(tǒng)的功能是指滿足用戶操作和機(jī)床控制要求的方法和手段，包括基本 功能 和選擇功能 。 （ 1） 控制功能 即 數(shù)控系統(tǒng)控制和聯(lián)動(dòng)控制進(jìn)給軸的功能。數(shù)控的控制進(jìn)給軸有 移動(dòng)軸 和回轉(zhuǎn)軸、基本軸和附加軸 。 聯(lián)動(dòng)控制 的軸數(shù)越多，數(shù)控系統(tǒng)就越復(fù)雜，編程也越困難。 （ 2） 準(zhǔn)備 功能 指定 機(jī)床動(dòng)作方式的功能，包括基本移動(dòng)、坐標(biāo)設(shè)定、平面選擇、 固定循環(huán) 、刀具補(bǔ)償、程序暫停等多種 操作 。 （ 3） 插補(bǔ) 功能 數(shù)控 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)零件輪廓（平面或空間）加工軌跡運(yùn)算的功能，反映 數(shù)控 機(jī)床加工輪廓的能力，其實(shí)時(shí)性很強(qiáng)，關(guān)系到系統(tǒng)能否高速運(yùn)行 。 直線 、 圓弧 、 拋物線 、橢圓、螺旋曲線、樣條曲線插補(bǔ) 34 數(shù)控 技術(shù)的基本概念 Huazhong Univ. of Sci. Tech. ? 數(shù)控系統(tǒng)的 功能 （ 4） 分辨率（脈沖當(dāng)量 ） 指 兩個(gè)相鄰的分散細(xì)節(jié)之間可以分辨的最小間隔。對測量系統(tǒng) 而言 ， 是 可以測量的最小增量；對控制系統(tǒng)而言，分辨率是可以控制的最小位移增量，是 數(shù)控 系統(tǒng)重要精度 指標(biāo) 。 1）表示數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出一個(gè)指令脈沖，經(jīng)伺服系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換、放大、反饋后驅(qū)動(dòng) 機(jī) 床上的工件（或刀具）實(shí)際移動(dòng)的最小位移量，稱為實(shí)際脈沖當(dāng)量或外部脈沖當(dāng)量 ，原始數(shù)據(jù) 之一，其數(shù)值的大小決定了數(shù)控機(jī)床的加工精 度和表面質(zhì)量 。 2） 表示內(nèi)部運(yùn)算的最小設(shè)定單位，稱為內(nèi)部脈沖當(dāng)量，比外部脈沖當(dāng)量小得 多。數(shù)控系統(tǒng)在輸出位移量前會(huì)自動(dòng)將其轉(zhuǎn)換成外部脈沖當(dāng)量 。 分辨率 一般為 0. 000 001到 0. 01 mm ，在編程時(shí)，所有 編程尺寸都應(yīng)轉(zhuǎn)換成與最小設(shè)定單位相應(yīng)的數(shù)值。 35 數(shù)控 技術(shù)的基本概念 Huazhong Univ. of Sci. Tech. ? 數(shù)控系統(tǒng)的 功能 （ 5） 進(jìn)給 功能 指 數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)給速度的 控制功能 1）進(jìn)給 速度控制 進(jìn) 給速度控制功能實(shí)現(xiàn)對刀具相對工件的運(yùn)動(dòng)速度的控 制，該速度的單位為 mm/min。 2 ）同步進(jìn)給速度控制 可 實(shí)現(xiàn)切削速度和進(jìn)給速度 的同步 ，同步進(jìn)給速度的單位為 mm/r 。該功能要求主軸必須裝有位置編碼器， 用于加工 螺紋。 3）進(jìn)給倍率（進(jìn)給修調(diào)率 ） 控制 通過 該功能可實(shí)現(xiàn)人工實(shí)時(shí)修調(diào)進(jìn)給速度， 即通過面板的倍率波段開關(guān)在 0到 200% 之間對其進(jìn)行實(shí)時(shí)修調(diào) 。 （ 6） 自動(dòng)加減速度 功 能 機(jī)械 設(shè)備運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變（如加減速、啟停等）時(shí)易產(chǎn)生沖擊，為避免或減少?zèng)_擊 ，系統(tǒng) 應(yīng)該具有自動(dòng)加減速度 功能 。 36 數(shù)控 技術(shù)的基本概念 Huazhong Univ. of Sci. Tech. ? 數(shù)控系統(tǒng)的 功能 （ 6） 自動(dòng)加減速度 功 能 直線 加減速、指數(shù)加減速、拋物線 加減速 、鼓形加減速。加減速控制一般由軟件實(shí)現(xiàn)，可在插補(bǔ)前進(jìn)行（插補(bǔ)前加減速 ），也 可以在插補(bǔ)后進(jìn)行（插補(bǔ)后加減速） 。 （ 7） 主軸 功能 1）主軸轉(zhuǎn)速（切削速度）控制 指 實(shí)現(xiàn)刀具切削點(diǎn)切削速度 的控制功能，刀具切削點(diǎn)切削速度的單位為 m/min 。 2 ）恒線速度控制 保證 刀具切削點(diǎn)的切削速度為 恒速 3）主軸 定向控制 主軸 定向控制功能是實(shí)現(xiàn)主軸周向定位于特定點(diǎn)的 控制功能 。 4） C 軸控制 實(shí)現(xiàn) 主軸周向定位于任意 位置 5）切削倍率（進(jìn)給修調(diào)率）控制 可 實(shí)現(xiàn)人工實(shí)時(shí) 修調(diào)切削速度的功能，即通過面板的倍率波段開關(guān)在 0到 200% 之間對其進(jìn)行實(shí)時(shí)修調(diào)。 37 數(shù)控 技術(shù)的基本概念 Huazhong Univ. of Sci. Tech. ? 數(shù)控系統(tǒng)的 功能 （ 8） 輔助 功能 指控 制機(jī)床及其輔助裝置通斷（如主軸啟｛亭、轉(zhuǎn)向，刀庫啟停等）的 功能 （ 9） 刀具管理 功能 實(shí)現(xiàn) 對刀具幾何尺寸和刀具壽命管理的功能，加工中心都應(yīng)具有 此 功能 。 刀具 幾何 尺寸 （ 刀具 的半徑和 長度 ） ，供 刀具補(bǔ)償功能使用 ； 刀具壽命 （ 時(shí)間壽命 ） ， 當(dāng)某刀具的時(shí)間壽命到期時(shí)，數(shù)控系統(tǒng)將提示用戶更換刀具； 另外，數(shù)控系統(tǒng)都具有 T 功能即刀具號管理功能，它用于標(biāo)識刀庫中的刀具和自動(dòng) 選擇加工刀具。 （ 10） 補(bǔ)償 功能 1）刀具半徑和長度 補(bǔ)償 當(dāng) 刀具的半徑和長度發(fā)生變化（如刀具更換、刀具磨損等）時(shí)，為了應(yīng) 用原加工程序， 必須作 相應(yīng)的補(bǔ)償。 38 數(shù)控 技術(shù)的基本概念 Huazhong Univ. of Sci. Tech. ? 數(shù)控系統(tǒng)的 功能 （ 10） 補(bǔ)償 功能 2） 傳動(dòng)鏈誤差補(bǔ)償傳動(dòng)鏈 誤差補(bǔ)償 包括 螺距誤差補(bǔ)償和反向間隙誤差補(bǔ)償 功能?？深A(yù)先測出螺距誤差和反向間隙，然后按要求輸入數(shù)控裝置相應(yīng)的存儲(chǔ)單元 內(nèi)，在加工過程中進(jìn)行實(shí)時(shí)補(bǔ)償 。 3） 非線性 誤差補(bǔ)償 對 諸如熱變形、靜態(tài)彈性變形、空間誤 差以及由刀具磨損所引起的加工誤差，外界干擾產(chǎn)生的隨機(jī)誤差等，采用人工智能、 專家系統(tǒng)等新技術(shù)進(jìn)行建模，利用模型實(shí)施的智能補(bǔ)償 。 （ 11） 程序編制 功能 將 零件加工的工藝順序、運(yùn)動(dòng)軌跡與方向、位移量、工藝參數(shù)以及輔助動(dòng)作，按 動(dòng)作 順序，用數(shù)控機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)所規(guī)定的代碼和程序格式，編制成加工程序單，再將 程序單中的內(nèi)容記錄在控制介質(zhì)上，輸送給數(shù)控 系統(tǒng) 。 39 數(shù)控 技術(shù)的基本概念 Huazhong Univ. of Sci. Tech. ? 數(shù)控系統(tǒng)的 功能 （ 12） 固定循環(huán) 功能 將實(shí)現(xiàn)典型動(dòng)作 （如鉆孔、鍾孔等） 的 程序預(yù)先編好并存儲(chǔ)在系統(tǒng)內(nèi)存中，用代碼進(jìn)行指定，加 工時(shí)調(diào)用這類己成為固定循環(huán)指令的 代碼 。 （ 13） 人機(jī)對話功能 在 數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)配有薄膜場效應(yīng)晶體管（ TFT ）顯示屏，通過軟件可實(shí)現(xiàn)字符和圖 形的顯示，以方便用戶的操作和使用 。 （ 14） 自診斷功能 指 數(shù)控系統(tǒng)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)故障預(yù)報(bào)和故障定位的功能?，F(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng) 具有 開機(jī)自診斷、在線自診斷、離線自診斷、遠(yuǎn)程通信診斷等功能，這些自診斷功能主要 是用軟件來實(shí)現(xiàn)的 。 （ 15）通信功能 指 數(shù)控系統(tǒng)與外界進(jìn)行信息和數(shù)據(jù)交換的功能 。 RS232 和 Inter 接口 40 數(shù)控 技術(shù)的基本概念 Huazhong Univ. of Sci. Tech. ? 數(shù)控機(jī)床的發(fā)展 趨勢 （ 1） 運(yùn)行 高速 化 指使 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)、主軸轉(zhuǎn)動(dòng)、刀具交換、托盤交換實(shí)現(xiàn)高速化，并且具有高加（減）速 率 。 機(jī)床 主軸轉(zhuǎn)速 己 由 8 000 12 000 r/min 提高到 100000 r/min。 并 向 200 000 r/min 逼近 ； 在 進(jìn)給速度方面，當(dāng)分辨率為 1 181。m 時(shí)，最大快速移動(dòng)速度 可達(dá) 240 m/min 。 在 最高進(jìn)給速度下可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜型面的精確加工 ，加工 長度為 1 mm 小 段時(shí)，最大進(jìn)給速度可達(dá) 30 m/min ，并且具有 1. 5g(g 為重力加速度）的 加 （ 減 ）速率 。 高速 加工能否 實(shí)現(xiàn)僅 取決于 設(shè)備 、 機(jī)床 、刀具、夾具和數(shù)控系統(tǒng)以及 編程技術(shù)等 。需要 新的數(shù)控系統(tǒng)、高速電主軸和高速伺服進(jìn)給驅(qū)動(dòng)，以 及機(jī)床結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和輕量化。 41 數(shù)控 技術(shù)的發(fā)展趨勢 Huazhong Univ. of Sci. Tech. ? 數(shù)控機(jī)床的發(fā)展 趨勢 （ 2） 加工高精 化 機(jī)床 不僅要具有很高的幾何精度，還必須具有很 高的 運(yùn)動(dòng)軌跡精度 。 數(shù)控 機(jī)床的定位誤差已 由 0. 01 0. 02 mm 降低到 0. 008 mm 左右，亞微米級機(jī)床已達(dá)到 0. 0 005 mm 左右 。加工 中心的定位誤差為 177。 18