【文章內容簡介】 在加工范圍 之內 ， 個別 情況下工件的輪廓也可大于 機床的 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 該機床安裝工件大小的最大范圍，通常 應選擇比最大加工工件稍大一點的 臺面 。 3） 承載能力 反映 該機床能加工零件的最大 重量 4） 主軸功率和進給軸 扭矩 反映 該 機床的加工能力， 同時也可間接反映機床的剛度和強度 能力 。 28 數控 技術的基本概念 Huazhong Univ. of Sci. Tech. ? 數控機床的主要指標 （ 1） 規(guī)格 指標 5） 控制軸數和聯動軸 數 控制 軸數 指 機床數控裝置能夠控 制的進給軸數，現在也有數控機床生產廠家認為控制軸數包括所有的運動軸，即進給 軸、主軸、刀庫 軸 。 數控 機床控制軸數和數控裝置的運算處理能力、運算 速度及內存 容量等 有關 。 聯動 軸數 是指數控機床控制多個進給軸，使它們按零件輪廓規(guī)定 的規(guī)律 運動的進給軸數目，它反映數控機床的曲面加工 能力 。 （ 2） 精度 指標 綜合 反映機床的關鍵零部件和總裝后的幾何形狀誤差的 指標 。 29 數控技術的基本概念 Huazhong Univ. of Sci. Tech. ? 數控機床的主要指標 （ 2） 精度 指標 1） 定位 精度 指 數控機床工作臺等移動部件在確定的終點所達到 的實際位置精度，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)、進給系統(tǒng) 等的誤差，以及移動部件導軌的幾何誤差等。定位誤差將直接影響零件加工的精度。 2） 重復 定位 精度 指 在同一臺數控機床上，應用相同程序、相 同代碼加工一批零件，所得到的連續(xù)結果的一致程度 。 重復 定位精度受伺服系統(tǒng) 特性 、進給傳動環(huán)節(jié)的間隙與剛性及摩擦特性等因素的 影響 。 重復 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 數控 技術的基本概念 Huazhong Univ. of Sci. Tech. ? 數控機床的主要指標 （ 2） 精度 指標 3） 分 度 精度 指 分度工作臺在分度時要求的理論回轉角度值和 實際 回轉角度值的差值 。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 數控機床各坐標軸達到規(guī)定的零點的精度，其 誤差稱為 回零誤差 。 回零誤差包括整個進給伺服系統(tǒng)的誤差，它直接 影響機床坐標系的建立精度 。 （ 3） 性能指標 1） 最高主軸轉速和最大 加速度 指 主軸所能達到的最高轉 速，是影響零件表面加工質量、生產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 數控 技術的基本概念 Huazhong Univ. of Sci. Tech. ? 數控 機床的主要指標 （ 3） 性能指標 反映 主軸提速能力的性能指標，也是反映加工 效率 。 2） 最高快移速度和最高進給 速度 指進 給軸在非加工狀態(tài)下 的最高移動速度，最高進給速度是指進給軸在加工狀態(tài)下的最高移動 速度 。 是 影 響零件加工質量、生產效率及刀具壽命的主要 因素 ，二者均受數控裝置的運算速度、 機床動特性及工藝系統(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效率的 性能 指標。 3） 可靠性 指標 32 數控 技術的基本概念 Huazhong Univ. of Sci. Tech. ? 數控 機床的主要 指標 33 數控 技術的基本概念 Huazhong Univ. of Sci. Tech. ? 數控系統(tǒng)的 功能 數控 系統(tǒng)的功能是指滿足用戶操作和機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 數控系統(tǒng)控制和聯動控制進給軸的功能。數控的控制進給軸有 移動軸 和回轉軸、基本軸和附加軸 。 聯動控制 的軸數越多，數控系統(tǒng)就越復雜，編程也越困難。 （ 2） 準備 功能 指定 機床動作方式的功能，包括基本移動、坐標設定、平面選擇、 固定循環(huán) 、刀具補償、程序暫停等多種 操作 。 （ 3） 插補 功能 數控 系統(tǒng)實現零件輪廓（平面或空間）加工軌跡運算的功能，反映 數控 機床加工輪廓的能力，其實時性很強，關系到系統(tǒng)能否高速運行 。 直線 、 圓弧 、 拋物線 、橢圓、螺旋曲線、樣條曲線插補 34 數控 技術的基本概念 Huazhong Univ. of Sci. Tech. ? 數控系統(tǒng)的 功能 （ 4） 分辨率（脈沖當量 ） 指 兩個相鄰的分散細節(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 數控 系統(tǒng)重要精度 指標 。 1）表示數控系統(tǒng)發(fā)出一個指令脈沖，經伺服系統(tǒng)的轉換、放大、反饋后驅動 機 床上的工件（或刀具）實際移動的最小位移量，稱為實際脈沖當量或外部脈沖當量 ，原始數據 之一，其數值的大小決定了數控機床的加工精 度和表面質量 。 2） 表示內部運算的最小設定單位，稱為內部脈沖當量，比外部脈沖當量小得 多。數控系統(tǒng)在輸出位移量前會自動將其轉換成外部脈沖當量 。 分辨率 一般為 0. 000 001到 0. 01 mm ，在編程時，所有 編程尺寸都應轉換成與最小設定單位相應的數值。 35 數控 技術的基本概念 Huazhong Univ. of Sci. Tech. ? 數控系統(tǒng)的 功能 （ 5） 進給 功能 指 數控系統(tǒng)進給速度的 控制功能 1）進給 速度控制 進 給速度控制功能實現對刀具相對工件的運動速度的控 制，該速度的單位為 mm/min。 2 ）同步進給速度控制 可 實現切削速度和進給速度 的同步 ，同步進給速度的單位為 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）進給倍率（進給修調率 ） 控制 通過 該功能可實現人工實時修調進給速度， 即通過面板的倍率波段開關在 0到 200% 之間對其進行實時修調 。 （ 6） 自動加減速度 功 能 機械 設備運動狀態(tài)改變（如加減速、啟停等）時易產生沖擊，為避免或減少沖擊 ，系統(tǒng) 應該具有自動加減速度 功能 。 36 數控 技術的基本概念 Huazhong Univ. of Sci. Tech. ? 數控系統(tǒng)的 功能 （ 6） 自動加減速度 功 能 直線 加減速、指數加減速、拋物線 加減速 、鼓形加減速。加減速控制一般由軟件實現，可在插補前進行（插補前加減速 ），也 可以在插補后進行（插補后加減速） 。 （ 7） 主軸 功能 1）主軸轉速（切削速度）控制 指 實現刀具切削點切削速度 的控制功能，刀具切削點切削速度的單位為 m/min 。 2 ）恒線速度控制 保證 刀具切削點的切削速度為 恒速 3）主軸 定向控制 主軸 定向控制功能是實現主軸周向定位于特定點的 控制功能 。 4） C 軸控制 實現 主軸周向定位于任意 位置 5）切削倍率（進給修調率）控制 可 實現人工實時 修調切削速度的功能，即通過面板的倍率波段開關在 0到 200% 之間對其進行實時修調。 37 數控 技術的基本概念 Huazhong Univ. of Sci. Tech. ? 數控系統(tǒng)的 功能 （ 8） 輔助 功能 指控 制機床及其輔助裝置通斷（如主軸啟｛亭、轉向，刀庫啟停等）的 功能 （ 9） 刀具管理 功能 實現 對刀具幾何尺寸和刀具壽命管理的功能，加工中心都應具有 此 功能 。 刀具 幾何 尺寸 （ 刀具 的半徑和 長度 ） ，供 刀具補償功能使用 ； 刀具壽命 （ 時間壽命 ） ， 當某刀具的時間壽命到期時，數控系統(tǒng)將提示用戶更換刀具； 另外，數控系統(tǒng)都具有 T 功能即刀具號管理功能，它用于標識刀庫中的刀具和自動 選擇加工刀具。 （ 10） 補償 功能 1）刀具半徑和長度 補償 當 刀具的半徑和長度發(fā)生變化（如刀具更換、刀具磨損等）時，為了應 用原加工程序， 必須作 相應的補償。 38 數控 技術的基本概念 Huazhong Univ. of Sci. Tech. ? 數控系統(tǒng)的 功能 （ 10） 補償 功能 2） 傳動鏈誤差補償傳動鏈 誤差補償 包括 螺距誤差補償和反向間隙誤差補償 功能?？深A先測出螺距誤差和反向間隙，然后按要求輸入數控裝置相應的存儲單元 內，在加工過程中進行實時補償 。 3） 非線性 誤差補償 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，外界干擾產生的隨機誤差等，采用人工智能、 專家系統(tǒng)等新技術進行建模，利用模型實施的智能補償 。 （ 11） 程序編制 功能 將 零件加工的工藝順序、運動軌跡與方向、位移量、工藝參數以及輔助動作，按 動作 順序，用數控機床的數控系統(tǒng)所規(guī)定的代碼和程序格式，編制成加工程序單，再將 程序單中的內容記錄在控制介質上，輸送給數控 系統(tǒng) 。 39 數控 技術的基本概念 Huazhong Univ. of Sci. Tech. ? 數控系統(tǒng)的 功能 （ 12） 固定循環(huán) 功能 將實現典型動作 （如鉆孔、鍾孔等） 的 程序預先編好并存儲在系統(tǒng)內存中，用代碼進行指定，加 工時調用這類己成為固定循環(huán)指令的 代碼 。 （ 13） 人機對話功能 在 數控系統(tǒng)內配有薄膜場效應晶體管（ TFT ）顯示屏，通過軟件可實現字符和圖 形的顯示，以方便用戶的操作和使用 。 （ 14） 自診斷功能 指 數控系統(tǒng)自動實現故障預報和故障定位的功能?，F代數控系統(tǒng) 具有 開機自診斷、在線自診斷、離線自診斷、遠程通信診斷等功能，這些自診斷功能主要 是用軟件來實現的 。 （ 15）通信功能 指 數控系統(tǒng)與外界進行信息和數據交換的功能 。 RS232 和 Inter 接口 40 數控 技術的基本概念 Huazhong Univ. of Sci. Tech. ? 數控機床的發(fā)展 趨勢 （ 1） 運行 高速 化 指使 進給運動、主軸轉動、刀具交換、托盤交換實現高速化，并且具有高加（減）速 率 。 機床 主軸轉速 己 由 8 000 12 000 r/min 提高到 100000 r/min。 并 向 200 000 r/min 逼近 ； 在 進給速度方面，當分辨率為 1 181。m 時，最大快速移動速度 可達 240 m/min 。 在 最高進給速度下可實現復雜型面的精確加工 ，加工 長度為 1 mm 小 段時，最大進給速度可達 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 實現僅 取決于 設備 、 機床 、刀具、夾具和數控系統(tǒng)以及 編程技術等 。需要 新的數控系統(tǒng)、高速電主軸和高速伺服進給驅動，以 及機床結構的優(yōu)化和輕量化。 41 數控 技術的發(fā)展趨勢 Huazhong Univ. of Sci. Tech. ? 數控機床的發(fā)展 趨勢 （ 2） 加工高精 化 機床 不僅要具有很高的幾何精度，還必須具有很 高的 運動軌跡精度 。 數控 機床的定位誤差已 由 0. 01 0. 02 mm 降低到 0. 008 mm 左右，亞微米級機床已達到 0. 0 005 mm 左右 。加工 中心的定位誤差為 177。 18