【文章內(nèi)容簡介】 控設(shè)備的工作原理與組成 1．?dāng)?shù)控設(shè)備的工作原理 操作者根據(jù)數(shù)控工作要求編制數(shù)控程序，并將數(shù)控程序記錄在程序介質(zhì)（如穿孔紙帶、磁帶、磁盤等）上。數(shù)控程序經(jīng)數(shù)控設(shè)備的輸入輸出接口輸入到數(shù)控設(shè)備中，控制系統(tǒng)按數(shù)控程序控制該設(shè)備執(zhí)行機構(gòu)的各種動作或運動軌跡，達(dá)到規(guī)定的工作結(jié)果。圖 01 是數(shù)控設(shè)備的一般工作原理圖。 2．?dāng)?shù)控設(shè)備的組 成與功能 數(shù)控設(shè)備的基本結(jié)構(gòu) ： 主要由輸入輸出裝置、計算機數(shù)控裝置、伺服系統(tǒng)和受控設(shè)備等四部分組成。 (1)輸入輸出裝置 輸入輸出裝置主要用于零件數(shù)控程序的編譯、存貯、打印和顯示等。簡單的輸入輸出裝置只包括鍵盤和發(fā)光二極管顯示器。一般的輸入輸出裝置除了人機對話編程鍵盤和 CRT外，還包括紙帶、磁帶或磁盤輸入機、穿孔機等。高級的輸入輸出裝置還包括自動編程機或 CAD/CAM 系統(tǒng)。 (2)計算機數(shù)控裝置 計算機數(shù)控裝置是數(shù)控設(shè)備的核心。它根據(jù)輸入的程序和數(shù)據(jù)，經(jīng)過數(shù)控裝置的系統(tǒng)軟件 或邏輯電路進(jìn)行編譯、運算和邏輯處理后，輸出各種信號和指令。 (3) 伺服系統(tǒng) 伺服系統(tǒng)由伺服驅(qū)動電路和伺服驅(qū)動裝置組成，并與設(shè)備的執(zhí)行部件和機械傳動部件組成數(shù)控設(shè)備的進(jìn)給系統(tǒng)。它根據(jù)數(shù)控裝置發(fā)來的速度和位移指令，控制執(zhí)行部件的進(jìn)給速度、方向和位移。 (4) 受控設(shè)備 控設(shè)備是被控制的對象，是數(shù)控設(shè)備的主體，一般都需要對它進(jìn)行位移、角度和各種開關(guān)量的控制。在閉環(huán)控制的受控設(shè)備上一般都裝有位置檢測裝置，以便將位置和各種狀態(tài)信號反饋給計算機數(shù)控裝置。 二 數(shù)控設(shè)備的分類 數(shù)控 設(shè)備的種類很多，各行業(yè)都有自己的數(shù)控設(shè)備和分類方法。在機床行業(yè)，數(shù)控機床通常從以下不同角度進(jìn)行分類。 1．按工藝用途分類 按其工藝用途可以劃分為以下四大類： （ 1）金屬切削類 指采用車、銑、鏜、鉆、鉸、磨、刨等各種切削工藝的數(shù)控機床。它又可分為兩類： 9 ① 普通數(shù)控機床 普通數(shù)控機床一般指在加工工藝過程中的一個工序上實現(xiàn)數(shù)字控制的自動化機床，有數(shù)控車、銑、鉆、鏜及磨床等。普通數(shù)控機床在自動化程度上還不夠完善，刀具的更換與零件的裝夾仍需人工來完成。 ② 數(shù)控加工中心 數(shù)控加工 中心 MC 是帶有刀庫和自動換刀裝置的數(shù)控機床。在加工中心上，可使零件一次裝夾后，實現(xiàn)多道工序的集中連續(xù)加工。加工中心的類型很多，一般分為立式加工中心、臥式加工中心和車削加工中心等。加工中心由于減少了多次安裝造成的定位誤差，所以提高了零件各加工面的位置精度，近年來發(fā)展迅速。 （ 2）金屬成形類 指采用擠、壓、沖、拉等成形工藝的數(shù)控機床，常用的有數(shù)控彎管機、數(shù)控壓力機、數(shù)控沖剪機、數(shù)控折彎機、數(shù)控旋壓機等。 （ 3）特種加工類 主要有數(shù)控電火花線切割機、數(shù)控電火花成形機、數(shù)控激光與火焰切割機等。 （ 4）測量、繪圖類 主要有數(shù)控繪圖機、數(shù)控坐標(biāo)測量機、數(shù)控對刀儀等。 2．按控制運動的方式分類 （ 1）點位控制數(shù)控機床 這類數(shù)控機床有數(shù)控鉆床、數(shù)控坐標(biāo)鏜床、數(shù)控沖床等。 （ 2）點位直線控制數(shù)控機床 這類機床有數(shù)控車床和數(shù)控銑床等。 （ 3）輪廓控制數(shù)控機床 這類機床有數(shù)控車床、銑床、磨床和加工中心等。 3．按伺服系統(tǒng)的控制方式分類 （ 1）開環(huán)數(shù)控機床 它沒有位置檢測元件，其結(jié)構(gòu)較簡單、成本較低、調(diào)試維修方便，但由于受步進(jìn)電機的步距精度和傳動機構(gòu)的傳動精度的 影響，難于實現(xiàn)高精度的位置控制，進(jìn)給速度也受步進(jìn)電機工作頻率的限制。一般適用于中、小型經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機床。 （ 2）半閉環(huán)控制數(shù)控機床 它是將位置檢測元件安裝在驅(qū)動電機的端部或傳動絲桿端部，間接測量執(zhí)行部件的實際位置或位移。這類控制可以獲得比開環(huán)系統(tǒng)更高的精度，調(diào)試比較方便，因而得到廣泛應(yīng)用。 （ 3）閉環(huán)控制數(shù)控機床 它是將位置檢測元件直接安裝在機床工作臺上。由于它采用了反饋控制，可以清除包括工作臺傳動鏈在內(nèi)的傳動誤差，因而定位精度高，速度更快。但由于系統(tǒng)復(fù)雜，調(diào)試和維修較困難，成本高，一般適用于 精度要求高的數(shù)控機床。 此外，按所用數(shù)控系統(tǒng)的檔次通常把數(shù)控機床分為低檔、中檔、高檔三類數(shù)控機床。中檔、高檔數(shù)控機床一般稱為全功能數(shù)控或標(biāo)準(zhǔn)型數(shù)控。 10 （二） 數(shù)控加工在機械制造中的地位和作用 隨著科學(xué)技術(shù)和社會生產(chǎn)的不斷發(fā)展，機械制造技術(shù)發(fā)生了深刻的變化，機械產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)越來越合理，其性能、精度和效率日趨提高，因此對加工機械產(chǎn)品的生產(chǎn)設(shè)備提出了高性能、高精度和高自動化的要求。 在機械產(chǎn)品中，單件和小批量產(chǎn)品占到 70﹪～ 80﹪。由于這類產(chǎn)品的生產(chǎn)批量小、品種多，一般都采用通用機床加工，其自動化程度不高，難于提高生產(chǎn)效率和保證產(chǎn)品質(zhì)量。要實現(xiàn)這類產(chǎn)品生產(chǎn)的自動化成為了機械制造業(yè)中長期未能解決的難題。 為解決大批大量生產(chǎn)的產(chǎn)品的高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)問題，一般采用專用機床、組合機床、專用自動化機床以及專用自動生產(chǎn)線和自動化車間進(jìn)行生產(chǎn)。但其生產(chǎn)周期長，產(chǎn)品改型不易，因而使新產(chǎn)品的開發(fā)周期增長，生產(chǎn)設(shè)備使用的柔性很差。 現(xiàn)代機械產(chǎn)品的一些關(guān)鍵零部件，往往都精密復(fù)雜，加工批量小， 改型頻繁，顯然不能在專用機床或組合機床上加工。而借助靠模和仿形機床，或者借助劃線和樣板用手工操作的方法來加工，加工精度和生產(chǎn)效率受到很大的限制。特別對空間的復(fù)雜曲線曲面，在普通機床上根本無法實現(xiàn)。 為了解決單件、小批量生產(chǎn)，特別是復(fù)雜型面零件的自動化加工，數(shù)控加工應(yīng)運而生。自 1952 年美國 PARSONS 公司與麻省理工學(xué)院（ MIT）合作研制了第一臺三坐標(biāo)立式數(shù)控銑床以來，機械制造行業(yè)發(fā)生了技術(shù)革命，使機械制造業(yè)的發(fā)展進(jìn)入了一個新的階段。以后成功研制了數(shù)控轉(zhuǎn)塔式?jīng)_床、數(shù)控轉(zhuǎn)塔鉆床、加工中心 MC 等。隨著 CNC 技術(shù)、信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及系統(tǒng)工程學(xué)的發(fā)展，在 20 世紀(jì) 60 年代以后先后出現(xiàn)了直接數(shù)字控制系統(tǒng) DNC、柔性制造系統(tǒng) FMS、柔性制造單元 FMC、計算機集成制造系統(tǒng) CIMS 等。 數(shù)控加工是機械制造中的先進(jìn)加工技術(shù)。它的廣泛使用給機械制造業(yè)的生產(chǎn)方式、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)帶來了深刻的變化，是制造業(yè)實現(xiàn)自動化、柔性化、集成化生產(chǎn)的基礎(chǔ)，為機械制造行業(yè)和國民經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生了巨大的效益。 11 第三章 零件圖的審查分析與技術(shù)要求的確定 在制訂零件的機械加工工藝規(guī)程之前，對零件進(jìn)行工藝性分 析，以及對產(chǎn)品零件圖提出修改意見，是制訂工藝規(guī)程的一項重要工作。 首先應(yīng)熟悉零件在產(chǎn)品中的作用、位置、裝配關(guān)系和工作條件，搞清楚各項技術(shù)要求對零件裝配質(zhì)量和使用性能的影響，找出主要的和關(guān)鍵的技術(shù)要求，然后對零件圖樣進(jìn)行分析。 1. 零件圖的完整性和正確性 在了解零件形狀和結(jié)構(gòu)之后，應(yīng)檢查零件視圖是否正確、足夠，表達(dá)是否直觀、清楚，繪制是否符合國家標(biāo)準(zhǔn)，尺寸、公差以及技術(shù)要求的標(biāo)注是否齊全、合理等。 2. 零件的技術(shù)要求 零件的技術(shù)要求包括下列幾個方面：加工表面的尺寸精度；主要加工表面的形狀精度；主要加 工表面之間的相互位置精度；加工表面的粗糙度以及表面質(zhì)量方面的其它要求；熱處理要求；其它要求 (如動平衡、未注圓角或倒角、去毛刺、毛坯要求等 )要注意分析這些要求在保證使用性能的前提下是否經(jīng)濟(jì)合理，在現(xiàn)有生產(chǎn)條件下能否實現(xiàn)。 3. 零件的材料分析 即分析所提供的毛坯材質(zhì)本身的機械性能和熱處理狀態(tài)，毛坯的鑄造品質(zhì)和被加工部位的材料硬度，是否有白口、夾砂、疏松等。判斷其加工的難易程度，為選擇刀具材料和切削用量提供依據(jù)。所選的零件材料應(yīng)經(jīng)濟(jì)合理，切削性能好，滿足使用性能的要求。 4. 零件的尺寸標(biāo)注 零件圖上的重 要尺寸應(yīng)直接標(biāo)注，而且在加工時應(yīng)盡量使工藝基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)重合，并符合尺寸鏈最短的原則。 零件圖上標(biāo)注的尺寸應(yīng)便于測量，不要從軸線、中心線、假想平面等難以測量的基準(zhǔn) 標(biāo)注尺寸。 零件圖上的尺寸不應(yīng)標(biāo)注成封閉式，以免產(chǎn)生矛盾。 零件上非配合的自由尺寸，應(yīng)按加工順序盡量從工藝基準(zhǔn)注出。 零件上各非加工表面的位置尺寸應(yīng)直接標(biāo)注，而非加工面與加工面之間只能有一個聯(lián)系尺寸。 根據(jù)生產(chǎn)、技術(shù)條件和對產(chǎn)品的使用要求，從工藝的角度出發(fā)，審查零件圖樣的視圖、尺寸、公差和技術(shù) 要求的完整性與正確性 。加工要求的合理性；零件結(jié)構(gòu)的工 藝性等 畢業(yè)設(shè)計該零件為軸類零件，需通過旋轉(zhuǎn)運動的加工方法進(jìn)行切削加工，所以使用車床進(jìn)行加工。 零件視圖完整清晰，尺寸標(biāo)注與公差要求合理，工藝正確，加工要求合理，加工精度要求一般，其他技術(shù)要求有表面粗糙度，要求 Ra 最大值為 ，并只對軸的右端由此要求，以方便與其他零件進(jìn)行配合。 零件輪廓曲線形狀比較復(fù)雜，左端部還要求要攻 M36 要求的螺紋，輪廓上要求要加工一段球形 SR20177。，四段圓弧，從右到左分別為一段 R10 圓弧、一段 R5 圓弧，兩段R1 圓弧。此外還要求加工兩個 2 的倒角。 12 第四章 毛 坯的確定 在制訂機械加工工藝規(guī)程時，正確選擇合適的毛坯，對零件的加工質(zhì)量、材料消耗和加工工時都有很大的影響。顯然毛坯的尺寸和形狀越接近成品零件，機械加工的勞動量就越少，但是毛坯的制造成本就越高，所以應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)，綜合考慮毛坯制造和機械加工的費用來確定毛坯，以求得最好的經(jīng)濟(jì)效益 冷沖壓件毛坯可以非常接近成品要求，在小型機械、儀表、輕工電子產(chǎn)品方面應(yīng)用廣泛。但因沖壓模具昂貴而僅用于大批大量生產(chǎn)。