【導(dǎo)讀】要求學(xué)生結(jié)合畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題參閱一篇以上的外文資料，并翻譯至少一萬印刷符以上的譯文。成，作為成績(jī)考核的一部分。

　　

【正文】 任何 組合機(jī)床 最基本的功能是具有自動(dòng)、精確、一致的運(yùn)動(dòng)控制。大多數(shù)普通機(jī)床完全運(yùn)用機(jī)械裝置實(shí)現(xiàn)其所需的運(yùn)動(dòng)，而 組合機(jī)床 是以一種全新的方式控制機(jī)床的運(yùn)動(dòng)。各種數(shù)控設(shè)備有兩個(gè)或多個(gè)運(yùn)動(dòng) 方向，稱為軸。這些軸沿著其長(zhǎng)度方向精確、自動(dòng)定位。最常用的兩類軸是直線軸（沿直線軌跡）和旋轉(zhuǎn)軸（沿圓形軌跡）。 普通機(jī)床需通過旋轉(zhuǎn)搖柄和手輪產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，而 組合機(jī)床 通過編程指令產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)。通常，幾乎所有的 組合機(jī)床 的運(yùn)動(dòng)類型（快速定位、直線插補(bǔ)和圓弧插補(bǔ)）、移動(dòng)軸、移動(dòng)距離以及移動(dòng)速度（進(jìn)給速度）都是可編程的。 數(shù)控系統(tǒng)中的 TRANSFER AND UNIT MACHINE 指令命令驅(qū)動(dòng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)某一精確的轉(zhuǎn)數(shù)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)隨即使?jié)L珠絲杠旋轉(zhuǎn)，滾珠絲杠將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成直線軸（滑臺(tái)）運(yùn)動(dòng)?；_(tái)上的反饋裝置（直 線光柵尺）使數(shù)控系統(tǒng)確認(rèn)指令轉(zhuǎn)數(shù)已完成，參見圖 1。 圖 1 普通的臺(tái)虎鉗上有著同樣的基本直線運(yùn)動(dòng)，盡管這是相當(dāng)原始的類比。旋轉(zhuǎn)虎鉗搖柄就是旋轉(zhuǎn)絲杠，絲杠帶動(dòng)虎鉗鉗口移動(dòng)。與臺(tái)虎鉗相比， 組合機(jī)床 的直線軸是非常精確的，軸的驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)精確控制直線軸的移動(dòng)距離。 軸運(yùn)動(dòng)命令的方式 理解坐標(biāo) 對(duì) TRANSFER AND UNIT MACHINE 用戶來說，為了達(dá)到給定的直線移動(dòng)量而指令各軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)多少轉(zhuǎn)，從而使坐標(biāo)軸運(yùn)動(dòng)，這種方法是不可行的。（這就好像為了使鉗口準(zhǔn)確移動(dòng) 1 英寸需要計(jì)算出臺(tái)虎鉗搖柄的轉(zhuǎn)數(shù)?。?事實(shí)上，所有的數(shù)控系統(tǒng)都能通過采用坐標(biāo)系的形式以一種較為簡(jiǎn)單而且合理的方式來指令軸的運(yùn)動(dòng)。 組合機(jī)床 上使用最廣泛的兩種坐標(biāo)系是直角坐標(biāo)系和極坐標(biāo)系。目前用得較多的是直角坐標(biāo)系。 編程零點(diǎn)建立數(shù)控程序中運(yùn)動(dòng)命令的參考點(diǎn)。這使得操作員能從一個(gè)公共點(diǎn)開始指定軸運(yùn)動(dòng)。如果編程零點(diǎn)選擇恰當(dāng)，程序所需坐標(biāo)通?？蓮膱D紙上直接獲得。 如果編程員希望刀具移動(dòng)到編程零點(diǎn)右方 1 英寸（ 毫米）的位置，則用這種方法指令 即可。如果編程員希望刀具移動(dòng)到編程零點(diǎn)上方 1 英寸的位置，則指令 。數(shù)控系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)確定（計(jì)算）各軸驅(qū) 動(dòng)電機(jī)和滾珠絲杠要轉(zhuǎn)動(dòng)多少轉(zhuǎn)，使坐標(biāo)軸到達(dá)指令的目標(biāo)位置。這使編程員以非常合理的方式命令軸的運(yùn)動(dòng)，參見圖 2 和圖 3. 理解絕對(duì)和相對(duì)運(yùn)動(dòng) 至此，所有的討論都假設(shè)采用的是絕對(duì)編程方式。用于指定絕對(duì)方式的最常用的數(shù)控代碼是 G90。絕對(duì)方式下，所有運(yùn)動(dòng)終點(diǎn)的指定都是以編程零點(diǎn)為起點(diǎn)。對(duì)初學(xué)者來說，這通常是最好也是最容易的指定軸運(yùn)動(dòng)終點(diǎn)的方法，但還有另外一種指定軸運(yùn)動(dòng)終點(diǎn)的方法。 增量方式（通常用 G91 指定）下，運(yùn)動(dòng)終點(diǎn)的指定是以刀具的當(dāng)前位置為起點(diǎn)，而不是編程零點(diǎn)。用這種方法指定軸運(yùn)動(dòng)，編程員往往會(huì)問“我該將刀具移動(dòng)多遠(yuǎn)的距離？”，盡管增量方式多數(shù)時(shí)候很有用，但一般說來，這種方法指定軸運(yùn)動(dòng)較麻煩、困難，初學(xué)者應(yīng)該重點(diǎn)使用絕對(duì)方式。 圖 2 圖 3 指令軸運(yùn)動(dòng)時(shí)一定要小心。初學(xué)者往往以增量方式思考問題。如果工作在絕對(duì)方式（初學(xué)者應(yīng)該如此），編程員應(yīng)始終在問“刀具應(yīng)該移動(dòng)到什么位置？”，這個(gè)位置是相對(duì)于編程零點(diǎn)這個(gè)固定位置而言，而不是相對(duì)于刀具當(dāng)前位置。 絕對(duì)工作方式很容易確定指令當(dāng)前位置，除此之外，它的另外一個(gè)好處涉及軸運(yùn)動(dòng)中的錯(cuò)誤。絕對(duì)方式下，如果程序的一個(gè)軸運(yùn)動(dòng)指令出錯(cuò)，則只有一個(gè)運(yùn)動(dòng)是不正確的。而另一方面，如 果在增量運(yùn)動(dòng)過程中出錯(cuò)，則從出錯(cuò)的那一點(diǎn)起，所有的運(yùn)動(dòng)都是不正確的 指定編程零點(diǎn) 記住必須以某種方式對(duì)數(shù)控系統(tǒng)指定編程零點(diǎn)的位置。指定編程零點(diǎn)的方式隨 組合機(jī)床 和數(shù)控系統(tǒng)的不同而很不相同。（較老的）一種方法是在程序中指定編程零點(diǎn)。用這種方法，編程員告訴數(shù)控系統(tǒng)從編程零點(diǎn)到機(jī)床起始點(diǎn)的距離。通常用 G92（或 G50)在程序的一開始指定，很可能在各把刀具的開頭指定編程零點(diǎn)。 另一種較新、更好的指定編程零點(diǎn)的方法是通過偏置的形式，見圖 4。通常，加工中心上用于指定編程零點(diǎn)的偏置被稱作夾具偏置，車削中心上用于指定編程零點(diǎn) 的偏置被稱作刀具幾何偏置。 圖 4 柔性制造單元 柔性制造單元（ FMC）被認(rèn)為是柔性制造子系統(tǒng)。以下是 FMC 和 FMS 之間的區(qū)別： 1. FMC 不受中央計(jì)算機(jī)的直接控制，中央計(jì)算機(jī)發(fā)出的指令被傳送到單元控制器。 2. FMC 能制造的零件族的數(shù)目有限。 FMC 一般由下列部分組成： ．單元控制器 ．可編程邏輯控制器（ PLC） ．一臺(tái)以上的機(jī)床 ．物流設(shè)備（機(jī)器人或托盤） FMC 按順序?qū)α慵鲌?zhí)行固定的加工操作。 高速加工 術(shù)語“高速加工 (HSM)”一般是指在高轉(zhuǎn)速和大進(jìn)給量下的立銑。例如，以很高的金屬切除率對(duì)鋁合金飛機(jī)翼架的凹處進(jìn)行切削。在過去的 60 年中，高速加工己經(jīng)廣泛應(yīng)用于金屬與非金屬材料，包括有特定表面形狀要求的零件生產(chǎn)和硬度高于或等于 HRC 50 的材料切削。對(duì)于大部分淬火到約為 HRC 3242 的鋼零件，當(dāng)前的切削選項(xiàng)包括： ．在軟（退火）工況下材料的粗加工和半精加工 ．達(dá)到最終硬度要求為 HRC 63 的熱處理 ．模具行業(yè)的某些零件的電極加工和放電加工 (EDM)（特別是金屬切削刀具難以加工的小半徑圓弧和深凹穴） ．用適 合的硬質(zhì)合金、金屬陶瓷、整體硬質(zhì)合金、混合陶瓷或多晶立方氮化硼（ PCBN）刀具進(jìn)行的圓柱／平面／凹穴表面的精加工和超精加工。 對(duì)于許多零件，生產(chǎn)過程牽涉到這些選項(xiàng)的組合，在模具制造案例中，它還包括費(fèi)時(shí)的精加工，結(jié)果導(dǎo)致生產(chǎn)成本高和準(zhǔn)備時(shí)間長(zhǎng)。 在模具制造業(yè)中典型的是僅生產(chǎn)一個(gè)或幾個(gè)同一產(chǎn)品。生產(chǎn)過程中產(chǎn)品的設(shè)計(jì)不斷改變，由于產(chǎn)品改變，模具制造中需要測(cè)量與反求工程。 加工的主要標(biāo)準(zhǔn)是模具的尺寸和表面粗糙度方面的質(zhì)量水平。如果加工后的質(zhì)量水平低，不能滿足要求，就需手工精加工。手工精加工可產(chǎn)生令人滿意的表面粗糙度 ，但是對(duì)尺寸和幾何精度總是產(chǎn)生不好的影響。 模具制造業(yè)的主要目標(biāo)之一，一直是并且仍然是減少或免除手工拋光，從而提高，對(duì)時(shí)間和成本效率的要求越來越高，這就迫使新工藝和生產(chǎn)技術(shù)不斷發(fā)展。高速加工提供了希望和解決方案?? 材料 新型難加工材料的開發(fā)迫切需要尋找新的切削解決方案。航空航天業(yè)使用耐熱合金鋼和不銹鋼，汽車工業(yè)使用了不同的雙金屬材料、小石墨鑄鐵，并增加了鋁的用量。模具制造業(yè)必須面對(duì)切削高硬度的淬火鋼的問題，從粗加工到精加工。 質(zhì)量 對(duì)質(zhì)量的高要求是空前激烈競(jìng)爭(zhēng)所導(dǎo)致的結(jié)果。高速加工如果使用得正確，可以在這 個(gè)領(lǐng)域提供一些解決方案。替代手工精加工是一個(gè)例子，這對(duì)有復(fù)雜3D 幾何形狀的模具尤為重要。 工藝 通過減少裝卡次數(shù)和簡(jiǎn)化物流（后勤）來縮短產(chǎn)品產(chǎn)出時(shí)間的要求在大部分情況下可由高速加工解決。模具制造業(yè)內(nèi)的一個(gè)典型目標(biāo)是在一次裝卡中完成所有完全淬火小零件的切削。使用高速切削，可以減少和免除費(fèi)時(shí)、費(fèi)錢的放電加工（ EDM) 。 設(shè)計(jì)與發(fā)展 如今競(jìng)爭(zhēng)中的主要方法之一是銷售新奇的產(chǎn)品。現(xiàn)在小汽車的平均生命周期是 4 年，計(jì)算機(jī)和配件 1 年半，手機(jī) 3 個(gè)月??這種快速的產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期和開發(fā)周期的先決條件是高速切削技術(shù)。 復(fù)雜產(chǎn)品 零 件多功能表面增加了，例如新設(shè)計(jì)的渦輪機(jī)葉片有新的、優(yōu)化的功能與特性。早期的設(shè)計(jì)允許用手工或機(jī)器人（機(jī)械手）來拋光。新型、形狀復(fù)雜的渦輪葉片必須通過切削來完成精加工，最好是用高速切削完成。薄壁工件必須用切削進(jìn)行精加工的例子越來越多（醫(yī)療設(shè)備、電子、國(guó)防產(chǎn)品、計(jì)算機(jī)零件）。 產(chǎn)品設(shè)備 切削材料、刀柄刀具、機(jī)床、數(shù)控系統(tǒng)，特別是 CAD/CAM 功能和設(shè)備的巨大發(fā)展己經(jīng)使采用新的生產(chǎn)方法和技術(shù)成為可能和必須。 高速加工的原始定義 1931 年 Salomon 的高速加工理論獲得了一項(xiàng)德國(guó)專利，他認(rèn)為“在高于常規(guī)切削速度 510 倍的切削速度下，刀刃的切削溫度將開始下降??”。 由以上得出結(jié)論：“??用常規(guī)刀具以高切削速度加工，從而提高生產(chǎn)率，這是可能的??” 可惜，現(xiàn)代研究還沒能全面驗(yàn)證這個(gè)理論。對(duì)于不同的材料，從某一切削速度開始切削刃上的溫度有所降低。 對(duì)于鋼和鑄鐵來說，這種溫度降低不大。但是對(duì)鋁和其他非金屬來說則是大的。高速切削的定義必須依據(jù)其他因素。 按照現(xiàn)在的技術(shù)，普遍認(rèn)為“高速”，是指表面速度在 110 千米／分鐘（ km/min )，或者約 330033000 英尺 /分鐘（ ft/min）。 10 千米／分鐘以上的速度屬于超 高速范疇，還在實(shí)驗(yàn)室金屬切削范圍。顯然，獲得這些表面切削速度所要求的主軸轉(zhuǎn)速直接與使用的刀具直徑有關(guān)。當(dāng)前較顯著的趨勢(shì)是采用大直徑刀具 — 這對(duì)刀具的設(shè)計(jì)有著重要的啟發(fā)。 關(guān)于高速切削的定義，存在許多觀點(diǎn)、許多謎團(tuán)和許多不同的方法。 機(jī)床維護(hù)和故障診斷 臥式加工中心維護(hù) 圖 5 以下是臥式加工中心（如圖 5 所示）的常規(guī)維護(hù)事項(xiàng)，有保養(yǎng)頻率、冷卻液容量與類型。為了使機(jī)床工作正常，保護(hù)保修權(quán)利，用戶必須遵守這些必要的規(guī)范。 每日保養(yǎng) ．每 8 小時(shí)班應(yīng)加滿冷卻液（尤其在大量使用主軸中心孔冷卻液時(shí)） ．檢查導(dǎo)軌潤(rùn)滑油箱液 位。 ．清理導(dǎo)軌防護(hù)罩和底板上的鐵屑。 ．清理換刀裝置上的鐵屑。 ．用干凈的布毯清潔主軸錐孔，并涂上清油。 每周保養(yǎng) ．檢查過濾調(diào)節(jié)器自動(dòng)排出口是否正常工作。 ．對(duì)于帶主軸中心孔冷卻（ TSC）的機(jī)床，清理冷卻箱上的鐵屑收集籃。 ．卸下冷卻箱蓋子，清除其中的沉淀物。注意要關(guān)閉冷卻液泵，處理冷卻箱前要切斷數(shù)控系統(tǒng)電源。對(duì)無 TSC 的機(jī)床每月做一次這個(gè)工作。 ．檢查氣壓表／調(diào)節(jié)器為 85 磅／平方英寸（ ) ．根據(jù)機(jī)床規(guī)格檢查液壓平衡壓力。 ．涂少量油脂于換刀裝置機(jī)械手的外邊沿，并對(duì)全部刀具都用機(jī)械手換一遍 。 每月保養(yǎng) ．檢查齒輪箱中的油位。將油加到油開始從廢油罐底部的溢流管滴出為止。 ．清理托盤底部的襯墊。 ．清理 A 軸和上料工位上的定位墊。此項(xiàng)操作需卸下托盤。 ．檢查導(dǎo)軌防護(hù)罩是否正常運(yùn)行，必要時(shí)用清油潤(rùn)滑。 每半年 ．更換冷卻液，徹底清洗冷卻箱。 ．檢查所有軟管和潤(rùn)滑管路是否破裂。 每一年 ．更換齒輪箱潤(rùn)滑油。從齒輪箱中將油排盡，慢慢注入 2 夸脫（ L）的美孚 DTE 25 潤(rùn)滑油。 ．檢查潤(rùn)滑油過濾器，清除過濾器底部的殘余物。 每?jī)赡旮鼡Q控制箱上的空氣過濾器。 故障診斷 本文旨在確定一個(gè)已知問題的解決方 案。所提供的解決方法用于給 組合機(jī)床維修人員一個(gè)可遵循的模式，首先，確定問題的根源。其次，解決問題。 利用常識(shí) 通過正確判斷當(dāng)時(shí)的故障情況，許多問題很容易解決。所有機(jī)床操作都是由程序、刀具和加工方法組成。在認(rèn)定一個(gè)故障之前，首先看看這 3 項(xiàng)工作情況。如果由于鏜桿過長(zhǎng)使得鏜刀振動(dòng)，不要指望機(jī)床修復(fù)這種故障。 如果虎鉗將工件壓彎，不要懷疑機(jī)床精度。如果不打中心孔，不要斷定是孔定位不準(zhǔn)。 首先發(fā)現(xiàn)問題 很多機(jī)械師在問題清楚之前總是指責(zé)這不好那不好，事實(shí)上，所有包修返回零件中有一半以上工作良好。如果主軸不轉(zhuǎn)，要記住主軸 與齒輪箱相連，齒輪箱與主軸電機(jī)相連，主軸電機(jī)由主軸驅(qū)動(dòng)裝置控制，主軸驅(qū)動(dòng)裝置與 I/0 板相連，I/0 板由 MOCON 模塊控制， MOCON 由中央處理器控制。這個(gè)意思是說，如果皮帶斷了，不要更換主軸驅(qū)動(dòng)裝置。發(fā)現(xiàn)問題是第一位的，不要只更換最易操作的部件。 不要胡亂修改機(jī)床 這臺(tái)機(jī)床上有成百上千個(gè)參數(shù)、電線、開關(guān)等可以改變。不要隨意更換部件和修改參數(shù)。記住，如果在維修過程中修改參數(shù)、線路等，很可能安裝出錯(cuò)或破壞其他元件?？紤]一下更換處理器板吧！首先，必須下載所有參數(shù)，卸下一大堆插頭，更換線路板，重新連接，重新裝載參數(shù) ，如果出錯(cuò)或弄彎一個(gè)小插腳，系統(tǒng)便不工作。在機(jī)床上維修時(shí)，總要考慮損壞機(jī)床的風(fēng)險(xiǎn)，決定更換之前應(yīng)對(duì)可疑件作再次檢查，這是一種廉價(jià)的保險(xiǎn)措施。在機(jī)床上做的維修越少越好。