【導讀】要求學生結合畢業(yè)設計（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，作為成績考核的一部分。

　　

【正文】 任何 組合機床 最基本的功能是具有自動、精確、一致的運動控制。大多數(shù)普通機床完全運用機械裝置實現(xiàn)其所需的運動，而 組合機床 是以一種全新的方式控制機床的運動。各種數(shù)控設備有兩個或多個運動 方向，稱為軸。這些軸沿著其長度方向精確、自動定位。最常用的兩類軸是直線軸（沿直線軌跡）和旋轉軸（沿圓形軌跡）。 普通機床需通過旋轉搖柄和手輪產(chǎn)生運動，而 組合機床 通過編程指令產(chǎn)生運動。通常，幾乎所有的 組合機床 的運動類型（快速定位、直線插補和圓弧插補）、移動軸、移動距離以及移動速度（進給速度）都是可編程的。 數(shù)控系統(tǒng)中的 TRANSFER AND UNIT MACHINE 指令命令驅動電機旋轉某一精確的轉數(shù)，驅動電機的旋轉隨即使?jié)L珠絲杠旋轉，滾珠絲杠將旋轉運動轉換成直線軸（滑臺）運動。滑臺上的反饋裝置（直 線光柵尺）使數(shù)控系統(tǒng)確認指令轉數(shù)已完成，參見圖 1。 圖 1 普通的臺虎鉗上有著同樣的基本直線運動，盡管這是相當原始的類比。旋轉虎鉗搖柄就是旋轉絲杠，絲杠帶動虎鉗鉗口移動。與臺虎鉗相比， 組合機床 的直線軸是非常精確的，軸的驅動電機的轉數(shù)精確控制直線軸的移動距離。 軸運動命令的方式 理解坐標 對 TRANSFER AND UNIT MACHINE 用戶來說，為了達到給定的直線移動量而指令各軸驅動電機旋轉多少轉，從而使坐標軸運動，這種方法是不可行的。（這就好像為了使鉗口準確移動 1 英寸需要計算出臺虎鉗搖柄的轉數(shù)?。?事實上，所有的數(shù)控系統(tǒng)都能通過采用坐標系的形式以一種較為簡單而且合理的方式來指令軸的運動。 組合機床 上使用最廣泛的兩種坐標系是直角坐標系和極坐標系。目前用得較多的是直角坐標系。 編程零點建立數(shù)控程序中運動命令的參考點。這使得操作員能從一個公共點開始指定軸運動。如果編程零點選擇恰當，程序所需坐標通?？蓮膱D紙上直接獲得。 如果編程員希望刀具移動到編程零點右方 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到編程零點上方 1 英寸的位置，則指令 。數(shù)控系統(tǒng)會自動確定（計算）各軸驅 動電機和滾珠絲杠要轉動多少轉，使坐標軸到達指令的目標位置。這使編程員以非常合理的方式命令軸的運動，參見圖 2 和圖 3. 理解絕對和相對運動 至此，所有的討論都假設采用的是絕對編程方式。用于指定絕對方式的最常用的數(shù)控代碼是 G90。絕對方式下，所有運動終點的指定都是以編程零點為起點。對初學者來說，這通常是最好也是最容易的指定軸運動終點的方法，但還有另外一種指定軸運動終點的方法。 增量方式（通常用 G91 指定）下，運動終點的指定是以刀具的當前位置為起點，而不是編程零點。用這種方法指定軸運動，編程員往往會問“我該將刀具移動多遠的距離？”，盡管增量方式多數(shù)時候很有用，但一般說來，這種方法指定軸運動較麻煩、困難，初學者應該重點使用絕對方式。 圖 2 圖 3 指令軸運動時一定要小心。初學者往往以增量方式思考問題。如果工作在絕對方式（初學者應該如此），編程員應始終在問“刀具應該移動到什么位置？”，這個位置是相對于編程零點這個固定位置而言，而不是相對于刀具當前位置。 絕對工作方式很容易確定指令當前位置，除此之外，它的另外一個好處涉及軸運動中的錯誤。絕對方式下，如果程序的一個軸運動指令出錯，則只有一個運動是不正確的。而另一方面，如 果在增量運動過程中出錯，則從出錯的那一點起，所有的運動都是不正確的 指定編程零點 記住必須以某種方式對數(shù)控系統(tǒng)指定編程零點的位置。指定編程零點的方式隨 組合機床 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。用這種方法，編程員告訴數(shù)控系統(tǒng)從編程零點到機床起始點的距離。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。 另一種較新、更好的指定編程零點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的偏置被稱作夾具偏置，車削中心上用于指定編程零點 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 不受中央計算機的直接控制，中央計算機發(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） ．一臺以上的機床 ．物流設備（機器人或托盤） FMC 按順序對零件流執(zhí)行固定的加工操作。 高速加工 術語“高速加工 (HSM)”一般是指在高轉速和大進給量下的立銑。例如，以很高的金屬切除率對鋁合金飛機翼架的凹處進行切削。在過去的 60 年中，高速加工己經(jīng)廣泛應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。對于大部分淬火到約為 HRC 3242 的鋼零件，當前的切削選項包括： ．在軟（退火）工況下材料的粗加工和半精加工 ．達到最終硬度要求為 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 合的硬質合金、金屬陶瓷、整體硬質合金、混合陶瓷或多晶立方氮化硼（ PCBN）刀具進行的圓柱／平面／凹穴表面的精加工和超精加工。 對于許多零件，生產(chǎn)過程牽涉到這些選項的組合，在模具制造案例中，它還包括費時的精加工，結果導致生產(chǎn)成本高和準備時間長。 在模具制造業(yè)中典型的是僅生產(chǎn)一個或幾個同一產(chǎn)品。生產(chǎn)過程中產(chǎn)品的設計不斷改變，由于產(chǎn)品改變，模具制造中需要測量與反求工程。 加工的主要標準是模具的尺寸和表面粗糙度方面的質量水平。如果加工后的質量水平低，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)的主要目標之一，一直是并且仍然是減少或免除手工拋光，從而提高，對時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)必須面對切削高硬度的淬火鋼的問題，從粗加工到精加工。 質量 對質量的高要求是空前激烈競爭所導致的結果。高速加工如果使用得正確，可以在這 個領域提供一些解決方案。替代手工精加工是一個例子，這對有復雜3D 幾何形狀的模具尤為重要。 工藝 通過減少裝卡次數(shù)和簡化物流（后勤）來縮短產(chǎn)品產(chǎn)出時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)的一個典型目標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，可以減少和免除費時、費錢的放電加工（ EDM) 。 設計與發(fā)展 如今競爭中的主要方法之一是銷售新奇的產(chǎn)品?，F(xiàn)在小汽車的平均生命周期是 4 年，計算機和配件 1 年半，手機 3 個月??這種快速的產(chǎn)品設計周期和開發(fā)周期的先決條件是高速切削技術。 復雜產(chǎn)品 零 件多功能表面增加了，例如新設計的渦輪機葉片有新的、優(yōu)化的功能與特性。早期的設計允許用手工或機器人（機械手）來拋光。新型、形狀復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行精加工的例子越來越多（醫(yī)療設備、電子、國防產(chǎn)品、計算機零件）。 產(chǎn)品設備 切削材料、刀柄刀具、機床、數(shù)控系統(tǒng)，特別是 CAD/CAM 功能和設備的巨大發(fā)展己經(jīng)使采用新的生產(chǎn)方法和技術成為可能和必須。 高速加工的原始定義 1931 年 Salomon 的高速加工理論獲得了一項德國專利，他認為“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證這個理論。對于不同的材料，從某一切削速度開始切削刃上的溫度有所降低。 對于鋼和鑄鐵來說，這種溫度降低不大。但是對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，普遍認為“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，還在實驗室金屬切削范圍。顯然，獲得這些表面切削速度所要求的主軸轉速直接與使用的刀具直徑有關。當前較顯著的趨勢是采用大直徑刀具 — 這對刀具的設計有著重要的啟發(fā)。 關于高速切削的定義，存在許多觀點、許多謎團和許多不同的方法。 機床維護和故障診斷 臥式加工中心維護 圖 5 以下是臥式加工中心（如圖 5 所示）的常規(guī)維護事項，有保養(yǎng)頻率、冷卻液容量與類型。為了使機床工作正常，保護保修權利，用戶必須遵守這些必要的規(guī)范。 每日保養(yǎng) ．每 8 小時班應加滿冷卻液（尤其在大量使用主軸中心孔冷卻液時） ．檢查導軌潤滑油箱液 位。 ．清理導軌防護罩和底板上的鐵屑。 ．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) ．檢查過濾調節(jié)器自動排出口是否正常工作。 ．對于帶主軸中心孔冷卻（ TSC）的機床，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。注意要關閉冷卻液泵，處理冷卻箱前要切斷數(shù)控系統(tǒng)電源。對無 TSC 的機床每月做一次這個工作。 ．檢查氣壓表／調節(jié)器為 85 磅／平方英寸（ ) ．根據(jù)機床規(guī)格檢查液壓平衡壓力。 ．涂少量油脂于換刀裝置機械手的外邊沿，并對全部刀具都用機械手換一遍 。 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。此項操作需卸下托盤。 ．檢查導軌防護罩是否正常運行，必要時用清油潤滑。 每半年 ．更換冷卻液，徹底清洗冷卻箱。 ．檢查所有軟管和潤滑管路是否破裂。 每一年 ．更換齒輪箱潤滑油。從齒輪箱中將油排盡，慢慢注入 2 夸脫（ L）的美孚 DTE 25 潤滑油。 ．檢查潤滑油過濾器，清除過濾器底部的殘余物。 每兩年更換控制箱上的空氣過濾器。 故障診斷 本文旨在確定一個已知問題的解決方 案。所提供的解決方法用于給 組合機床維修人員一個可遵循的模式，首先，確定問題的根源。其次，解決問題。 利用常識 通過正確判斷當時的故障情況，許多問題很容易解決。所有機床操作都是由程序、刀具和加工方法組成。在認定一個故障之前，首先看看這 3 項工作情況。如果由于鏜桿過長使得鏜刀振動，不要指望機床修復這種故障。 如果虎鉗將工件壓彎，不要懷疑機床精度。如果不打中心孔，不要斷定是孔定位不準。 首先發(fā)現(xiàn)問題 很多機械師在問題清楚之前總是指責這不好那不好，事實上，所有包修返回零件中有一半以上工作良好。如果主軸不轉，要記住主軸 與齒輪箱相連，齒輪箱與主軸電機相連，主軸電機由主軸驅動裝置控制，主軸驅動裝置與 I/0 板相連，I/0 板由 MOCON 模塊控制， MOCON 由中央處理器控制。這個意思是說，如果皮帶斷了，不要更換主軸驅動裝置。發(fā)現(xiàn)問題是第一位的，不要只更換最易操作的部件。 不要胡亂修改機床 這臺機床上有成百上千個參數(shù)、電線、開關等可以改變。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) ，如果出錯或弄彎一個小插腳，系統(tǒng)便不工作。在機床上維修時，總要考慮損壞機床的風險，決定更換之前應對可疑件作再次檢查，這是一種廉價的保險措施。在機床上做的維修越少越好。