【導(dǎo)讀】考生解決評估機器設(shè)備中實際問題的能力。毛坯生產(chǎn)中鑄造、壓力加工和焊接的方法及特點；零件加工質(zhì)量評定的主要指標(biāo)；尺寸公差帶及其應(yīng)用；計算軸孔配合公差的方法；形狀位置公差的作用、規(guī)定的形位公差項目、相應(yīng)的代表符號以及形位公差等級；表面粗糙度及其對機器質(zhì)量的影響；年度工藝成本和單件工藝成本，及其與年產(chǎn)量的關(guān)系；生產(chǎn)綱領(lǐng)的內(nèi)容。按功能分析，機器由動力、傳動、工作和控制四個部分組成。其中，將一次能源直接轉(zhuǎn)化為機械能的稱。機構(gòu)、檢測及變換元件四個部分組成，機構(gòu)由若干構(gòu)件組成，各個構(gòu)件之間具有確定的相對運動，并能實現(xiàn)運動和動力的傳遞。使其成為成品或半成品的過程。制生產(chǎn)計劃依據(jù)的文件，稱為加工工藝規(guī)程，簡稱工藝規(guī)程。形位公差帶是限制實際要素變動的區(qū)域。形位公差特征項目一共l4種。除圓度、圓柱度外，各種形位公差均分為l2級，最高為1級，最低為l2級。表面粗糙度是指加工表面上具有較小間距的峰谷組成的微觀集合形狀特性。

　　

【正文】 有限的投 入創(chuàng)造出較大的經(jīng)濟效益，因此不一定要把設(shè)備改造成一流水平。 CNC裝置的基本功能包括控制功能、準(zhǔn)備功能、插補功能、進給功能、主軸功能、輔助功能、刀具功能、字符顯示功能及診斷功能等；還有一些功能屬于 CNC裝置的選擇功能，如補償功能、固定循環(huán)功能、圖形顯示功能、通信功能、在線自動編程功能等。 CNC裝置的結(jié)構(gòu)、特點及區(qū)別 CNC裝置的硬件有單微處理器和多微處理器結(jié)構(gòu)兩種結(jié)構(gòu)形式。 單微處理器結(jié)構(gòu) CNC裝置采用以總線為中心 的計算機結(jié)構(gòu)，微處理器通過總線與存儲器、PLC、位置控制器及各種接口相連。 CNC裝置的接口包括與機床側(cè)的信號輸入輸出接口、與上位計算機的通信接口及與標(biāo)準(zhǔn)輸入輸出設(shè)備的接口。 單微處理器 CNC裝置只有一個微處理器。有的 CNC裝置雖然有兩個或兩個以上微處理器，但只有一個微處理器能夠控制總線，占有總線資源，其他微處理器不能控制系統(tǒng)總線，不能訪問主存儲器，只作為智能部件工作，這種 CNC裝置也屬于單微處理器結(jié)構(gòu)。由于只有一個微處理器，因此多采用集中控制、分時處理的方式完成數(shù)控的各項功能。由于所有數(shù)控功能由一個微 處理器完成，因此 CNC裝置的功能將受微處理器的字長、數(shù)據(jù)寬度、尋址能力和運算速度等因素的限制。 CNC裝置的檔次主要由微處理器的品質(zhì)決定。 按印刷電路板插接方式的不同單微處理器結(jié)構(gòu) CNC裝置分為大板結(jié)構(gòu)和模塊化結(jié)構(gòu)。 多微處理器結(jié)構(gòu) CNC裝置都采用模塊化結(jié)構(gòu)，有多個微處理器，每個微處理器分管各自的任務(wù)，形成特定的功能單元，即功能模塊?；竟δ苣K包括 CNC管理模塊、 CNC插補模塊、位置控制模塊、存儲器模塊、 PLC模塊和指令、數(shù)據(jù)的輸人輸出及顯示模塊。進一步擴展功能，可增加相應(yīng)模塊。多微處理器結(jié)構(gòu) CNC裝置各模塊之間的互連和通信除了采用共享總線結(jié)構(gòu)外，還采用共享存儲器結(jié)構(gòu)。多微處理器結(jié)構(gòu) CNC裝置采用積木方式組成 CNC裝置，具有良好的適應(yīng)性和擴展性。插件模塊更換方便，可使故障對系統(tǒng)的影響降到最低。運算速度高，更適合多軸控制、高進給速度、高精度、高效率的數(shù)控要求。 單微處理器結(jié)構(gòu)和多微處理器結(jié)構(gòu) CNC裝置的區(qū)別歸納如下： (1)單微處理器結(jié)構(gòu) CNC裝置只有一個微處理器能夠控制總線，占有總線資源，而多微處理器結(jié)構(gòu) CNC裝置有多個微處理器。 (2)單微處理器結(jié)構(gòu) CNC裝置采用以總線為中心的 計算機結(jié)構(gòu)，而多微處理器結(jié)構(gòu) CNC裝置各模塊之間的互連和通信除了采用共享總線結(jié)構(gòu)外，還采用共享存儲器結(jié)構(gòu)。 (3)單微處理器結(jié)構(gòu) CNC裝置有大板和模塊兩種結(jié)構(gòu)形式，而多微處理器結(jié)構(gòu) CNC裝置都采用模塊化結(jié)構(gòu)形式。 (4)單微處理器結(jié)構(gòu) CNC裝置的功能受微處理器的字長、數(shù)據(jù)寬度、尋址能力和運算速度等因素的限制，用于控制功能不十分復(fù)雜的數(shù)控機床中。多微處理器結(jié)構(gòu) CNC裝置適合多軸控制、高進給速度、高精度、高效率的數(shù)控機床。 (5)與單微處理器結(jié)構(gòu) CNC裝置相比，多微處理器結(jié)構(gòu) CNC裝置具有更好 的適應(yīng)性和擴展性。使故障對系統(tǒng)的影響更低。 CNC裝置的組成方式 CNC裝置的開放化是制造業(yè)最終用戶、機床生產(chǎn)廠家以及 CNC生產(chǎn)廠家共同的需求。開放化具體體現(xiàn)在：系統(tǒng)組成內(nèi)部的開放化，亦即系統(tǒng)內(nèi)部硬、軟的公開化；系統(tǒng)組成各部分之間的開放化，即使各組成部分 (如 CNC、伺服驅(qū)動、主軸驅(qū)動等 )之間的接口標(biāo)準(zhǔn)化。其組成方式一般有： (1)PC連接型 CNC，是一種將現(xiàn)有 CNC與 PC通過串行通信連接起來的一種形式。 (2)PC內(nèi)藏型 CNC，即在 CNC內(nèi)部加裝 PC， PC與 CNC之間通過專 用總線連接。 (3)CNC內(nèi)藏型 PC，即在通用 PC的擴展槽中插入專用 CNC，專用 CNC具有包括加工軌跡生成等幾乎所有的 CNC處理功能。 (4)全軟件型 NC，即 CNC的全部功能都由 PC完成，并通過裝在 PC擴展槽中的接口卡進行伺服驅(qū)動控制。 CNC軟件的特點 CNC裝置需要執(zhí)行兩種控制，即數(shù)字控制和順序控制 (或稱輔助控制 )。因此， CNC軟件要處理兩種信息，即輔助控制信息和數(shù)字控制信息。各種控制指令、參數(shù)及加工數(shù)據(jù)通過輸入設(shè)備送入 CNC裝置的存儲器中，加工時從存 儲器中調(diào)出零件加工程序，按程序段進行譯碼，將零件加工程序轉(zhuǎn)變?yōu)?CNC裝置能夠接受的代碼。譯碼后分成兩路；一路是輔助控制信息，包括輔助功能M、主軸轉(zhuǎn)速功能 S和刀具功能 T，該路信息通過 PLC處理并輸出；另一路是數(shù)字控制信息，通過預(yù)處理 (刀具補償處理和速度處理 )后，進行插補計算、位置控制，控制伺服系統(tǒng)實現(xiàn)坐標(biāo)軸的協(xié)同移動。 CNC軟件的特點是多任務(wù)并行處理： CNC系統(tǒng)軟件需要完成多項任務(wù)，包括輸入、 I／ O處理、顯示、診斷等管理任務(wù)和譯碼、刀具補償、速度處理、插補、位置控制等控制任務(wù)。在許多情況下 CNC裝置中 的管理和控制的某些任務(wù)必須同時執(zhí)行，即所謂的并行處理。 、技術(shù)指標(biāo) 可編程序控制器 PLC實質(zhì)上是一種專用工業(yè)控制計算機，其組成包括硬件和軟件兩大部分。其硬件包括基本組成部分、 I／ 0擴展部分和外部設(shè)備三大部分?；静糠职?CPU及存儲器、輸入輸出接口、電源等； I／ O擴展部分是為系統(tǒng)擴展輸入輸出點數(shù)而設(shè)計的；外部設(shè)備是開發(fā) PLC控制系統(tǒng) (設(shè)計、調(diào)試應(yīng)用程序 )的輔助設(shè)備，主要有編程器、 EPROM寫入器、磁帶機、打印機、監(jiān)視器等。 PLC軟件包括系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件。系統(tǒng)軟件由 PLC生產(chǎn)廠 家編制，一般固化在 ROM中，隨機提供給用戶。應(yīng)用軟件由用戶根據(jù)控制需要編寫，可存儲在帶鋰電池保護的 RAM中、 EPROM模塊 (盒 )中或盒式磁帶中。 PLC機插入裝有用戶程序的 EPROM模塊，則執(zhí)行 EPROM模塊中的程序，沒有 EPROM模塊插入，則執(zhí)行 RAM中的程序。 PLC的主要技術(shù)指標(biāo)包括存儲容量、掃描速度、 I／ O點數(shù)、編程語言等。 PLC的特點有控制程序可變，具有良好的柔性；采用面向過程的語言編程，編程方便；功能完善；擴展方便，配置靈活；系統(tǒng)構(gòu)成簡單，安裝調(diào)試方便；可靠 性高等。正因為它具有上述特點才在數(shù)控機床及機械制造中得到廣泛應(yīng)用。 PLC的型式、特點、區(qū)別 可編程序控制器應(yīng)用于數(shù)控機床中有兩種型式，即內(nèi)裝型和獨立型。 內(nèi)裝型 PLC的特點是： (1)它的性能指標(biāo)由所屬的 CNC裝置的性能規(guī)格確定。其硬件和軟件被作為 CNC裝置的基本功能統(tǒng)一設(shè)計，具有結(jié)構(gòu)緊湊、適配性強等優(yōu)點。 (2)它有與 CNC共用微處理器和具有專用微處理器兩種類型。前者利用 CNC微處理器的余力來完成 PLC的功能， I／ O點數(shù)較少；后者由于有獨立的微處 理器，多用于順序程序復(fù)雜及動作速度要求快的場合。 (3)它與 CNC其他電路同裝在一個機箱內(nèi)，共用一個電源和地線。 (4)它的硬件電路可與 CNC其他電路制作在同一塊印刷電路板上，也可以單獨制成一塊附加印刷電路板。 (5)它對外沒有單獨配置的 I／ O接口電路，而是使用 CNC裝置本身的 I／ O接口電路。 (6)采用內(nèi)裝型 PLC，擴大了 CNC內(nèi)部直接處理的窗口通信功能，可以采用梯形圖編輯和傳送高級控制功能，且造價低，提高了 CNC的性能／價格比。 獨立型 PLC的特點是： ①可根據(jù)數(shù)控機 床對控制功能的要求靈活選購或自行開發(fā)。 ②有自己的 I／ O接口電路， PLC與 CNC裝置、 PLC與機床側(cè)的連接都通過 I／ 0接口電路連接。PLC本身采用模塊化結(jié)構(gòu)，裝在插板式籠箱內(nèi)， I／ O點數(shù)可通過 I／ 0模塊或插板的增減靈活配置。 ③可以擴大 CNC的控制功能，可以形成兩個以上的附加軸控制。 ④在性能／價格比上不如內(nèi)裝型 PLC. 由內(nèi)裝型和獨立型 PLC的特點不難看出它們之間的區(qū)別： ①內(nèi)裝型 PLC其硬件和軟件被作為 CNC裝置的基本功能統(tǒng)一設(shè)計，其性能指標(biāo)由所屬的 CNC裝置的性能，規(guī)格確 定。而獨立型 PLC是根據(jù)數(shù)控機床對控制功能要求進行靈活選購或自行開發(fā)的單獨的 PLC機。 ②內(nèi)裝型 PLC可以與 CNC共用一個微處理器，而獨立型 PLC不與 CNC共用一個微處理器。 ③內(nèi)裝型 PLC與 CNC其他電路同裝在一個機箱內(nèi)，共用一個電源和地線。而獨立型 PLC本身采用模塊化結(jié)構(gòu)，單獨裝在插板式籠箱內(nèi)， I／ O點數(shù)可通過 I／ 0模塊或插板的增減靈活配置。 ④內(nèi)裝型 PLC對外沒有單獨配置的 I／ O接口電路，而是使用 CNC裝置本身的 I／ 0接口電路。而獨立型 PLC有自己的 l／ 0接口電路， PLC與 CNC裝置 、 PLC與機床側(cè)的連接都通過 l／ O接口電路連接。 ⑤獨立型 PLC可以擴展 CNC的控制功能，可以形成兩個以上的附加軸控制。而內(nèi)裝型 PLC則不可以。 ⑥在性能／價格比上，內(nèi)裝型 PLC高于獨立型。 PLC廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制中，可以應(yīng)用 PLC進行順序控制和開關(guān)邏輯控制、閉環(huán)過程控制、組合數(shù)字控制，可以組成多級控制系統(tǒng)及控制機器人等， PLC也可以用于位置控制中。 按照控制對象和使用目的的不同，數(shù)控機床 伺服系統(tǒng)可分為進給伺服系統(tǒng)、主軸伺服系統(tǒng)和輔助伺服系統(tǒng)。按照伺服系統(tǒng)調(diào)節(jié)理論，數(shù)控機床的進給伺服系統(tǒng)可分為開環(huán)、閉環(huán)和半閉環(huán)伺服系統(tǒng)；按驅(qū)動部件的動作原理又可將其分為電液控制系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)。電氣控制系統(tǒng)又有步進電動機驅(qū)動系統(tǒng)、直流伺服電動機驅(qū)動系統(tǒng)和交流伺服電動機驅(qū)動系統(tǒng)。按照反饋控制方式，數(shù)控機床進給伺服系統(tǒng)有脈沖比較、相位比較、幅值比較和全數(shù)字等伺服系統(tǒng)等。 數(shù)控機床的進給伺服驅(qū)動系統(tǒng)應(yīng)該滿足高精度、快速響應(yīng)、調(diào)速范圍寬、低速大轉(zhuǎn)矩、可靠性高等要求。數(shù)控機床的主軸驅(qū)動系統(tǒng)不僅應(yīng)該具有寬的調(diào)速范 圍，而且能在盡可能寬的調(diào)速范圍內(nèi)保持恒功率輸出。另外，為了滿足不同數(shù)控機床的加工要求，主軸驅(qū)動系統(tǒng)還應(yīng)該滿足一些特殊要求。例如，為了能在數(shù)控車床上加工螺紋要求主軸驅(qū)動與進給驅(qū)動實行同步控制；為了保證端面加工的表面粗糙度，要求數(shù)控車床、數(shù)控磨床等機床的主軸驅(qū)動具有恒線速切削功能；加工中心的主軸驅(qū)動系統(tǒng)應(yīng)具有高精度的主軸停位控制功能，以便進行自動換刀；有的數(shù)控機床還要求主軸驅(qū)動系統(tǒng)具有角度控制功能。 步進電動機是一種同步電動機，定子磁場在空間旋轉(zhuǎn)時，轉(zhuǎn)子跟隨定子磁場 同步旋轉(zhuǎn)。定子磁場的激磁磁勢為脈沖式，使磁場以一定頻率步進式旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子也就一步一步旋轉(zhuǎn)?？梢?，步進電動機是一種將電脈沖信號轉(zhuǎn)換成角位移 (或直線位移 )的執(zhí)行元件。給步進電動機供電的電源是脈沖電源，而不是直流電源或正弦交流電源。步進電動機的特點是： (1)步進電動機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速主要取決于脈沖的頻率，轉(zhuǎn)子總的角位移取決于總的脈沖數(shù)，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)向取決于分配脈沖的相序。其步距值不受各種干擾因素的影響。 (2)步進電動機每走一步所轉(zhuǎn)過的角度 (實際步距值 )與理論步距值之間總有一定的誤差。從某一步到任何一步，即走任 意步數(shù)后，也總會有一定的累積誤差，但每轉(zhuǎn)一圈的累積誤差為零，亦即步距溪差不長期積累。 (3)步進電動機帶負(fù)載的能力比較差。 步進電動機的主要性能指標(biāo)有： (1)步距精度。我國生產(chǎn)的步進電動機的步距精度一般在177。 10～177。 30分的范圍，有些可達177。2～177。 5分。 (2)最大靜轉(zhuǎn)矩。用以衡量步進電動機帶負(fù)載的能力。 (3)起動頻率。是使步進電動機能夠由靜止定位狀態(tài)不失步地起動，并進入正常運行的控制脈沖最高頻率。在電動機空載情況下，稱為空載起動頻率。在有 負(fù)載情況下，不失步起動所允許的最高頻率將大大降低。 (4)連續(xù)運行頻率。步進電動機起動后，其轉(zhuǎn)速將跟隨控制脈沖頻率連續(xù)上升而不失步的控制脈沖的最高頻率稱為連續(xù)運行頻率的最高工作頻率。步進電動機的連續(xù)運行頻率隨負(fù)載的增大而下降，但步進電動機連續(xù)運行頻率遠(yuǎn)高于其起動頻率。 、永磁感應(yīng)子式步進電動機的主要區(qū)別 永磁感應(yīng)子式步迸電動機的定子結(jié)構(gòu)與反應(yīng)式步進電動機的定子結(jié)構(gòu)基本相同，也分成若干個極，極上有齒和控制線圈。但永磁感應(yīng)子式步進電動機的轉(zhuǎn)子由兩段鐵心和位于中部的環(huán)形磁鋼組成 。由于磁路內(nèi)含有永久磁鋼，故當(dāng)定子繞組斷電后仍具有一定的定位轉(zhuǎn)矩。 步進電動機的步距角用下式計算： ，驅(qū)動電源的組成和功能 步進電動機的運行性能是步進電動機和驅(qū)動電源的綜合體現(xiàn)。驅(qū)動電源應(yīng)滿足以下基本要求： (1)電源的相數(shù)、通電方式、電壓、電流應(yīng)與步進電動機的基本參數(shù)相適應(yīng)； (2)能滿足步進電動機起動頻率和運行頻率的要求； (3)工作可靠，抗干擾能力強； (4)成本低，效率高，安裝和 維護方便。 驅(qū)動電源通常由環(huán)形分配器和功率驅(qū)動器組成。環(huán)形分配器的功能可由硬件，軟件以及軟、硬件相結(jié)合的方式來實現(xiàn)。其主要功能是將