【正文】 Technology 聯(lián)動軸數(shù) 23軸為低檔； 34為中檔； 5以上為高檔 通信功能 低檔一般無通信功能； 中檔一般有 DNC直接控制數(shù)控接口 高檔一般有 MAP制造自動化協(xié)議通信接口；網(wǎng)絡(luò)通信功能 顯示功能 低檔一般數(shù)碼顯示或 CRT字符顯示 中檔一般有齊全的 CRT顯示包括字符、圖形、對話和自診斷 高檔一般有三維圖形顯示 CPU/PLC 低檔一般 8或 16位 CPU/無 PLC 中檔一般 32位 CPU/有 PLC 高檔一般 64位 CPU/有強功能 PLC Dalian University of Technology 插補原理 插補是整個 CNC系統(tǒng)控制軟件的核心 1。脈沖增量插補和數(shù)字增量插補 脈沖增量插補 每個脈沖使運動軸前進或后退一個基本長度單位，稱為脈沖當(dāng)量。其插補計算比較簡單，用加 /減法便可實現(xiàn)，但速度較慢。用于步進電機控制。 數(shù)字增量插補 分兩步插補，第一步粗插補（等長度線段），第二步精插補（數(shù)據(jù)點的密化）。特點是進給速度高，用于伺服電機驅(qū)動的半閉環(huán)或閉化控制。 數(shù)字積分法（ DDA） 屬于脈沖增量插補，它比逐點比較法速度快，脈沖分配均勻，適合于多軸聯(lián)動。 Dalian University of Technology 時間分割法 把加工一段直線或圓弧的整段時間細分為許多相等的時間間隔，根據(jù)給出的加工進給速度，計算出插補周期內(nèi)的進給量，進行出插補計算和各聯(lián)動坐標(biāo)軸的的位移增量值，然后再計算粗插補周期內(nèi)的坐標(biāo)軸的位移增量、變換成坐標(biāo)方向的均勻運動，即精插補。 數(shù)控加工程序的編制 數(shù)控編成的內(nèi)容和步驟 分析零件圖紙 確定加工工藝過程 /計算走刀軌跡 —得出刀位數(shù)據(jù) /編寫零件加工程序 /制作程序載體（控制介質(zhì)） /校對及試切 數(shù)控技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 包括： ； ； 3. 零件的加工程序 Dalian University of Technology 手工編程舉例 N1 G91 G00 G17 G41 X+ Y+ D03 M03 S700 M08； N2 G02 Y+ F150 ； N3 G01 X+； N4 ； N5 ； N6 G40 G00 M05 M09； N7 M02 其中： G指令 準(zhǔn)備 /功能指令 常見： G00點位控制，確定坐標(biāo)系， G91 相對坐標(biāo)系 G01直線插補， G02順時針圓弧插補， G41刀具左偏 ， G40刀具半徑補償注銷指令 ， G17選擇坐標(biāo) XY平面 M指令 輔助功能指令 常見： M01啟動程序， M02程序結(jié)束， M03 主軸順時針旋轉(zhuǎn)， M05主軸停轉(zhuǎn)， M08打開工作液， M09關(guān)閉工作液 D03刀具號 半徑 Dalian University of Technology 自動編程 上述過程主要由計算機完成。必要的準(zhǔn)備工作，根據(jù)零件圖紙的要求編寫簡短的零件加工源程序，輸入計算機后自動進行處理，計算刀具中心運動軌跡，編出加工程序，通過程序輸入或直接連通通信接口。 自動編程種類 計算機語言輸入 /圖形輸入 /語音輸入等 隨機 /在線或脫機編程 數(shù)控技術(shù)與 PLC PLC定義：是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專門在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用。它采用可編程序的存儲器，在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)、和算術(shù)運算等操作的指令，并通過數(shù)字式、模擬式的輸入、輸出，控制各種機械和生產(chǎn)過程。 國際電工委員會 IEC Dalian University of Technology PLC的特點： 1）可靠性好 2）編程簡單 3）通用性強 4）容易實現(xiàn)“機 電 儀”一體化 5）直接代負載能力強 PLC的分類 小、中、大、超大型 I/O點數(shù)、存儲容量和功能依次增大。小型的用于單機；大型的用于 FMS等 內(nèi)裝型和獨立式兩種 前者是 CNC本身的一種功能、從屬于 CNC系統(tǒng)；統(tǒng)一設(shè)計、結(jié)構(gòu)緊湊。后者突出特點 :便于設(shè)備功能更新升級。 PLC的工作原理：單板機 /微機工作原理 硬件設(shè)備、模塊、芯片、管角功能 軟件匯編語言 邏輯代數(shù)為基礎(chǔ)。 Dalian University of Technology 柔性制造系統(tǒng)（ FMS） 概述 FMS的組成 FMS中的數(shù)據(jù)流 FMS的應(yīng)用情況和發(fā)展前景 Dalian University of Technology 第一節(jié) 概述 柔性：指加工對象、工藝過程、工序內(nèi)容、生產(chǎn)節(jié)拍和加工設(shè)備的自動調(diào)整性。 柔性制造系統(tǒng) 是由計算機控制系統(tǒng)和物流系統(tǒng)連接起來并具有一系列自動化加工設(shè)備和輔助設(shè)備，加工對象、工藝過程、工序內(nèi)容和生產(chǎn)節(jié)拍等自動調(diào)整的高度自動化制造系統(tǒng)。包括以下內(nèi)容： 1）管理和控制系統(tǒng) 單元級控制器、工作站級控制器、設(shè)備級控制器 2）物流系統(tǒng) 裝卸工作站、自動化倉庫、無人運輸小車、托盤交換站等 3）刀具流系統(tǒng) 刀庫系統(tǒng)、刀具預(yù)調(diào)儀、刀具存取工作站、清洗裝置、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和換刀機器人等。 4）加工單元 配置主要是加工中心、車削中心及其它數(shù)控機床等。 5）監(jiān)控監(jiān)測系統(tǒng) 包括工件監(jiān)控和檢測系統(tǒng)、刀具監(jiān)控和加工過程監(jiān)控、設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)控。 Dalian University of Technology 柔性自動化制造系統(tǒng)， 內(nèi)容如下： 1）系統(tǒng)管理和控制技術(shù) 單元控制 /設(shè)備數(shù)字及邏輯控制 2）系統(tǒng)建模與仿真技術(shù) 一是功能和信息建模，二是全過程仿真 3）系統(tǒng)監(jiān)測和檢測技術(shù) 包括物流、設(shè)備、刀具、質(zhì)量等的監(jiān)測、檢測 4）刀具及其系統(tǒng)管理技術(shù) 編碼識別技術(shù)和管理技術(shù) 5）柔性自動化制造技術(shù)的支持技術(shù) 制造技術(shù) /計算機軟、硬件技術(shù) /伺服控制技術(shù) /工程檢測技術(shù) /人工智能 /成組技術(shù) /加工程序自動生成技術(shù) 第二節(jié) 柔性制造系統(tǒng)的設(shè)計方法 柔性制造系統(tǒng)的評價指標(biāo) 1）柔性及產(chǎn)品界定 面向零件的可調(diào)整性 2）生產(chǎn)率 中小批量、多品種 3）利用率 包括設(shè)備、刀具、系統(tǒng)等綜合利用率 4）經(jīng)濟評價指標(biāo) 投資利潤率、回收期，包括靜態(tài)和動態(tài)指標(biāo)。 5）系統(tǒng)可靠性和維修性 Dalian University of Technology 6）自動化程度 7）加工質(zhì)量指標(biāo) 柔性制造系統(tǒng)設(shè)計步驟 1）立項條件分析 市場、技術(shù)條件等 2）概念設(shè)計 包括效益估算、效率估計、關(guān)鍵技術(shù)和實現(xiàn)的可行性、投資條件、可行性論證 3）初步設(shè)計 系統(tǒng)工藝技術(shù)方案設(shè)計 4）技術(shù)及詳細設(shè)計 結(jié)構(gòu)設(shè)計、管理與控制系統(tǒng)設(shè)計、編制技術(shù)文件、有關(guān)建筑設(shè)計 系統(tǒng)功能模型和信息模型設(shè)計 1）功能模型設(shè)計 基本功能需求 信息變化 /制造變換 建立功能模型內(nèi)容 /步驟：初始化 /分析用戶需求信息 /確定柔性制造系統(tǒng)的邊界 /系統(tǒng)上層功能的分解 /設(shè)計下層功能模型 /評審功能模型 /形成文件和功能模型圖 Dalian University of Technology 2）信息模型設(shè)計 信息模型目標(biāo)是提供一個數(shù)據(jù)含義及相互關(guān)系一致的定義，用來集成、管理和共享數(shù)據(jù)。用于全面描述和分析柔性制造系統(tǒng)的信息需求，為設(shè)計、開發(fā)或購買單元 /設(shè)備 /數(shù)據(jù)庫提供技術(shù)準(zhǔn)備和要求。 柔性制造系統(tǒng)配置與布局 包括：工位設(shè)置、設(shè)備配置、物流和刀具流系統(tǒng)配置。 1）獨立工位及其配置 加工工位 /裝卸工位 /監(jiān)測工位 /清洗工位 2）物流和刀具流系統(tǒng)及配置 物流系統(tǒng) /刀具流系統(tǒng) 3）設(shè)備配置 順序 /節(jié)拍 總體布局 布局 原則 ：緊湊流暢 /物流方便 /互不干擾（振動、信號） /模塊化 /便于擴展 /安全與防護 布局 形式 ： 1）設(shè)備關(guān)系：功能布局 /模塊布局 /單元布局 2）傳輸關(guān)系：直線形布局 /環(huán)形布局 /網(wǎng)絡(luò)布局 Dalian University of Technology 計算機集成制造系統(tǒng)（ CIMS） 概述 CIMS的組成 CIMS中的信息集成技術(shù) CIMS的現(xiàn)狀和發(fā)展 Dalian University of Technology 第一節(jié) 概述 產(chǎn)生和發(fā)展 計算機技術(shù)發(fā)展使機械工業(yè)生產(chǎn)方式由局部自動化走向全局自動化；由單項技術(shù)的發(fā)展到生產(chǎn)過程與市場競爭結(jié)合的需求。 1974年由美國人提出的 CIM. 基于企業(yè)生產(chǎn)過程的各個環(huán)節(jié)是整體；制造過程的實質(zhì)是對信息的采集、傳遞、處理加工的過程。在功能上包含了工廠的全部生產(chǎn)經(jīng)營活動、從市場預(yù)測、產(chǎn)品設(shè)計、加工制造、生產(chǎn)管理到售后服務(wù)的全部活動。 CIMS的關(guān)鍵是技術(shù)、信息集成。發(fā)達國家重視CIMS的發(fā)展；中國 1987年開始對 CIMS關(guān)鍵技術(shù)研究。作為新的生產(chǎn)模式在新世紀(jì)占主導(dǎo)地位。 第二節(jié) 結(jié)構(gòu)與組成 決策層、信息層、物質(zhì)層。 分類： 1）面向 CIMS系統(tǒng)功能構(gòu)成和控制結(jié)構(gòu)的體系構(gòu)成； 2）面向 CIMS系統(tǒng)生命周期的體系構(gòu)成； 3）面向 CIMS系統(tǒng)集成平臺的體系構(gòu)成。 Dalian University of Technology 例如：美國國家標(biāo)準(zhǔn)局自動化研究所 AMRF建立的 CIMS 1）用戶接口 包括輸入輸出 2）制造管理分級控制結(jié)構(gòu) 通過用戶數(shù)據(jù)接口，把工作指令分解成控制指令 3）網(wǎng)絡(luò)通信 包括信息，媒介，傳遞軟件等 4）公用數(shù)據(jù)庫 制造數(shù)據(jù)庫，商用數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，物理數(shù)據(jù)存儲器，邏輯視圖處理機，數(shù)據(jù)操作語言，編譯程序及軟件。 5）車間系統(tǒng) 基本制造活動（加工、運輸、檢測、儲存等）的執(zhí)行裝置，外圍設(shè)備和技術(shù)。 CIMS是各種設(shè)備的集成、各種信息的集成。 分級控制結(jié)構(gòu) 德國 MTU公司采用三級結(jié)構(gòu)：計劃級、管理級、執(zhí)行級 美國 AMRF采用五級結(jié)構(gòu)：工廠級、車間級、單元級、工作站級、設(shè)備級， 每一級分解為子級和模塊。 Dalian University of Technology 第三節(jié) 實現(xiàn) CIMS的關(guān)鍵技術(shù) 一 . 信息傳輸 MAP網(wǎng) (制造自動化協(xié)議 )工業(yè)局域網(wǎng)， GE公司 1980年提出把公司內(nèi) 4萬臺來自不同廠商自動化設(shè)備，連接統(tǒng)一通信問題。 TOP協(xié)議 技術(shù)與辦公環(huán)境的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。 MAP/ TOPBoeing, GE, BMW安裝了 MAP寬頻帶網(wǎng)。 二 . 產(chǎn)品集成模型 CAD是 CIMS的核心，但目前無法滿足要求。 CAD解決的是體素拼合、剖面計算、消隱和真實圖形的顯示。 CIMS要求還包括工藝特征、材料、加工精度、表面粗糙度等信息。前者是造型 ，后者是加工方法，工藝路線、刀具，切削用量等前提。 產(chǎn)品集成模型是面向產(chǎn)品、技術(shù)和過程。 三 . 生產(chǎn)管理 1）訂貨選擇 市場需求的集成計劃； 2）供應(yīng)管理 工期信息； 3）庫存物資 MRP制造資源計劃 Dalian University of Technology 英國的 ICL公司開發(fā) MRPIII由 5部分組成： MRPII， JIT，專家系統(tǒng)，并行工程和人員。 第四節(jié) CIMS 技術(shù)的進展和應(yīng)用 863高技術(shù)計劃中安排 CIMS主題 1）信息集成 企業(yè)建模、異構(gòu)環(huán)境下的信息集成； 2）過程集成 串行過程到并行過程，可制造性、可裝配性、質(zhì)量分配； 3）企業(yè)集成 適應(yīng)全球經(jīng)濟和制造模式， CIMS模式資源共享、虛擬制造、資源優(yōu)化、網(wǎng)絡(luò)平臺，目標(biāo)是快速、優(yōu)質(zhì)、低耗地響應(yīng)市場 Dalian University of Technology 成都飛機工業(yè)公司實施 CIMS對比 生產(chǎn)方式 傳統(tǒng)方式 采用 CIMS技術(shù) 綜合設(shè)計 從總體設(shè)計之板金、 3天 放碼排料 11天 工藝設(shè)計 56天 工藝文件 12小時 下發(fā)至每個操作崗位 生產(chǎn)單元 工位組織調(diào)整、 按 CAPP編排調(diào)整 1天 安排及順產(chǎn) 1天 累計生產(chǎn)時間 1718天