【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，計算出插補周期內的進給量，進行出插補計算和各聯(lián)動坐標軸的的位移增量值，然后再計算粗插補周期內的坐標軸的位移增量、變換成坐標方向的均勻運動，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） /校對及試切 數(shù)控技術標準 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 準備 /功能指令 常見： G00點位控制，確定坐標系， G91 相對坐標系 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 XY平面 M指令 輔助功能指令 常見： M01啟動程序， M02程序結束， M03 主軸順時針旋轉， M05主軸停轉， M08打開工作液， M09關閉工作液 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)境下應用。它采用可編程序的存儲器，在其內部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)、和算術運算等操作的指令，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)一設計、結構緊湊。后者突出特點 :便于設備功能更新升級。 PLC的工作原理：單板機 /微機工作原理 硬件設備、模塊、芯片、管角功能 軟件匯編語言 邏輯代數(shù)為基礎。 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、工序內容、生產節(jié)拍和加工設備的自動調整性。 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備和輔助設備，加工對象、工藝過程、工序內容和生產節(jié)拍等自動調整的高度自動化制造系統(tǒng)。包括以下內容： 1）管理和控制系統(tǒng) 單元級控制器、工作站級控制器、設備級控制器 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)、刀具預調儀、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、設備運行狀態(tài)監(jiān)控。 Dalian University of Technology 柔性自動化制造系統(tǒng)， 內容如下： 1）系統(tǒng)管理和控制技術 單元控制 /設備數(shù)字及邏輯控制 2）系統(tǒng)建模與仿真技術 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 包括物流、設備、刀具、質量等的監(jiān)測、檢測 4）刀具及其系統(tǒng)管理技術 編碼識別技術和管理技術 5）柔性自動化制造技術的支持技術 制造技術 /計算機軟、硬件技術 /伺服控制技術 /工程檢測技術 /人工智能 /成組技術 /加工程序自動生成技術 第二節(jié) 柔性制造系統(tǒng)的設計方法 柔性制造系統(tǒng)的評價指標 1）柔性及產品界定 面向零件的可調整性 2）生產率 中小批量、多品種 3）利用率 包括設備、刀具、系統(tǒng)等綜合利用率 4）經(jīng)濟評價指標 投資利潤率、回收期，包括靜態(tài)和動態(tài)指標。 5）系統(tǒng)可靠性和維修性 Dalian University of Technology 6）自動化程度 7）加工質量指標 柔性制造系統(tǒng)設計步驟 1）立項條件分析 市場、技術條件等 2）概念設計 包括效益估算、效率估計、關鍵技術和實現(xiàn)的可行性、投資條件、可行性論證 3）初步設計 系統(tǒng)工藝技術方案設計 4）技術及詳細設計 結構設計、管理與控制系統(tǒng)設計、編制技術文件、有關建筑設計 系統(tǒng)功能模型和信息模型設計 1）功能模型設計 基本功能需求 信息變化 /制造變換 建立功能模型內容 /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）信息模型設計 信息模型目標是提供一個數(shù)據(jù)含義及相互關系一致的定義，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，為設計、開發(fā)或購買單元 /設備 /數(shù)據(jù)庫提供技術準備和要求。 柔性制造系統(tǒng)配置與布局 包括：工位設置、設備配置、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）設備關系：功能布局 /模塊布局 /單元布局 2）傳輸關系：直線形布局 /環(huán)形布局 /網(wǎng)絡布局 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 CIMS的現(xiàn)狀和發(fā)展 Dalian University of Technology 第一節(jié) 概述 產生和發(fā)展 計算機技術發(fā)展使機械工業(yè)生產方式由局部自動化走向全局自動化；由單項技術的發(fā)展到生產過程與市場競爭結合的需求。 1974年由美國人提出的 CIM. 基于企業(yè)生產過程的各個環(huán)節(jié)是整體；制造過程的實質是對信息的采集、傳遞、處理加工的過程。在功能上包含了工廠的全部生產經(jīng)營活動、從市場預測、產品設計、加工制造、生產管理到售后服務的全部活動。 CIMS的關鍵是技術、信息集成。發(fā)達國家重視CIMS的發(fā)展；中國 1987年開始對 CIMS關鍵技術研究。作為新的生產模式在新世紀占主導地位。 第二節(jié) 結構與組成 決策層、信息層、物質層。 分類： 1）面向 CIMS系統(tǒng)功能構成和控制結構的體系構成； 2）面向 CIMS系統(tǒng)生命周期的體系構成； 3）面向 CIMS系統(tǒng)集成平臺的體系構成。 Dalian University of Technology 例如：美國國家標準局自動化研究所 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構 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，外圍設備和技術。 CIMS是各種設備的集成、各種信息的集成。 分級控制結構 德國 MTU公司采用三級結構：計劃級、管理級、執(zhí)行級 美國 AMRF采用五級結構：工廠級、車間級、單元級、工作站級、設備級， 每一級分解為子級和模塊。 Dalian University of Technology 第三節(jié) 實現(xiàn) CIMS的關鍵技術 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 4萬臺來自不同廠商自動化設備，連接統(tǒng)一通信問題。 TOP協(xié)議 技術與辦公環(huán)境的統(tǒng)一標準。 MAP/ TOPBoeing, GE, BMW安裝了 MAP寬頻帶網(wǎng)。 二 . 產品集成模型 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。 產品集成模型是面向產品、技術和過程。 三 . 生產管理 1）訂貨選擇 市場需求的集成計劃； 2）供應管理 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 技術的進展和應用 863高技術計劃中安排 CIMS主題 1）信息集成 企業(yè)建模、異構環(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、質量分配； 3）企業(yè)集成 適應全球經(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)絡平臺，目標是快速、優(yōu)質、低耗地響應市場 Dalian University of Technology 成都飛機工業(yè)公司實施 CIMS對比 生產方式 傳統(tǒng)方式 采用 CIMS技術 綜合設計 從總體設計之板金、 3天 放碼排料 11天 工藝設計 56天 工藝文件 12小時 下發(fā)至每個操作崗位 生產單元 工位組織調整、 按 CAPP編排調整 1天 安排及順產 1天 累計生產時間 1718天