【正文】 國(guó)內(nèi)外一些著名數(shù)控機(jī)床和數(shù)控系統(tǒng)制造公司都在近兩年推出了相關(guān)的新概念和樣機(jī)，如在 EMO2020 展中，日本山崎馬扎克（ Mazak)公司展出的“ CyberProduction Center”（智能生產(chǎn)控制中心，簡(jiǎn)稱 CPC)；日本大隈（ Okuma）機(jī)床公司展出“ IT plaza”（信息技術(shù)廣場(chǎng)，簡(jiǎn)稱 IT 廣場(chǎng) )；德國(guó)西門子 (Siemens)公司展出的 Open Manufacturing Environment（開放制造環(huán)境，簡(jiǎn)稱 OME）等，反映了數(shù)控機(jī)床加工向網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展的趨勢(shì)。數(shù)控系統(tǒng)開放化已經(jīng)成為數(shù)控系統(tǒng)的未來之路。德國(guó) DMG 公司展出DMUVoution 系列加工中心，可在一 次裝夾下 5 面加工和 5 軸聯(lián)動(dòng)加工，可由 CNC 系統(tǒng)控制或 CAD/CAM 直接或間接控制。但過去因 5 軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控系統(tǒng)、主機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜等原因，其價(jià)格要比 3 軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床高出數(shù)倍，加之編程技術(shù)難度較大，制約了 5 軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床的發(fā)展。 在可靠性方面，國(guó)外數(shù)控裝置的 MTBF 值已達(dá) 6 000h 以上，伺服系統(tǒng)的MTBF 值達(dá)到 30000h 以上，表現(xiàn)出非常高的可靠性。目前世界上許多汽車廠，包括我國(guó)的上海通用汽車公司，已經(jīng)采用以高速加工中心組成的生產(chǎn)線部分替代組合機(jī)床。 在轎車工業(yè)領(lǐng)域，年產(chǎn) 30 萬輛的生產(chǎn)節(jié)拍是 40 秒 /輛，而且多品種加工是轎車裝備必須解決的重點(diǎn)問題之一；在航空和宇航工業(yè)領(lǐng)域，其加工的零部件多為薄壁和薄筋，剛度很差，材料為鋁或鋁合金，只有在高切削速度和切削力很小的情況下，才能對(duì)這些筋、壁進(jìn)行加工 。SIEMENS 的 Shop Turn、 Shop Mill 車間級(jí)集成式編程系統(tǒng)， FANUC 公司的集成式編程系統(tǒng)， HEIDENHAIN 公司的對(duì)話框式集成編程系統(tǒng)等，都已成為各公司歷次展會(huì)宣傳的重點(diǎn)。 山東淄博職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文紙 第 1 頁 共 頁 裝 訂 線 圖 10 不同分辨率下的脈動(dòng)扭矩 、智能化控制是提高數(shù)控加工效率的有效手段 由于數(shù)控加工過程是一個(gè)具有多變量控制和加工工藝綜合作用的復(fù)雜過程，包含諸如加工尺寸、形狀、振動(dòng)、噪聲、溫度和熱變形等各種變化因素，為實(shí)現(xiàn)加工過程的多目標(biāo)優(yōu)化，數(shù)控機(jī)床應(yīng)能根據(jù)切削條件的變化，基于多信息融合下的重構(gòu)優(yōu)化、智能決策，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)工作參數(shù)，使加工過程能保持最佳工作 狀態(tài)，從而得到較高的加工精度和較小的表面粗糙度，同時(shí)也能提高刀具的使用壽命和設(shè)備的生產(chǎn)效率。如 HEIDENHAIN 采用高分辨率的反饋器件減小轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)， FANUC 利用 MPC 技術(shù)減少機(jī)床振顫。 HEIDENHAIN公司研究了不同分辨率的碼盤對(duì)扭矩脈動(dòng)的影響，并提出了使用高分辨率的編碼器有利于減小轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的影響。 圖 8 反向間隙加速功能 采用 MTC 后可明顯減小機(jī)床振顫。HRV(高響應(yīng)矢量 )4 控制技術(shù) HRV4 繼承并發(fā)展了 HRV3 的優(yōu)點(diǎn)，是納米數(shù)控系統(tǒng)高速高精伺服控制，并可減少電機(jī)發(fā)熱。超精密數(shù)控機(jī)床的微細(xì)切削和磨削加工精度可穩(wěn)定達(dá) 右，形狀精度可達(dá) 。 HPC 技術(shù)不僅要求提高切削速度 (即提高主軸轉(zhuǎn)速 )，而且要求提高刀具的 進(jìn)給速度。為此，國(guó)際知名數(shù)控機(jī)床和系統(tǒng)制造商從未停止對(duì)高速高精度 控制的追求。 FANUC 系統(tǒng)通過高速以太網(wǎng)板，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)床側(cè)運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)的集中監(jiān)控；通過工廠網(wǎng)絡(luò)， CNC 可同時(shí)連接到機(jī)床和辦公室，這種連接允許對(duì)整個(gè)工廠 進(jìn)行管理，以提高生產(chǎn)率；通過互聯(lián)網(wǎng)，在工廠外或家里，亦可遠(yuǎn)程監(jiān)控機(jī)床工作狀態(tài)；使用機(jī)床遠(yuǎn)程診斷軟件包，機(jī)床制造商能方便地構(gòu)建 遠(yuǎn)程機(jī)床維護(hù)系統(tǒng)，不 用去現(xiàn)場(chǎng)即可檢查故障 (問題 )產(chǎn)生的原因 (狀況 )，減少停機(jī)時(shí)間，機(jī)床制造商還可提高服務(wù)效率。 HEIDENHAIN iTNC530所配備的 “高速以太網(wǎng) ”通訊接口能以 100Mbit/s的速率傳輸程序數(shù)據(jù)。 DNC1 是 FANUC 自行開發(fā)的實(shí)現(xiàn) CNC 與主計(jì)算 機(jī)之間傳 送數(shù)據(jù)信息的一種通訊協(xié)議及通訊指令庫，一臺(tái)計(jì)算機(jī)可連 16 臺(tái) CNC 機(jī)床。 、網(wǎng)絡(luò)化功能已從單一的數(shù)據(jù)傳輸向網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控、維護(hù)與管理方向發(fā)展 1 以太網(wǎng)接口已成為數(shù)控系統(tǒng)與外部計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)通訊的主要選擇，零件程序等數(shù)據(jù)文件的快速網(wǎng)絡(luò)傳輸已成為數(shù)控系統(tǒng)的基本功能 著名系統(tǒng)廠的數(shù)控系統(tǒng)均具備強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)功能，并將以太網(wǎng)接口作為數(shù)控系統(tǒng)的基本配置或選擇配置，實(shí)現(xiàn)與外部計(jì) 算機(jī)的聯(lián)網(wǎng)通訊。同步控制可以令不同通道的運(yùn)動(dòng)軸按照某種時(shí)序關(guān)系或某種條件達(dá)到同步，混合控制可讓一個(gè)軸的混合命令在各通道之間進(jìn)行交換，閥加控制能把一個(gè)軸的移動(dòng) 命令疊加到屬于另一通道的另一個(gè)軸上去。 圖 3 Heidenhain以 協(xié)議連接編碼器和伺服 2) 驅(qū)動(dòng)單元三環(huán)全數(shù)字化是全數(shù)字化的重要內(nèi)容 三環(huán) (位置環(huán) /速度環(huán) /電流環(huán) )數(shù)字化是全數(shù)字化的重要內(nèi)容。 圖 2 FANUC CNC 單元與伺服單元和 I/O 的連接 2 全數(shù)字化是未來數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢(shì) 山東淄博職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文紙 第 1 頁 共 頁 裝 訂 線 全數(shù)字化不僅包括數(shù)控單元到伺服接口以及伺服系統(tǒng)內(nèi)部是數(shù)字的，而且還應(yīng)該包括測(cè)量單元的數(shù)字化。主機(jī)單元采用 Intel 處理器以及 AGP 圖形顯示卡，并帶有各類數(shù)據(jù)通信接口 (Ether/RS232/RS422/USB 等 )，是典型的基于 PC 的系統(tǒng)，如圖 1 所示。備有 C 語言 執(zhí)行程序、嵌入式宏執(zhí)行程序等各類功能。機(jī)床制造商 可以按照自己的特殊操作方式和理念，利用 Windows 技術(shù)改變?nèi)藱C(jī)界面 (HMI)。 隨著我們國(guó)家加工制造業(yè)的迅猛發(fā)展，數(shù)控加工技術(shù)得到空前廣泛的應(yīng)用， CAXA 的 CAD/CAM 軟件得到了日益廣泛的普及和應(yīng)用。 CAXA 制造工程師提供的后期處理功能是非常靈活的，它可以通過用戶自己修改某些設(shè)置而適用各自的機(jī)床要求。 CAXA 制造工程師還可通過模擬仿真檢驗(yàn)生成的刀具軌跡的正確性和是否有過切產(chǎn)生。 CAXA 制造工程師中提供了十余種加工軌跡生成的方法。 被加工零件數(shù)據(jù)也可 能由其他 CAD/CAM 系統(tǒng)傳入，因此 CAM 系統(tǒng)針對(duì)此類需求應(yīng)提供標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)接口，如 DXF、 IGES、 STEP 等。作為計(jì)算機(jī)自動(dòng)生成刀具軌跡的依據(jù)。這套系統(tǒng)集 CAD、 CAM 于一體，功能強(qiáng)大、易學(xué)易用、工藝性好、代碼質(zhì)量高，現(xiàn)在已經(jīng)在全國(guó)上千家企業(yè)的使用，并受到好評(píng)，不但降低了投入成本，而且提高了經(jīng)濟(jì)效益。 90 年代以后國(guó)內(nèi)在 CAD/CAM 技術(shù)研究和軟件開 發(fā)方面進(jìn)行了卓有成效的工作，尤其是在以 PC 機(jī)動(dòng)性平臺(tái)的軟件系統(tǒng)。 隨著微電子技術(shù)和 CAD 技術(shù)的發(fā)展，自動(dòng)編程系統(tǒng)也逐漸過渡到以圖形交互為基礎(chǔ)的與 CAD 集成的 CAD/CAM 系統(tǒng)為主的編程方法。但機(jī)內(nèi)編程一般來說只適用于簡(jiǎn)單形體，而且效率較低?，F(xiàn)代數(shù)控技術(shù)下在向高精度、高效率、高柔性和智能化方向發(fā)展，而編程方式也越來越豐富。 （ 6）輸出數(shù)控加工工藝技術(shù)文件。 （ 2）確定粗加工、半精加工和精加工方案?？刂葡到y(tǒng)用于數(shù)控機(jī)床的運(yùn)算、管理和控制，通過輸入介質(zhì)得到數(shù)據(jù)，對(duì)這山東淄博職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文紙 第 1 頁 共 頁 裝 訂 線 些數(shù)據(jù)進(jìn)行解釋和運(yùn)算并對(duì)機(jī)床產(chǎn)生作用；伺服系統(tǒng)根據(jù)控制系統(tǒng)的指令驅(qū)動(dòng)機(jī)床，使刀具和零件執(zhí)行數(shù)控代碼規(guī)定的運(yùn)動(dòng)；檢測(cè)系統(tǒng)則是用來檢測(cè)機(jī)床執(zhí)行件（工作臺(tái)、轉(zhuǎn)臺(tái)、滑板等）的位移和速度變化量，并將檢測(cè)結(jié)果反饋到輸入端，與輸入 指令進(jìn)行比較，根據(jù)其差別調(diào)整機(jī)床運(yùn)動(dòng)；機(jī)床傳動(dòng)系統(tǒng)是由進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)元件至機(jī)床執(zhí)行件之間的機(jī)械進(jìn)給傳動(dòng)裝置；輔助系統(tǒng)種類繁多，如：固定循環(huán)（能進(jìn)行重復(fù)加工）、自動(dòng)換刀（可交換指定的刀具）、傳動(dòng)間隙補(bǔ)償（補(bǔ)償機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)產(chǎn)生的間隙誤差）等等。我國(guó)于是 1958 年開始研制數(shù)控機(jī)床，成功試制出配有電子數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床， 1965 年開始批量生產(chǎn)