【正文】 備注。第五節(jié)當(dāng)今國際數(shù)控加工技術(shù)的發(fā)展趨勢1．高速切削 2．高精度加工 3．復(fù)合化加工 4．控制智能化《數(shù)控加工工藝及設(shè)備》教案內(nèi)容具體體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（l）加工過程自適應(yīng)控制技術(shù)（2）加工參數(shù)的智能優(yōu)化與選擇（3）故障自診斷功能（4）智能化交流伺服驅(qū)動(dòng)裝置 5．互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)化6．計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（Computer Integrated Manufacturing System，縮寫為CIMS）一般認(rèn)為CIMS應(yīng)由下列六個(gè)子系統(tǒng)組成：（1）計(jì)算機(jī)輔助經(jīng)營和生產(chǎn)管理系統(tǒng)；（2）計(jì)算機(jī)輔助產(chǎn)品設(shè)計(jì)／制造等開發(fā)工程系統(tǒng)；（3）自動(dòng)化制造加工系統(tǒng)；（4）計(jì)算機(jī)輔助儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)；（5）全廠質(zhì)量控制系統(tǒng)；（6）數(shù)據(jù)庫與通信系統(tǒng)。對(duì)脈沖增量插補(bǔ)，進(jìn)給速度越快，則脈沖當(dāng)量值越大，加工誤差也就越大，插補(bǔ)周期越短，插補(bǔ)精度越高；進(jìn)給速度越快，插補(bǔ)精度越低，但效率越高。從另一角度講，進(jìn)給速度、圓弧半徑一定的條件下，插補(bǔ)周期越短，逼近誤差就越小。二、插補(bǔ)原理、進(jìn)給速度與加工精度和加工效率的關(guān)系從式116可以看出，逼近誤差與進(jìn)給速度、插補(bǔ)周期的平方成正比，與圓弧半徑成反比。根據(jù)式116，可以得到一個(gè)關(guān)系式：l163。備注=d28r（115）設(shè)T為插補(bǔ)周期，F(xiàn)為刀具進(jìn)給速度，則進(jìn)給步長（或插補(bǔ)步長）l為 l=TF 用進(jìn)給步長l代替弦長，有d187。234。239。235。2!4!239。1+L=r237。233。252。2236。2248。er=r231?！稊?shù)控加工工藝及設(shè)備》教案內(nèi)容d246。用冪級(jí)數(shù)展開，得232。將上式中的cos231。230。（114）2248。er=r231。設(shè)d為在一個(gè)插補(bǔ)周期內(nèi)逼近弦所對(duì)應(yīng)的圓心角、r為圓弧半徑，則d246。圓弧插補(bǔ)常用弦線逼近的方法。對(duì)于直線插補(bǔ)，動(dòng)點(diǎn)在一個(gè)插補(bǔ)周期內(nèi)運(yùn)動(dòng)的直線段與給定直線重合。每一個(gè)插補(bǔ)周期，執(zhí)行一次插補(bǔ)運(yùn)算，計(jì)算出下一個(gè)插補(bǔ)點(diǎn)（動(dòng)點(diǎn)）坐標(biāo)，從而計(jì)算出下一周期各個(gè)坐標(biāo)的進(jìn)給量，如DX、DY等，進(jìn)而得出下一插補(bǔ)點(diǎn)的指令位置。（二）數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ)法數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ)原理是將加工一段直線或圓弧的時(shí)間劃分為若干相等的插補(bǔ)周期，每經(jīng)過一個(gè)插補(bǔ)周期就進(jìn)行一次插補(bǔ)計(jì)算，算出在該插補(bǔ)周期內(nèi)各坐標(biāo)軸的進(jìn)給量，邊計(jì)算邊加工，若干次插補(bǔ)周期后完成一個(gè)曲線段的加工，即從曲線段的起點(diǎn)走到終點(diǎn)。（一）脈沖增量插補(bǔ)脈沖增量插補(bǔ)是模擬硬件插補(bǔ)的原理，把計(jì)算機(jī)每次插補(bǔ)運(yùn)算產(chǎn)生的指令輸出到伺服系統(tǒng)，伺服系統(tǒng)根據(jù)進(jìn)給脈沖進(jìn)給，以驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)。備注第四節(jié)插補(bǔ)原理及與加工精度和加工效率的關(guān)系一、數(shù)控加工軌跡控制原理——插補(bǔ)原理插補(bǔ)的任務(wù)就是要根據(jù)進(jìn)給速度的要求，完成在輪廓起點(diǎn)和終點(diǎn)之間的中間點(diǎn)的坐標(biāo)值計(jì)算。工件坐標(biāo)系坐標(biāo)軸確定的原則為：根據(jù)工件在機(jī)床上的安放方向與位置決定Z軸方向，即工件安放在數(shù)控機(jī)床上時(shí)，工件坐標(biāo)系的Z軸與機(jī)床坐標(biāo)系Z軸平行，正方向一致，在工件上通常與工件主要定位支撐面垂直；然后，選擇零件尺寸較長方向或切削時(shí)的主要進(jìn)給方向《數(shù)控加工工藝及設(shè)備》教案內(nèi)容為X軸方向，在機(jī)床上安放后，其方位與機(jī)床坐標(biāo)系X軸方位平行，正向一致；過原點(diǎn)與X、Z軸垂直為Y軸，根據(jù)右手定則，確定Y軸的正方向。（2）工件坐標(biāo)系原點(diǎn)也稱為工件原點(diǎn)或編程原點(diǎn)，一般用G92或G54~G59指令指定。一般來說，加工中心的參考點(diǎn)設(shè)在工作臺(tái)位于負(fù)極限位置時(shí)的一基準(zhǔn)點(diǎn)上。（2）機(jī)床原點(diǎn)現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床都有一個(gè)基準(zhǔn)位置，稱為機(jī)床原點(diǎn)，是機(jī)床制造商設(shè)置在機(jī)床上的一個(gè)物理位置，其作用是使機(jī)床與控制系統(tǒng)同步，建立測量機(jī)床運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)的起始點(diǎn)。二、機(jī)床坐標(biāo)系與工件坐標(biāo)系1．機(jī)床坐標(biāo)系與機(jī)床原點(diǎn)、機(jī)床參考點(diǎn)（1）機(jī)床坐標(biāo)系機(jī)床坐標(biāo)系是機(jī)床上固有的坐標(biāo)系，是用來確定工件坐標(biāo)系的基本坐標(biāo)系，是確定刀具（刀架）或工件（工作臺(tái)）位置的參考系，并建立在機(jī)床原點(diǎn)上。對(duì)于鉆、鏜、銑、加工中心機(jī)床，主軸的正旋轉(zhuǎn)方向?yàn)橛倚菁y進(jìn)入工件的方向，與C軸正方向相反。（6）主軸正旋轉(zhuǎn)方向與C軸正方向的關(guān)系主軸正旋轉(zhuǎn)方向從主軸尾端向前端（裝刀具或工件端）看順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)為主軸正旋轉(zhuǎn)方向。（5）附加坐標(biāo)軸的定義如果在X、Y、Z坐標(biāo)以外，還有平行于它們的坐標(biāo)，可分別指定為U、V、W。（4）旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)A、B和CA、B和C表示其軸線分別平行于X、Y和Z坐標(biāo)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。（3）Y軸《數(shù)控加工工藝及設(shè)備》教案內(nèi)容Y軸垂直于X、Z坐標(biāo)軸。規(guī)定刀具遠(yuǎn)離工件的方向?yàn)閆軸的正方向（+Z）。對(duì)于有多個(gè)主軸或沒有主軸的機(jī)床（如刨床），標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定垂直于工件裝夾面的軸為Z軸。（4）增大工件與刀具之間距離的方向?yàn)樽鴺?biāo)軸正方向。（2）機(jī)床的直線坐標(biāo)軸X、Y、Z的判定順序是：先Z軸，再X軸，最后按右手定則判定Y軸。注意，+X′、+Y′、+Z′之間不符合右手直角笛卡兒定則?；咀鴺?biāo)軸X、Y、Z的關(guān)系及其正方向用右手直角定則判定，拇指為X軸，食指為Y軸，中指為Z軸，圍繞X、Y、Z各軸的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)及其正方向+A、+B、+C分別用右手螺旋定則判定，拇指為X、Y、Z的正向，四指彎曲的方向?yàn)閷?duì)應(yīng)的A、B、C的正向。備注第三節(jié)數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系統(tǒng)一、數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系1．標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系和運(yùn)動(dòng)方向標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系采用右手直角笛卡兒定則。3．?dāng)?shù)控加工工藝與數(shù)控編程的關(guān)系數(shù)控加工工藝分析與處理是數(shù)控編程《數(shù)控加工工藝及設(shè)備》教案內(nèi)容 的前提和依據(jù)，沒有符合實(shí)際的、科學(xué)合理的數(shù)控加工工藝，就不可能有真正可行的數(shù)控加工程序。（三）數(shù)控加工工藝的特點(diǎn) 1．?dāng)?shù)控加工工藝內(nèi)容要求具體、詳細(xì) 2．?dāng)?shù)控加工工藝要求更嚴(yán)密、精確3．制定數(shù)控加工工藝要進(jìn)行零件圖形的數(shù)學(xué)處理和編程尺寸設(shè)定值的計(jì)算 4．制定數(shù)控加工工藝選擇切削用量時(shí)要考慮進(jìn)給速度對(duì)加工零件形狀精度的影響5．制定數(shù)控加工工藝時(shí)要特殊強(qiáng)調(diào)刀具選擇的重要性 6．?dāng)?shù)控加工工藝的特殊要求7．?dāng)?shù)控加工程序的編寫、校驗(yàn)與修改是數(shù)控加工工藝的一項(xiàng)特殊內(nèi)容三、數(shù)控加工工藝與數(shù)控編程的關(guān)系1．?dāng)?shù)控程序輸入數(shù)控機(jī)床，執(zhí)行一個(gè)確定的加工任務(wù)的一系列指令，稱為數(shù)控程序或零件程序。2．?dāng)?shù)控加工工藝過程是利用切削工具在數(shù)控機(jī)床上直接改變加工對(duì)象的形狀、尺寸、表面位置、表面狀態(tài)等，使其成為成品或半成品的過程。備注二、數(shù)控加工工藝和數(shù)控加工工藝過程的概念、主要內(nèi)容及特點(diǎn)（一）數(shù)控加工工藝和數(shù)控加工工藝過程的概念1．?dāng)?shù)控加工工藝是采用數(shù)控機(jī)床加工零件時(shí)所運(yùn)用各種方法和技術(shù)手段的總和，應(yīng)用于整個(gè)數(shù)控加工工藝過程。PLC控制就是實(shí)現(xiàn)上述功能的功能模塊。（4）PLC控制CNC系統(tǒng)對(duì)機(jī)床的控制分為對(duì)各坐標(biāo)軸的速度和位置的“軌跡控制”和對(duì)機(jī)床動(dòng)作的“順序控制” 或稱“邏輯控制”。（3）插補(bǔ)計(jì)算數(shù)控編程提供了刀具運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn)、終點(diǎn)和運(yùn)動(dòng)軌跡，而刀具怎么從起點(diǎn)沿運(yùn)動(dòng)軌跡走向終點(diǎn)則由數(shù)控系統(tǒng)的插補(bǔ)裝置或插補(bǔ)軟件來控制。（2）刀補(bǔ)處理（計(jì)算刀具中心軌跡）為方便編程，零件加工程序通常是按零件輪廓或按工藝要求設(shè)計(jì)的進(jìn)給路線編制的，而數(shù)控機(jī)床在加工過程中控制的是刀具中心（準(zhǔn)確說是刀位點(diǎn)）軌跡，因此在加工前必須將編程軌跡變換成刀具中心的軌跡。2．?dāng)?shù)控加工中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換過程（1）譯碼譯碼程序的主要功能是將用文本格式（通常用ASCⅡ碼）表達(dá)的零件加工程序，以程序段為單位轉(zhuǎn)換成刀補(bǔ)處理程序所要求的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（格式），該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)用來描述一個(gè)程序段解釋后的數(shù)據(jù)信息。備注一、數(shù)控加工原理1．?dāng)?shù)控加工的過程首先要將被加工零件圖上的幾何信息和工藝信息數(shù)字化，即將刀具與工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡、加工過程中主軸速度和進(jìn)給速度的變換、冷卻液的開關(guān)、工件和刀具的交換等控制和操作，都按規(guī)定的代碼和格式編成加工程序，然后將該程序送入數(shù)控系統(tǒng)。數(shù)控加工技術(shù)是將普通金屬切削加工、計(jì)算機(jī)數(shù)控、計(jì)算機(jī)輔助制造等技《數(shù)控加工工藝及設(shè)備》教案內(nèi)容術(shù)綜合的一門先進(jìn)加工技術(shù)。12．通訊功能通訊功能是指CNC裝置與外界進(jìn)行信息和數(shù)據(jù)交換的功能。主要功能有：菜單結(jié)構(gòu)的操作界面；數(shù)據(jù)及零件加工程序的輸入及環(huán)境編輯；系統(tǒng)和機(jī)床參數(shù)、狀態(tài)、故障信息的顯示、查詢等。另外，CNC系統(tǒng)都具有T功能即刀具號(hào)管理功能，它用于標(biāo)識(shí)刀庫中的刀具和自動(dòng)選擇加工刀具。刀具幾何尺寸是指刀具的半徑和長度，這些參數(shù)供刀具補(bǔ)償功能使用。8．輔助功能即M功能——規(guī)定主軸的起、停、轉(zhuǎn)向，工件的夾緊和松開，冷卻泵的接通和斷開等機(jī)床輔助動(dòng)作的功能。主要有以下三種控制功能：（1）進(jìn)給速度——控制刀具或工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)速度，單位為mm／min；（2）同步進(jìn)給速度——實(shí)現(xiàn)切削速度和進(jìn)給速度的同步，單位為mm／r，用于加工螺紋；（3）進(jìn)給倍率——實(shí)現(xiàn)人工實(shí)時(shí)修調(diào)進(jìn)給速度，即通過面板的倍率開關(guān)在0％~200％之間對(duì)其進(jìn)行實(shí)時(shí)修調(diào)。（5）切削倍率——實(shí)現(xiàn)人工實(shí)時(shí)修調(diào)切削速度，即通過面板的倍率開關(guān)在0％~200％之間對(duì)其進(jìn)行實(shí)時(shí)修調(diào)?！稊?shù)控加工工藝及設(shè)備》教案內(nèi)容（3）主軸定向控制——實(shí)現(xiàn)主軸周向定位于特定點(diǎn)的控制功能。主要有以下五種控制功能：（1）主軸轉(zhuǎn)速（切削速度）——實(shí)現(xiàn)刀具切削點(diǎn)切削速度的控制功能，單位為r／min（m／min）。如熱變形引起的誤差，裝置將會(huì)在相應(yīng)地方自動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償。（2）傳動(dòng)鏈誤差、反向間隙誤差補(bǔ)償功能螺距誤差補(bǔ)償可預(yù)先測量出螺距誤差和反向間隙，然后按要求輸入CNC裝置相應(yīng)的儲(chǔ)存單元內(nèi)，在加工過程中進(jìn)行實(shí)時(shí)補(bǔ)償。4．補(bǔ)償功能（1）刀具半徑和長度補(bǔ)償功能該功能能實(shí)現(xiàn)按零件輪廓編制的程序控制刀具中心的軌跡，以及在刀具半徑和長度發(fā)生變化（如刀具更換、刀具磨損）時(shí)，可對(duì)刀具半徑或長度作相應(yīng)的補(bǔ)償。一般CNC系統(tǒng)僅具有直線和圓弧插補(bǔ)，較為高檔的數(shù)控系統(tǒng)還具有拋物線、橢圓、極坐標(biāo)、正弦線、螺旋線以及樣條曲線等插補(bǔ)功能。2．準(zhǔn)備功能即G功能——指令機(jī)床運(yùn)動(dòng)方式的功能。（1）鏜孔精度檢查（2）端銑刀銑削平面精度檢查（3）直線銑削精度檢查（4）斜線銑削精度檢查（5）圓弧銑削精度檢查七、數(shù)控機(jī)床的主要功能1．多軸控制功能是指CNC系統(tǒng)能控制和能聯(lián)動(dòng)控制數(shù)控機(jī)床各坐標(biāo)軸的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的功能。（5）分度精度A是指分度工作臺(tái)在分度時(shí)指令要求回轉(zhuǎn)的角度值與實(shí)際回轉(zhuǎn)的角度值的差值。B=Bjmax（112）（4）直線運(yùn)動(dòng)的原點(diǎn)返回精度（回零精度）是指數(shù)控機(jī)床各坐標(biāo)軸達(dá)到規(guī)定零點(diǎn)的準(zhǔn)確程度，其誤差稱為回零誤差。中最大值的6倍，即R=6(Sj)max（111）（3）直線運(yùn)動(dòng)的反向誤差B直線運(yùn)動(dòng)的反向誤差也叫失動(dòng)量，是該坐標(biāo)軸進(jìn)給傳動(dòng)鏈上驅(qū)動(dòng)部件（如伺服電動(dòng)機(jī)、伺服液壓馬達(dá)和步進(jìn)電動(dòng)機(jī)等）的反向死區(qū)及各機(jī)械運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)副的反向間隙和彈性變形等誤差的綜合反映。重復(fù)定位精度R為標(biāo)準(zhǔn)偏差Sj173。（2）直線運(yùn)動(dòng)的重復(fù)定位精度是指在同一臺(tái)數(shù)控機(jī)床上，應(yīng)用相同程序、相同代碼加工一批零件，所得到結(jié)果的一致程度。=(X)175。3Sj173。+3Sj173。)中的最小值之差值，即A=(X+3S)(X3S)（110）Au173。)、(X175。)中的最大值與(X173。)、(X175。)（19）雙向定位精度A為(X173。+3S175。單向定位精度Au是取正、負(fù)方向趨近目標(biāo)位置時(shí)定位誤差中的最大值。Xj175。=229。Xj173。=1n11n1229。和Sj175。Xj175。（14）這樣可得到從正、負(fù)方向趨近目標(biāo)位置Pj時(shí)的反向差值Bj。（13）22