【正文】 共 29 頁 第 13 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 速度控制回路 快速運(yùn)動回路又稱增速回路 ,其功用在于使液壓執(zhí)行元件在空載時獲得所需的高速 ,以提高系統(tǒng)的工作效率或充分利用功率。 壓力控制回路 壓力控制回路 是利用壓力控制閥來控制系統(tǒng)整體或某一部分的壓力，以滿足液壓執(zhí)行元件對力或轉(zhuǎn)矩要求的回路，這類回路包括調(diào)壓、減壓、增壓、保壓、卸荷和平衡等多種回路。 所謂液壓基本回路就是由有關(guān)的液壓元件組成用來完成某種特定功能的典型回路。 4). 輔助元件 除上述三部分以外的其它元件，包括壓力表、濾油器、蓄能裝置、冷卻器、管件及油箱等，它們同樣十分重要。 3).控制元件 包括壓力閥、流量閥和方向閥等。 2).執(zhí)行元件（油缸、液壓馬達(dá)） 它是將液體的液壓能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能。 液壓系統(tǒng)主要由：動力元件（油泵）、執(zhí)行元件（油缸或液壓馬達(dá)）、控制元件（各種閥）、輔助元件和工作介質(zhì)等五部分組成。因此，具有較高的靈活性，而且，由于硬件基本上通用，有利于大量生產(chǎn)提高質(zhì)量和可靠性，縮短 制造周期和降低成本 畢業(yè) 論文 設(shè)計 共 29 頁 第 12 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 第 3章 數(shù)控機(jī)床 工作過程分析、 主要元件介 紹 以及主要液壓系統(tǒng)原理 液壓傳動系統(tǒng)的組成 液壓傳動的基本原理是在密閉的容器內(nèi)，利用有壓力油液作為工介質(zhì)來實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換和傳遞動力的。不同功能的機(jī)床只是系統(tǒng)軟件不同。硬件電路由小型或微型計算機(jī)、加上通用或?qū)５拇笠?guī)模集成電路組成。故通用性、靈活性差，制造周期長，成本高。不同功能的數(shù)控機(jī)床，組合邏輯電路也不同。 按所用數(shù)控裝置類型分類 硬線數(shù)控 (NC)機(jī)床 使用硬線 數(shù)控系統(tǒng) 。而且，控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性比閉環(huán)系統(tǒng)容易獲得。因為控制環(huán)路不包含實(shí)際需要被控制的執(zhí)行部件，所以，是半閉環(huán)。 半閉環(huán) (semiclosed loop)數(shù)控機(jī)床 若將位置檢測裝置安裝在伺服電機(jī)或傳動絲杠的端部，間接測量執(zhí)行部件的實(shí)際位移，按閉環(huán)原理控制。 位置反饋回路、速度反饋回路與主控回路構(gòu)成兩個封閉環(huán)，所以稱閉環(huán)控制。同時，測速元件測量伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速，作為速度反饋信號，它與速度指令信號相比較后，其速度誤差，對伺服電 畢業(yè) 論文 設(shè)計 共 29 頁 第 11 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 機(jī)的速度進(jìn)行調(diào)節(jié)校正。 閉環(huán) (closed loop)數(shù)控機(jī)床 閉環(huán) 伺服系統(tǒng) 按閉環(huán)原理工作。又由于沒有檢測裝置檢測實(shí)際位移，實(shí)際位移誤差不能被補(bǔ)償，所以，開環(huán)數(shù)控機(jī)床的精度較低，速度也較低。所以開環(huán)數(shù)控機(jī)床沒有位移檢測裝置。 從理論上，對應(yīng)一個進(jìn)給脈沖，步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)過一個步距角，工作臺移動一個當(dāng)量位移，進(jìn)給脈沖數(shù)量控制工作 臺的位移量，脈沖頻率控制運(yùn)動速度。典型的開環(huán)伺服系統(tǒng)是有功率步進(jìn)電機(jī)和驅(qū)動源組成的伺服系統(tǒng)。 三坐標(biāo)以上聯(lián)動的編程很復(fù)雜，需要使用自動編程系統(tǒng)來編制。這時，切削點(diǎn)的坐標(biāo)和法線方向時不斷變化的，那么，刀具的刀位點(diǎn)和軸線也要相應(yīng)變化。 ④ 五坐標(biāo)聯(lián)動加工 對大型曲面輪廓，零件尺寸和曲率半徑比較大，可用端面銑刀進(jìn)行加工，以提高生產(chǎn)率和減少加工殘留量。為了實(shí)現(xiàn)這種加工方式，不僅要 X、Y、 Z 三坐標(biāo)聯(lián)動控制刀具刀位點(diǎn)在空間的位置，而且要同時控制刀具繞刀位點(diǎn)的擺角，使刀具始終貼合工件，且還要補(bǔ)償因擺角所引起的刀位點(diǎn)的改 變。 飛機(jī)大梁是一個直紋扭曲面。 ③ 四坐標(biāo)聯(lián)動加工 從理論上，有三軸聯(lián)動，使用球頭銑刀，可加工任意空間輪廓。加工曲面時，也采用行切法?？杉庸た臻g曲線輪廓 畢業(yè) 論文 設(shè)計 共 29 頁 第 10 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ （回珠器滾道）。稱行切法。加工曲面時，采用球頭銑刀，刀具中心在剖分坐標(biāo)平面（ X、 Y、 Z 中的任意兩軸）內(nèi)作平面曲線的插 補(bǔ)運(yùn)動，第三軸作周期進(jìn)給。 2). 空間輪廓加工的數(shù)控機(jī)床 加工空間輪廓，根據(jù)空間曲面形狀、所用刀具、加工精度和粗糙度要求等的不同，使用不同的加工方法：兩軸半聯(lián)動、三軸聯(lián)動、四軸聯(lián)動、五軸聯(lián)動。 這里，控制的關(guān)鍵是確定每個單位時間內(nèi)的進(jìn)給位移分量 ΔxI 和 ΔyI，這是由插補(bǔ)運(yùn)算和刀具半徑補(bǔ)償運(yùn)算 來完成的。亦稱兩坐標(biāo)聯(lián)動數(shù)控機(jī)床 。 1). 平面輪廓加工的數(shù)控機(jī)床 控制兩個坐標(biāo)軸聯(lián)動，使刀具相對工件在某一坐標(biāo)平面做曲線運(yùn)動，從而加工由平面曲線組成的輪廓的零件。 輪廓控制 (contouring control )數(shù)控機(jī)床 控制特點(diǎn)：連續(xù)、按一定聯(lián)系、協(xié)調(diào)控制（聯(lián)動）兩個以上坐標(biāo)軸任何時刻的運(yùn)動位置、速度和方向，使刀具相對工件按要求的輪廓軌跡運(yùn)動。用于加工臺階軸，銑削平面，這類機(jī)床有：簡易數(shù)控車 床、直線控制的數(shù)控銑床。 .直線控制 (line motion control)數(shù)控機(jī)床 控制特點(diǎn)：控制刀具或工作臺，以適當(dāng)?shù)乃俣?，沿平行坐?biāo)軸的方向直線移動和加工。移動時不加工，到位后，第三軸進(jìn)行加工。 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展 , 數(shù)控機(jī)床由于具有優(yōu)越的加工特點(diǎn) , 在機(jī)械制造業(yè)中的應(yīng)用越來越廣泛 , 現(xiàn)代工人必須掌握好數(shù)控技術(shù)裝備的發(fā)展趨勢和對策。 在高精尖裝備研發(fā)方面，要強(qiáng)調(diào)產(chǎn)、學(xué)、研以及最終用戶的緊密結(jié)合，以 做得出、用得上、賣得掉 為目標(biāo)，按國家意志實(shí)施攻關(guān)，以解決國家之急需。重點(diǎn)解決數(shù)控系統(tǒng)和相關(guān)功能部件（數(shù)字化伺服系統(tǒng)與電機(jī)、高速電主軸系統(tǒng)和新型裝備的附件等）的可靠性和生產(chǎn)規(guī)模問題。 發(fā)展策略 從我國基本國情的角度出發(fā)，以國家的戰(zhàn)略需求和國民經(jīng)濟(jì)的市場需求為導(dǎo)向，以提高我國制造裝備業(yè)綜合競爭能力和產(chǎn)業(yè)化水平為目標(biāo)，用系統(tǒng)的方法，選擇能夠主導(dǎo) 21 世紀(jì)初期我國制造裝備業(yè)發(fā)展升級的關(guān)鍵技術(shù)以及支持產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的支撐技術(shù)、配套技術(shù)作為研究開發(fā)的內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)制造裝備業(yè)的跨躍式發(fā)展。我們以資源、環(huán)境、市場為代價，交換得到的可能僅僅是世界新經(jīng)濟(jì)格局中的國際 加工中心 和 組裝中心 ，而非掌握核心技術(shù)的制造中心的地位，這樣將會嚴(yán)重影響我國現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展進(jìn)程。機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)落后，水平較低，數(shù)控系統(tǒng)新標(biāo)準(zhǔn)研究不夠。 畢業(yè) 論文 設(shè)計 共 29 頁 第 8 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 4).技術(shù)方面。 3).機(jī)制方面。 2).體系方面。 1).認(rèn)識方面。 3).可持續(xù)發(fā)展的能力上，對競爭前數(shù)控技術(shù)的研究開發(fā)、工程化能力較弱；數(shù)控技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域拓展力度不強(qiáng)；相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的研究、制定滯后。 1).技術(shù)水平上，與國外先進(jìn)水平大約落后 10～ 15 年，在高精尖技術(shù)方面則更大。雖然從縱向看我國的發(fā)展速度很快，但橫向比（與國外對比）不僅技術(shù)水平有差距，在某些方面發(fā)展速度也有差距，即一些高精尖的數(shù)控裝備的技術(shù)水平差距有擴(kuò)大趨勢。這些生產(chǎn)廠基本形成了我國的數(shù)控產(chǎn)業(yè)基地。 2). 初步形成了數(shù)控產(chǎn)業(yè)基地 在攻關(guān)成果和部分技術(shù)商品化的基礎(chǔ)上，建立了諸如華中數(shù)控、航天數(shù)控等具有批量生產(chǎn)能力的數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠。 縱觀我國數(shù)控技術(shù)近 50 年的發(fā)展歷程，特別是經(jīng)過 4 個 5 年計劃的攻關(guān)，總體來看取得了以下成績。在此階段，我國國產(chǎn)數(shù)控裝備的產(chǎn)業(yè)化取得了實(shí)質(zhì)性進(jìn)步。在此階段，由 于改革開放和國家的重視，以及研究開發(fā)環(huán)境和國際環(huán)境的改善，我國數(shù)控技術(shù)的研究、開發(fā)以及在產(chǎn)品的國產(chǎn)化方面都取得了長足的進(jìn) 畢業(yè) 論文 設(shè)計 共 29 頁 第 7 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 步。在此階段，由于國外的技術(shù)封鎖和我基礎(chǔ)條件的限制，數(shù)控技術(shù)的發(fā)展較為緩慢。目前這種新的數(shù)據(jù)交換格式已經(jīng)在配備了 SIEMENS、 FIDIA 以及歐洲 OSACANC 數(shù)控系統(tǒng)的原型樣機(jī)上進(jìn)行了驗證。參加這項計劃的有來自歐洲和日本的 20 個 CAD/CAM/CAPP/CNC 用戶、廠商和學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)。其次， STEPNC 數(shù)控系統(tǒng)還可大大減少加工圖紙（約 75％）、加工程序編制時間（約 35％）和加工時間（約 50％）。首先， STEPNC 提出一種嶄新的制造理念，傳統(tǒng)的制造理念中， NC 加工程序都集中在單個計算機(jī)上。為此，國際上正在研究和制定一種新的 CNC系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn) ISO14649（ STEP－ NC)，其目的是提供一種不依賴于具體系統(tǒng)的中性機(jī)制，能夠描述產(chǎn)品整個生命周期內(nèi)的統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型，從而實(shí)現(xiàn)整個制造過程，乃至各個工業(yè)領(lǐng)域產(chǎn)品信息的標(biāo)準(zhǔn)化。 關(guān)于數(shù)控標(biāo)準(zhǔn) 數(shù)控標(biāo)準(zhǔn)是制造業(yè)信息化發(fā)展的一種趨勢。 重視新技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的建立 關(guān)于數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計開發(fā)規(guī)范 如前所述，開放式數(shù)控系統(tǒng)有更好的通用性、柔性、適應(yīng)性、擴(kuò)展性，美國、歐共體和日本等國紛紛 實(shí)施戰(zhàn)略發(fā)展計劃，并進(jìn)行開放式體系結(jié)構(gòu)數(shù)控系統(tǒng)規(guī)范 (OMAC、 OSACA、 OSEC)的研究和制定，世界 3 個最大的經(jīng)濟(jì)體在短期內(nèi)進(jìn)行了幾乎相同的科學(xué)計劃和規(guī)范的制定，預(yù)示了數(shù)控技術(shù)的一個新的變革時期的來臨。數(shù)控裝備的網(wǎng)絡(luò)化將極大地滿足生產(chǎn)線、制造系統(tǒng)、制造企業(yè)對信息集成的需求，也是實(shí)現(xiàn)新的制造模式如敏捷制造、虛擬企業(yè)、全球制造的基礎(chǔ)單元。目前開放式數(shù)控系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)規(guī)范、通信規(guī)范、配置規(guī)范、運(yùn)行平臺、數(shù)控系統(tǒng)功能庫以及數(shù)控系統(tǒng)功能軟件開發(fā)工具等是當(dāng)前研究的核心。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。 為解決傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)封閉性和數(shù)控應(yīng)用軟件的產(chǎn)業(yè)化生存在問題。德國 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)動加工，可由 CNC 系統(tǒng)控制或 CAD/CAM 直接或間接控制。因此促進(jìn)了復(fù)合主軸頭類型 5 軸聯(lián)動機(jī)床和復(fù)合加工機(jī)床（含 5 面加工機(jī)床）的發(fā)展。但過去因 5 軸聯(lián)動數(shù)控系統(tǒng)、主機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜等原因，其價格要比 3 軸聯(lián)動數(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)動機(jī)床的發(fā)展。 5 軸聯(lián)動加工和復(fù)合加工機(jī)床快速發(fā)展 采用 5 軸聯(lián) 動對三維曲面零件的加工，可用刀具最佳幾何形狀進(jìn)行切削，不僅光潔度 高，而且效率也大幅度提高。 在可靠性方面，國外數(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。加工一薄壁飛機(jī)零件，只