【正文】 從此， FANUC公司的 CNC系統(tǒng)大量進(jìn)入中國市場，在中國CNC市場上處于舉足輕重的地位。特點： 1. 使平動與轉(zhuǎn)動控制解耦； 2. 工作空間大，可重組 運動學(xué)設(shè)計 ?工作空間定義與描述 各支鏈工作子空間的交集，一般由多個空間曲面圍成的閉包。在動平臺上安裝刀具，可進(jìn)行多軸聯(lián)動的銑、鉆、磨、拋光以及異型刀具刃磨等加工。原則： 1. 科學(xué)合理 2. 具有一定的前瞻性 ? 標(biāo)準(zhǔn)的實現(xiàn) 1. 應(yīng)詳細(xì)定義軟件模塊和硬件結(jié)構(gòu)的接口 2. 業(yè)界的支持和嚴(yán)格遵守 3. 政府部門的支持與參與 第三節(jié) 并聯(lián)機床 一、概述 ? 數(shù)控機床方面的突破性進(jìn)展當(dāng)屬 20世紀(jì) 90年代中期問世的并聯(lián)機床 ? 也稱虛擬軸機床或并聯(lián)運動機床 ? 機器人技術(shù)與數(shù)控機床技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，學(xué)科交叉的結(jié)果 ? 以空間并聯(lián)機構(gòu)為基礎(chǔ)，充分利用計算機數(shù)字控制的潛力，以軟件取代部分硬件，以電氣裝置和電子器件取代部分機械傳動 傳統(tǒng)機床 ? 以笛卡爾坐標(biāo)直線位移為基礎(chǔ)的機床結(jié)構(gòu)和運動學(xué)原理 ? 傳統(tǒng)機床布局的特點是以床身、立柱、橫梁等作為支承部件，主軸部件和工作臺的滑板沿支承部件上的直線導(dǎo)軌移動 ? 按照 X、 Y、 Z坐標(biāo)運動疊加的串聯(lián)運動學(xué)原理，形成刀頭點的加工表面軌跡。例： 1. 簡單的二次開發(fā)包括用戶界面重新設(shè)計、參數(shù)設(shè)置等 2. 更深層次的二次開發(fā)應(yīng)允許用戶將自己按照規(guī)范設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)功能模塊集成到開放式系統(tǒng)中 網(wǎng)絡(luò)化 ?網(wǎng)絡(luò)技術(shù)支持下的多處理器并行計算的控制器，如現(xiàn)場總線協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議等 ?目前現(xiàn)狀 通過網(wǎng)絡(luò)向數(shù)控系統(tǒng)傳送 NC代碼、加工指令或遠(yuǎn)程監(jiān)控，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)尚未有機地融入控制器的體系結(jié)構(gòu) 三、開放式數(shù)控系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu) ?開放式數(shù)控系統(tǒng)目前沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，而世界上比較成熟的體系結(jié)構(gòu)形式： 美國的 SOSAS 歐共體 OSACA 日本的 OSEC等。為保證加工質(zhì)量，會采取保守加工用量，降低了加工效率 四、智能化 （一）引進(jìn)自適應(yīng)控制技術(shù) 實現(xiàn)原理： 1. 自適應(yīng)控制器可對機床主軸轉(zhuǎn)矩、切削力、切削溫度、刀具磨損等參數(shù)值進(jìn)行自動測量 2. CPU進(jìn)行比較運算后發(fā)出修改主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給量大小的信號，確保處于最佳切削狀態(tài) 四、智能化 （一）引進(jìn)自適應(yīng)控制技術(shù) ?應(yīng)用領(lǐng)域 —— 宇航等工業(yè)部門特種材料的加工 例：三菱公司 數(shù)控電火花成形機床 Miracle Fuzzy自適應(yīng)控制器，利用基于模糊邏輯的自適應(yīng)控制技術(shù)，自動控制和優(yōu)化加工參數(shù)，使操作者不再需要具備專門的技能 四、智能化 （二）引入專家系統(tǒng)指導(dǎo)加工 基本思想：將切削專家的經(jīng)驗、切削加工的一般規(guī)律與特殊規(guī) 律存入計算機中，以加工工藝參數(shù)數(shù)據(jù)庫為支撐，建立具有人 工智能的專家系統(tǒng)，提供經(jīng)過優(yōu)化的切削參數(shù)，使加工系統(tǒng)始 終處于最優(yōu)和最經(jīng)濟的工作狀態(tài) 好處： 提高編程效率 降低對操作人員技術(shù)水平的要求 大大縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備時間 四、智能化 （三）數(shù)控程序編制的智能化 高檔數(shù)控系統(tǒng)大多通過會話式自動編程系統(tǒng)來自動選擇刀具，生成工藝路線，計算背吃刀量和切削速度，實現(xiàn)切削仿真，大大提高了在線編程和對復(fù)雜型面編程的效率 四、智能化 （四）加工過程智能化監(jiān)控 數(shù)控系統(tǒng)通過對影響加工精度和效率的物理量進(jìn)行測量、建模，提取特征來感知系統(tǒng)的運行狀態(tài)，快速做出實現(xiàn)最佳目標(biāo)的決策，對進(jìn)給速度和主軸轉(zhuǎn)速進(jìn)行實時的調(diào)整，使整個加工過程處于合理狀態(tài) 應(yīng)用：刀具的磨損和破損監(jiān)控 四、智能化 （五）故障診斷智能化 故障診斷專家系統(tǒng)為數(shù)控設(shè)備提供了一個包括二次監(jiān)控、故障診斷、安全保障和經(jīng)濟策略等方面在內(nèi)的智能診斷及維護(hù)決策信息集成系統(tǒng) 四、智能化 （六）智能化交流伺服驅(qū)動裝置 目前已開始研究能自動識別負(fù)載，并自動調(diào)整參數(shù)的智能化伺服系統(tǒng)，包括智能化主軸交流伺服驅(qū)動裝置和智能化進(jìn)給伺服驅(qū)動裝置 存在的問題： 1. 人工智能算法不能滿足實時控制要求，如何提高智能算法的速度是影響智能算法應(yīng)用的重要問題 2. 控制器不開放，沒有提供集成智能技術(shù)的接口，影響智能技術(shù)在 CNC中的應(yīng)用 五、開放化 ?傳統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng) 專用的封閉式的結(jié)構(gòu) 各個廠家的產(chǎn)品之間、通用計算機之間不兼容 維修、升級困難 解決方法： 開放式數(shù)控系統(tǒng) 六、網(wǎng)絡(luò)化 ? FMC、 FMS、 CIMS要求設(shè)備聯(lián)網(wǎng) ? 實現(xiàn)方法 RS232串行接口 帶遠(yuǎn)程緩沖功能的 DNC接口 MAP或以太網(wǎng)接口 ? 作用 實現(xiàn)控制器間連接、控制器與主機連接 實現(xiàn) DNC和單元控制功能 將不同制造廠的數(shù)控設(shè)備用標(biāo)準(zhǔn)化通信網(wǎng)絡(luò)連接 遠(yuǎn)程操作、遙控、故障診斷成為可能 七、高可靠性化 ? 提高可靠性的措施 1. 提高線路集成度 2. 建立由設(shè)計、試制到生產(chǎn)的一整套質(zhì)量保證體系 3. 小型化 第二節(jié) 開放式數(shù)控系統(tǒng) 一、開放式數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)生背景 ? 要求控制器能夠靈活配置、修改、擴充和重組，甚至要求控制器能夠重新生成，即 “ 開放 ” 原因在于： 1. 機床制造商根據(jù)用戶需要設(shè)計機床 2. 控制器生產(chǎn)商提供的是通用的全功能的 CNC系統(tǒng)，許多參數(shù)要根據(jù)具體機床來設(shè)定，系統(tǒng)要提供設(shè)定參數(shù)的接口，供機床制造商調(diào)整和修改 3. 機床制造商并不需要全功能 由此可見，數(shù)控系統(tǒng) “ 開放 ” 的要求來自制造系統(tǒng)的發(fā)展，來自用戶和機床制造廠對附加技術(shù)的要求，也來自數(shù)控裝置自身追求高質(zhì)量、低成本和提高產(chǎn)品競爭力的需要。 產(chǎn)品小型化和集成化以及微電子技術(shù)和光電技術(shù)產(chǎn)品的開發(fā)都以超精密加工技術(shù)為基礎(chǔ)。例如： 1. 提高導(dǎo)彈命中精度，決定于慣性儀表的精度。 一、高速度化 實現(xiàn)途徑 ? 提高主軸轉(zhuǎn)速，采用內(nèi)裝式主軸電動機，即主軸驅(qū)動不需變速箱，直接將電動機與主軸連接成一體后裝入主軸部件 例如：日本立式加工中心 V240，主軸轉(zhuǎn)速 50000m/min； 加工一個鋼模具，普通機床用 9小時，在該機床上需 12~13分 日本 UHS10型超高速數(shù)控立式銑床，主軸最高轉(zhuǎn)速 100000r/min。第八章 新型數(shù)控系統(tǒng)簡介 現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展趨勢 ?現(xiàn)代數(shù)控機床是新一代制造技術(shù)（如柔性制造技術(shù) FMS、計算機集成制造系統(tǒng) CIMS等）的技術(shù)基礎(chǔ) ?國家發(fā)展戰(zhàn)略 發(fā)展數(shù)控技術(shù)作為裝備制造業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略重點 現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展趨勢 ? 現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的主要目標(biāo)： 進(jìn)一步降低價格 增加可靠性 拓寬功能 提高操作舒適性 提高集成性 提高系統(tǒng)的柔性和開放性 減小體積 提高數(shù)控機床的生產(chǎn)能力 現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展趨勢 ?研制開發(fā)出軟、硬件都具有開放式結(jié)構(gòu)的智能化全功能通用數(shù)控裝置 ?從數(shù)控系統(tǒng)硬、軟件和各個子系統(tǒng)功能來講，其發(fā)展趨勢見下表 現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展趨勢 ?隨著微電子技術(shù)、計算機技術(shù)以及以互聯(lián)網(wǎng)為代表的信息化技術(shù)的發(fā)展，為數(shù)控技術(shù)的進(jìn)步提供了新的條件。 體現(xiàn)在如下方面： 一、高速度化 ?實現(xiàn)數(shù)控設(shè)備高速化的過程 CNC系統(tǒng)讀入 NC代碼和加工指令數(shù)據(jù)后，高速處理并計算出系統(tǒng)的移動量 伺服系統(tǒng)高速作出反應(yīng)，驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu) 一、高速度化 ?為使 在極短的空程內(nèi)達(dá)