【正文】 方法，并推導出其它象限直線插補的偏差判別式。 逐點比較法是早期數(shù)控機床開環(huán)系統(tǒng)中廣泛使用的一種基準脈沖插補方法，其基本思想是每次僅向一個坐標輸出一個進給脈沖，每走一步都要將加工點的瞬時坐標與理論加工軌跡相比較，判斷實際加工點與理論軌跡的偏移位置，通過偏差函數(shù)計算二者之間的偏差，從而決定下 一步的走向，因此每進一步均要完成偏差判別、坐標進給、偏差計算和終點判別四個工作節(jié)拍?，F(xiàn)代 CNC 數(shù)控系統(tǒng)多采用軟件插補或軟、硬件插補結(jié)合的方法，由軟件完成粗插補、硬件完成精插補。 第 二 章 數(shù)控機床的插補原理 數(shù)據(jù)采樣插補法的基本原理 插補是數(shù)據(jù)點的“密化”過程，是數(shù)控加工過程必不可少重要環(huán)節(jié)，插補精度的高低直接影響數(shù)控機床的加工精度，因此要引起足夠的重視。 在編程時通過 G53 指令可以直接定位到機床坐標系中相應的坐標點。 機床坐標系的原點到機床參考點的距離由參數(shù)設定，一般設為 0。若還有附加的旋轉(zhuǎn)軸時用 D、 E 定義，其與直線軸沒有固定關系。 (3)若有旋轉(zhuǎn)軸時，規(guī)定繞 X、 Y、 Z 軸的旋轉(zhuǎn)軸為 A、 B、 C 軸，其方向為右旋螺紋方向，見圖所示。 (2)標準的坐標系是一個右手直角坐標系，如圖所示，姆指為 X 軸，食指為 y 軸，中指為 Z 軸，指尖指向各坐標軸的正方向，即增大刀具和工件距離的方向。由于機床的結(jié)構(gòu)不同，有的是刀具運動，工件固定，有的是刀具固定，工件運動等等。應符合 JB305182 的規(guī)定。 數(shù)控機床的主要性能指標 數(shù)控機床的性能指標一般有精度指標、坐標軸指標、運動性能指標及加工能力指標幾種，詳細內(nèi)容及其含義與影響可參見表 1 ?，F(xiàn)在計算機 數(shù)控 裝置的控制功能均由軟件實現(xiàn)，增加輪廓控制功能不 6 會帶來成本的增加。 數(shù)控 火焰切割機、 電火花 加工機床以及 數(shù)控 繪圖機等也采用了輪廓控制系統(tǒng)。它不僅能控制機床移動 部件的起點與終點坐標，而且能控制整個加工輪廓每一點的速度和位移，將工件加工成要求的輪廓形狀。 數(shù)控 鏜銑床、加工中心等機床，它的各個坐標方向的進給運動的速度能在一定范圍內(nèi)進行調(diào)整，兼有點位和直線控制加工的功能，這類機床應該稱為點位 /直線控制的 數(shù)控 機床。直線控制的 數(shù)控 銑床，有三個坐標軸，可用于平面的銑削加工。 2．直線控制 數(shù)控 機床直線控制 數(shù)控 機床可控制 刀具 或工作臺以適當?shù)倪M給速度，沿著平行于坐標軸的方向進行直線移動和切削加工，進給速度根據(jù)切削條件可在一定范圍內(nèi)變化。這類 數(shù)控 機床主要有 數(shù)控 坐標鏜床、 數(shù)控 鉆床、 數(shù)控 沖床、 數(shù)控點焊機等。機床數(shù)控 系統(tǒng)只控制行程終點的坐標值，不控制點與點之間的運動軌跡，因此幾個坐標軸之間的運動無任何聯(lián)系。 近年來，其它機械設備中也大量采用了 數(shù)控 技術(shù)，如 數(shù)控 多坐標測量機、自動繪圖機及工業(yè) 機器人 等。 2．特種加工類 數(shù)控 機床除了切削加工 數(shù)控 機床以外， 數(shù)控 技術(shù)也大量用于數(shù)控 電火花 線切割機床、 數(shù)控 電火花 成型機床、 數(shù)控 等離子 弧切割機床、 數(shù)控 火焰切割機床以及 數(shù)控 激光 加工機床等。例如銑、鏜、鉆加工中心，它是在 數(shù)控 銑床基礎上增加了一個容量較大的刀庫和自動換刀裝置形成的，工件一次裝夾后，可以對箱體零件的四面甚至五面大部分加工工序進行銑、鏜、鉆、擴、鉸以及攻螺紋等多工序加工，特別適合箱體類零件的加工。在普通數(shù)控 機床加裝一個刀庫和換刀裝置就成為 數(shù)控 加工中心機床。 5 數(shù)控機床的分類 一、按數(shù)控機床的種類 數(shù)控 機床與傳統(tǒng)的車、銑、鉆、磨、齒輪加工相對應的 數(shù)控機床有 數(shù)控 車床、 數(shù)控 銑床、 數(shù)控 鉆床、 數(shù)控 磨床、 數(shù)控 齒輪加工機床等。 （ 3）采用高傳動效率、高精度、無間隙的傳動裝置和運動部件，如滾珠絲杠螺母副、塑料滑動導軌、直線滾動導軌、靜壓導軌等。采取改善機床結(jié)構(gòu)布局、減少發(fā)熱、控制溫升及采用熱位移補償?shù)却胧?，可減少熱變形對機床主機的影響。與傳統(tǒng)的機床相比，數(shù)控機床主體具有如下結(jié)構(gòu)特點： （ 1）采用具有高剛度、高抗震性及較小熱變形的機床新結(jié)構(gòu)。它包括床身、底座、立柱、橫梁、滑座、工作臺、主軸箱、進給機構(gòu)、刀架及自動換刀裝置等機械 部件。 測量元件將數(shù)控機床各坐標軸的實際位移值檢測出來并經(jīng)反饋系統(tǒng)輸入到機床的數(shù)控裝置中，數(shù)控裝置對反饋回來的實際位移值與指令值進行比較，并向伺服系統(tǒng)輸出達到設定值所需的位移量指令。驅(qū)動裝置由主軸驅(qū)動單元、進給驅(qū)動單元和主軸伺服電動機、進給伺服電動機組成。由于伺服系統(tǒng)是數(shù)控機床的最后環(huán)節(jié)，其性能將直接影響數(shù)控機床的精度和速度等技術(shù)指標，因此，對數(shù)控機床的伺服驅(qū)動裝置，要求具有良好的快速反應性能，準確而靈敏地跟蹤數(shù)控裝置發(fā)出的數(shù)字指令信號，并能忠實地執(zhí)行來自數(shù)控裝置的指令，提高系統(tǒng)的動態(tài)跟隨特性和靜態(tài)跟蹤精度。 3． 伺服系統(tǒng)和測量反饋系統(tǒng) 伺服系統(tǒng)是數(shù)控機床的重要組成部分，用于實現(xiàn)數(shù)控機床的進給伺服控制和主軸伺服控制。 （ 3）輸出裝置 輸出裝置與伺服機構(gòu)相聯(lián)。 CNC 系統(tǒng)的輸入數(shù)據(jù)包括：零件的輪廓信息 (起點、終點、直線、圓弧等 )、加工速度及其他輔助加工信息 (如換刀、變速、冷卻液開關等 ) ，數(shù)據(jù)處理的目的是完成插補運算前的準備工作。 DNC 方式多用于采用CAD/CAM 軟件設計的復雜工件并直接生成零件程序的情況。 3）采用 DNC 直接數(shù)控輸入方式。一般手工編程均采用這種方法。操作者可利用操作面板上的鍵盤輸入加工程序的指令，它適用于比較短的程序?？捎眉垘Ч怆婇喿x機讀入零件程序，直接控制機床運動，也可以將紙帶內(nèi)容讀入存儲器，用存儲器中儲存的零件程序控制機床運動。目前主要有鍵盤輸入、磁盤輸入、 CAD/CAM 系統(tǒng)直接通信方式輸入和連接上級計算機的 DNC(直接 數(shù)控 )輸入，現(xiàn)仍有不少系統(tǒng)還保留有光電閱讀機的紙帶輸入形式。而所有這些工作都由計算機的系統(tǒng)程序進行合理地組織，使整個系統(tǒng)協(xié)調(diào)地進行工作。 CNC 系統(tǒng)是一種位置控制系統(tǒng)，它是根據(jù)輸入數(shù)據(jù)插補出理想的運動軌跡，然后輸出到執(zhí)行部件加工出所需要的零件。 2．數(shù)控裝置 數(shù)控裝置是數(shù)控機床的核心。零件加工程序中，包括機床上刀具和工件的相對運動軌跡、工藝參數(shù)（進給量主軸轉(zhuǎn)速等）和輔助運動等。下面分別對各組成部分的基本工作原理進行概要說明。數(shù)控機床較好地解決了復雜、精密、小批量、多品種的零件加工問題，是一種柔性的、高效能的自動化機床，代表了現(xiàn)代機床控制技術(shù)的發(fā)展方向，是一種典型的機電一體化產(chǎn)品。它把機械加工過程中的各種控制信息用代碼化 的數(shù)字表示，通過信息載體輸入數(shù)控裝置。 數(shù)控機床的控制系統(tǒng)一般都能按照數(shù)字程序指令控制機床實現(xiàn)主軸自動啟停、換向和變速，能自動控制進給速度、方向和加工路線，進行加工，能選擇刀具并根據(jù)刀具尺寸調(diào)整吃刀量及行走軌跡，能完成加工中所需要的各種輔助 3 動作。 采用數(shù)控機床加工零件時，只需要將零件圖形和工藝參數(shù)、加工步驟等以數(shù)字信息的形式，編成程序代碼輸入到機床控制系統(tǒng)中，再由其進行運算處理后轉(zhuǎn)成驅(qū)動伺服機構(gòu)的指令信號，從而控制機床各部件協(xié)調(diào)動作，自動地加工出零件來。采用普通機床加工時，這種開車、停車、走刀、換向、主軸變速和開關切削液等操作都是由人工直接控制的。由于機床采用數(shù)字信息控制，易于與計算機輔助設計系統(tǒng)連接，形成 CAD/CAM 一體化系統(tǒng)，并且可以建立各機床間的聯(lián)系，容易實現(xiàn)群控。由于大部分操作都由機器自動完成，因而消除了人為誤差，提高了批量零件尺寸的一致性，同時精密控制的機床上還 采用了位置檢測裝置，更加提高了數(shù)控加工的精度。 (3) 加工精度高，質(zhì)量穩(wěn)定。 (2) 對加工對象的適應性強。若配合自動裝卸手段，則是 無人控制工廠的基本組成環(huán)節(jié)。 數(shù)控機床加工的特點 （ 1） 自動化程度高，具有很高的生產(chǎn)效率。這種單元投資少，見效快，既可單獨長時間少人看管運行，也可集成到 FMS 或更高級的集成制造系統(tǒng)中使用。 1974 年以后，隨著微電子技術(shù)的迅速發(fā)展，微處理器直接用于數(shù)控機床，使數(shù)控的軟件功能加強，發(fā)展成計算機數(shù)字控制機床（簡稱為 CNC 機床），進一步推動了數(shù)控機床的普及應用和大力發(fā)展。加工中心現(xiàn)在已經(jīng)成為數(shù)控機床中一種非常重要的品種，不僅有立式、臥式等用于箱體零件加工的 鏜銑類加工中心，還有用于回轉(zhuǎn)整體零件加工的車削中心、磨削中心等。這種機床在刀庫中裝有絲錐、鉆頭、鉸刀、銑刀等刀具，根據(jù)穿孔帶的指令自動選擇刀具，并通過機械手將刀具裝在主軸上，對工件進行加工。特雷克公司（ Keaneyamp。這是一種具有自動換刀裝置的數(shù)控機床，它能實現(xiàn)工件一次裝卡而進行多工序的加工。因此，數(shù)控銑床、沖床、坐標鏜床大量發(fā)展，據(jù)統(tǒng)計資料表明，到 1966 年實際使用的約 6000 臺數(shù)控機床 中，85%是點位控制的機床。 到了 1960 年以后，點位控制的數(shù)控機床得到了迅速的發(fā)展。 數(shù)控機床中最初出現(xiàn)并獲得使用的是數(shù)控銑床，因為數(shù)控機床能夠解決普通機床難于勝任的、需要進行輪廓加工的曲線或曲面零件。 這臺機床是一臺試驗性機床，到了 1954 年 11 月，在派爾遜斯專利的基礎上，第一臺工業(yè)用的數(shù)控機床由美國本迪克斯公司（ BendixCooperation）正式生產(chǎn)出來。 1952 年，麻省理工學院在一臺立式銑床上，裝上了一套試驗性的數(shù)控系統(tǒng)，成功地實現(xiàn)了同時控制三軸的運動。（ 177。 采用數(shù)字技術(shù)進行機械加工，最早是在 40 年代初，由美國北密支安的一個小型飛機工業(yè)承包商派爾遜斯公司（ ParsonsCorporation）實現(xiàn)的。 24 參考文獻 16 9 9 8 第三章 數(shù)控機床的基本指令 7 數(shù)據(jù)采樣法圓弧插補 7 數(shù)據(jù)采樣插補法的基本原理 7 第二章 數(shù)控機床的插補原理 6 數(shù)控機床坐標系和運動方向的規(guī)定 5 數(shù)控機床的主要性能指標 3 數(shù)控機床的分 類 2 數(shù)控機床的組成 2 數(shù)控機床的工作原理 1 數(shù)控機床加工的特點 1 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展歷史 目前，機械行業(yè)中部分子行業(yè)如船舶、鐵路、集裝箱及集裝箱起重機制造等已經(jīng)受益于國際間的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移，并將持續(xù)受益；電站設備、 工程機械、床等將受益于產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移，加快出口進程 關鍵詞 ：機床 指令 插補 原理 目 錄 第一章 數(shù)控機床概述 美國、德國的重化工業(yè)發(fā)展期延續(xù)了 18 年以上，美國、德國、韓國四國重化工業(yè)發(fā)展期平均延續(xù)了 12 年，我們估計中國的重化工業(yè)發(fā)展期將至少延續(xù) 10 年，直到 2021 年。我國目前經(jīng)濟發(fā)展已 經(jīng)過了發(fā)展初期，正處于重化工業(yè)發(fā)展中期。 七、進度安排 收集資料完成 開題報告完成 正文完成 摘要完成 目錄完成 校對完成 選題是否合適： 是□ 否□ 課題能否實現(xiàn)： 能□ 不能□ 指導教師（簽字） 年 月 日 選題是否合適： 是□ 否□ 課題能否實現(xiàn)： 能□ 不能□ 審題小組組長（簽字） 年 月 日 摘 要 世界制造業(yè)轉(zhuǎn)移，中國正在逐步成為世界加工廠。為此，本文從 我國數(shù)控系統(tǒng)現(xiàn)狀 面臨的問題 發(fā)展的條件 趨勢估計 新技術(shù)建立 基本估計 總體戰(zhàn)略和技術(shù)路線八個層次及數(shù)控系統(tǒng)、功能部件、數(shù)控整機等幾個具體方面探討了新世紀的發(fā)展途徑制定符合中國國情的總體發(fā)展戰(zhàn)略，確立與國際接軌的發(fā)展道路，對 21 世紀我國數(shù)控技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的發(fā)展至關重要。新開發(fā)的國產(chǎn)數(shù)控機床產(chǎn)品大部分達到期際上 20 世紀 80 年代中期水平，部分達到 90 年代水平，為國家重點建設提供了一批高水平數(shù)控機床。目前已新開發(fā)出數(shù)控系統(tǒng) 80 余種，分為 3 種型級，即經(jīng)濟型，普及型和高級型。它們逐漸被用戶認可，在市場上站住了腳?！笆?”攻關開發(fā)的成果：華中 ? 號、中華 ? 號、航天 ?號和藍天 ? 號 4 種基本系統(tǒng)建立了具有中國自主版機的數(shù)控技術(shù)平臺。一些較高檔次的數(shù)控系統(tǒng) (5 軸聯(lián)動 )，分辨率為 m? 的高精度數(shù)控系統(tǒng)，數(shù)字仿型數(shù)控系統(tǒng)為柔性單元配套的數(shù)控系統(tǒng)都開發(fā)出來了，并造出樣機。為了跟蹤國外現(xiàn)代制造技術(shù)的發(fā)展，北京機床研究所研制出了 JCSFMS1 型和 2 型的柔性制造單元和柔性制造系統(tǒng)。數(shù)控機床品種不斷增多，規(guī)格齊全。與此同時，還自行開發(fā)了 5 軸聯(lián)動的數(shù)控系統(tǒng)以及雙電機驅(qū)動的同步數(shù)控系統(tǒng) (用于火焰切割機 )和新品種的伺服電機，推動了我國數(shù)控機床穩(wěn)定發(fā)展，使我國數(shù)控機床在性能和質(zhì)量上產(chǎn)生了一個質(zhì)的飛躍。但由于電子元器件的 質(zhì)量