【正文】 床和輪廓控制機(jī)床。其中，現(xiàn)代數(shù)控銑床基本上都兼有鉆鏜加工功能。采用數(shù)控機(jī)床控制加工已經(jīng)相當(dāng)安全方便了。還有很多機(jī)床取消了坐標(biāo)工作臺(tái)的機(jī)械式手搖調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，取而代之的是按鍵式的脈沖觸發(fā)控制器或手搖脈沖發(fā)生器。但事實(shí)上它們已經(jīng)有本質(zhì)上的不同。具體是指系統(tǒng)應(yīng)在局部或全部實(shí)現(xiàn)加工過程的自適應(yīng)、自診斷和自調(diào)整；多媒體人機(jī)接口使用戶操作簡單，智能編程使編程更加直觀，可使用自然語言編程；加工數(shù)據(jù)的自生成及智能數(shù)據(jù)庫；智能監(jiān)控；采用專家系統(tǒng)以降低對(duì)操作者的要求等。建立分布式網(wǎng)絡(luò)化制造系統(tǒng)，可便于形成“全球制造”。 E網(wǎng)絡(luò)化 實(shí)現(xiàn)多種通訊協(xié)議，既滿足單機(jī)需要，又能滿足FMS(柔性制造系統(tǒng))、CIMS(計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng))對(duì)基層設(shè)備的要求。具體是指具有開放性體系結(jié)構(gòu)，通過重構(gòu)和編輯，視需要系統(tǒng)的組成可大可??；功能可專用也可通用，功能價(jià)格比可調(diào)；可以集成用戶的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，形成專家系統(tǒng)。目前，在進(jìn)一步提高單機(jī)柔性自動(dòng)化加工的同時(shí)，正努力向單元柔性和系統(tǒng)柔性化發(fā)展。 μm，并進(jìn)入了亞微米級(jí)，不久超精度加工將進(jìn)入納米時(shí)代。它包括機(jī)床制造的幾何精度和機(jī)床使用的加工精度控制兩方面。因此，經(jīng)高速加工的工件一般不需要精加工。高速切削可通過高速運(yùn)算技術(shù)、快速插補(bǔ)運(yùn)算技術(shù)、超高速通信技術(shù)和高速主軸等技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。 2）數(shù)控加工技術(shù)的發(fā)展方向 現(xiàn)代數(shù)控加工正在向高速化、高精度化、高柔性化、高一體化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化等方向發(fā)展。 據(jù)1997年不完全統(tǒng)計(jì)，全國共擁有數(shù)控機(jī)床12萬臺(tái)?！鞍宋濉逼陂g國家又組織近百個(gè)單位進(jìn)行以發(fā)展自主版權(quán)為目標(biāo)的“數(shù)控技術(shù)攻關(guān)”，從而為數(shù)控技術(shù)產(chǎn)業(yè)化建立了基礎(chǔ)。1980年北京機(jī)床研究所引進(jìn)日本FANUC6數(shù)控系統(tǒng)，上海機(jī)床研究所引進(jìn)美國GE公司的MTC－1數(shù)控系統(tǒng)，遼寧精密儀器廠引進(jìn)美國Bendix公司的Dynapth LTD10數(shù)控系統(tǒng)。 我國雖然早在1958年就開始研制數(shù)控機(jī)床，但由于歷史原因，一直沒有取得實(shí)質(zhì)性成果。 20世紀(jì)90年代，基于PCNC的智能數(shù)控系統(tǒng)開始得到發(fā)展，它打破了原數(shù)控廠家各自為政的封閉式專用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模式，提供開放式基礎(chǔ)，使升級(jí)換代變得非常容易。 20世紀(jì)90年代，出現(xiàn)了包括市場預(yù)測(cè)、生產(chǎn)決策、產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造和銷售等全過程均由計(jì)算機(jī)集成管理和控制的計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)CIMS。DNC群控技術(shù)是 FMS柔性制造技術(shù)的基礎(chǔ)，現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床上的DNC接口就是機(jī)床數(shù)控裝置與通用計(jì)算機(jī)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送及通訊控制用的，也是數(shù)控機(jī)床之間實(shí)現(xiàn)通訊用的接口。 DNC(直接數(shù)控)技術(shù)始于20世紀(jì)60年代末期。 1976年美國Lockhead公司開始使用圖像編程。 1968年英國首次將多臺(tái)數(shù)控機(jī)床、無人化搬運(yùn)小車和自動(dòng)倉庫在計(jì)算機(jī)控制下連接成自動(dòng)加工系統(tǒng)，這就是柔性制造系統(tǒng)FMS。 1959年美國Keaneyamp。3 數(shù)控加工技術(shù)的發(fā)展 1）數(shù)控加工技術(shù)的發(fā)展歷程 1949年美國Parson公司與麻省理工學(xué)院開始合作，歷時(shí)三年研制出能進(jìn)行三軸控制的數(shù)控銑床樣機(jī)，取名“Numerical Control”。 (4) 易于建立與計(jì)算機(jī)間的通信聯(lián)絡(luò)，容易實(shí)現(xiàn)群控?！?mm之間，不受零件復(fù)雜程度的影響。改變加工對(duì)象時(shí)，除了更換刀具和解決毛坯裝夾方式外，只需重新編程即可，不需要作其他任何復(fù)雜的調(diào)整，從而縮短了生產(chǎn)準(zhǔn)備周期。數(shù)控加工減輕了操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度，改善了勞動(dòng)條件；省去了劃線、多次裝夾定位、檢測(cè)等工序及其輔助操作，有效地提高了生產(chǎn)效率。除手工裝夾毛坯外，其余全部加工過程都可由數(shù)控機(jī)床自動(dòng)完成。 數(shù)控機(jī)床的控制系統(tǒng)一般都能按照數(shù)字程序指令控制機(jī)床實(shí)現(xiàn)主軸自動(dòng)啟停、換向和變速，能自動(dòng)控制進(jìn)給速度、方向和加工路線，進(jìn)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動(dòng)作。當(dāng)更換加工對(duì)象時(shí)，只需要重新編寫程序代碼，輸入給機(jī)床，即可由數(shù)控裝置代替人的大腦和雙手的大部分功能，控制加工的全過程，制造出任意復(fù)雜的零件。采用自動(dòng)機(jī)床和仿形機(jī)床加工時(shí)，上述操作和運(yùn)動(dòng)參數(shù)則是通過設(shè)計(jì)好的凸輪、靠模和擋塊等裝置以模擬量的形式來控制的，它們雖能加工比較復(fù)雜的零件，且有一定的靈活性和通用性，但是零件的加工精度受凸輪、靠模制造精度的影響，而且工序準(zhǔn)備時(shí)間也很長。第1章 數(shù)控加工的編程基礎(chǔ) 1．教學(xué)目標(biāo)1）．了解數(shù)控加工原理和特點(diǎn)2）．了解數(shù)控加工常用術(shù)語3). 了解數(shù)控加工技術(shù)的發(fā)展2．教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)重點(diǎn)：數(shù)控加工原理和特點(diǎn)、插補(bǔ)與刀補(bǔ)難點(diǎn)：插補(bǔ)與刀補(bǔ)3．教學(xué)手段與方法：多媒體、實(shí)物：2學(xué)時(shí) 數(shù)控加工概述 數(shù)控加工原理和特點(diǎn) 1．?dāng)?shù)控加工原理 當(dāng)我們使用機(jī)床加工零件時(shí)，通常都需要對(duì)機(jī)床的各種動(dòng)作進(jìn)行控制，一是控制動(dòng)作的先后次序，二是控制機(jī)床各運(yùn)動(dòng)部件的位移量。采用普通機(jī)床加工時(shí)，這種開車、停車、走刀、換向、主軸變速和開關(guān)切削液等操作都是由人工直接控制的。 采用數(shù)控機(jī)床加工零件時(shí)，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(jī)床控制系統(tǒng)中，再由其進(jìn)行運(yùn)算處理后轉(zhuǎn)成驅(qū)動(dòng)伺服機(jī)構(gòu)的指令信號(hào)，從而控制機(jī)床各部件協(xié)調(diào)動(dòng)作，自動(dòng)地加工出零件來。數(shù)控加工過程總體上可分為數(shù)控程序編制和機(jī)床加工控制兩大部分。 2．?dāng)?shù)控加工的特點(diǎn) 總的來說，數(shù)控加工有如下特點(diǎn)： (1) 自動(dòng)化程度高，具有很高的生產(chǎn)效率。若配合自動(dòng)裝卸手段，則是無人控制工廠的基本組成環(huán)節(jié)。 (2) 對(duì)加工對(duì)象的適應(yīng)性強(qiáng)。 (3) 加工精度高，質(zhì)量穩(wěn)定。由于大部分操作都由機(jī)器自動(dòng)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(shí)精密控制的機(jī)床上還采用了位置檢測(cè)裝置，更加提高了數(shù)控加工的精度。由于機(jī)床采用數(shù)字信息控制，易于與計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)連接，形成CAD/CAM一體化系統(tǒng)，并且可以建立各機(jī)床間的聯(lián)系，容易實(shí)現(xiàn)群控。 1953年麻省理工學(xué)院開發(fā)出只需確定零件輪廓、指定切削路線，即可生成NC程序的自動(dòng)編程語言。Trecker公司開發(fā)成功了帶刀庫，能自動(dòng)進(jìn)行刀具交換，一次裝夾中即能進(jìn)行銑、鉆、鏜、攻絲等多種加工功能的數(shù)控機(jī)床，這就是數(shù)控機(jī)床的新種類——加工中心。 1974年微處理器開始用于機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)中，從此CNC(計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng))軟線數(shù)控技術(shù)隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展得以快速發(fā)展。利用CAD(計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì))繪出加工零件的模型，在顯示器上“指點(diǎn)”被加工的部位，輸入所需的工藝參數(shù)，即可由計(jì)算機(jī)自動(dòng)計(jì)算刀具路徑，模擬加工狀態(tài)，獲得NC程序。它是使用一臺(tái)通用計(jì)算機(jī)，直接控制和管理一群數(shù)控機(jī)床及數(shù)控加工中心，進(jìn)行多品種、多工序的自動(dòng)加工。隨著DNC數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床已成為無人控制工廠的基本組成單元。其中，數(shù)控是其基本控制單元。充分利用現(xiàn)有PC機(jī)的軟硬件資源，使遠(yuǎn)程控制、遠(yuǎn)程檢測(cè)診斷能夠得以實(shí)現(xiàn)。20世紀(jì)70年代初期，曾掀起研制數(shù)控機(jī)床的熱潮，但當(dāng)時(shí)是采用分立元件，性能不穩(wěn)定，可靠性差。在引進(jìn)、消化、吸收國外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，北京機(jī)床研究所又開發(fā)出BS03經(jīng)濟(jì)型數(shù)控和BS04全功能數(shù)控系統(tǒng)，航天部706所研制出MNC864數(shù)控系統(tǒng)。20世紀(jì)90年代末，華中數(shù)控自主開發(fā)出基于PCNC的HNC數(shù)控系統(tǒng)，達(dá)到了國際先進(jìn)水平，加大了我國數(shù)控機(jī)床在國際上的競爭力度。目前，我國數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)企業(yè)有100多家，年產(chǎn)量增加到1萬多臺(tái)，品種滿足率達(dá)80%，并在有些企業(yè)實(shí)施了FMS和CIMS工程，數(shù)控機(jī)床及其加工技術(shù)進(jìn)入了實(shí)用階段。 A高速切削 受高生產(chǎn)率的驅(qū)使，高速化已是現(xiàn)代機(jī)床技術(shù)發(fā)展的重要方向之一。 高主軸轉(zhuǎn)速可減少切削力，減小切削深度，有利于克服機(jī)床振動(dòng)，傳入零件中的熱量大大減低，排屑加快，熱變形減小，加工精度和表面質(zhì)量得到顯著改善。 B 高精度控制 高精度化一直是數(shù)控機(jī)床技術(shù)發(fā)展追求的目標(biāo)。 提高機(jī)床的加工精度，一般是通過減少數(shù)控系統(tǒng)誤差，提高數(shù)控機(jī)床基礎(chǔ)大件結(jié)構(gòu)特性和熱穩(wěn)定性，采用補(bǔ)償技術(shù)和輔助措施來達(dá)到的。( μm) C高柔性化 柔性是指機(jī)床適應(yīng)加工對(duì)象變化的能力。 數(shù)控系統(tǒng)在21世紀(jì)將具有最大限度的柔性，能實(shí)現(xiàn)多種用途。 D高一體化 CNC系統(tǒng)與加工過程作為一個(gè)整體，實(shí)現(xiàn)機(jī)電光聲綜合控制，測(cè)量造型、加工一體化，加工、實(shí)時(shí)檢測(cè)與修正一體化，機(jī)床主機(jī)設(shè)計(jì)與數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)一體化。配置網(wǎng)絡(luò)接口，通過Internet可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)視和控制加工，進(jìn)行遠(yuǎn)程檢測(cè)和診斷，使維修變得簡單。 F 智能化 21世紀(jì)的CNC系統(tǒng)將是一個(gè)高度智能化的系統(tǒng)。 數(shù)控機(jī)床與刀具運(yùn)動(dòng)1．教學(xué)目標(biāo)1）．了解數(shù)控機(jī)床及其分類2）．掌握數(shù)控機(jī)床的主軸驅(qū)動(dòng)3). 掌握機(jī)床原點(diǎn)、參考點(diǎn)和工件原點(diǎn)、絕對(duì)坐標(biāo)編程和相對(duì)坐標(biāo)編程2．教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)重點(diǎn)：機(jī)床原點(diǎn)、參考點(diǎn)和工件原點(diǎn)、絕對(duì)坐標(biāo)編程和相對(duì)坐標(biāo)編程 難點(diǎn)：機(jī)床原點(diǎn)、參考點(diǎn)和工件原點(diǎn)3．教學(xué)手段與方法：多媒體、實(shí)物：2學(xué)時(shí) 數(shù)控機(jī)床及其分類 從機(jī)械本體的表面上看，很多數(shù)控機(jī)床都和普通的機(jī)床一樣，看不出有多大的差別。驅(qū)動(dòng)坐標(biāo)工作臺(tái)的電機(jī)已經(jīng)由傳統(tǒng)的三相交流電機(jī)換成了步進(jìn)電機(jī)或交、直流伺服電機(jī)；由于電機(jī)的速度容易控制，所以傳統(tǒng)的齒輪變速機(jī)構(gòu)已經(jīng)很少采用了。坐標(biāo)讀數(shù)也已經(jīng)是精確的數(shù)字顯示方式，而且加工軌跡及進(jìn)度也能非常直觀地通過顯示器顯示出來。 1．按加工工藝方法分類 按傳統(tǒng)的加工工藝方法來分有：數(shù)控車床、數(shù)控鉆床、數(shù)控鏜床、數(shù)控銑床、數(shù)控磨床、數(shù)控齒輪加工機(jī)床、數(shù)控沖床、數(shù)控折彎機(jī)、數(shù)控電加工機(jī)床、數(shù)控激光與火焰切割機(jī)和加工中心等。當(dāng)某數(shù)控機(jī)床具有自動(dòng)換刀功能時(shí)，即可稱之為“加工中心”。 (1) 點(diǎn)位控制機(jī)床。在從點(diǎn)到點(diǎn)的移動(dòng)過程中，只作快速空程的定位運(yùn)動(dòng)，因此不能用于加工過程的控制。這類機(jī)床的數(shù)控功能主要用于控制加工部位的相對(duì)位置精度，而其加工切削過程還得靠手工控制機(jī)械運(yùn)動(dòng)來進(jìn)行?？煽刂频毒呦鄬?duì)于工作臺(tái)以適當(dāng)?shù)倪M(jìn)給速度，沿著平行于某一坐標(biāo)軸方向或與坐標(biāo)軸成45176。這種方式是一次同時(shí)只有某一軸在運(yùn)動(dòng)，或讓兩軸以相同的速度同時(shí)運(yùn)動(dòng)以形成45(的斜線，所以其控制難度不大，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)比較簡單。這種形式的典型機(jī)床有車階梯軸的數(shù)控車床、數(shù)控鏜銑床和簡單加工中心等。它又稱連續(xù)控制機(jī)床。典型的輪廓控制型機(jī)床有數(shù)控銑床、功能完善的數(shù)控車床、數(shù)控磨床和數(shù)控電加工機(jī)床等。 4．按所用數(shù)控裝置的不同分類 有NC硬線數(shù)控和CNC軟線數(shù)控機(jī)床。它是早期20世紀(jì)50～60年代采用的技術(shù)，其計(jì)算控制多采用邏輯電路板等專用硬件的形式。 (2)