【正文】 床向柔性化發(fā)展的趨勢(shì)是：從點(diǎn) (數(shù)控單機(jī)、加工中心和數(shù)控復(fù)合加工機(jī)床 )、線 (FMC, FMS, FTI, FMI)向面 (工段車間獨(dú)立制造島、 FA)、體 (CIMS、分布式網(wǎng)絡(luò)集成制造系統(tǒng) )的方向發(fā)展，161。智能故障診斷與自修復(fù)技術(shù)、智能監(jiān)控方面的內(nèi)容，方便系統(tǒng)的診斷及維修等。161。 (1)模塊化、專門化與個(gè)性化 為了適應(yīng)數(shù)控機(jī)床 多品種、小批量的特點(diǎn)，機(jī)床結(jié)構(gòu)模塊化，數(shù)控功能專門化，機(jī)床性能價(jià)格比顯著提高并加快優(yōu)化。上一頁 下一頁 返回 數(shù)控機(jī)的產(chǎn)生與發(fā)展161。上一頁 下一頁 返回 數(shù)控機(jī)的產(chǎn)生與發(fā)展161。對(duì)于每天工作兩班的無人工廠而言，如果要求在 16小時(shí)內(nèi)連續(xù)正常工作，無故障率 P(t)=99%以上的話，則，數(shù)控機(jī)床的 平均無故障運(yùn)行時(shí)間 MTBF就必須大于 3000小時(shí)，（對(duì)于由不同數(shù)量的數(shù)控機(jī)床構(gòu)成的無人化工廠差別較大），如果只對(duì)一臺(tái)數(shù)控機(jī)床而言，如主機(jī)與數(shù)控系統(tǒng)的失效率之比為 10:1的話（注：數(shù)控的可靠比主機(jī)高一個(gè)數(shù)量級(jí)）。 高可靠性是指數(shù)控系統(tǒng)的可靠性要高于被控設(shè)備的可靠性在一個(gè)數(shù)量級(jí)以上，但也不是可靠性越高越好，仍然是適度可靠。11. 5μm。 5μm,精密級(jí)加工中心的加工精度則從 177。 近 10多年來，普通級(jí)數(shù)控機(jī)床的加工精度已由 177。 隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)超精密加工技術(shù)不斷提出了新的要求。 其精度從微米級(jí)到亞微米級(jí)，乃至納米級(jí) (10nm)，其應(yīng)用范圍口趨廣泛。上一頁 下一頁 返回 數(shù)控機(jī)的產(chǎn)生與發(fā)展(3)高精度161。 (2)高效161。德國(guó) Chiron公司將刀庫設(shè)計(jì)成籃子樣式，以主軸為軸心，刀具在圓周布置，其刀到刀的換刀時(shí)間僅 。上一頁 下一頁 返回 數(shù)控機(jī)的產(chǎn)生與發(fā)展161。 ③ 運(yùn)算速度： 微處理器的迅速發(fā)展為數(shù)控系統(tǒng)向高速、高精度方向發(fā)展提供了保障，開發(fā)出 CPU已發(fā)展到 32位以及 64位的數(shù)控系統(tǒng)，頻率提高到幾百兆赫、上千兆赫。 目前 CNC裝置所具有的最高進(jìn)給速度為： 1μm 脈沖當(dāng)量時(shí)，100m/min； 脈沖當(dāng)量時(shí) ,240m/min，且可獲得復(fù)雜型面的精確加工。 ② 進(jìn)給速度： 它是指快速移動(dòng)速度的高速化和切削進(jìn)給速度的高速化。 ① 主軸轉(zhuǎn)速： 機(jī)床采用電主軸 (內(nèi)裝式主軸電動(dòng)機(jī) )，主軸最高轉(zhuǎn)速達(dá) 202300r/min。161。 要提高加工效率，首先必須提高切削和進(jìn)給速度，同時(shí)還要縮短加工時(shí)間；要確保加工質(zhì)量，必須提高機(jī)床部件運(yùn)動(dòng)軌跡的精度，而可靠性則是上述目標(biāo)的基本保證。 、高效、高精度和高可靠性161。 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床不斷采用計(jì)算機(jī)、控制理淪等領(lǐng)域的最新技術(shù)成就，它的性能日臻完善，應(yīng)用領(lǐng)域日益擴(kuò)大。161。 1990年的第六代一基于 PC機(jī) 的數(shù)控機(jī)床。 1970年的第四代一 小型 計(jì)算機(jī)數(shù)控機(jī)床；161。161。到了 1990年， PC機(jī) (個(gè)人計(jì)算機(jī)，國(guó)內(nèi)稱微機(jī) )的性能已發(fā)展到很高的階段，可滿足作為數(shù)控系統(tǒng)核心部件的要求，而且 PC機(jī)生產(chǎn)批量很大，價(jià)格便宜，可靠性高。161。 這是因?yàn)樾⌒陀?jì)算機(jī)功能太強(qiáng)，控制一臺(tái)機(jī)床能力有多余，不如采用微處理器經(jīng)濟(jì)合理，而且，當(dāng)時(shí)的小型計(jì)算機(jī)可靠性也不理想。 1974年，微處理器被應(yīng)用于數(shù)控系統(tǒng)。于是將它移植過來作為數(shù)控系統(tǒng)的核心部件，從此進(jìn)入了計(jì)算機(jī)數(shù)控(CNC)階段。161。人們不得不采用 數(shù)字邏輯電路 制成一臺(tái)機(jī)床 專用計(jì)算機(jī)作為數(shù)控系統(tǒng) ，被稱為 硬件連接數(shù)控 (HARDWIRED NC) ，簡(jiǎn)稱為 數(shù)控 ( NC)。 (NC)階段 (19521970年 )161。近半個(gè)世紀(jì)以來，數(shù)控機(jī)床經(jīng)歷了兩個(gè)階段和六代的發(fā)展，如 圖 11所示。六年后，即在 1952年，計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用到了機(jī)床上，在美國(guó)誕生了第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床。 數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生與發(fā)展過程161。 數(shù)控機(jī)床的主要性能指標(biāo)與功能161。 數(shù)控機(jī)床的分類161。 機(jī)床中有關(guān)數(shù)控的基本概念161。第一章 數(shù)控機(jī)床概述161。 數(shù)控機(jī)的產(chǎn)生與發(fā)展161。 數(shù)控機(jī)床的組成與工作原理161。 數(shù)控機(jī)床的持點(diǎn)161。 數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用范圍 數(shù)控機(jī)的產(chǎn)生與發(fā)展161。 1946年誕生了世界上第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)，它為人類進(jìn)入信息社會(huì)奠定了基礎(chǔ)。從此，傳統(tǒng)機(jī)床產(chǎn)生了質(zhì)的變化。161。 早期計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度低，這對(duì)當(dāng)時(shí)的科學(xué)計(jì)算和數(shù)據(jù)處理影響還不大，但不能適應(yīng)機(jī)床實(shí)時(shí)控制的要求。下一頁 返回 數(shù)控機(jī)的產(chǎn)生與發(fā)展隨著元器件的發(fā)展，這個(gè)階段歷經(jīng)了三代，即： 1952年的第一代一電子管數(shù)控機(jī)床； 1959年的第二代一晶體管數(shù)控機(jī)床； 1965年的第三代一集成電路數(shù)控機(jī)床。 (CNC)階段 (1970至今 ) 到 1970年，通用 小型計(jì)算機(jī) 業(yè)已出現(xiàn)并成批生產(chǎn)，其運(yùn)算速度比五、六十年代有了大幅度的提高，這比邏輯電路專用計(jì)算機(jī)成本低、可靠性高。 1971年，美國(guó) Intel公司 首次將計(jì)算機(jī)的兩個(gè)最核心的部件一運(yùn)算器和控制器，采用大規(guī)模集成電路技術(shù)集成在一塊芯片上，稱之為 微處理器 ( MICROPROCESSOR），又稱中央處理單元 (簡(jiǎn)稱 CPU)。上一頁 下一頁 返回 數(shù)控機(jī)的產(chǎn)生與發(fā)展161。雖然早期的微處理器速度和功能都還不夠高，但可以通過多處理器結(jié)構(gòu)來解決。 因?yàn)槲⑻幚砥魇峭ㄓ糜?jì)算機(jī)的核心部件，故仍稱為計(jì)算機(jī)數(shù)控。因此，數(shù)控系統(tǒng)從此進(jìn)入了基于 PC的階段。 總之，計(jì)算機(jī)數(shù)控階段 也經(jīng)歷了三代 ，即：161。 1974年的第五代一 微型 計(jì)算機(jī)數(shù)控機(jī)床；161。上一頁 下一頁 返回 數(shù)控機(jī)的產(chǎn)生與發(fā)展數(shù)控機(jī)床是典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品，它所覆蓋的領(lǐng)域如 圖 12所示。 數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì)161。同時(shí)，為了滿足市場(chǎng)和科技發(fā)展的需要，數(shù)控技術(shù)及其裝備 正朝著下述幾個(gè)方向發(fā)展 :上一頁 下一頁 返回 數(shù)控機(jī)的產(chǎn)生與發(fā)展161。 高速、高效和高精度是機(jī)械加工的目標(biāo)。為此，必須要有高性能的數(shù)控裝置作保證。 (1)高速：參考下面的指標(biāo)上一頁 下一頁 返回 數(shù)控機(jī)的產(chǎn)生與發(fā)展161。161。161。161。由于運(yùn)算速度的極大提高，使得當(dāng)分辨率為 , 時(shí)仍能獲得高達(dá) 24~240m/min的進(jìn)給速度。 ④ 換刀速度： 目前國(guó)外先進(jìn)加工中心的刀具交換時(shí)間普遍已在 1s左右，高的已達(dá) 。上一頁 下一頁 返回 數(shù)控機(jī)的產(chǎn)生與發(fā)展161。 依靠快速、準(zhǔn)確的數(shù)字量傳遞技術(shù)，對(duì)高性能的機(jī)床執(zhí)行部件進(jìn)行高精密度、高響應(yīng)速度的實(shí)時(shí)處理，現(xiàn)在數(shù)控機(jī)床自動(dòng)換刀時(shí)間最短可達(dá) 內(nèi)，采用新的刀庫和換刀機(jī)械手，使選刀動(dòng)作更快速、可靠；采用各種形式的交換工作臺(tái)，使裝卸工件的時(shí)間縮短；采用快換夾具，刀具裝置以及實(shí)現(xiàn)對(duì)工件原點(diǎn)快速確定等，縮短時(shí)間定額，實(shí)現(xiàn)高效化。 從精密加工發(fā)展到超精密加工 (特高精度加工 )，是世界各工業(yè)強(qiáng)國(guó)致力發(fā)展的方向。 超精密加工主要包括：超精密切削 (車、銑 )、超精密磨削、超精密研磨拋光以及超精密特種加工 (三束加工及微細(xì)電火花加工、微細(xì)電解加工和各種復(fù)合加工等 )。新材料及新零件的出現(xiàn)，更高精度要求的提出等都需要超精密加工工藝，發(fā)展新型超精密加工機(jī)床，完善現(xiàn)代超精密加工技術(shù)，以適應(yīng)現(xiàn)代科技的發(fā)展。10μm提高到 177。 35μm，提高到 177。上一頁 下一頁 返回 數(shù)控機(jī)的產(chǎn)生與發(fā)展(4)高可靠性161。 因?yàn)樯唐肥苄詢r(jià)比約束。此時(shí)，數(shù)控系統(tǒng)的 MTBF就要大于 ，而其中的數(shù)控裝置、主軸及驅(qū)動(dòng)等的 MTBF就必須大于 10萬小時(shí)。 而目前，國(guó)外數(shù)控系統(tǒng)平均無故障時(shí)間MTBF在 7萬一 10萬小時(shí)以上，國(guó)產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)平均無故障時(shí)間僅為 10000小時(shí)左右，國(guó)外整機(jī)平均無故障工作時(shí)間達(dá) 800小時(shí)以上，而國(guó)內(nèi)最高只有 300小時(shí)。 、智能化、柔性化和集成化161。個(gè)性化是近幾年來數(shù)控機(jī)床特別明顯的發(fā)展趨勢(shì)。 (2)智能化 智能化 包括在數(shù)控系統(tǒng)中的各個(gè)方面，具體體現(xiàn)在：為追求加工效率和加工質(zhì)量方面的智能化，如加工過程自適應(yīng)控制技術(shù)，加工參數(shù)的智能優(yōu)化與選擇；為提高驅(qū)動(dòng)性能及使用連接方便方面的智能化，如前饋控制、電動(dòng)機(jī)參數(shù)的自適應(yīng)運(yùn)算、自動(dòng)識(shí)別負(fù)載自動(dòng)選定模型、自整定等；簡(jiǎn)化編 程、簡(jiǎn)化操作方面的智能化，如智能化的自動(dòng)編程，智能化的人機(jī)界面等 。上一頁 下一頁 返回 數(shù)控機(jī)的產(chǎn)生與發(fā)展 (3)柔性化和集成化161。 另一方面，向注重應(yīng)用性和經(jīng)濟(jì)性方向發(fā)展。161。上一頁 下一頁 返回 數(shù)控機(jī)的產(chǎn)生與發(fā)展161。上一頁 下一頁 返回 數(shù)控機(jī)的產(chǎn)生與發(fā)展161。上一頁 下一頁 返回 數(shù)控機(jī)的產(chǎn)生與發(fā)展161。 為適應(yīng)制造自動(dòng)化的發(fā)展，向 FMC， FMS和 CIMS提供基礎(chǔ)設(shè)備，要求數(shù)字控制制造系統(tǒng)不僅能完成通常的加工功能，而且還要具備自動(dòng)測(cè)量、自動(dòng)上下料、自動(dòng)換刀、自動(dòng)更換主軸頭 (有時(shí)帶坐標(biāo)變換 )、自動(dòng)誤差補(bǔ)償、自動(dòng)診斷、進(jìn)線和聯(lián)網(wǎng)等功能，廣泛地應(yīng)用于機(jī)器人和物流系統(tǒng)，出現(xiàn)了數(shù)控技術(shù)的并聯(lián)化和網(wǎng)絡(luò)化。 圍繞數(shù)控技術(shù)、制造過程技術(shù)在快速成型、并聯(lián)機(jī)構(gòu)機(jī)床、機(jī)器人化機(jī)床、多功能機(jī)床等整機(jī)方面和高速電主軸、直線電動(dòng)機(jī)、軟件補(bǔ)度等單元技術(shù)方面先后有所突破。以計(jì)算機(jī)輔助管理和工程數(shù)據(jù)庫、因特網(wǎng)等為主體的制造信息支上一頁 下一頁 返回 數(shù)控機(jī)的產(chǎn)生與發(fā)展持技術(shù)和智能化決策系統(tǒng)。應(yīng)用數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，使機(jī)械加工整個(gè)系統(tǒng)趨于資源合理支配并高效地應(yīng)用。161。上一頁 下一頁 返回 數(shù)控機(jī)的產(chǎn)生與發(fā)展161。 美國(guó)、德國(guó)、日本三國(guó)是當(dāng)今世界上在數(shù)控機(jī)床科研、設(shè)計(jì)、制造和使用上技術(shù)最先進(jìn)、經(jīng)驗(yàn)最多的國(guó)家。161。 美國(guó)政府 重視 機(jī)床工業(yè)，美國(guó)國(guó)防部等部門因其軍事方面的需求而不斷提出機(jī)床的發(fā)展方向、科研任務(wù)，并且提供充足的經(jīng)費(fèi)，且網(wǎng)羅世界人才，特別講究 “效率 ”和 “創(chuàng)新 ”，注重基礎(chǔ)科研。如 1952年研制出世界第一臺(tái)數(shù)控銑床， 1958年研制出加工中心， 20世紀(jì) 70年代初研制成柔性制造系統(tǒng) (FMS) ,1987年首創(chuàng)開放式數(shù)控系統(tǒng)等。 由于美國(guó)首先結(jié)合汽車、軸承生產(chǎn)需求，充分發(fā)展了大批量生產(chǎn)自動(dòng)化所需的自動(dòng)線，而且電子、計(jì)算機(jī)技術(shù)在世界上領(lǐng)先，因此，其數(shù)控機(jī)床的主機(jī)設(shè)計(jì)、制造及數(shù)控系統(tǒng)基礎(chǔ)扎實(shí)，且一貫重視科研和創(chuàng)新，故其 高性能數(shù)控機(jī)床技術(shù)在世界也一直領(lǐng)先。 當(dāng)今美國(guó)生產(chǎn)宇航等使