【正文】 quired, or a series of turning or milling operations. The suitability of NC for these kinds of jobs is the reason for the tremendous growth of numerical control in the metalworking industry over the last 25 years. Basic Components of an NC System An operational numerical control system consists of the following three basic ponents: 1. Program of instructions. 2. Controller unit, also called machine control unit (MCU). 3. Machine tool or other controlled process. The general relationship among the three ponents is illustrated. The program of instructions serves as the input to the controller unit, which in turn mands) the machine tool or other process to be controlled. Program of instructions The program of instructions is the detailed stepbystep set of directions which tell the Wm machine tool what to do. It is coded in numerical or symbolic form on some type of input medium that can be interpreted by the controller unit. The most mon input medium is iinchwide punched tape. Over the years, other forms of input media have (been used, including punched cards, magic tape, and even 35mm motion picture film. 6 There are two other methods of input to the NC system which should be mentioned. The first is by manual entry of instructional data to the controller unit. This is timeconsuming and is rarely used except as an auxiliary means of control or when only one or a very limited number of parts are to be made. The second method of input is by means of a direct link with a puter. This is called direct numerical control, or DNC. The program of instructions is prepared by someone called a part programmer. The programmer39。s terminal, and it receives its shift signal from the processor, in effect, the processor is performing a long and plicated series of logic decisions. The PLC performs such decisions sequentially and in accordance with the stored program. Similarly, analog I / O allows the processor to make decisions based on the magnitude of a signal, rather than just if it is on or off. For example, the processor may be programmed to increase or decrease the steam flow to a boiler (analog output) based on a parison of the actual temperature in the boiler {analog input) to the desired temperature. This is often performed by utilizing the builtin PID (proportional, integral, derivative) capabilities of the processor. Because a PLC is software based, its control logic functions can be changed by reprogramming its memory. Keyboard programming devices facilitate entry of the revised program, which can be designed to cause an existing machine or process to operate in a different sequence or to respond to different levels of, or binations of stimuli. Hardware modifications are needed only if additional, changed, or relocated input / output devices are involved. 12 中文翻譯： 生產(chǎn)自動(dòng)化 摘要： 自動(dòng)化是一個(gè)在制造業(yè)中廣泛使用的術(shù)語(yǔ)。 ．自動(dòng)裝配機(jī)器。 ．反饋控制和計(jì)算機(jī)程序控制 ．使支持制造業(yè)活動(dòng)的計(jì)劃 、數(shù)據(jù)收集和決策的過(guò)程自動(dòng)化的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。 硬性自動(dòng)化 硬性自動(dòng)化是哈德?tīng)枺?Harder）杜撰“自動(dòng)化 ” 這個(gè)單詞時(shí)所提出的硬性自動(dòng)化是指生產(chǎn)系統(tǒng)中生產(chǎn)順序或裝配工作由設(shè)備配置確定，并且在沒(méi)更換設(shè)備的情況下不能輕易改變。硬性自動(dòng)化的典型特點(diǎn)包括： 1 定做設(shè)計(jì)設(shè)備的光期投資高， 2 高 生產(chǎn)效率， 3 應(yīng)用于大批量產(chǎn)品生產(chǎn)，和 4 適應(yīng)產(chǎn)品變更的相對(duì)固定性。先期設(shè)備的高投人可以被大量部件分?jǐn)?，也許是數(shù)百萬(wàn)件，這樣與其他生產(chǎn)方法相比部件花費(fèi)低。硬性自動(dòng)化的大部分技術(shù)是在汽車(chē)工業(yè)中發(fā)展起來(lái)的；連續(xù)生產(chǎn)線（追溯到大約 1920 年）就是一個(gè)例子。這樣就可毫無(wú)困難地改變操作順 序以允許在同一設(shè)備上生產(chǎn)不同的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)?？删幊套詣?dòng)化的例子包括數(shù)控機(jī)床、工業(yè)機(jī)器人和可編程邏輯控制器。它們尤其適合于相同產(chǎn)品成批的重復(fù)訂單為了生產(chǎn)一批新產(chǎn)品，必須為系統(tǒng)編制與新產(chǎn)品相適應(yīng)的一套機(jī)器指令。這種轉(zhuǎn) 換過(guò)程可能是耗時(shí)的。設(shè)置 重編程階段構(gòu)成了自動(dòng)化系統(tǒng)的非生產(chǎn)時(shí)間。相反，如果設(shè)置和重編程時(shí)間能降到零 ,則批量的大小可降至一個(gè)。柔性自動(dòng)化系統(tǒng)是從一個(gè)產(chǎn)品轉(zhuǎn)產(chǎn)到另一個(gè)產(chǎn)品時(shí)，時(shí)間損失最少的能生產(chǎn)許多種類(lèi)產(chǎn)品（或零件）的系統(tǒng)、系統(tǒng)重編程和改變實(shí)際裝備 的時(shí)間是最少的，并且事實(shí)上導(dǎo)致無(wú)生產(chǎn)時(shí)間損失。柔性自動(dòng)化的特點(diǎn)包括： ,2 連續(xù)的產(chǎn)品混合生產(chǎn)， 變產(chǎn)品混合以適應(yīng)對(duì)所生產(chǎn)的不同產(chǎn)品的需求率變化的能力， 4．中等生產(chǎn)率，和 。為了實(shí)現(xiàn)這些應(yīng)用，在柔性自動(dòng)化生產(chǎn)系統(tǒng)上生產(chǎn)的零件類(lèi)型的變化通常比批處理類(lèi)型的可編程自動(dòng)化系統(tǒng)要局限的多柔性自動(dòng)化系統(tǒng)的例子可追溯到 20 世紀(jì) 60年代晚期的進(jìn)行機(jī)加工操作的柔性制造系統(tǒng)。這些策略通常包括自動(dòng)化技術(shù)的 使用。 數(shù)字控制 數(shù)字控制（?？s寫(xiě)為數(shù)控）可定義為一種可編程自動(dòng)化的形式，其中工藝是由數(shù)字、字母和符號(hào)來(lái)控制的。當(dāng)任務(wù)變更時(shí)，指令程序也相應(yīng)改變，改 14 變每種新任務(wù)程序的能力使數(shù)控具有柔性。 數(shù)控設(shè)備用于所有的金屬零件制造領(lǐng)域，在當(dāng)今工業(yè)的現(xiàn)代機(jī)床中大約占 15%。應(yīng)作數(shù)控的設(shè)備已被用來(lái)完成各式各樣的操作， 如鉆削、銑削、車(chē)削、磨削、飯金壓制、點(diǎn)焊、弧焊、鉚接、裝配、制圖、檢驗(yàn)及零件處理等。應(yīng)把數(shù)字控制看成一種加工控制的可行方法，用于具有下列特點(diǎn)的任何生產(chǎn)情況： 1．用原材料加工類(lèi)似工件（如用于機(jī)加工的金屬材料）。 3．以小到中等規(guī)模批量生產(chǎn)工件。 許多機(jī)加工零件滿足這些條件。為了生產(chǎn)每一個(gè)零件，需要一系列的鉆削操作或一系列的車(chē)削或銑削操作。 數(shù)字控制系統(tǒng)的基本部件 一個(gè)可操作的數(shù)字控制系統(tǒng)由下列三個(gè)基本部件組成： 1 指令程序。 3 機(jī)床或其他被控工藝。它被以數(shù)字或符號(hào)的形式編碼在一些可以被控制器單元翻譯的輸人介質(zhì)上。 還有其他兩種向數(shù)字控制系統(tǒng)進(jìn)行輸人的方法必須提及。這是費(fèi)時(shí)的，除非作為輔助控制手段或只制造一個(gè)或非常有限數(shù)目的零件時(shí)，一般很少使用。這叫做直接數(shù)字控制或 DNC。程序員的工作是提供一套詳細(xì)的指令，通過(guò)這些指令可完成一系列加工步驟對(duì)一個(gè)機(jī)加工操作，加工步驟包括機(jī)床臺(tái)面和刀 具的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。這由可以閱讀和翻譯指令程序并把它轉(zhuǎn)換成機(jī)床機(jī)械運(yùn)動(dòng)的電子設(shè)備和硬件組成。 磁帶閱讀機(jī)是一個(gè)用于纏繞和閱讀含有指令程序的穿孔磁帶的機(jī)電裝置。該設(shè)備的目的是將輸人指令儲(chǔ)存在信息邏輯單元。例如：一個(gè)信息組可以是移動(dòng)機(jī)床臺(tái)面到特定 位置并在該位置鉆孔所需的數(shù)據(jù)。通過(guò)這些通道，指令由控制器單元送到機(jī)床。反饋回路的重要功能是確保臺(tái)面和工件已經(jīng)相對(duì)于刀具正確定位。然而，近些年開(kāi)環(huán)系統(tǒng)的使用可靠性足夠高，因此反饋控制器是不需要的，是一筆不必要的額外花銷(xiāo)。磁帶閱讀機(jī)執(zhí)行將數(shù)據(jù)從磁帶讀入緩沖器中，來(lái)回向機(jī)床傳送信號(hào)等 等。 數(shù)控系統(tǒng)的另一個(gè)元件是控制面板，它實(shí)際上可能是控制器單元或機(jī)床的一部分?？刂泼姘逡部捎袛?shù)據(jù)顯示器為操作者提供信息。為了履行這些職責(zé)，操作者必須能控制這個(gè)系統(tǒng)，是通過(guò)控制面板來(lái)完成的。它是數(shù)控系統(tǒng)完成有用工作的部分。它也包括刀具、工件夾具以及其他機(jī)加工操作中所需的輔助設(shè)備。自動(dòng)生產(chǎn)線實(shí)質(zhì)上是那些由工件傳送裝置連接起來(lái)的按所需順序布置的單個(gè)工位的組合，并且通過(guò)連鎖控制集成為一體。自動(dòng)生產(chǎn)線的兩大主要類(lèi)別是旋轉(zhuǎn)式和直列式。相對(duì)來(lái)說(shuō)，對(duì)機(jī)加工工件表面或平面的數(shù)量沒(méi)有限制，因?yàn)檠b置可介入自動(dòng) 16 生產(chǎn)線。工件重定位也使傾斜主軸箱的數(shù)目減至最小，使操作在最佳時(shí)間完成。 一個(gè)或多個(gè)成品件在一條帶有每個(gè)傳輸系統(tǒng)標(biāo)志的自動(dòng)生產(chǎn)線上生產(chǎn)，傳輸系統(tǒng)使部件從一個(gè)工位運(yùn)動(dòng)到另一個(gè)工位。 所有類(lèi)型的機(jī)加工操作，如鉆削、攻絲、鉸削、鏜削和銑削，在自動(dòng)生產(chǎn)線上被經(jīng)濟(jì)地組合在一起。車(chē)削操作在機(jī)床部分完成，多刀架通過(guò)安裝在隧道式橋形裝置上的滑軌進(jìn)給。 CNC 裝置 允許我們很容易地改變機(jī)器工作周期以適應(yīng)工件設(shè)計(jì)的改變而且能用于調(diào)整自動(dòng)刀具。在傳送加工過(guò)程中，能夠?qū)χT如軸襯、密封墊、威爾士襯套和保溫管等零件進(jìn)行組裝、機(jī)加工或測(cè)試。 如果能使用合適的機(jī)加工裝置并隨后進(jìn)行良好的軸襯操作，在自動(dòng)生產(chǎn)線上進(jìn)行深鉆孔或鉸削是一項(xiàng)理想的應(yīng)用球面座和其他表面的仿形鏜削和車(chē)削可用仿形控制單點(diǎn)進(jìn)人工件完成，因此取消了昂貴的專(zhuān)用成形刀具。 有時(shí)在自動(dòng)生產(chǎn)線上進(jìn)行的非常規(guī)加工包括磨削、環(huán)形齒輪的感應(yīng)加熱以冷縮配合壓在飛輪上、閥座的感應(yīng)淬火、深度輥壓以施加預(yù)壓載荷和拋光。除了減少勞動(dòng)力需求外，這種生產(chǎn)線能保證低成本生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)始終如一的、高質(zhì)量零件。 目前，對(duì)自動(dòng)生產(chǎn)線的需求越來(lái)越多，用來(lái)處理少量的小尺寸的相似的或 甚至不同的零件，用于生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)的快速轉(zhuǎn)換?，F(xiàn)在許多這樣的生產(chǎn)線已用在非汽車(chē)領(lǐng)域里來(lái)滿足少量的生產(chǎn)要求。產(chǎn)品設(shè)計(jì)也很重要，如可能在不同的零件上應(yīng)提供常見(jiàn)的移動(dòng)和夾緊用的表面。 PLC 通過(guò)輸入 /輸出（ I/O）裝置發(fā)出控制信號(hào)和接受輸入信號(hào)。輸入裝置由限位開(kāi)關(guān)、按鈕、手輪、開(kāi)關(guān)、脈沖、模擬信號(hào)、 ASCII 系列數(shù)據(jù)和來(lái)自于絕對(duì)位置解碼器的二進(jìn)制或BCD 數(shù)據(jù)組成。其他輸出裝置包括模擬裝置、數(shù)字 BCD顯示、 ASCII 兼容裝置、伺服變速驅(qū)動(dòng)器、甚至計(jì)算機(jī)。這種年度例行工作是必要的，因?yàn)榭刂泼姘宓闹匦虏季€比購(gòu)買(mǎi)新的控制面板要貴得多。這個(gè)新系統(tǒng)被稱(chēng)作“可編程控制器”。中央處理器 (CPU)是處理器的交通控制 器，存儲(chǔ)器儲(chǔ)存信息。處理器監(jiān)測(cè) I/O 的狀態(tài)，然后依據(jù)儲(chǔ)存在 PLC 存儲(chǔ)器中指令更新輸出。處理器通過(guò)存儲(chǔ)器記錄下這個(gè)指令并與每次檢測(cè)相比較以確定限位開(kāi)關(guān)是否真正閉合。 諸如電磁線圈或電動(dòng)起動(dòng)機(jī)之類(lèi)的