【正文】 反饋單元電機驅(qū)動測頭位置傳感器伺服電機測量機主體坐標(biāo)測量機控制系統(tǒng)3/9/2023 33 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展與機械加工自動化 我國與世界發(fā)達國家一樣，都把發(fā)展數(shù)控技術(shù)作為制造業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略重點，將數(shù)控技術(shù)發(fā)展列入科技發(fā)展的重要內(nèi)容。 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。首先要求計算機高速數(shù)據(jù)處理，伺服、檢測系統(tǒng)能高速作出反映。 采用 64位或更高，主頻達數(shù) GHz的 CPU，提高 CNC速度。3/9/2023 34 高主軸轉(zhuǎn)速可減少切削力，減小切削深度，有利于克服機床振動，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。它包括機床制造的幾何精度和機床使用的加工精度控制兩方面。提高數(shù)控系統(tǒng)的分辨率，以微小程序?qū)崿F(xiàn)連續(xù)進給，控制單元精細化。采用補償技術(shù)和輔助措施來達到加工精度，如齒隙補償、絲桿螺距補償、刀具補償?shù)燃夹g(shù)。目前精整加工精度已提高到 μm，并進入了亞微米級，不久超精度加工將進入納米時代。 智能化 隨著人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展，為適應(yīng)制造業(yè)高度柔性化、自動化的需求，數(shù)控設(shè)備智能化的程度不斷提高。如通過監(jiān)控切削過程的刀具磨損、切削形態(tài)、切削力等實現(xiàn)自適應(yīng)調(diào)節(jié)，提高加工精度，降低表面粗糙度。多媒體人機接口使用戶操作更簡單，智能編程，可使用自然語言編程，使編程更加直觀方便。 智能化交流伺服驅(qū)動系統(tǒng)，能自動識別電機及負載的轉(zhuǎn)動慣量，并自動對控制參數(shù)進行調(diào)整和優(yōu)化。3/9/2023 37高柔性化 柔性是指機床適應(yīng)加工對象變化的能力。 數(shù)控系統(tǒng)將具有最大限度的柔性，能實現(xiàn)多種用途。 如在數(shù)控機床上增加不同容量的刀具庫和自動換刀機械手，增加第二主軸和交換工作臺裝置，配以工業(yè)機器人和自動運輸小車，以組成新的加工中心。 CNC系統(tǒng)與加工過程作為一個整體，實現(xiàn)機電光聲綜合控制，測量造型、加工一體化，加工、實時檢測與修正一體化，機床主機設(shè)計與數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計一體化。 開放式 CNC大致可分為四類， PC連接型、 PC內(nèi)裝型、 CNC內(nèi)裝型、純軟件型。還為用戶提供強大的聯(lián)網(wǎng)能力。配置網(wǎng)絡(luò)接口，通過 Inter可實現(xiàn)遠程監(jiān)視和控制加工，進行遠程檢測和診斷，使維修變得簡單。3/9/2023 401. 先進制造技術(shù)簡介計算機直接數(shù)控系統(tǒng)（ direct numerical control， DNC） 使用一臺通用計算機直接控制和管理一群數(shù)控機床進行加工或裝配的系統(tǒng)，也稱為計算機群控系統(tǒng)。中央計算機不取代各 CNC的常規(guī)工作。具有現(xiàn)場自動編程和對程序進行編輯修改的能力。柔性制造系統(tǒng)（ flexible manufacturing system ，F(xiàn)MS） 3/9/2023 41一般由加工中心與自動更換工件托盤或工業(yè)機器人硬件自動檢測與監(jiān)控裝置組成，在多臺加工中心機床或柔性制造單元的基礎(chǔ)上，增加刀具和工件在加工設(shè)備與倉儲之間的流通傳輸和存儲，以及必要的作業(yè)調(diào)度、工況監(jiān)視和自動檢測系統(tǒng)，并由高一級計算機對整個系統(tǒng)進行控制和管理。 （ 1）柔性制造單元（ FMC） 由加工中心 MC和自動交換工件臺 AWC的裝置組成，同時具有自動檢測系統(tǒng)和自動監(jiān)控系統(tǒng)。環(huán)型交換工作臺，用于工件的輸送與中間3/9/2023 42 存儲，每個托盤座上有地址識別碼，當(dāng)一個工件加工完畢，將加工完畢的工件移至裝卸工位，由機械手進行卸除并裝上待加工工件，同時將待加工工件移至加工工位，定位加工。 FMC屬于無人化柔性加工，一般都具有較完善的自動檢測和自動監(jiān)控功能，如刀具長度檢測、尺寸自動補償、切削狀態(tài)監(jiān)視、適應(yīng)控制、切屑處理、自動清洗等功能。 FMC近年來正以驚人的速度發(fā)展。具有交換工作臺或工業(yè)機器人實現(xiàn)工件自動上下料。由計算機對整個系統(tǒng)進行高度自動化的多級控制與管理。具有動態(tài)平衡功能，能進行最佳調(diào)度。3/9/2023 44過程控制搬運輸送存儲自動化的在線狀態(tài)數(shù)據(jù)系統(tǒng)和處理加工系統(tǒng) 物流系統(tǒng) 信息系統(tǒng)柔性制造系統(tǒng)過程監(jiān)視加工系統(tǒng)與物流系統(tǒng)的自動控制加工系統(tǒng)與輸送系統(tǒng)之間自動連接任意順序加工工件自動更換工件工具自動自由節(jié)拍可變連接各生產(chǎn)裝置自動任意順序存放FMS系統(tǒng)構(gòu)成3/9/2023 45 現(xiàn)有 FMS由 FMC組成的還較少，多數(shù)由 CNC機床以直接數(shù)控 DNC的方式組成。 “互替 ”指系統(tǒng)中完全相同的機床不只一臺，可同時加工同一工序，如故障，另一臺可替代，不影響全線加工。系統(tǒng)中還應(yīng)具備在線檢測和監(jiān)控功能以及排屑、清洗、裝卸等輔助功能。各制造設(shè)備之間的輸送有直線往返式、封閉環(huán)式。 3/9/2023 46小車行車路線常采用電磁引導(dǎo)或光電引導(dǎo)方式。當(dāng)偏離電纜時，轉(zhuǎn)向電機產(chǎn)生正、反向旋轉(zhuǎn)，校正位置偏離使小車沿電纜路線運動。該方法改道方便。 CIMS采用現(xiàn)代計算機技術(shù)將制造工廠全部生產(chǎn)活動進行有機集成，以實現(xiàn)更高效益、更高柔性的現(xiàn)代化智能生產(chǎn)系統(tǒng)。一般應(yīng)具備以下要素：3/9/2023 481）信息管理系統(tǒng)： (management information system， MIS) 是 CIMS的上層管理系統(tǒng)，根據(jù)需求信息作出生產(chǎn)決策、確定生產(chǎn)計劃、估算生產(chǎn)成本和效益，作出物料、能源、設(shè)備和人員的計劃安排，以保證生產(chǎn)正常進行。產(chǎn)品的分析與計算及其數(shù)學(xué)模型。3）制造過程控制系統(tǒng) ：（ manufacturing control system，MCS）主要完成車間生產(chǎn)設(shè)備和過程的控制與管理。4）質(zhì)量保證系統(tǒng)：（ quality assure system， QAS） 保證產(chǎn)品質(zhì)量的全企業(yè)范圍的系統(tǒng)，包括產(chǎn)品設(shè)計、原材料入庫、制造過程、加工方法、工具、人員、生產(chǎn)監(jiān)視等。6）數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)：包含各個分系統(tǒng)的地區(qū)數(shù)據(jù)庫和中央數(shù)據(jù)庫的分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。保證網(wǎng)絡(luò)的安全正常使用。3/9/2023 501）系統(tǒng)的基礎(chǔ)是一系列現(xiàn)代高科技技術(shù)及其綜合。 3）系統(tǒng)通過新的管理模式、工藝?yán)碚摵陀嬎銠C網(wǎng)絡(luò)對各子系統(tǒng)進行有機集成。 5）系統(tǒng)的目標(biāo)是獲得多品種、中小數(shù)量離散生產(chǎn)過程的高效益、高柔性，達到動態(tài)總體最優(yōu)。 3/9/202351 CIMS的結(jié)構(gòu)：核心是一個公用數(shù)據(jù)庫，對信息資源進行存儲和管理，并與各個計算機系統(tǒng)進行通信。還要有計算機市場預(yù)測、產(chǎn)品發(fā)展規(guī)劃、財政狀況分析、生產(chǎn)管理與人員管理系統(tǒng)。從技術(shù)組成看應(yīng)包含信息管理系統(tǒng) MIS、工程設(shè)計系統(tǒng) CAD/CAM 、質(zhì)量保證系統(tǒng) QAS和制造自動化系統(tǒng) MAS四個分系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫 DB和通信網(wǎng)絡(luò) NET兩個支撐