【正文】 由主計(jì)算機(jī)、分級(jí)計(jì)算機(jī)及其接口、外圍設(shè)備和各種控制裝置硬件和軟件組成。它接收來(lái)自主計(jì)算機(jī)的指令并對(duì)整個(gè) FMS 實(shí)行監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)單元層對(duì)上級(jí)及下層的內(nèi)部通信傳遞，對(duì)每一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)控機(jī)床或制造單元的加工實(shí)行控制，對(duì)夾具及刀具等實(shí)行集中管理和控制，協(xié)調(diào)各控制裝置之間的動(dòng)作，從而實(shí)現(xiàn)各系統(tǒng)之間的信息聯(lián)系，確保系統(tǒng)的正常工作。對(duì)一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)，只有通過(guò)計(jì)算機(jī)分級(jí)管理才能對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行卓有成效的管理，保證在工作時(shí)，各部分協(xié)調(diào)一致。 柔性制造系統(tǒng)不僅節(jié)省了上料、下料與調(diào)整時(shí)間，而且系 統(tǒng)只需要最低限度的操作人員，并能實(shí)現(xiàn)夜班無(wú)人作業(yè)，操作人員只負(fù)責(zé)啟停系統(tǒng)和裝卸工作，特別是柔性制造系統(tǒng)中的各工作單元以及整個(gè)系統(tǒng)均由計(jì)算機(jī)控制。因此具有很高柔性，非常適合于多產(chǎn)品中徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 7 小批量的零件生產(chǎn)。 計(jì)算機(jī)集成制造（ Computer Integrated Manufacturing， CIM）的概念是由美國(guó)的約瑟夫 .哈林頓（ ）博士于 1973 年提出來(lái)的?；?CIM 理論和技術(shù)構(gòu)成的具體實(shí)現(xiàn)便是計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（ CIMS）。 CIMS 是在計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù) 、制動(dòng)化技術(shù)、制造技術(shù)和現(xiàn)代管理科學(xué)的基礎(chǔ)上，將制造工廠的全部生產(chǎn)和經(jīng)營(yíng)活動(dòng) 設(shè)計(jì)、制造及經(jīng)營(yíng)管理（包括市場(chǎng)調(diào)研生產(chǎn)決策、生產(chǎn)計(jì)劃、生產(chǎn)管理、產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、加工制造以及銷售經(jīng)營(yíng)）等與整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程有關(guān)的各種分布的制動(dòng)化子系統(tǒng)，通過(guò)新的生產(chǎn)管理模式、工藝?yán)碚摵陀?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)有機(jī)的集成起來(lái)，構(gòu)成一個(gè)優(yōu)化的完整的全面自動(dòng)化生產(chǎn)系統(tǒng)，從而獲得更高的整體效益，縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)制作周期。提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)率。它是工廠自動(dòng)化的發(fā)展方向，未來(lái)制造工廠的模式。 CIMS 包括制造工廠的生車和經(jīng)營(yíng)的全部活動(dòng)，應(yīng)具有經(jīng)營(yíng)管理，工程 設(shè)計(jì)和加工制造等主要功能。一般 CIMS 通常又管理信息分系統(tǒng)、設(shè)計(jì)自動(dòng)化系統(tǒng)、制造制動(dòng)化分系統(tǒng)、質(zhì)量保證分系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)分系統(tǒng)和數(shù)據(jù)分系統(tǒng)六個(gè)部分組成，即 CIMS 由四個(gè)功能分系統(tǒng)和兩個(gè)支撐系統(tǒng)組成，圖 14所示為 CIMS 的構(gòu)成框圖。 圖 14 CIMS的構(gòu)成框圖 （ 1） 管理信息分系統(tǒng)。主要包括市場(chǎng)預(yù)算、經(jīng)營(yíng)決策、各級(jí)生產(chǎn)計(jì)劃、生產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)備、銷售及售后跟蹤服務(wù)、成本核算、人力資源管理等，通過(guò)信息的集成，達(dá)到縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期、減少占用的流動(dòng)資金、提高企業(yè)的應(yīng)變能力。 （ 2） 工程設(shè)計(jì)自動(dòng)化分系統(tǒng)。采用計(jì)算機(jī)輔助進(jìn)行產(chǎn)品設(shè) 計(jì)、工藝設(shè)計(jì)、制造準(zhǔn)備及產(chǎn)品性能測(cè)試等階段的工作，即 CAD/CAPP/CAM 系統(tǒng)，目的是使產(chǎn)品開(kāi)發(fā)活動(dòng)更高效、更優(yōu)質(zhì)、自動(dòng)地進(jìn)行。 （ 3） 制造自動(dòng)化分系統(tǒng)。主要包括零件的數(shù)控加工、生產(chǎn)調(diào)度、刀具管理、裝配、物料儲(chǔ)運(yùn)等，涉及加工制造的各個(gè)環(huán)節(jié)，以 及系統(tǒng)與設(shè)備間的信息管理和物流管理。它是CIMS 中信息流和物流的結(jié)合點(diǎn)，是 CIMS 最終產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益的關(guān)鍵所在。 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 8 （ 4） 質(zhì)量保證分系統(tǒng)。它是由質(zhì)量檢測(cè)、質(zhì)量評(píng)價(jià)、質(zhì)量決策與數(shù)據(jù)采集、控制與跟蹤等功能。該系統(tǒng)保證整個(gè)過(guò)程包括從產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造、檢測(cè)到售后服務(wù)的的質(zhì)量，最終實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品的低 成本、高質(zhì)量，提高企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。 （ 5） 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)分系統(tǒng)。它是連接 CIMS 各功能分系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，實(shí)現(xiàn)各分系統(tǒng)間信息與數(shù)據(jù)的通信與交換。 （ 6） 數(shù)據(jù)庫(kù)分系統(tǒng)。它是支持 CIMS 各分系統(tǒng)，覆蓋企業(yè)全部信息的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。各類數(shù)據(jù)庫(kù)可在分布式數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的控制盒管理下進(jìn)行調(diào)用和存取，通過(guò)該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)企業(yè)數(shù)據(jù)共享和信息集成。 數(shù)控技術(shù)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位 當(dāng)今世界上的所有產(chǎn)品，哪個(gè)不是由機(jī)床直接或間接所制造的機(jī)器或工具機(jī)械所制造的，所有把機(jī)床稱為工作母機(jī)，當(dāng)今制造業(yè)的現(xiàn)代化程 度完全取決于它的現(xiàn)代化程度，而數(shù)控機(jī)床又是機(jī)床的現(xiàn)代化程度的集中體現(xiàn)，工廠自動(dòng)化的基礎(chǔ)也是數(shù)控機(jī)床，數(shù)控機(jī)床的關(guān)鍵是數(shù)控技術(shù)。 現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感檢測(cè)技術(shù)、成組技術(shù)與現(xiàn)代控制技術(shù)、信息處理技術(shù)、光機(jī)電技術(shù)傳統(tǒng)的機(jī)械制造技術(shù)、液壓氣動(dòng)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)等等，是現(xiàn)代制造技術(shù)的基石，它的應(yīng)用和發(fā)展，打開(kāi)了制造業(yè)的一個(gè)新時(shí)代，使世界制造業(yè)的格局發(fā)生了翻天覆地的變化。 數(shù)控技術(shù)能夠提高產(chǎn)品質(zhì)量、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，同時(shí)深刻影響了機(jī)械制造業(yè)生產(chǎn)方式、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、管理方式。更加難以估計(jì)的是它的關(guān)聯(lián)效益和輻射能力 ；數(shù)控技術(shù)實(shí)現(xiàn)了制造業(yè)生產(chǎn)的集成化、自動(dòng)化、柔性化，比如現(xiàn)代的 CAD/CAM、 CIMS、 FMS 等，這些都是 以在數(shù)控技術(shù)為基礎(chǔ)，一旦脫離了數(shù)控技術(shù)，先進(jìn)制造技術(shù)就成了無(wú)源之水；同時(shí)數(shù)控技術(shù)也深刻影響著國(guó)防現(xiàn)代化，國(guó)外對(duì)高級(jí)型數(shù)控機(jī)床的控制以及舉世矚目的“東芝事件”充分反映了數(shù)控機(jī)床在國(guó)防現(xiàn)代化方面所起的無(wú)與倫比的作用；國(guó)際技術(shù)和商業(yè)貿(mào)易的重要構(gòu)成是數(shù)控技術(shù)，數(shù)控機(jī)床在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家是具有高利潤(rùn)、高技術(shù)附加值的出口產(chǎn)品，并且世界貿(mào)易額每年都在增加。 因此，體現(xiàn)國(guó)家綜合國(guó)力水平和影響到國(guó)家戰(zhàn)略地位的數(shù)控技術(shù)，它的水 平高低是決定了一個(gè)國(guó)家制造業(yè)現(xiàn)代化程度高低，同時(shí)現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展焦點(diǎn)已經(jīng)聚焦到加工機(jī)床與生產(chǎn)的數(shù)控化的實(shí)現(xiàn)上。 因此，制造業(yè)水平的提高已是各工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家數(shù)控技術(shù)水平提高的重中之重，爭(zhēng)相發(fā)展各個(gè)國(guó)家自己的數(shù)控產(chǎn)業(yè)。因?yàn)楦叨劝l(fā)展的數(shù)控技術(shù)使得日本的制造業(yè)迅速崛起，如果美國(guó)要重奪其霸主地位，歐洲要脫離其禁錮的歐盟，適應(yīng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的需求，那么日本、美國(guó)和歐洲等國(guó)家競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)將是現(xiàn)代制造技術(shù)中的核心數(shù)控技術(shù)。某種程度體現(xiàn)了政府意徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 9 志的數(shù)控產(chǎn)業(yè)的發(fā)展并不完全是企業(yè)行為，政府的支持決定了其發(fā)展快慢。因此，日本、美國(guó)、意大利、 西班牙、印度等國(guó)，都采用了一些扶持本國(guó)數(shù)控產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策措施。發(fā)展數(shù)控技術(shù)的重要性已不言而喻，我國(guó)政府正積極采取各種有效措施大力發(fā)展中國(guó)的數(shù)控產(chǎn)業(yè)，把發(fā)展數(shù)控技術(shù)作為振興機(jī)械工業(yè)的重中之重。 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 10 2 數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的原理及應(yīng)用 數(shù)控機(jī)床的圓周寄給由回轉(zhuǎn)工作臺(tái)完成，稱為數(shù)控機(jī)床的第四軸。回轉(zhuǎn)工作臺(tái)可以與X、 Y、 Z 三個(gè)坐標(biāo)軸聯(lián)動(dòng)，從而加工出各種球、圓弧曲線等?；剞D(zhuǎn)工作臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)精確的自動(dòng)分度，擴(kuò)大了數(shù)控機(jī)床加工范圍。 數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái) 數(shù)控回轉(zhuǎn)工作 臺(tái)其外形和通用工作臺(tái)幾乎一樣， 它 主要用于數(shù)控銑床和鏜床，它的驅(qū)動(dòng) 方式 是伺服系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)。它可以與其他 的 伺服 系統(tǒng) 進(jìn)給軸聯(lián)動(dòng) 控制 。 下圖為 自動(dòng)換刀的 數(shù)控鏜床回轉(zhuǎn)工作臺(tái)。 既 定的指令 控制著 它的分度轉(zhuǎn)位、定位鎖緊和進(jìn)給。 工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)是 現(xiàn)經(jīng)過(guò) 伺服電動(dòng)機(jī) 驅(qū)動(dòng) ， 然后再 經(jīng)齒輪減速 ，最 后由 蝸桿傳給蝸輪。 采用雙螺距漸厚蝸桿 的目的在于可以 消除蝸桿副 之間 的傳動(dòng)間隙，調(diào)整間隙 是 通過(guò)移動(dòng)蝸桿 之間 的軸向位置 來(lái)調(diào)整的 。這種蝸桿 的特點(diǎn)是 左右兩側(cè)面具有不同的螺距， 所以 蝸桿 的 齒厚 是依次 增厚 的 。 可是因?yàn)?同一側(cè)的螺距是 一樣 的，所以 一樣可以 保持正常 的嚙合情況 。 當(dāng)工作臺(tái)靜止時(shí)必須處于鎖緊狀態(tài)。為此，在蝸輪底部的輻射方向有 8 對(duì)夾緊瓦，并在底座上均布同樣數(shù)量的小液壓缸。當(dāng)小液壓缸的上腔接通壓力油時(shí)，活塞便壓向鋼球，撐開(kāi)夾緊瓦，并夾緊蝸輪。在工作臺(tái)需要回轉(zhuǎn)時(shí)，先使小液壓缸的上腔接通回油路，在彈簧的作用下，鋼球抬起，夾緊瓦將蝸輪松開(kāi)。 回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的導(dǎo)軌面由大型滾動(dòng)軸承支承，并由 深溝球 軸承及雙列向心圓柱滾子軸承保持準(zhǔn)確的回轉(zhuǎn)中心。數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的定位精度主要取決于蝸桿副的傳動(dòng)精度，因而必須采用高精度蝸桿副。在半閉環(huán)控制系統(tǒng)中，可以在實(shí)際測(cè)量工作臺(tái)靜態(tài)定位誤差徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 11 之 后，確定需要補(bǔ)償角度的位置和補(bǔ)償?shù)闹担洃浽谘a(bǔ)償回路中，由數(shù)控裝置進(jìn)行誤差補(bǔ)償。在全閉環(huán)控制系統(tǒng)中，由高精度的圓光柵發(fā)出工作臺(tái)精確到位信號(hào)，反饋給數(shù)控裝置進(jìn)行控制。 回轉(zhuǎn)工作臺(tái)設(shè)有零點(diǎn)，當(dāng)它作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，先用擋鐵壓下限位開(kāi)關(guān)，使工作臺(tái)降速，然后由圓光柵或編碼器發(fā)出零位信號(hào)，使工作臺(tái)準(zhǔn)確地停在零位。數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)可以作任意角度的回轉(zhuǎn)和分度，也可以作連續(xù)回轉(zhuǎn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。 設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 我們的設(shè)計(jì)過(guò)程中，本著以下幾條設(shè)計(jì)準(zhǔn)則： 主要技術(shù)參數(shù) ： 500 mm ： mm 3000 rpm ： 100㎏ 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 12 3 數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的設(shè)計(jì) 傳動(dòng)方案的選擇 傳動(dòng)方案?jìng)鲃?dòng)時(shí)應(yīng)滿足的要求 數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)一般由原動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)裝置和工作臺(tái)組成，傳動(dòng)裝置在原動(dòng)機(jī)和工作臺(tái)之間傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，并可實(shí)現(xiàn)分度運(yùn)動(dòng)。在本課題中，原動(dòng)機(jī)采用應(yīng)采用步進(jìn)電機(jī)，工作臺(tái)為 T形槽工作臺(tái)，傳動(dòng)裝置由齒輪傳動(dòng)和蝸桿傳動(dòng)組成。 合理的傳動(dòng)方案主要滿足以下要求： （ 1） 機(jī)械的功能要求：應(yīng)滿足工作臺(tái)的功率、轉(zhuǎn)速和運(yùn)動(dòng)形式的要求。 （ 2） 工作條件的要求：例如工作環(huán)境、場(chǎng)地、工作制度等。 （ 3） 工作性能要求：保證工作可靠、傳動(dòng)效率高等。 （ 4） 結(jié)構(gòu)工藝性要求；如結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、尺寸緊湊、使用維護(hù)便利、工 藝性和經(jīng)濟(jì)合理等。 傳動(dòng)方案及其分析 由圖 31所示，數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的傳動(dòng)方案有兩種：方案一為一級(jí)和二級(jí)都是齒輪傳動(dòng)；方案二為一級(jí)齒輪傳動(dòng)，二級(jí)蝸桿傳動(dòng)。 圖 31傳動(dòng)方案 方案一的最大缺陷是： 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 13 ； ； ，無(wú)法使工作臺(tái)完成自鎖。 而方案二雖然傳動(dòng)效率低，但以上三個(gè)功能全部都能完成自鎖。 所以數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)傳動(dòng)方案為方案二：步進(jìn)電機(jī) —— 齒輪傳動(dòng) —— 蝸桿傳動(dòng) —— 工作臺(tái)。 該傳動(dòng)方案分析如下： 齒輪傳動(dòng)承受載能力較高 ，傳遞運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確、平穩(wěn)，傳遞 功率和圓周速度范圍很大，傳動(dòng)效率高，結(jié)構(gòu)緊湊。 蝸桿傳