【正文】 一臺(tái)數(shù)控機(jī)床在使用中平均兩次故障間隔的時(shí)間，即數(shù)控機(jī)床在壽命范圍內(nèi)總工作時(shí)間和總故障次數(shù)之比，即MTBF=總工作時(shí)間總故障次數(shù)備注很顯然，這段時(shí)間越長(zhǎng)越好。（2）平均修復(fù)時(shí)間MTTR（Mean time to restore。）它是指一臺(tái)數(shù)控機(jī)床從開(kāi)始出現(xiàn)故障直到能正常工作所用的平均修復(fù)時(shí)間，即MTTR=總故障停機(jī)時(shí)間總故障次數(shù)考慮到實(shí)際系統(tǒng)出現(xiàn)故障總是難免的，故對(duì)于可維修的系統(tǒng)，總希望一旦出現(xiàn)故障，修復(fù)的時(shí)間越短越好，即希望MTTR越短越好。（3）平均有效度A 如果把MTBF看作設(shè)備正常工作的時(shí)間，把MTTR看作設(shè)備不能工作的時(shí)間，那么正常工作時(shí)間與總時(shí)間之比稱為設(shè)備的平均有效度A，即A=平均無(wú)故障時(shí)間MTBF =平均無(wú)故障時(shí)間+故障平均修復(fù)時(shí)間MTBF+MTTR平均有效度反映了設(shè)備提供正確使用的能力，是衡量設(shè)備可靠性的一個(gè)重要指標(biāo)。六、數(shù)控機(jī)床的精度項(xiàng)目及檢驗(yàn)數(shù)控機(jī)床的精度項(xiàng)目主要包括幾何精度、定位精度和切削精度。1．主要幾何精度項(xiàng)目及檢驗(yàn)《數(shù)控加工工藝及設(shè)備》教案內(nèi)容數(shù)控機(jī)床的幾何精度是綜合反映機(jī)床的關(guān)鍵零部件及其組裝后的幾何形位誤差的指標(biāo)。該指標(biāo)可分為兩類：一類是對(duì)機(jī)床的基礎(chǔ)件和運(yùn)動(dòng)大件（如床身、立柱、工作臺(tái)、主軸箱等）的直線度、平面度、垂直度等的要求，如工作臺(tái)面的平面度，各坐標(biāo)方向移動(dòng)的直線度和相互垂直度，X、Y（立式）或X、Z（臥式）坐標(biāo)方向移動(dòng)時(shí)工作臺(tái)面的平行度，X坐標(biāo)方向移動(dòng)時(shí)工作臺(tái)面T形槽側(cè)面的平行度等；另一類是對(duì)機(jī)床主軸的要求，如主軸的軸向竄動(dòng)，主軸孔的徑向跳動(dòng)，主軸箱移動(dòng)時(shí)主軸軸線的平行度，主軸軸線與工作臺(tái)面的垂直度（立式）或平行度（臥式）等。以臥式加工中心為例，主要有以下各項(xiàng)：（1）X、Y、Z坐標(biāo)的相互垂直度；（2）工作臺(tái)面的平面度；（3）X軸和Z軸移動(dòng)工作臺(tái)面的平行度；（4）主軸回轉(zhuǎn)軸心線對(duì)工作臺(tái)面的平行度；（5）主軸在X、Y、Z各軸方向移動(dòng)的直線度；（6）X軸移動(dòng)工作臺(tái)邊界定位基準(zhǔn)面的平行度；（7）工作臺(tái)中心線到邊界定位器基準(zhǔn)面之間的距離精度；（8）主軸軸向跳動(dòng)；（9）主軸孔徑向跳動(dòng)。幾何精度常用檢測(cè)工具有精密水平儀、精密方箱、直角尺、平尺、千分表、測(cè)微儀、高精度主軸心棒等。2．定位精度的項(xiàng)目及檢驗(yàn)數(shù)控機(jī)床定位精度是指機(jī)床各運(yùn)動(dòng)部件在數(shù)控裝置的控制下空載運(yùn)動(dòng)所能達(dá)到的位置準(zhǔn)確程度。根據(jù)各軸能達(dá)到的位置精度就能判斷出加工時(shí)零件所能達(dá)到的精度。（l）直線運(yùn)動(dòng)定位精度是指數(shù)控機(jī)床的移動(dòng)部件沿某一坐標(biāo)軸運(yùn)動(dòng)時(shí)實(shí)際值與給定值的接近程度，其誤差稱為直線運(yùn)動(dòng)定位誤差。Xij173。=Pij173。Pj（11）Xij175。=Pij175。Pj（12）i=1，2，3??n代表向每一目標(biāo)趨近的次數(shù)；j=1，2，3??m代表目標(biāo)位置。備注n次單向趨近目標(biāo)位置Pj時(shí)，可得到單向平均位置偏差Xj173。和Xj175。的值。Xj173。=n Xj175。=n229。Xi=1nnij173。（13）229。Xi=1ij175。（14）這樣可得到從正、負(fù)方向趨近目標(biāo)位置Pj時(shí)的反向差值Bj?！稊?shù)控加工工藝及設(shè)備》教案內(nèi)容Bj=Xj173。Xj175。（15）n次單向趨近目標(biāo)位置Pj時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)偏差Sj173。和Sj175。為備注Sj173。=1n11n1229。(Xi=1nnij173。Xj173。))2（16）Sj175。=229。(Xi=1ij175。Xj175。2（17）定位精度A可分為單向定位精度Au和雙向定位精度Ab二種。單向定位精度Au是取正、負(fù)方向趨近目標(biāo)位置時(shí)定位誤差中的最大值。正、負(fù)方向趨近目標(biāo)位置時(shí)的定位精度如下：)A175。+3S175。3S175。)（19）雙向定位精度A為(X173。+3S173。)、(X175。+3S175。)中的最大值與(X173。3S173。)、(X175。3S175。)中的最小值之差值，即A=(X+3S)(X3S)（110）Au173。=Xj173。+3Sj173。maxXj173。3Sj173。min（18）ujjmaxjjminb(175。=(X)175。)((Xjjjjjjjjbjjmaxjjmin正常情況下，實(shí)際加工的某一坐標(biāo)軸任意兩點(diǎn)間的距離誤差大約為該軸雙向定位精度的2倍。（2）直線運(yùn)動(dòng)的重復(fù)定位精度是指在同一臺(tái)數(shù)控機(jī)床上，應(yīng)用相同程序、相同代碼加工一批零件，所得到結(jié)果的一致程度。一般情況下，重復(fù)定位精度是正態(tài)分布的偶然性誤差，它影響一批零件加工的一致性，是反映軸運(yùn)動(dòng)精度穩(wěn)定性的最基本指標(biāo)。重復(fù)定位精度R為標(biāo)準(zhǔn)偏差Sj173。和Sj175。中最大值的6倍，即R=6(Sj)max（111）（3）直線運(yùn)動(dòng)的反向誤差B直線運(yùn)動(dòng)的反向誤差也叫失動(dòng)量，是該坐標(biāo)軸進(jìn)給傳動(dòng)鏈上驅(qū)動(dòng)部件（如伺服電動(dòng)機(jī)、伺服液壓馬達(dá)和步進(jìn)電動(dòng)機(jī)等）的反向死區(qū)及各機(jī)械運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)副的反向間隙和彈性變形等誤差的綜合反映。誤差越大，則定位精度和重復(fù)定位精度也越差。B=Bjmax（112）（4）直線運(yùn)動(dòng)的原點(diǎn)返回精度（回零精度）是指數(shù)控機(jī)床各坐標(biāo)軸達(dá)到規(guī)定零點(diǎn)的準(zhǔn)確程度，其誤差稱為回零誤差。實(shí)質(zhì)上是該坐標(biāo)軸上一個(gè)特殊點(diǎn)的重復(fù)定位精度。（5）分度精度A是指分度工作臺(tái)在分度時(shí)指令要求回轉(zhuǎn)的角度值與實(shí)際回轉(zhuǎn)的角度值的差值。《數(shù)控加工工藝及設(shè)備》教案內(nèi)容A=Qj+3Sj備注()maxQj3Sj()min（113）3．切削精度的項(xiàng)目及檢驗(yàn)機(jī)床的切削精度是一項(xiàng)綜合精度指標(biāo)，它不僅反映了機(jī)床的幾何精度和定位精度，同時(shí)還反映了試件的材料、環(huán)境溫度、刀具性能以及切削條件等各種因素造成的誤差。（1）鏜孔精度檢查（2）端銑刀銑削平面精度檢查（3）直線銑削精度檢查（4）斜線銑削精度檢查（5）圓弧銑削精度檢查七、數(shù)控機(jī)床的主要功能1．多軸控制功能是指CNC系統(tǒng)能控制和能聯(lián)動(dòng)控制數(shù)控機(jī)床各坐標(biāo)軸的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的功能。CNC系統(tǒng)的控制進(jìn)給軸有：移動(dòng)軸和回轉(zhuǎn)軸，基本軸和附加軸。2．準(zhǔn)備功能即G功能——指令機(jī)床運(yùn)動(dòng)方式的功能。3．多種函數(shù)插補(bǔ)功能和固定循環(huán)功能插補(bǔ)功能是指數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行零件表面（平面或空間曲面）加工軌跡插補(bǔ)運(yùn)算的功能。一般CNC系統(tǒng)僅具有直線和圓弧插補(bǔ)，較為高檔的數(shù)控系統(tǒng)還具有拋物線、橢圓、極坐標(biāo)、正弦線、螺旋線以及樣條曲線等插補(bǔ)功能。在數(shù)控加工中，有些加工內(nèi)容如鉆孔、鏜孔、攻螺紋等，所做的動(dòng)作需要循環(huán)且十分典型，數(shù)控系統(tǒng)預(yù)先將這些循環(huán)動(dòng)作用G代碼進(jìn)行定義，在加工時(shí)使用這類G代碼，可大大簡(jiǎn)化編程工作量，此即固定循環(huán)功能。4．補(bǔ)償功能（1）刀具半徑和長(zhǎng)度補(bǔ)償功能該功能能實(shí)現(xiàn)按零件輪廓編制的程序控制刀具中心的軌跡，以及在刀具半徑和長(zhǎng)度發(fā)生變化（如刀具更換、刀具磨損）時(shí)，可對(duì)刀具半徑或長(zhǎng)度作相應(yīng)的補(bǔ)償。該功能由G指令或T指令實(shí)現(xiàn)。（2）傳動(dòng)鏈誤差、反向間隙誤差補(bǔ)償功能螺距誤差補(bǔ)償可預(yù)先測(cè)量出螺距誤差和反向間隙，然后按要求輸入CNC裝置相應(yīng)的儲(chǔ)存單元內(nèi)，在加工過(guò)程中進(jìn)行實(shí)時(shí)補(bǔ)償。（3）智能補(bǔ)償功能外界干擾產(chǎn)生的隨機(jī)誤差，可采用人工智能、專家系統(tǒng)等方法建立模型，實(shí)施智能補(bǔ)償。如熱變形引起的誤差，裝置將會(huì)在相應(yīng)地方自動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償。5．主軸功能是指數(shù)控系統(tǒng)對(duì)切削速度的控制功能。主要有以下五種控制功能：（1）主軸轉(zhuǎn)速（切削速度）——實(shí)現(xiàn)刀具切削點(diǎn)切削速度的控制功能，單位為r／min（m／min）。（2）恒線速度控制——實(shí)現(xiàn)刀具切削點(diǎn)的切削速度為恒速的控制功能?！稊?shù)控加工工藝及設(shè)備》教案內(nèi)容（3）主軸定向控制——實(shí)現(xiàn)主軸周向定位于特定點(diǎn)的控制功能。（4）C軸控制——實(shí)現(xiàn)主軸周向任意位置的控制功能。（5）切削倍率——實(shí)現(xiàn)人工實(shí)時(shí)修調(diào)切削速度，即通過(guò)面板的倍率開(kāi)關(guān)在0％~200％之間對(duì)其進(jìn)行實(shí)時(shí)修調(diào)。6．進(jìn)給功能是指數(shù)控系統(tǒng)對(duì)進(jìn)給速度的控制功能。主要有以下三種控制功能：（1）進(jìn)給速度——控制刀具或工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)速度，單位為mm／min；（2）同步進(jìn)給速度——實(shí)現(xiàn)切削速度和進(jìn)給速度的同步，單位為mm／r，用于加工螺紋；（3）進(jìn)給倍率——實(shí)現(xiàn)人工實(shí)時(shí)修調(diào)進(jìn)給速度，即通過(guò)面板的倍率開(kāi)關(guān)在0％~200％之間對(duì)其進(jìn)行實(shí)時(shí)修調(diào)。7．宏程序功能通過(guò)編輯子程序中的變量來(lái)改變刀具路徑和刀具位置的功能。8．輔助功能即M功能——規(guī)定主軸的起、停、轉(zhuǎn)向，工件的夾緊和松開(kāi)，冷卻泵的接通和斷開(kāi)等機(jī)床輔助動(dòng)作的功能。9．刀具管理功能是實(shí)現(xiàn)對(duì)刀具幾何尺寸和刀具壽命的管理及刀具選擇功能。刀具幾何尺寸是指刀具的半徑和長(zhǎng)度，這些參數(shù)供刀具補(bǔ)償功能使用。刀具壽命是指總計(jì)切削時(shí)間，當(dāng)某刀具的時(shí)間壽命到期時(shí)，CNC系統(tǒng)將提示用戶更換刀具。另外，CNC系統(tǒng)都具有T功能即刀具號(hào)管理功能，它用于標(biāo)識(shí)刀庫(kù)中的刀具和自動(dòng)選擇加工刀具。10．人機(jī)對(duì)話功能在CNC裝置中配有單色或彩色陰極射線管，俗稱顯示器（CRT），通過(guò)軟件可實(shí)現(xiàn)字符和圖形的顯示，以方便用戶操作和使用。主要功能有：菜單結(jié)構(gòu)的操作界面；數(shù)據(jù)及零件加工程序的輸入及環(huán)境編輯；系統(tǒng)和機(jī)床參數(shù)、狀態(tài)、故障信息的顯示、查詢等。11．自診斷功能是指CNC系統(tǒng)防止故障發(fā)生及故障診斷、故障定位和防止故障擴(kuò)大的功能。12．通訊功能通訊功能是指CNC裝置與外界進(jìn)行信息和數(shù)據(jù)交換的功能。備注第二節(jié)數(shù)控加工原理與數(shù)控加工工藝概述數(shù)控加工是根據(jù)零件圖樣及工藝要求等原始條件編制零件數(shù)控加工程序（簡(jiǎn)稱為數(shù)控程序），輸入數(shù)控系統(tǒng)，控制數(shù)控機(jī)床中刀具與工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，從而完成零件的加工。數(shù)控加工技術(shù)是將普通金屬切削加工、計(jì)算機(jī)數(shù)控、計(jì)算機(jī)輔助制造等技《數(shù)控加工工藝及設(shè)備》教案內(nèi)容術(shù)綜合的一門先進(jìn)加工技術(shù)。在以上各個(gè)領(lǐng)域的進(jìn)步推動(dòng)下，尤其是計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展下，數(shù)控加工技術(shù)正從深度、廣度上對(duì)機(jī)械加工技術(shù)進(jìn)行革命性的變革。備注一、數(shù)控加工原理1．?dāng)?shù)控加工的過(guò)程首先要將被加工零件圖上的幾何信息和工藝信息數(shù)字化，即將刀具與工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡、加工過(guò)程中主軸速度和進(jìn)給速度的變換、冷卻液的開(kāi)關(guān)、工件和刀具的交換等控制和操作，都按規(guī)定的代碼和格式編成加工程序，然后將該程序送入數(shù)控系統(tǒng)。數(shù)控系統(tǒng)則按照程序的要求，先進(jìn)行相應(yīng)的運(yùn)算、處理，然后發(fā)出控制命令，使各坐標(biāo)軸、主軸以及輔助動(dòng)作相互協(xié)調(diào)，實(shí)現(xiàn)刀具與工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，自動(dòng)完成零件的加工。2．?dāng)?shù)控加工中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換過(guò)程（1）譯碼譯碼程序的主要功能是將用文本格式（通常用ASCⅡ碼）表達(dá)的零件加工程序，以程序段為單位轉(zhuǎn)換成刀補(bǔ)處理程序所要求的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（格式），該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)用來(lái)描述一個(gè)程序段解釋后的數(shù)據(jù)信息。它主要包括：X、Y、Z等坐標(biāo)值，進(jìn)給速度，主軸轉(zhuǎn)速，G代碼，M代碼，刀具號(hào)，子程序處理和循環(huán)調(diào)用處理等數(shù)據(jù)或標(biāo)志的存放順序和格式。（2）刀補(bǔ)處理（計(jì)算刀具中心軌跡）為方便編程，零件加工程序通常是按零件輪廓或按工藝要求設(shè)計(jì)的進(jìn)給路線編制的，而數(shù)控機(jī)床在加工過(guò)程中控制的是刀具中心（準(zhǔn)確說(shuō)是刀位點(diǎn)）軌跡，因此在加工前必須將編程軌跡變換成刀具中心的軌跡。刀補(bǔ)處理就是完成這種轉(zhuǎn)換的處理程序。（3）插補(bǔ)計(jì)算數(shù)控編程提供了刀具運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn)、終點(diǎn)和運(yùn)動(dòng)軌跡，而刀具怎么從起點(diǎn)沿運(yùn)動(dòng)軌跡走向終點(diǎn)則由數(shù)控系統(tǒng)的插補(bǔ)裝置或插補(bǔ)軟件來(lái)控制。該程序以系統(tǒng)規(guī)定的插補(bǔ)周期DT定時(shí)運(yùn)行，它將由各種線形（直線、圓弧等）組成的零件輪廓，按程序給定的進(jìn)給速度F，實(shí)時(shí)計(jì)算出各個(gè)進(jìn)給軸在DT內(nèi)的位移指令（DXDY?），并送給進(jìn)給伺服系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)成形運(yùn)動(dòng)。（4）PLC控制CNC系統(tǒng)對(duì)機(jī)床的控制分為對(duì)各坐標(biāo)軸的速度和位置的“軌跡控制”和對(duì)機(jī)床動(dòng)作的“順序控制” 或稱“邏輯控制”。后者是指在數(shù)控機(jī)床運(yùn)行過(guò)程中，以CNC內(nèi)部和機(jī)床各行程開(kāi)關(guān)、傳感器、按鈕、繼電器等開(kāi)關(guān)信號(hào)狀態(tài)為條件，并按預(yù)先規(guī)定的邏輯關(guān)系對(duì)諸如主軸的起停、換向，刀具的更換，工件的夾緊、松開(kāi)，液壓、冷卻、潤(rùn)滑系統(tǒng)的運(yùn)行等進(jìn)行的控制。PLC控制就是實(shí)現(xiàn)上述功能的功能模塊。數(shù)控加工原理就是將預(yù)先編好的加工程序以數(shù)據(jù)的形式輸入數(shù)控系統(tǒng)，數(shù)控系統(tǒng)通過(guò)譯碼、刀補(bǔ)處理、插補(bǔ)計(jì)算等數(shù)據(jù)處理和PLC協(xié)調(diào)控制，最終實(shí)現(xiàn)零件《數(shù)控加工工藝及設(shè)備》教案內(nèi)容 的自動(dòng)化加工。備注二、數(shù)控加工工藝和數(shù)控加工工藝過(guò)程的概念、主要內(nèi)容及特點(diǎn)（一）數(shù)控加工工藝和數(shù)控加工工藝過(guò)程的概念1．?dāng)?shù)控加工工藝是采用數(shù)控機(jī)床加工零件時(shí)所運(yùn)用各種方法和技術(shù)手段的總和，應(yīng)用于整個(gè)數(shù)控加工工藝過(guò)程。數(shù)控加工工藝是伴隨著數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生、發(fā)展而逐步完善起來(lái)的一種應(yīng)用技術(shù)，它是人們大量數(shù)控加工實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)。2．?dāng)?shù)控加工工藝過(guò)程是利用切削工具在數(shù)控機(jī)床上直接改變加工對(duì)象的形狀、尺寸、表面位置、表面狀態(tài)等，使其成為成品或半成品的過(guò)程。（二）數(shù)控加工工藝和數(shù)控加工工藝過(guò)程的主要內(nèi)容（1）選擇并確定進(jìn)行數(shù)控加工的內(nèi)容；（2）對(duì)零件圖紙進(jìn)行數(shù)控加工的工藝分析；（3）零件圖形的數(shù)學(xué)處理及編程尺寸設(shè)定值的確定；（4）數(shù)控加工工藝方案的制定；（5）工步、進(jìn)給路線的確定；（6）選擇數(shù)控機(jī)床的類型；（7）刀具、夾具、量具的選擇和設(shè)計(jì)；（8）切削參數(shù)的確定；（9）加工程序的編寫(xiě)、校驗(yàn)與修改；（10）首件試加工與現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題處理；（11）數(shù)控加工工藝技術(shù)文件的定型與歸檔。（三）數(shù)控加工工藝的特點(diǎn) 1．?dāng)?shù)控加工工藝內(nèi)容要求具體、詳細(xì) 2．?dāng)?shù)控加工工藝要求更嚴(yán)密、精確3．制定數(shù)控加工工藝要進(jìn)行零件圖形的數(shù)學(xué)處理和編程尺寸設(shè)定值的計(jì)算 4．制定數(shù)控加工工藝選擇切削用量時(shí)要考慮進(jìn)給速度對(duì)加工零件形狀精度的影響5．制定數(shù)控加工工藝時(shí)要特殊強(qiáng)調(diào)刀具選擇的重要性 6．?dāng)?shù)控加工工藝的特殊要求7．?dāng)?shù)控加工程序的編寫(xiě)、校驗(yàn)與修改是數(shù)控加工工藝的一項(xiàng)特殊內(nèi)容三、數(shù)控加工工藝與數(shù)控編程的關(guān)系1．?dāng)?shù)控程序輸入數(shù)控機(jī)床，執(zhí)行一個(gè)確定的加工任務(wù)的一系列指令，稱為數(shù)控程序或零件程序。2．?dāng)?shù)控編程即把零件的工藝過(guò)程、工藝參數(shù)及其它輔助動(dòng)作，按動(dòng)作順序和數(shù)控機(jī)床規(guī)定的指令、格式，編成加工程序，再記錄于控制介質(zhì)即程序載體（磁盤(pán)等），輸入數(shù)控裝置，從而指揮機(jī)床加工并根據(jù)加工結(jié)果加以修正的過(guò)程。3．?dāng)?shù)控加工工藝與數(shù)控編程的關(guān)系數(shù)控加工工藝分析與處理是數(shù)控編程《數(shù)控加工工藝