雙回轉(zhuǎn)數(shù)控工作臺(tái)的設(shè)計(jì)(畢業(yè)論文+全套CAD圖紙)(答辯通過)

充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 摘 要 在現(xiàn)有的三坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床的工作臺(tái)上再增加一個(gè)具有兩個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度的數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，將其安裝在原有的工作臺(tái)上，與原有的工作臺(tái)成為一個(gè)整體，成為一個(gè)多自由度的回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，即雙回轉(zhuǎn)數(shù)控工作臺(tái)。再通過對(duì)數(shù)控系統(tǒng)的升級(jí)（不屬于此題范疇），使該機(jī)床成為五坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)的數(shù)控機(jī)床。這樣的雙回轉(zhuǎn)數(shù)控工作臺(tái)不僅可以沿 X、 Y、 Z 方向作平行移動(dòng)，在 A、 B 兩軸能同時(shí)運(yùn)動(dòng)，且能隨時(shí)停止，在 A 軸上能夠在一定角度內(nèi)連續(xù)旋轉(zhuǎn)，在 B 軸上可以做 360 度的連續(xù)旋轉(zhuǎn)。不僅可以加工簡單的直線、斜線、圓弧，還可適應(yīng)更復(fù)雜的曲面和球形零件的加工 。 關(guān)鍵詞 ： 數(shù)控，回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，五坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)，雙回轉(zhuǎn)，機(jī)床 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 ABSTRACT At current three sit the mark connect the number that move the work on the stage controls the machine bed increases a number for having two revolve free degree controls the turn-over work set, will its gearing is in the original work on the stage, with originally possessed of the work set becomes a the whole, becoming the turn-over work set of a many free degrees, namely the double turns round the number controls the work set. Pass again the grade creep( do not belong to this category) that logarithms control system, make the machines bed become five sit the mark connect the dynamic number controls the machine bed. Such a turn-over number controls the work set can not only make the parallel ambulation along the X, Y, the direction of Z, continuing to revolve in A, B two stalks can at the same time exercise, and can at any time stop, on the A stalk can in the certain angle, canning the 360 degrees of revolving continuously on the B stalk. Can not only process the simple straight line, oblique line, arc, can but also adapt to the more complicated curved face to processes with the spheroid spare parts. Key words： The numeric controls, Turning round the work set, Five sit the mark； Connect to move, The double turns round, Machine bed 買文檔送全套圖紙 扣扣 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 目 錄 第 1 章 緒 論 .1 1.1 本課題的研究范圍及 應(yīng)解決的主要問題 . 1 1.2 本課題的研究目的和現(xiàn)實(shí)意義 . . 1 1.3 國內(nèi)外現(xiàn)有數(shù)控發(fā)展?fàn)顩r . 2 1.4 當(dāng)代數(shù)控發(fā)展的主要趨勢(shì) . 3 1.4.1 基于 PC 的開放式數(shù)控系統(tǒng)已得到廣泛認(rèn)可，具有強(qiáng)大的生命力 . 5 1.4.2 全數(shù)字化是未來數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢(shì) . . 6 1.4.3 多通道軟件體系結(jié)構(gòu)是適 應(yīng)整合數(shù)控機(jī)床的不二選擇 . . 6 1.4.4 網(wǎng)絡(luò)化功能已從單一的數(shù)據(jù)傳輸向網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控、維護(hù)與管理方向發(fā)展 . . 7 1.4.5 高速高精度控制是數(shù)控技術(shù)發(fā)展的永恒主題 . . 8 1.4.6 智能化控制是提高數(shù)控加工效率的有效手段 . . 10 1.4.7 CAD/CAM 與 CNC 的集成已成為擴(kuò)展數(shù)控系統(tǒng)功能的重要途徑 . 10 1.5 數(shù)控機(jī)床的升級(jí)（五軸聯(lián)動(dòng)） . 11 第 2 章 電動(dòng)機(jī)的選擇與控制 .12 2.1 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)與種類 . 12 2.1.1 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn) . 12 2.1.2 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的種類 . 13 2.2 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的選擇 . 14 2.3 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的控制 . 14 2.3.1 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的速度控制 . 14 2.3.2 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的點(diǎn) 位控制 . 21 2.3.3 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的加減速控制 . 22 第 3 章 工作臺(tái)方案的選定 .24 3.1 分度工作臺(tái) . 24 3.2 數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái) . 26 3.2.1 開環(huán)數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái) . 26 3.2.2 閉環(huán)數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái) . 27 3.3 雙螺距蝸桿傳動(dòng) . 28 第 4 章 雙回轉(zhuǎn)數(shù)控工作臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .30 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 第 5 章 蝸輪蝸桿設(shè)計(jì)計(jì)算 .34 5.1 蝸桿傳動(dòng)輸入?yún)?shù) . 34 5.2 接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算 . 34 5.3 確定蝸輪蝸桿主要尺寸 . 36 5.4 蝸桿的傳動(dòng)效率 . 37 5.5 蝸桿蝸輪的精度等級(jí)的選擇 . 38 5.6 蝸桿傳動(dòng)的熱平衡計(jì)算 . 38 第 6 章 齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算 .39 6.1 齒輪設(shè)計(jì)輸入?yún)?shù) . 39 6.2 齒 輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)形式和布置形式 . 39 6.3 材料及熱處理 . 39 6.4 齒輪基本參數(shù) . 40 6.5 齒面接觸疲勞強(qiáng)度的校核 . 43 6.6 齒根彎曲強(qiáng)度的校核 . 44 第 7 章 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) .46 7.1 單片機(jī) . 46 7.2 擴(kuò)展數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 . 48 7.3 鍵盤及顯示電路的設(shè)計(jì) . 49 7.4 越界報(bào)警電路設(shè)計(jì) . 49 7.5 環(huán)形分配器的選用 . 50 7.6 驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì) . 50 7.7 電源電路設(shè)計(jì) . 51 7.8 程序設(shè) 計(jì) . 53 第 8 章 誤差補(bǔ)償分析 .60 8.1 成型運(yùn)動(dòng)誤差補(bǔ)償概述 . 61 8.2 基本運(yùn)動(dòng)形式的軟件補(bǔ)償 . 63 8 2 1 直線運(yùn)動(dòng)的數(shù)控指令修正 . 64 8 2 2 圓弧運(yùn)動(dòng)的數(shù)控指令修正 . 65 第 9 章 進(jìn)給系統(tǒng)精度分析 .66 9.1 直線軌跡 . 69 9.2 圓弧軌跡 . 70 第 10 章 結(jié) 論 .72 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 參考文獻(xiàn) .73 英文原文： .74 中文譯文： .79 致 謝 .83 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 第 1 章 緒 論 1.1 本課題的研究范圍及 應(yīng)解決的主要問題 隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，機(jī)械產(chǎn)品的形狀和結(jié)構(gòu)不斷地改進(jìn)，這就要求機(jī)床設(shè)備具有較好的通用性和較大的靈活性，以適用生產(chǎn)對(duì)象頻繁變化的需要。特別是對(duì)于航天航空等部門中的加工批量不大、生產(chǎn)周期要求短、改型頻繁、形狀復(fù)雜、精度要求又很高的這類零件的加工，三坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床在這方面起了舉足輕重的作用。但是隨著高精尖技術(shù)要求的不斷提高，三坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)機(jī)床已經(jīng)不能滿足要求。而五坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)機(jī)床就能滿足這些要求。 采用 5軸聯(lián)動(dòng)對(duì)三維曲 面零件的加工，可用刀具最佳幾何形狀進(jìn)行切削，不僅光潔度高，而且效率也大幅度提高。一般認(rèn)為， 1 臺(tái) 5 軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床的效率可以等于 2臺(tái) 3 軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床，特別是使用立方氮化硼等超硬材料銑刀進(jìn)行高速銑削淬硬鋼零件時(shí)， 5軸聯(lián)動(dòng)加工可比 3 軸聯(lián)動(dòng)加工發(fā)揮更高的效益。 在現(xiàn)有的三坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)的數(shù)控機(jī)床的工作臺(tái)上，增加一個(gè)旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)（一臺(tái)帶有兩個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度的數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)），在通過對(duì)數(shù)控系統(tǒng)的升級(jí)改造（不屬于此設(shè)計(jì)范圍）使該機(jī)床成為五坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)的數(shù)控機(jī)床 . 1.2 本課題的研究目的和現(xiàn)實(shí)意義 . 裝備工業(yè)的技術(shù)水平和現(xiàn)代化程度決定著整個(gè)國 民經(jīng)濟(jì)的水平和現(xiàn)代化程度，數(shù)控技術(shù)及裝備是發(fā)展新興高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)和尖端工業(yè)（如信息技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)、生物技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)、航空、航天等國防工業(yè)產(chǎn)業(yè)）的使能技術(shù)和最基本的裝備。而數(shù)控技術(shù)又是當(dāng)今先進(jìn)制造技術(shù)和裝備最核心的技術(shù)。當(dāng)今世界各國制造業(yè)廣泛采用數(shù)控技術(shù)，以提高制造能力和水平，提高對(duì)動(dòng)態(tài)多變市場(chǎng)的適應(yīng)能力和競爭能力。此外世界上各工業(yè)發(fā)達(dá)國家還將數(shù)控技術(shù)及數(shù)控裝備列為國家的戰(zhàn)略物資，不僅采取重大措施來發(fā)展自己的數(shù)控技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)，而且在“高精尖”數(shù)控關(guān)鍵技術(shù)和裝備方面對(duì)我國實(shí)行封鎖和限制政策。總之，大力發(fā)展以數(shù)控技術(shù) 為核心的先進(jìn)制造技術(shù)已成為世界各發(fā)達(dá)國家加速經(jīng)濟(jì)發(fā)展、提高綜合國力和國家地位的重要途徑。 而 5 軸聯(lián)動(dòng)加工又是數(shù)控技術(shù)發(fā)展的重中之重，采用 5軸聯(lián)動(dòng)對(duì)三維曲面零件的加工，可用刀具最佳幾何形狀進(jìn)行切削，不僅光潔度高，而且效率也大幅度提高。一般認(rèn)為， 1臺(tái) 5軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床的效率可以等于 2臺(tái) 3 軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床，特別是使充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 用立方氮化硼等超硬材料銑刀進(jìn)行高速銑削淬硬鋼零件時(shí)， 5 軸聯(lián)動(dòng)加工可比 3 軸聯(lián)動(dòng)加工發(fā)揮更高的效益。但過去因 5 軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控系統(tǒng)、主機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜等原因，其價(jià)格要比 3 軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床高出數(shù)倍，加之編程技術(shù)難度較大，制約了 5 軸聯(lián) 動(dòng)機(jī)床的發(fā)展 . 當(dāng)前由于電主軸的出現(xiàn)，使得實(shí)現(xiàn) 5 軸聯(lián)動(dòng)加工的復(fù)合主軸頭結(jié)構(gòu)大為簡化，其制造難度和成本大幅度降低，數(shù)控系統(tǒng)的價(jià)格差距縮小。因此促進(jìn)了復(fù)合主軸頭類型 5 軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床和復(fù)合加工機(jī)床（含 5面加工機(jī)床）的發(fā)展。在 EMO2001 展會(huì)上，新日本工機(jī)的 5 面加工機(jī)床采用復(fù)合主軸頭，可實(shí)現(xiàn) 4 個(gè)垂直平面的加工和任意角度的加工，使得 5 面加工和 5軸加工可在同一臺(tái)機(jī)床上實(shí)現(xiàn)，還可實(shí)現(xiàn)傾斜面和倒錐孔的加工。德國 DMG 公司展出 DMUVOUTION系列加工中心，可在一次裝夾下 5面加工和 5軸聯(lián)動(dòng)加工，可由 CNC 系統(tǒng)控制或 CAD/CAM 直接或間接控制。 1.3 國內(nèi)外現(xiàn)有數(shù)控發(fā)展?fàn)顩r 我國數(shù)控系統(tǒng)分為 3 種型級(jí)，即經(jīng)濟(jì)型、普及型和高級(jí)型。這是根據(jù)我國當(dāng)前市場(chǎng)需求的實(shí)際情況，按技術(shù)應(yīng)用不同領(lǐng)域和復(fù)雜程度進(jìn)行的階段性標(biāo)準(zhǔn)來劃分的。在經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)中，我們具有很大優(yōu)勢(shì)，在當(dāng)前每年數(shù)千臺(tái)經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床和電加工機(jī)床的市場(chǎng)上，國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)是“一花獨(dú)秀” (其中有 10%左右的是合資企業(yè)產(chǎn)品 )。在普及型數(shù)控系統(tǒng)的市場(chǎng)中，我們正在取得進(jìn)展。進(jìn)入 90 年代以來，我國數(shù)控系統(tǒng)的各方面研究力量在集中優(yōu)勢(shì)、突破關(guān)鍵、以我為主、發(fā)展產(chǎn)業(yè)的原則基礎(chǔ)上，逐步形成了以航 天數(shù)控集團(tuán)、機(jī)電集團(tuán)、華中數(shù)控、藍(lán)天數(shù)控等以生產(chǎn)普及型數(shù)控系統(tǒng)為主的國有企業(yè)，以及北京 法那科、西門子數(shù)控 (南京 )有限公司等合資企業(yè)的基本力量。當(dāng)然，擁有我國自主版權(quán)的數(shù)控系統(tǒng)在市場(chǎng)開拓上仍要盡更大的力量。技術(shù)狀況 80 年代以來，國家對(duì)數(shù)控機(jī)床的發(fā)展十分重視，經(jīng)歷了“六五”、“七五”期間的消化吸收引進(jìn)技術(shù)，“八五”期間科技攻關(guān)開發(fā)自主版權(quán)數(shù)控系統(tǒng) 2 個(gè)階段，已為數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)業(yè)化奠定了良好基礎(chǔ)，并取得了長足的進(jìn)步?！熬盼濉逼陂g數(shù)控機(jī)床發(fā)展已進(jìn)入實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化階段。數(shù)控機(jī)床新開發(fā)品種 300 個(gè)，已有一定的覆蓋面。新開發(fā)的 國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床產(chǎn)品大部分達(dá)到國際 80年代中期水平，部分達(dá)到 90年代水平，為國家重點(diǎn)建設(shè)提供了一批高水平數(shù)控機(jī)床。在技術(shù)上也取得了突破，如高速主軸制造技術(shù) (12 000 r/min 18 000 r/min)、快速進(jìn)給 (60 m/min)、快速換刀 (1.5 s)、柔性制造、快速成形制造技術(shù)等為下一步國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的發(fā)展充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 奠定的基礎(chǔ)。當(dāng)前，我國數(shù)控系統(tǒng)正處在由研究開發(fā)階段向推廣應(yīng)用階段過渡的關(guān)鍵時(shí)期，也是由封閉型系統(tǒng)向開放型系統(tǒng)過渡的時(shí)期。從生產(chǎn)規(guī)模上看，已有像航天數(shù)控集團(tuán)、華中數(shù)控系統(tǒng)有限公司、北京機(jī)床研究所等可實(shí) 現(xiàn)批量生產(chǎn)的產(chǎn)業(yè)化基地。 我國數(shù)控系統(tǒng)在技術(shù)上已趨于成熟，在重大關(guān)鍵技術(shù)上 (包括核心技術(shù) )，已達(dá)到國外先進(jìn)水平。目前，已新開發(fā)出數(shù)控系統(tǒng) 80 種。自“七五”以來，國家一直把數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展作為重中之重來支持，現(xiàn)已開發(fā)出具有中國版權(quán)的數(shù)控系統(tǒng)，掌握了國外一直對(duì)我國封鎖的一些關(guān)鍵技術(shù)。例如，曾長期困擾我國、并受到西方國家封鎖的多坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)技術(shù)對(duì)我們已不再是難題， 0.1 m 當(dāng)量的超精密數(shù)控系統(tǒng)、數(shù)控仿形系統(tǒng)、非圓齒輪加工系統(tǒng)、高速進(jìn)給數(shù)控系統(tǒng)、實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)都已研制成功。尤其是基于 PC 機(jī)的開放式智能化數(shù)控系統(tǒng)，可 實(shí)施多軸控制，具備聯(lián)網(wǎng)進(jìn)線等功能，既可作為獨(dú)立產(chǎn)品，又是一代開放式的開發(fā)平臺(tái)，為機(jī)床廠及軟件開發(fā)商二次開發(fā)創(chuàng)造了條件。特別重要的是，我國數(shù)控系統(tǒng)的可靠性已有很大提高， MPBF 值可以在 15 000 h 以上。同時(shí)大部分?jǐn)?shù)控機(jī)床配套產(chǎn)品已能國內(nèi)生產(chǎn)，自我配套率超過 60%。這些成果為中國數(shù)控系統(tǒng)的自行開發(fā)和生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。 1.4 當(dāng)代數(shù)控發(fā)展的主要趨勢(shì) 數(shù)控車床又稱數(shù)字控制（ Numbercal control,簡稱 NC）機(jī)床。它是 20世紀(jì) 50 年代初發(fā)展起來的一種自動(dòng)控制機(jī)床，而數(shù)控車床是其中的一類實(shí)用性很強(qiáng)的機(jī)床形式。 數(shù)控車床是基于數(shù)字控制的。數(shù)控機(jī)床，就是采用了數(shù)控技術(shù)的機(jī)床。是一個(gè)裝有程序控制系統(tǒng)的機(jī)床，該統(tǒng)能夠邏輯地處理具有使用號(hào)碼，或其他符號(hào)編碼指令規(guī)定的程序。此種程序控制系統(tǒng)，即數(shù)控系統(tǒng)。 數(shù)控系統(tǒng)是一種控制系統(tǒng)，它自動(dòng)閱讀輸入載體上事先給定的數(shù)字值，并將其譯碼，從而使機(jī)床動(dòng)作和加工零件。 數(shù)控機(jī)床的組成：主機(jī)，CNC,驅(qū)動(dòng)裝置，數(shù)控機(jī)床的輔助裝置，編程機(jī)及其他一些附屬設(shè)備。 1）主機(jī) 主機(jī)是數(shù)控機(jī)床的主體，是用于完成各種切削加工的機(jī)械部分。根據(jù)不同的零件加工要求，有車床、銑床、鉆床、鏜床、磨床、重型機(jī)床、電 加工機(jī)床及其它類型 。與普通機(jī)床不同的是，數(shù)控機(jī)床的主機(jī)結(jié)構(gòu)上具有以下特點(diǎn)：由于大多數(shù)數(shù)控機(jī)床采用了高性能的主軸及伺服傳動(dòng)系統(tǒng)，因此，數(shù)控機(jī)床的機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)得到了簡化。為了適應(yīng)數(shù)控機(jī)床連續(xù)地自動(dòng)化加工，數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)具有較高的動(dòng)態(tài)剛度，阻尼精度及耐磨性，熱變形較小。更多地采用高效傳動(dòng)部件，如滾珠絲杠副，直線滾動(dòng)導(dǎo)軌等。 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 2） CNC 裝置 這是數(shù)控機(jī)床的核心。用于實(shí)現(xiàn)輸入數(shù)字化的零件程序，并完成輸入信息的存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)的變換、插補(bǔ)運(yùn)算以及實(shí)現(xiàn)各種控制功能?，F(xiàn)代數(shù)控機(jī)床的數(shù)控裝置都具有下面一些功能。 21世紀(jì) 的數(shù)控裝備將是具有一定智能化的系統(tǒng)，智能化的內(nèi)容包括在數(shù)控系統(tǒng)中的各個(gè)方面：為追求加工效率和加工質(zhì)量方面的智能化，如加工過程的自適應(yīng)控制，工藝參數(shù)自動(dòng)生成；為提高驅(qū)動(dòng)性能及使用連接方便的智能化，如前饋控制、電機(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；簡化編程、簡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；還有智能診斷、智能監(jiān)控方面的內(nèi)容、方便系統(tǒng)的診斷及維修等。 為解決傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)封閉性和數(shù)控應(yīng)用軟件的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)存在的問題。目前許多國家對(duì)開放式數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行研究，如美國 的 NGC(The Next Generation Work-Station/Machine Control)、歐共體的 OSACA(Open System Architecture for Control within Automation Systems)、日本的 OSEC(Open System Environment for Controller)，中國的 ONC(Open Numerical Control System)等。數(shù)控系統(tǒng)開放化已經(jīng)成為數(shù)控系統(tǒng)的未來之路。所謂開放式數(shù)控系統(tǒng)就是數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)可 以在統(tǒng)一的運(yùn)行平臺(tái)上，面向機(jī)床廠家和最終用戶，通過改變、增加或剪裁結(jié)構(gòu)對(duì)象（數(shù)控功能），形成系列化，并可方便地將用戶的特殊應(yīng)用和技術(shù)訣竅集成到控制系統(tǒng)中，快速實(shí)現(xiàn)不同品種、不同檔次的開放式數(shù)控系統(tǒng)，形成具有鮮明個(gè)性的名牌產(chǎn)品。目前開放式數(shù)控系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)規(guī)范、通信規(guī)范、配置規(guī)范、運(yùn)行平臺(tái)、數(shù)控系統(tǒng)功能庫以及數(shù)控系統(tǒng)功能軟件開發(fā)工具等是當(dāng)前研究的核心。 網(wǎng)絡(luò)化數(shù)控裝備是近兩年國際著名機(jī)床博覽會(huì)的一個(gè)新亮點(diǎn)。數(shù)控裝備的網(wǎng)絡(luò)化將極大地滿足生產(chǎn)線、制造系統(tǒng)、制造企業(yè)對(duì)信息集成的需求，也是實(shí)現(xiàn)新的制造模式如敏 捷制造、虛擬企業(yè)、全球制造的基礎(chǔ)單元。國內(nèi)外一些著名數(shù)控機(jī)床和數(shù)控系統(tǒng)制造公司都在近兩年推出了相關(guān)的新概念和樣機(jī)，如在 EMO2001 展中，日本山崎馬扎克（ Mazak） 公司展出的“CyberProduction Center” （智能生產(chǎn)控制中心，簡稱 CPC） ；日本大隈（ Okuma）機(jī)床公司展出 “IT plaza” （信息技術(shù)廣場(chǎng)，簡稱 IT 廣場(chǎng) ） ；德國西門子 (Siemens)公司展出的 Open Manufacturing Environment（開放制造環(huán)境，簡稱 OME）等，反映了數(shù)控機(jī)床加工向網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展的趨 勢(shì)。 數(shù)控機(jī)床 (系統(tǒng) )作為現(xiàn)代制造系統(tǒng)的關(guān)鍵基礎(chǔ)單元，其功能的強(qiáng)弱和充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 性能的好壞決定著上述制造模式的成敗。為適應(yīng)日益復(fù)雜的制造過程，數(shù)控技術(shù)正在發(fā)生根本性變革。在體系結(jié)構(gòu)方面，數(shù)控系統(tǒng)已基本上實(shí)現(xiàn)由專用型封閉式結(jié)構(gòu)模式向通用型開放式結(jié)構(gòu)模式的轉(zhuǎn)型，并向基于 PC 的全數(shù)字化體系結(jié)構(gòu)發(fā)展；在網(wǎng)絡(luò)化基礎(chǔ)上，數(shù)控系統(tǒng)可方便地與 CAD/CAM 集成為一體， 數(shù)控機(jī)床 的聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行，使得車間網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)控、維護(hù)與管理變成了現(xiàn)實(shí)；在數(shù)控系統(tǒng)的高速、高精、高效控制方面，也采取了很多措施，如高速下的平滑控制算法、提高系統(tǒng)的快速響應(yīng)能力、提高反饋和控制環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)分辨率等，獲得了不錯(cuò)的效果；在智能化控制方面，通過采樣加工過程中影響產(chǎn)品加工質(zhì)量的 外部變量，實(shí)現(xiàn)了加工參數(shù)的自動(dòng)修正、調(diào)節(jié)與補(bǔ)償，有效提高了 CNC 的工作效率。 本文結(jié)合近兩年來作者所在國家數(shù)控系統(tǒng)工程技術(shù)研究中心和武漢華中數(shù)控股份有限公司參觀漢諾威EMO2005 和芝加哥 IMTS2006 的觀感，以及我們長期以來對(duì)數(shù)控技術(shù)發(fā)展動(dòng)態(tài)的關(guān)注，對(duì)上述數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨向作一探討。 數(shù)控系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)向基于 PC 的全數(shù)字化開放體系結(jié)構(gòu)方向發(fā)展 。 1.4.1 基于 PC的開放式數(shù)控系統(tǒng)已得到廣泛認(rèn)可，具有強(qiáng)大的生命力 . 從兩次機(jī)床展上可以看到，著名廠商的高檔數(shù)控系統(tǒng)都以基于 PC 的開放數(shù)控系統(tǒng)為主流 . SINUMERIK 840Di sl 是基于 PC 的數(shù)控系統(tǒng)，其軟件系統(tǒng) MMC(人機(jī)通信 )軟件系統(tǒng)、 NC(數(shù)字控制 )軟件系統(tǒng)、 PLC(可編程邏輯控制 )軟件系統(tǒng)和通信及驅(qū)動(dòng)接口軟件 中的 MMC 軟件系統(tǒng)采用 Windows NT 或 XP 操作系統(tǒng)。機(jī)床制造商可以按照自己的特殊操作方式和理念，利用 Windows 技術(shù)改變?nèi)藱C(jī)界面 (HMI)。其開放式系統(tǒng)理念的一個(gè)重要特點(diǎn)是，可以在數(shù)控核心部分，使用標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā)工具對(duì)用戶指定的系統(tǒng)循環(huán)和功能宏進(jìn)行調(diào)整 . FANUC 16i/18i/21i/30i 系列是具有網(wǎng)絡(luò)功能的超小型、超薄型高檔CNC 系統(tǒng)， 其硬件結(jié)構(gòu)采用 CNC 內(nèi)建 PC 型式， NC 卡完成高實(shí)時(shí)性要求的數(shù)控運(yùn)算和 PLC 控制功能， PC 完成操作界面、編程、數(shù)據(jù)管理、網(wǎng)絡(luò)等相對(duì)弱實(shí)時(shí)性要求功能。操作系統(tǒng)采用 Windows 2000/XP 或 Windows CE。備有C 語言執(zhí)行程序、嵌入式宏執(zhí)行程序等各類功能。 CNC 系統(tǒng)與主計(jì)算機(jī)的連接接口采用高速串行總線 (HSSB)。 FANUC 300i/310i/320i系列采用 Windows CE 作為操作系統(tǒng)，并提供動(dòng)態(tài)鏈接庫函數(shù)供用戶二次開發(fā) . HEIDENHAIN 公司推出的最新一代 TNC 控制器 iTNC 530 采用全 新的微處理器結(jié)構(gòu)，具有非常強(qiáng)大的計(jì)算能力，可控制 12軸，控制器本身包含主機(jī)單元和控制單元兩個(gè)部分。主機(jī)單元采用 Intel 處理器以及 AGP 圖形顯充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 示卡，并帶有各類數(shù)據(jù)通信接口 (Ethernet/RS232/RS422/USB 等 )，是典型的基于 PC 的系統(tǒng) . FAGOR 公司最高檔數(shù)控系統(tǒng) CNC8070 是 CNC 技術(shù)與 PC 技術(shù)的結(jié)晶，是與 PC 兼容的數(shù)控系統(tǒng)，采用 Pentium CPU，可運(yùn)行 WINDOWS 和 MS-DOS，可控制 16 軸 +3 電子手輪 +2主軸，可運(yùn)行 VISUAL BASIC， VISUAL C+，程序段處 理時(shí)間 1ms， PLC 可達(dá) 1024 輸入點(diǎn) /1024 輸出點(diǎn)，執(zhí)行時(shí)間 1ms/1k指令，具有以太網(wǎng)、 CAN、 SERCOS 通訊接口，可選用 10V 模擬量接口 .能在基于 PC 的體系結(jié)構(gòu)上設(shè)計(jì)出世界頂級(jí)數(shù)控系統(tǒng)，說明基于 PC結(jié)構(gòu)的開放數(shù)控系統(tǒng)具有很強(qiáng)的生命力。 1.4.2 全數(shù)字化是未來數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢(shì) . 全數(shù)字化不僅包括數(shù)控單元到伺服接口以及伺服系統(tǒng)內(nèi)部是數(shù)字的，而且還應(yīng)該包括測(cè)量單元的數(shù)字化。因此，現(xiàn)場(chǎng)總線、編碼器到伺服的數(shù)字化接口、驅(qū)動(dòng)單元內(nèi)部三環(huán) (位置環(huán)、速度環(huán)及電流環(huán) )數(shù)字化，是數(shù)控系統(tǒng)全數(shù)字化的重要 標(biāo)志。 1) 編碼器到伺服的接口數(shù)字化也必將獲得發(fā)展 編碼器到伺服驅(qū)動(dòng)的數(shù)字化接口雖然只在 Heidenhain 的系統(tǒng)中得以實(shí)現(xiàn)，但作為數(shù)字化數(shù)控系統(tǒng)的必要構(gòu)成環(huán)節(jié)，未來將獲得更多發(fā)展。 2) 驅(qū)動(dòng)單元三環(huán)全數(shù)字化是全數(shù)字化的重要內(nèi)容 . 三環(huán) (位置環(huán) /速度環(huán) /電流環(huán) )數(shù)字化是全數(shù)字化的重要內(nèi)容。HEIDENHAIN iTNC 530 控制單元最新的設(shè)計(jì)中集成了控制系統(tǒng)所有伺服控制回路 (位置環(huán) /速度環(huán) /電流環(huán) )，所有伺服計(jì)算都在 DSP(數(shù)字信號(hào)處理器 )中完成。測(cè)量組件的反饋均集成在控制單元上，包含位 置反饋和速度反饋 。 1.4.3 多通道軟件體系結(jié)構(gòu)是適應(yīng)整合 數(shù)控機(jī)床 的不二選擇 . 針對(duì)制造業(yè)對(duì)整合 數(shù)控機(jī)床 (即融合工業(yè)機(jī)器人、影像處理系統(tǒng)和精密物料搬運(yùn)各項(xiàng)功能的機(jī)械，不僅能完成通常的加工功能，而且還具備自動(dòng)測(cè)量、自動(dòng)上下料、自動(dòng)換刀、自 動(dòng)誤差補(bǔ)償、自動(dòng)診斷和聯(lián)網(wǎng)等功能 )的巿場(chǎng)需求，各著名數(shù)控系統(tǒng)廠紛紛將多軸 (包括多主軸 )多通道控制、軸同步控制、軸疊加控制、軸混合控制、信道協(xié)同等功能列為新的研究點(diǎn)。同步控制可以令不同通道的運(yùn)動(dòng)軸按照某種時(shí)序關(guān)系或某種條件達(dá)到同步，混合控制可讓一個(gè)軸的混合命令在各通道之間進(jìn)行交換，閥加控制能把一個(gè)軸的移動(dòng)命令疊加到屬于另一通道的另一個(gè)軸上去 .如 Fanuc 30i系統(tǒng)，具有 10 通道，八根主軸，可控進(jìn)給軸數(shù)達(dá) 32根，可聯(lián)動(dòng)控制進(jìn)給軸數(shù)達(dá) 24 個(gè)，能同時(shí)運(yùn)行十個(gè)獨(dú)立的數(shù)控加工程序，具有軸同步、混合、充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 疊加控制等功能。基 于此系統(tǒng)， FANUC 公司推出了四個(gè)搬運(yùn)機(jī)器人、一套天車輸送線、外加兩部六腿切削加工機(jī)器人的整合加工系統(tǒng)。整個(gè)系統(tǒng)動(dòng)作協(xié)調(diào)、有序，銜接順暢，體現(xiàn)了典型的多通道數(shù)控系統(tǒng)的特徵 . 1.4.4 網(wǎng)絡(luò)化功能已從單一的數(shù)據(jù)傳輸向網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控、維護(hù)與管理方向發(fā)展 . 1) 以太網(wǎng)接口已成為數(shù)控系統(tǒng)與外部計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)通訊的主要選擇，零件程序等數(shù)據(jù)文件的快速網(wǎng)絡(luò)傳輸已成為數(shù)控系統(tǒng)的基本功能 .著名系統(tǒng)廠的數(shù)控系統(tǒng)均具備強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)功能，并將以太網(wǎng)接口作為數(shù)控系統(tǒng)的基本配置或選擇配置，實(shí)現(xiàn)與外部計(jì)算機(jī)的聯(lián)網(wǎng)通訊。 SIEMENS 840D 采用 SINDNC 軟件模塊可將 SINUMERIK 系統(tǒng)快速、簡單和經(jīng)濟(jì)地添加到標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中，并與 Windows PC 和 UNIX 工作站之間建立穩(wěn)定的連接，還可以使用標(biāo)準(zhǔn) CF 卡進(jìn)行程序與數(shù)據(jù)的傳輸。集成的以太網(wǎng)功能保證了數(shù)控系統(tǒng)文檔與計(jì)算機(jī)之間的快速傳輸，其滿量程的傳輸速率是標(biāo)準(zhǔn)串行口的 100 倍 . FANUC 16i/18i/21i/30i 系列 CNC 系統(tǒng)與企業(yè)主計(jì)算機(jī)之間的接口協(xié)議采用 DNC1 或 DNC2。 DNC1 是 FANUC 自行開發(fā)的實(shí)現(xiàn) CNC 與主計(jì)算機(jī)之間傳送數(shù)據(jù)信息的一種通訊協(xié)議及通訊指令庫，一臺(tái)計(jì)算機(jī) 可連 16 臺(tái) CNC機(jī)床。 DNC2 功能與 DNC1 基本相同，但通訊協(xié)議不同，用的是歐洲常用的LSV2 協(xié)議，一臺(tái)計(jì)算機(jī)可連 8臺(tái) CNC 機(jī)床，通訊速率最快為 19Kb/秒。此外， FANUC 系統(tǒng)還提供了兩種以太網(wǎng)口： PCMCIA 卡和內(nèi)埋的以太網(wǎng)板。PCMCIA 局域網(wǎng)卡可臨時(shí)插入顯示裝置側(cè)的插槽，用于連接 PC 機(jī)，傳送數(shù)據(jù)，調(diào)整機(jī)床參數(shù)或作一些維護(hù)，用完后即可拔下；高速以太網(wǎng)板 (100 Mbps)是裝在 CNC 系統(tǒng)內(nèi)部的，因此可長期與主機(jī)連結(jié)，用于傳輸零件程序和檢查機(jī)床工作狀態(tài) . HEIDENHAIN iTNC530 所配備的 “ 高 速以太網(wǎng) ” 通訊接口能以100Mbit/s 的速率傳輸程序數(shù)據(jù)。 Rexroth 公司的數(shù)控系統(tǒng)在各個(gè)層面上采用通用通訊機(jī)制：外部計(jì)算機(jī)級(jí)，基于工業(yè) PC 的開放式體系結(jié)構(gòu)，提供了簡單有效的外圍計(jì)算機(jī)通訊方法，如以太網(wǎng) TCP/IP， OPC 以及 COM/DCOM 的 Windows 訪問機(jī)制； HMI 級(jí)基于 Windows XP或 Windows CE.NET等操作系統(tǒng)，使用如 Microsoft network等標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)，輕松實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換； I/O級(jí)使用諸如 PROFIBUS-DP或 DeviceNet等世界通用標(biāo)準(zhǔn)，連接傳感器等 I/O 設(shè) 備；驅(qū)動(dòng)級(jí)使用諸如 SERCOS 等國際標(biāo)準(zhǔn)接口，以獲得高的動(dòng)態(tài)特性和精度。 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 2) 加工過程的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控允許對(duì)整個(gè)工廠進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)管理，遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)服務(wù)使系統(tǒng)廠和用戶雙雙受益 ,數(shù)控系統(tǒng)有了網(wǎng)絡(luò)功能后，可方便實(shí)現(xiàn)其網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控、維護(hù)與管理。 SIEMENS 基于 internet 的 “ePS”( 電子產(chǎn)品服務(wù) )軟件方案，可以通過互聯(lián)網(wǎng)訪問 Sinumerik 810D/840D/840Di 控制系統(tǒng)，通過其CM(Condition Monitoring 狀態(tài)監(jiān)控 )系統(tǒng)在線連續(xù)監(jiān)控?cái)?shù)控系統(tǒng)的軸狀態(tài)、 PLC 狀態(tài)等，并評(píng)估機(jī)床狀況、分析相 關(guān)的機(jī)床參數(shù)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程診斷、維修服務(wù)，防止早期故障引起的意外停機(jī)，減少檢修停工期，增強(qiáng)可靠性，提升機(jī)床有效性，提高生產(chǎn)率，降低維護(hù)費(fèi)用。 FANUC 系統(tǒng)通過高速以太網(wǎng)板，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)床側(cè)運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)的集中監(jiān)控；通過工廠網(wǎng)絡(luò)， CNC 可同時(shí)連接到機(jī)床和辦公室，這種連接允許對(duì)整個(gè)工廠進(jìn)行管理，以提高生產(chǎn)率；通過互聯(lián)網(wǎng)，在工廠外或家里，亦可遠(yuǎn)程監(jiān)控機(jī)床工作狀態(tài)；使用機(jī)床遠(yuǎn)程診斷軟件包，機(jī)床制造商能方便地構(gòu)建遠(yuǎn)程機(jī)床維護(hù)系統(tǒng)，不用去現(xiàn)場(chǎng)即可檢查故障 (問題 )產(chǎn)生的原因 (狀況 ),減少停機(jī)時(shí)間，機(jī)床制造商還可提高服務(wù)效率。 FANUC 通過運(yùn)行于 PC 上CIMPLICITY i CELL 軟件包，可實(shí)現(xiàn)多臺(tái)聯(lián)網(wǎng) CNC 的管理 . 1.4.5 高速高精度控制是數(shù)控技術(shù)發(fā)展的永恒主題 . 1) 高速、高精度已成為高檔 數(shù)控機(jī)床 的主要特 征 . 速度和精度是 數(shù)控機(jī)床 的兩個(gè)重要指標(biāo)， 它直接關(guān)系到加工效率和產(chǎn)品質(zhì)量。高速、高精度 數(shù)控機(jī)床 是多品種、變批量加工環(huán)境下保持高效與柔性統(tǒng)一的必要工具。為此，國際知名 數(shù)控機(jī)床 和系統(tǒng)制造商從未停止對(duì)高速高精度控制的追求。 在速度方面，目前 數(shù)控機(jī)床 運(yùn)動(dòng)的加速度已提高到 2 3g，快速移動(dòng)速度提高到 150 200m/min。在這些高速高精度 數(shù)控機(jī)床 中，有一部分是利用直接驅(qū)動(dòng)技術(shù)，但隨著滾珠絲杠技術(shù)的發(fā)展，大導(dǎo)程高精度的滾珠絲杠也已大量應(yīng)用到高速高精度 數(shù)控機(jī)床 中，實(shí)現(xiàn)了加速度 1 1.5g，快速移動(dòng)速度 120 150m/min。為了能夠優(yōu)化金屬切削的加工過程，現(xiàn)代化的加工將越來越多地采用高性能切削 (High Performance Cutting)。 HPC 技術(shù)不僅要求提高切削速度 (即提高主軸轉(zhuǎn)速 )，而且要求提高刀具的進(jìn)給速度。目前生產(chǎn)效率低的問題，不單在于刀具的切削速度低，也不單在于刀具的進(jìn)給速度低，而在于針對(duì)給定的材料和其它條件，如何將刀具切削速度和進(jìn)給速度有機(jī)地結(jié)合起來，以實(shí)現(xiàn)高性能切削 (HPC)。除了從軟的方面得到高性能切削外，人們還從硬的方面追求高速切削 (HSC)，如提高刀具的充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 切削硬度，提高機(jī)床主軸的旋轉(zhuǎn)速度，尤其是提高機(jī)床主軸在高速下的切削功率和旋轉(zhuǎn)扭矩，這些指標(biāo)對(duì)生產(chǎn)過程的經(jīng)濟(jì)性也有著舉足輕重的影響，它可以使金屬切削加工更快、更好、更經(jīng)濟(jì)。 在精度方面，精密 數(shù)控機(jī)床 的機(jī)械加工精度已從道級(jí) (0.01mm)提升到微米級(jí) (0.001mm)。超精密 數(shù)控機(jī)床 的微細(xì)切削和磨削加工精度可穩(wěn)定達(dá)0.05m 左右，形狀精度可達(dá) 0.01m 左右。 數(shù)控機(jī)床 的高速、高精要求，對(duì)數(shù)控系統(tǒng)的高速高精控制算法、高速高精動(dòng)態(tài)特性控制技術(shù)等提出了更高的要求。 2) 數(shù)控系統(tǒng)高速、高精度控制的主要措施 . 各著名數(shù)控系統(tǒng)廠商 對(duì)高速高精性能的追求始終是堅(jiān)持不懈的，根據(jù)自身特點(diǎn)，各自采取了提高高速高精性能的各種措施 . FANUC 公司 FANUC 公司一直走在數(shù)控技術(shù)的前沿，并不斷提出新的概念來引導(dǎo)數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，除納米插補(bǔ)，納米 CNC 系統(tǒng)等概念外，在高速高精方面又推出了以下較新的技術(shù) :HRV(高響應(yīng)矢量 )4 控制技術(shù) . HRV4 繼承并發(fā)展了 HRV3 的優(yōu)點(diǎn)，是納米數(shù)控系統(tǒng)高速高精伺服控制，并可減少電機(jī)發(fā)熱。其特點(diǎn)為：在任何時(shí)刻，均采用納米層次的位置 指令；超高速伺服控制處理器； ai 高分辨率的脈沖編碼器 (16 million/rev)；防止機(jī)械振顫的 HRV 濾波器 . MTC(Machine Tip Control):為了控制機(jī)床在加工點(diǎn)處的振顫， FANUC研究了機(jī)床頂部控制 (MTC)和加速率傳感單元用于檢測(cè)加工點(diǎn)處的加速率。采用 MTC 后可明顯減小機(jī)床振顫。 反向間隙加速功能 :由于存在反向間隙，在高速加工時(shí)會(huì)導(dǎo)致響應(yīng)滯后，引起象限尖峰，并影響加工精度。采用反向間隙加速功能后將顯著改善象限尖峰，提高加工精度 . MPC(Machining Point Control加工點(diǎn)控制 ):采用 MPC 功能，可在加工點(diǎn)處抑止振顫，獲得更高的加工精度 . SIEMENS 公司 : 西門子公司對(duì)高速高精度位置控制的本質(zhì)有著精辟的理解：通過避免機(jī)床振顫來優(yōu)化工件表面的加工質(zhì)量；通過增加對(duì)加加速度控制能力，提高機(jī)床動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力；通過增加加速度提高加工速度等。 HEIDENHAIN 公司 : 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 號(hào)稱在歐洲數(shù)控系統(tǒng)銷售第一的 HEIDENHAIN 公司，由于多年來從事精密模具加工，對(duì)加工速度及精度的提升有著深刻、獨(dú)到的見解。 HEIDENHAIN公司研究了不同分辨率的碼盤對(duì)扭矩脈動(dòng)的影響，并提出了使用高分辨率的編碼器有利于減小轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的影響。另外， HEIDENHAIN 還對(duì)機(jī)床 運(yùn)行時(shí)間和絲杠溫升變形規(guī)律進(jìn)行研究。 綜上所述，各數(shù)控系統(tǒng)廠商對(duì)高速高精度控制的理解基本上是相同的，而且對(duì)動(dòng)態(tài)精度的提高非常重視，所采取的主要措施體現(xiàn)在以下方面 . 1) 高速下的平滑控制 . 通過對(duì)運(yùn)動(dòng)速度、加速度、加加速度的優(yōu)化，減少機(jī)床振顫，使加工更加平穩(wěn) ,獲得更高的加工表面質(zhì)量。如 HEIDENHAIN 采用高分辨率的反饋器件減小轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)， FANUC 利用 MPC 技術(shù)減少機(jī)床振顫 . 2) 提高系統(tǒng)的快速響應(yīng)能力 . 提高系統(tǒng)的快速響應(yīng)能力不僅是高速加工的前提，也是保證精度的有利措施。如 FANUC 采用 HRV4，反 向間隙加速等方式減少因響應(yīng)滯后帶來的誤差 . 3) 提高數(shù)據(jù)分辨率 . 以納米級(jí)的分辨率參與到各個(gè)環(huán)節(jié)，如： FANUC 系統(tǒng)的納米插補(bǔ)技術(shù)。 1.4.6 智能化控制是提高數(shù)控加工效率的有效手段 . 由于數(shù)控加工過程是一個(gè)具有多變量控制和加工工藝綜合作用的復(fù)雜過程，包含諸如加工尺寸、形狀、振動(dòng)、噪聲、溫度和熱變形等各種變化因素，為實(shí)現(xiàn)加工過程的多目標(biāo)優(yōu)化， 數(shù)控機(jī)床 應(yīng)能根據(jù)切削條件 的變化，基于多信息融合下的重構(gòu)優(yōu)化、智能決策，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)工作參數(shù)，使加工過程能保持最佳工作狀態(tài)，從而得到較高的加工精度和較小的表面粗糙度，同時(shí)也能提高刀具的使用壽命和設(shè)備的生產(chǎn)效率 . 在芝加哥 IMTS2006 上，加拿大英屬哥倫比亞大學(xué) Yusuf Altintas 教授展示的切削參數(shù)優(yōu)化系統(tǒng)，采用現(xiàn)代測(cè)試技術(shù)檢測(cè)機(jī)床的各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)和動(dòng)態(tài)參數(shù)，并結(jié)合 CAD/CAM 技術(shù)，經(jīng)過優(yōu) 化計(jì)算，合理地將刀具參數(shù)、機(jī)床參數(shù)以及被加工材料性能參數(shù)結(jié)合起來，得到刀具軌跡和運(yùn)行參數(shù)，極大地提高了切削加工的效率和刀具的使用壽命。據(jù)介紹北美幾大飛機(jī)制造企業(yè)和汽車企業(yè)應(yīng)用了他的智能切削系統(tǒng)后，平均切削效率提高了 8倍，平均刀具壽命提高了 20倍 . 1.4.7 CAD/CAM 與 CNC 的集成已成為擴(kuò)展數(shù)控系統(tǒng)功能的重要途徑 . 國際主流數(shù)控系統(tǒng)廠商在研制最新數(shù)控系統(tǒng)的同時(shí)， 都非常注重對(duì)充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 CAD/CAM/CNC 集成技術(shù)的開發(fā)，并明確的將圖形化、集成式的編程系統(tǒng)作為擴(kuò)展數(shù)控系統(tǒng)功能、提高數(shù)控系統(tǒng)人機(jī)交互方式友好性的重要途徑。SIEMENS 的 Shop Turn、 Shop Mill 車間級(jí)集成式編程系統(tǒng)， FANUC 公司的集成式編程系統(tǒng)， HEIDENHAIN 公司的對(duì)話框式集成編程系統(tǒng)等，都已成為各公司歷次展會(huì)宣傳的重點(diǎn) . 總之 ,高檔數(shù)控系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)制造技術(shù) 和裝備現(xiàn)代化的基石，是保證國防工業(yè)和高技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略物資，工業(yè)發(fā)達(dá)國家至今仍限制向中國出口。目前，國產(chǎn)高檔數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展及產(chǎn)業(yè)化速度已經(jīng)嚴(yán)重制約了自主高端數(shù)字化裝備的研制，在航空航天、船舶、發(fā)電設(shè)備、軌道交通等所需的大型專用 數(shù)控機(jī)床 及工藝裝備基本依賴進(jìn)口，已嚴(yán)重威脅到國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和國防安全，加快高檔數(shù)控系統(tǒng)的研究與產(chǎn)業(yè)化迫在眉睫。 1.5 數(shù)控機(jī)床的升級(jí)（五軸聯(lián)動(dòng)） 我國現(xiàn)有數(shù)控機(jī)床主要以經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)和數(shù)控機(jī)床為主，只適應(yīng)于形狀簡單的直線，斜線等類零件加工，對(duì)于那種復(fù)雜的型面卻只能用手動(dòng)加工，這對(duì)于產(chǎn)品多樣化和產(chǎn)品更新可以及效率高的年代已經(jīng)不再適應(yīng)。 為適應(yīng)生產(chǎn)的發(fā)展，必須對(duì)現(xiàn)有的機(jī)床進(jìn)行升級(jí)。在我國，從經(jīng)濟(jì)和技術(shù)角度出發(fā)，對(duì)數(shù)控機(jī)床的升級(jí)主要是對(duì)機(jī)床的性能和功能方面的增加。在現(xiàn)有的 3 軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床的工作臺(tái)上增加一個(gè)旋轉(zhuǎn)數(shù)控工作臺(tái)（一臺(tái)帶有兩個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度的數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)），再通過對(duì)數(shù)控系統(tǒng)的升級(jí)改造使該機(jī)床成為五軸聯(lián)動(dòng)的數(shù)控機(jī)床。 設(shè)原鏜床旋轉(zhuǎn)刀具的軸線為 Z 軸，水平方 向平行于工作臺(tái)裝夾面的方向?yàn)?X軸，并且與 Z軸垂直，確定了 X,Z 軸正方向后，可以根據(jù)右手螺旋定則確定 Y 軸的方向。兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸 A 與 X軸平行， B 與新工作臺(tái)垂直，他們的原點(diǎn)都在 Y 軸上（如下圖）其中 B 軸是隨 A 軸的旋轉(zhuǎn)而隨時(shí)變化。 該數(shù)控機(jī)床的工作臺(tái)不僅可以沿 X、 Y、 Z 方向做平行移動(dòng)，還可以沿A、 B 方向旋轉(zhuǎn)進(jìn)給或者分度運(yùn)動(dòng)，升級(jí)后的數(shù)控機(jī)床，它的新工作臺(tái)可以充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 和原來的工作臺(tái)作為一個(gè)整體，既可以做 3 坐標(biāo)的直線運(yùn)動(dòng)，還可以做繞3 坐標(biāo)中的兩個(gè)做旋轉(zhuǎn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)或分度，因此該機(jī)床的適應(yīng)范圍很廣，不僅適合于簡單的直線，斜線，圓 弧加工外還能適應(yīng)那些更復(fù)雜的曲面以及球面零件的加工。如 沈陽機(jī)床股份有限公司開發(fā)的五軸車銑中心。刀庫容量 16，數(shù)控系統(tǒng)： Siemens840D，可控 X、 Y、 Z、 B、 C 五個(gè)軸，具有車削中心加銑削中心的特點(diǎn)。上海重型機(jī)床廠開發(fā)的雙主