數(shù)控技術(shù)課程畢業(yè)設(shè)計(jì)外文文獻(xiàn)翻譯@中英文翻譯@外文翻譯

1 數(shù)控技術(shù) 數(shù)字控制與計(jì)算機(jī)數(shù)字控制的發(fā)展歷史 數(shù)字控制是按照含有機(jī)床 (刀具 )運(yùn)動(dòng)信息程序所指定的順序自動(dòng)執(zhí)行操作的加工過程。數(shù)控這一概念是由密歇根洲特拉華城的約翰 帕森于 20 世紀(jì)四十年代后期提出的。為了在工件上加工光滑的輪廓，帕森提出了一種自動(dòng)的機(jī)床控制方式，它能夠引導(dǎo)銑床刀具加工出一種 “ 過軸曲線 ”。 1949 年，美國空軍與帕森簽署了合同，要求開發(fā)一種能夠提高生產(chǎn)率的新型機(jī)床。帕森委托麻省理工學(xué)院 (開發(fā)一種新概念機(jī)床，麻省理工學(xué)院的科學(xué)家和工程師研制出了一種用穿孔紙帶作為輸入媒介的二軸聯(lián)動(dòng)銑床 控制系統(tǒng)。在較短時(shí)間內(nèi)，當(dāng)時(shí)所有主要的機(jī)床生產(chǎn)商都生產(chǎn)了一些數(shù)控機(jī)床，但直到 20 世紀(jì)七十年代后期，基于計(jì)算機(jī)的數(shù)字控制才被得到廣泛的使用。只有價(jià)格低廉且功能強(qiáng)大的微處理芯片代替了計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)中的硬連線邏輯發(fā)生器后， 真正成為一門自動(dòng)化技術(shù)。 當(dāng)數(shù)控機(jī)床在計(jì)算機(jī)監(jiān)控下工作時(shí)，它就被稱為計(jì)算機(jī)數(shù)控機(jī)床 (計(jì)算機(jī)是 床的控制單元，它們內(nèi)嵌于數(shù)控機(jī)床或者通過通訊渠道與數(shù)控機(jī)床聯(lián)接，當(dāng)程序員編程時(shí)，通過紙帶或磁盤將一些信息輸入，計(jì)算機(jī)將對(duì)一些必要的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算的完成工作。 由于第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床的數(shù)據(jù) 是由紙帶控制的，因此數(shù)控系統(tǒng)被稱為紙帶控制機(jī)床。它們只能控制由輸入到機(jī)床內(nèi)的紙帶或磁帶所規(guī)定的單一操作，輸入到機(jī)床內(nèi)的程序是不能被編輯的，要改變程序必須重做新紙帶。 當(dāng)今的系統(tǒng)都由計(jì)算機(jī)來控制數(shù)據(jù)，因而稱之為計(jì)算機(jī)數(shù)控機(jī)床 (簡稱 床 )。 統(tǒng)兩者的工作原理一樣，僅僅控制執(zhí)行的方式不同。新型的數(shù)控系統(tǒng)通常速度更快、功率更大、功能更齊全。 數(shù)字控制與計(jì)算機(jī)數(shù)字控制的應(yīng)用 數(shù)控技術(shù)自創(chuàng)立以來就得到了廣泛的應(yīng)用，包括車床和車削中心、銑床和加工中心、沖床、電火花 (工機(jī)床、線切割機(jī)床、磨床以及 測(cè)試檢測(cè)裝置等。最復(fù)雜的計(jì)算機(jī)數(shù)控機(jī)床是車削中心，圖 4 1 所示一個(gè)具有十轉(zhuǎn)位的刀架能進(jìn)行 2 快速換刀的現(xiàn)代車削中心，立式加工中心如圖 4 2 所示 (刀具庫在機(jī)床的左邊。右邊的控制面板可由操作者通過轉(zhuǎn)臂轉(zhuǎn)動(dòng) )，以及臥式加工中心，通過按下按鈕每把刀可在數(shù)秒鐘內(nèi)定位。如圖 4 3 所示 (配有自動(dòng)換刀系統(tǒng)。刀具庫儲(chǔ)備有 200把切削工具 )。 當(dāng)為某項(xiàng)操作編程時(shí)，程序員必須選擇傳統(tǒng)的加工切削數(shù)據(jù)推薦值。這些切削數(shù)據(jù)包括切削速度、進(jìn)給率、刀具和刀具幾何形狀等。當(dāng)程序員正確選擇所有必要信息后，操作人員 將程序載入機(jī)床并按下按鈕，切削循環(huán) 就開始。 數(shù)控技術(shù)是一種利用程序?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)控制的技術(shù)，加工制造設(shè)備采用數(shù)控技術(shù)后能由數(shù)字、字符和符號(hào)等進(jìn)行控制。這些數(shù)字、字符和符號(hào)等被編碼成按一定格式定義的指令程序用于一個(gè)特定的加工或工件，這些指令可以采用兩種二進(jìn)制編碼的數(shù)字系統(tǒng)中的任意一種進(jìn)行定義，這兩種二進(jìn)制編碼數(shù)字系統(tǒng)分別為電工協(xié)會(huì)代碼 (美國標(biāo)準(zhǔn)信息交換 代碼 (一般來說， 碼的機(jī)床控制系統(tǒng)不能接受 碼的指令，反之亦然。當(dāng)然，這樣的問題已經(jīng)逐漸得到解決。數(shù)控加工制造目前已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于幾乎所有的金屬加工機(jī)床：車床， 銑床，鉆床，鏜床，磨床，回轉(zhuǎn)沖床，電火化，線切割和焊接機(jī)床，甚至彎管機(jī)也采用數(shù)控加工技術(shù)。 數(shù)控技術(shù)的基本組成 一個(gè)數(shù)控系統(tǒng)主要由以下 3 個(gè)部分組成： (1)程序指令 (2)加工 控制單元 (3)制造裝備 程序指令是由一條一條的詳細(xì)指令所組成，制造裝備按要求執(zhí)行這些指令。最常用的指令有：可以按要求使機(jī)床刀具主軸位于工作臺(tái)上的具體位置，工作臺(tái)是用于固定加工零件的，許多更高級(jí)的指令還包括用于主軸速度的選擇、刀具速度的選擇及其他一些功能。 加工控制單元 (括一些用于閱讀和解釋程序指令并將其轉(zhuǎn)換為機(jī)床刀具或其他 制造裝備的機(jī)械動(dòng)作的電子和控制硬件。 制造裝備是一種進(jìn)行金屬加工的數(shù)控技術(shù)裝備，在常用的數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域中，制造裝備用于進(jìn)行機(jī)械制造。制造裝備包括工作臺(tái)、主軸、電機(jī)及控制驅(qū)動(dòng)單元。 數(shù)控技術(shù)的類型 3 數(shù)控技術(shù)系統(tǒng)主要有兩種類型：點(diǎn)對(duì)點(diǎn)數(shù)控系統(tǒng)和輪廓線數(shù)控系統(tǒng)。 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)數(shù)控系統(tǒng)也稱為位置數(shù)控系統(tǒng)，比輪廓線數(shù)控系統(tǒng)簡單，其主要的原理是移動(dòng)刀具或工件從一個(gè)程序控制點(diǎn)到另一一個(gè)控制點(diǎn)，通常像鉆床這樣的加工功能，每個(gè)點(diǎn)幫司以通過 序中的指令進(jìn)行控制。點(diǎn)對(duì)點(diǎn)數(shù)控系統(tǒng)適用于像鉆孔、沉孔加工、沉孔鏜孔、鉸孔和攻絲等。 其他沖孔機(jī)床、點(diǎn)焊機(jī)和裝配機(jī)床等也都采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)數(shù)控系統(tǒng)。 輪廓線數(shù)控系統(tǒng)也稱為輪廓線路徑數(shù)控系統(tǒng)，定位和切割操作都是以不同的速度沿著控制的路徑進(jìn)行的。由于刀具沿路徑進(jìn)行切削，因此刀具的運(yùn)動(dòng)和速度的精確控制和同步性能是非常重要的。輪廓線數(shù)控系統(tǒng)經(jīng)常應(yīng)用于車床、銑床、磨床、焊接機(jī)床和加工中心中。刀具沿著路徑的運(yùn)動(dòng)，或稱為插補(bǔ)逐漸出現(xiàn)了幾個(gè)不同的方法。有許多類型的插補(bǔ)方法用于處理輪廓線數(shù)控系統(tǒng)中生成光滑的輪廓線時(shí)遇到的各種問題。幾種比較常用的方法有線性插補(bǔ)，圓形插補(bǔ)，螺旋形插補(bǔ)、拋物線插補(bǔ)和立方插補(bǔ)等，在所有的插 補(bǔ)方法中，路徑控制是以刀具的旋轉(zhuǎn)中心為標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于不同類型、不同直徑的刀具，加工過程中的不同刀具磨削量在數(shù)控程序中獲得不同的補(bǔ)償。 數(shù)控系統(tǒng)的編程 一個(gè)數(shù)控系統(tǒng) (程序包括使數(shù)控 (床進(jìn)行操作和加工的一系列指令。數(shù)控程序可以由數(shù)控機(jī)床內(nèi)部的程序庫開發(fā)生成，也可以從外面采購獲得。另外，程序可以通過手工編寫，也可以進(jìn)行計(jì)算機(jī)輔助編程。 數(shù)控程序包括一系列指令系統(tǒng)和命令系統(tǒng)。幾何類指令用于定義刀具和工件之間的相對(duì)位置和運(yùn)動(dòng)：加工類指令用于定義主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給、刀具轉(zhuǎn)速等：傳送類指令用于定義刀具或工作臺(tái)的運(yùn) 動(dòng)速度和插補(bǔ)的類型等；開關(guān)類指令用于冷卻液供給、主軸旋轉(zhuǎn)、主軸旋轉(zhuǎn)方向選擇、換刀、工件進(jìn)給、夾具等的開關(guān)。第一個(gè)用于數(shù)控編程的數(shù)控編程語言是 20 世紀(jì) 50 年代由麻省理工學(xué)院數(shù)控編程系統(tǒng)開發(fā)小組專家開發(fā)的，并被命名為自動(dòng)編程工具 ( 直接數(shù)字控制 (計(jì)算機(jī)數(shù)字控制 (數(shù)控技術(shù)的發(fā)展在批量生產(chǎn)和車間生產(chǎn)加工中，不管是在技術(shù)上還是在商業(yè)上都獲得了巨大的成功。目前，已經(jīng)有兩種數(shù)控技術(shù)系統(tǒng)得到了發(fā)展，分別是： (1)直接數(shù)字控制 ( (2)計(jì)算機(jī)數(shù)字控制 ( 4 直接數(shù)字控制 (以被定義為這樣一個(gè)生產(chǎn)制造系統(tǒng)，該制造系統(tǒng)有許多臺(tái)加工機(jī)床，而相互之間由一臺(tái)計(jì)算機(jī)采用直接連接，進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。這樣，在傳統(tǒng)的數(shù)字控制技術(shù)中采用的磁帶閱讀器在直接數(shù)字控制中被取消，從而保證了系統(tǒng)的可靠性。不使用磁帶閱讀器，被加工的零件程序就從計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器中直接傳送到進(jìn)行加工的刀具上。從原理上講，一臺(tái)計(jì)算機(jī)可以控制多達(dá) 100 臺(tái)加工機(jī)床， (在 20 世紀(jì) 70 年代一個(gè)商業(yè)使用的 統(tǒng)宣稱可以控制多達(dá) 256 個(gè)機(jī)床刀具 )。直接數(shù)字控制計(jì)算機(jī)用于按要求提供加工指令給每個(gè)進(jìn)行加工的刀具上，當(dāng)機(jī)床需要控制指令時(shí)，計(jì)算機(jī) 就可以馬上將指令傳送到機(jī)床上。 隨著直接數(shù)字控制 (術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)字式計(jì)算機(jī)的尺寸和價(jià)格的大幅度的降低，數(shù)字式計(jì)算機(jī)的計(jì)算能力的大大提高，大量傳統(tǒng)的以硬件線路為基礎(chǔ)的加工控制單元被以數(shù)字計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的數(shù)字控制單元所替代。最初在 20 世紀(jì) 70 年代使用了小型計(jì)算機(jī)。后來，隨著計(jì)算機(jī)的進(jìn)一步小型化，早期的小型計(jì)算機(jī)逐漸被現(xiàn)在的微型計(jì)算機(jī)所取代。 計(jì)算機(jī)數(shù)控 (用專用的微型計(jì)算機(jī)作為加工控制單元。因?yàn)閿?shù)字計(jì)算機(jī)都用于計(jì)算機(jī)數(shù)控 (直接數(shù)控 (所以應(yīng)該注意兩者之間的區(qū)別，可 以從 3 個(gè)方面來加以區(qū)分。 (1) 算機(jī)是將指令數(shù)據(jù)發(fā)送到許多機(jī)床去或從許多機(jī)床中收集數(shù)據(jù)，而算機(jī)每次只控制一臺(tái)或幾臺(tái)機(jī)床。 (2) 算機(jī)一般位于距機(jī)床一定距離的位置，而 算機(jī)一般都位于距機(jī)床較近的位置。 (3) 算機(jī)開發(fā)的軟件不僅可以用于控制單件生產(chǎn)，而且可以用于一個(gè)企業(yè)制造部門的管理信息系統(tǒng)，而 算機(jī)開發(fā)的軟件一般只用于某個(gè)特殊加工的工具 。 數(shù)控銑床 5 數(shù)控銑床是在一般銑床的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的 ,兩者的加工工藝基本相同 ,結(jié)構(gòu)也有些相似 ,但數(shù)控銑床是靠程序控制的自 動(dòng)加工機(jī)床 ,所以其結(jié)構(gòu)也與普通銑床有很大區(qū)別 . 數(shù)控銑床 的組成 主軸箱 包括主軸箱體和主軸傳動(dòng)系統(tǒng)，用于裝夾刀具并帶動(dòng)刀具旋轉(zhuǎn)，主軸轉(zhuǎn)速范圍和輸出扭矩對(duì)加工有直接的影響。 進(jìn)給伺服系統(tǒng) ： 由進(jìn)給電機(jī)和進(jìn)給執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成，按照程序設(shè)定的進(jìn)給速度實(shí)現(xiàn)刀具和工件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，包括直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。 控制系統(tǒng) ： 數(shù)控銑床運(yùn)動(dòng)控制的中心，執(zhí)行數(shù)控加 機(jī)床基礎(chǔ)件 ： 通常是指底座、立柱、橫梁等，它是整個(gè)機(jī)床的基礎(chǔ)和框架 。 夾具 ： 數(shù)控銑床 主要用于加工形狀復(fù)雜的零件，但所使用夾具的結(jié)構(gòu)往往并不復(fù)雜。數(shù)控銑床夾具的選用可首先根據(jù)生產(chǎn)零件 的批量來確定。對(duì)單件、小批量、工作量較大的模具加工來說，一般可直接在機(jī)床工作臺(tái)面上通過調(diào)整實(shí)現(xiàn)定位與夾緊，然后通過加工坐標(biāo)系的設(shè)定來確定零件的位置。 數(shù)控銑床的組成 ： 數(shù)控銑床的基本組成，它由床身、立柱、主軸箱、工作臺(tái)、滑鞍、滾珠絲杠、伺服電機(jī)、伺服裝置、數(shù)控系統(tǒng)等組成。床身用于支撐和連接機(jī)床各部件。主軸箱用于安裝主軸。主軸下端的錐孔用于安裝銑刀。當(dāng)主軸箱內(nèi)的主軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，銑刀能夠切削工件。主軸箱還可沿立柱上的導(dǎo)軌在 Z 向移動(dòng)，使刀具上升或下降。工作臺(tái)用于安裝工件或夾具。工作臺(tái)可沿滑鞍上的導(dǎo)軌在 X 向 移動(dòng)，滑鞍可沿床身上的導(dǎo)軌在 Y 向移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)工件在 X 和 Y 向的移動(dòng)。無論是 X、 Y 向，還是 Z 向的移動(dòng)都是靠伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠來實(shí)現(xiàn)的。伺服裝置用于驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)?？刂破饔糜谳斎肓慵庸こ绦蚝涂刂茩C(jī)床工作狀態(tài)?？刂齐娫从糜谙蛩欧b置和控制器供電。 數(shù)控銑床的工作原理 根據(jù)零件形狀、尺寸、精度和表面粗糙度等技術(shù)要求制定加工工藝，選擇加工參數(shù)。通過手工編程或利用 件自動(dòng)編程，將編好的加工程序輸入到控制 6 器?？刂破鲗?duì)加工程序處理后，向伺服裝置傳送指令。伺服裝置向伺服電機(jī)發(fā)出控制信號(hào)。主軸電機(jī)使刀具旋轉(zhuǎn)， X、 Y 和 Z 向的伺服電機(jī)控制刀具和工件按一定的軌跡相對(duì)運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)工件的切削。 數(shù)控銑床加工的特點(diǎn) （ 1）用數(shù)控銑床加工零件，精度很穩(wěn)定。如果忽略刀具的磨損，用同一程序加工出的零件具有相同的精度。 （ 2）數(shù)控銑床尤其適合加工形狀比較復(fù)雜的零件，如各種模具等。 （ 3）數(shù)控銑床自動(dòng)化程度很高，生產(chǎn)率高，適合加工批量較大的零件。 NC C is in in as by C in 940s a of a to a in to on 949, a to a of be to up to a of . a a a as In a of 7 C, it 970s C NC as an C is it is NC in or to a in by so to On by of C as to a by or no of on To a to be s to C NC in is is C/NC NC 8 a be of a is on on be by an 00 a a of so of a to NC to a to is is,of be in At of of in,NC is a of in is by of in an to a of a 9 or by of or to in 121C is to of or C A of (1) 2) 3) he by 31In to of a to on is of of of it of or 10 is In of it is to of as as to C of to to is is to a or to as a is at by C to as to C as at as it a of is on by of a of to in a a C In 11 is of of of or be in C . C A of a of C to a C be by an on or an be or to to so to of or of or to on/of so C IT C in 950s he of a in a a C (1) 12 (2) be as a in a of by a in is of of is to In be to 00 (NC 970s a of up 56 NC is to to on to it in of a at In of of C by on in 970s. As in by s is C as a is in NC it is to of 13 1) a of or a of 2) a is 3) is to of to as of a