數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展論文

./摘要簡(jiǎn)要介紹了當(dāng)今世界數(shù)控技術(shù)及裝備發(fā)展的趨勢(shì)及我國(guó)數(shù)控裝備技術(shù)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)化的現(xiàn)狀,在此基礎(chǔ)上討論了在我國(guó)加入WTO和對(duì)外開(kāi)放進(jìn)一步深化的新環(huán)境下,發(fā)展我國(guó)數(shù)控技術(shù)及裝備、提高我國(guó)制造業(yè)信息化水平和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)能力的重要性,并從戰(zhàn)略和策略兩個(gè)層面提出了發(fā)展我國(guó)數(shù)控技術(shù)及裝備的幾點(diǎn)看法。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(guó)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(guó)防工業(yè)產(chǎn)業(yè)的使能技術(shù)和最基本的裝備。馬克思曾經(jīng)說(shuō)過(guò)"各種經(jīng)濟(jì)時(shí)代的區(qū)別,不在于生產(chǎn)什么,而在于怎樣生產(chǎn),用什么勞動(dòng)資料生產(chǎn)"。制造技術(shù)和裝備就是人類生產(chǎn)活動(dòng)的最基本的生產(chǎn)資料,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(guó)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(jìng)爭(zhēng)能力。此外世界上各工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家還將數(shù)控技術(shù)及數(shù)控裝備列為國(guó)家的戰(zhàn)略物資,不僅采取重大措施來(lái)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(guó)實(shí)行封鎖和限制政策?？傊?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(guó)家加速經(jīng)濟(jì)發(fā)展、提高綜合國(guó)力和國(guó)家地位的重要途徑。數(shù)控技術(shù)是用數(shù)字信息對(duì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)和工作過(guò)程進(jìn)行控制的技術(shù),數(shù)控裝備是以數(shù)控技術(shù)為代表的新技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)制造產(chǎn)業(yè)和新興制造業(yè)的滲透形成的機(jī)電一體化產(chǎn)品,即所謂的數(shù)字化裝備,其技術(shù)圍覆蓋很多領(lǐng)域：<1>機(jī)械制造技術(shù)；<2>信息處理、加工、傳輸技術(shù)；<3>自動(dòng)控制技術(shù)；<4>伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)；<5>傳感器技術(shù)；<6>軟件技術(shù)等。關(guān)鍵詞：數(shù)控技術(shù)應(yīng)用發(fā)展目錄TOC摘要1目錄2第1章緒論31.1數(shù)控技術(shù)的概述31.2數(shù)控技術(shù)簡(jiǎn)介31.3常用數(shù)控軟件簡(jiǎn)介4第2章數(shù)控技術(shù)的分類及關(guān)鍵技術(shù)52.1數(shù)控系統(tǒng)的控制原理5計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)5系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)62.2數(shù)控技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)73.1數(shù)控機(jī)床的概述113.2數(shù)控機(jī)床精度的選擇123.3數(shù)控機(jī)床故障實(shí)用診斷技術(shù)及方法133.4數(shù)控機(jī)床的維護(hù)153.5數(shù)控機(jī)床分類17第4章數(shù)控車的工藝與工裝削184.1.合理選擇切削用量184.2.合理選擇刀具194.3.合理選擇夾具194.4.確定加工路線204.5.加工路線與加工余量的聯(lián)系204.6.夾具安裝要點(diǎn)20第5章數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)225.1數(shù)控技術(shù)發(fā)展概況225.2數(shù)控技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)22第6章對(duì)我國(guó)數(shù)控技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的戰(zhàn)略思考286.1

戰(zhàn)略考慮286.2

發(fā)展策略28結(jié)論29致30第1章緒論1.1數(shù)控技術(shù)的概述數(shù)控技術(shù)是一種集機(jī)、電、液、光、計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制技術(shù)為一體的知識(shí)密集型技術(shù),它是制造業(yè)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化、柔性化、集成化生產(chǎn)的基礎(chǔ),同時(shí)也是提高產(chǎn)品質(zhì)量,提高生產(chǎn)率必不可少的物質(zhì)手段。在發(fā)達(dá)國(guó)家中,數(shù)控機(jī)床已經(jīng)普遍大量使用,而我國(guó)數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用同發(fā)達(dá)國(guó)家相比差距很大,目前我國(guó)機(jī)床的數(shù)控化率僅為1.9％,而日本高達(dá)30％,美國(guó)超過(guò)了40％,國(guó)家規(guī)劃在20XX前,使數(shù)控化率達(dá)10％以上。數(shù)控化率每增加一個(gè)百分點(diǎn),需要5-6萬(wàn)臺(tái)數(shù)控機(jī)床。這樣算來(lái),我國(guó)數(shù)年將增加40-50萬(wàn)臺(tái)數(shù)控機(jī)床,相應(yīng)需要60-80萬(wàn)數(shù)控專業(yè)技術(shù)人才。特別是我國(guó)加入WTO后,越來(lái)越多的發(fā)達(dá)國(guó)家把制造基地轉(zhuǎn)入中國(guó),我國(guó)將成為二十一世紀(jì)的"國(guó)際制造業(yè)加工中心",全國(guó)制造企業(yè)數(shù)控化是國(guó)家制定的一項(xiàng)科技戰(zhàn)略發(fā)展目標(biāo),數(shù)控及其應(yīng)用技術(shù)將成為各類加工企業(yè)的主要基本技術(shù)1.2數(shù)控技術(shù)簡(jiǎn)介數(shù)控技術(shù),簡(jiǎn)稱數(shù)控〔NumericalControl。它是利用數(shù)字化的信息對(duì)機(jī)床運(yùn)動(dòng)及加工過(guò)程進(jìn)行控制的一種方法。用數(shù)控技術(shù)實(shí)施加工控制的機(jī)床,或者說(shuō)裝備了數(shù)控系統(tǒng)的機(jī)床稱為數(shù)控<NC>機(jī)床。數(shù)控系統(tǒng)包括：數(shù)控裝置、可編程控制器、主軸驅(qū)動(dòng)器及進(jìn)給裝置等部分?，F(xiàn)代數(shù)控機(jī)床是機(jī)電一體化的典型產(chǎn)品,是新一代生產(chǎn)技術(shù)、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)等的技術(shù)集合?，F(xiàn)代數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨向是高速化、高精度化、高可靠性、多功能、復(fù)合化、智能化和開(kāi)放式結(jié)構(gòu)。主要發(fā)展動(dòng)向是研制開(kāi)發(fā)軟、硬件都具有開(kāi)放式結(jié)構(gòu)的智能化全功能通用數(shù)控裝置。數(shù)控技術(shù)是機(jī)械加工自動(dòng)化的基礎(chǔ),是數(shù)控機(jī)床的核心技術(shù),其水平高低關(guān)系到國(guó)家戰(zhàn)略地位和體現(xiàn)國(guó)家綜合實(shí)力的水平。它隨著信息技術(shù)、微電子技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)和檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展。數(shù)控加工中心是一種帶有刀庫(kù)并能自動(dòng)更換刀具,對(duì)工件能夠在一定的圍進(jìn)行多種加工操作數(shù)控機(jī)床。在加工中工零件的特點(diǎn)是：被加工零件經(jīng)過(guò)一次裝夾后,數(shù)控系統(tǒng)能控制機(jī)床按不同的工序自動(dòng)選擇和更換刀具；自動(dòng)改變機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給量和刀具相對(duì)工件的運(yùn)動(dòng)軌跡及其它輔助功能地對(duì)工件各加工面自動(dòng)地進(jìn)行鉆孔、锪孔、鉸孔、鏜孔、攻螺紋、銑削等多工序加工。由于加工中心能集中地、自動(dòng)地完成多種工序,避免了人為的操作誤差、減少了工件裝夾、測(cè)量和機(jī)床的調(diào)整時(shí)間及工件周轉(zhuǎn)、搬運(yùn)和存放時(shí)間,大大提高了加工效率和加工精度,所以具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。加工中心按主軸在空間的位置可分為立式加工中心與臥式加工中心。1.3常用數(shù)控軟件簡(jiǎn)介CNC<加工中心>在機(jī)械領(lǐng)域飛速普及的今天,電腦造型自然成為機(jī)械以及模具從業(yè)人員必學(xué)的一種技藝,現(xiàn)實(shí)證明,一個(gè)懂電腦造型、編程比不懂電腦而同樣技術(shù)出色的機(jī)械從業(yè)人員,其工資比例相差3—5倍。而且隨著機(jī)械加工的先進(jìn),必將減少大量的手工人員。會(huì)電腦設(shè)計(jì)的人將處在一個(gè)更高的地位?，F(xiàn)在CAD/CAM行業(yè)中普遍使用的是MASTERCAM、CIMATRON、PRO-E、UG、CATIA、CAD...1、MASTERCAM是如今珠三角最常用的一種軟件,它最早進(jìn)入中國(guó)大陸,您去工廠看到的CNC師傅,70%使用MASTERCAM,它集畫(huà)圖和編程于一身。繪制線架構(gòu)最快?？s放功能最好。2、CIMATRON是遲一些進(jìn)入中國(guó)的以色列軍方軟件,在刀路上的功能優(yōu)越于MASTERCAM,彌補(bǔ)了MASTERCAM的不足。該系統(tǒng)現(xiàn)已被廣泛地應(yīng)用在機(jī)械、電子、航空航天、科研、模具行業(yè)。在加工編程中99%使用CIMATRON與MASTERCAM,早期都用這兩種軟件畫(huà)圖及編寫數(shù)控程式,但在畫(huà)圖造型方面功能不是很好。PRO-E在這時(shí)候走進(jìn)中國(guó)大陸。3、Pro/E是美國(guó)PTC〔參數(shù)技術(shù)開(kāi)發(fā)的軟件,十多年來(lái)已成為全世界最普及的三維CAD/CAM〔計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造系統(tǒng)。廣泛用于電子、機(jī)械、模具、工業(yè)設(shè)計(jì)和玩具等各行業(yè)。集合了零件設(shè)計(jì)、產(chǎn)品裝配、模具開(kāi)發(fā)、數(shù)控加工、造型設(shè)計(jì)等多種功能于一體,97年開(kāi)始在大陸流行,用于模具設(shè)計(jì)、產(chǎn)品畫(huà)圖、廣告設(shè)計(jì)、圖像處理、燈飾造型設(shè)計(jì)、可以自動(dòng)產(chǎn)生工程圖紙,目前大部分企業(yè)都裝有Pro/ENGINEER軟件。它與UG是最好的畫(huà)圖軟件,但PRO-E在大陸最流行。用PRO-E畫(huà)圖,用MASTERCAM和CIMATRON加工已經(jīng)公認(rèn)。4、Unigraphics<簡(jiǎn)稱UG>進(jìn)入大陸比PRO-E晚很多,但同樣是當(dāng)今世界上最先進(jìn)、面向制造行業(yè)的CAD/CAE/CAM高端軟件。UG軟件被當(dāng)今許多世界領(lǐng)先的制造商用來(lái)從事工業(yè)設(shè)計(jì)、詳細(xì)的機(jī)械設(shè)計(jì)以及工程制造等各個(gè)領(lǐng)域。如今UG在全球已擁有17000多個(gè)客戶。?UG自90年進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)以來(lái),發(fā)展迅速,已經(jīng)成為汽車、機(jī)械、計(jì)算機(jī)及家用電器、模具設(shè)計(jì)等領(lǐng)域的首選軟件。5、Powermill是英國(guó)的編程軟件,刀路最優(yōu)秀,特別適合殘料加工。6、CATIA的最特色的地方就是它的曲面功能強(qiáng)大,應(yīng)該說(shuō)是任何一個(gè)CAD三維軟件所不能比的,現(xiàn)在國(guó)幾乎所有的航空飛機(jī)公司都用CATIA,當(dāng)然UG也在用,但沒(méi)有它廣泛,不過(guò)小企業(yè)一般還是買不起正版的,國(guó)盜版的也少。CATIA是一套集成的應(yīng)用軟件包,容覆蓋了產(chǎn)品設(shè)計(jì)的各個(gè)方面：計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)〔CAD、計(jì)算機(jī)輔助工程分析〔CAE、計(jì)算機(jī)輔助制造〔CAM,既提供了支持各種類型的協(xié)同產(chǎn)品設(shè)計(jì)的必要功能,也可以進(jìn)行無(wú)縫集成完全支持"端到端"的企業(yè)流程解決方案。第2章數(shù)控技術(shù)的分類及關(guān)鍵技術(shù)2.1數(shù)控系統(tǒng)的控制原理2.1.1計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)一、CNC系統(tǒng)的組成與特點(diǎn)二、CNC系統(tǒng)由硬件和軟件組成,其組成框圖如圖2-1所示。根據(jù)上述組成框圖,CNC系統(tǒng)有如下特點(diǎn)：1.靈活性對(duì)于NC系統(tǒng),一旦提供了某些控制功能,就不能被改變,除非改變硬件。而CNC系統(tǒng),只要改變相應(yīng)的軟件即可,而不要改變硬件。2.通用性在CNC系統(tǒng)中,硬件采用通用的模塊化結(jié)構(gòu),而且易于擴(kuò)展,并結(jié)合軟件變化來(lái)滿足數(shù)控機(jī)床的各種不同要求。接口電路由標(biāo)準(zhǔn)電路組成,給機(jī)床廠和用戶帶來(lái)了很大方便。這樣用一種CNC系統(tǒng)就能滿足多種數(shù)控機(jī)床的要求,當(dāng)用戶要求某些特殊功能時(shí),僅僅改變某些軟件即可。3.可靠性CNC系統(tǒng)中,零件數(shù)控加工程序在加工前一次性全部輸入存儲(chǔ)器,并經(jīng)過(guò)模擬后才被調(diào)用加工,這就避免了在加工過(guò)程中由于紙帶輸入機(jī)的故障產(chǎn)生的停機(jī)現(xiàn)象。許多功能都由軟件完成,硬件結(jié)構(gòu)大大簡(jiǎn)化,特別是大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路的采用,可靠性得到很大的提高。4.數(shù)控功能多樣化CNC系統(tǒng)利用計(jì)算機(jī)的快速處理能力,可以實(shí)現(xiàn)許多復(fù)雜的數(shù)控功能,如多種插補(bǔ)功能、動(dòng)靜態(tài)圖形顯示、數(shù)字伺服控制等。5.使用維護(hù)方便有的CNC系統(tǒng)含有對(duì)話編程、圖形編程、自動(dòng)在線編程等功能,使編程工作簡(jiǎn)單方便。編好的程序通過(guò)模擬運(yùn)行,很容易檢查程序是否正確。CNC系統(tǒng)中還含有診斷程序,使得維修十分方便。2.2.2CNC系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)數(shù)控系統(tǒng)的硬件由數(shù)控裝置、輸入/輸出裝置、驅(qū)動(dòng)裝置和機(jī)床電器邏輯控制裝置等組成,這四部分之間通過(guò)I/O接口互連。數(shù)控裝置是數(shù)控系統(tǒng)的核心,其軟件和硬件來(lái)控制各種數(shù)控功能的實(shí)現(xiàn)。輸入/輸出裝置主要有鍵盤、紙帶閱讀機(jī)、軟盤驅(qū)動(dòng)器、通信裝置、顯示器等,用以控制數(shù)據(jù)的輸入/輸出,監(jiān)控?cái)?shù)控系統(tǒng)的運(yùn)行,進(jìn)行機(jī)床操作面板及機(jī)床機(jī)電控制/監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)的邏輯處理和監(jiān)控,并為數(shù)控裝置提供機(jī)床狀態(tài)和有關(guān)應(yīng)答信號(hào)。機(jī)床電器邏輯控制裝置接受數(shù)控裝置發(fā)出的數(shù)控輔助功能控制命令,實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床的順序控制。在現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)中機(jī)床電器邏輯控制裝置已經(jīng)被可編程序控制器〔PLC取代。驅(qū)動(dòng)裝置一般是以軸為單位的獨(dú)立體,用以控制各軸的運(yùn)動(dòng)。數(shù)控裝置的硬件結(jié)構(gòu)按CNC裝置中的印制電路板的插接方式可以分為大板結(jié)構(gòu)和功能模塊〔小板結(jié)構(gòu)；按CNC裝置硬件的制造方式,可以分為專用型結(jié)構(gòu)和個(gè)人計(jì)算機(jī)式結(jié)構(gòu)；按CNC裝置中微處理器的個(gè)數(shù)可以分為單微處理器結(jié)構(gòu)和多微處理器結(jié)構(gòu)。一、大板結(jié)構(gòu)和功能模板結(jié)構(gòu)1．大板結(jié)構(gòu)大板結(jié)構(gòu)CNC系統(tǒng)的CNC裝置由主電路板、位置控制板、PC板、圖形控制板、附加I/O板和電源單元等組成。主電路板是大印制電路版,其它電路板是小板,插在大印制電路板上的插槽。這種結(jié)構(gòu)類似于微型計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)。2．功能模塊結(jié)構(gòu)在這種結(jié)構(gòu)中,整個(gè)CNC裝置按功能模塊化分為若干個(gè)模塊,硬件和軟件的設(shè)計(jì)都采用模塊化設(shè)計(jì),每一個(gè)功能模塊做成尺寸相同的印制電路板,相應(yīng)功能模塊的控制軟件也模塊化。用戶根據(jù)需要選用各種控制單元母板及所需功能模板,將各功能模板插入控制單元母板的槽,就組成了自己需要的CNC系統(tǒng)的控制裝置。常用的功能模板有CNC控制板、位置控制板、PC板、存儲(chǔ)器板、圖形板和通信板等。FANUC系統(tǒng)15系列就采用了功能模塊式結(jié)構(gòu)。二、單微處理器結(jié)構(gòu)和多微處理器結(jié)構(gòu)1．單微處理器結(jié)構(gòu)在單微處理器結(jié)構(gòu)中,只有一個(gè)微處理器,以集中控制、分時(shí)處理數(shù)控裝置的各個(gè)任務(wù)。其它功能部件,如存儲(chǔ)器、各種接口、位置控制器等都需要通過(guò)總線與微處理器相連。圖2-2是單微處理器結(jié)構(gòu)圖。2．多微處理器結(jié)構(gòu)隨著數(shù)控系統(tǒng)功能的增加、數(shù)控機(jī)床的加工速度的提高,單微處理器數(shù)控系統(tǒng)已不能滿足要求,因此,許多數(shù)控系統(tǒng)采用了多微處理器的結(jié)構(gòu)。若在一個(gè)數(shù)控系統(tǒng)中有兩個(gè)或兩個(gè)以上的微處理器,每個(gè)微處理器通過(guò)數(shù)據(jù)總線或通信方式進(jìn)行連接,共享系統(tǒng)的公用存儲(chǔ)器與I/O接口,每個(gè)微處理器分擔(dān)系統(tǒng)的一部分工作,這就是多微處理器系統(tǒng)。如圖2-3所示的數(shù)控系統(tǒng)帶有4個(gè)CPU。目前使用的多微處理器系統(tǒng)有三種不同的結(jié)構(gòu),即主從式結(jié)構(gòu)、總線式多主CPU結(jié)構(gòu)和分布式結(jié)構(gòu)。2.2數(shù)控技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)數(shù)控裝備的高速度、高精度、高柔性和高自動(dòng)化程度,向數(shù)控系統(tǒng)和伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)提出了新的要求,下面主要從數(shù)控系統(tǒng)與伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)方面介紹其關(guān)鍵技術(shù)。要實(shí)現(xiàn)數(shù)控設(shè)備高速化,首先要求數(shù)控系統(tǒng)能對(duì)由微小程序段構(gòu)成的加工程序進(jìn)行高速處理,以計(jì)算出伺服電機(jī)的移動(dòng)量,同時(shí)要求伺服電機(jī)能高速度地作出反應(yīng)。采用32位微處理器,是提高數(shù)控系統(tǒng)高速處理能力的有效手段。在數(shù)控設(shè)備高速化中,提高主軸轉(zhuǎn)速占有重要地位。主軸高速化的手段是直接把電機(jī)與主軸連接成一體,從而可將主軸轉(zhuǎn)速大大提高。采用直線電機(jī)技術(shù)來(lái)替代目前機(jī)床傳動(dòng)中常用的滾珠絲杠技術(shù),在提高輪廓加工速率的同時(shí),提高了加速度。一、除不斷采用新型功能部件外,還需在以下幾個(gè)方面進(jìn)行深入研究：1.高速加工動(dòng)力學(xué)建模及控制高速運(yùn)動(dòng)下的對(duì)象已經(jīng)不能用純靜態(tài)的方法處理,數(shù)控問(wèn)題也不再能歸結(jié)為幾何問(wèn)題或靜力學(xué)問(wèn)題。作為一個(gè)動(dòng)態(tài)對(duì)象,它并不是"亦步亦趨"地跟隨所施加的控制,而力圖表現(xiàn)出它的"個(gè)性"；另一方面,所施加的控制必須充分顧及被控制對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性,才能得到預(yù)期的控制效果。因此,已經(jīng)不能像傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)那樣,可以將控制系統(tǒng)與被控制對(duì)象分開(kāi)來(lái)研究和制造,而必須作為一個(gè)整體來(lái)處理,研究其在高速狀態(tài)下的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題,以及超高速運(yùn)動(dòng)控制條件下光、電信號(hào)的時(shí)滯影響及其消除的問(wèn)題。在高速情況下,必須研究集數(shù)控系統(tǒng)與控制對(duì)象為一體的整體動(dòng)力學(xué)建模、基于整體動(dòng)力學(xué)模型的非線性控制策略、智能化控制方法等。2.機(jī)電特性參數(shù)的辨識(shí)、分析與控制優(yōu)化高速控制的核心在于實(shí)現(xiàn)高加速度,為此需要使伺服機(jī)構(gòu)處于最佳工作狀態(tài),從而獲得系統(tǒng)最大運(yùn)動(dòng)加速度。因此,基于系統(tǒng)整體建模的加速度控制曲線選擇、伺服機(jī)電參數(shù)的辨識(shí)優(yōu)化、多軸增益的協(xié)調(diào)控制等是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。3.高速、高精插補(bǔ)運(yùn)算和控制算法高速、高精插補(bǔ)是將復(fù)雜軌跡按控制規(guī)律分解成伺服控制指令。輪廓加工時(shí),加工程序由巨量微小線段構(gòu)成,高速加工除需保證微段程序連續(xù)執(zhí)行外,還需根據(jù)軌跡變化及時(shí)預(yù)測(cè)各軸狀態(tài),實(shí)現(xiàn)高加速度運(yùn)行要求。這就要求對(duì)微段程序的高速、高精插補(bǔ)、高速預(yù)處理,微段程序的加減速控制,超前G代碼預(yù)測(cè)<Lookahead>,復(fù)雜軌跡的直接插補(bǔ)以及高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)冗M(jìn)行深入的研究。4.面向高速高精加工的數(shù)控編程原理及方法傳統(tǒng)的數(shù)控編程解決了中低速加工中的刀位軌跡生成問(wèn)題,但是高速加工卻對(duì)數(shù)控編程從原理與方法上提出了更高的要求。為此,必須在研究高速加工工藝機(jī)理的基礎(chǔ)上,研究適用于高速高精加工的數(shù)控編程原理及方法。在這方面,高速加工工藝機(jī)理、高速加工工藝參數(shù)知識(shí)庫(kù)、基于高速加工非線性運(yùn)動(dòng)誤差補(bǔ)償?shù)牡段卉壽E規(guī)劃、加工程序平滑過(guò)渡、高速加工中進(jìn)給速度優(yōu)化、基于STEP標(biāo)準(zhǔn)、面向加工特征的高級(jí)NC代碼語(yǔ)言等都是需要研究的容。二、高精度化技術(shù)提高數(shù)控機(jī)床的加工精度,一般可通過(guò)減少數(shù)控系統(tǒng)的誤差和采用機(jī)床誤差補(bǔ)償技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。在減少CNC系統(tǒng)控制誤差方面,通常采取提高數(shù)控系統(tǒng)的分辨率,提高位置檢測(cè)精度的方法。然而在高速、高精加工的情況下,在線動(dòng)態(tài)測(cè)量和補(bǔ)償存在著高精度與大量程幾何量之間的矛盾,是傳統(tǒng)檢測(cè)方法難以完成的。因此,需要研究新的測(cè)量和補(bǔ)償機(jī)理,即進(jìn)行高精度、大量程幾何量的在線動(dòng)態(tài)檢測(cè)原理研究,以及控制誤差的在線和實(shí)時(shí)檢測(cè)、預(yù)報(bào)和補(bǔ)償方法等研究,在位置伺服系統(tǒng)中采用前饋控制與非線性控制等方法。為解決在高速、高精加工中的小步長(zhǎng)與大行程之間的矛盾,需要研究新的高速驅(qū)動(dòng)原理及機(jī)構(gòu)。在機(jī)床誤差補(bǔ)償技術(shù)方面,除采用齒隙補(bǔ)償、絲杠螺距誤差補(bǔ)償和刀具補(bǔ)償?shù)燃夹g(shù)外,近年來(lái)對(duì)設(shè)備熱變形誤差補(bǔ)償和空間誤差綜合補(bǔ)償技術(shù)的研究已成為世界圍的研究課題。三、智能化技術(shù)模糊數(shù)學(xué)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫(kù)、知識(shí)庫(kù)、以例和模型為基礎(chǔ)的決策系統(tǒng)、專家系統(tǒng)等理論與技術(shù)的發(fā)展及其在制造業(yè)中的成功運(yùn)用,為數(shù)控設(shè)備智能化水平的提高建立了可靠的技術(shù)基礎(chǔ)。智能化正成為數(shù)控設(shè)備研究及發(fā)展的熱點(diǎn),目前采取的主要技術(shù)措施包括：1.自適應(yīng)控制技術(shù)提高加工效率是制造加工技術(shù)發(fā)展永恒追求的目標(biāo)?，F(xiàn)在的數(shù)控機(jī)床對(duì)加工過(guò)程的控制還是開(kāi)環(huán)控制,即它們只能忠實(shí)地執(zhí)行人們預(yù)先為它編好的加工程序,而對(duì)加工過(guò)程中工況的變化,缺乏相應(yīng)的識(shí)別能力和足夠的自律控制能力。因此,零件的加工質(zhì)量和加工效率強(qiáng)烈地依賴于工藝人員的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)。此外,加工狀況復(fù)雜多變,工藝人員為了確保安全往往選擇較保守的加工參數(shù),使加工效率和質(zhì)量的提高受到限制。同時(shí),加工狀況<如刀具狀況、加工中的振動(dòng)等>將直接影響設(shè)備加工的效率、質(zhì)量和安全,這種情況在銑削加工大型零件<如加工大型水輪機(jī)葉片>時(shí)更是如此。因此,加工過(guò)程的自適應(yīng)控制技術(shù),對(duì)提高大型零件加工的效率,保障加工設(shè)備安全可靠運(yùn)行是十分重要的。加工過(guò)程的自適應(yīng)控制技術(shù)是指數(shù)控裝備能檢測(cè)對(duì)自己有影響的信息,并自動(dòng)連續(xù)調(diào)整系統(tǒng)的有關(guān)參數(shù),達(dá)到改進(jìn)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的目的。如通過(guò)監(jiān)控切削過(guò)程中的刀具磨損、破損、切屑形態(tài)、切削力及零件的加工質(zhì)量等,向數(shù)控系統(tǒng)反饋信息,通過(guò)將過(guò)程控制、過(guò)程監(jiān)控、過(guò)程優(yōu)化結(jié)合在一起,實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)調(diào)節(jié),以提高加工精度和降低工件表面粗糙度,并保證加工設(shè)備安全。有資料表明,應(yīng)用該技術(shù)在銑削加工時(shí)其效率可以提高30％左右。2．專家系統(tǒng)技術(shù)將專家的經(jīng)驗(yàn)和切削加工的一般規(guī)律與特殊規(guī)律存人計(jì)算機(jī)中,以加工工藝參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)為支撐,建立具有人工智能的專家系統(tǒng),提供經(jīng)過(guò)優(yōu)化的切削參數(shù),使加工系統(tǒng)始終處于最優(yōu)和最經(jīng)濟(jì)的工作狀態(tài),從而達(dá)到提高編程效率和降低對(duì)操作人員的技術(shù)要求,大大縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間的目的。3．故障自診斷技術(shù)故障診斷專家系統(tǒng)是診斷裝置發(fā)展的最新動(dòng)向,它為數(shù)控設(shè)備提供了一個(gè)包括二次監(jiān)測(cè)、故障診斷、安全保障和經(jīng)濟(jì)策略等方面在的智能診斷及維護(hù)決策信息集成系統(tǒng)。4．智能化交流伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)目前已開(kāi)始研究能自動(dòng)識(shí)別負(fù)載,并自動(dòng)調(diào)整參數(shù)的智能化伺服系統(tǒng),包括智能主軸交流驅(qū)動(dòng)裝置和智能化進(jìn)給伺服裝置,使驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)獲得最佳運(yùn)行參數(shù)。四、網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)數(shù)控設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)是指能支持遠(yuǎn)程監(jiān)視、診斷和控制,支持網(wǎng)絡(luò)制造資源共享、支持裝備參與網(wǎng)絡(luò)化環(huán)境下制造系統(tǒng)集成的技術(shù)。其主要技術(shù)容有：1．網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的數(shù)控裝備的集成技術(shù)研究網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的數(shù)控裝備網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù)<包括裝備間的互連技術(shù)和裝備部的互連技術(shù)>,網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的數(shù)字化制造裝備分布式協(xié)同處理技術(shù)和異構(gòu)設(shè)備網(wǎng)絡(luò)集成技術(shù)等。2．遠(yuǎn)程操作、監(jiān)控與遠(yuǎn)程診斷技術(shù)研究實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的特征提取、識(shí)別和融合,診斷知識(shí)的組織以及推理算法,實(shí)時(shí)可靠的通信協(xié)議及數(shù)據(jù)的共享標(biāo)準(zhǔn)等；網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下數(shù)控裝備運(yùn)行狀態(tài)的智能檢測(cè)、監(jiān)控和診斷技術(shù)；數(shù)控裝備的網(wǎng)絡(luò)全局調(diào)度技術(shù)、遠(yuǎn)程設(shè)計(jì)編程技術(shù)及遠(yuǎn)程操作技術(shù)等。3．網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)的研究在網(wǎng)絡(luò)制造環(huán)境下,網(wǎng)絡(luò)除了用于傳輸加工程序、實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)操作和控制和遠(yuǎn)程診斷外,更為重要的是進(jìn)一步提高機(jī)床的生產(chǎn)率。為此需要研究網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù),即網(wǎng)絡(luò)生產(chǎn)管理系統(tǒng),網(wǎng)絡(luò)CAD／CAM系統(tǒng),面向網(wǎng)絡(luò)化制造環(huán)境的數(shù)控裝備的網(wǎng)絡(luò)安全機(jī)制與防技術(shù)等。第3章數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用3.1數(shù)控機(jī)床的概述數(shù)控機(jī)床起源于美國(guó)。1947年,美國(guó)帕森斯〔Parsons公司為了精確地制作直升機(jī)機(jī)翼、槳葉和飛機(jī)框架,提出了用數(shù)字信息來(lái)控制機(jī)床自動(dòng)加工外形復(fù)雜零件的設(shè)想,他們利用電子計(jì)算機(jī)對(duì)機(jī)翼加工路徑進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,并考慮到刀具直徑對(duì)加工路徑的影響,使得加工精度達(dá)到±0.0015英寸〔0.0381mm。1949年,美國(guó)空軍為了能在短時(shí)間制造出經(jīng)常變更設(shè)計(jì)的火箭零件,與帕森斯公司和麻省理工學(xué)院〔MIT伺服機(jī)構(gòu)研究所合作,于1952年研制成功世界上第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床——三坐標(biāo)立式銑床,可控制銑刀進(jìn)行連續(xù)空間曲面的加工,揭開(kāi)了數(shù)控加工技術(shù)的序幕。很快,數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用從美國(guó)逐步推廣到歐洲地區(qū)和日本等國(guó)。我國(guó)于1958年也開(kāi)始進(jìn)行數(shù)控機(jī)床的研制工作,并取得了一定的成效。在某些領(lǐng)域,如大型車銑復(fù)合加工中心技術(shù)水平已達(dá)到了國(guó)際當(dāng)代水平。數(shù)控機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)已先后經(jīng)歷了兩個(gè)階段、六個(gè)時(shí)代的發(fā)展：電子管、晶體管、集成電路、小型計(jì)算機(jī)、微處理器及基于PC機(jī)的通用CNC系統(tǒng)。其中前三代為第一階段,稱為硬件連接數(shù)控〔NC系統(tǒng),其特點(diǎn)是具有很多硬件電路和連接結(jié)點(diǎn),電路復(fù)雜,可靠性不好；后三代為第二階段,稱為計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)〔CNC系統(tǒng),主要由計(jì)算機(jī)硬件和軟件組成,其最突出的特點(diǎn)是利用存儲(chǔ)器里的軟件控制系統(tǒng)工作,這種系統(tǒng)容易擴(kuò)展功能,柔性好,可靠性高?，F(xiàn)在,開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)〔ONC系統(tǒng)正得到快速發(fā)展和應(yīng)用。數(shù)控機(jī)床的類型,已從最初單一的銑床類數(shù)控機(jī)床,發(fā)展到如今的金屬切削類、金屬成型類、特種加工類和特殊用途類數(shù)控機(jī)床,其品種多達(dá)千余種。數(shù)控機(jī)床由程序介質(zhì)、數(shù)控系統(tǒng)、伺服驅(qū)動(dòng)和機(jī)床主體四大部分組成,它綜合了計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制、精密測(cè)量、機(jī)床制造及其配套技術(shù)的最新成果,成功地解決了現(xiàn)代產(chǎn)品多樣化、零件形狀復(fù)雜化、產(chǎn)品研制生產(chǎn)周期短、精度要求高的難題,是現(xiàn)代制造業(yè)的主流設(shè)備,也是關(guān)系國(guó)計(jì)民生、國(guó)防尖端建設(shè)的戰(zhàn)略物資。3.2數(shù)控機(jī)床精度的選擇數(shù)控機(jī)床根據(jù)用途又分為簡(jiǎn)易型、全功能型、超精密型等,其能達(dá)到的精度也是各不一樣的。簡(jiǎn)易型目前還用于一部分車床和銑床,其最小運(yùn)動(dòng)分辯率為0.01mm,運(yùn)動(dòng)精度和加工精度都在<0.03～0.05>mm以上。超精密型按精度可分為普通型和精密型,一般數(shù)控機(jī)床精度檢驗(yàn)項(xiàng)目都有20～30項(xiàng),但其最有特征項(xiàng)目是：?jiǎn)屋S定位精度、單軸重復(fù)定位精度和兩軸以上聯(lián)動(dòng)加工出試件的圓度,如表1所示。其他精度項(xiàng)目與表1容都有一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系。定位精度和重復(fù)定位精度綜合反映了該軸各運(yùn)動(dòng)部件的綜合精度。尤其是重復(fù)定位精度,它反映了該軸在行程任意定位點(diǎn)的定位穩(wěn)定性,這是衡量該軸能否穩(wěn)定可靠工作的基本指標(biāo)。目前數(shù)控系統(tǒng)中軟件都有豐富的誤差補(bǔ)償功能,能對(duì)進(jìn)給傳動(dòng)鏈上各環(huán)節(jié)系統(tǒng)誤差進(jìn)行穩(wěn)定的補(bǔ)償。例如,傳動(dòng)鏈各環(huán)節(jié)的間隙、彈性變形和接觸剛度等變化因素,它們往往隨著工作臺(tái)的負(fù)載大小、移動(dòng)距離長(zhǎng)短、移動(dòng)定位速度的快慢等反映出不同的瞬時(shí)運(yùn)動(dòng)量。在一些開(kāi)環(huán)和半閉環(huán)進(jìn)給伺服系統(tǒng)中,測(cè)量元件以后的機(jī)械驅(qū)動(dòng)元件,受各種偶然因素影響,也有相當(dāng)大的隨機(jī)誤差影響,如滾珠絲杠熱伸長(zhǎng)引起的工作臺(tái)實(shí)際定位位置漂移等?？傊?如果能選擇,那么就選重復(fù)定位精度最好的設(shè)備！表1數(shù)控機(jī)床精度特征項(xiàng)目銑削圓柱面精度或銑削空間螺旋槽〔螺紋是綜合評(píng)價(jià)該機(jī)床有關(guān)數(shù)控軸〔兩軸或三軸伺服跟隨運(yùn)動(dòng)特性和數(shù)控系統(tǒng)插補(bǔ)功能的指標(biāo),評(píng)價(jià)方法是測(cè)量加工出圓柱面的圓度。在數(shù)控機(jī)床試切件中還有銑斜方形四邊加工法,也可判斷兩個(gè)可控軸在直線插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)時(shí)的精度。在做這項(xiàng)試切時(shí),把用于精加工的立銑刀裝到機(jī)床主軸上,銑削放置在工作臺(tái)上的圓形試件,對(duì)中小型機(jī)床圓形試件一般取在Ф200～Ф300,然后把切完的試件放到圓度儀上,測(cè)出其加工表面的圓度。銑出圓柱面上有明顯銑刀振紋反映該機(jī)床插補(bǔ)速度不穩(wěn)定；銑出的圓度有明顯橢圓誤差,反映插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)可控軸系統(tǒng)增益不匹配；在圓形表面上每一可控軸運(yùn)動(dòng)換方向的點(diǎn)位上有停刀點(diǎn)痕跡〔在連續(xù)切削運(yùn)動(dòng)中,在某一位置停止進(jìn)給運(yùn)動(dòng)刀具就會(huì)在加工表面上形成一小段多切去金屬的痕跡時(shí),反映該軸正反向間隙沒(méi)有調(diào)整好。單軸定位精度是指在該軸行程任意一個(gè)點(diǎn)定位時(shí)的誤差圍,它直接反映了機(jī)床的加工精度能力,所以是數(shù)控機(jī)床最關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)。目前全世界各國(guó)對(duì)這指標(biāo)的規(guī)定、定義、測(cè)量方法和數(shù)據(jù)處理等有所不同,在各類數(shù)控機(jī)床樣本資料介紹中,常用的標(biāo)準(zhǔn)有美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)〔NAS和美國(guó)機(jī)床制造商協(xié)會(huì)推薦標(biāo)準(zhǔn)、德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)〔VDI、日本標(biāo)準(zhǔn)〔JIS、國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織〔ISO和我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)<GB>。在這些標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定最低的是日本標(biāo)準(zhǔn),因?yàn)樗臏y(cè)量方法是使用單組穩(wěn)定數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),然后又取出用±值把誤差值壓縮一半,所以用它的測(cè)量方法測(cè)出的定位精度往往比用其他標(biāo)準(zhǔn)測(cè)出的相差一倍以上。3.3數(shù)控機(jī)床故障實(shí)用診斷技術(shù)及方法數(shù)控機(jī)床是機(jī)電一體化緊密結(jié)合的典,是一個(gè)龐大的系統(tǒng),涉及機(jī)、電、液、氣、電子、光等各項(xiàng)技術(shù),在運(yùn)行使用中不可避免地要產(chǎn)生各種故障,關(guān)鍵的問(wèn)題是如何迅速診斷,確定故障部位,并及時(shí)排除解決,保證正常使用,提高生產(chǎn)效率。數(shù)控機(jī)床的故障診斷技術(shù)1.數(shù)控系統(tǒng)自診斷。開(kāi)機(jī)自診斷數(shù)控系統(tǒng)在通電開(kāi)機(jī)后,都要運(yùn)行開(kāi)機(jī)自診斷程序,對(duì)系統(tǒng)中關(guān)鍵的硬件和控制軟件進(jìn)行檢測(cè),并將檢測(cè)結(jié)果在CRT上顯示出來(lái)。運(yùn)行自診斷運(yùn)行自診斷是數(shù)控系統(tǒng)正常工作時(shí),運(yùn)行部診斷程序,對(duì)系統(tǒng)本身、PLC、位置伺服單元以及與數(shù)控裝置相連的其他外部裝置進(jìn)行自動(dòng)測(cè)試、檢查,并顯示有關(guān)狀態(tài)信息和故障信息。2.在線診斷和離線診斷。在線診斷是指通過(guò)數(shù)控系統(tǒng)的控制程序,在系統(tǒng)處于正常運(yùn)行狀態(tài)下,實(shí)時(shí)自動(dòng)地對(duì)數(shù)控裝置、PLC控制器、伺服系統(tǒng)、PLC的輸入輸出和其他外部裝置進(jìn)行自檢,并顯示狀態(tài)信息、故障信息。脫機(jī)診斷當(dāng)數(shù)控系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí),需要停機(jī)進(jìn)行檢查,這就是脫機(jī)診斷。脫機(jī)診斷的目的是修復(fù)系統(tǒng)的錯(cuò)誤和定位故障,將故障定位在最小的圍。遠(yuǎn)程診斷實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程診斷的數(shù)控系統(tǒng),必須具備計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)功能。因此,遠(yuǎn)程診斷是近幾年發(fā)展起來(lái)的一種新型的診斷技術(shù)。數(shù)控機(jī)床利用數(shù)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)功能通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)連接到機(jī)床制造廠家,數(shù)控機(jī)床出現(xiàn)故障后,通過(guò)機(jī)床廠家的專業(yè)人員遠(yuǎn)程診斷,快速確診故障。數(shù)控機(jī)床故障的實(shí)用診斷方法1.診斷常用的儀器、儀表及工具萬(wàn)用表－可測(cè)電阻、交、直流電壓、電流。相序表－可檢測(cè)直流驅(qū)動(dòng)裝置輸入電流的相序。轉(zhuǎn)速表－可測(cè)量伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速,是檢查伺服調(diào)速系統(tǒng)的重要依據(jù)。鉗形電流表－可不斷線檢測(cè)電流。測(cè)振儀－是振動(dòng)檢測(cè)中最常用、最基本的儀器。短路追蹤儀－可檢測(cè)電氣維修中經(jīng)常碰到的短路故障現(xiàn)象。邏輯測(cè)試筆－可測(cè)量數(shù)字電路的脈沖、電平。IC測(cè)試儀－用于數(shù)控系統(tǒng)集成電路元件的檢測(cè)和篩選。工具－彈頭鉤形扳手、拉錐度平鍵工具、彈性手錘、拉卸工具等。2.診斷用技術(shù)資料主要有：數(shù)控機(jī)床電氣說(shuō)明書(shū),電氣控制原理圖,電氣連接圖,參數(shù)表,

PLC程序,編程手冊(cè),數(shù)控系統(tǒng)安裝與維修手冊(cè),伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)使用說(shuō)明書(shū)等。數(shù)控機(jī)床的技術(shù)資料非常重要,必須參照機(jī)床實(shí)物認(rèn)真仔細(xì)地閱讀。一旦機(jī)床發(fā)生故障,在進(jìn)行分析的同時(shí)查閱相關(guān)資料。3.故障處理。故障軟故障－由調(diào)整、參數(shù)設(shè)置或操作不當(dāng)引起硬故障－由數(shù)控機(jī)床〔控制、檢測(cè)、驅(qū)動(dòng)、液氣、機(jī)械裝置的硬件失效引起。故障處理對(duì)策除非出現(xiàn)影響設(shè)備或人身安全的緊急情況,不要立即切斷機(jī)床的電源,應(yīng)保持故障現(xiàn)場(chǎng)。從機(jī)床外觀、CRT顯示的容、主板或驅(qū)動(dòng)裝置報(bào)警燈等方面進(jìn)行檢查?？砂聪到y(tǒng)復(fù)位鍵,觀察系統(tǒng)的變化,報(bào)警是否消失。如消失,說(shuō)明是隨機(jī)性故障或是由操作錯(cuò)誤引起的。如不能消失,把可能引起該故障的原因羅列出來(lái),進(jìn)行綜合分析、判斷,必要時(shí)進(jìn)行一些檢測(cè)或試驗(yàn),達(dá)到確診故障的目的。4.數(shù)控系統(tǒng)故障診斷方法。直觀法〔望聞問(wèn)切：?jiǎn)枺瓩C(jī)床的故障現(xiàn)象、加工狀況等看－CRT報(bào)警信息、報(bào)警指示燈、電容器等元件變形煙熏燒焦、保護(hù)器脫扣等聽(tīng)－異常聲響聞－電氣元件焦糊味及其它異味摸－發(fā)熱、振動(dòng)、接觸不良等。參數(shù)檢查法：參數(shù)通常是存放在RAM中,有時(shí)電池電壓不足、系統(tǒng)長(zhǎng)期不通電或外部干擾都會(huì)使參數(shù)丟失或混亂,應(yīng)根據(jù)故障特征,檢查和校對(duì)有關(guān)參數(shù)。隔離法：一些故障,難以區(qū)分是數(shù)控部分,還是伺服系統(tǒng)或機(jī)械部分造成的,常采用隔離法。同類對(duì)調(diào)法用同功能的備用板替換被懷疑有故障的模板,或?qū)⒐δ芟嗤哪０寤騿卧嗷ソ粨Q。功能程序測(cè)試法：將G、M、S、T、功能的全部指令編寫一些小程序,在診斷故障時(shí)運(yùn)行這些程序,即可判斷功能的缺失。5.故障診斷應(yīng)遵循的原則。第一,先外部后部數(shù)控機(jī)床的檢修要求維修人員掌握先外部后部的原則,由外向逐一進(jìn)行檢查排除。第二,先機(jī)械后電氣首先檢查機(jī)械是否正常,行程開(kāi)關(guān)是否靈活,氣動(dòng)液壓部分是否正常等,在故障檢修之前,首先注意排除機(jī)械的故障。第三,先靜后動(dòng)維修人員本身要做到先靜后動(dòng)。首先詢問(wèn)機(jī)床操作人員故障發(fā)生的過(guò)程及狀態(tài),查閱機(jī)床說(shuō)明書(shū)、圖紙資料,進(jìn)行分析后,才可動(dòng)手查找和處理故障。數(shù)控機(jī)床是現(xiàn)化企業(yè)進(jìn)行生產(chǎn)的一種重要物質(zhì)基礎(chǔ),是完成生產(chǎn)過(guò)程的重要技術(shù)手段,強(qiáng)化管理是關(guān)鍵,"防"與"治"的結(jié)合是解決數(shù)控機(jī)床"使用難、維修難"的唯一3.4數(shù)控機(jī)床的維護(hù)數(shù)控機(jī)床的維護(hù)概述延長(zhǎng)元器件的壽命和零部件的磨損周期,預(yù)防各種故障,提高數(shù)控機(jī)床的平均無(wú)故障工作時(shí)間和使用壽命。一、數(shù)控機(jī)床使用中應(yīng)注意的問(wèn)題1．?dāng)?shù)控機(jī)床的使用環(huán)境對(duì)于數(shù)控機(jī)床最好使其置于有恒溫的環(huán)境和遠(yuǎn)離震動(dòng)較大的設(shè)備〔如沖床和有電磁干擾的設(shè)備。2．電源要求。3．?dāng)?shù)控機(jī)床應(yīng)有操作規(guī)程進(jìn)行定期的維護(hù)、保養(yǎng),出現(xiàn)故障注意記錄保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)等。4．?dāng)?shù)控機(jī)床不宜長(zhǎng)期封存。5．注意培訓(xùn)和配備操作人員、維修人員及編程人員二、數(shù)控系統(tǒng)的維護(hù)1．嚴(yán)格遵守操作規(guī)程和日常維護(hù)制度。2．防止灰塵進(jìn)入數(shù)控裝置漂浮的灰塵和金屬粉末容易引起元器件間絕緣電阻下降,從而出現(xiàn)故障甚至損壞元器件。3．定時(shí)清掃數(shù)控柜的散熱通風(fēng)系統(tǒng)。4．經(jīng)常監(jiān)視數(shù)控系統(tǒng)的電網(wǎng)電壓電網(wǎng)電壓圍在額定值的85％～110％。5．定期更換存儲(chǔ)器用電池。6．?dāng)?shù)控系統(tǒng)長(zhǎng)期不用時(shí)的維護(hù)經(jīng)常給數(shù)控系統(tǒng)通電或使數(shù)控機(jī)床運(yùn)行溫機(jī)程序。7．備用電路板的維護(hù)機(jī)械部件的維護(hù)機(jī)械部件的維護(hù)三、刀庫(kù)及換刀機(jī)械手的維護(hù)1.用手動(dòng)方式往刀庫(kù)上裝刀時(shí),要保證裝到位,檢查刀座上的鎖緊是否可靠2.嚴(yán)禁把超重、超長(zhǎng)的刀具裝入刀庫(kù),防止機(jī)械手換刀時(shí)掉刀或刀具與工件、夾具等發(fā)生碰撞；3.采用順序選刀方式須注意刀具放置在刀庫(kù)上的順序是否正確。其他選刀方式也要注意所換刀具號(hào)是否與所需刀具一致,防止換錯(cuò)刀具導(dǎo)致事故發(fā)生；4.注意保持刀具刀柄和刀套的清潔;5.經(jīng)常檢查刀庫(kù)的回零位置是否正確,檢查機(jī)床主軸回?fù)Q刀點(diǎn)位置是否到位,并及時(shí)調(diào)整,否則不能完成換刀動(dòng)作；6.開(kāi)機(jī)時(shí),應(yīng)先使刀庫(kù)和機(jī)械手空運(yùn)行,檢查各部分工作是否正常,特別是各行程開(kāi)關(guān)和電磁閥能否正常動(dòng)作。四、滾珠絲杠副的維護(hù)1.定期檢查、調(diào)整絲杠螺母副的軸向間隙,保證反向傳動(dòng)精度和軸向剛度；2.定期檢查絲杠支撐與床身的連接是否松動(dòng)以及支撐軸承是否損壞。如有以問(wèn)題要及時(shí)緊固松動(dòng)部位,更換支撐軸承；3.采用潤(rùn)滑脂的滾珠絲杠,每半年清洗一次絲杠上的舊油脂,更換新油脂。用潤(rùn)滑油潤(rùn)滑的滾珠絲杠,每天機(jī)床工作前加油一次；4.注意避免硬質(zhì)灰塵或切屑進(jìn)入絲杠防護(hù)罩和工作過(guò)程中碰擊防護(hù)罩,防護(hù)裝置一有損壞要及時(shí)更換。五、主傳動(dòng)鏈的維護(hù)1.定期調(diào)整主軸驅(qū)動(dòng)帶的松緊程度；

2.防止各種雜質(zhì)進(jìn)入油箱。每年更換一次潤(rùn)滑油；

3.保持主軸與刀柄連接部位的清潔。需及時(shí)調(diào)整液壓缸和活塞的位移量；4.要及時(shí)調(diào)整配重。六、液壓系統(tǒng)維護(hù)1.定期過(guò)濾或更換油液；2.控制液壓系統(tǒng)中油液的溫度；3.防止液壓系統(tǒng)泄漏；4.定期檢查清洗油箱和管路；5.執(zhí)行日常點(diǎn)檢查制度。七、氣動(dòng)系統(tǒng)維護(hù)1.清除壓縮空氣的雜質(zhì)和水分；2.檢查系統(tǒng)中油霧器的供油量；3.保持系統(tǒng)的密封性；4.注意調(diào)節(jié)工作壓力；5.清洗或更換氣動(dòng)元件、濾芯；八、預(yù)防性維護(hù)的目的是為了降低故障率,其工作容主要包括下列幾方面的工作。1.人員安排為每臺(tái)數(shù)控機(jī)床分配專門的操作人員、工藝人員和維修人員,所有人員都要不斷地努力提高自己的業(yè)務(wù)技術(shù)水平。2.建規(guī)建檔針對(duì)每臺(tái)機(jī)床的具體性能和加工對(duì)象制定操作規(guī)章,建立工作與維修檔案,管理者要經(jīng)常檢查、總結(jié)、改進(jìn)。3.日常保養(yǎng)對(duì)每臺(tái)數(shù)控機(jī)床都應(yīng)建立日常維護(hù)保養(yǎng)計(jì)劃,包括保養(yǎng)容<如坐標(biāo)軸傳動(dòng)系統(tǒng)的潤(rùn)滑、磨損情況,主軸潤(rùn)滑等,油、水氣路,各項(xiàng)溫度控制,平衡系統(tǒng),冷卻系統(tǒng),傳動(dòng)帶的松緊,繼電器、接觸器觸頭清潔,各插頭、接線端是否松動(dòng),電氣柜通風(fēng)狀況等等>及各功能部件和元?dú)饧谋ｐB(yǎng)周期<每日、每月、半年或不定期>。九、我們懂得了數(shù)控機(jī)床的維護(hù)與保養(yǎng)的目的和意義后,還必須明確其基本要求。主要包括：1.在思想上要高度重視數(shù)控機(jī)床的維護(hù)與保養(yǎng)工作,尤其是對(duì)數(shù)控機(jī)床的操作者更應(yīng)如此,我們不能只管操作,而忽視對(duì)數(shù)控機(jī)床的日常維護(hù)與保養(yǎng)。2.提高操作人員的綜合素質(zhì)：數(shù)控機(jī)床的使用比使用普通機(jī)床的難度要大,因?yàn)閿?shù)控機(jī)床是典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品,它牽涉的知識(shí)面較寬,即操作者應(yīng)具有機(jī)、電、液、氣等更寬廣的專業(yè)知識(shí)；再有,由于其電氣控制系統(tǒng)中的CNC系統(tǒng)升級(jí)、更新?lián)Q代比較快,如果不定期參加的專業(yè)理論培訓(xùn)學(xué)習(xí),則不能熟練掌握新的CNC系統(tǒng)應(yīng)用。因此對(duì)操作人員提出的素質(zhì)要很高的。為此,必須對(duì)數(shù)控操作人員進(jìn)行培訓(xùn),使其對(duì)機(jī)床原理、性能、潤(rùn)滑部位及其方式,進(jìn)行較系統(tǒng)的學(xué)習(xí),為更好的使用機(jī)床奠定基礎(chǔ)。同時(shí)在數(shù)控機(jī)床的使用與管理方面,制定一系列切合實(shí)際、行之有效的措施。3.要為數(shù)控機(jī)床創(chuàng)造一個(gè)良好的使用環(huán)境：由于數(shù)控機(jī)床中含有大量的電子元件,它們最怕直接照射,也怕潮濕和粉塵、振動(dòng)等,這些均可使電子元件受到腐蝕變壞或造成元件間的短路,引起機(jī)床運(yùn)行不正常。為此,對(duì)數(shù)控機(jī)床的使用環(huán)境應(yīng)做到保持清潔、干燥、恒溫和無(wú)振動(dòng)；對(duì)于電源應(yīng)保持穩(wěn)壓,一般只允許±10%波動(dòng)。4.嚴(yán)格遵循正確的操作規(guī)程：無(wú)論是什么類型的數(shù)控機(jī)床,它都有一套自己的操作規(guī)程,這既是保證操作人員人身安全的重要措施之一,也是保證設(shè)備安全、使用產(chǎn)品質(zhì)量等的重要措施。因此,使用者必須按照操作規(guī)程正確操作,如果機(jī)床在第一次使用或長(zhǎng)期沒(méi)有時(shí),應(yīng)先使其空轉(zhuǎn)幾分鐘；并要特別注意使用中注意開(kāi)機(jī)、關(guān)機(jī)的順序和注意事項(xiàng)。5.在使用中,盡可能提高數(shù)控機(jī)床的開(kāi)動(dòng)率：在使用中,要盡可能提高數(shù)控機(jī)床的開(kāi)動(dòng)率。對(duì)于新購(gòu)置的數(shù)控機(jī)床應(yīng)盡快投入使用,設(shè)備在使用初期故障率相對(duì)來(lái)說(shuō)往往大一些,用戶應(yīng)在保修期充分利用機(jī)床,使其薄弱環(huán)節(jié)盡早暴露出來(lái),在保修期得以解決。如果在缺少生產(chǎn)任務(wù)時(shí),也不能空閑不用,要定期通電,每次空運(yùn)行1小時(shí)左右,利用機(jī)床運(yùn)行時(shí)的發(fā)熱量來(lái)去除或降低機(jī)的濕度。6.要冷靜對(duì)待機(jī)床故障,不可盲目處理:機(jī)床在使用中不可避免地會(huì)出現(xiàn)一些故障,此時(shí)操作者要冷靜對(duì)待,不可盲目處理,以免產(chǎn)生更為嚴(yán)重的后果,要注意保留現(xiàn)場(chǎng),待維修人員來(lái)后如實(shí)說(shuō)明故障前后的情況,并參與共同分析問(wèn)題,盡早排除故障。故障若屬于操作原因,操作人員要及時(shí)吸取經(jīng)驗(yàn),避免下次犯同樣的錯(cuò)誤。7.制定并且嚴(yán)格執(zhí)行數(shù)控機(jī)床管理的規(guī)章制度:除了對(duì)數(shù)控機(jī)床的日常維護(hù)外,還必須制定并且嚴(yán)格執(zhí)行數(shù)控機(jī)床管理的規(guī)章制度。主要包括：定人、定崗和定責(zé)任的"三定"制度,定期檢查制度,規(guī)的交接班制度等。這也是數(shù)控機(jī)床管理、維護(hù)與保養(yǎng)的主要容。3.5數(shù)控機(jī)床分類數(shù)控機(jī)床可以有多種分類方式,其中最主要的分類方式是：一、按照加工方式分類1.金屬切削類數(shù)控機(jī)床如數(shù)控車床,加工中心,數(shù)控鉆床,數(shù)控磨床,數(shù)控鏜床等等。2.金屬成型類數(shù)控機(jī)床如數(shù)控折彎?rùn)C(jī),數(shù)控彎管機(jī),數(shù)控回轉(zhuǎn)頭壓力機(jī)等。3.數(shù)控特種加工機(jī)床如數(shù)控線〔電極切割機(jī)床,數(shù)控電火花加工機(jī)床,數(shù)控激光切割機(jī)床等。4.其它類型數(shù)控機(jī)床如火焰切割機(jī)床,數(shù)控三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)等。二、按照數(shù)控系統(tǒng)功能水平分類1.高檔數(shù)控機(jī)床2.中檔數(shù)控機(jī)床3.低檔數(shù)控機(jī)床四、按照數(shù)控機(jī)床的功能分類1.經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床〔功能少,簡(jiǎn)單,價(jià)格便易。2.全功能數(shù)控機(jī)床〔標(biāo)準(zhǔn)型數(shù)控機(jī)床。五、數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)及各部分功能:1.程序——編程員所編寫的零件加工程序。2.輸入設(shè)備——將程序,指令等輸入到CNC中的操作設(shè)備,主要負(fù)責(zé)錄入程序及參數(shù)?！蚕到y(tǒng)操作面板,紙帶機(jī),計(jì)算機(jī)3.輸出設(shè)備——將程序,參數(shù),指令等輸出或顯示,以便操作者進(jìn)行控制。4.CNC——計(jì)算機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng),是整個(gè)機(jī)床的大腦,一切控制指令都是由此發(fā)出,包括插補(bǔ)運(yùn)算,軌跡控制,位置控制,報(bào)警顯示,程序顯示等等。5.可程控制器——即PLC或PC,是機(jī)床與CNC之間的接口,因?yàn)镃NC所能接收和控制的信號(hào)都是弱電信號(hào),而機(jī)床各輔助部分均為強(qiáng)電信號(hào),如冷卻,潤(rùn)滑等,必需在它們之間加信號(hào)隔離轉(zhuǎn)換設(shè)備,否則不僅增加系統(tǒng)功耗,更重要的是干擾系統(tǒng)正常工作。6.主軸伺服——對(duì)CNC發(fā)出的主軸工作指令〔方向,轉(zhuǎn)速等進(jìn)行功率放大,驅(qū)動(dòng)主軸電機(jī)旋轉(zhuǎn)。7.主軸電機(jī)。8.伺服放大器——對(duì)CNC發(fā)出的軸控制位移指令進(jìn)行功率放大,驅(qū)動(dòng)各軸伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)。9.伺服電機(jī)——驅(qū)動(dòng)各軸絲杠旋轉(zhuǎn),帶動(dòng)工作臺(tái)移動(dòng)。10.位置檢測(cè)——直接測(cè)量或間接測(cè)量工作臺(tái)的位置,反饋到CNC,經(jīng)CNC部進(jìn)行比較后,輸出位移指令,控制工作臺(tái)作進(jìn)一步的運(yùn)動(dòng)。第4章數(shù)控車的工藝與工裝削數(shù)控車床加工工藝與普通車床的加工工藝類似,但由于數(shù)控車床是一次裝夾,連續(xù)自動(dòng)加工完成所有車削工序,因而應(yīng)注意以下幾個(gè)方面。4.1.合理選擇切削用量對(duì)于高效率的金屬切削加工來(lái)說(shuō),被加工材料、切削工具、切削條件是三大要素。這些決定著加工時(shí)間、刀具壽命和加工質(zhì)量。經(jīng)濟(jì)有效的加工方式必然是合理的選擇了切削條件。切削條件的三要素：切削速度、進(jìn)給量和切深直接引起刀具的損傷。伴隨著切削速度的提高,刀尖溫度會(huì)上升,會(huì)產(chǎn)生機(jī)械的、化學(xué)的、熱的磨損。切削速度提高20%,刀具壽命會(huì)減少1/2。進(jìn)給條件與刀具后面磨損關(guān)系在極小的圍產(chǎn)生。但進(jìn)給量大,切削溫度上升,后面磨損大。它比切削速度對(duì)刀具的影響小。切深對(duì)刀具的影響雖然沒(méi)有切削速度和進(jìn)給量大,但在微小切深切削時(shí),被切削材料產(chǎn)生硬化層,同樣會(huì)影響刀具的壽命。用戶要根據(jù)被加工的材料、硬度、切削狀態(tài)、材料種類、進(jìn)給量、切深等選擇使用的切削速度。最適合的加工條件的選定是在這些因素的基礎(chǔ)上選定的。有規(guī)則的、穩(wěn)定的磨損達(dá)到壽命才是理想的條件。然而,在實(shí)際作業(yè)中,刀具壽命的選擇與刀具磨損、被加工尺寸變化、表面質(zhì)量、切削噪聲、加工熱量等有關(guān)。在確定加工條件時(shí),需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行研究。對(duì)于不銹鋼和耐熱合金等難加工材料來(lái)說(shuō),可以采用冷卻劑或選用剛性好的刀刃。4.2.合理選擇刀具1>粗車時(shí),要選強(qiáng)度高、耐用度好的刀具,以便滿足粗車時(shí)大背吃刀量、大進(jìn)給量的要求。2>精車時(shí),要選精度高、耐用度好的刀具,以保證加工精度的要求。3>為減少換刀時(shí)間和方便對(duì)刀,應(yīng)盡量采用機(jī)夾刀和機(jī)夾刀片。4.3.合理選擇夾具1>盡量選用通用夾具裝夾工件,避免采用專用夾具；2>零件定位基準(zhǔn)重合,以減少定位誤差。4.4.確定加工路線加工路線是指數(shù)控機(jī)床加工過(guò)程中,刀具相對(duì)零件的運(yùn)動(dòng)軌跡和方向。1>應(yīng)能保證加工精度和表面粗糙要求；2>應(yīng)盡量縮短加工路線,減少刀具空行程時(shí)間。4.5.加工路線與加工余量的聯(lián)系目前,在數(shù)控車床還未達(dá)到普及使用的條件下,一般應(yīng)把毛坯上過(guò)多的余量,特別是含有鍛、鑄硬皮層的余量安排在普通車床上加工。如必須用數(shù)控車床加工時(shí),則需注意程序的靈活安排。4.6.夾具安裝要點(diǎn)目前液壓卡盤和液壓夾緊油缸的連接是靠拉桿實(shí)現(xiàn)的,液壓卡盤夾緊要點(diǎn)如下：首先用搬手卸下液壓油缸上的螺帽,卸下拉管,并從主軸后端抽出,再用搬手卸下卡盤固定螺釘,即可卸下卡盤。常用數(shù)控軟件簡(jiǎn)介CNC<加工中心>在機(jī)械領(lǐng)域飛速普及的今天,電腦造型自然成為機(jī)械以及模具從業(yè)人員必學(xué)的一種技藝,現(xiàn)實(shí)證明,一個(gè)懂電腦造型、編程比不懂電腦而同樣技術(shù)出色的機(jī)械從業(yè)人員,其工資比例相差3—5倍。而且隨著機(jī)械加工的先進(jìn),必將減少大量的手工人員。會(huì)電腦設(shè)計(jì)的人將處在一個(gè)更高的地位?，F(xiàn)在CAD/CAM行業(yè)中普遍使用的是MASTERCAM、CIMATRON、PRO-E、UG、CATIA、CAD...1、MASTERCAM是如今珠三角最常用的一種軟件,它最早進(jìn)入中國(guó)大陸,您去工廠看到的CNC師傅,70%使用MASTERCAM,它集畫(huà)圖和編程于一身。繪制線架構(gòu)最快?？s放功能最好。2、CIMATRON是遲一些進(jìn)入中國(guó)的以色列軍方軟件,在刀路上的功能優(yōu)越于MASTERCAM,彌補(bǔ)了MASTERCAM的不足。該系統(tǒng)現(xiàn)已被廣泛地應(yīng)用在機(jī)械、電子、航空航天、科研、模具行業(yè)。在加工編程中99%使用CIMATRON與MASTERCAM,早期都用這兩種軟件畫(huà)圖及編寫數(shù)控程式,但在畫(huà)圖造型方面功能不是很好。PRO-E在這時(shí)候走進(jìn)中國(guó)大陸。3、Pro/E是美國(guó)PTC〔參數(shù)技術(shù)開(kāi)發(fā)的軟件,十多年來(lái)已成為全世界最普及的三維CAD/CAM〔計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造系統(tǒng)。廣泛用于電子、機(jī)械、模具、工業(yè)設(shè)計(jì)和玩具等各行業(yè)。集合了零件設(shè)計(jì)、產(chǎn)品裝配、模具開(kāi)發(fā)、數(shù)控加工、造型設(shè)計(jì)等多種功能于一體,97年開(kāi)始在大陸流行,用于模具設(shè)計(jì)、產(chǎn)品畫(huà)圖、廣告設(shè)計(jì)、圖像處理、燈飾造型設(shè)計(jì)、可以自動(dòng)產(chǎn)生工程圖紙,目前大部分企業(yè)都裝有Pro/ENGINEER軟件。它與UG是最好的畫(huà)圖軟件,但PRO-E在大陸最流行。用PRO-E畫(huà)圖,用MASTERCAM和CIMATRON加工已經(jīng)公認(rèn)。4、Unigraphics<簡(jiǎn)稱UG>進(jìn)入大陸比PRO-E晚很多,但同樣是當(dāng)今世界上最先進(jìn)、面向制造行業(yè)的CAD/CAE/CAM高端軟件。UG軟件被當(dāng)今許多世界領(lǐng)先的制造商用來(lái)從事工業(yè)設(shè)計(jì)、詳細(xì)的機(jī)械設(shè)計(jì)以及工程制造等各個(gè)領(lǐng)域。如今UG在全球已擁有17000多個(gè)客戶。?UG自90年進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)以來(lái),發(fā)展迅速,已經(jīng)成為汽車、機(jī)械、計(jì)算機(jī)及家用電器、模具設(shè)計(jì)等領(lǐng)域的首選軟件。5、Powermill是英國(guó)的編程軟件,刀路最優(yōu)秀,特別適合殘料加工。6、CATIA的最特色的地方就是它的曲面功能強(qiáng)大,應(yīng)該說(shuō)是任何一個(gè)CAD三維軟件所不能比的,現(xiàn)在國(guó)幾乎所有的航空飛機(jī)公司都用CATIA,當(dāng)然UG也在用,但沒(méi)有它廣泛,不過(guò)小企業(yè)一般還是買不起正版的,國(guó)盜版的也少。CATIA是一套集成的應(yīng)用軟件包,容覆蓋了產(chǎn)品設(shè)計(jì)的各個(gè)方面：計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)〔CAD、計(jì)算機(jī)輔助工程分析〔CAE、計(jì)算機(jī)輔助制造〔CAM,既提供了支持各種類型的協(xié)同產(chǎn)品設(shè)計(jì)的必要功能,也可以進(jìn)行無(wú)縫集成完全支持"端到端"的企業(yè)流程解決方案。第5章數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)5.1數(shù)控技術(shù)發(fā)展概況隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展,傳統(tǒng)的制造業(yè)開(kāi)始了根本性變革,各工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家投入巨資,對(duì)現(xiàn)代制造技術(shù)進(jìn)行研究開(kāi)發(fā),提出了全新的制造模式。在現(xiàn)代制造系統(tǒng)中,數(shù)控技術(shù)是關(guān)鍵技術(shù),它集微電子、計(jì)算機(jī)、信息處理、自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)控制等高新技術(shù)于一體,具有高精度、高效率、柔性自動(dòng)化等特點(diǎn),對(duì)制造業(yè)實(shí)現(xiàn)柔性自動(dòng)化、集成化、智能化起著舉足輕重的作用。目前,數(shù)控技術(shù)正在發(fā)生根本性變革,由專用型封閉式開(kāi)環(huán)控制模式向通用型開(kāi)放式實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)全閉環(huán)控制模式發(fā)展。在集成化基礎(chǔ)上,數(shù)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了超薄型、超小型化；在智能化基礎(chǔ)上,綜合了計(jì)算機(jī)、多媒體、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等多學(xué)科技術(shù),數(shù)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了高速、高精、高效控制,加工過(guò)程中可以自動(dòng)修正、調(diào)節(jié)與補(bǔ)償各項(xiàng)參數(shù),實(shí)現(xiàn)了在線診斷和智能化故障處理；在網(wǎng)絡(luò)化基礎(chǔ)上,CAD/CAM與數(shù)控系統(tǒng)集成為一體,機(jī)床聯(lián)網(wǎng),實(shí)現(xiàn)了中央集中控制的群控加工。長(zhǎng)期以來(lái),我國(guó)的數(shù)控系統(tǒng)為傳統(tǒng)的封閉式體系結(jié)構(gòu),CNC只能作為非智能的機(jī)床運(yùn)動(dòng)控制器。加工過(guò)程變量根據(jù)經(jīng)驗(yàn)以固定參數(shù)形式事先設(shè)定,加工程序在實(shí)際加工前用手工方式或通過(guò)CAD/CAM及自動(dòng)編程系統(tǒng)進(jìn)行編制。CAD/CAM和CNC之間沒(méi)有反饋控制環(huán)節(jié),整個(gè)制造過(guò)程中CNC只是一個(gè)封閉式的開(kāi)環(huán)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。在復(fù)雜環(huán)境以及多變條件下,加工過(guò)程中的刀具組合、工件材料、主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速率、刀具軌跡、切削深度、步長(zhǎng)、加工余量等加工參數(shù),無(wú)法在現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境下根據(jù)外部干擾和隨機(jī)因素實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)整,更無(wú)法通過(guò)反饋控制環(huán)節(jié)隨機(jī)修正CAD/CAM中的設(shè)定量,因而影響CNC的工作效率和產(chǎn)品加工質(zhì)量。由此可見(jiàn),傳統(tǒng)CNC系統(tǒng)的這種固定程序控制模式和封閉式體系結(jié)構(gòu),限制了CNC向多變量智能化控制發(fā)展,已不適應(yīng)日益復(fù)雜的制造過(guò)程,因此,對(duì)數(shù)控技術(shù)實(shí)行變革勢(shì)在必行。5.2數(shù)控技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)從1952年美國(guó)麻省理工學(xué)院研制出第一臺(tái)試驗(yàn)性數(shù)控系統(tǒng),到現(xiàn)在已走過(guò)了半個(gè)世紀(jì)歷程。隨著電子技術(shù)和控制技術(shù)的飛速發(fā)展,當(dāng)今的數(shù)控系統(tǒng)功能已經(jīng)非常強(qiáng)大,與此同時(shí)加工技術(shù)以及一些其他相關(guān)技術(shù)的發(fā)展對(duì)數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展和進(jìn)步提出了新的要求。趨勢(shì)之一：數(shù)控系統(tǒng)向開(kāi)放式體系結(jié)構(gòu)發(fā)展20世紀(jì)90年代以來(lái),由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展,推動(dòng)數(shù)控技術(shù)更快的更新?lián)Q代。世界上許多數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠家利用PC機(jī)豐富的軟、硬件資源開(kāi)發(fā)開(kāi)放式體系結(jié)構(gòu)的新一代數(shù)控系統(tǒng)。開(kāi)放式體系結(jié)構(gòu)使數(shù)控系統(tǒng)有更好的通用性、柔性、適應(yīng)性、可擴(kuò)展性,并可以較容易的實(shí)現(xiàn)智能化、網(wǎng)絡(luò)化。近幾年許多國(guó)家紛紛研究開(kāi)發(fā)這種系統(tǒng),如美國(guó)科學(xué)制造中心<NCMS>與空軍共同領(lǐng)導(dǎo)的"下一代工作站/機(jī)床控制器體系結(jié)構(gòu)"NGC,歐共體的"自動(dòng)化系統(tǒng)中開(kāi)放式體系結(jié)構(gòu)"OSACA,日本的OSEC計(jì)劃等。開(kāi)放式體系結(jié)構(gòu)可以大量采用通用微機(jī)技術(shù),使編程、操作以及技術(shù)升級(jí)和更新變得更加簡(jiǎn)單快捷。開(kāi)放式體系結(jié)構(gòu)的新一代數(shù)控系統(tǒng),其硬件、軟件和總線規(guī)都是對(duì)外開(kāi)放的,數(shù)控系統(tǒng)制造商和用戶可以根據(jù)這些開(kāi)放的資源進(jìn)行的系統(tǒng)集成,同時(shí)它也為用戶根據(jù)實(shí)際需要靈活配置數(shù)控系統(tǒng)帶來(lái)極大方便,促進(jìn)了數(shù)控系統(tǒng)多檔次、多品種的開(kāi)發(fā)和廣泛應(yīng)用,開(kāi)發(fā)生產(chǎn)周期大大縮短。同時(shí),這種數(shù)控系統(tǒng)可隨CPU升級(jí)而升級(jí),而結(jié)構(gòu)可以保持不變。趨勢(shì)之二：數(shù)控系統(tǒng)向軟數(shù)控方向發(fā)展現(xiàn)在,實(shí)際用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)控系統(tǒng)主要有以下四種類型,分別代表了數(shù)控技術(shù)的不同發(fā)展階段,對(duì)不同類型的數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn),數(shù)控系統(tǒng)不但從封閉體系結(jié)構(gòu)向開(kāi)放體系結(jié)構(gòu)發(fā)展,而且正在從硬數(shù)控向軟數(shù)控方向發(fā)展的趨勢(shì)。傳統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng),如FANUC0系統(tǒng)、MITSUBISHIM50系統(tǒng)、SINUMERIK810M/T/G系統(tǒng)等。這是一種專用的封閉體系結(jié)構(gòu)的數(shù)控系統(tǒng)。目前,這類系統(tǒng)還是占領(lǐng)了制造業(yè)的大部分市場(chǎng)。但由于開(kāi)放體系結(jié)構(gòu)數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展,傳統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)的市場(chǎng)正在受到挑戰(zhàn),已逐漸減小。"PC嵌入NC"結(jié)構(gòu)的開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng),如FANUC18i、16i系統(tǒng)、SINUMERIK840D系統(tǒng)、Num1060系統(tǒng)、AB9/360等數(shù)控系統(tǒng)。這是一些數(shù)控系統(tǒng)制造商將多年來(lái)積累的數(shù)控軟件技術(shù)和當(dāng)今計(jì)算機(jī)豐富的軟件資源相結(jié)合開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品。它具有一定的開(kāi)放性,但由于它的NC部分仍然是傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng),用戶無(wú)法介入數(shù)控系統(tǒng)的核心。這類系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、功能強(qiáng)大,價(jià)格昂貴。"NC嵌入PC"結(jié)構(gòu)的開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)它由開(kāi)放體系結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)控制卡和PC機(jī)共同構(gòu)成。這種運(yùn)動(dòng)控制卡通常選用高速DSP作為CPU,具有很強(qiáng)的運(yùn)動(dòng)控制和PLC控制能力。它本身就是一個(gè)數(shù)控系統(tǒng),可以單獨(dú)使用。它開(kāi)放的函數(shù)庫(kù)供用戶在WINDOWS平臺(tái)下自行開(kāi)發(fā)構(gòu)造所需的控制系統(tǒng)。因而這種開(kāi)放結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)控制卡被廣泛應(yīng)用于制造業(yè)自動(dòng)化控制各個(gè)領(lǐng)域。如美國(guó)DeltaTau公司用PMAC多軸運(yùn)動(dòng)控制卡構(gòu)造的PMAC-NC數(shù)控系統(tǒng)、日本MAZAK公司用三菱電機(jī)的MELDASMAGIC64構(gòu)造的MAZATROL640CNC等。

SOFT型開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)這是一種最新開(kāi)放體系結(jié)構(gòu)的數(shù)控系統(tǒng)。它提供給用戶最大的選擇和靈活性,它的CNC軟件全部裝在計(jì)算機(jī)中,而硬件部分僅是計(jì)算機(jī)與伺服驅(qū)動(dòng)和外部I/O之間的標(biāo)準(zhǔn)化通用接口。就像計(jì)算機(jī)中可以安裝各種品牌的聲卡和相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序一樣。用戶可以在WINDOWSNT平臺(tái)上,利用開(kāi)放的CNC核,開(kāi)發(fā)所需的各種功能,構(gòu)成各種類型的高性能數(shù)控系統(tǒng),與前幾種數(shù)控系統(tǒng)相比,SOFT型開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)具有最高的性能價(jià)格比,因而最有生命力。通過(guò)軟件智能替代復(fù)雜的硬件,正在成為當(dāng)代數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的重要趨勢(shì)。其典型產(chǎn)品有美國(guó)MDSI公司的OpenCNC、德國(guó)PowerAutomation公司的PA8000NT等。趨勢(shì)之三：數(shù)控系統(tǒng)控制性能向智能化方向發(fā)展智能化是21世紀(jì)制造技術(shù)發(fā)展的一個(gè)大方向。隨著人工智能在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的滲透和發(fā)展,數(shù)控系統(tǒng)引入了自適應(yīng)控制、模糊系統(tǒng)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的控制機(jī)理,不但具有自動(dòng)編程、前饋控制、模糊控制、學(xué)習(xí)控制、自適應(yīng)控制、工藝參數(shù)自動(dòng)生成、三維刀具補(bǔ)償、運(yùn)動(dòng)參數(shù)動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)裙δ?而且人機(jī)界面極為友好,并具有故障診斷專家系統(tǒng)使自診斷和故障監(jiān)控功能更趨完善。伺服系統(tǒng)智能化的主軸交流驅(qū)動(dòng)和智能化進(jìn)給伺服裝置,能自動(dòng)識(shí)別負(fù)載并自動(dòng)優(yōu)化調(diào)整參數(shù)。世界上正在進(jìn)行研究的智能化切削加工系統(tǒng)很多,其中日本智能化數(shù)控裝置研究會(huì)針對(duì)鉆削的智能加工方案具有代表性。趨勢(shì)之四：數(shù)控系統(tǒng)向網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展數(shù)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化,主要指數(shù)控系統(tǒng)與外部的其它控制系統(tǒng)或上位計(jì)算機(jī)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)連接和網(wǎng)絡(luò)控制。數(shù)控系統(tǒng)一般首先面向生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)和企業(yè)部的局域網(wǎng),然后再經(jīng)由因特網(wǎng)通向企業(yè)外部,這就是所謂Internet/Intranet技術(shù)。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的成熟和發(fā)展,最近業(yè)界又提出了數(shù)字制造的概念。數(shù)字制造,又稱"e-制造",是機(jī)械制造企業(yè)現(xiàn)代化的標(biāo)志之一,也是國(guó)際先進(jìn)機(jī)床制造商當(dāng)今標(biāo)準(zhǔn)配置的供貨方式。隨著信息化技術(shù)的大量采用,越來(lái)越多的國(guó)用戶在進(jìn)口數(shù)控機(jī)床時(shí)要求具有遠(yuǎn)程通訊服務(wù)等功能。數(shù)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化進(jìn)一步促進(jìn)了柔性自動(dòng)化制造技術(shù)的發(fā)展,現(xiàn)代柔性制造系統(tǒng)從點(diǎn)<數(shù)控單機(jī)、加工中心和數(shù)控復(fù)合加工機(jī)床>、線<FMC、FMS、FTL、FML>向面<工段車間獨(dú)立制造島、FA>、體<CIMS、分布式網(wǎng)絡(luò)集成制造系統(tǒng)>的方向發(fā)展。柔性自動(dòng)化技術(shù)以易于聯(lián)網(wǎng)和集成為目標(biāo),同時(shí)注重加強(qiáng)單元技術(shù)的開(kāi)拓、完善,數(shù)控機(jī)床及其構(gòu)成柔性制造系統(tǒng)能方便地與CAD、CAM、CAPP、MTS聯(lián)結(jié),向信息集成方向發(fā)展,網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)向開(kāi)放、集成和智能化方向發(fā)展。趨勢(shì)之五：數(shù)控系統(tǒng)向高可靠性方向發(fā)展隨著數(shù)控機(jī)床網(wǎng)絡(luò)化應(yīng)用的日趨廣泛,數(shù)控系統(tǒng)的高可靠性已經(jīng)成為數(shù)控系統(tǒng)制造商追求的目標(biāo)。對(duì)于每天工作兩班的無(wú)人工廠而言,如果要求在16小時(shí)連續(xù)正常工作,無(wú)故障率在P<t>＝99%以上,則數(shù)控機(jī)床的平均無(wú)故障運(yùn)行時(shí)間MTBF就必須大于3000小時(shí)。我們只對(duì)某一臺(tái)數(shù)控機(jī)床而言,如主機(jī)與數(shù)控系統(tǒng)的失效率之比為10:1<數(shù)控的可靠比主機(jī)高一個(gè)數(shù)量級(jí)>。此時(shí)數(shù)控系統(tǒng)的MTBF就要大于33333.3小時(shí),而其中的數(shù)控裝置、主軸及驅(qū)動(dòng)等的MTBF就必須大于10萬(wàn)小時(shí)。如果對(duì)整條生產(chǎn)線而言,可靠性要求還要更高。當(dāng)前國(guó)外數(shù)控裝置的MTBF值已達(dá)6000小時(shí)以上,驅(qū)動(dòng)裝置達(dá)30000小時(shí)以上,但是,可以看到距理想的目標(biāo)還有差距。趨勢(shì)之六：數(shù)控系統(tǒng)向復(fù)合化方向發(fā)展在零件加工過(guò)程中有大量的無(wú)用時(shí)間消耗在工件搬運(yùn)、上下料、安裝調(diào)整、換刀和主軸的升、降速上,為了盡可能降低這些無(wú)用時(shí)間,人們希望將不同的加工功能整合在同一臺(tái)機(jī)床上,因此,復(fù)合功能的機(jī)床成為近年來(lái)發(fā)