機械自動化概述

1、第一章 概述制造自動化是人類在長期的社會生產實踐中不斷追求的主要目標。隨著科學技術的不斷進步，自動化制造的水平也愈來愈高。采用自動化技術，不僅可以大大降低勞動強度，而且還可以提高產品質量，改善制造系統(tǒng)適應市場變化的能力，從而提高企業(yè)的市場競爭能力機械制造自動化是制造自動化的主要組成部分，它主要控制機械運動（如刀具、工件、毛坯等的運動）及可能變化的制造工藝，使整個生產處于優(yōu)化狀態(tài)。以機械加工和裝配為主要代表的機械制造業(yè)要實現(xiàn)自動化，比之其它制造業(yè)來要困難得多，主要就表現(xiàn)在自動化機構上這是因為機械制造中所使用的材料、加工手段等較為復雜，對制造對象要求高精密、高準確的定向、定位，可靠的識別裝置、握持

2、裝置等。因此，需要各種各樣的裝料、卸料、定向整理、夾緊握持、運送、識別、測量等自動化機構。機械制造自動化就是在機械制造過程的所有環(huán)節(jié)采用自動化技術，實現(xiàn)機械制造全過程的自動化本書將側重于機械制造過程的主要環(huán)節(jié)包括加工、物料傳輸、檢測與控制、刀具、裝配等采用的自動化技術第一節(jié)、機械制造自動化的基本概念；一、自動化的基本概念任何制造過程都是由若干個工序組成的。而在一個工序中，又包含著若干種基本動作。如傳動動作、上下料動作、換刀動作、切削動作以及檢驗動作等此外，還有操縱和管理這些基本動作的操縱動作，如開動和關閉傳動機構的動作等。這些動作可以用手動來完成，也可以用機器來完成當執(zhí)行制造過程的基本動作是由

3、機器（機械）代替人力勞動來完成時這就是機械化。若操縱這些機構的動作也是由機器來完成，則就可以認為這個制造過程是“自動化”了。自動化的原意就是設計一種控制設備來取代人力操作機械的動作，以達到各種機械自動、半自動運行的目的。在一個工序中，如果所有的基本動作都機械化了，并且使若干個輔助動作也自動化起來，而工人所要做的工作只是對這一工序作總的操縱和監(jiān)督，就稱為工序自動化。一個工藝過程（如加工工藝過程）通常包括著若干個工序，如果不僅每一個工序都自動化了，并且把它們有機地聯(lián)系起來，使得整個工藝過程（包括加工、下序間的檢驗和輸拱）都自動講行而工人僅只是對這一整個工藝過程作總縱和監(jiān)督，這時就形成了某一種加工工

4、藝的自動生產線，通常稱為工藝過程自動化。一個零部件（或產品）的制造包括著若干個工藝過程，如果不僅每個工藝過程都自動化了，而且它們之間是自動地有機聯(lián)系在一起，也就是說從原材料到最終成品的全過程都不需要人工干預，這時就形成了制造過程的自動化。機械制造自動化的高級階段就是自動化車間甚至自動化工廠。二、機械制造自動化的主要內容一般的機械制造主要由毛坯制備、物料儲運、機械加工、裝配、輔助過程、質量控制、熱處理和系統(tǒng)控缸等過程組成。本書所涉及的是狹義的機械制造過程，主要是機械加工過程以及與此關系緊密的物料儲運、質量控制、裝配等過程。因此機械制造過程中的自動化技術主要有： 1 ）機械加工自動化技術包含上下料

5、自動化技術、裝卡自動化技術、換刀自動化技術、加工自動化技術和零件檢驗自動化技術等。2 ）物料儲運過程自動化技術，包含工件儲運自動化技術、刀具儲運自動化技術和其它物料儲運自動化技術等。3 ）裝配自動化技術，包含零部件供應自動化技術和裝配過程自動化技術等。 4 ）質量控制自動化技術，包含零件檢測自動化技術、產品檢測自動化和刀具檢測自動化技術等。三、機械制造自動化的作用機械制造中采用自動化技術可以有效改善勞動條件，顯著提高勞動生產率，大幅度提高產品的質量，有效縮短生產周期，并能顯著降低制造成本。因此，機械制造自動化技術得到了快速發(fā)展，并在生產實踐中得到越來越廣泛的應用。概括而言，實現(xiàn)機械制造自動化具

6、有如下的作用：1 、提高生產率 生產率是指在一定的時間范圍內生產總量的大小。采用自動化技術后，可以大幅度縮短制造過程中的輔助時間，從而使生產率得以提高。2 、縮短生產周期 機械制造業(yè)按其產品特點可分為如下三類：大批生產；多品種、中小批生產；單件生產。在現(xiàn)代機械制造企業(yè)中，單件、小批量的生產約占 85 左右，大批量生產僅占 15 。而在多品種、小批量生產中，被加工零件處于儲運、等待加工等時間約占 95 % ，實際有效的加工時間僅有 1.5 % ，采用自動化技術的主要效益在于可以有效縮短零件 98 . 5 的無效時間，從而有效縮短生產周期。 3提高產品質量 由于自動化系統(tǒng)中廣泛采用多種高精度的加工

7、設備和自動檢測設備，減少了人工因素的干擾，因而可以有效提高產品的質量4提高經(jīng)濟效益 采用自動化技術，可以減少生產面積，減少直接生產工人的數(shù)量，減少廢品率，因而就減少了對生產的投入，提高了投人產出比，因此可以有效提高經(jīng)濟效益。 5降低勞動強度 采用自動化技術后，機器可以完成絕大部分笨重、艱苦、繁瑣甚至對人體有害的工作，從而降低了工人的勞動強度 6、 有利于產品更 新現(xiàn)代柔性制造自動化技術使得變更制造對象更容易，適應的范圍也較寬，十分有利于產品的更新。7提高勞動者素質 采用自動化技術要求操作者具有較高的業(yè)務素質和嚴謹?shù)墓ぷ鲬B(tài)度，因此可提高勞動者的素質。 8 帶動相關技術的發(fā)展 實現(xiàn)機械制造自動化可

8、以帶動自動檢側技術、自動化控制技術、產品設計技術、系統(tǒng)工程技術等相關技術的發(fā)展。第二節(jié) 機械制造自動化的類型一、機械制造自動化機構的構成從系統(tǒng)的觀點來看，機械制造自動化系統(tǒng)主要有以下4個部分所構成:1、加工機構 即能完成工件的切削加工、排屑、清洗和測量的自動化設備與裝置。2、工件支撐機構 即能完成工件輸送、搬運以及存儲功能的工件供給裝置。3、刀具支撐機構 即包括刀具的裝配、輸送、交換和存儲裝置以及刀具的預調和管理系統(tǒng)。4、控制與管理機構 即對制造過程的監(jiān)控、檢測、協(xié)調與管理。二、自動化的分類對機械制造自動化的分類目前還沒有統(tǒng)一的方式。綜合國內外各種文獻資料，大致地可按下面兒種方式來進行分類:1

9、、按制造過程分有毛坯制備過程自動化、熱處理過程自動化、儲運過程自動化、機械加工過程自動化、裝配過程自動化、輔助過程自動化、質量檢測過程自動化和系統(tǒng)控制過程自動化。2、按設備分有局部動作自動化、單機自動化、剛性自動化、剛性綜合自動化機構、柔性制造單元、柔性制造機構。3、按控制方式分有機械控制自動化、機電液控制自動化、數(shù)字控制自動化、計算機控制自動化、智能控制自動化。三、機械制造自動化的特點和適用范圍不同的自動化類型有著不同的性能特點和不同的應用范圍，因此應根據(jù)需要選擇不同的自動化系統(tǒng)。下面按設備的分類作一個簡單的介紹。1、剛性半自動化單機 剛性半自動化單機是一種除上下料外可以自動地完成單個工藝過

10、程加工循環(huán)的機床。這種機床采用的是機械或電液復合控制。例如:單臺組合機床，通用多刀半自動車床、轉塔車床等。從復雜程度講，剛性半自動化單機實現(xiàn)的是加工自動化的最低層次，但是投資少、見效快，適用于產品品種變化范圍和生產批量都較大的制造系統(tǒng)。缺點是調整工作量大，加工質量較差，工人的勞動強度也大。2、剛性自動化單機 它是在剛性半自動化單機的基礎上增加自動上下料裝置而形成的自動化機床。因此這種機床實現(xiàn)的也是單個工藝過程的全部加工循環(huán)。這種機床往往需要定制或改裝，常用于品種變化很小，但生產批量特別大的場合。如組合機床、專用機床等。主要特點是投資少、見效快，但通用性差，是大量生產中最常見的加工設備。3、剛性

11、自動線 剛性自動化生產線 (簡稱剛性自動線)是用工件輸送系統(tǒng)將各種剛性自動化加工設備和輔助設備按一定的順序連接起來，在控制系統(tǒng)的作用下完成單個零件加工的復雜大系統(tǒng)。在剛性自動線上，被加工零件以一定的生產節(jié)拍，順序通過各個工作位置，自動完成零件預定的全部加工過程和部分檢測過程。因此，剛性自動線具有很高的自動化程度，具有統(tǒng)一的控制系統(tǒng)和嚴格的生產節(jié)奏。與自動化單機相比，它的結構復雜、完成的加工工序多，所以生產率也很高，是少品種、大量生產必不可少的加工裝備。除此之外，剛性自動線還具有可以有效縮短生產周期、取消半成品的中間庫存、縮短物料流程、減少生產面積、改善勞動條件、便于管理等優(yōu)點。它的主要缺點是投

12、資大、系統(tǒng)調整周期長、更換產品不方便。為了消除這些缺點，人們發(fā)展了組合機床自動線，可以大幅度縮短建線周期，更換產品后只需更換機床的某些部件即可 (例如可換主軸箱)，大大縮短了系統(tǒng)的調整時間，降低了生產成本，并能收到較好的使用效果和經(jīng)濟效果。組合機床自動線主要用于箱體類零件和其他類型非回轉件的鉆、擴、鉸、鍾、攻螺紋和銑削等工序的加工。4、剛性綜合自動化系統(tǒng) 一般情況下，剛性自動線只能完成單個零件的所有相同工序 (如切削加工工序)，對于其他自動化制造內容如熱處理、鍛壓、焊接、裝配、檢驗、涂裝甚至包裝等卻不可能全部包括在內。包括上述內容的復雜大系統(tǒng)稱為剛性綜合自動化系統(tǒng)。它常用于產品比較單一，但工序

13、內容多，加工批量特別大的零部件的自動化制造。剛性綜合自動化系統(tǒng)結構復雜、投資強度大、建線周期長、更換產品困難，但生產效率極高、加工質量穩(wěn)定、工人勞動強度低。5、數(shù)控機床 數(shù)控機床 (Numerical Control Machine Tools)用來完成零件一個工序的自動化循環(huán)加工。它是用代碼化的數(shù)字量來控制機床，按照事先編好的程序，自動控制機床各部分的運動，而且還能控制選刀、換刀、測量、潤滑、冷卻等工作。數(shù)控機床是機床結構、液壓、氣動、電動、電子技術和計算機技術等各種技術綜合發(fā)展的成果，也是單機自動化方面的一個重大進展。配備有適應控制裝置的數(shù)控機床，可以通過各種檢測元件將加工條件的各種變化測

14、量出來，然后反饋到控制裝置，與預先給定的有關數(shù)據(jù)進行比較，使機床及時進行相應的調整，這樣，機床就能始終處于最佳工作狀態(tài)。數(shù)控機床常用在零件復雜程度不高、精度較高、品種多變、批量中等的生產場合。6、加工中心 加工中心 (Machining Center-MC)是在一般數(shù)控機床的基礎上增加刀庫和自動換刀裝置而形成的一類更復雜但用途更廣、效率更高的數(shù)控機床。由于具有刀庫和自動換刀裝置，就可以在一臺機床上完成車、銑、鍾、鉆、鉸、攻螺紋、輪廓加工等多個工序的加工。因此，加工中心機床具有工序集中、可以有效縮短調整時間和搬運時間、減少在制品庫存、加工質量高等優(yōu)點。加工中心常用于零件比較復雜、需要多工序加工、

15、且生產批量中等的生產場合。根據(jù)所處理的對象不同，加工中心又可分為銑削加工中心和車削加工中心。7、柔性制造單元 柔性制造單元 (Flexible Manufacturing Cell一FMC)是一種由1-3臺計算機數(shù)控機床或加工中心所組成，單元中配備有某種形式的托盤交換裝置或工業(yè)機器人，由單元計算機進行程序編制及分配、負荷平衡和作業(yè)計劃控制的小型化柔性制造系統(tǒng)。柔性制造單元的主要優(yōu)點是:占地面積較小、系統(tǒng)結構不很復雜、成本較低、投資較小、可靠性較高、使用及維護均較簡單。因此，柔性制造單元是柔性制造系統(tǒng)的主要發(fā)展方向之一，深受各類企業(yè)的歡迎。就其應用范圍而言，柔性制造單元常用于品種變化不是很大、生

16、產批量中等的生產規(guī)模中。8、柔性制造系統(tǒng) 一個柔性制造系統(tǒng) (Flexible Manufacturing System-FMS)一般由4部分組成:兩臺以上的數(shù)控加工設備、一個自動化的物料及刀具儲運系統(tǒng)、若干臺輔助設備(如清洗機、測量機、排屑裝置、冷卻潤滑裝置等)等一個由多級計算機組成的控制和管理系統(tǒng)。到目前為止，柔性制造系統(tǒng)是最復雜、自動化程度最高的單一性質的制造系統(tǒng)。柔性制造系統(tǒng)內部一般包括兩類不同性質的運動，一類是系統(tǒng)的信息流，另一類是系統(tǒng)的物料流，物料流受信息流的控制。柔性制造系統(tǒng)的主要優(yōu)點是:可以減少機床操作人員。由于配有質量檢測和反饋控制裝置，零件的加工質量很高。工序集中，可以有效

17、減少生產面積。與立體倉庫相配合，可以實現(xiàn)24h連續(xù)工作。由于集中作業(yè)，可以減少加工時間。易于和管理信息系統(tǒng) (MIS)、工藝信息系統(tǒng) (TIS)及質量信息系統(tǒng) (QE)結合形成更高級的制造自動化系統(tǒng)。柔性制造系統(tǒng)的主要缺點是:系統(tǒng)投資大，投資回收期長。系統(tǒng)結構復雜，對操作人員的要求很高。結構復雜使得系統(tǒng)的可靠性較差。一般情況下，柔性制造系統(tǒng)適用于品種變化不大，批量在200-2500件的中等批量生產的場合。第三節(jié) 機械制造自動化的控制方式任何機械制造設備的自動化，其實質是在其終端執(zhí)行元件上無需由人來直接或間接操作的自動控制。為了實現(xiàn)機械制造設備的自動化，就需要對這些被控制對象進行自動控制。自動控

18、制與機械控制技術、流體控制技術、自動調節(jié)技術、電子技術、電子計算機技術等密切相關，它是實現(xiàn)機械制造自動化的關鍵。它的完善程度是機械制造自動化水平的重要標志。一、自動控制的基本要求與方式1、自動控制的構成自動控制系統(tǒng)包括實現(xiàn)自動控制功能的裝置及其控制對象，通常由指令存儲裝置、指令控制裝置、執(zhí)行機構、傳遞及轉換裝置等部分構成。(1)指令存儲裝置 由于被控制對象是一種自動化機械，因此，其運動應該不依靠人而能自動運行。這樣就需要預先設置它的動作程序，并把有關指令信息存入相應的裝置，在需要時重新發(fā)出。這種裝置就稱為指令存儲裝置 (或程序存儲器)。指令存儲裝置，大體上可以分為兩大類:一類是全部指令信息一起

19、存入一個存儲裝置，稱為集中存儲方式。例如，裝有許多凸輪的分配軸、矩陣插腳板、穿孔帶、磁帶、磁鼓、磁盤等;另一類是指令信息分別在多處存儲，稱為分散存儲方式。例如擋塊、限位開關、電位計、時間繼電器、速度繼電器等。(2)指令控制裝置 它的作用是將存儲在指令存儲裝置中的指令信息在需要的時候發(fā)出。例如，執(zhí)行機構移動到規(guī)定位置時擋塊碰觸限位開關;工件加工到規(guī)定尺寸時自動量儀中的電觸點接通;液壓控制系統(tǒng)中的壓力達到規(guī)定壓力時起動壓力閥;主軸轉速超過一定數(shù)值時速度繼電器動作等等。其中限位開關、電觸點、壓力閥、速度繼電器等裝置能夠將指令存儲裝置中的有關信息轉變?yōu)橹噶钚盘柊l(fā)送出去，命令相應的執(zhí)行機構完成某種動作。

20、(3)執(zhí)行機構 執(zhí)行機構是最終完成控制動作的環(huán)節(jié)。例如撥叉、電磁鐵、電動機、工作液壓缸等。(4)傳遞及轉換裝置 它的作用是將指令控制裝置所發(fā)出的指令信息傳送到執(zhí)行機構。少數(shù)情況下是簡單地傳遞信息。而在多數(shù)情況下，信息在傳遞過程中要改變信號的量和質，轉換為符合執(zhí)行機構所要求的種類、形式、能量等輸入信息。信息的傳遞介質有:電、光、氣體、液體、機械等。信息的形式有:模擬式和數(shù)字式。信息的量有:電壓量、電流量、壓力量、位移量、脈沖量等。在這些類別中，又各有介質、形式、量的轉換，因此，可組合成多種多樣的形式。常見的傳遞和轉換裝置有:各種機械傳動裝置、電或液壓放大器、時間繼電器、電磁鐵、光電元件等。2、基

21、本要求自動控制系統(tǒng)應能保證各執(zhí)行機構的使用性能、加工質量、生產效率及工作可靠性。為此，對自動控制系統(tǒng)提出如下基本要求:1)應保證各執(zhí)行機構的動作或整個加工過程能夠自動進行。2)為便于調試和維護，各單機應具有相對獨立的自動控制裝置，同時還應便于和總控制系統(tǒng)相匹配。3)柔性加工設備的自動控制系統(tǒng)要和加工品種的變化相適應。4)自動控制系統(tǒng)應力求簡單可靠。在元器件質量不穩(wěn)定情況下，對所用的元器件一定要經(jīng)過嚴格篩選，特別是電氣及液壓元器件。5)能夠適應工作環(huán)境的變化，具有一定的抗干擾能力。6)應設置反映各執(zhí)行機構工作狀態(tài)的信號及報警裝置。7)安裝調試、維護修理方便。8)控制裝置及管線布置要安全合理，整齊

22、美觀。9)啟動控制方式要與工廠的技術水平、管理水平、經(jīng)濟效益及工廠近期生產發(fā)展趨勢相適應。 對于一個具體控制系統(tǒng)，第一項要求必須保證，其他則根據(jù)具體情況而定。3、自動控制方式我們這里所說的自動控制方式主要是指機械制造設備中常用的控制方式。如開環(huán)控制、閉環(huán)控制、程序控制、數(shù)字控制相計算機控制等，下面分別作一個簡單說明。(1)開環(huán)控制方式 所謂開環(huán)控制，就是系統(tǒng)的輸出量對系統(tǒng)的控制作用沒有影響的控制方式。在開環(huán)控制中，指令的程序和特征是預先設計好的，不因被控制對象實際執(zhí)行指令的情況而改變。為了滿足實際應用的需要，開環(huán)控制系統(tǒng)必須精確地予以校準，并且在工作過程中保持這種校準值不發(fā)生變化。如果執(zhí)行出現(xiàn)

23、偏差，開環(huán)控制系統(tǒng)就不能保證既定的要求了。由于這種控制方式比較簡單，在機械加工設備中廣為應用，例如常見的機械凸輪控制的自動車床或沿時間坐標軸單向運行的任何系統(tǒng)，都是開環(huán)控制系統(tǒng)。(2)閉環(huán)控制方式 若系統(tǒng)的輸出信號對系統(tǒng)的控制作用具有直接影響的控制方式稱為閉環(huán)控制。閉環(huán)控制也就是常說的反饋控制。"閉環(huán)"的含義，就是利用反饋裝置將輸出與輸入兩端相連，并利用反饋作用來減少系統(tǒng)的誤差，力圖保持兩者之間的既定關系。因此，閉環(huán)系統(tǒng)的控制精度較高，然而，這種系統(tǒng)比較復雜。在機械制造中常見的自動調節(jié)系統(tǒng)、隨動系統(tǒng)、適應控制系統(tǒng)等都是閉環(huán)控制系統(tǒng)。(3)分散控制方式 分散控制苯稱為行程控制

24、或繼動控制。在這種控制中，指令存儲和控制裝置按一定程序分散布置，各控制對象的工作順序及相互配合按下述方式迸行:當前一機構完成了預定的動作以后，發(fā)出完成信號，并利用這一信號引發(fā)下一個機構的動作，如此繼續(xù)下去，直到完成預定的全部動作。每一執(zhí)行部件在完成預定的動作后，可以采用不同的方式發(fā)出控制指令。例如根據(jù)運動速度、行程量、終點位置、加工尺寸等。發(fā)令裝置應用最多的是有觸點式或無觸點式限位開關和由擋塊組成的指令存儲和控制裝置。這種控制方式的主要優(yōu)點是實現(xiàn)自動循環(huán)的方法簡單，電氣元件的通用性強，成本低。在自動循環(huán)過程中，當前一動作沒有完成時，后一動作便得不到起動信號，因而，分散控制系統(tǒng)本身具有一定的互鎖

25、性。然而，當順序動作較多時，自動循環(huán)時間會增加，這對提高生產效率不利。此外，由于指令控制不集中，有些運動部件之間又沒有直接的聯(lián)鎖關系，為了使這些部件得到起動信號，往往需要利用某一部件到達行程終點后，同時引發(fā)若干平行的信號。這樣，當執(zhí)行機構較多時，會使電氣控制線路變得復雜，電氣元件增多。這對控制系統(tǒng)的調整和維修不利，特別是在使用有觸點式電器時，由于大量觸點頻繁換接，容易引起故障。目前在常見的自動化單機和機械加工自動線的控制系統(tǒng)中，多數(shù)都采用這種分散控制方式。(4)集中控制方式 具有一個中央指令存儲和指令控制裝置，并按時間順序連續(xù)或間隔地發(fā)出各種控制指令的控制系統(tǒng)，都可以稱為集中控制系統(tǒng)或時間控制

26、系統(tǒng)。在圖1-1中，控制系統(tǒng)中有一個連續(xù)回轉的用來進行集中控制的鼓。在轉鼓上裝有一些凸塊 (存儲的指令)，當轉鼓回轉時，凸塊分別碰觸1-5限位開關，并接通相應的執(zhí)行部件。當凸塊轉過后，放松限位開關，相應的執(zhí)行部件就停止運動。轉鼓轉一轉，執(zhí)行部件完成一個工作循環(huán)。如果改變凸塊長度或轉鼓的轉速，就可以調整執(zhí)行部件的運動時何和工作循環(huán)周期，但是不能控制工作部件的運動速度。這種集中控制方式的優(yōu)點是:所有指令存儲和控制裝置都集中在一起，控制鏈又短又簡單，這樣，控制系統(tǒng)就比較簡單，調整也比較方便。另外，由于每個執(zhí)行部件的起動指令是由集中控制裝置發(fā)出，但停止指令則是由執(zhí)行部件移動到一定位置時壓下限位開關而發(fā)

27、出，因此，可以避免某一部件發(fā)生故障而其他部件繼續(xù)運動與之發(fā)生碰撞或干涉。工作精度和可靠性比較高。其實這是由集中控制和分散控制所組成的混合控制系統(tǒng)。利用分配軸上的凸輪來驅動和控制的自動機床或自動線上的各個執(zhí)行部件的順序動作是機械式集中控制系統(tǒng)，是按時間順序進行控制的，可以歸入這一類型。(5)程序控制方式 按照預定的程序來控制各執(zhí)行機構使之自動進行工作循環(huán)的系統(tǒng)，都可以稱為程序控制系統(tǒng)。它又可以分為:固定程序控制系統(tǒng)和可變程序控制系統(tǒng)。固定程序控制系統(tǒng)的程序是固定不變的，它所控制的對象總是周期性地重復同樣的動作。這種控制系統(tǒng)的組成元件較少，線路比較簡單，安裝;調試及維護都比較方便。然而，如果要改變

28、工作程序，這種控制系統(tǒng)基本就不能再用。因此，這種控制方式，只適用于大批量生產的專用設備。可變程序控制系統(tǒng)的程序可以在一定范圍內改變，以適應加工品種的變化。這種控制系統(tǒng)的組成元件較多，系統(tǒng)也比較復雜，投資也比較大。它適用于中小批多品種輪番生產。從目前應用情況來看，較復雜的可變程序控制裝置都采用電子計算機，規(guī)模較小的常采用可編程序控制器控制;生產批量較大、加工品種變化不大時，經(jīng)常采用凸輪機械式控制，品種改變時，只要更換凸輪即可。(6)數(shù)字控制方式 采用數(shù)控裝置(或稱專用電子計算機)，以二進制數(shù)碼形式編制加工程序，控制各工作部件的動作順序、速度、位移量及各種輔助功能的控制系統(tǒng)，稱為數(shù)字控制系統(tǒng)，簡稱

29、"數(shù)控"。它主要由控制介質(例如穿孔帶、穿孔卡、磁帶等)、數(shù)控裝置及伺服機構組成。這種控制方式適用于加工零件的表面形狀復雜、品種經(jīng)常改變的單件和小批量生產中所用的加工設備。(7)計算機控制方式 用電子計算機作為控制裝置，實現(xiàn)自動控制的系統(tǒng)。由于電子計算機具有快速運算與邏輯判斷的功能，并能對大量數(shù)據(jù)信息進行加工、運算、實時處理，所以，計算機控制能達到一般電子裝置所不能達到的控制效果，實現(xiàn)各種優(yōu)化控制。計算機不僅能夠控制一臺設備、一條自動線，而且能夠控制一個機械加工車間甚至整個工廠。二、機械傳動控制機械傳動控制方式一般傳遞的動力和信號都是機械連接的，所以在高速時，可以實現(xiàn)準確的

30、傳遞與信號處理。在采用機械傳動控制方式的自動化裝備中，幾乎所有運動部件及機構，通常都是由裝有許多凸輪的分配軸來進行驅動和控制的。凸輪控制是一種最原始、最基本的機械式程序控制裝置，也是一種出現(xiàn)最早而至今仍在使用的自動控制方式。例如，經(jīng)常見到的單軸和多軸自動車床，幾乎全部采用這種機械傳動控制方式。這種控制方式屬于開環(huán)時間控制系統(tǒng)，即開環(huán)集中控制系統(tǒng)。在這種控制系統(tǒng)中，程序指令的存儲和控制均利用機械式元件來實現(xiàn)，例如凸輪、擋塊、連桿、撥叉等。這種控制系統(tǒng)的另外一個特點是控制元件同時又是驅動元件。圖1-2所示是C1318型單軸轉塔自動車床的機械集中控制系統(tǒng)原理簡圖。機床的工作過程是:上一個工件切斷后，

31、夾緊機構松開棒料棒料自動送進夾緊棒料回轉刀架轉位刀架滑板快迸、工迸、快退換刀再進給(在回轉刀架換刀和切削的同時，橫向刀架也可以進行進給)，如此反復循環(huán)進行工件的加工。機床除工件的旋轉外，其余動作均由分配軸集中驅動與控制。分配軸是整臺機床的控制中心，分配軸上裝有主軸正反轉定時輪、橫向進給凸輪、送夾料定時輪、換刀定時輪、錐齒輪等。機床的所有動作都是按照分配軸的指令執(zhí)行的。分配軸轉動一圈，機床完成一個零件的加工。該機床的主要控制動作如下: 徑向進給由分配軸上的徑向進給凸輪3、4、5分別通過杠桿按照一定的時間順序，控制立刀架、后刀架、前刀架沿著工件直徑方向的快進、工迸和快退動作?？v向進給由分配軸通過齒

32、輪傳動副，控制縱向進給凸輪的轉動速度，縱向進給凸輪通過杠桿控制刀架滑板9的縱向運動，從而實現(xiàn)滑板上的回轉刀架的快迸、工迸和快退動作。送夾料由分配軸上的定時輪6通過杠桿26控制輔助軸上的定轉離合器15的接通與斷開。當定轉離合器15接通后，空套齒輪16隨輔助軸轉動，通過齒輪17使凸輪軸18轉動，凸輪19、刀通過杠桿控制送夾料機構的動作。換刀由分配軸上的定時輪7通過杠桿27控制輔助軸上的定轉離合器13的接通與斷開。當定轉離合器13接通后，空套齒輪12隨輔助軸轉動，通過齒輪30使長齒輪10轉動，從而接通換刀機構。當換刀機構接通后，通過馬氏機構，使回轉刀架順時針轉動，完成刀架的轉位 (回轉刀架共有6個刀

33、位)。主軸正反轉控制由定時輪2根據(jù)加工要求，按照設定的時間，控制換向開關的位置，從而控制主軸的正反轉。此外，裝有空套齒輪12、16、定轉離合器(空套)13、15、固定離合器14的輔助軸，通過齒輪傳動副、蝸輪蝸桿傳動副受分配軸的控制，與分配軸保持一定的傳動關系(轉速、轉向)。這種凸輪機械傳動控制系統(tǒng)的主要特點為工作可靠、使用壽命長、節(jié)拍準確、結構緊湊、調整時容易發(fā)現(xiàn)問題、調整完畢后便能正常進待T作等。然而，其結構較復雜、凸輪的設計制造工作量較大、凸輪曲線有偏差時易產生沖擊和噪聲。另外，由于凸輪又兼做驅動元件，因此一般不能承受重載荷切削。隨著計算機與數(shù)控機床的發(fā)展，設計和制造準確的凸輪比以往更容易

34、實現(xiàn)了，可以精確地按設計要求加工凸輪曲線，所以凸輪的性能與可靠性都得到了提高，也使得機械傳動控制方式的精度和可靠性得以提高。但是由于機械傳動控制是專用性比較強的，所以它的應用范圍有一定限制。這種控制方式僅適用于加工品種基本不變的大批量生產。三、液壓、氣動與電氣控制機械制造過程中廣泛采用液壓、氣動與電氣對其整個工作循環(huán)進行控制。采用高水平高質量的液壓、氣動和電氣的控制系統(tǒng)，就成為自動化制造裝置可靠運行的關鍵。如在電氣控制系統(tǒng)中采用可編程序控制器(PLC)進行加工設備的自動化控制，就比采用繼電器接觸器系統(tǒng)可提高電氣控制可靠性若干倍。在液壓和氣動控制系統(tǒng)中，為了提高工作可靠性;減少故障，要重視系統(tǒng)的

35、合理設計，選擇最佳運動壓力，高質量的元器件，哪怕是最不起眼的液壓管接頭也不能有一點馬虎?？傊?，液壓、氣動和電氣控制系統(tǒng)是保證制造過程自動化正常運動和可靠工作的關鍵組成部分，必須要給予足夠的重視。1、液壓控制液壓傳動是利用液體工作介質的壓力勢能實現(xiàn)能量的傳遞及控制的。作為動力傳遞，因壓力較高，所以用小的執(zhí)行機構可以輸出較大的力，并且使用壓力控制閥可以很容易地改變它的輸出(力)。從控制的角度來看，即便在動作時負載發(fā)生變化也可按一定的速度動作，并且在動作的行程內還可以調節(jié)速度。因此，液壓控制具有功率重量比大、響應速度快等優(yōu)點。它可根據(jù)機械的要求，對位置、速度、力等任意被控制量按一定的，精度進行控制，

36、并且能在有外擾的情況下，也能穩(wěn)定而準確地工作。液壓控制有機械一液壓組合控制和電氣一液壓組合控制兩種方式。前者如圖1-3所示，凸輪1推動活塞2移動，活塞2又迫使油管3中的油液流動，從而推動活塞4和執(zhí)行機構6移動，返回時靠彈簧5的彈力使整個系統(tǒng)回到原位。執(zhí)行機構6的運動規(guī)律，由凸輪1控制，凸輪1就是指令存儲裝置，同時又是驅動元件。后者如圖1-4所示，指令單元根據(jù)系統(tǒng)的動作要求發(fā)出工作信號(一般為電壓信號)，控制放大器將輸入的電壓信號轉換成電流信號，電液控制閥將輸入的電信號轉換成液壓量輸出(壓力及流量)，執(zhí)行元件實現(xiàn)系統(tǒng)所要求的動作，檢測單元用于系統(tǒng)的測量、反饋等。這種控制系統(tǒng)目前存在的主要問題是某

37、些電氣元器件可靠性不高及液壓元件經(jīng)常漏油等，這樣就便控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性受到影響。因此，在設計和使用時，應引起重視及采取適當?shù)难a救措施。有關液壓傳動與控制的詳細內容在專門課程中己作介紹，這里不再多敘。2、氣動控制氣動控制技術是以壓縮空氣為工作介質進行能量和信號傳遞的工程技術，是實現(xiàn)各種生產和自動控制的重要手段之一。氣動控制技術不僅具有經(jīng)濟、安全、可靠、便于操作等優(yōu)點，而且對于改善勞動條件、提高勞動生產率和產品質量，具有非常重要的作用。(1)氣動控制的特點1)結構裝置簡單、輕便，易于安裝和維護，且可靠性高、使用壽命長。2)工作介質大多采用空氣，來源方便，而且使用后直接排出的氣體既不污染環(huán)境，又能適應

38、"綠色生產"的需要。3)工作環(huán)境適應性強，特別是在易燃、易爆、多塵埃、輻射、振動等惡劣的場合。4)氣動系統(tǒng)易于實現(xiàn)快速動作，輸出力和運動速度的調節(jié)都很方便，且成本低，同時在過載時能自動保護。5)壓縮空氣的工作壓力一般在0.4-0.8MPa，故輸出力和力矩不太大，傳動效率低，且氣缸的動作速度易隨負載的變化而變化。(2)氣動控制的形式與適用范圍氣動控制系統(tǒng)的形式往往取決于自動化裝置的具體情況和要求，但氣源和調壓部分基本上是相同的。一般的主要由氣壓發(fā)生裝置、氣動執(zhí)行元件、氣動控制元件以及附屬元件等部分組成。氣動控制主要有以下4種形式:1) 全氣控氣閥系統(tǒng)，即整套系統(tǒng)中全部采用氣壓

39、控制。該系統(tǒng)一般比較簡單，特別適用于防爆場合。2) 電一氣控制電磁閥系統(tǒng)，是應用歷史較久、使用最普遍的形式。由于全部邏輯功能由電氣系統(tǒng)實現(xiàn)，所以容易被操作和維修人員接受。電磁閥作為電氣信號與氣動信號的轉換環(huán)節(jié)。3) 氣一電子綜合控制系統(tǒng)，是一種開始大量應用的新型氣動系統(tǒng)。它是數(shù)控系統(tǒng)或PLC與氣閥的有機結合，采用氣/電或電/氣接口作為電子信號與氣動信號的轉換。圖1-5為該系統(tǒng)的基本構成。4) 氣動邏輯控制系統(tǒng)，是一種新型的控制形式。它以由各類氣動邏輯元件組成的邏輯控制器為核心，通過邏輯運算得出邏輯控制信號輸出。具有邏輯功能嚴密、制造成本低、壽命長、對氣源凈化和氣壓波動要求不高等優(yōu)點。一般為全氣

40、控制系統(tǒng)，用于防爆場合更為合適各種形式的氣動控制及其適用范圍如表1-1所示。此外，氣動控制為了適應自動化設備的需求，正逐步在氣動機器人、氣動測量機、氣動試驗機、氣動分選機、氣動綜合生產線、裝配線等方面得到廣泛的應用。例如:采用氣缸和控制系統(tǒng)作機床運動部件的平衡;采用氣動離合器制動器作機床制動、調速的控制;采用無桿氣缸、磁性氣缸作機床防護門窗的開關;使用微壓 (0.03-0.O5MPa)氣流做主軸部件氣封，防止塵埃和切削液侵入主軸部件，保持主軸精度;采用氣動傳感器，確認工件、刀具和運動部件的正確位置;采用氣動傳感技術，實現(xiàn)在線自動測控，使自動化加工設備具備監(jiān)控功能等等。3、電氣控制 電氣控制是為

41、整個生產設備和工藝過程服務的，它決定了生產設備的實用性、先進性和自動化程度的高低。它通過執(zhí)行預定的控制程序，使生產設備實現(xiàn)規(guī)定的動作和目標，以達到正確和安全的自動工作的目的。電控系統(tǒng)除正確、可靠地控制機床動作外，應保證電控系統(tǒng)本身處于正確的狀態(tài)，一旦出現(xiàn)錯誤，電控系統(tǒng)應具有自診斷和保護功能，自動或提示操作者作相應的操作處理。(1)電氣控制的特點和主要內容 按照規(guī)定的循環(huán)程序進行順序動作是生產設備自動化的工作特點，電氣控制系統(tǒng)的任務就是按照生產設備的生產工藝要求安排工作循環(huán)程序，控制執(zhí)行元件，驅動各動力部件進行自動化加工。因此，電氣控制系統(tǒng)應滿足如下基本要求: 最大限度地滿足生產設備和工藝對電氣

42、控制線路的要求;保證控制線路的工作安全和可靠；在滿足生產工藝要求的前提下，控制線路力求經(jīng)濟、簡單； 應具有必要的保護環(huán)節(jié)，以確保設備的安全運行。電氣控制系統(tǒng)主要構成有主電路、控制電路、控制程序和相關配件等部分。(2)電氣控制系統(tǒng)工作循環(huán)的表示方法 生產設備的工作循環(huán)是設計電氣控制系統(tǒng)循環(huán)程序的主要依據(jù)，一般有三種表示方法:l)工作循環(huán)圖表示的工作循環(huán) 主要用于表示單臺生產設備的工作循環(huán)。圖1-6所示為一臺雙工位組合機床的工作循環(huán)圖。2）工作循環(huán)周期表示的工作循環(huán) 對于動作復雜的自動線，很難用工作循環(huán)圖表示清楚，一般采用工作循環(huán)周期表的方式表示工作過程。3)功能流程圖表示的工作循環(huán) 功能流程圖是

43、一種專用于工業(yè)順序控制程序設計的功能說明性語言，能清楚地表示控制系統(tǒng)的信息傳遞過程和輸入、輸出信號的邏輯關系?？梢詷嗣鬏斎搿⑤敵鲂盘?，執(zhí)行元件的名稱、代號和在控制裝置中的地址編碼。功能圖的基木構成元素是步、有向線段、轉移和動作說明。圖1-7是一個分別完成上料、鉆孔和卸件工作的3工位旋轉工作臺的功能流程圖。(3)電氣控制的操作方式 自動化生產設備具有多種工作方式，一般用手動多路轉換開關選擇操作方式，在不同操作方式下，系統(tǒng)自動調用不同的工作程序。1)自動循環(huán)(或稱"連續(xù)循環(huán)") 在自動循環(huán)方式下，按下"循環(huán)開始“按鈕，生產設備將按預定的循環(huán)動作一次又一次地連續(xù)運行，只

44、有在按下"預停"按鈕，該次循環(huán)結束后才會停止運行。2)半自動循環(huán)(或稱"單次循環(huán)")在此操作方式下，每次工作循環(huán)都必須按下"循環(huán)開始"按鈕才能開始運行。在手動上下料和手動裝夾工件時，這種方式是十分必要的。3)調整 在對生產設備進行調試或對設備的某個部分進行調整時，都需要各動力部件能單獨地作"單步"動作。常用的方法是對應于每一個動作都單設一個調整按鈕，因而操縱臺往往被大量的調整按鈕占用。在采用PPLC作為電控裝置時，可用編碼的方法減少調整按鈕數(shù)量，同時也減少了占用PLC輸入端的數(shù)量。4） 開工循環(huán)和收工循環(huán) 自動線有

45、多個加工工位。如果在各工位上都沒有工件時，開始自動線的工作循環(huán)稱為"開工循嚇"。如果再無工件迸如自動線則自動線應開始"收工循環(huán)"。之所以設置"開工循環(huán)"和"收工循環(huán)"兩種操作方式，是因為有些自動線的加工工位上不允許工件空缺。如在對工件在工位上放置情況進行氣壓密封性檢查時，因工件空缺無法發(fā)出信號。(4)電氣控制的聯(lián)鎖要求 生產設備在運行中，各動力部件的動作有著嚴格的相互關系，這主要是通過電氣控制系統(tǒng)的聯(lián)鎖功能來加以保證的。按聯(lián)鎖信號電路中所起的作用，可以分為聯(lián)鎖、自鎖、互鎖、短時聯(lián)鎖、長時聯(lián)鎖等。其基本要求為:1)

46、在機床起動后，液壓泵電動機已起動信號是控制程序中必要的長時聯(lián)鎖信號，任何時候液壓泵電動機停轉，控制程序都應立即停止執(zhí)行。2)在滑臺快迸、快退時，工件定位、夾緊信號應作為長時聯(lián)鎖信號。3)在滑臺工作進給時，工件定位、夾緊信號、主軸電動機已起動信號、冷卻泵潤滑電動機己起動信號在工作進給的全過程中作為長時聯(lián)鎖信號。4)在輸送帶、移動工作臺移動和回轉工作臺轉動時，拔銷、松開信號、輸送機構或工作臺抬起信號、各動力部件處于原位的信號是長時聯(lián)鎖信號。5) 在接通電動機正·反轉的電路中及在控制滑臺向前、向后的程序中，應加入"正一反"，"前一后"互鎖信號。6)

47、監(jiān)視液壓系統(tǒng)壓力的"壓力繼電器"，因壓力的波動會出現(xiàn)瞬時的抖動，因而在用"壓力繼電器"作為工件的夾緊信號時，應對信號作延時處理，或者只能作為短時聯(lián)鎖信號。在用"壓力繼電器"信號作為滑臺死擋鐵停留信號時，則應在滑臺終端同時加上終點行程開關，只有在終點行程開關已壓合的情況下，"壓力繼電器"信號才有效。7) 在液壓系統(tǒng)中使用帶機械定位的二位三通電磁閥時，控制程序中可使用短時聯(lián)鎖信號。如果因工藝要求該信號必須是長時聯(lián)鎖，即如果該聯(lián)鎖信號消失，動作應該停止，則可以在聯(lián)鎖信號消失時，擁該聯(lián)鎖信號的反相信號使二位三通閥復位，也可

48、以起到長時聯(lián)鎖的作用。8)在拍動循環(huán)"操作方式下，上次循環(huán)的"加工完成"信號是起動下次循環(huán)的短時聯(lián)鎖信號。特別是在自動線的工作循環(huán)申，如果上一次工作循環(huán)沒有完成，即沒有"加工完成"信號，是不允許開始下次循環(huán)的。9） 在多面組合機床中，在有刀具相撞的危險區(qū)，應加互鎖信號，各滑臺應依次單獨進入加工區(qū)，避免相撞。10)在具有主軸定位的鍾削機床中，主軸已定位信號是滑臺快迸和快退的聯(lián)鎖信號，而在滑臺工進時，要起動主軸旋轉則必須有主軸定位已撤銷的聯(lián)鎖信號。以上是加工設備自動化程序設計中應考慮的一般聯(lián)鎖原則。必須說明的是，因為加工設備的配置形式是多種多樣的，

49、電氣控制程序的設計必須在充分了解機床工藝要求的基礎上，按實際需要考慮聯(lián)鎖關系，不可一概而論，更不是聯(lián)鎖信號越多越好，重復的相不必要的聯(lián)鎖會增加故障概率，降低可靠性。在多段結構的自動線控制程序中，還需特別注意段與段之間的連接部件動作的聯(lián)鎖，以避免碰撞事故。(5)常用的電氣控制系統(tǒng) 從控制的方式來看，電氣控制系統(tǒng)可以分為程序控制和數(shù)字控制兩大類。常見的電氣控制系統(tǒng)主要有以下4種:1)固定接線控制系統(tǒng) 各種電器元件和電子器件采用導線和印制電路板連接，實現(xiàn)規(guī)定的某種邏輯關系并完成邏輯判斷和控制的電控裝置，稱為固定接線控制系統(tǒng)。在這種系統(tǒng)中，任何邏輯關系和程序的修改都要用重新接線或對印制電路板重新布線的

50、方法解決，因而，修改程序較為困難，主要用于小型簡單的控制系統(tǒng)。這類系統(tǒng)按所用元器件分為以下兩種類型: 繼電器一接觸器控制系統(tǒng) 是由各種中間繼電器、接觸器、時間繼電器、計數(shù)繼電器等組成的控制裝置。由于其價格低廉和易于掌握，在十幾個繼電器以下的系統(tǒng)中仍普遍采用。此外，在己被廣泛使用的PLC和各種計算機控制系統(tǒng)中，由繼電器、接觸器組成的控制電路也是不可少的。一個可靠的電控系統(tǒng)必須考慮到當PLC和計算機失靈時仍能保護機床設備和人身的安全。因此在總停、故障處理和防護系統(tǒng)中，仍然采用繼電器一接觸器電路。 固體電子電路系統(tǒng) 是指由各類電子芯片或半導體邏輯元件組成的電控裝置，由于其無接觸觸點和無機械動作部件，

51、其壽命和可靠性均高于繼電器一接觸器系統(tǒng)，而價格同樣低廉，所以在小型的程序無需改變的系統(tǒng)中仍有應用，或者在系統(tǒng)的部件控制環(huán)節(jié)上應用。2) 可編程序控制系統(tǒng) 可編程序控制器（PLC)是由以微處理器為核心，利用計算機技術組成的通用電控裝置，一般具有開關量和模擬量輸入/輸出、邏輯運算、四則算術運算、記時、計數(shù)、比較、通信等功能。因為是通用裝置，是在具有完善的質量保證體系的工廠申批量生產，因而具有可靠性高、功能配置靈活、調試周期短、性能價格比高等優(yōu)點。P憂與計算機和固體電子電路控制系統(tǒng)最大的不同之處還在于FLC備有編程器，通過編程器可以利用人們熟悉的傳統(tǒng)方法(如梯形圖)編制程序，簡單易學。另外，通過編程

52、器可以在現(xiàn)場很方便地更改程序，大大縮短了調試時間。因此，在組合機床和自動線上大都己采用PLC系統(tǒng)。3)帶有數(shù)控功能的PLC 將數(shù)控模塊插人PLC母線底板或以電纜外接于PLC總線，與PLC的CPU進行通信，這些數(shù)字模塊自備微處理器，并在模塊的內存中存儲工件程序，可以在PLC系統(tǒng)中獨立工作，自動完成程序指定的操作。一般這種數(shù)控模塊可以控制1-3軸，有的還具有2軸或3軸的插補功能。3) 分布式數(shù)控系統(tǒng)(DNC) 對于復雜的數(shù)控組合機床自動線，分布式數(shù)控系統(tǒng)是最合適的系統(tǒng)。分布式數(shù)控系統(tǒng)是將單軸數(shù)控系統(tǒng)(有時也有少量的2軸、3軸數(shù)控系統(tǒng))作為控制基層設備級的基本單元，與主控系統(tǒng)和中央控制系統(tǒng)進行總線連

53、接或點對點連接，以通信的方式進行分時控制的一種系統(tǒng)。4、計算機控制計算機在機械制造中的應用已成為機械制造自動化發(fā)展中的一個主要方向，而且在生產設備的控制自動化方面起著越來越重要的作用。1）普通數(shù)控機床的控制普通數(shù)控機床(NC)，包括單一用途的車床、鉆床、銑床、鍾床、磨床等。它們是采用專用的計算機或稱"數(shù)控裝置"，以數(shù)碼的形式編制加工程序，控制機床各運動部件的動作順序、速度、位移量及各種輔助功能，以實現(xiàn)機床加工過程的自動化。2）加工中心的控制加工中心(MC)是一種結構復雜的數(shù)控機床，能自動地進行多種加工，如銑削、鉆孔、鏜孔、锪平面、鉸孔、攻螺紋等。工件在一次裝夾中，能完成除工

54、件基面以外的其余各面的加工。它的刀庫中可裝幾種到上百種刀具，以供選擇，并由自動換刀裝置實現(xiàn)自動換刀?？梢哉f，加工中心實質就是能夠自動進行換刀的數(shù)控機床。加工中心目前多數(shù)都采用小型計算機進行控制。加工中心能夠實現(xiàn)對同族零件的自動加工，變換品種方便。然而，由于加工中心投資較大，所以要求機床必須具有很高的利用率。3）計算機數(shù)控計算機數(shù)控 (CNC) 與普通數(shù)控的區(qū)別，是在數(shù)控裝置部分引入了一臺小型通用計算機。它具有功能適應性強、工藝過程控制系統(tǒng)和管理信息系統(tǒng)能密切配合、操作方便等優(yōu)點。然而，這種控制系統(tǒng)只是在出現(xiàn)了價格便宜的微型機以后，才得到較快的發(fā)展。4）計算機群控計算機群控系統(tǒng)是由一臺計算機和一

55、組數(shù)控機床組成，以滿足各臺機床共享數(shù)據(jù)的需要。它和計算機數(shù)控系統(tǒng)的區(qū)別是用一臺較大型的計算機來代替專用的小型機，并按分時方式控制多臺機床。圖1-8所示為一個計算機群控系統(tǒng)，它包括一臺中心計算機、給各臺數(shù)控機床傳送零件加工程序的緩沖存儲器以及數(shù)控機床等部分。中心計算機要完成三項有關群控功能:從緩沖存儲器中取出數(shù)控指令;將信息按照機床進行分類，然后再去控制計算機和機床之間的雙向信息流，使機床一旦要求數(shù)控指令時便能立即予以滿足，否則，在工件被加工表面上會留下明顯的停刀痕跡。這種控制信息流的功能稱為通道控制;中心計算機還處理機床反饋信息，供管理信息系統(tǒng)使用。(1)間接式群控系統(tǒng) 間接式群控系統(tǒng)又稱紙帶

56、輸入機旁路式系統(tǒng)，它是用數(shù)字通信傳輸線路將數(shù)控系統(tǒng)和群控計算機直接連接起來，并將紙帶輸入機取掉(旁路)。圖1-9所示為間接式群控系統(tǒng)示意圖，圖中只繪出一臺機床。 可以看出，這種系統(tǒng)只是取代了普通數(shù)控系統(tǒng)中紙帶輸入機這部分功能，數(shù)控裝置硬件線路的功能仍然沒有被計算機軟件所取代，所有分析、邏輯和插補功能，還是由數(shù)控裝置硬件線路來完成。(2)直接式群控系統(tǒng) 直接式群控(DNC)系統(tǒng)比間接式群控系統(tǒng)又向前發(fā)展了一步，由計算機代替硬件存數(shù)控裝置的部分或全部功能。根據(jù)控制的方式又可分為器單機控制式、串聯(lián)式和柔性式三種基本類型。在這種系統(tǒng)中，幾臺乃至幾十臺數(shù)控機床或其他數(shù)控設備，接受從遠處中中心計算機(或計

57、算機系統(tǒng))的磁盤或磁帶上檢索出來的遙控指令，這些指令是通過傳輸線以聯(lián)機、實時、分時的方式送到機床控制器(MCU)，數(shù)控系統(tǒng)實現(xiàn)對機床的控制。數(shù)控機床直接群控系統(tǒng)的優(yōu)點有:加工系統(tǒng)可以擴大;零件編程容易;所有必需的數(shù)據(jù)信息可存儲在外存儲圖1-9間接式群控系統(tǒng)器內，根據(jù)需要可隨時調用;容易收集與生產量、生產時間、生產進度、成本、刀具耐用度等有關的數(shù)據(jù);對操作人員技術水平要求不高;生產效率高，可按計劃迸行工作。這種系統(tǒng)投資較大，在經(jīng)濟效益方面應加以考慮。另外，如果中心計算機一且發(fā)生故障，會使直接群控系統(tǒng)全部停機，這會造成重大損失。5）適應控制在實際工作中，大多數(shù)控制系統(tǒng)的動態(tài)特性不是恒定的。這是因為

58、各種控制元件，隨著使用時間的增加而在老化，工作環(huán)境也在不斷變化，元件參數(shù)也在變化，致使控制系統(tǒng)的動態(tài)特性也發(fā)生變化。雖然在反饋控制中，系統(tǒng)的微小變化對動態(tài)特性的影響可以被減弱，然而，當系統(tǒng)的參數(shù)和環(huán)境變化比較顯著時，一般的反饋控制系統(tǒng)也不能保持最佳使用性能。這時只有采用適應能力較強的控制系統(tǒng)，才能滿足這一要求。所謂適應能力，就是系統(tǒng)本身能夠隨著環(huán)境條件或結構的不可預計的變化，自行調整或修改系統(tǒng)的參量。這種本身具有適應能力的控制系統(tǒng)，稱為適應控制系統(tǒng)。在適應控制系統(tǒng)中，必須能隨時識別動態(tài)特性，以便調整控制器參數(shù)，從而獲得最佳性能。這點具有很大吸引力，因為適應控制系統(tǒng)除了能適應環(huán)境變化以外，還能夠適應通常工程設計誤差或參數(shù)的變化，并且對系統(tǒng)中較次要元件的破壞，也能進行補償，因而增加了整個系統(tǒng)的可靠性。例如在數(shù)控機床上，刀具軌跡、切削條件、加工順序等都由穿孔帶或計算機命令