機(jī)械設(shè)計(jì)論文

1、 學(xué)號：0902010445*學(xué)院畢業(yè)論文題目：數(shù)控機(jī)床分類及軸類零件加工所在院系：機(jī)電工程學(xué)院所學(xué)專業(yè)：機(jī)電一體化技術(shù)所在班級：09機(jī)電四班學(xué)生姓名：*指導(dǎo)老師：#完成時間：2012年4月摘 要此次論文針對典型零件的工藝分析與加工及數(shù)控的發(fā)展。在數(shù)控加工中，從零件的設(shè)計(jì)圖紙到零件成品合格交付，不僅要考慮到數(shù)控程序的編制，還要考慮到諸如零件加工工藝路線的安排、加工機(jī)床的選擇、切削刀具的選擇、零件加工中的定位裝夾等一系列因素的影響，在開始編程前，必須要對零件設(shè)計(jì)圖紙和技術(shù)要求進(jìn)行詳細(xì)的數(shù)控加工工藝分析，以最終確定哪些是零件的技術(shù)關(guān)鍵，哪些是數(shù)控加工的難點(diǎn)，以及數(shù)控程序編制的難易程度。零件的數(shù)控加

2、工工藝分析是編制數(shù)控程序中最重要而又極其復(fù)雜的環(huán)節(jié)，也是數(shù)控加工工藝方案設(shè)計(jì)的核心工作，必須在數(shù)控加工方案制定前完成。一個合格的編程人員對數(shù)控機(jī)床及其控制系統(tǒng)的功能及特點(diǎn)，以及影響數(shù)控加工的每個環(huán)節(jié)都要有一個清晰、全面的了解，這樣才能避免由于工藝方案考慮不周而可能出現(xiàn)的產(chǎn)品質(zhì)量問題，造成無謂的人力、物力等資源的浪費(fèi)。 全面合理的數(shù)控加工工藝分析是提高數(shù)控編程質(zhì)量的重要保障。 數(shù)控車床是目前使用最廣泛的數(shù)控機(jī)床之一。數(shù)控車床主要用于加工軸類、盤類等回轉(zhuǎn)體零件。通過數(shù)控加工程序的運(yùn)行，可自動完成內(nèi)外圓柱面、圓錐面、成形表面、螺紋和端面等工序的切削加工，并能進(jìn)行車槽、鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔等工作。 關(guān)鍵詞

3、：切削機(jī)床；工藝分析 AbstractThis thesis focuses on the typical components and CNC machining process analysis and development. In NC, from parts of the design drawings to finished parts qualified to deliver, not only to consider the establishment of NC program, but also taking into account the processing rout

4、es such as the arrangement of parts, machine tools of choice, the choice of cutting tools, spare parts processing The positioning fixture and a series of factors, at the beginning of programming before, must be on the part design drawings and technical requirements detailed analysis of NC machining

5、process in order to finally determine which is the key technology components, which are difficult for NC machining, and ease of NC programming. Machining of parts of the preparation of numerical control program of the most important and most complex part, CNC machining process design is the core of

6、the work must be completed before the NC programming. A qualified programmers of CNC machine tool and control system functions and features, and influence every aspect of NC should have a clear and comprehensive understanding, so as to avoid the process plan as ill-considered product quality that ma

7、y occur problem, resulting in unnecessary human and material resources, waste of resources. Comprehensive and reasonable analysis of NC machining process is to improve the quality of an important guarantee for NC programming. CNC lathe is the most widely used one of CNC machine tools. CNC lathe is m

8、ainly used for machining shafts, classes and other rotary parts. Running through the NC program can be done automatically inside and outside cylindrical surface, conical surface, forming surface, thread and end the processes of cutting, and can be tank cars, drilling, reaming, reaming and so on. Key

9、words: cutting machine tools; Process Analysis目 錄引 言11概述11.1 加工工藝方法分類11.1.1 金屬切削類數(shù)控機(jī)床11.1.2 特種加工類數(shù)控機(jī)床11.1.3 板材加工類數(shù)控機(jī)床11.2 控制運(yùn)動軌跡分類11.2.1 點(diǎn)位控制數(shù)控機(jī)床11.2.2 直線控制數(shù)控機(jī)床21.2.3 輪廓控制數(shù)控機(jī)床21.3 驅(qū)動裝置的特點(diǎn)分類21.3.1 開環(huán)控制數(shù)控機(jī)床21.3.2 閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床21.3.3 半閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床31.3.4 混合控制數(shù)控機(jī)床32豐富的高速切削刀具軌跡策略32.1 確定刀具路徑應(yīng)滿足的基本要求32.2 刀具進(jìn)給要求32.3

10、粗加工刀具路徑要求42.3.1 插銑刀具路徑42.3.2 擺線刀具路徑42.4 精加工刀具路徑要求43數(shù)控系統(tǒng)的未來的發(fā)展43.1 數(shù)控系統(tǒng)向開放式體系結(jié)構(gòu)發(fā)展43.2 數(shù)控系統(tǒng)向軟數(shù)控方向發(fā)展53.3 數(shù)控系統(tǒng)控制性能向智能化方向發(fā)展53.4 數(shù)控系統(tǒng)向網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展63.5 數(shù)控系統(tǒng)向高可靠性方向發(fā)展63.6 數(shù)控系統(tǒng)向復(fù)合化方向發(fā)展63.7 數(shù)控系統(tǒng)向多軸聯(lián)動化方向發(fā)展64典型軸類零件的加工75數(shù)控機(jī)床故障排除方法及其注意事項(xiàng)85.1 故障排除方法85.1.1 初始化復(fù)位法85.1.2 參數(shù)更改，程序更正法85.1.3 調(diào)節(jié)，最佳化調(diào)整法85.1.4 備件替換法85.1.5 改善電源質(zhì)量

11、法85.1.6 維修信息跟蹤法85.2 維修中應(yīng)注意的事項(xiàng)8總 結(jié)10致 謝11參考文獻(xiàn)12引 言數(shù)控技術(shù)及數(shù)控機(jī)床在當(dāng)今機(jī)械制造業(yè)中的重要地位和巨大效益，顯示了其在國家基礎(chǔ)工業(yè)現(xiàn)代化中的戰(zhàn)略性作用，并已成為傳統(tǒng)機(jī)械制造工業(yè)提升改造和實(shí)現(xiàn)自動化、柔性化、集成化生產(chǎn)的重要手段和標(biāo)志。數(shù)控技術(shù)及數(shù)控機(jī)床的廣泛應(yīng)用，給機(jī)械制造業(yè)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品種類和檔次以及生產(chǎn)方式帶來了革命性的變化。數(shù)控機(jī)床是現(xiàn)代加工車間最重要的裝備。它的發(fā)展是信息技術(shù)(1T)與制造技術(shù)(MT)結(jié)合發(fā)展的結(jié)果?，F(xiàn)代的CAD/CAM、FMS、CIMS、敏捷制造和智能制造技術(shù)，都是建立在數(shù)控技術(shù)之上的。掌握現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)知識是現(xiàn)代機(jī)電類

12、專業(yè)學(xué)生必不可少的。1概述1.1 加工工藝方法分類1.1.1 金屬切削類數(shù)控機(jī)床與傳統(tǒng)的車、銑、鉆、磨、齒輪加工相對應(yīng)的數(shù)控機(jī)床有數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控鉆床、數(shù)控磨床、數(shù)控齒輪加工機(jī)床等。盡管這些數(shù)控機(jī)床在加工工藝方法上存在很大差別，具體的控制方式也各不相同，但機(jī)床的動作和運(yùn)動都是數(shù)字化控制的，具有較高的生產(chǎn)率和自動化程度。 在普通數(shù)控機(jī)床加裝一個刀庫和換刀裝置就成為數(shù)控加工中心機(jī)床。加工中心機(jī)床進(jìn)一步提高了普通數(shù)控機(jī)床的自動化程度和生產(chǎn)效率。例如銑、鏜、鉆加工中心，它是在數(shù)控銑床基礎(chǔ)上增加了一個容量較大的刀庫和自動換刀裝置形成的，工件一次裝夾后，可以對箱體零件的四面甚至五面大部分加工工序進(jìn)

13、行銑、鏜、鉆、擴(kuò)、鉸以及攻螺紋等多工序加工，特別適合箱體類零件的加工。加工中心機(jī)床可以有效地避免由于工件多次安裝造成的定位誤差，減少了機(jī)床的臺數(shù)和占地面積，縮短了輔助時間，大大提高了生產(chǎn)效率和加工質(zhì)量。 1.1.2 特種加工類數(shù)控機(jī)床除了切削加工數(shù)控機(jī)床以外，數(shù)控技術(shù)也大量用于數(shù)控電火花線切割機(jī)床、數(shù)控電火花成型機(jī)床、數(shù)控等離子弧切割機(jī)床、數(shù)控火焰切割機(jī)床以及數(shù)控激光加工機(jī)床等。 1.1.3 板材加工類數(shù)控機(jī)床常見的應(yīng)用于金屬板材加工的數(shù)控機(jī)床有數(shù)控壓力機(jī)、數(shù)控剪板機(jī)和數(shù)控折彎機(jī)等。近年來，其它機(jī)械設(shè)備中也大量采用了數(shù)控技術(shù)，如數(shù)控多坐標(biāo)測量機(jī)、自動繪圖機(jī)及工業(yè)機(jī)器人等。 1.2 控制運(yùn)動軌跡

14、分類1.2.1 點(diǎn)位控制數(shù)控機(jī)床位置的精確定位，在移動和定位過程中不進(jìn)行任何加工。機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)只控制行程終點(diǎn)的坐標(biāo)值，不控制點(diǎn)與點(diǎn)之間的運(yùn)動軌跡，因此幾個坐標(biāo)軸之間的運(yùn)動無任何聯(lián)系。可以幾個坐標(biāo)同時向目標(biāo)點(diǎn)運(yùn)動，也可以各個坐標(biāo)單獨(dú)依次運(yùn)動。 這類數(shù)控機(jī)床主要有數(shù)控坐標(biāo)鏜床、數(shù)控鉆床、數(shù)控沖床、數(shù)控點(diǎn)焊機(jī)等。點(diǎn)位控制數(shù)控機(jī)床的數(shù)控裝置稱為點(diǎn)位數(shù)控裝置。 1.2.2 直線控制數(shù)控機(jī)床直線控制數(shù)控機(jī)床可控制刀具或工作臺以適當(dāng)?shù)倪M(jìn)給速度，沿著平行于坐標(biāo)軸的方向進(jìn)行直線移動和切削加工，進(jìn)給速度根據(jù)切削條件可在一定范圍內(nèi)變化。 直線控制的簡易數(shù)控車床，只有兩個坐標(biāo)軸，可加工階梯軸。直線控制的數(shù)控銑床，有三

15、個坐標(biāo)軸，可用于平面的銑削加工。代組合機(jī)床采用數(shù)控進(jìn)給伺服系統(tǒng)，驅(qū)動動力頭帶有多軸箱的軸向進(jìn)給進(jìn)行鉆鏜加工，它也可算是一種直線控制數(shù)控機(jī)床。 數(shù)控鏜銑床、加工中心等機(jī)床，它的各個坐標(biāo)方向的進(jìn)給運(yùn)動的速度能在一定范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)整，兼有點(diǎn)位和直線控制加工的功能，這類機(jī)床應(yīng)該稱為點(diǎn)位/直線控制的數(shù)控機(jī)床。 1.2.3 輪廓控制數(shù)控機(jī)床輪廓控制數(shù)控機(jī)床能夠?qū)蓚€或兩個以上運(yùn)動的位移及速度進(jìn)行連續(xù)相關(guān)的控制，使合成的平面或空間的運(yùn)動軌跡能滿足零件輪廓的要求。它不僅能控制機(jī)床移動部件的起點(diǎn)與終點(diǎn)坐標(biāo)，而且能控制整個加工輪廓每一點(diǎn)的速度和位移，將工件加工成要求的輪廓形狀。 常用的數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控磨床就

16、是典型的輪廓控制數(shù)控機(jī)床。數(shù)控火焰切割機(jī)、電火花加工機(jī)床以及數(shù)控繪圖機(jī)等也采用了輪廓控制系統(tǒng)。輪廓控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)要比點(diǎn)位/直線控系統(tǒng)更為復(fù)雜，在加工過程中需要不斷進(jìn)行插補(bǔ)運(yùn)算，然后進(jìn)行相應(yīng)的速度與位移控制。 現(xiàn)在計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置的控制功能均由軟件實(shí)現(xiàn)，增加輪廓控制功能不會帶來成本的增加。因此，除少數(shù)專用控制系統(tǒng)外，現(xiàn)代計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置都具有輪廓控制功能。 1.3 驅(qū)動裝置的特點(diǎn)分類1.3.1 開環(huán)控制數(shù)控機(jī)床這類控制的數(shù)控機(jī)床是其控制系統(tǒng)沒有位置檢測元件，伺服驅(qū)動部件通常為反應(yīng)式步進(jìn)電動機(jī)或混合式伺服步進(jìn)電動機(jī)。數(shù)控系統(tǒng)每發(fā)出一個進(jìn)給指令，經(jīng)驅(qū)動電路功率放大后，驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)一個角度，再經(jīng)過齒輪

17、減速裝置帶動絲杠旋轉(zhuǎn)，通過絲杠螺母機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)換為移動部件的直線位移。移動部件的移動速度與位移量是由輸入脈沖的頻率與脈沖數(shù)所決定的。此類數(shù)控機(jī)床的信息流是單向的，即進(jìn)給脈沖發(fā)出去后，實(shí)際移動值不再反饋回來，所以稱為開環(huán)控制數(shù)控機(jī)床。 開環(huán)控制系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)簡單，成本較低。但是，系統(tǒng)對移動部件的實(shí)際位移量不進(jìn)行監(jiān)測，也不能進(jìn)行誤差校正。因此，步進(jìn)電動機(jī)的失步、步距角誤差、齒輪與絲杠等傳動誤差都將影響被加工零件的精度。開環(huán)控制系統(tǒng)僅適用于加工精度要求不很高的中小型數(shù)控機(jī)床，特別是簡易經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床。 1.3.2 閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床接對工作臺的實(shí)際位移進(jìn)行檢測，將測量的實(shí)際位移值反饋到數(shù)控裝置中，與輸入

18、的指令位移值進(jìn)行比較，用差值對機(jī)床進(jìn)行控制，使移動部件按照實(shí)際需要的位移量運(yùn)動，最終實(shí)現(xiàn)移動部件的精確運(yùn)動和定位。從理論上講，閉環(huán)系統(tǒng)的運(yùn)動精度主要取決于檢測裝置的檢測精度，也與傳動鏈的誤差無關(guān)，因此其控制精度高。圖1-3所示的為閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床的系統(tǒng)框圖。圖中A為速度傳感器、C為直線位移傳感器。當(dāng)位移指令值發(fā)送到位置比較電路時，若工作臺沒有移動，則沒有反饋量，指令值使得伺服電動機(jī)轉(zhuǎn)動，通過A將速度反饋信號送到速度控制電路，通過C將工作臺實(shí)際位移量反饋回去，在位置比較電路中與位移指令值相比較，用比較后得到的差值進(jìn)行位置控制，直至差值為零時為止。這類控制的數(shù)控機(jī)床，因把機(jī)床工作臺納入了控制環(huán)節(jié)，

19、故稱為閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床。 閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床的定位精度高，但調(diào)試和維修都較困難，系統(tǒng)復(fù)雜，成本高。 1.3.3 半閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床半閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床是在伺服電動機(jī)的軸或數(shù)控機(jī)床的傳動絲杠上裝有角位移電流檢測裝置（如光電編碼器等），通過檢測絲杠的轉(zhuǎn)角間接地檢測移動部件的實(shí)際位移，然后反饋到數(shù)控裝置中去，并對誤差進(jìn)行修正。通過測速元件A和光電編碼盤B可間接檢測出伺服電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而推算出工作臺的實(shí)際位移量，將此值與指令值進(jìn)行比較，用差值來實(shí)現(xiàn)控制。由于工作臺沒有包括在控制回路中，因而稱為半閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床。 半閉環(huán)控制數(shù)控系統(tǒng)的調(diào)試比較方便，并且具有很好的穩(wěn)定性。目前大多將角度檢測裝置和伺服電動機(jī)

20、設(shè)計(jì)成一體，這樣，使結(jié)構(gòu)更加緊湊。 1.3.4 混合控制數(shù)控機(jī)床將以上三類數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)結(jié)合起來，就形成了混合控制數(shù)控機(jī)床?；旌峡刂茢?shù)控機(jī)床特別適用于大型或重型數(shù)控機(jī)床，因?yàn)榇笮突蛑匦蛿?shù)控機(jī)床需要較高的進(jìn)給速度與相當(dāng)高的精度，其傳動鏈慣量與力矩大，如果只采用全閉環(huán)控制，機(jī)床傳動鏈和工作臺全部置于控制閉環(huán)中，閉環(huán)調(diào)試比較復(fù)雜?；旌峡刂葡到y(tǒng)又分為兩種形式： （1）開環(huán)補(bǔ)償型。它的基本控制選用步進(jìn)電動機(jī)的開環(huán)伺服機(jī)構(gòu)，另外附加一個校正電路。用裝在工作臺的直線位移測量元件的反饋信號校正機(jī)械系統(tǒng)的誤差。 （2）半閉環(huán)補(bǔ)償型。它是用半閉環(huán)控制方式取得高精度控制，再用裝在工作臺上的直線位移測量元件實(shí)現(xiàn)全閉環(huán)

21、修正，以獲得高速度與高精度的統(tǒng)一。其中A是速度測量元件（如測速發(fā)電機(jī)），B是角度測量元件，C是直線位移測量元件。2豐富的高速切削刀具軌跡策略以高切削速度、高進(jìn)給速度和高加工精度為主要特征的高速切削技術(shù)，最近十幾年發(fā)展迅在航空航天、模具制造及精密微細(xì)加工等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。因此，高速加工技術(shù)的研究已成為國內(nèi)外制造領(lǐng)域重要的研究項(xiàng)目之一。 2.1 確定刀具路徑應(yīng)滿足的基本要求高速切削不僅提高了對機(jī)床、夾具、刀具和刀柄的要求，同時也要求改進(jìn)刀具路徑策略，因?yàn)槿袈窂讲缓侠?，在切削過程中就會引起切削負(fù)荷的 突變，從而給零件、機(jī)床和刀具帶來沖擊，破壞加工質(zhì)量，損傷刀具。在高速切削中由于切削速度和進(jìn)給速度

22、都很快，這種損害比在普通切削中要嚴(yán)重的多，因此，必須研究適合高速切削的路徑，將切削過程中切削負(fù)荷的突變降至最低。可以說，高速切削機(jī)床只有有了合理的高速刀具軌跡才能真正獲得最大效益。 為了消除切削過程中切削負(fù)荷的突變，刀具路徑應(yīng)滿足以下基本要求： 切削是等體積切削，即切削過程中切削力恒定。 盡量減少空行程。 盡量減少進(jìn)給速度的損失。 通用的刀具路徑2.2 刀具進(jìn)給要求進(jìn)刀時采用螺旋或弧進(jìn)刀，使刀具逐漸切入零件，以保證切削力不發(fā)生突變，延長刀具壽命。 切削速度的連續(xù)和無突變，使切削連續(xù)平穩(wěn)，否則，將產(chǎn)生沖擊。 切削時使用順銑使切削過程穩(wěn)定，不易過切，刀具磨損小，表面質(zhì)量好。 采用小的軸向切深以保證

23、小的切削力、少的切削熱和排屑的順暢。無切削方向突變，即刀具軌跡是無尖角的，普通加工軌跡的尖角處用圓弧或其他曲線來取代，從而保證切削方向的變化是逐漸的而不 是突變的。這樣有兩點(diǎn)好處：一是現(xiàn)代高速機(jī)床的控制系統(tǒng)都有程序段前視和尖角自動減速功能，即在到達(dá)尖角前，將自動降低進(jìn)給速度，這樣雖然減小了沖擊，且 避免了過切，但卻損失了進(jìn)給速度。軌跡是無尖角的，自然也就避免了這種情況的發(fā)生；二是在尖角處切削負(fù)荷會突然加大，引起沖擊。軌跡是無尖角的 時候這種問題同樣不存在。 采用等高線軌跡，加工余量均勻的走刀路線可取得好的效果。為采用等高線法的刀具軌跡，刀具沿X或Y軸方向平動，完成金屬的切除， 這樣可保證高速加

24、工中切削余量均勻，對加工穩(wěn)定，尤其是刀具壽命的延長有利2.3 粗加工刀具路徑要求Z向等高線層切法，即將零件分成若干層，一層一層逐層往下切，在每層中將零件的所有區(qū)域加工完再進(jìn)人下一層，在每一層均采用螺旋或圓弧進(jìn)刀，同時 采用無尖角刀具軌跡。這樣有利于排屑，也避免了切削力發(fā)生突變。對薄壁件來說，更應(yīng)采用這種刀具軌跡，因?yàn)檫@種刀具軌跡在切削過程中還能使薄壁 保持較好的剛性。 2.3.1 插銑刀具路徑對于深度很深的腔體的粗加工可采用插銑的方法來進(jìn)行，因?yàn)榍惑w很深時，需要很長的刀具，這時刀具的剛性很差，按常規(guī)的切削路線切削刀具易變形，而且也易產(chǎn)生振動，影響加工質(zhì)量和效率，采用插銑的軌跡正好可解決這一問題

25、。 2.3.2 擺線刀具路徑另一種更新的粗加工刀具軌跡是擺線刀具軌跡，“擺線”是指當(dāng)一個圓沿著一條曲線作純滾動時，圓上某一固定點(diǎn)的軌跡。采用 這種刀具軌跡使刀具在切削時距某條曲線(一般是零件的輪廓線及其平移線)保持一個恒定的半徑，從而可使進(jìn)給速度在加工過程中可保持不變，而且這時的徑向吃刀量一般取刀具直徑的5%左右，因此刀具的冷卻條件良好，刀具的壽命較長。這對高速加工是非常有利的。2.4 精加工刀具路徑要求加工時常用的刀具路徑有：先在陡峭面用Z向等高線層切法加工，然后在非陡峭面采用表面輪廓軌跡法加工； 先用表面輪廓軌跡法加工所有面，再在垂直方向上加工陡峭面。 薄壁件的精加工采用Z向等高線層切法。

26、 當(dāng)然在加工過程中同樣每一層都要盡量作到螺旋或圓弧進(jìn)刀，采用無尖角刀具軌跡3數(shù)控系統(tǒng)的未來的發(fā)展3.1 數(shù)控系統(tǒng)向開放式體系結(jié)構(gòu)發(fā)展20世紀(jì)90年代以來，由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，推動數(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、硬件資源開發(fā)開放式體系結(jié)構(gòu)的新一代數(shù)控系統(tǒng)。開放式體系結(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。近幾年許多國家紛紛研究開發(fā)這種系統(tǒng)，如美國科學(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“自動化系統(tǒng)中開放式體系結(jié)構(gòu)”O(jiān)SACA，日本的OSEC計(jì)劃等。開放式

27、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)升級和更新變得更加簡單快捷。開放式體系結(jié)構(gòu)的新一代數(shù)控系統(tǒng)，其硬件、軟件和總線規(guī)范都是對外開放的，數(shù)控系統(tǒng)制造商和用戶可以根據(jù)這些開放的資源進(jìn)行的系統(tǒng)集成，同時它也為用戶根據(jù)實(shí)際需要靈活配置數(shù)控系統(tǒng)帶來極大方便，促進(jìn)了數(shù)控系統(tǒng)多檔次、多品種的開發(fā)和廣泛應(yīng)用，開發(fā)生產(chǎn)周期大大縮短。同時，這種數(shù)控系統(tǒng)可隨CPU升級而升級，而結(jié)構(gòu)可以保持不變。3.2 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)向開放體系結(jié)構(gòu)發(fā)展，而且正

28、在從硬數(shù)控向軟數(shù)控方向發(fā)展的趨勢。傳統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)，如FANUC 0系統(tǒng)、MITSUBISHI M50系統(tǒng)、SINUMERIK 810M/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。但由于開放體系結(jié)構(gòu)數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展，傳統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)的市場正在受到挑戰(zhàn)，已逐漸減小?！癙C嵌入NC”結(jié)構(gòu)的開放式數(shù)控系統(tǒng)，如FANUC18i、16i系統(tǒng)、SINUMERIK 840D系統(tǒng)、Num1060系統(tǒng)、AB 9/360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)合開發(fā)的產(chǎn)品。它具有一定的開放性，但由于它的NC部分仍然是傳統(tǒng)

29、的數(shù)控系統(tǒng)，用戶無法介入數(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，價格昂貴。“NC嵌入PC”結(jié)構(gòu)的開放式數(shù)控系統(tǒng)它由開放體系結(jié)構(gòu)運(yùn)動控制卡和PC機(jī)共同構(gòu)成。這種運(yùn)動控制卡通常選用高速DSP作為CPU，具有很強(qiáng)的運(yùn)動控制和PLC控制能力。它本身就是一個數(shù)控系統(tǒng)，可以單獨(dú)使用。它開放的函數(shù)庫供用戶在WINDOWS平臺下自行開發(fā)構(gòu)造所需的控制系統(tǒng)。因而這種開放結(jié)構(gòu)運(yùn)動控制卡被廣泛應(yīng)用于制造業(yè)自動化控制各個領(lǐng)域。如美國Delta Tau公司用PMAC多軸運(yùn)動控制卡構(gòu)造的PMAC-NC數(shù)控系統(tǒng)、日本MAZAK公司用三菱電機(jī)的MELDASMAGIC 64構(gòu)造的MAZATROL 640 CNC等。SOFT

30、型開放式數(shù)控系統(tǒng)這是一種最新開放體系結(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)動程序一樣。用戶可以在WINDOWS NT平臺上，利用開放的CNC內(nèi)核，開發(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型開放式數(shù)控系統(tǒng)具有最高的性能價格比，因而最有生命力。通過軟件智能替代復(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。其它型產(chǎn)品有美國MDSI公司的Open CNC、德國Power Automation公司的PA8000 N

31、T等。3.3 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)自動生成、三維刀具補(bǔ)償、運(yùn)動參數(shù)動態(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)動和智能化進(jìn)給伺服裝置，能自動識別負(fù)載并自動優(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)控裝置研究會針對鉆削的智能加工方案具有代表性。3.4 數(shù)控系統(tǒng)向網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展數(shù)控

32、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)場和企業(yè)內(nèi)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，越來越多的國內(nèi)用戶在進(jìn)口數(shù)控機(jī)床時要求具有遠(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、

33、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。柔性自動化技術(shù)以易于聯(lián)網(wǎng)和集成為目標(biāo)，同時注重加強(qiáng)單元技術(shù)的開拓、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)向開放、集成和智能化方向發(fā)展3.5 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)。對于每天工作兩班的無人工廠而言，如果要求在16小時內(nèi)連續(xù)正常工作，無故障率在P(t)99%以上，則數(shù)控機(jī)床的平均無故障運(yùn)行時間MTBF就必須大于3000小時。我們只對某一臺數(shù)控

34、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)高一個數(shù)量級)。此時數(shù)控系統(tǒng)的MTBF就要大于33333.3小時，而其中的數(shù)控裝置、主軸及驅(qū)動等的MTBF就必須大于10萬小時。如果對整條生產(chǎn)線而言，可靠性要求還要更高。當(dāng)前國外數(shù)控裝置的MTBF值已達(dá)6000小時以上，驅(qū)動裝置達(dá)30000小時以上，但是，可以看到距理想的目標(biāo)還有差距。3.6 數(shù)控系統(tǒng)向復(fù)合化方向發(fā)展在零件加工過程中有大量的無用時間消耗在工件搬運(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用時間，人們希望將不同的加工功能整合在同一臺機(jī)床上，因此，復(fù)合功能的機(jī)床成為近年來發(fā)展很快的機(jī)種。 柔性制

35、造范疇的機(jī)床復(fù)合加工概念是指將工件一次裝夾后，機(jī)床便能按照數(shù)控加工程序，自動進(jìn)行同一類工藝方法或不同類工藝方法的多工序加工，以完成一個復(fù)雜形狀零件的主要乃至全部車、銑、鉆、鏜、磨、攻絲、鉸孔和擴(kuò)孔等多種加工工序。普通的數(shù)控系統(tǒng)軟件針對不同類型的機(jī)床使用不同的軟件版本，比如Siemens的810M系統(tǒng)和802D系統(tǒng)就有車床版本和銑床版本之分。復(fù)合化的要求促使數(shù)控系統(tǒng)功能的整合。目前，主流的數(shù)控系統(tǒng)開發(fā)商都能提供高性能的復(fù)合機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)。 3.7 數(shù)控系統(tǒng)向多軸聯(lián)動化方向發(fā)展由于在加工自由曲面時，3軸聯(lián)動控制的機(jī)床無法避免切速接近于零的球頭銑刀端部參予切削，進(jìn)而對工件的加工質(zhì)量造成破壞性影響，而5

36、軸聯(lián)動控制對球頭銑刀的數(shù)控編程比較簡單，并且能使球頭銑刀在銑削3維曲面的過程中始終保持合理的切速，從而顯著改善加工表面的粗糙度和大幅度提高加工效率，因此，各大系統(tǒng)開發(fā)商不遺余力地開發(fā)5軸、6軸聯(lián)動數(shù)控系統(tǒng)，隨著5軸聯(lián)動數(shù)控系統(tǒng)和編程軟件的成熟和日益普及，5軸聯(lián)動控制的加工中心和數(shù)控銑床已經(jīng)成為當(dāng)前的一個開發(fā)熱點(diǎn)。最近，國外主要的系統(tǒng)開發(fā)商在6軸聯(lián)動控制系統(tǒng)的研究上已經(jīng)取得和很大進(jìn)展，在6軸聯(lián)動加工中心上可以使用非旋轉(zhuǎn)刀具加工任意形狀的三維曲面，且切深可以很薄，但加工效率太低一時尚難實(shí)用化。電子技術(shù)、信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、模糊控制技術(shù)的發(fā)展使新一代數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)水平大大提高，促進(jìn)了數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)的蓬勃

37、發(fā)展，也促進(jìn)了現(xiàn)代制造技術(shù)的快速發(fā)展。數(shù)控機(jī)床性能在高速度、高精度、高可靠性和復(fù)合化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化、柔性化、綠色化方面取得了長足的進(jìn)步?，F(xiàn)代制造業(yè)正在迎來一場新的技術(shù)革命。4典型軸類零件的加工FUNAC數(shù)控車編程如下:O9002N10 G50 X40 Z5（設(shè)立坐標(biāo)系，定義對刀點(diǎn)的位置）N20 M03 S400 （主軸以400r/min旋轉(zhuǎn)）N25 G50 S1000 （主軸最大限速1000r/min旋轉(zhuǎn)）N30 G96 S80 （恒線速度有效，線速度為80m/min）N40 G00 X0 （刀到中心，轉(zhuǎn)速升高，直到主軸到最大限速）N50 G01 Z0 G98 F60 （工進(jìn)接觸工件）N60

38、 G03 U24 W-24 R15 （加工R15 圓弧段）N70 G02 X26 Z-31 R5 （加工R5 圓弧段）N80 G01 Z-40 （加工26 外圓）N90 X40 Z5 （回對刀點(diǎn)） N100 G97 S300 （取消恒線速度功能，設(shè)定主軸按300r/min 旋轉(zhuǎn)）N110 M30 （主軸停、主程序結(jié)束并復(fù)位5數(shù)控機(jī)床故障排除方法及其注意事項(xiàng)由于經(jīng)常參加維修任務(wù)，有些維修經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)結(jié)合有關(guān)理論方面的闡述，在以下列出，希望拋磚引玉。5.1 故障排除方法5.1.1 初始化復(fù)位法一般情況下，由于瞬時故障引起的系統(tǒng)報(bào)警，可用硬件復(fù)位或開關(guān)系統(tǒng)電源依次來清除故障，若系統(tǒng)工作存貯區(qū)由于掉電，拔

39、插線路板或電池欠壓造成混亂，則必須對系統(tǒng)進(jìn)行初始化清除，清除前應(yīng)注意作好數(shù)據(jù)拷貝記錄，若初始化后故障仍無法排除，則進(jìn)行硬件診斷。 5.1.2 參數(shù)更改，程序更正法系統(tǒng)參數(shù)是確定系統(tǒng)功能的依據(jù)，參數(shù)設(shè)定錯誤就可能造成系統(tǒng)的故障或某功能無效。有時由于用戶程序錯誤亦可造成故障停機(jī)，對此可以采用系統(tǒng)的塊搜索功能進(jìn)行檢查，改正所有錯誤，以確保其正常運(yùn)行。 5.1.3 調(diào)節(jié)，最佳化調(diào)整法調(diào)節(jié)是一種最簡單易行的辦法。通過對電位計(jì)的調(diào)節(jié)，修正系統(tǒng)故障。如某廠維修中，其系統(tǒng)顯示器畫面混亂，經(jīng)調(diào)節(jié)后正常。如在某廠，其主軸在啟動和制動時發(fā)生皮帶打滑，原因是其主軸負(fù)載轉(zhuǎn)矩大，而驅(qū)動裝置的斜升時間設(shè)定過小，經(jīng)調(diào)節(jié)后正常

40、。 最佳化調(diào)整是系統(tǒng)地對伺服驅(qū)動系統(tǒng)與被拖動的機(jī)械系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)最佳匹配的綜合調(diào)節(jié)方法，其辦法很簡單，用一臺多線記錄儀或具有存貯功能的雙蹤示波器，分別觀察指令和速度反饋或電流反饋的響應(yīng)關(guān)系。通過調(diào)節(jié)速度調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)和積分時間，來使伺服系統(tǒng)達(dá)到即有較高的動態(tài)響應(yīng)特性，而又不振蕩的最佳工作狀態(tài)。在現(xiàn)場沒有示波器或記錄儀的情況下，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，即調(diào)節(jié)使電機(jī)起振，然后向反向慢慢調(diào)節(jié)，直到消除震蕩即可。 5.1.4 備件替換法用好的備件替換診斷出壞的線路板，并做相應(yīng)的初始化啟動，使機(jī)床迅速投入正常運(yùn)轉(zhuǎn)，然后將壞板修理或返修，這是目前最常用的排故辦法。 5.1.5 改善電源質(zhì)量法目前一般采用穩(wěn)壓電源，來改善電源

41、波動。對于高頻干擾可以采用電容濾波法，通過這些預(yù)防性措施來減少電源板的故障。 5.1.6 維修信息跟蹤法一些大的制造公司根據(jù)實(shí)際工作中由于設(shè)計(jì)缺陷造成的偶然故障，不斷修改和完善系統(tǒng)軟件或硬件。這些修改以維修信息的形式不斷提供給維修人員。以此做為故障排除的依據(jù)，可正確徹底地排除故障。 5.2 維修中應(yīng)注意的事項(xiàng)從整機(jī)上取出某塊線路板時，應(yīng)注意記錄其相對應(yīng)的位置，連接的電纜號，對于固定安裝的線路板，還應(yīng)按前后取下相應(yīng)的壓接部件及螺釘作記錄。拆卸下的壓件及螺釘應(yīng)放在專門的盒內(nèi)，以免丟失，裝配后，盒內(nèi)的東西應(yīng)全部用上，否則裝配不完整。 電烙鐵應(yīng)放在順手的前方，遠(yuǎn)離維修線路板。烙鐵頭應(yīng)作適當(dāng)?shù)男拚?，以適

42、應(yīng)集成電路的焊接，并避免焊接時碰傷別的元器件。 測量線路間的阻值時，應(yīng)斷電源，測阻值時應(yīng)紅黑表筆互換測量兩次，以阻值大的為參考值。 線路板上大多刷有阻焊膜，因此測量時應(yīng)找到相應(yīng)的焊點(diǎn)作為測試點(diǎn)，不要鏟 焊膜，有的板子全部刷有絕緣層，則只有在焊點(diǎn)處用刀片刮開絕緣層。不應(yīng)隨意切斷印刷線路。有的維修人員具有一定的家電維修經(jīng)驗(yàn)，習(xí)慣斷線檢查，但數(shù)控設(shè)備上的線路板大多是雙面金屬孔板或多層孔化板，印刷線路細(xì)而密，一旦切斷不易焊接，且切線時易切斷相鄰的線，再則有的點(diǎn)，在切斷某一根線時，并不能使其和線路脫離，需要同時切斷幾根線才行。不應(yīng)隨意拆換元器件。有的維修人員在沒有確定故障元件的情況下只是憑感覺那一個元件

43、壞了，就立即拆換，這樣誤判率較高，拆下的元件人為損壞率也較高。拆卸元件時應(yīng)使用吸錫器及吸錫繩，切忌硬取。同一焊盤不應(yīng)長時間加熱及重復(fù)拆卸，以免損壞焊盤。 更換新的器件，其引腳應(yīng)作適當(dāng)?shù)奶幚?，焊接中不?yīng)使用酸性焊油。 記錄線路上的開關(guān)，跳線位置，不應(yīng)隨意改變。進(jìn)行兩極以上的對照檢查時，或互換元器件時注意標(biāo)記各板上的元件，以免錯亂，致使好板亦不能工作。 查清線路板的電源配置及種類，根據(jù)檢查的需要，可分別供電或全部供電。應(yīng)注意高壓，有的線路板直接接入高壓，或板內(nèi)有高壓發(fā)生器，需適當(dāng)絕緣，操作時應(yīng)特別注意.第 12 頁 共 12 頁總 結(jié)數(shù)字控制機(jī)床是用數(shù)字代碼形式的信息(程序指令)，控制刀具按給定的工作程序、運(yùn)動速度和軌跡進(jìn)行自動加工的機(jī)床，簡稱數(shù)控機(jī)床。對于數(shù)控加工,無論是手工編程還是自動編程，在編程前都要對所加工的零件進(jìn)行