數(shù)控加工技術(shù)及設(shè)備

1、數(shù)控加工技術(shù)及設(shè)備1、CAM（計(jì)算機(jī)輔助制造）技術(shù)的歷史與發(fā)展計(jì)算幾何理論的不斷完善和數(shù)控技術(shù)的不斷更新是CAM技術(shù)持續(xù)發(fā)展的物質(zhì)基 礎(chǔ)，工業(yè)界對(duì)數(shù)控加工技術(shù)不斷提出需求是CAM技術(shù)發(fā)展的原動(dòng)力，CAM軟件廠商之 間的激烈競(jìng)爭(zhēng)是CAM技術(shù)發(fā)展的催化劑。CAM技術(shù)從誕生到現(xiàn)在，可以劃分為三個(gè)階 段：1.1 、加工質(zhì)量穩(wěn)定、加工精度高。最早出現(xiàn)的CAM軟件是50年代開(kāi)發(fā)的平面編程系統(tǒng)，60年代發(fā)展到具有曲面編 程能力的系統(tǒng)， 80年代出現(xiàn)了具有圖形交互的雕塑曲面編程能力的系統(tǒng)。在數(shù)控機(jī)床 和數(shù)控技術(shù)出現(xiàn)以前，同一套圖紙，在不同的加工車間，產(chǎn)品表面質(zhì)量差異大，即使 是同一個(gè)工人，加工相同的零件，其質(zhì)

2、量也不盡相同。當(dāng)加工曲線、曲面以及精密孔 時(shí)，對(duì)加工精度的要求就更加迫切了。有了數(shù)控機(jī)床，加工同一種零件，使用同一段 數(shù)控代碼，加工質(zhì)量穩(wěn)定。后來(lái)，發(fā)展了曲面造型技術(shù)，人們?cè)O(shè)計(jì)產(chǎn)品，不再僅僅滿 足產(chǎn)品的功能需求，開(kāi)始追求產(chǎn)品的外觀和更好的性能，大量使用復(fù)雜曲面進(jìn)行產(chǎn)品 設(shè)計(jì)。因此，產(chǎn)品的加工精度被提到首要地位。1.2 、加工效率高、產(chǎn)品更新?lián)Q代快。產(chǎn)品生產(chǎn)的趨勢(shì)是多品種、小批量，制造業(yè)的目標(biāo)是降低成本、提高質(zhì)量、縮短 制造周期。對(duì)制造業(yè)，尤其是對(duì)模具加工業(yè)來(lái)說(shuō)，就是要在保證模具加工精度的前提 下，充分利用數(shù)控機(jī)床的性能，提高加工效率，縮短加工時(shí)間，保證產(chǎn)品及時(shí)上市。 為滿足高效率的需求，出現(xiàn)了

3、三軸、四軸、五軸甚至更多聯(lián)動(dòng)軸的機(jī)床。CAM技術(shù)也 隨之發(fā)展。各軟件廠商紛紛推出多軸數(shù)控加工系統(tǒng)。近年來(lái)，絕大多數(shù)關(guān)于NC的文章 都是圍繞多軸刀具軌跡生成和干涉檢查與修正展開(kāi)討論的。這是CAM技術(shù)發(fā)展的第二 個(gè)階段。1.3 、加工的信息化、集成化和智能化 。在現(xiàn)代社會(huì)生產(chǎn)領(lǐng)域中，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CA）計(jì)算機(jī)輔助制造（CA）計(jì)算 機(jī)輔助分析（CAE、計(jì)算機(jī)輔助質(zhì)量管理（CAQ以及將他們有機(jī)集成起來(lái)的計(jì)算機(jī)集 成制造（CIM已經(jīng)成為企業(yè)科技進(jìn)步和實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化的標(biāo)志。制造業(yè)的信息化是大勢(shì) 所趨。加工的智能化越來(lái)越被人們所重視。加工的智能化表現(xiàn)在CAM系統(tǒng)自動(dòng)生成產(chǎn)品 的所有加工階段的加工代碼且自動(dòng)判斷

4、曲面自身的過(guò)切和裝卡具及機(jī)床的碰撞；自動(dòng) 生成所有加工階段的工序單和工藝單。當(dāng)生產(chǎn)管理以并行工程的模式組織時(shí)，產(chǎn)品設(shè) 計(jì)的修改是隨時(shí)可能發(fā)生的。智能加工系統(tǒng)要實(shí)時(shí)跟蹤產(chǎn)品的設(shè)計(jì)變化，從而產(chǎn)生相 應(yīng)的刀具軌跡及工藝工序報(bào)表。智能加工時(shí)當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。制造是產(chǎn)品生產(chǎn)的基本環(huán)節(jié)，制造業(yè)的發(fā)展水平影響了產(chǎn)品制造的品質(zhì)和效率。 制造設(shè)備的數(shù)控化是現(xiàn)代制造業(yè)的基本標(biāo)志。如何發(fā)揮數(shù)控設(shè)備特別是數(shù)控銑加工設(shè) 備的效率是擺在制造業(yè)面前的一個(gè)重要課題。2、當(dāng)前制造技術(shù)領(lǐng)域動(dòng)向2.1 、先進(jìn)制造技術(shù)2.1.1 、新的企業(yè)生產(chǎn)管理方式經(jīng)濟(jì)與科技的發(fā)展使制造全球化、信息化，從而改變了制造業(yè)的傳統(tǒng)觀念和生產(chǎn) 組織方式。出

5、現(xiàn)了精益生產(chǎn)、敏捷制造、智能制造、虛擬制造、虛擬企業(yè)等先進(jìn)的管 理方式和生產(chǎn)方式。新的生產(chǎn)方式的特點(diǎn)：以技術(shù)為中心向以人為中心轉(zhuǎn)移。從金字塔式的多層次生產(chǎn)管理結(jié)構(gòu)向扁平的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變。 從傳統(tǒng)的順序工作方式向并行工作方式轉(zhuǎn)變。從按功能劃分部門(mén)的固定組織形式向動(dòng)態(tài)的、自主管理的小組工作組織轉(zhuǎn)變。從符合性質(zhì)量觀向滿意性質(zhì)量觀轉(zhuǎn)變。2.1.2 、綠色制造技術(shù)全球環(huán)境日趨惡化，自然資源越來(lái)越匱乏。地球南極上空的臭氧空洞警示人類， 綠色制造是人類可持續(xù)發(fā)展的必然選擇。“生態(tài)工廠”和“綠色生產(chǎn)力”等概念和口號(hào) 以被人們認(rèn)同。目前，日本將綠色制造作為重點(diǎn)研究技術(shù)，投巨資建立試驗(yàn)工廠。香 港也在積極推行IS0

6、4000國(guó)際環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)、綠色產(chǎn)品標(biāo)志及綠色獎(jiǎng)勵(lì)計(jì)劃，培訓(xùn)清潔生 產(chǎn)人才。我國(guó)大陸人口眾多，資源相對(duì)匱乏，環(huán)境污染嚴(yán)重，綠色制造技術(shù)是我國(guó)生 產(chǎn)力健康發(fā)展的必由之路。2.1.3 、快速制造技術(shù)市場(chǎng)的激烈競(jìng)爭(zhēng)產(chǎn)生了快速制造技術(shù)，出現(xiàn)了很多新的概念和研究領(lǐng)域。最為典 型的是并行工程和快速原型制造技術(shù)。并行工程：在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段同時(shí)進(jìn)行工藝過(guò)程設(shè)計(jì)，考慮產(chǎn)品整個(gè)壽命周期的所 有因素，從而大大縮短產(chǎn)品投放市場(chǎng)的時(shí)間?？焖僭椭圃旒夹g(shù)：利用三維CAD數(shù)據(jù)，將一層層的材料堆砌成實(shí)物模型，這種 技術(shù)可大大縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期，給制造也帶來(lái)根本性變化。2.1.4 、虛擬制造技術(shù)5虛擬制造技術(shù)是以計(jì)算機(jī)支持的仿真技術(shù)為前

7、提，對(duì)設(shè)計(jì)、加工、裝配等工序統(tǒng) 一建模，形成虛擬的環(huán)境、虛擬的過(guò)程、虛擬的產(chǎn)品、虛擬的企業(yè)。虛擬制造技術(shù)主 要包括：（1）虛擬環(huán)境技術(shù)，（2）虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)，（3）加工和裝配過(guò)程的模擬、仿真 技術(shù)。虛擬制造技術(shù)實(shí)際上是一種軟技術(shù)，其中，產(chǎn)品建模、數(shù)據(jù)共享和過(guò)程仿真是 虛擬制造技術(shù)的基礎(chǔ)。2.2、加工過(guò)程規(guī)律的研究2.2.1 、物理規(guī)律刀具的切削過(guò)程是非常復(fù)雜的，影響因素很多。在銑削加工時(shí)，刀具材料性能、 刀具類型、刀具幾何參數(shù)、切削速度、切削深度和進(jìn)給量等都影響著切削力，從而影 響整個(gè)工藝系統(tǒng)的變形，最終影響加工精度。為此，需建立相應(yīng)的幾何模型和力學(xué)模 型，探索簡(jiǎn)化的加工精度與工件材料性能、刀具

8、參數(shù)、切削用量的關(guān)系。當(dāng)前，美國(guó) 在這方面開(kāi)展的研究工作較多。在國(guó)外，美國(guó)和日本在此方面的研究較早，美國(guó)的New Hampshire大學(xué)的研究較 為深入和系統(tǒng)，發(fā)表了多篇論文789 。研究主要集中在對(duì)三軸到五軸加工受力分 析上，最近已將切削力分析的結(jié)果用于進(jìn)給量的自動(dòng)計(jì)算。在西雅圖召開(kāi)的"1997 美 國(guó)科學(xué)基金會(huì)設(shè)計(jì)與制造領(lǐng)域受資助者"會(huì)議上， Fussell 和 Jerarel 介紹了他們的研 究項(xiàng)目"Feedrate Selection for NC Machi ning Based on Part Tolera nee"，但尚未 在商品化CAD/

9、CA系統(tǒng)中得到應(yīng)用。另外，刀具在切削時(shí)，會(huì)有微量磨損，在刀具還未完全報(bào)廢的使用過(guò)程中，利用 傳感器，及時(shí)向電腦程序傳輸?shù)毒吣p程度、切削區(qū)溫度變化，從而適時(shí)微量調(diào)整刀 具軌跡的偏置量和切削速度。達(dá)到在切削過(guò)程中穩(wěn)定的切削質(zhì)量控制。對(duì)刀具切削過(guò)程的物理規(guī)律研究，費(fèi)用高，需要高校、研究所、工廠甚至國(guó)家共 同參與。相信在不久的將來(lái)，有關(guān)刀具切削過(guò)程的研究將會(huì)取得重大進(jìn)展。2.2.2 、 幾何規(guī)律2.2.2.1 、軌跡生成智能化現(xiàn)代的CAM軟件系統(tǒng)，生成軌跡的方式多種多樣，名目繁多，各軟件系統(tǒng)術(shù)語(yǔ)不 統(tǒng)一，掌握起來(lái)存在困難。工程師們希望給定毛坯和一系列刀具，給定工件材料和待 加工輪廓或曲面，能自動(dòng)生成

10、粗加工、半精加工、精加工、清根軌跡，改變?cè)O(shè)計(jì)面和 加工條件，自動(dòng)更新刀具所有工序的刀具軌跡，即自動(dòng)編程技術(shù)。要求軌跡是高效率 的，且在任何位置不發(fā)生干涉和碰撞。2.2.2.2 、五軸加工五軸加工的軌跡生成是國(guó)內(nèi)外研究的重點(diǎn)。從切削效果講，五軸加工有很多優(yōu)點(diǎn)， 一是切削效率高，二是加工后工件表面精度高，三是可以減少手工打磨量。 Vickers和Quan指出，五軸加工比三軸加工可以提高10-20%勺生產(chǎn)率。五軸加工的難點(diǎn)是干 涉判斷困難，因?yàn)榈遁S實(shí)時(shí)在變化。五軸加工分為端銑和側(cè)銑。側(cè)銑加工是刀具側(cè)刃與工件表面接觸的加工方式，在 幾何形體的精密加工中有廣泛的應(yīng)用。端銑加工是端刀邊緣與工件表面接觸的加

11、工方 式，加工雕塑曲面一般用端銑加工。關(guān)于五軸加工刀具軌跡生成和刀具干涉等問(wèn)題，很多學(xué)者作了大量研究。Jen sen 和 Anderson 引入“局部曲率特性”來(lái)計(jì)算刀軸定位。 Jensen 的方法對(duì)全局干涉檢查 作用不大，但可以作為計(jì)算刀位點(diǎn)的迭代初始點(diǎn)。Lee引入“瞬間切削輪廓”的概念, 以此計(jì)算有效刀具半徑，然后根據(jù)刀具有效半徑和當(dāng)前刀具就可計(jì)算刀軸的偏置角。 Choi 計(jì)算五軸刀具軌跡的方法2 簡(jiǎn)述為：（1）離散曲面成三角片集，（2）利用豎直 平面和三角片集求交得計(jì)算刀觸點(diǎn)，（3）以刀觸點(diǎn)為原點(diǎn)，加工方向和刀觸點(diǎn)發(fā)矢所 在平面為刀位點(diǎn)平面，計(jì)算刀位點(diǎn)，（4）干涉檢查，修正刀軸矢量。2.

12、2.2.3 、高速加工近年來(lái)，人們逐漸認(rèn)識(shí)到高速切削是提高加工效率的關(guān)鍵技術(shù)。高速切削指在主 軸轉(zhuǎn)速很高、切削速度很快、切削厚度很小條件下進(jìn)行數(shù)控加工，消除毛坯多余材料 完成零件成型的過(guò)程。高速加工在航空航天中首先得到廣泛應(yīng)用，因?yàn)槠涠鄶?shù)零件是 從原材料中切除 80%的多余材料的加工。如今，汽車工業(yè)和模具工業(yè)也越來(lái)越多采用 高速加工。例如用小直徑立銑刀對(duì)模具型腔進(jìn)行高速銑削，因?yàn)樾矢?，精度高，?面光潔，故可省去后續(xù)的電加工和手工研磨等工序，大大加快了新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期。通常，高速切削機(jī)床主軸旋轉(zhuǎn)速度為1000040000rp，刀具切削速度為50m/mir， 每層切削厚度應(yīng)介于之間。這種條件下

13、，刀具切削時(shí)對(duì)刀具軌跡的平滑性 要求很嚴(yán)，以保證刀具移動(dòng)時(shí)的平穩(wěn)性和安全性，同時(shí)提高產(chǎn)品的表面質(zhì)量。高速切 削刀具軌跡除了滿足高精度、高效率和計(jì)算穩(wěn)定之外，還必須滿足如下特征：（1）不 能碰撞任何工件、裝卡具等。（2）軌跡必須水平。（3）進(jìn)給速度隨著軌跡的彎曲變化 實(shí)時(shí)調(diào)整。（4）刀具軌跡必須平滑。（5）加工之前必須仿真。3、流行的CAM系統(tǒng)介紹Uni graphics是高檔CAM軟件的代表。其加工方式完備，計(jì)算準(zhǔn)確，實(shí)用性強(qiáng), 是航空、汽車、造船行業(yè)的首選CAM軟件。CIMATRON90是中檔CAM軟件的代表。該軟件產(chǎn)自以色列。其實(shí)用性強(qiáng)，也是航 空、汽車、電子、模具行業(yè)的廣泛應(yīng)用的CAM軟

14、件。MasterCAM是低檔CAM軟件的代表。主要應(yīng)用在中小企業(yè)的模具行業(yè)。CAXA-M是國(guó)內(nèi)CAM軟件的代表。主要面向中小企業(yè)。4工業(yè)界對(duì)CAM軟件的新需求4.1 、支持虛擬企業(yè)生產(chǎn)組織方式以美國(guó)PTC公司的Pro/Engineer為代表的CAD系統(tǒng)，基本上反映了當(dāng)前CAD技術(shù) 的現(xiàn)狀。以參數(shù)化特征技術(shù)為基礎(chǔ)的零件設(shè)計(jì)、變量幾何為基礎(chǔ)的總體設(shè)計(jì)的CAD系 統(tǒng)逐漸走向成熟和繁榮。Pro/Engineer，UG CATIA等高檔產(chǎn)品Cimatron, Solidwork， Solidedge等中低檔產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)異常激烈，國(guó)內(nèi)的多家CAD軟件廠商也正處于緊鑼密鼓 的開(kāi)發(fā)之中，如CAXA華中、浙大大天、

15、高華、金銀花等?？梢哉f(shuō)，CAD系統(tǒng)和市場(chǎng) 逐漸穩(wěn)定。同樣，為制造業(yè)服務(wù)的CAh技術(shù)也隨之發(fā)展和變化。由于市場(chǎng)的國(guó)際化， 全球競(jìng)爭(zhēng)要求產(chǎn)品的制造過(guò)程具有高速度和低成本。產(chǎn)品更新的速度越來(lái)越快,市場(chǎng) 需求朝著小批量、個(gè)性化方向發(fā)展。傳統(tǒng)的小而全的企業(yè)模式已越來(lái)越喪失競(jìng)爭(zhēng)力, 各種形式的合作開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)和銷售方式應(yīng)運(yùn)而生。因此,異地設(shè)計(jì)、異地編程、異地 加工越來(lái)越被眾多企業(yè)采用。虛擬制造技術(shù)也應(yīng)運(yùn)而生。虛擬技術(shù)是應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù), 對(duì)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、加工、裝配等工序統(tǒng)一建模,形成虛擬的的生產(chǎn)過(guò)程,從而產(chǎn)生了虛 擬的產(chǎn)品、虛擬的企業(yè)。虛擬制造技術(shù)使得廠家可以在不同的城市甚至不同的國(guó)家通 過(guò) Internet/

16、Intranet 進(jìn)行設(shè)計(jì)、加工,共享同一產(chǎn)品模型,從而大大提高效率,降 低成本。由于產(chǎn)品設(shè)計(jì)、造型工作由多個(gè)廠家協(xié)同完成,而各個(gè)廠商由于不同的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、 使用習(xí)慣、員工素質(zhì)、企業(yè)模式等原因，采用的軟件工具千差萬(wàn)別，有工作站版的， 有微機(jī)版的。因此，要求各企業(yè)之間能夠交換和共享數(shù)據(jù)。采用的數(shù)據(jù)交換包括國(guó)際 標(biāo)準(zhǔn)STE眼及事實(shí)上的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，如IGES DXF VDASAT等。因此，需要軟件支持 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和事實(shí)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，能接收來(lái)自任何系統(tǒng)的CA澈據(jù)。4.2、支持采用數(shù)控機(jī)床進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化加工。企業(yè)追求產(chǎn)品的質(zhì)量，在有了 CAD/CAE/CAM具的條件下，生產(chǎn)組織管理就是關(guān) 鍵了。加工的標(biāo)準(zhǔn)化是生產(chǎn)組織

17、管理的重要一環(huán)。粗加工、半精加工、精加工，各工 序的加工余量、加工速度、切削量都有嚴(yán)格的規(guī)定。CAM軟件要能以有效的方式支持 加工的標(biāo)準(zhǔn)化。4.3 、支持智能化加工CAM技術(shù)及系統(tǒng)在完成了對(duì)復(fù)雜曲面按精度無(wú)干涉加工以后，人們希望CAM系統(tǒng) 能做更多的事情。當(dāng)今所有的CA嘛統(tǒng)，都得依靠編程工程師按照一定得步驟，生成 刀具軌跡。刀具軌跡的干涉與否，與工程師對(duì)軟件的熟練程度和認(rèn)真程度有關(guān)， CAM 系統(tǒng)不允許工程師犯任何小錯(cuò)誤，否則，刀具軌跡很可能出現(xiàn)干涉現(xiàn)象。即使出現(xiàn)了 干涉，系統(tǒng)也不會(huì)自動(dòng)提示。工程師希望所有的刀具軌跡都是正確且優(yōu)化的。當(dāng)前，CAM軟件功能越來(lái)越復(fù)雜、掌握起來(lái)很困難。例如有的軟件

18、，僅粗加工一 項(xiàng)就有十幾種方法。工程師需要理解軟件廠商設(shè)置的每個(gè)功能，更重要的，理解這些 功能需要學(xué)習(xí)計(jì)算幾何或微分幾何的相關(guān)知識(shí)。因此，人們期望CAM系統(tǒng)具有智能， 能自動(dòng)生成各個(gè)工序的刀具軌跡及各種工藝工序報(bào)表。4.4 、支持并行工程近年來(lái)，各個(gè)大企業(yè)為了快速響應(yīng)市場(chǎng)變化，紛紛以并行工程的方式展開(kāi)生產(chǎn)， 產(chǎn)品模型不僅在創(chuàng)意階段、設(shè)計(jì)階段甚至在加工階段都可能做修改。因此，CAM系統(tǒng) 必須支持并行工程。5 CAM技術(shù)的發(fā)展方向5.1 、 智能化5.1.1 、 生成刀具軌跡的智能化。 自動(dòng)生成粗加工、半精加工、精加工、補(bǔ)加工的刀具軌跡。當(dāng)CA戯據(jù)改變時(shí)，自動(dòng)更新各加工工序的刀具軌跡。 當(dāng)某工序的

19、加工參數(shù)改變，自動(dòng)改變刀具軌跡。5.1.2 、 產(chǎn)生工藝流程的智能化。自動(dòng)產(chǎn)生加工工藝文件和工序文件。 工藝文件和工序文件自動(dòng)隨工序的改變而改變。5.2 、 集成化1) CAM與 CAD勺集成。2) 向CIMS發(fā)展。即通過(guò)計(jì)算機(jī)及軟件，將企業(yè)的全部生產(chǎn)活動(dòng)，包括設(shè)計(jì)、制造、管理及整個(gè) 物流與信息流有機(jī)地集成，構(gòu)成一個(gè)完整的生產(chǎn)系統(tǒng)，從而獲得更高的效率。5.3 、 網(wǎng)絡(luò)化5.3.1 、 共享網(wǎng)絡(luò)資源 實(shí)現(xiàn)共享程序、數(shù)據(jù)、資源。5.3.2 、平衡負(fù)載 較閑的電腦分擔(dān)較繁重電腦的工作。 把需要圖形計(jì)算的工作放在高速計(jì)算機(jī)上。5.3.3 、提高系統(tǒng)性能價(jià)格比用若干PC機(jī)、工作站或小型機(jī)代替價(jià)格昂貴的大

20、型機(jī)，共同完成要在大型機(jī)上 才能完成的工作。6 數(shù)控機(jī)床的主要組成部分和基本工作過(guò)程6.1 、數(shù)控機(jī)床的組成數(shù)控機(jī)床一般由數(shù)控系統(tǒng)、包含伺服電動(dòng)機(jī)和檢測(cè)反饋裝置的伺服系統(tǒng)、主控制 系統(tǒng)、強(qiáng)電控制柜、機(jī)床本體和各類輔助裝置組成。6.1.1 、數(shù)控系統(tǒng)它是機(jī)床實(shí)現(xiàn)自動(dòng)加工的核心。主要有操作系統(tǒng)、主控制系統(tǒng)、可編程控制器、 各類輸入輸出接口等組成。其中操作系統(tǒng)由顯示器和操縱鍵盤(pán)組成，顯示器有數(shù)碼管、 CRT液晶等多種形式。主控制系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)主板有所類同，主要由CPU存儲(chǔ)器、控 制器等組成。數(shù)控系統(tǒng)所控制的一般對(duì)象是位置、角度、速度等機(jī)械量，以及溫度、 壓力、流量等物理量，其控制方式又可分為數(shù)據(jù)運(yùn)算處

21、理控制和時(shí)序邏輯控制兩大類， 其中主控制器內(nèi)的插補(bǔ)運(yùn)算模塊就是根據(jù)所讀入的零件程序，通過(guò)譯碼、編譯等信息 處理后，進(jìn)行相應(yīng)的刀具差補(bǔ)運(yùn)算，并通過(guò)與各坐標(biāo)伺服系統(tǒng)的位置、速度反饋信號(hào) 比較，從而控制機(jī)床各個(gè)坐標(biāo)軸的位移。而時(shí)序邏輯控制通常由可編程控制器PLC來(lái) 完成，它根據(jù)機(jī)床加工過(guò)程中的各個(gè)動(dòng)作要求進(jìn)行協(xié)調(diào)，按各檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行邏輯判斷， 從而控制機(jī)床各個(gè)部件有條不紊地按序工作。6.1.2 、伺服系統(tǒng)它是數(shù)控系統(tǒng)與機(jī)床本體之間的電傳動(dòng)聯(lián)系環(huán)節(jié)。主要由伺服電動(dòng)機(jī)、驅(qū)動(dòng)控制 系統(tǒng)及位置檢測(cè)反饋裝置等組成。伺服電動(dòng)機(jī)是系統(tǒng)的執(zhí)行元件，驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)則是 伺服電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力源。數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出的指令信號(hào)與位置檢測(cè)

22、反饋信號(hào)比較后作為位移 指令，再經(jīng)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)功率放大后，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，從而通過(guò)機(jī)械傳動(dòng)裝置拖動(dòng) 工作臺(tái)或刀架運(yùn)動(dòng)。6.1.3 、主傳動(dòng)系統(tǒng)它是機(jī)床切削加工時(shí)傳遞轉(zhuǎn)矩的部件之一。一般分為齒輪有級(jí)變速和電氣無(wú)級(jí)變 速兩種類型。較高檔的數(shù)控機(jī)床都要求實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速，以滿足各種加工工藝的要求， 它主要由主軸驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)、主軸電動(dòng)機(jī)以及主軸機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等組成。6.1.4 、強(qiáng)電控制柜它是用來(lái)安裝機(jī)床強(qiáng)電控制的各種電氣元器件，除了提供數(shù)控、伺服等一類弱電 控制系統(tǒng)的輸入電源，以及各種短路、過(guò)載、欠壓等電氣保護(hù)外，主要在可編程控制 器PLC勺輸出接口與機(jī)床各類輔助裝置的電氣執(zhí)行元器件之間起橋梁聯(lián)結(jié)作用，即

23、控 制機(jī)床輔助裝置的各種交流電動(dòng)機(jī)、液壓系統(tǒng)電磁閥或電磁離合器等，主要起到擴(kuò)展 節(jié)點(diǎn)數(shù)和擴(kuò)大觸點(diǎn)容量等作用。另外，它也與機(jī)床操作臺(tái)的有關(guān)手控按鈕連接。強(qiáng)電 控制柜由各種中間繼電器、接觸器、變壓器、電源開(kāi)關(guān)、接線端子和各類電氣保護(hù)元 器件等構(gòu)成。它與一般的普通機(jī)床電氣類似，但為了提高對(duì)弱電控制系統(tǒng)的抗干擾性， 要求各類頻繁啟動(dòng)或切換的電動(dòng)機(jī)、接觸器等電磁感應(yīng)器件中均應(yīng)必須并接RC阻容 吸收器；對(duì)各種檢測(cè)信號(hào)的輸入均要求用屏蔽電纜連接。6.1.5 、輔助裝置它主要包括ATC刀具自動(dòng)交換機(jī)構(gòu)、APCE件夾緊放松機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)工作臺(tái)、液壓 控制系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)、切削液裝置、排屑裝置、過(guò)載與限位保護(hù)功能等部分

24、。機(jī)床加 工功能與類型不同，所包含的部分也不同。6.1.6 、機(jī)床本體它指的是數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)實(shí)體。它與傳統(tǒng)的普通機(jī)床相比較，同樣由主傳動(dòng)機(jī) 構(gòu)、進(jìn)給傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、工作臺(tái)、床身以及立柱等部分組成，但數(shù)控機(jī)床的整體布局、外 觀造型、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、刀具系統(tǒng)及操作機(jī)構(gòu)等方面都發(fā)生了很大的變化。這種變化的目 的是為了滿足數(shù)控技術(shù)的要求和充分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)，歸納起來(lái)有以下幾點(diǎn)：1) 采用高性能主傳動(dòng)及主軸部件。具有傳遞功率大、剛度高、抗振性能好及 熱變形小等優(yōu)點(diǎn)。2) 進(jìn)給傳動(dòng)采用高效傳動(dòng)件。具有傳動(dòng)鏈短、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳動(dòng)精度高等特點(diǎn)， 一般采用滾珠絲杠副、直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副等。3) 有較完善的刀具自動(dòng)交換和管理系統(tǒng)。工件在加工中心類機(jī)床上一次安裝 后，能自動(dòng)地或者接近完成工件各類的加工工序。4) 有工件自動(dòng)交換、工件夾緊與放松結(jié)構(gòu)。比如在加工中心類機(jī)床上采用工 作臺(tái)自動(dòng)交換機(jī)構(gòu)。5) 床身機(jī)架具有很高的動(dòng)、靜剛度。6) 采用全封閉罩殼。由于數(shù)控機(jī)床是自動(dòng)完成加工，為了操作安全等一般采 用移門(mén)結(jié)構(gòu)的全封閉罩殼，對(duì)機(jī)床加工部位進(jìn)行全封閉。6.2、數(shù)控機(jī)床的基本工作過(guò)程首先根據(jù)零件圖樣，結(jié)合加工工藝進(jìn)行程序編制，然后通過(guò)鍵盤(pán)或其他輸入設(shè)備 輸入，送入數(shù)控系統(tǒng)后再經(jīng)過(guò)調(diào)試、修改，最后把它儲(chǔ)存起來(lái)。加工