先進(jìn)制造-先進(jìn)制造裝備及技術(shù)-課件

5.1制造自動化簡述

5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)

5.3加工中心

5.4虛擬軸機(jī)床5.5工業(yè)機(jī)器人5.6裝配線5.7自動導(dǎo)向車5.8質(zhì)量檢測及裝備5.9柔性制造系統(tǒng)（FMS）主要內(nèi)容第5章先進(jìn)制造裝備及技術(shù)5.1制造自動化簡述主要內(nèi)容第5章先進(jìn)制造裝備及技術(shù)15.1制造自動化簡述（1）發(fā)展——單機(jī)自動化——自動線——數(shù)控機(jī)床——加工中心——柔性制造系統(tǒng)——計算機(jī)集成制造系統(tǒng)（2）發(fā)展方向——柔性化——集成化——智能化5.1.1制造自動化技術(shù)的發(fā)展5.1制造自動化簡述（1）發(fā)展5.1.1制造自動化技術(shù)25.1制造自動化簡述（1）制造自動化——是指用機(jī)電設(shè)備工具取代或放大人的體力，甚至取代和延伸人的智力，以自動完成特定的作業(yè)，實現(xiàn)

人機(jī)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)和優(yōu)化?！?物料的存儲、運(yùn)輸、加工、裝配和檢驗等各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)的自動化

——任務(wù)：研究制造過程的規(guī)劃、管理、組織、控制與操作等的自動化5.1.2制造自動化技術(shù)的內(nèi)容5.1制造自動化簡述（1）制造自動化5.1.2制造自動35.1制造自動化簡述（2）制造自動化按對象可以分為——單機(jī)自動化——制造過程自動化——制造系統(tǒng)管理自動化（3）制造自動化技術(shù)內(nèi)容——數(shù)控技術(shù)——工業(yè)機(jī)器人——柔性制造系統(tǒng)（FMS）——自動檢測及信號識別技術(shù)——過程設(shè)備工況監(jiān)測與控制

5.1制造自動化簡述（2）制造自動化按對象可以分為45.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)（1）發(fā)展——第一代數(shù)控系統(tǒng)：1952年MIT研制出一臺二坐標(biāo)聯(lián)動數(shù)控銑床——第二代數(shù)控系統(tǒng)：1959年3月，Kenney＆TreckerCorp．發(fā)明了帶有自動換刀裝置的數(shù)控機(jī)床MC——第三代數(shù)控系統(tǒng)：1965年，出現(xiàn)體積小，功耗低的小規(guī)模集成電路——第四代數(shù)控系統(tǒng)：1970年前后，大規(guī)模集成電路及小型計算機(jī)——第五代數(shù)控系統(tǒng)：1974年，以微處理器為核心的數(shù)控系統(tǒng)——第六代數(shù)控系統(tǒng)：1990年，基于PC(微機(jī))數(shù)控系統(tǒng)5.2.1數(shù)控機(jī)床的發(fā)展5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)（1）發(fā)展5.2.1數(shù)控機(jī)床的發(fā)展55.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)5.2.2數(shù)控機(jī)床的組成（1）CNC裝置

——計算機(jī)數(shù)控裝置，即CNC裝置，是CNC系統(tǒng)的核心，由

微處理器（CPU）、存儲器、各種I/O接口及外圍邏輯電路等構(gòu)成，主要功能有：①多坐標(biāo)控制；②實現(xiàn)多種函數(shù)的插補(bǔ)；③信息轉(zhuǎn)換功能；④補(bǔ)償功能；⑤多種加工方式選擇；⑥具有故障自診斷功能；⑦通信和聯(lián)網(wǎng)功能等。

5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)5.2.2數(shù)控機(jī)床的組成（1）CN6（2）可編程邏輯控制器PLC（輔助控制）——可編程邏輯控制器PLC，也是一種以微處理器為基礎(chǔ)的通用型自動控制裝置，又稱為PC（ProgrammableController）或PMC（ProgrammableMachineController），用于完成數(shù)控機(jī)床的各種邏輯運(yùn)算和順序控制。（3）機(jī)床操作面板（OperatorPanel）——主要用于手動方式下對機(jī)床的操作以及自動方式下對機(jī)床的操作或干預(yù)。（4）數(shù)控面板——主要由顯示器、手動數(shù)據(jù)輸入（ManualDataInput，簡稱MDI）鍵盤組成，又稱為MDI面板。

5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)（2）可編程邏輯控制器PLC（輔助控制）5.2數(shù)控機(jī)床及7（5）進(jìn)給伺服系統(tǒng)——由進(jìn)給伺服單元和伺服電機(jī)組成，還應(yīng)包括位置檢測反饋裝置。——脈沖當(dāng)量或最小設(shè)定單位，CNC裝置每發(fā)出一個控制脈沖，機(jī)床刀架或工作臺的移動距離

5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)（5）進(jìn)給伺服系統(tǒng)5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)8（6）主軸伺服系統(tǒng)——主軸驅(qū)動與進(jìn)給驅(qū)動區(qū)別很大，電機(jī)功率輸出應(yīng)為

2.2~250KW；——進(jìn)給電機(jī)一般是恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，而主電機(jī)除了有較大范圍的恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速外，還要有較大范圍的恒功率調(diào)速。

5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)（6）主軸伺服系統(tǒng)5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)9（7）機(jī)床本體——主傳動系統(tǒng)及主軸部件（電主軸）；

5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)（7）機(jī)床本體5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)10（7）機(jī)床本體——進(jìn)給系統(tǒng)（滾珠絲杠、滾動導(dǎo)軌）

5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)（7）機(jī)床本體5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)11（7）機(jī)床本體——數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺

5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)（7）機(jī)床本體5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)12（7）機(jī)床本體——刀具及自動換刀系統(tǒng)

5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)（7）機(jī)床本體5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)13（1）分類——按工藝用途分金屬切削類數(shù)控機(jī)床金屬成形類數(shù)控機(jī)床數(shù)控特種加工機(jī)床——按伺服控制系統(tǒng)分開環(huán)控制數(shù)控機(jī)床閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床半閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床

5.2.3數(shù)控機(jī)床的分類與特點5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)（1）分類5.2.3數(shù)控機(jī)床的分類與特點5.2數(shù)控機(jī)床及14（1）分類——按數(shù)控系統(tǒng)的功能水平分高檔數(shù)控機(jī)床中檔數(shù)控機(jī)床低檔數(shù)控機(jī)床（2）特點——高精度——高效率——高柔性——高自動化——高效益5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)（1）分類5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)15（1）運(yùn)動控制——點位控制刀具點到另點精確定位運(yùn)動對軌跡不作控制要求運(yùn)動過程中不進(jìn)行任何加工適用范圍：數(shù)控鉆床、數(shù)控鏜床、數(shù)控沖床和數(shù)控測量機(jī)——直線控制控制點到點的精確定位要求以給定的進(jìn)給速度進(jìn)行直線移動和切削加工5.2.4數(shù)控加工原理5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)（1）運(yùn)動控制5.2.4數(shù)控加工原理5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)16（1）運(yùn)動控制——輪廓控制：對多個坐標(biāo)軸同時進(jìn)行控制，使之協(xié)調(diào)運(yùn)動(坐標(biāo)聯(lián)動)，使刀具相對工件按程序規(guī)定的軌跡和速度運(yùn)動，在運(yùn)動過程中進(jìn)行連續(xù)切削加工。5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)XTΔLiLΔYiΔtiΔXiΔL2ΔL1ΔL0Y（1）運(yùn)動控制5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)XTΔLiLΔYiΔt17（2）坐標(biāo)系——數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)軸系及運(yùn)動方向5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系+Z+X+Y+Z+Y+X、+Y或+Z+X’+X+A+B+Z’+C+A、+B或+C+Y’（2）坐標(biāo)系5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系+Z+X+Y+18（2）坐標(biāo)系——數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)軸系及運(yùn)動方向5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)立式升降臺數(shù)控銑床數(shù)控車床的標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系+C’+Z+X（2）坐標(biāo)系5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)立式升降臺數(shù)控銑床數(shù)控車19（3）插補(bǔ)原理（Interpolation）

——概念：機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)依據(jù)一定方法確定刀具運(yùn)動軌跡、進(jìn)而產(chǎn)生基本廓型的過程?！N類直線插補(bǔ)圓弧插補(bǔ)——方法基準(zhǔn)脈沖插補(bǔ)：步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動的開環(huán)系統(tǒng)逐點比較法數(shù)字積分法

數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ)：閉環(huán)或半閉環(huán)系統(tǒng)直線函數(shù)法擴(kuò)展數(shù)字積分法5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)（3）插補(bǔ)原理（Interpolation）5.2數(shù)控機(jī)20（4）逐點比較法

——插補(bǔ)原理——逐點比較法直線插補(bǔ)偏差函數(shù)構(gòu)造

直線插補(bǔ)時，通常將坐標(biāo)原點設(shè)在直線起點上。對于第一象限直線OA，如右圖所示，其方程可表示為：

若刀具加工點為Pi（Xi，Yi），則該點的偏差函數(shù)Fi可表示為:5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)（4）逐點比較法5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)21（4）逐點比較法

——逐點比較法直線插補(bǔ)偏差函數(shù)字的遞推計算若Fi>=0，規(guī)定+X方向走一步，若坐標(biāo)單位用脈沖當(dāng)量表示，則有：

若Fi<0，規(guī)定+Y方向走一步，則有：終點判別

①判斷插補(bǔ)或進(jìn)給的總步數(shù)；②分別判斷各坐標(biāo)軸的進(jìn)給步數(shù)；③僅判斷進(jìn)給步數(shù)較多的坐標(biāo)軸的進(jìn)給步數(shù)。5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)（4）逐點比較法5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)22（4）逐點比較法

——逐點比較法直線插補(bǔ)直線插補(bǔ)舉例對于第一象限直線OA，終點坐標(biāo)，5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)（4）逐點比較法5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)23（4）逐點比較法

——逐點比較法圓弧插補(bǔ)偏差函數(shù)構(gòu)造若加工半徑為R的圓弧AB，將坐標(biāo)原點定在圓心上。對于任意加工點，其偏差函數(shù)可表示為：

5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)B（Xb,Yb）Pi”Pi(Xi,Yi)aA(Xa,Ya)Pi’（4）逐點比較法5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)B（Xb,Yb）P24（4）逐點比較法

——逐點比較法圓弧插補(bǔ)偏差函數(shù)的遞推計算

①逆圓插補(bǔ)若F≥0，規(guī)定-X方向走一步，則有：若Fi<0，規(guī)定+Y方向走一步，則有：

②順圓插補(bǔ)

若Fi≥0，規(guī)定-Y方向走一步，則有：

5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)（4）逐點比較法5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)25（4）逐點比較法

——逐點比較法圓弧插補(bǔ)終點判別

①判斷插補(bǔ)或進(jìn)給的總步數(shù)

②分別判斷各坐標(biāo)軸的進(jìn)給步數(shù)，舉例對于第一象限圓弧AB，起點A（4，0），終點B（0，4），必須采用逆圓插補(bǔ)方法，其運(yùn)算過程如下表所示：

5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)（4）逐點比較法5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)26（4）逐點比較法

——逐點比較法的象限處理分別處理法坐標(biāo)變換法

5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)（4）逐點比較法5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)27（5）數(shù)字積分法——插補(bǔ)原理

若加工圖中的圓弧AB，刀具在X、Y軸方向的速度必須滿足：用積分法可以求得刀具在X、Y方向的位移

其數(shù)字積分表達(dá)式為

5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)（5）數(shù)字積分法5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)28（5）數(shù)字積分法——DDA法直線插補(bǔ)DDA法直線插補(bǔ)的積分表達(dá)式

將其代入積分表達(dá)式：令，，則積分值=溢出脈沖數(shù)+余數(shù)

5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)（5）數(shù)字積分法5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)29（5）數(shù)字積分法——DDA法直線插補(bǔ)終點判別若累加次數(shù)，則：

舉例插補(bǔ)第一象限直線OE，起點為O（0，0），終點為E（5，3）。取被積函數(shù)寄存器分別為、，余數(shù)寄存器分別為、，終點計數(shù)器為，均為三位二進(jìn)制寄存器。

5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)（5）數(shù)字積分法5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)30（5）數(shù)字積分法——DDA法圓弧插補(bǔ)DDA法圓弧插補(bǔ)的積分表達(dá)式

圖為第一象限圓弧，圓心O位于坐標(biāo)原點，兩端點為A（XA，YA）、B（XB，YB），刀具位置為P（Xi，Yi），若采用逆時針加工，有：

5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)令（5）數(shù)字積分法5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)令31（5）數(shù)字積分法——DDA法圓弧插補(bǔ)DDA法圓弧插補(bǔ)的積分表達(dá)式

顯然用DDA法進(jìn)行圓弧插補(bǔ)時，是對切削點的即時坐標(biāo)Xi與Yi的數(shù)值分別進(jìn)行累加，若累加器（Yi）與Jvy（Xi）產(chǎn)生溢出，則在相應(yīng)坐標(biāo)方向進(jìn)給一步，進(jìn)給方向則決定于圓弧所在象限、以及順圓或逆圓插補(bǔ)的情況。終點判別不能通過插補(bǔ)運(yùn)算的次數(shù)來判別，而必須根據(jù)進(jìn)給次數(shù)來判別。

5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)（5）數(shù)字積分法5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)32（5）數(shù)字積分法——DDA法圓弧插補(bǔ)舉例對于Ⅰ象限圓弧，兩端點為A（5，0）和B（0，5），采用逆圓插補(bǔ)，插補(bǔ)脈沖計算過程如下表：

5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)（5）數(shù)字積分法5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)33（1）程序結(jié)構(gòu)——一個完整的數(shù)控加工程序由程序號和程序段構(gòu)成——程序段是由按一定順序和規(guī)定排列的“功能字”組成——一個大型的程序還可由主程序和子程序構(gòu)成（2）程序段格式N--GxxX--Y--Z--F--S--T--MxxLF(或CR)——程序段號N--程序段的標(biāo)號，主要用于程序段的檢索若N前面加“/”表示跳讀5.2.5數(shù)控加工編程技術(shù)5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)（1）程序結(jié)構(gòu)5.2.5數(shù)控加工編程技術(shù)5.2數(shù)控機(jī)床34（2）程序段格式——準(zhǔn)備功能字(Gxx)功能①對加工環(huán)境進(jìn)行設(shè)置—加工平面，進(jìn)給速度與主軸轉(zhuǎn)速的單位，坐標(biāo)系的建立與選擇等；

②規(guī)定基本運(yùn)動——直線運(yùn)動、圓弧運(yùn)動、螺旋線運(yùn)動；③固定循環(huán)運(yùn)動；④刀具補(bǔ)償——長度補(bǔ)償，半徑補(bǔ)償，位置補(bǔ)償。基本G代碼與功能G00,G01—直線運(yùn)動G33—G35：螺紋加工G02,G03—圓弧運(yùn)動G17,G18,G19—指定加工平面G40—G44：刀具補(bǔ)償G73,G74—固定循環(huán)指令G90,G91—坐標(biāo)類型G54-G59—工件坐標(biāo)系選擇G27,G28,G29—回參考點5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)（2）程序段格式5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)35（2）程序段格式——準(zhǔn)備功能字(Gxx)定位與加工G指令①快速定位指令G00

NxxG90（或G91）G00X--Y--Z--LF

②直線插補(bǔ)指令G01NxxG90（或G91）G01X--Y--Z--F--LF③圓弧插補(bǔ)指令G02和G03

④G33/G34/G35/G36螺紋加工G33（34）X（U）-Z（W）-F（E）-Q-K-*X—螺紋長度的X坐標(biāo)Z—螺紋長度的Z坐標(biāo)F—軸向螺距（導(dǎo)程）Q—螺紋切削偏移角度（對于多頭螺紋）5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)（2）程序段格式5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)36（2）程序段格式——進(jìn)給功能字—FXXX刀具或坐標(biāo)軸的移動速度，單位可以為mm/min，inch/min，mm/rev作為單位，其中常用單位為

mm/min——主軸功能字—SXXX規(guī)定了主軸轉(zhuǎn)速；單位一般為r/min——刀具功能字—TXX（TXXXX）TXXXX：前兩位為刀具的序號，后兩位為刀具補(bǔ)償號，多用于車床TXX：指出刀具的序號，多用于鉆、銑床。

5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)（2）程序段格式5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)37（2）程序段格式——輔助功能字—M功能字功能：規(guī)定機(jī)床完成加工輔助動作，如換刀，開、關(guān)冷卻液，主軸轉(zhuǎn)向及停止等M指令：①M(fèi)OO：程序暫停。②MO2：程序結(jié)束③M03/M04/M05：主軸正轉(zhuǎn)/反轉(zhuǎn)/停止④M06：自動換刀⑤M08/09：冷卻液打開/關(guān)閉——回車，用LF或*表示。

5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)（2）程序段格式5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)38（3）刀具補(bǔ)償——刀具補(bǔ)償原理與功能補(bǔ)償原理①刀架參考點：安裝刀具的刀架和主軸頭上必須設(shè)置個參考點

②補(bǔ)償原理：在刀架參考點與刀具切削點之間進(jìn)行位置偏置，從而使數(shù)控系統(tǒng)的控制對象由刀架參考點變換到刀尖或刀刃邊緣

功能：①方便編程，編程時不必考慮刀具結(jié)構(gòu)尺寸

②更換刀具或刀具因磨損尺寸變化時不必更改程序

③通過改變刀具補(bǔ)償值可使用同一把刀同一程序進(jìn)行粗、精切

④可以糾正刀具安裝誤差或?qū)Φ墩`差。

5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)（3）刀具補(bǔ)償5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)39（3）刀具補(bǔ)償——刀具補(bǔ)償原理與功能刀具補(bǔ)償種類①刀具半徑補(bǔ)償

②長度補(bǔ)償應(yīng)用①對于圓周切削的銑刀需要一個半徑補(bǔ)償值

②對于同時進(jìn)行圓周和端面切削的銑刀則需要一個半徑補(bǔ)償值和一個長度補(bǔ)償值③對于車刀，需要2個長度補(bǔ)償值5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)（3）刀具補(bǔ)償5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)40（3）刀具補(bǔ)償——刀具半徑補(bǔ)償?shù)毒甙霃窖a(bǔ)償功能和類型①C功能刀補(bǔ)：CNC系統(tǒng)根據(jù)編程軌跡(零件廓形)和立銑刀或其它圓頭刀具的半徑自動生成刀具中心的軌跡，并自動處理起刀、退刀和零件廓形中的拐角過渡的運(yùn)算。

②B功能刀補(bǔ)：只能處理單程序段補(bǔ)償，要由編程員額外編程進(jìn)行拐角過渡，編程復(fù)雜。刀具半徑補(bǔ)償指令①G41左補(bǔ)償指令：規(guī)定刀具中心位于編程軌跡前進(jìn)方向的左邊

②G42右補(bǔ)償：規(guī)定刀具中心位于編程軌跡前進(jìn)方向的右邊③G40取消刀具半徑補(bǔ)償5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)（3）刀具補(bǔ)償5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)41（3）刀具補(bǔ)償——刀具長度補(bǔ)償傳統(tǒng)方式①G43正補(bǔ)償：規(guī)定機(jī)床運(yùn)動終點坐標(biāo)為編程坐標(biāo)加上一個刀補(bǔ)長度。

②G44負(fù)補(bǔ)償：規(guī)定機(jī)床運(yùn)動終點坐標(biāo)為編程坐標(biāo)減去一個刀補(bǔ)長度。

③G40（G49）取消刀具半徑補(bǔ)償，G49一般僅用于撤銷刀具長度補(bǔ)償。簡單方式刀具標(biāo)號（T---）和Z功能字（Z---）

5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)（3）刀具補(bǔ)償5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)42（3）編程實例——輪廓銑削加工的程序編制數(shù)控銑床的數(shù)控裝置具有多種插補(bǔ)方法，一般都具有直線插補(bǔ)和圓弧插補(bǔ)。程序編制時要充分利用數(shù)控銑床齊全的功能，如刀具位置補(bǔ)償、刀具長度補(bǔ)償、刀具半徑補(bǔ)償和固定循環(huán)實例立銑刀直徑20mm刀具長度補(bǔ)償H03刀具半徑補(bǔ)償D30

5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)N1G92X0Y0Z0 *建立工件坐標(biāo)系N2G30Y0M06T06 *返回第二參考點換刀N3G00G90X0Y90 *快速移至P點N4G43Z0H03S440M03 *長度補(bǔ)償，主軸正轉(zhuǎn)N5G41G17X30.0D30F100 *半徑補(bǔ)償，移至A點N6G01X60.0Y120.0 *加工AB段N7G02X90.0I0J-30.0 *加工圓弧BCN8G01X120.0*加工CD段N9G02X150.0Y120.0I130.0 *加工圓弧DEN10G01X135.0Y90.0 *加工EF段N11X150.0Y60.0*加工FG段N12X120.0 *加工GH段N13X90.0Y30.0 *加工HI段N14X45.0Y60.0 *加工IJ段N15X30.0Y90.0 *加工JA段N16G40G00X0Y90.0 *取消刀補(bǔ)N17X0Y0Z0*返回原點N18M30*程序結(jié)束（3）編程實例5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)N1G92X043（3）編程實例——車削加工的程序編制坐標(biāo)軸設(shè)定

①縱向為z軸，正向指向床尾；

②工件徑向為x軸，其正向會因刀架不同而不同，標(biāo)準(zhǔn)正方向是遠(yuǎn)離操作者。③絕對坐標(biāo)（X、Z）和增量坐標(biāo)（U、W）④X和U坐標(biāo)值使用“直徑值”

G02X50.0Z30.0I25.0F30；或G02U20.0W-20.0I25.0F30；或G02X50.0Z30.0R25.0F30；或G02U20.0W-20.0R25.0F30；5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)（3）編程實例5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)44（3）編程實例——車削加工的程序編制刀具補(bǔ)償

①一般精度加工或加工圓柱面和端面時，可將刀尖看成一個點，

忽略刀尖圓弧半徑；②精加工圓弧面和圓錐面時，刀尖圓弧半徑補(bǔ)償必需使用G41和G42設(shè)定，用G40取消。③對于多數(shù)車床的CNC系統(tǒng)，車刀的兩個方向的長度補(bǔ)償功能可通過調(diào)用T—功能字自動設(shè)定。

5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)（3）編程實例5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)45（3）編程實例——車削加工的程序編制車削固定循環(huán)功能

①縱向車削固定循環(huán)G77X(U)_Z(W)_R---F_*在增量編程中，地址U、W值的符號取決于軌跡1、2的方向在直徑編程時，應(yīng)將U／2、X／2變?yōu)閁和X值R數(shù)值表示左、右端面之差，用于正、反錐面車削

5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)

（3）編程實例5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)46（3）編程實例——車削加工的程序編制車削固定循環(huán)功能②螺紋車削固定循環(huán)G78X(U)_Z(W)_R----F_*F表示螺紋導(dǎo)程地址R數(shù)值表示左、右端面之差，用于正、反錐面車削圖中R表示快速F表示進(jìn)給速度r是結(jié)束螺紋切削的退刀參數(shù)

5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)

（3）編程實例5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)47（3）編程實例——車削加工的程序編制車削固定循環(huán)功能③端面車削固定循環(huán)

5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)

（3）編程實例5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)48（3）編程實例——車削加工的程序編制編程實例車削標(biāo)準(zhǔn)試件，該零件需要精加工，選用具有直線和圓弧插補(bǔ)功能的數(shù)控車床。圖中85不加工。確定加工工藝及工藝路線：

先倒角→切削螺紋的實際外圓47.8(47.8是M48×1.5螺紋的實際外徑)→切削錐度部分→車削62外圓→倒角→車削80→切削圓弧部分→車削80切槽車螺紋選擇刀具：Ⅰ號刀車外圓，Ⅱ號刀切槽，Ⅲ號刀車螺紋。確定切削用量車外圓時，主軸轉(zhuǎn)速確定為S31=630r/min，進(jìn)給速度選擇為F15切槽時，主軸轉(zhuǎn)速度為S23=315r/min，進(jìn)給速度選擇為F10車削螺紋時，主軸轉(zhuǎn)速定為S22=220r/min，進(jìn)給速度選為F3305.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)

（3）編程實例5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)49（3）編程實例——車削加工的程序編制編程實例編寫程序清單

5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)N001G92X200.0Z350.0 LF坐標(biāo)設(shè)定N002G00X41.8Z292.0S31M03T11M08 LF換上I號刀運(yùn)行N003G01X47.8Z289.0F15 LF倒角N004U0W-59.0 LF47.8N005X50.0W0 LF退刀N006X62.0W-60.0 LF錐度N007U0Z155.0 LF62N008X78.0W0 LF退刀N009X80.0W-1.0 LF倒角N010U0W-19.0 LF80N011G02U0W-60.0I63.25K-30.0 LF圓弧N012G01U0Z65.0 LF80N013X90.0W0 LF退刀N014G00X200.0Z350.0M05T10M09 LF退刀，取消I號刀補(bǔ)（3）編程實例5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)N001G92505.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)（3）編程實例——車削加工的程序編制編程實例編寫程序清單

N015X51.0Z230.0S23M03T22M08LF換上II號刀運(yùn)行N016G01X45.0W0F10 LF割槽N017G04U0.5 LF延遲N018G00X51.0W0 LF退刀N019X200.0Z350.0M05T20M09 LF退刀，取消II號刀補(bǔ)N020X52.0Z296.0S22M03T33M08LF車螺紋起始位置，

換上III號刀運(yùn)行N021G78X47.2Z231.5F330.0 LF直螺紋循環(huán)N022X46.6W-64.5 LF直螺紋循環(huán)N023X46.1W-64.5 LF直螺紋循環(huán)N024X45.8W-64.5 LF直螺紋循環(huán)N025G00X200.0Z350.0T30M02 LF退至起點，取消III號刀補(bǔ)

5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)（3）編程實例N01551（1）加工中心的組成——基礎(chǔ)部件——主軸部件——數(shù)控系統(tǒng)——自動換刀裝置（2）加工中心的工作原理——將銑削、鏜削、車削

鉆削等功能聚集在一臺機(jī)床，且有自動換刀裝置和刀庫。工件經(jīng)一次裝夾后，可依次完成多個面上的多工序加工。5.3.1加工中心的組成與工作原理5.3加工中心1－數(shù)控柜2－刀庫和換刀機(jī)構(gòu)3－立柱4－主軸5－操作面板6－工作臺裝置7－床身（1）加工中心的組成5.3.1加工中心的組成與工作原理552（1）加工中心的分類——按工藝用途分為鏜銑加工中心車銑復(fù)合加工中心鉆削加工中心——按主軸特征分立式鏜銑加工中心臥式鏜銑加工中心（2）加工中心的特點——“三高”——對加工對象的適應(yīng)性強(qiáng)——工序集中——智能化程度高5.3.2加工中心的分類與特點5.3加工中心（1）加工中心的分類5.3.2加工中心的分類與特點5.353（1）虛擬軸機(jī)床的概念——實際上是一種數(shù)控機(jī)床。也稱為并聯(lián)機(jī)床

（ParallelMachineTool），并聯(lián)運(yùn)動學(xué)機(jī)器（ParallelKinematicsMachine）（2）虛擬機(jī)床的發(fā)展——20世紀(jì)90年代發(fā)展起來的一種新型機(jī)床，被譽(yù)為“機(jī)床結(jié)構(gòu)的重大革命”、“2l世紀(jì)機(jī)床”，問世后引起了世界各國制造業(yè)的廣泛關(guān)注。5.4.1虛擬軸機(jī)床的發(fā)展5.4虛擬軸機(jī)床（1）虛擬軸機(jī)床的概念5.4.1虛擬軸機(jī)床的發(fā)展5.4虛54（1）虛擬軸機(jī)床的結(jié)構(gòu)

5.4.2虛擬軸機(jī)床的結(jié)構(gòu)與原理5.4虛擬軸機(jī)床虛擬軸機(jī)床外觀圖虛擬軸機(jī)床主軸頭工作臺實質(zhì)上是機(jī)器人技術(shù)與機(jī)床結(jié)構(gòu)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。其原型是采用并聯(lián)機(jī)構(gòu)的Stewart型并聯(lián)機(jī)器人操作機(jī)。（1）虛擬軸機(jī)床的結(jié)構(gòu)5.4.2虛擬軸機(jī)床的結(jié)構(gòu)與原理5.55（2）虛擬軸機(jī)床的原理——主要由機(jī)床上方的固定平臺和下方的活動平臺及連接兩個平臺的六個可變長度連桿構(gòu)成，每個連桿由一個獨立的伺服電機(jī)驅(qū)動，連桿長度通過精密滾珠絲杠傳動改變；機(jī)床的主軸部分和刀具安裝在活動平臺中心。5.4.2虛擬軸機(jī)床的結(jié)構(gòu)與原理5.4虛擬軸機(jī)床固定平臺驅(qū)動桿虛擬軸機(jī)床的原理動平臺（2）虛擬軸機(jī)床的原理5.4.2虛擬軸機(jī)床的結(jié)構(gòu)與原理5.56（1）虛擬軸機(jī)床的特點——剛度高——精度高——速度快——加工適應(yīng)性強(qiáng)——機(jī)床重組性好（2）國內(nèi)的主要科研單位——清華大學(xué)——東大大學(xué)——燕山大學(xué)——深圳中科院

5.4.2虛擬軸機(jī)床的特點5.4虛擬軸機(jī)床（1）虛擬軸機(jī)床的特點5.4.2虛擬軸機(jī)床的特點5.4虛57（1）1954年，美國戴沃爾提出“工業(yè)機(jī)器人”（IndustrialRobot）的概念（2）60年代,工業(yè)機(jī)器人進(jìn)入成長期，并被用于焊接和噴涂作業(yè)（3）70年代,進(jìn)入實用化，出現(xiàn)了配有視覺和觸覺系統(tǒng)的工業(yè)機(jī)器人。（4）80年代，進(jìn)入普及時代,機(jī)器人發(fā)展成為具有各種移動機(jī)構(gòu)、通過傳感器控制的機(jī)器。（5）90年代，生產(chǎn)與需求進(jìn)入了高潮期，還出現(xiàn)了具有感知、決策、動作能力的智能機(jī)器人

5.5.1工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展5.5工業(yè)機(jī)器人

工業(yè)機(jī)器人發(fā)展經(jīng)歷了三個階段，形成了通常所說的三代機(jī)器人：第一代機(jī)器人示教再現(xiàn)型機(jī)器人第二代機(jī)器人具有感覺的機(jī)器人第三代機(jī)器人智能機(jī)器人（1）1954年，美國戴沃爾提出“工業(yè)機(jī)器人”（Indust58（1）定義

——工業(yè)機(jī)器人是自動控制的、可對三個或三個以上軸進(jìn)行編程并可重復(fù)編程的多用途的在工業(yè)自動化中使用的操作機(jī)。（GB/T12643-1997）

（2）組成——執(zhí)行機(jī)構(gòu)末端執(zhí)行器手腕手臂——驅(qū)動系統(tǒng)——控制系統(tǒng)——檢測裝置——支承系統(tǒng)5.5.2工業(yè)機(jī)器人的定義與組成5.5工業(yè)機(jī)器人（1）定義5.5.2工業(yè)機(jī)器人的定義與組成5.5工業(yè)機(jī)59（1）工業(yè)機(jī)器人的坐標(biāo)系——直角坐標(biāo)系——圓柱坐標(biāo)系——球坐標(biāo)系——關(guān)節(jié)坐標(biāo)系（2）工業(yè)機(jī)器人的性能指標(biāo)

——自由度：標(biāo)準(zhǔn)6自由度——精度定位精度重復(fù)定位精度——工作范圍——其他：提取重力、運(yùn)動速度等5.5.3工業(yè)機(jī)器人的性能與分類5.5工業(yè)機(jī)器人（1）工業(yè)機(jī)器人的坐標(biāo)系5.5.3工業(yè)機(jī)器人的性能與分類60（3）工業(yè)機(jī)器人的分類

5.5.3工業(yè)機(jī)器人的性能與分類5.5工業(yè)機(jī)器人工業(yè)機(jī)器人點位控制機(jī)器人按控制方式分連續(xù)控制機(jī)器人電力驅(qū)動機(jī)器人按驅(qū)動方式分液壓驅(qū)動機(jī)器人氣壓驅(qū)動機(jī)器人復(fù)合驅(qū)動機(jī)器人直角坐標(biāo)機(jī)器人按坐標(biāo)形式分圓柱坐標(biāo)機(jī)器人球坐標(biāo)機(jī)器人關(guān)節(jié)坐標(biāo)機(jī)器人按用途分采掘機(jī)器人水下機(jī)器人切削加工機(jī)器人檢測機(jī)器人裝配機(jī)器人焊接機(jī)器人噴漆機(jī)器人澆注機(jī)器人沖壓機(jī)器人搬運(yùn)機(jī)器人水下機(jī)器人……（3）工業(yè)機(jī)器人的分類5.5.3工業(yè)機(jī)器人的性能與分類61

5.5.4案例：工業(yè)機(jī)器人在制造業(yè)的應(yīng)用5.5工業(yè)機(jī)器人5.5.4案例：工業(yè)機(jī)器人在制造業(yè)的應(yīng)用5.5工業(yè)機(jī)器62（1）原理

——1913年，美國亨利·福特發(fā)明流水裝配線，其原理可歸納為：生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化原理作業(yè)單純化原理移動裝配法原理（2）概念——裝配：是指按規(guī)定的技術(shù)要求，將若干零件或部件組合連接起來，使之成為半成品或成品的過程?？煞譃?/p>

部件裝配和總裝配。——裝配線：是指工件以一定的速率連續(xù)均勻地通過一系列裝配工作站，并按照一定要求在各裝配工作站完成相應(yīng)裝配工作的生產(chǎn)線5.6.1裝配線的原理與概念5.6裝配線（1）原理5.6.1裝配線的原理與概念5.6裝配線63（3）裝配線的分類及特點

——手工裝配線特點：投資成本低，裝配靈活性即柔性強(qiáng)，可適應(yīng)各種復(fù)雜的裝配操作任務(wù)，但容易導(dǎo)致裝配工作的低效性，操作具有不穩(wěn)定性——自動化裝配線剛性線特點：初期投資成本高，裝配設(shè)備為生產(chǎn)專門產(chǎn)品而設(shè)計，生產(chǎn)率高，裝配質(zhì)量能夠得到保證，柔性差柔性線特點：初期投資成本更高（包含了裝配機(jī)器人），生產(chǎn)率比剛性自動裝配線低，裝配質(zhì)量同樣能夠得到保證，柔性好，當(dāng)產(chǎn)品品種變化時需要對生產(chǎn)線進(jìn)行重新設(shè)計和安裝——混合裝配線投資成本介于手工和自動化裝配線之間，手工裝配的靈活性和自動化裝配的高生產(chǎn)率高質(zhì)量都能得到發(fā)揮，影響產(chǎn)品生產(chǎn)率和質(zhì)量主要因素是裝配工人，設(shè)備則對投資成本的高低起主要作用。

5.6.1裝配線的原理與概念5.6裝配線手工裝配線自動化裝配線（3）裝配線的分類及特點5.6.1裝配線的原理與概念564（1）手工裝配線的組成

——線體、各種工裝夾具、裝配工具和工作臺——線體以各種輸送機(jī)最為常見（2）剛性自動化裝配線的組成——機(jī)械系統(tǒng)給料部分傳送部分裝配部分——控制系統(tǒng)核心通常采用可編程序控制器、單片機(jī)、微處理器或計算機(jī)。

5.6.2裝配線的組成5.6裝配線2341給料、送料裝置1－振動給料盤2－輸料槽3－直線送料器4－控制箱振動給料盤直線送料器螺釘?shù)姆诌x和定向分料塊擋板軌道a)b)自動裝配機(jī)1－振動供料器2－自動裝配機(jī)3－振動供料器4－直線送料器3421（1）手工裝配線的組成5.6.2裝配線的組成5.6裝配65（2）剛性自動化裝配線的組成——檢測傳感系統(tǒng)——質(zhì)量檢驗系統(tǒng)按規(guī)定對各種質(zhì)量指標(biāo)進(jìn)行檢驗，如裝配精度、裝配件是否安裝到位、絕緣性、密封性等。——動力系統(tǒng)（3）自動化裝配與產(chǎn)品設(shè)計

5.6裝配線a)b)

c)d)面向自動化裝配產(chǎn)品設(shè)計示例（2）剛性自動化裝配線的組成5.6裝配線a)66（3）自動化裝配與產(chǎn)品設(shè)計——可裝配性設(shè)計原則避免零件間在輸送過程中發(fā)生纏結(jié)、搭疊、相互套入等影響裝配的問題盡量采用自定位零件保證零件和子裝配在裝配中便于抓取而且不易受損設(shè)計中應(yīng)考慮零件插裝方向、路徑對裝配難度的影響（4）柔性自動化裝配線——裝配機(jī)器人的結(jié)構(gòu)及技術(shù)指標(biāo)最大抓取重量定位精度重復(fù)定位精度速度和工作范圍5.6裝配線裝配機(jī)器人示教盒（3）自動化裝配與產(chǎn)品設(shè)計5.6裝配線裝配機(jī)器人示教盒67（4）柔性自動化裝配線——柔性自動化裝配線的組成與原理裝配機(jī)器人系統(tǒng)物料輸送系統(tǒng)零件自動供料系統(tǒng)工具（手爪）自動更換裝置及工具庫傳感系統(tǒng)基礎(chǔ)件系統(tǒng)控制系統(tǒng)質(zhì)量檢驗系統(tǒng)計算機(jī)管理系統(tǒng)

5.6裝配線12裝配機(jī)器人作業(yè)示意圖1－氣動手爪2－振動供料器（4）柔性自動化裝配線5.6裝配線12裝配機(jī)器人作業(yè)示意68（1）裝配線平衡

——也稱為工序同期化，是指在滿足生產(chǎn)節(jié)拍和產(chǎn)品各零部件裝配順序的條件下，在劃分裝配工序或工作站時使每個工作站的作業(yè)時間盡量相同或相近。（2）平衡方法——解析方法——啟發(fā)式方法（3）分級位置加權(quán)法——最小作業(yè)單元：在裝配線上進(jìn)行產(chǎn)品裝配的作業(yè)任務(wù)可分解為若干個最小的裝配作業(yè)任務(wù)單元?！钚∽鳂I(yè)單元的加權(quán)值，其計算公式為：

5.6.3裝配線的平衡方法5.6裝配線（1）裝配線平衡5.6.3裝配線的平衡方法5.6裝配線69（3）分級位置加權(quán)法——步驟：1）按各最小作業(yè)單元在裝配線上的先后順序畫出裝配順序圖，并將相應(yīng)裝配作業(yè)時間標(biāo)于單元號上方2）確定生產(chǎn)線裝配節(jié)拍T，計算每個最小作業(yè)單元的加權(quán)值3）將各最小作業(yè)單元按加權(quán)值從大到小排列成順序表，并令代表工作站編號的變量k=04）令k=k+1，Tk=T5）從順序表中按權(quán)值從大到小的順序選出滿足ti≤Tk的第一個最小作業(yè)單元，其單元號為i，若找不到這樣的最小作業(yè)單元，則轉(zhuǎn)向步驟7)6）將最小作業(yè)單元i分配給工作站k，并從順序表中刪除單元i并將

Tk的值減去ti，若順序表已空，則表明完成裝配線平衡，否則轉(zhuǎn)向步驟5)7）若Tk=T，則表明設(shè)定的節(jié)拍時間太短，無解，否則，轉(zhuǎn)向步驟4）5.6裝配線（3）分級位置加權(quán)法5.6裝配線70（3）分級位置加權(quán)法——平衡效果好壞可采用裝配線平衡率LE進(jìn)行評價，其計

算公式為：

式中，Tk為第k個最小作業(yè)單元的裝配作業(yè)時間；

n為裝配工作站數(shù)；T為裝配線節(jié)拍。

5.6裝配線（3）分級位置加權(quán)法5.6裝配線71（4）最大設(shè)定準(zhǔn)則法

——加權(quán)因子在每次調(diào)整排列后需重新計算，具體步驟：

（1）按各最小作業(yè)單元在裝配線上的先后順序畫出裝配順序圖，并將相應(yīng)裝配作業(yè)時間標(biāo)于單元號上方。（2）確定裝配線節(jié)拍T，令k=0，S為包含所有最小作業(yè)單元的集合。（3）令k=k+1，Tk=T。（4）對于S中的每個最小作業(yè)單元計算其加權(quán)值，找出滿足ti≤Tk的權(quán)值最大的單元i，若找不出這樣的單元，則轉(zhuǎn)向步驟（6），否則進(jìn)行下一步。（5）將單元i和其他按順序在i單元之前裝配的各裝配單元分配給工作站k，并從S中刪去這些單元，將Tk的值減去wi，若此時S已空，則表明完成裝配線平衡，否則轉(zhuǎn)向步驟（4）。（6）若Tk=T，則表明設(shè)定的節(jié)拍時間太短，無解，平衡到此結(jié)束；若Tk<T，則轉(zhuǎn)向步驟（3）進(jìn)行下一輪計算。

5.6裝配線（4）最大設(shè)定準(zhǔn)則法5.6裝配線72（5）案例：兩種啟發(fā)式平衡方法的應(yīng)用

設(shè)裝配某產(chǎn)品的節(jié)拍為10s，各最小作業(yè)單元裝配的先后順序及所需裝配時間如圖所示，則可計算出各最小作業(yè)單元的加權(quán)值并列出順序表。

5.6裝配線裝配單元權(quán)值順序表裝配單元i987563412裝配單元裝配作業(yè)時間ti252632154裝配單元加權(quán)值wi30272217107554（5）案例：兩種啟發(fā)式平衡方法的應(yīng)用5.6裝配線裝配單元73（5）案例：兩種啟發(fā)式平衡方法的應(yīng)用——采用分級位置加權(quán)法（1）分級表中的最小作業(yè)單元順序為9，8，7，5，6，3，4，1，2。（2）根據(jù)上述平衡方法，將單元9分配給工作站1，然后將9從順序表中刪去，且T1=10-t9=8s。此時，順序表中最先滿足

ti≤T1的是單元8，將其從順序表中刪去，T1=8-t8=3s。同理可刪去7，且T1=3-t7=1s。接著刪去滿足ti≤T1的單元4，且

T1=0s。（3）此時表中只剩5，6，3，1，2，均不滿足條件ti≤T。這樣就可轉(zhuǎn)而根據(jù)剩下的單元分配工作站2，并以此類推，最終可確定出該裝配線可劃分為4個工作站，它們所對應(yīng)的最小作業(yè)單元分配情況為：（9，8，7，4），（5，6），（3，1），（2），各工作站的裝配作業(yè)時間分別為10s，9s，7s，4s。

LE=（10+9+7+4）/（4×10）=75%

5.6裝配線采用分級位置加權(quán)法的工作站布置2（5）案例：兩種啟發(fā)式平衡方法的應(yīng)用5.6裝配線采用分級74（5）案例：兩種啟發(fā)式平衡方法的應(yīng)用——采用最大設(shè)定準(zhǔn)則法（1）仍以原圖所示為例，第一輪計算中各最小作業(yè)單元的加權(quán)值標(biāo)于下圖，圖中小于等于節(jié)拍時間的最大加權(quán)值為

w6=10，為t1、t3、t6之和。5.6裝配線a)采用最大設(shè)定準(zhǔn)則法的工作站布置（5）案例：兩種啟發(fā)式平衡方法的應(yīng)用5.6裝配線a)采75（5）案例：兩種啟發(fā)式平衡方法的應(yīng)用——采用最大設(shè)定準(zhǔn)則法（2）將單元6及按裝配順序在其之前的單元1、3分配給第一個工作站并從圖中刪去1、3、6。對剩余各單元加權(quán)值重新計算結(jié)果如圖所示。（3）同理可選出單元2和5并分配給第二個工作站。根據(jù)同樣方法，剩下的單元分配給第3工作站，如圖所示。5.6裝配線b)采用最大設(shè)定準(zhǔn)則法的工作站布置c)采用最大設(shè)定準(zhǔn)則法的工作站布置（5）案例：兩種啟發(fā)式平衡方法的應(yīng)用5.6裝配線b)采76（5）案例：兩種啟發(fā)式平衡方法的應(yīng)用——采用最大設(shè)定準(zhǔn)則法（4）該裝配線被劃分為3個工作站，它們所對應(yīng)的裝配單元分配情況為：（1，3，6），（2，5），（4，7，8，9），如圖所示，可算出這種方案的裝配線平衡率達(dá)到了100%。

5.6裝配線d)采用最大設(shè)定準(zhǔn)則法的工作站布置136254789（5）案例：兩種啟發(fā)式平衡方法的應(yīng)用5.6裝配線d)采775.1制造自動化簡述

5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)

5.3加工中心

5.4虛擬軸機(jī)床5.5工業(yè)機(jī)器人5.6裝配線5.7自動導(dǎo)向車5.8質(zhì)量檢測及裝備5.9柔性制造系統(tǒng)（FMS）主要內(nèi)容第5章先進(jìn)制造裝備及技術(shù)5.1制造自動化簡述主要內(nèi)容第5章先進(jìn)制造裝備及技術(shù)785.1制造自動化簡述（1）發(fā)展——單機(jī)自動化——自動線——數(shù)控機(jī)床——加工中心——柔性制造系統(tǒng)——計算機(jī)集成制造系統(tǒng)（2）發(fā)展方向——柔性化——集成化——智能化5.1.1制造自動化技術(shù)的發(fā)展5.1制造自動化簡述（1）發(fā)展5.1.1制造自動化技術(shù)795.1制造自動化簡述（1）制造自動化——是指用機(jī)電設(shè)備工具取代或放大人的體力，甚至取代和延伸人的智力，以自動完成特定的作業(yè)，實現(xiàn)

人機(jī)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)和優(yōu)化?！?物料的存儲、運(yùn)輸、加工、裝配和檢驗等各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)的自動化

——任務(wù)：研究制造過程的規(guī)劃、管理、組織、控制與操作等的自動化5.1.2制造自動化技術(shù)的內(nèi)容5.1制造自動化簡述（1）制造自動化5.1.2制造自動805.1制造自動化簡述（2）制造自動化按對象可以分為——單機(jī)自動化——制造過程自動化——制造系統(tǒng)管理自動化（3）制造自動化技術(shù)內(nèi)容——數(shù)控技術(shù)——工業(yè)機(jī)器人——柔性制造系統(tǒng)（FMS）——自動檢測及信號識別技術(shù)——過程設(shè)備工況監(jiān)測與控制

5.1制造自動化簡述（2）制造自動化按對象可以分為815.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)（1）發(fā)展——第一代數(shù)控系統(tǒng)：1952年MIT研制出一臺二坐標(biāo)聯(lián)動數(shù)控銑床——第二代數(shù)控系統(tǒng)：1959年3月，Kenney＆TreckerCorp．發(fā)明了帶有自動換刀裝置的數(shù)控機(jī)床MC——第三代數(shù)控系統(tǒng)：1965年，出現(xiàn)體積小，功耗低的小規(guī)模集成電路——第四代數(shù)控系統(tǒng)：1970年前后，大規(guī)模集成電路及小型計算機(jī)——第五代數(shù)控系統(tǒng)：1974年，以微處理器為核心的數(shù)控系統(tǒng)——第六代數(shù)控系統(tǒng)：1990年，基于PC(微機(jī))數(shù)控系統(tǒng)5.2.1數(shù)控機(jī)床的發(fā)展5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)（1）發(fā)展5.2.1數(shù)控機(jī)床的發(fā)展825.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)5.2.2數(shù)控機(jī)床的組成（1）CNC裝置

——計算機(jī)數(shù)控裝置，即CNC裝置，是CNC系統(tǒng)的核心，由

微處理器（CPU）、存儲器、各種I/O接口及外圍邏輯電路等構(gòu)成，主要功能有：①多坐標(biāo)控制；②實現(xiàn)多種函數(shù)的插補(bǔ)；③信息轉(zhuǎn)換功能；④補(bǔ)償功能；⑤多種加工方式選擇；⑥具有故障自診斷功能；⑦通信和聯(lián)網(wǎng)功能等。

5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)5.2.2數(shù)控機(jī)床的組成（1）CN83（2）可編程邏輯控制器PLC（輔助控制）——可編程邏輯控制器PLC，也是一種以微處理器為基礎(chǔ)的通用型自動控制裝置，又稱為PC（ProgrammableController）或PMC（ProgrammableMachineController），用于完成數(shù)控機(jī)床的各種邏輯運(yùn)算和順序控制。（3）機(jī)床操作面板（OperatorPanel）——主要用于手動方式下對機(jī)床的操作以及自動方式下對機(jī)床的操作或干預(yù)。（4）數(shù)控面板——主要由顯示器、手動數(shù)據(jù)輸入（ManualDataInput，簡稱MDI）鍵盤組成，又稱為MDI面板。

5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)（2）可編程邏輯控制器PLC（輔助控制）5.2數(shù)控機(jī)床及84（5）進(jìn)給伺服系統(tǒng)——由進(jìn)給伺服單元和伺服電機(jī)組成，還應(yīng)包括位置檢測反饋裝置?！}沖當(dāng)量或最小設(shè)定單位，CNC裝置每發(fā)出一個控制脈沖，機(jī)床刀架或工作臺的移動距離

5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)（5）進(jìn)給伺服系統(tǒng)5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)85（6）主軸伺服系統(tǒng)——主軸驅(qū)動與進(jìn)給驅(qū)動區(qū)別很大，電機(jī)功率輸出應(yīng)為

2.2~250KW；——進(jìn)給電機(jī)一般是恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，而主電機(jī)除了有較大范圍的恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速外，還要有較大范圍的恒功率調(diào)速。

5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)（6）主軸伺服系統(tǒng)5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)86（7）機(jī)床本體——主傳動系統(tǒng)及主軸部件（電主軸）；

5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)（7）機(jī)床本體5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)87（7）機(jī)床本體——進(jìn)給系統(tǒng)（滾珠絲杠、滾動導(dǎo)軌）

5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)（7）機(jī)床本體5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)88（7）機(jī)床本體——數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺

5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)（7）機(jī)床本體5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)89（7）機(jī)床本體——刀具及自動換刀系統(tǒng)

5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)（7）機(jī)床本體5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)90（1）分類——按工藝用途分金屬切削類數(shù)控機(jī)床金屬成形類數(shù)控機(jī)床數(shù)控特種加工機(jī)床——按伺服控制系統(tǒng)分開環(huán)控制數(shù)控機(jī)床閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床半閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床

5.2.3數(shù)控機(jī)床的分類與特點5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)（1）分類5.2.3數(shù)控機(jī)床的分類與特點5.2數(shù)控機(jī)床及91（1）分類——按數(shù)控系統(tǒng)的功能水平分高檔數(shù)控機(jī)床中檔數(shù)控機(jī)床低檔數(shù)控機(jī)床（2）特點——高精度——高效率——高柔性——高自動化——高效益5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)（1）分類5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)92（1）運(yùn)動控制——點位控制刀具點到另點精確定位運(yùn)動對軌跡不作控制要求運(yùn)動過程中不進(jìn)行任何加工適用范圍：數(shù)控鉆床、數(shù)控鏜床、數(shù)控沖床和數(shù)控測量機(jī)——直線控制控制點到點的精確定位要求以給定的進(jìn)給速度進(jìn)行直線移動和切削加工5.2.4數(shù)控加工原理5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)（1）運(yùn)動控制5.2.4數(shù)控加工原理5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)93（1）運(yùn)動控制——輪廓控制：對多個坐標(biāo)軸同時進(jìn)行控制，使之協(xié)調(diào)運(yùn)動(坐標(biāo)聯(lián)動)，使刀具相對工件按程序規(guī)定的軌跡和速度運(yùn)動，在運(yùn)動過程中進(jìn)行連續(xù)切削加工。5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)XTΔLiLΔYiΔtiΔXiΔL2ΔL1ΔL0Y（1）運(yùn)動控制5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)XTΔLiLΔYiΔt94（2）坐標(biāo)系——數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)軸系及運(yùn)動方向5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系+Z+X+Y+Z+Y+X、+Y或+Z+X’+X+A+B+Z’+C+A、+B或+C+Y’（2）坐標(biāo)系5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系+Z+X+Y+95（2）坐標(biāo)系——數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)軸系及運(yùn)動方向5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)立式升降臺數(shù)控銑床數(shù)控車床的標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系+C’+Z+X（2）坐標(biāo)系5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)立式升降臺數(shù)控銑床數(shù)控車96（3）插補(bǔ)原理（Interpolation）

——概念：機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)依據(jù)一定方法確定刀具運(yùn)動軌跡、進(jìn)而產(chǎn)生基本廓型的過程?！N類直線插補(bǔ)圓弧插補(bǔ)——方法基準(zhǔn)脈沖插補(bǔ)：步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動的開環(huán)系統(tǒng)逐點比較法數(shù)字積分法

數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ)：閉環(huán)或半閉環(huán)系統(tǒng)直線函數(shù)法擴(kuò)展數(shù)字積分法5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)（3）插補(bǔ)原理（Interpolation）5.2數(shù)控機(jī)97（4）逐點比較法

——插補(bǔ)原理——逐點比較法直線插補(bǔ)偏差函數(shù)構(gòu)造

直線插補(bǔ)時，通常將坐標(biāo)原點設(shè)在直線起點上。對于第一象限直線OA，如右圖所示，其方程可表示為：