國內(nèi)外數(shù)控機床發(fā)展現(xiàn)狀及數(shù)控知識畢業(yè)論文

word文檔可自由復制編輯第一章國內(nèi)外數(shù)控機床發(fā)展現(xiàn)狀及數(shù)控知識簡介一、國內(nèi)數(shù)控機床發(fā)展現(xiàn)狀1.1國內(nèi)數(shù)控機床近幾年發(fā)展我國的數(shù)控機床無論從產(chǎn)品種類、技術水平、質(zhì)量和產(chǎn)量上都取得了很大的發(fā)展，在一些關鍵技術方面也取得了重大突破。據(jù)統(tǒng)計，目前我國可供市場的數(shù)控機床有1500種，幾乎覆蓋了整個金屬切削機床的品種類別和主要的鍛壓機械。這標志著國內(nèi)數(shù)控機床已進入快速發(fā)展的時期。近年來我國機床行業(yè)不斷承擔為國家重點工程和國防軍工建設提供高水平數(shù)控設備的任務。如國產(chǎn)XNZD2415型數(shù)控龍門混聯(lián)機床充分吸取并聯(lián)機床的配置靈活與多樣性和傳統(tǒng)機床加工范圍大的優(yōu)點，通過兩自由度平行四邊形并聯(lián)機構(gòu)形成基礎龍門，在并聯(lián)平臺上附加兩自由度串聯(lián)結(jié)構(gòu)的A、C軸擺角銑頭，配以工作臺的縱向移動，可完成五自由度的運動。該構(gòu)型為國際首創(chuàng)?；赗T一Linux開發(fā)的數(shù)控系統(tǒng)具有的實時性和可靠性，能在同一網(wǎng)絡中與多臺PLC相連接，可控制機床的五軸聯(lián)動，實現(xiàn)人機對話。該機床的作業(yè)空間4.5mx1.6mx1.2m，A軸轉(zhuǎn)角±1050,C軸連續(xù)轉(zhuǎn)角0一4000，主軸轉(zhuǎn)速(無級)最高10000r/min，重復定位精度±0.01mm，可實現(xiàn)三維立體曲面如水輪機葉片，導葉的五軸聯(lián)動高速切削加工。超精密球的加面車床為陀螺儀工提供了基礎設備，這類車床也可用于透鏡模具、照相機塑料鏡片、條型碼閱讀設備、激光加工機光路系統(tǒng)用聚焦反射鏡等產(chǎn)品的加工。高速五軸龍門銑床采用銑頭內(nèi)油霧潤滑冷卻、橫梁預應力反變形控制等技術。這類銑床可用于航空、航天、造船、水泵葉片、高檔模具等的加工。目前我國已經(jīng)可以供應網(wǎng)絡化、集成化、柔性化的數(shù)控機床。同時，我國也已進入世界高速數(shù)控機床和高精度精密數(shù)控機床生產(chǎn)國的行列。目前我國已經(jīng)研制成功一批主軸轉(zhuǎn)速在8000—10000r/min以上的數(shù)控機床。我國數(shù)控機床行業(yè)近年來大力推廣應用CAD等技術，很多企業(yè)已開始和計劃實施應用ERP、MRPII和電子商務?！笆濉逼陂g我國機床產(chǎn)業(yè)發(fā)展十分迅猛。據(jù)國家統(tǒng)計局資料，2005年我國機床工具行業(yè)合計完成工業(yè)總產(chǎn)值l260億元人民幣，是“九五”末期的23倍；產(chǎn)品售收人1213億元，是“九五”末期的239倍。中國機床工具工業(yè)協(xié)會公布的數(shù)據(jù)表明，在去年全行業(yè)工業(yè)總產(chǎn)值中，金屬加工機床銷售超過400億元人民幣，自2002年起連續(xù)三年銷售額已居日本、德國、意大利之后，排名第四位。據(jù)國內(nèi)數(shù)控專家介紹，隨著電子信息技術的發(fā)展。世界機床業(yè)已進入了以數(shù)字化制造技術為核心的機電一體化時代，其中數(shù)控機床就是代表產(chǎn)品之一。目前，歐、美、日等工業(yè)化國家已先后完成了數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)化進程，而我國從上個世紀80年代開始起步，仍處于發(fā)展階段。據(jù)中國機床工具工業(yè)協(xié)會提供的數(shù)據(jù)，“十五”期間，我國數(shù)控機床行業(yè)實現(xiàn)了超高速發(fā)展。其產(chǎn)量2001年為17521臺，2002年24803臺，2003年36813臺，2004年51861臺，是2001年的3.7倍，平均年增長39%；2005年國產(chǎn)數(shù)控機床產(chǎn)量59639臺，接近6萬臺大關，是“九五”末期的424倍。業(yè)內(nèi)人士指出，“十五”期間，我國機床行業(yè)發(fā)展迅猛的主要原因是市場需求旺盛。固定資產(chǎn)投資增速快，汽車和機械制造行業(yè)發(fā)展迅猛，外商投資企業(yè)增長速度加快所致。與機床迅猛發(fā)展的現(xiàn)狀相比，作為機床“心臟部件”的數(shù)控系統(tǒng)，2005年銷量雖然超過3萬臺，但處于低檔的經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)占據(jù)較大比重。業(yè)內(nèi)專家不無憂慮地表示，國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)近幾年雖有很大發(fā)展，但仍無法阻止進口數(shù)控系統(tǒng)壟斷的局面。從2002年起，我國就步入世界最大的機床消國同和最大進口國，僅以2004年為例，我國機床消費量占世界機床產(chǎn)值的20%。2005年消費量仍在增長。在我國機床消費額中，進口機床占據(jù)了半壁江山，其中絕太多數(shù)是數(shù)控機床。長期以來，國產(chǎn)數(shù)控機床始終處于低檔迅速膨脹，中檔進展緩慢，高檔依靠進口的局面，特別是國家重點工程需要的關鍵設備主要依靠進口，技術受制于人。究其原因，國內(nèi)本土數(shù)控機床企業(yè)大多處于“粗放型”階段，在產(chǎn)品設計水平、質(zhì)量、精度、性能等方面與國外先進水平相比落后了5-10年；在高、精、尖技術方面的差距則達到了10-15年。同時我國在應用技術及技術集成方面的能力也還比較低，相關的技術規(guī)范和標準的研究制定相對滯后，國產(chǎn)的數(shù)控機床還沒有形成品牌效應。同時，我國的數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)目前還缺少完善的技術培訓、服務網(wǎng)絡等支撐體系，市場營銷能力和經(jīng)營管理水平也不高。更重要原因是缺乏自主創(chuàng)新能力，完全擁有自主知識產(chǎn)權的數(shù)控系統(tǒng)少之又少，制約了數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。目前，我國進口的數(shù)控系統(tǒng)基本為德國西門子（SIMENS）和日本發(fā)那科（FANUC）兩家公司所壟斷，這兩家公司在世界市場的占有率超過80%。在國內(nèi)尚無自主知識產(chǎn)權高端數(shù)控系統(tǒng)替代的前提下，西門子和發(fā)那科擁有絕對的價格優(yōu)勢。加上高性能數(shù)控系統(tǒng)具有超越經(jīng)濟價值的戰(zhàn)略意義，發(fā)達國對出口中國的數(shù)控系統(tǒng)始終有所限制，甚至像五軸聯(lián)動以上的高性能數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)品絕對禁止向中國出口。1.2我國發(fā)展數(shù)控機床存在的問題我國于1958年研制出第一臺數(shù)控機床，發(fā)展過程大致可分為兩大階段。在1958—1979年間為第一階段，從1979年至今為第二階段。第一階段中對數(shù)控機床特點、發(fā)展條件缺乏認識，在人員素質(zhì)差、基礎薄弱、配套件不過關的情況下，一哄而上又一哄而下，曾三起三落、終因表現(xiàn)欠佳，無法用于生產(chǎn)而停頓。主要存在的問題是盲目性大，缺乏實事求是的科學精神。在第二階段從日、德、美、西班牙先后引進數(shù)控系統(tǒng)技術，從日、美、德、意、英、法、瑞士、匈、奧、韓國、臺灣省共11國家(地區(qū))引進數(shù)控機床先進技術和合作、合資生產(chǎn)，解決了可靠性、穩(wěn)定性問題，數(shù)控機床開始正式生產(chǎn)和使用，并逐步向前發(fā)展。在20余年間，數(shù)控機床的設計和制造技術有較大提高，主要表現(xiàn)在三大方面：培訓一批設計、制造、使用和維護的人才；通過合作生產(chǎn)先進數(shù)控機床，使設計、制造、使用水平大大提高，縮小了與世界先進技術的差距；通過利用國外先進元部件、數(shù)控系統(tǒng)配套，開始能自行設計及制造高速、高性能、多軸聯(lián)動加工的數(shù)控機床，供應國內(nèi)市場的需求，但對關鍵技術的試驗、消化、掌握及創(chuàng)新卻較差。至今許多重要功能部件、自動化刀具、數(shù)控系統(tǒng)依靠國外技術支撐，不能獨立發(fā)展，基本上處于從仿制走向自行開發(fā)階段，與日本數(shù)控機床的水平差距很大。存在的主要問題包括：缺乏象日本“機電法”、“機信法”那樣的指引；嚴重缺乏各方面專家人才和熟練技術工人；缺少深入系統(tǒng)的科研工作；元部件和數(shù)控系統(tǒng)不配套；企業(yè)和專業(yè)間缺乏合作，基本上孤軍作戰(zhàn)，雖然廠多人眾，但形成不了合力。主要概括為以下四個方面的原因：（1)缺乏政府相關政策的引導。我國數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)化低，與國外發(fā)達國家數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)相比仍有很大差距。2004年，我國金屬加工機床消費額達到了95億美元，占世界總量的1/5。其中，進口份額占63%，數(shù)控機床進口額34億美元，占全部進口金屬切削機床的78.6%。缺乏象日本“機電法”、“機信法”那樣的指引。（2）先進技術引進卻未消化。對國外技術重引進、輕消化吸收的問題仍很突出。據(jù)有關方面介紹，韓國用1美元引進先進技術，用5美元進行消化吸收，而中國用1美元引進先進技術，用0.2美元進行消化吸收。要注重國外先進技術的引進、消化、吸收與自主創(chuàng)新能力提高的有機結(jié)合。（3）缺乏高素質(zhì)專家人才。嚴重缺乏各方面專家人才和熟練技術工人；缺少深入系統(tǒng)的科研工作；缺乏吸引高層次、高素質(zhì)人才創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的環(huán)境，造成數(shù)控機床領域共性關鍵技術的持續(xù)創(chuàng)新能力不足。美、德、日三國是技術最先進、經(jīng)驗最多的國家。美國的特點是網(wǎng)羅世界人才，特別講究“效率”和“創(chuàng)新”，注重基礎科研。（4）產(chǎn)學研相結(jié)合體系未形成。適應市場經(jīng)濟需求的以企業(yè)為主體、產(chǎn)學研相結(jié)合的技術創(chuàng)新體系尚未形成，無法有效整合相關技術、產(chǎn)業(yè)和資源優(yōu)勢，形成合力開展聯(lián)合攻關，共同打造技術創(chuàng)新平臺。數(shù)控機床的機械結(jié)構(gòu)設計、制造的配套環(huán)節(jié)、集成技術和制造工藝等方面比較落后。據(jù)統(tǒng)計，我國大型高性能超精機床每年生產(chǎn)不足千臺，不到德國、日本的1/20。二、國外數(shù)控機床的發(fā)展現(xiàn)狀2.1機電一體化產(chǎn)品在國外迅猛發(fā)展的原因機電一體化產(chǎn)品在國外迅猛發(fā)展主要表現(xiàn)在以下四個方面：1、機電一體化產(chǎn)品幾乎遍及所有制造領域。數(shù)控機床是機電一體化的典型產(chǎn)品，在工業(yè)發(fā)達國家已占其機床總數(shù)的30-40%；工業(yè)機器人的擁有量在未來10年將以25-30%的速度增長。智能機器人將逐步進入生產(chǎn)、流通、信息、辦公、管理、娛樂、家庭等諸多領域；2、從機電一體化的單機向整個制造過程的集成化過渡。將制造系統(tǒng)、分析設計系統(tǒng)、經(jīng)營管理系統(tǒng)、信息數(shù)據(jù)系統(tǒng)通過計算機及通信網(wǎng)絡聯(lián)系起來，形成計算機集成制造系統(tǒng)(CIMS)，這是當今世界范圍內(nèi)制造業(yè)發(fā)展的總趨勢；3、激光技術進入機電一體化領域。激光技術與機械電子技術相結(jié)合，郎人們常說的光機電一體化，不僅大大擴展了應用領域，甚至使一些行業(yè)出現(xiàn)重大變革；4、微細加工技術與設各突飛猛進。微電子技術及其產(chǎn)業(yè)的高度發(fā)展，帶動了大量高技術的興起徽細加工技術和裝各不僅支持了電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，而且對微機械的誕生和發(fā)展也起到了決定性的作用。2.2數(shù)控機床發(fā)展情況數(shù)控機床是集計算機、微電子、信息、傳感、測試、機械制造技術為一體的高度機電一體化的產(chǎn)品，包括數(shù)控金屬切削機床、鍛壓機床、鑄造機械、木工機床等彀其相關配套件。目前，數(shù)控機床主要指的是那些由主機、數(shù)控系統(tǒng)和相關配套件組成的金屬切削機床和鍛壓機床。2.2.1產(chǎn)量與產(chǎn)值世界數(shù)控機床的年產(chǎn)量已在15萬臺以上（產(chǎn)值超過200億美元）總擁有量超過100萬臺。在工業(yè)發(fā)達國家數(shù)控機床品種已超過150種。1992年日本的年產(chǎn)量為32037臺，約占21%德國年產(chǎn)量為14758臺，約占10%；美國年產(chǎn)量為6663臺，約占4.4%；原蘇聯(lián)(在1985年時)年產(chǎn)量為17600臺，約占11.7%；我國年產(chǎn)7450臺，約占5%；臺灣年產(chǎn)5385臺，約占3.5%。僅日、德、美三國，年產(chǎn)數(shù)控機床就占世界數(shù)控機床年產(chǎn)量的36%。日本、美國、英國、德國、法國、意大利等六國1989年金屬切翻機床的總產(chǎn)值與1980年比，僅增加54%，但同期數(shù)控機床的產(chǎn)值比1980年刪增加了256%。1990年，日本數(shù)控機床的年產(chǎn)量已達61697臺，年產(chǎn)量的數(shù)控化率為31.8%，年產(chǎn)值的數(shù)控化率為76%。其他五國的年產(chǎn)量數(shù)控化率均在20%以上，年產(chǎn)值數(shù)控化率均在50%以上。上述六國擁有量數(shù)控化率在10%以上。1994年日本擁有量的數(shù)控化率為20.8%。工業(yè)發(fā)達國家的機床廠均生產(chǎn)數(shù)控機床，普通機床已逐步甩給第三世界營家去生產(chǎn)。在數(shù)控機床的生產(chǎn)中，生產(chǎn)最多的仍然是普通數(shù)控機床，特別是數(shù)控車床，但發(fā)展最快的則是可以自動換刀的加工中心。在近幾年的國際機床展覽會上，展品均以加工中心及由加工中心為主體的柔性加工單元及柔性制造系統(tǒng)為主。現(xiàn)在，日本、箍國、美國等三國生產(chǎn)的數(shù)控系統(tǒng)約占國際市場的三分之二。在目前世界機床擁有量中，高檔(數(shù)控機床及柔性加工單元)、中檔(非數(shù)控的高效自動化機床)、低檔(手動操作的普通機床)之平均比例約為5：6O：35。在工業(yè)化國家中，高、中、低檔機床比例約為10：65：25，高、中檔機床比重大；在發(fā)展中國家，高、中、低檔機床的比例約為1：19：80，低擋機床的比重高達60-90%，數(shù)控機床所古比例不超過1%。例如，美國、日本數(shù)控機床在機床總擁有量中的比重約為10%，中國的擁有量數(shù)控化率還不超過1%。2.2.2政府的重視與支持數(shù)控機床是發(fā)展軍事工業(yè)的戰(zhàn)略物資。眾所周知的1985年“東芝事件”充分反映了數(shù)控機床在國防工業(yè)現(xiàn)代化方面所起的至關重要的作用。由于數(shù)控機床所處的特殊的戰(zhàn)略地位，工業(yè)發(fā)達國家通過制訂產(chǎn)業(yè)政策，從產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、技術發(fā)展路線、產(chǎn)品開發(fā)、投資渠道、設備折舊制度、進口限制、出口鼓勵、人員培訓等方面給予大力支持。(1)日本：日本政府于1956年、1971年和1978年三次制訂和修訂機械振興法，將數(shù)控機床列為國家重點支持的特定產(chǎn)品。(2)美國：美國的汽車、機電、軍事工業(yè)和宇航業(yè)尖端技術在一段時期內(nèi)之所以能處于領先地位，一直靠本國的先進機床工業(yè)支持。(3)意大利：意太利政府于1965年和1983年先后頒布了一系列法規(guī)，通過貸款和分期付款的方式鼓勵企業(yè)購置國產(chǎn)數(shù)控機床，為數(shù)控機床制造廠提供研究開發(fā)資金及出口信貸，對進口日本機床提高關稅等，促進了本國數(shù)控機床工業(yè)的迅速發(fā)展。(4)西班牙：70年代西班牙的機床工業(yè)十分落后，1988年政府開始實施CN一1000NC開發(fā)計劃，使得效控機床發(fā)展很快，從而帶動了汽車、飛機等制造業(yè)的迅速發(fā)展，數(shù)控機床的出口也有很大增長。西班牙在歐洲、南美洲和亞洲都占有一定的機床市場。(5)印度：印度是一個農(nóng)業(yè)國家，進入80年代以來，國內(nèi)汽車、鐵路、機械的高速發(fā)展，促使政府重視數(shù)控機床的發(fā)展，通過引進技術、實施特別補貼、執(zhí)行各種獎勵政策及技術發(fā)展計劃(TUS)，印度數(shù)控機床的產(chǎn)量從1987年到1990年三年問平均以40%的速度高速增長。2.3世界數(shù)控機床發(fā)展趨勢據(jù)國際咨詢機構(gòu)預測，今后世界上數(shù)控機床將以較高的速度發(fā)展，在金切機床中幾乎所有品種均可實現(xiàn)數(shù)控化；數(shù)控系統(tǒng)向高度集成(采用64位CPU)、高分辨率(0.1um)、小型化方向發(fā)展I加工中心的定位精度在5tun以內(nèi)，主軸轉(zhuǎn)速達1萬轉(zhuǎn)／min以上，最高迭4—5萬轉(zhuǎn)／min，快速進給速度達100m／min。機械加工向工序復合化、智能化方向發(fā)展。未來工廠將廣泛應用數(shù)控機床、柔性加工單元和柔性加工生產(chǎn)線，最終實現(xiàn)計算機集成制造系統(tǒng)。工廠可以靈活地根據(jù)用戶需要，在短時間內(nèi)設計、制造出全新的產(chǎn)品，實現(xiàn)更高精度、效率和效益。1、高精度化。國外效控系統(tǒng)的設定單位由1um發(fā)展到0.1um和0.01um。1992年7月，日本FANUC公司在慶祝該公司成立二十周年的新成果展示會上，展示了實現(xiàn)納米加工的整套技術，實現(xiàn)了0.001um／脈沖的控制系統(tǒng)，能牘利執(zhí)行每個脈沖當量為0．001um的伺服單元，伺服電機、氣浮絲杠、氣浮主軸等部件，能檢測納米級精度的高精度檢測反饋系統(tǒng)。據(jù)資料介紹，這是世界上第一個真正實現(xiàn)納米加工的成套技術。2、高速化?？焖傩谐桃褟?4m／min提高到240m／min(當設計單位為1um時)，加工中心的切削進給速度可達10m／min以上。數(shù)控系統(tǒng)已從16位微機發(fā)展到32位、64位機，或用40多個CPU的結(jié)構(gòu)。FANUC公司開發(fā)的15B數(shù)控系統(tǒng)就采用了64位微機的RISC技術(壓縮、優(yōu)化程序、消除跟蹤誤差)。3、高可靠性。FANUC公司的計算機數(shù)控系統(tǒng)的平均無故障工作時(MTBF)是0.01次／月·臺，即實現(xiàn)了100個月里出現(xiàn)一次故障的高可靠性t從而使機器人也實現(xiàn)了0.013次／月·臺的高可靠性(另一種說法是國外數(shù)控系統(tǒng)的MTBF在1萬小時以上)。4、系統(tǒng)化。在新廠籌建和老廠擴建過程中，人們已注意到了耍在系統(tǒng)工程觀念指導下來添置數(shù)控機床、柔性加工單位及柔性制造系統(tǒng)、機器人等機電一體化產(chǎn)品。德國的維勒爾公司已經(jīng)給世界各國提供了上百條柔性制造系統(tǒng)。FANUC公司還在筑波科學城中按計算機集成制造系統(tǒng)(O1MS)的五層結(jié)構(gòu)建成CIMS模式的工廠。富士通公司建立了紹津CIMS工廠，富士電機也建立了吹上C1MS工廠}德國的西門子公司建立了CIMS數(shù)控系統(tǒng)制造廠。5、微型化。FANUC公司由于采用了64位傲處理囂、RISC技術、SMT技術(表面涂裝技術)，用液晶顯示器代替CRT及三維立體安裝等新技術．已將16、18等新數(shù)控系統(tǒng)鰭小到原有數(shù)控系統(tǒng)的1/3。同時，已開始與其它公司，政府部門合作，開展了徽型機器人的研制工作。用于醫(yī)學頓域的傲型機器人要能進入人體，執(zhí)行打通血管阻塞的任務，還要在任務完成后自動退出人體。6、智能化。視覺、觸覺、模糊邏輯控制等智能化工作仍在積極進行。如FANUC公司展示的7軸雙腕智能化機器人。日本在無人化工廠的研制上長期保持l～2個示范工廠的狀態(tài)現(xiàn)已打破，目前已有7個無人化工廠。FANUC公司在無人化工廠的研制上每年投入1億美元的研制費。7、由傳統(tǒng)的萬能機床向機床功能專用化和產(chǎn)品多樣化發(fā)展。由于機床的萬能性和多功能性，造成機床結(jié)構(gòu)復雜、制造周期長、成本也相應提高。用戶往往只需要都分功能，但付出的卻是多功能的代價，功能浪費了，根不經(jīng)濟?，F(xiàn)在機l床制造業(yè)從品種少、批量大的生產(chǎn)轉(zhuǎn)換為多品種、專業(yè)化和小批量生產(chǎn)。對每一種具體的機床產(chǎn)品來說，它的功能應該是有限的，適合用戶特定需要的，盡量步帶不必要的功能。如加工中心的刀庫，原來一般為60把刀，后考慮多數(shù)用戶需要的刀數(shù)還不到一半，生產(chǎn)企業(yè)把刀庫容量降到25把刀或以下。8、以模塊化設計實現(xiàn)產(chǎn)品多樣化，功能專用化，已成為當前機床發(fā)展的主流。這類機床是較為專用化的機床。這類機床在機床鎊售額中所占的比重，過去5～10年為3%，現(xiàn)在已達到10%，再過5～10年，將達到50%以上。生產(chǎn)企業(yè)要為每個不同的用戶專門設計機床，而規(guī)格和功能完全相同的機床將缸來愈少。甚至于以后有可能不再出現(xiàn)。9、發(fā)展經(jīng)濟型數(shù)控機床和加工中心也成為當前數(shù)控機床發(fā)展的一種趨勢。經(jīng)濟型(國外多稱為廉價型)數(shù)控機床，加工中心，是美國、日本等國的機床業(yè)作為一個參與市場競爭的新策略而再現(xiàn)的。起初這些企業(yè)為擴大銷售市場，眼光從西方轉(zhuǎn)向東方什對中國大陸和東南亞這一片市場，如以功能復雜、檔次高而價格昂貴的效控機床、加工中心在市場上競爭并不有利，相反，以價廉和便于操作的數(shù)控機床來適應，則更加符合于這些地區(qū)的實際需要。10、“電子——機械”商品化。一般認為機電一律化商品，機械部分成本較高。現(xiàn)在國際市場上機電一體化商品中的“電子”部分的比啻I不斷增加。FANUC公司正準備將成本中的電子都分增加到占60%，機械部分占40%，即形成以“電子”為主，以“機械”為輔的機電一體化商品。三、數(shù)控機床知識簡介機床數(shù)字控制技術是集計算機.電子.電氣.電力拖動.自動控制與自動測量.機械.液壓.氣動為一體的高新技術。它較好的解決了形狀復雜.精密.中小批量零件加工問題,而隨著計算機輔助設計.計算機輔助制造.計算機輔助工藝(CAD/CAM/CAPP)等新技術的應用,特別是在自動化和柔性化制造系統(tǒng)中發(fā)揮著不可取代的作用,為產(chǎn)品不斷更新?lián)Q代推波助瀾。為此也推動了數(shù)控技術自身的不斷完善和發(fā)展。數(shù)控機床（NC機床）狹義的說就是以數(shù)字字符形式控制機床運動，完成機械加工的機床。而我們常說的CNC是指計算機數(shù)控（ComputerNumberControl）數(shù)控機床出現(xiàn)于五十年代末，七十年代以后隨著微型計算機技術的發(fā)展而迅速發(fā)展起來的?，F(xiàn)在已經(jīng)成為機加行業(yè)不可缺少不可取代的加工設備。NC技術的硬件也經(jīng)歷了從分離元件、中.小規(guī)模集成電路、大規(guī)模集成電路到超大規(guī)模集成電路的過程。早期的NC實際是由硬件組成的插補器，采用光電閱讀機讀取紙帶（一般為ISO/EIA標準代碼）隨著技術的進步在NC中逐步增加了各種輔助功能、補償功能、檢測功能等速度等，速度也大大提高，人機界面大大改善（這當然與相關技術的發(fā)展有關）。一．數(shù)控機床特點1．特點：加工精度高;加工零件一致性.互換性好;減少了工裝.夾具;柔性化程度高;提高了工作效率;一次裝夾可以進行多工序加工,提高了加工質(zhì)量,減少了輔助工作時間;改善了勞動條件等等。2．對機床要求：為了提高整機可靠性就必須選用可靠性高的元.器件;提高機床的耐磨性能和保持潤滑良好;為了提高精度就必須提高軸承.絲杠.帶輪.齒輪等傳動部件的精度和提高對導軌接觸面.垂直.平行等的要求;對機床機械裝配和電氣裝配質(zhì)量也提高了要求;為了提高機床的自動化程度就必須提高其他輔助設施的自動化程度等等。3．結(jié)構(gòu)情況1）機床基礎件：鑄件（應為高強度的樹脂沙造型密烘鑄件）、焊接件（一般用于輕型機床，且易變形）2）導軌：導軌是機床精度的首要部件有以下幾種形式①滑動導軌：傳統(tǒng)機床的導軌有V型和矩型兩種形式。數(shù)控機床多采用矩型導軌，其承載能力強，精度保持度好。為了提高精度保持度、降低摩擦系數(shù)和動、靜摩擦系數(shù)差別小一般采用鑲鋼-貼塑或鑄鐵淬火-貼塑結(jié)構(gòu)導軌副。②線性導軌：這是一種專業(yè)廠生產(chǎn)的滾動導軌，有滾針、滾珠、單排、多排多種規(guī)格，其性能差別也很大。其摩擦系數(shù)低，已被數(shù)控機床大量采用。③靜壓導軌：一般用于大型機床，因其調(diào)整要求高、對油溫和黏度也要控制。3）主傳動：主軸電機與主軸間的傳動有多種形式①直聯(lián)：結(jié)構(gòu)簡單，轉(zhuǎn)速高，缺點是受主電機轉(zhuǎn)矩的限制，一般轉(zhuǎn)矩小。直聯(lián)對拉刀機構(gòu)的位置有些限制。②齒輪傳動：變速范圍廣，傳動轉(zhuǎn)矩大，適宜大扭矩切削機床，受齒輪最高線速度的限制一般轉(zhuǎn)速較低。③帶輪傳動：有同步帶和多諧帶兩種，后者傳動轉(zhuǎn)矩較大。④電主軸：高速主軸（12000rpm以上）一般采用機電和一的電主軸，且主軸采用內(nèi)冷卻方式。4）進給傳動：為了提高傳動效率和傳動精度數(shù)控機床多采用滾珠絲杠傳動，且絲杠應進行予拉伸。絲杠與進給電機間采用直聯(lián)或同步帶、帶輪傳動。5）刀庫：刀庫機械手是加工中心的重要部件，其可靠性的好壞又是加工中心的重要指標。常見的刀庫形式有鏈式、盤式、斗笠式等刀庫機械手的驅(qū)動有氣、液、電等；其中以凸輪式刀庫換刀速度最快。6）潤滑系統(tǒng)；和普通機床一樣分為主軸潤滑、導軌潤滑、絲杠絲母潤滑。機床潤滑的可靠與否關系著機床的可靠性、精度保持度；好的數(shù)控機床潤滑必須是可靠、充分和不污染環(huán)境。7）冷卻系統(tǒng)：冷卻系統(tǒng)包括主軸冷卻和刀具冷卻。高速主軸必須具有主軸冷卻系統(tǒng)，以控制主軸軸承的溫升在允許的范圍內(nèi)（保證主軸精度和可靠運行）。刀具冷卻是為了充分發(fā)揮機床和刀具的加工效率，使刀具在允許的線速度下長期切削加工。8）機床防護裝置：機床防護裝置包括導軌防護和切屑、切屑液的防護。要求防護良好有便于工件的裝卸。二．數(shù)控機床分類1．按照一般機床應用可分為數(shù)控車.銑.磨.鉆.沖.線切割等等。2．按照機床功能又可分為一般數(shù)控機床；加工中心（車削中心、銑削中心、鉆削中心、加工中心）和數(shù)控仿形機床三類。3．按照檢測位移反饋測量位置的不同，又可分為閉環(huán).半閉環(huán).開環(huán)三大類。如果將光柵.感應同步器.磁柵等測量器件裝在工作臺上,直接測量工作臺位移,反饋到數(shù)控系統(tǒng)就構(gòu)成了全閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)。如果將脈沖編碼器.旋轉(zhuǎn)變壓器.等測量器件裝在絲杠端頭通過測量絲杠轉(zhuǎn)動測量工作臺位移(間接測量)稱為半閉環(huán)系統(tǒng)。不進行位移測量的數(shù)控系統(tǒng)稱開環(huán)系統(tǒng)。4．以銑加工為主的機床（加工中心）有升降臺式、滑枕式、床身式（包括十字滑臺和動柱式兩種結(jié)構(gòu)）和龍門式等。前兩種機床較經(jīng)濟，一般精度稍低，而龍門式機床多為大型機床。中小型加工中心多為床身式機床。三．數(shù)控代碼和編程數(shù)控機床是通過數(shù)控程序來控制機床加工的,目前大多采用功能代碼加數(shù)字的形式,表示各種動作和運動。G代碼稱準備功能代碼，用以指令運動形式。如：G00表示定位；G01表示直線插補；G02G03表示圓弧插補；G04表示暫停等等。M代碼稱輔助功能代碼，用以指令輔助動作。如：主軸啟動正轉(zhuǎn).反轉(zhuǎn).停止;冷卻液的開和關;程序停止等等。S代碼稱主軸功能代碼，用以指令主軸速度。有S二位.S四位（五位）等,一般S四位以上直接指令主軸轉(zhuǎn)速,S二位數(shù)只表示一定的主軸轉(zhuǎn)速。T代碼稱刀具功能代碼，用于指令刀具號和刀具補償號。F代碼稱進給功能代碼，用于指令進給速度。此外，用X.Y.Z.A.B.C等指令坐標軸;用R指令圓弧半徑;用I.J.K等指令圓弧圓心;用H.D.P等指令補償.暫停等參數(shù);用O指令程序號;用N指令程序段號等等。將這些代碼和數(shù)字分段組合起來，用于控制機床的動作和運動叫做編程。（有的數(shù)控系統(tǒng)不采用這種代碼型式）為了編程方便，數(shù)控系統(tǒng)一般具有刀具補償功能，用一個程序通過刀具補償可以用不同刀具加工出同一個工件。隨著計算機技術的發(fā)展和實際加工的需要，在有的數(shù)控系統(tǒng)中又增加了參數(shù)編程（宏指令），將一些方程和計算（包括邏輯運算，比較）在系統(tǒng)中進行，使一些手工計算復雜的問題得以簡化。數(shù)控加工程序?qū)儆诠に嚪懂?，它是與機床設備.工藝方法密切相關的(包括加工路線.裝夾.刀具.對刀等).所以工藝不同程序也不相同。1．簡單零件的加工可以手工編程,通過系統(tǒng)的手動數(shù)據(jù)輸入(MDI)輸入機床。2．計算機編程,利用計算機編程也有手工和自動兩種方法,手工編程可以用計算機的通用編輯軟件進行。自動編程軟件很多，可以分為二維.三維和多維幾種,也稱CAM軟件。一般工作過程是輸入加工工件的特征字（點.線.圓弧.曲線.曲面等）和各型值點數(shù)據(jù),經(jīng)過數(shù)據(jù)處理(編程軟件)建立數(shù)學模型,再輸入工藝參數(shù)(材料.刀具.裝夾.基準.機床系統(tǒng)等)經(jīng)后置處理程序就可以輸出加工程序了。（常見的CAM編程軟件有EDSUG、SURFCAM、DUCT、Pro-E等一般價格較高。國內(nèi)的以北航-海爾的CAX'A制造工程師較為完善。）3．大多數(shù)系統(tǒng)與計算機之間可以通過RS232C接口通訊，但需要有通訊軟件。四．數(shù)控系統(tǒng)構(gòu)成1．輸入及顯示單元,輸入單元包括鍵盤和接口用于輸入和編輯程序.設定參數(shù),目前大多采用觸摸式鍵盤,一般要求可靠,美觀,手感好,最好防水,防油。顯示單元有CRT（陰極射線管）LCD（液晶顯示器）LED（液晶數(shù)碼顯示器）等，又分為單色，彩色兩種。2．數(shù)控單元，包括CPU及數(shù)控軟件，I/O接口，軸卡，存儲器等等。3．位置檢測器件：閉環(huán)系統(tǒng)測量反饋元件種類很多，用于線性位移測量的有光柵尺.感應同步器.磁柵尺等;用于轉(zhuǎn)角測量的有圓光柵.脈沖編碼器.旋轉(zhuǎn)變壓器等,還有增量式和絕對式之分,我公司機床多采用增量式編碼器或光柵。早期的測量系統(tǒng)均反饋到控制單元，現(xiàn)在控制單元與伺服之間有些采用了通訊有的只反饋到伺服單元。4．執(zhí)行元件：數(shù)控裝置的執(zhí)行元件多采用伺服電機，伺服電機有步進電機.直流伺服電機和交流伺服電機等種類。它們都用其特定的驅(qū)動單元（伺服單元）驅(qū)動控制。早期的數(shù)控系統(tǒng)多采用直流伺服電機，用晶閘管或晶體管控制電機電樞電壓和激磁電壓(只有主軸才改變激磁)改變電機轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩?，F(xiàn)在多采用交流伺服電機，通過改變施加在電機上不同頻率的電壓（實際上電壓也改變）控制電機轉(zhuǎn)速，交流伺服電機由于沒有碳刷而使電機結(jié)構(gòu)簡單可靠，減少了維修費用。驅(qū)動電路采用晶體管脈寬調(diào)制。而指令電路又有模擬式和數(shù)字式之分，數(shù)字式由于電路簡單，運算速度快，控制精度高。又沒有溫度變化帶來的零點漂移（沒有運算放大器），越來越被廣泛采用。步進電機是脈沖控制電機,大多用于開環(huán)控制系統(tǒng)?？梢钥刂浦鬏S伺服電機的數(shù)控系統(tǒng)，可以控制主軸的轉(zhuǎn)向.轉(zhuǎn)速甚至位置。5．可編程控制器（稱PLC或PMC）現(xiàn)代數(shù)控機床幾乎全部采用CNC系統(tǒng)，在電氣控制中多采用了可編程控制器。PLC接收來自機床和CNC的信號，來自機床的信號如：按扭.行程開關.自動開關.機床液壓.液位.氣壓.等;來自CNC的信號如:M.S.T代碼等。經(jīng)過邏輯處理（PLC順序程序）再向機床和CNC發(fā)出控制信號。發(fā)往機床的信號如：接通.斷開開關;(用于控制電機.閥.電磁鐵.離合器等)各種指示燈等。發(fā)往CNC的信號如：工作方式.循環(huán)啟動.進給保持.緊急停止.進給和主軸倍率以及M.S.T的應答信號等等。PLC的采用大大簡化了機床電氣設計，減少了元.器件,提高了電氣可靠性,同時也使連鎖.互鎖等保護功能大大加強。有些PLC還可以控制伺服電機,但只能用于定位(如:刀庫轉(zhuǎn)位;圓工作臺分度定位等)。PLC又有內(nèi)裝和外裝之分，現(xiàn)在大多數(shù)數(shù)控系統(tǒng)帶有內(nèi)裝PLC，其優(yōu)點是與CNC之間信息量大.方便。有些系統(tǒng)需用外裝PLC（如：上海開通的MTC-Ⅱ）五．數(shù)控系統(tǒng)情況數(shù)控系統(tǒng)性能是一個綜合指標，涉及的問題很多，諸如：系統(tǒng)開發(fā)年代.CPU位數(shù).處理速度.軟件.內(nèi)存.I/O.通訊.人機界面.安全.方便.成套性.可靠性以及維修等。所以評價系統(tǒng)決不是一句話可以說清的，只有通過需要.性能和價格來確定。1．系統(tǒng)與計算機PC：數(shù)控系統(tǒng)是隨著計算機的發(fā)展而發(fā)展起來的，但目前大多數(shù)數(shù)控系統(tǒng)又不同于計算機，它沒有諸如DOS.WINDOWS等操作系統(tǒng)；硬件和PC也不一樣,沒有采用諸如PCI，ISA總線以及光驅(qū).硬盤和軟驅(qū);只是采用了計算機通用芯片CPU.可編程接口.存儲器.門電路等。所以它很多指標不同于計算機,這在日本FANUC系統(tǒng)尤為突出。數(shù)控系統(tǒng)工作在工業(yè)環(huán)境,對可靠性要求高;而PC是辦公用品,可靠性指標低些。歐美一些廠商和一些機床廠開發(fā)的數(shù)控系統(tǒng)與計算機更接近一些,表現(xiàn)為有的有操作系統(tǒng).硬盤或軟驅(qū),與計算機通訊也較簡單,他們共同的問題是用戶沒有FANUC等專業(yè)生產(chǎn)廠多,可靠性一般也不及FANUC等專業(yè)生產(chǎn)廠的系統(tǒng)。2．系統(tǒng)生產(chǎn)廠a.FANUC是目前市場占有率最大的系統(tǒng)生產(chǎn)廠(2000年市場占有率為全世界的48.5%)，其生產(chǎn)0（0C、0D、0i等）系統(tǒng)又是其產(chǎn)量最大的，0C系統(tǒng)是一種通用型數(shù)控系統(tǒng)，選擇功能多，可配置FANUC各種數(shù)字式伺服電機；0D是FANUC為中國開發(fā)的經(jīng)濟型系統(tǒng)，有比較強的軟件功能包，選件主要是圖形功能，主要缺點是只能配aC系列伺服電機高速下扭距偏小。0i系統(tǒng)是新開發(fā)的系統(tǒng)也是功能包形式，功能大大強于前兩種系統(tǒng)，其功能包A功能更強。0i-ModelB可以具有以太網(wǎng)接口功能；16/18系列系統(tǒng)是一種全功能型數(shù)控系統(tǒng)，采用了64位高速微處理器，它最多何以控制十個軸，四軸連動。具有前饋予讀.圖形會話編程.刀具壽命管理.程序存儲可達512K字節(jié)等選擇功能。16i/18i等系統(tǒng)是FANUC公司推遲的具有以太網(wǎng)功能的新系統(tǒng)b．MITSUBISHI（三菱）主要有50M、520A及60系列等系統(tǒng)(2000年市場占有率為全世界的6.0%),其性能大致接近FANUC的0D.0C和18C.但基本功能比FANUC多,選擇功能少些。C、SIEMENS系統(tǒng)(2000年市場占有率為全世界的9.0%)，西門子公司是全球最大的電氣公司之一，其自動化部生產(chǎn)數(shù)控和伺服驅(qū)動,在國內(nèi)用的比較多有840D810D.802D.802S等.它們共同的優(yōu)點是用戶內(nèi)存大,810D.840D可達1.5Mb,802D.802C.802S為256Kb,硬件有多種選擇;缺點是操作使用不及FANUC系統(tǒng)直觀,用戶也沒有FANUC多。840D、810D系統(tǒng)與FANUC18C屬同一個檔次；810D與0C；802C與0D屬同一個檔次，而802S系統(tǒng)為控制步進電機的經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)。其840D、810D等采用了多CPU結(jié)構(gòu)，界面可是WINDOWS環(huán)境、以太網(wǎng)界面又可和18i比美。d．FIDIA公司（意大利）FIDIA系統(tǒng)以仿形聞名于世,一般采用工控計算機(IPC)控制,它生產(chǎn)的仿形頭也很好。e．歐美數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠還有德國HEIDENHAIN.法國NUM.西班牙FAGOR.美國AUTOCON.A-B.HASS等。f．還有一些機床生產(chǎn)廠自己開發(fā)了數(shù)控系統(tǒng)，如日本的OKUMA（大畏）.MAXAK的（馬扎克）.美國的CINCINATI的（辛辛那提）等等,這些系統(tǒng)大多與計算機聯(lián)系緊密,內(nèi)存容量大.通訊方便,由于用量少,維修體系不容易健全。3，數(shù)控系統(tǒng)功能：a．控制軸控制軸是系統(tǒng)的重要指標，包括控制軸數(shù).同時控制軸數(shù)(插補軸數(shù)).及與軸有關的一些設置功能。b．插補功能(軌跡運算功能)包括定位.圓弧.螺旋線.圓柱等,還包括軌跡有關的其他控制。c．操作指系統(tǒng)（機床）有那些操作方式。d．進給指系統(tǒng)（機床）有那些進給方式。e．刀具功能指有多少刀具補償存儲器和刀具補償形式.壽命管理等。f．程序輸入及編輯，程序內(nèi)存容量。輸入方式.代碼格式.以及允許的編輯方式（方便性）等。g．顯示與設定.診斷.報警。h．網(wǎng)絡功能等六．加工中心.測頭和仿形隨著技術不斷進步和發(fā)展，在機床上增加了刀庫機械手，在加工過程中通過PLC控制自動交換刀具,構(gòu)成加工中心。如果再加上數(shù)個自動交換工作臺就稱為柔性制造單元（FMC）。加工中心可以一次裝夾工件進行多工序連續(xù)加工，提高加工效率和加工精度。工件測頭和刀具測頭是加工中心常帶的重要附件，工件測頭一般裝在主軸上，分有線和無線兩種，為了方便加工中心多用紅外線檢測的無線測頭（如RENISHAW的SP12測頭）。工件測頭可以完成對工件的找正和測量，與宏指令配合就可以完成對工件的再加工。刀具測頭一般裝在工作臺的角上（如RENISHAW的TS27R），用于測量刀具的長度和半徑，與外部數(shù)據(jù)輸入配合，可以完成刀具補償值的修改，而不需改變加工程序。有了測頭可以進一步提高加工中心的加工效率和加工精度。數(shù)控仿形是數(shù)控機床中的高技術產(chǎn)品，它除了具有一般數(shù)控功能外，還具有仿形和數(shù)字化功能。在機床上增加了仿形儀，仿形儀實際上是一個高靈敏度的三向位移傳感器，系統(tǒng)除了接受控制指令外還接受來自仿形儀的信號，控制機床運動。仿形加工的優(yōu)點是不需編程，因而特別適合編程困難的零件，只需一個實物或模型就可以加工。缺點是只能一比一加工，為了克服這一缺點可以采用數(shù)字化功能，如同仿形方式一樣，用仿形儀（稱測頭）對工件（模型）進行掃描，將工件坐標存入計算機，再經(jīng)數(shù)字化處理，就建立了工件的數(shù)學模型，實際加工時再配以工藝參數(shù)（主軸.刀具.加工方法.加工路線等）進行加工。主要優(yōu)點是可以改變工件的尺寸和比例，也可以鏡象加工，一臺機床采集的數(shù)據(jù)也可以用于其他數(shù)控機床加工。在普通數(shù)控機床上加裝一個測頭，利用通用計算機PC和專用軟件也何以實現(xiàn)數(shù)字化掃描，此時在計算機上設定掃描區(qū)域和掃描方式，由計算機通過接口控制機床運動（掃描），進行數(shù)據(jù)采集。這種方式用的最多的是英國RENISHAW公司的測頭和軟件。由于用PC機采集數(shù)據(jù)所以其后置處理程序一般功能較強，而且一些PC軟件也可以運行。目前，RENISHAW公司數(shù)控機床用掃描系統(tǒng)主要包括SP2-1模擬掃描測頭.TracecutCAM軟件.電纜.探針以及接口卡等,分Rentroscan和Renscan200兩種,兩種的主要區(qū)別是掃描速度不一樣,在系統(tǒng)上取得坐標數(shù)據(jù)的位置也不一樣(連接位置不一樣)。其對采集數(shù)據(jù)的處理TracecutCAM軟件是一樣的。七．DNCDNC是數(shù)控系統(tǒng)的選擇功能，一般意義上的DNC是指直接數(shù)字控制（DirectNumiericControl）。它是通過連接數(shù)控系統(tǒng).計算機之間的RS232C接口通訊實現(xiàn)的功能,可以完成:a、發(fā)送:從計算機向數(shù)控機床傳輸程序或參數(shù).b、接收:從數(shù)控機床向計算機傳輸程序或參數(shù).c、實時加工:計算機向機床傳送程序,機床邊接收程序,邊實際加工。（程序可以無限長）實現(xiàn)DNC的條件是：a、具有一定運行環(huán)境的一臺通用計算機或PC兼容機。b、與機床數(shù)控系統(tǒng)適配的DNC軟件。c、正確連接機床與系統(tǒng)之間的RS232C。d、正確設定有關通訊參數(shù)。DNC的另一種說法是指分布式數(shù)字控制（DistributeNumericControl）或稱計算機遠程自動控制，它對數(shù)控系統(tǒng)和計算機軟件都提出了更高的要求。八．數(shù)控機床的精度檢查數(shù)控機床具有普通機床的全部特征，因此對數(shù)控機床的精度檢查是多方面的，它除了普通機床的幾何精度以外，還增加了位置精度檢查和工作精度檢查。1．機床的幾何精度主要是指工作臺面的平面度.各直線軸移動的直線度.各軸間的垂直度.平行度.主軸的軸向跳動.徑向跳動.各旋轉(zhuǎn)軸的軸線對對應軸的平行度.基準T型槽的直線度及與其對應軸的平行度.垂直度等。2．位置精度,位置精度主要評定三項精度,即重復定位精度R.定位精度Au和反向偏差值B。定位精度Au反應了移動的目標位置與實際到達位置的偏差；重復定位精度R反應了多次定位時到達同一位置的離散度；反向偏差值B反應了正.反兩方向趨向同一位置的偏差。位置精度的檢測和評定方法設機床（坐標）予定到達位置為Pj（j為目標位置的序號1.2.3…..）實際到達位置(測量值)為Pij↑和Pij↓(i為測量次數(shù)號1.2.3…..而↑和↓分別表示趨向目標位置的兩個不同方向)位置偏差為Xij↑=Pij↑-Pj和Xij↓=Pij↓-Pj則單向平均位置偏差為_1n(Xi↑)=---ΣXij↑和ni=1_1n(Xi↓)=---ΣXij↓ni=1目標位置的反向偏差Bj=Xj↑-Xj↓平均位置偏差Xi=（Xi↑+Xi↓）/2目前采用的評定位置精度的方法有多種，但用的最多是國標GB/T17421.2-2000（數(shù)字控制機床位置精度的評定方法）還有國際標準ISO/DIS230/2.德國VDI/DGQ3441.美國NBTBA.（英國3800-1991；已經(jīng)不用）以上幾種評定方法采用的是數(shù)理統(tǒng)計法以及日本JISB6330-1980，該標準采用的是極差法等。前幾種稍有差別,而日本JISB要求較低。1）GB/T17421.2-2000在此標準中引入了位置偏差的標準偏差Sja.重復定位精度單向為Rj↑=4Sj↑和Rj↓=4Sj↓則軸線的重復定位精度為Rj↑和Rj↓中的最大值.b.定位精度__單向定位精度Au↑=(Xj↑+3Sj↑)-(Xj↑-3Sj↑)maxmin__單向定位精度Au↓=(Xj↓+3Sj↓)-(Xj↓-3Sj↓)maxmin雙向定位精度__Ab=(Xj↑+3Sj↑)或(Xj↓+3Sj↓)-maxmax__(Xj↑-3Sj↑)或(Xj↓-3Sj↓)minmin(取各測量點中的最大和最小值)c.軸線的反向偏差值B各目標位置反向差值Bj中的最大絕對值B=∣Bj∣max2）JISB-6330-1980數(shù)字控制機床試驗方法通則這是日本標準,因為引入我國較早,所以至今仍被廣泛采用a.重復定位精度取同方向七次測量最大.最小讀數(shù)差的1/2加(±)表示。b.定位精度取同方向一次側(cè)量：Xijc.反向偏差Xi↑—Xi↓（測量7次）3．工作精度檢查，又稱NAS試驗(美國海軍航空試驗站)主要是切削圓.棱.定位.鏜孔等。其是對機床各項精度和調(diào)試結(jié)果的綜合檢查，包括了幾何精度.插補.跟隨誤差的調(diào)整.兩軸匹配.換向等只有工作精度好,才說明整機精度好。九、數(shù)控機床和系統(tǒng)的新發(fā)展數(shù)控機床的發(fā)展1、高速、高效、高精度。進給速度可達60m/min以上，主軸轉(zhuǎn)速可達40000rpm以上，定位精度可≤0。002mm，表面光潔度在0.003mm以內(nèi)。2、床復合化：車、銑、鉆、鉸、鏜功能一體化，使一次裝卡可完成多工序；銑頭可立臥相互轉(zhuǎn)換；交換刀具、工作臺、銑頭等真正實現(xiàn)多工序一機加工。3、更加柔性化，現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)（CIMS），就是在CAD/CAM和CAPP的基礎上完善起來的。數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展：1、更加貼近計算機（PC），與CAD/CAM一機化，界面、操作系統(tǒng)也與PC一致。2、實現(xiàn)OpenSoftCNC，和PC一樣，實現(xiàn)硬件、軟件的隨意配置。3、網(wǎng)絡及遠程控制，無人加工的完成。4、高速響應。第二章相關理論知識2.1引言數(shù)控技術是先進制造技術的基礎，它是綜合應用了計算機、自動控制、電氣傳動、自動檢測、精密機械制造和管理信息等技術而發(fā)展起來的高新科技。作為數(shù)控加工的主體設備數(shù)控機床是典型的機電一體化產(chǎn)品。數(shù)控機床代表一個民族制造工業(yè)現(xiàn)代化的水平隨著現(xiàn)代化科學技術的迅速發(fā)展制造技術和自動化水平的高低已成為衡量一個國家或地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展水平的重要標志。隨著科學技術的不斷發(fā)展，數(shù)控技術的發(fā)展越來越快，數(shù)控機床朝著高性能、高精度、高速度、高柔性化和模塊化方向發(fā)展。但最主要的發(fā)展趨勢就是采用“PC＋運動控制器”的開放式數(shù)控系統(tǒng)，它不僅具有信息處理能力強、開放程度高、運動軌跡控制精確、通用性好等特點，而且還從很大程度上提高了現(xiàn)有加工制造的精度、柔性和應付市場需求的能力。2.2零件分析1.生產(chǎn)狀態(tài)繪制凸臺槽孔零件圖，如零件圖1所示，毛坯為180ⅹ140ⅹ50.5mm板料，零件材料為45#鋼，小批量生產(chǎn)，無熱處理工藝等其他要求。2.零件材料分析該零件的材料是45#鋼，45#鋼屬于中碳鋼。其化學成分(%)：0.42-0.50C、0.17-0.37Si、0.50-0.80Mn、0.035P、0.035S、0.25Ni、0.25Cr、0.25Cu、?？估瓘姸葹?00Mpa、屈服強度為355Mpa、伸長率為16%3.零件結(jié)構(gòu)分析零件屬于板類零件，加工的部位有上表面、凸臺輪廓、孔、開口槽。加工內(nèi)容都集中在上表面，因此零件可以在一次裝夾中完成。零件的表面有槽、輪廓、孔加工，在數(shù)控銑床和數(shù)控加工中心上都可以滿足圖紙要求。2.3零件工藝分析1.選擇毛坯該零件的材料為45#鋼，毛坯為180ⅹ140ⅹ50.5mm板料，各邊都有足夠的余量，剛性好，加工時不容易變形。2.工藝分析1)零件圖紙分析：該零件用四個基本視圖表達它的內(nèi)外形狀。左視圖采用部分全剖，主要表達φ14的孔、φ20.5+0.021和φ10+0.018孔的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。零件的結(jié)構(gòu)形狀比較復雜，標注的尺寸很多，這里僅分析主要尺寸。零件底面為高度方向的尺寸基準，標注出深度方向尺寸39.5+0.028、120、14.5+0.021、25.5+0.021等；零件左右對稱面為長度方向的尺寸基準，標注出長度方向尺寸160、130、110-0.054、