時(shí)間：2023-03-29 09:19:02
導(dǎo)語(yǔ)：在自動(dòng)化機(jī)床論文的撰寫旅程中，學(xué)習(xí)并吸收他人佳作的精髓是一條寶貴的路徑，好期刊匯集了九篇優(yōu)秀范文，愿這些內(nèi)容能夠啟發(fā)您的創(chuàng)作靈感，引領(lǐng)您探索更多的創(chuàng)作可能。
英文名稱：Modular Machine Tool & Automatic Manufacturing Technique
主管單位：中國(guó)科協(xié)
主辦單位：中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)生產(chǎn)工程分會(huì);大連組合機(jī)床研究所
出版周期：月刊
出版地址：遼寧省大連市
語(yǔ)
種：中文
開
本：大16開
國(guó)際刊號(hào)：1001-2265
國(guó)內(nèi)刊號(hào)：21-1132/TG
郵發(fā)代號(hào)：8-62
發(fā)行范圍：國(guó)內(nèi)外統(tǒng)一發(fā)行
創(chuàng)刊時(shí)間：1959
期刊收錄：
SA 科學(xué)文摘(英)(2009)
Pж(AJ) 文摘雜志(俄)(2009)
核心期刊：
中文核心期刊(2008)
中文核心期刊(2000)
中文核心期刊(1996)
中文核心期刊(1992)
期刊榮譽(yù)：
Caj-cd規(guī)范獲獎(jiǎng)期刊
聯(lián)系方式
論文摘要隨著液壓伺服控制技術(shù)的飛速發(fā)展，液壓伺服系統(tǒng)的應(yīng)用越來越廣泛，隨之液壓伺服控制也出現(xiàn)了一些新的特點(diǎn)，基于此對(duì)于液壓伺服系統(tǒng)的工作原理進(jìn)行研究，并進(jìn)一步探討液壓傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)和改造方向，以期能夠?qū)τ谙嚓P(guān)工作人員提供參考。
一、引言
液壓控制技術(shù)是以流體力學(xué)、液壓傳動(dòng)和液力傳動(dòng)為基礎(chǔ)，應(yīng)用現(xiàn)代控制理論、模糊控制理論，將計(jì)算機(jī)技術(shù)、集成傳感器技術(shù)應(yīng)用到液壓技術(shù)和電子技術(shù)中，為實(shí)現(xiàn)機(jī)械工程自動(dòng)化或生產(chǎn)現(xiàn)代化而發(fā)展起來的一門技術(shù)，它廣泛的應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各行各業(yè)，在農(nóng)業(yè)、化工、輕紡、交通運(yùn)輸、機(jī)械制造中都有廣泛的應(yīng)用，尤其在高、新、尖裝備中更為突出。隨著機(jī)電一體化的進(jìn)程不斷加快，技術(shù)裝各的工作精度、響應(yīng)速度和自動(dòng)化程度的要求不斷提高，對(duì)液壓控制技術(shù)的要求也越來越高，文章基于此，首先分析了液壓伺服控制系統(tǒng)的工作特點(diǎn)，并進(jìn)一步探討了液壓傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)和改造方向。
二、液壓伺服控制系統(tǒng)原理
目前以高壓液體作為驅(qū)動(dòng)源的伺服系統(tǒng)在各行各業(yè)應(yīng)用十分的廣泛，液壓伺服控制具有以下優(yōu)點(diǎn)：易于實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)的速度位移及力控制，驅(qū)動(dòng)力、力矩和功率大，尺寸小重量輕，加速性能好，響應(yīng)速度快，控制精度高，穩(wěn)定性容易保證等。
液壓伺服控制系統(tǒng)的工作特點(diǎn)：(1)在系統(tǒng)的輸出和輸入之間存在反饋連接，從而組成閉環(huán)控制系統(tǒng)。反饋介質(zhì)可以是機(jī)械的，電氣的、氣動(dòng)的、液壓的或它們的組合形式。(2)系統(tǒng)的主反饋是負(fù)反饋，即反饋信號(hào)與輸入信號(hào)相反，兩者相比較得偏差信號(hào)控制液壓能源，輸入到液壓元件的能量，使其向減小偏差的方向移動(dòng)，既以偏差來減小偏差。(3)系統(tǒng)的輸入信號(hào)的功率很小，而系統(tǒng)的輸出功率可以達(dá)到很大。因此它是一個(gè)功率放大裝置，功率放大所需的能量由液壓能源供給，供給能量的控制是根據(jù)伺服系統(tǒng)偏差大小自動(dòng)進(jìn)行的。
綜上所述，液壓伺服控制系統(tǒng)的工作原理就是流體動(dòng)力的反饋控制。即利用反饋連接得到偏差信號(hào)，再利用偏差信號(hào)去控制液壓能源輸入到系統(tǒng)的能量，使系統(tǒng)向著減小偏差的方向變化，從而使系統(tǒng)的實(shí)際輸出與希望值相符。
在液壓伺服控制系統(tǒng)中，控制信號(hào)的形式有機(jī)液伺服系統(tǒng)、電液伺服系統(tǒng)和氣液伺服系統(tǒng)。機(jī)液伺服系統(tǒng)中系統(tǒng)的給定、反饋和比較環(huán)節(jié)采用機(jī)械構(gòu)件，常用機(jī)舵面操縱系統(tǒng)、汽車轉(zhuǎn)向裝置和液壓仿形機(jī)床及工程機(jī)械。但反饋機(jī)構(gòu)中的摩擦、間隙和慣性會(huì)對(duì)系統(tǒng)精度產(chǎn)生不利影響。電液伺服系統(tǒng)中誤差信號(hào)的檢測(cè)、校正和初始放大采用電氣和電子元件或計(jì)算機(jī)，形成模擬伺服系統(tǒng)、數(shù)字伺服系統(tǒng)或數(shù)字模擬混合伺服系統(tǒng)。電液伺服系統(tǒng)具有控制精度高、響應(yīng)速度高、信號(hào)處理靈活和應(yīng)用廣泛等優(yōu)點(diǎn)，可以組成位置、速度和力等方面的伺服系統(tǒng)。
三、液壓傳動(dòng)帕優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)
液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)液壓傳動(dòng)之所以能得到廣泛的應(yīng)用，是因?yàn)樗c機(jī)械傳動(dòng)、電氣傳動(dòng)相比，具有以下主要優(yōu)點(diǎn)：
1液壓傳動(dòng)是由油路連接，借助油管的連接可以方便靈活的布置傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，這是比機(jī)械傳動(dòng)優(yōu)越的地方。例如，在井下抽取石油的泵可采用液壓傳動(dòng)來驅(qū)動(dòng)，以克服長(zhǎng)驅(qū)動(dòng)軸效率低的缺點(diǎn)。由于液壓缸的推力很大，且容易布置。在挖掘機(jī)等重型工程機(jī)械上已基本取代了老式的機(jī)械傳動(dòng)，不僅操作方便，而且外形美觀大方。
2液壓傳動(dòng)裝置的重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、慣性小。例如相同功率液壓馬達(dá)的體積為電動(dòng)機(jī)的12％～13％。液壓泵和液壓馬達(dá)單位功率的體積目前是發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)的1／10，可在大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速。借助閥或變量泵、變量馬達(dá)可實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速，調(diào)速范圍可達(dá)1：2000，并可在液壓裝置運(yùn)行的過程中進(jìn)行調(diào)速。
3傳遞運(yùn)動(dòng)均勻平穩(wěn)，負(fù)載變化時(shí)速度較穩(wěn)定。因此，金屬切削機(jī)床中磨床的傳動(dòng)現(xiàn)在幾乎都采用液壓傳動(dòng)。液壓裝置易于實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)，使用安全、可靠，不會(huì)因過載而造成主件損壞：各液壓元件能同時(shí)自行，因此使用壽命長(zhǎng)。液壓傳動(dòng)容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。借助于各種控制閥，特別是采用液壓控制和電氣控制結(jié)合使用時(shí)，能很容易的實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的自動(dòng)工作循環(huán)，而且可以實(shí)現(xiàn)遙控。液壓元件己實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、和通用化，便于設(shè)計(jì)、制造和推廣使用。
液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的主要缺點(diǎn)：1液壓系統(tǒng)的漏油等因素，影響運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性和正確性，使液壓傳動(dòng)不能保證嚴(yán)格的傳動(dòng)比：2液壓傳動(dòng)對(duì)油溫的變化比較敏感，溫度變化時(shí)，液體勃性變化引起運(yùn)動(dòng)特性變化，使工作穩(wěn)定性受到影響，所以不宜在溫度變化很大的環(huán)境條件下工作：3為了減少泄漏以及滿足某些性能上的要求，液壓元件制造和裝配精度要求比較高，加工工藝比較復(fù)雜。液壓傳動(dòng)要求有單獨(dú)的能源，不像電源那樣使用方便。液壓系統(tǒng)發(fā)生的故障不易檢查和排除。
總之，液壓傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是主要的，隨著設(shè)計(jì)制造和使用水平的不斷提高，有些缺點(diǎn)正在逐步加以克服。
四、機(jī)床數(shù)控改造方向
(一)加工精度。精度是機(jī)床必須保證的一項(xiàng)性能指標(biāo)。位置伺服控制系統(tǒng)的位置精度在很大程度上決定了數(shù)控機(jī)床的加工精度。因此位置精度是一個(gè)極為重要的指標(biāo)。為了保證有足夠的位置精度，一方面是正確選擇系統(tǒng)中開環(huán)放大倍數(shù)的大小，另一方面是對(duì)位置檢測(cè)元件提出精度的要求。因?yàn)樵陂]環(huán)控制系統(tǒng)中，對(duì)于檢測(cè)元件本身的誤差和被檢測(cè)量的偏差是很難區(qū)分出來的，反饋檢測(cè)元件的精度對(duì)系統(tǒng)的精度常常起著決定性的作用。在設(shè)計(jì)數(shù)控機(jī)床、尤其是高精度或太中型數(shù)控機(jī)床時(shí)，必須精心選用檢測(cè)元件。所選擇的測(cè)量系統(tǒng)的分辨率或脈沖當(dāng)量，一般要求比加工精度高一個(gè)數(shù)量級(jí)。總之，高精度的控制系統(tǒng)必須有高精度的檢測(cè)元件作為保證。
(二)先局部后整體。確定改造步驟時(shí)，應(yīng)把整個(gè)電氣設(shè)備部分改造先分成若干個(gè)子系統(tǒng)進(jìn)行，如數(shù)控系統(tǒng)、測(cè)量系統(tǒng)、主軸、進(jìn)給系統(tǒng)、面板控制與強(qiáng)電部分等，待各系統(tǒng)基本成型后再互聯(lián)完成全系統(tǒng)工作。這樣可使改造工作減少遺漏和差錯(cuò)。在每個(gè)子系統(tǒng)工作中，應(yīng)先做技術(shù)性較低的、工作量較大的工作，然后做技術(shù)性高的、要求精細(xì)的工作，做到先易后難、先局部后整體，有條不紊、循序漸進(jìn)。
(三)提高可靠性。數(shù)控機(jī)床是一種高精度、高效率的自動(dòng)化設(shè)備，如果發(fā)生故障其損失就更大，所以提高數(shù)控機(jī)床的可靠性就顯得尤為重要?？煽慷仁窃u(píng)價(jià)可靠性的主要定量指標(biāo)之一，其定義為：產(chǎn)品在規(guī)定條件下和規(guī)定時(shí)間內(nèi)，完成規(guī)定功能的概率。對(duì)數(shù)控機(jī)床來說，它的規(guī)定條件是指其環(huán)境條件、工作條件及工作方式等，例如溫度、濕度、振動(dòng)、電源、干擾強(qiáng)度和操作規(guī)程等。這里的功能主要指數(shù)控機(jī)床的使用功能，例如數(shù)控機(jī)床的各種機(jī)能，伺服性能等。
論文摘要:對(duì)機(jī)械加工生產(chǎn)線在節(jié)拍時(shí)間、柔性化進(jìn)展、加工精度、綜合自動(dòng)化程度、可靠性和利用率等方面的進(jìn)步和發(fā)展進(jìn)行了闡述。并對(duì)其未來發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了分析、展望。
從二十世紀(jì)20年代開始，隨著汽車、滾動(dòng)軸承、小型電動(dòng)機(jī)和縫紉機(jī)等工業(yè)發(fā)展，機(jī)械加工制造中開始出現(xiàn)自動(dòng)線，最早出現(xiàn)的是組合機(jī)床自動(dòng)線。機(jī)械加工制造業(yè)中有鑄造、鍛造、沖壓、熱處理、焊接、切削加工和機(jī)械裝配等自動(dòng)線，也有包括不同性質(zhì)的工序，如毛坯制造、加工、裝配、檢驗(yàn)和包裝等的綜合自動(dòng)線。
采用自動(dòng)線進(jìn)行生產(chǎn)的產(chǎn)品應(yīng)有足夠大的產(chǎn)量；產(chǎn)品設(shè)計(jì)和工藝應(yīng)先進(jìn)、穩(wěn)定、可靠，并在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)保持基本不變。在大批、大量生產(chǎn)中采用自動(dòng)線能提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，穩(wěn)定和提高產(chǎn)品質(zhì)量，改善勞動(dòng)條件，縮減生產(chǎn)占地面積，降低生產(chǎn)成本，縮短生產(chǎn)周期，保證生產(chǎn)均衡性，有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。
一、機(jī)械加工生產(chǎn)線的發(fā)展?fàn)顩r
在汽車、拖拉機(jī)、內(nèi)燃機(jī)和壓縮機(jī)等許多工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，組合機(jī)床生產(chǎn)線仍是大批量機(jī)械產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)高效、高質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)性生產(chǎn)加工的關(guān)鍵裝備，也是不可替代的主要加工設(shè)備?，F(xiàn)針對(duì)組合機(jī)床生產(chǎn)線來說明一下國(guó)內(nèi)機(jī)械加工生產(chǎn)線的發(fā)展情況。
現(xiàn)代組合機(jī)床生產(chǎn)線作為機(jī)電一體化產(chǎn)品，它是控制、驅(qū)動(dòng)、測(cè)量、監(jiān)控、刀具和機(jī)械組件等技術(shù)的綜合反映。我國(guó)傳統(tǒng)的組合機(jī)床自動(dòng)線主要采用機(jī)、電、氣、液壓控制，近年來隨著數(shù)控技術(shù)、電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等的發(fā)展，組合機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)也發(fā)生了翻天覆地的變化。
1.節(jié)拍時(shí)間進(jìn)一步縮短。早期的生產(chǎn)線要實(shí)現(xiàn)短的節(jié)拍，往往要采用并列的雙工位或設(shè)置雙線的辦法?，F(xiàn)在主要是通過縮短基本時(shí)間和輔助時(shí)間來實(shí)現(xiàn)的?？s短基本時(shí)間的主要途徑是采用新的刀具材料和新穎刀具，以通過提高切削速度和進(jìn)給速度來縮短基本時(shí)間。縮短輔助時(shí)間主要是縮短包括工件輸送、加工模塊快速引進(jìn)以及加工模塊由快進(jìn)轉(zhuǎn)換為工進(jìn)后至刀具切入工件所花的時(shí)間。目前，隨行夾具高速輸送裝置常用的有電液比例閥控制的或擺線驅(qū)動(dòng)的輸送裝置。
2.柔性化進(jìn)展迅速。數(shù)控組合機(jī)床的出現(xiàn)，不僅完全改變了過去那種由繼電器電路組成的組合機(jī)床的控制系統(tǒng)，而且也使組合機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)乃至通用部件標(biāo)準(zhǔn)發(fā)生了或正在發(fā)生著巨大的變化。傳統(tǒng)意義上的組合機(jī)床剛性自動(dòng)線和生產(chǎn)線，也具有了一定的柔性。由數(shù)控加工模塊組成的柔性組合機(jī)床和柔性自動(dòng)線，可通過應(yīng)用和改變數(shù)控程序來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換刀、自動(dòng)更換多軸箱和改變加工行程、工作循環(huán)、切削參數(shù)以及加工位置等，以適應(yīng)變型品種的加工。
單坐標(biāo)加工模塊由數(shù)控滑臺(tái)和主軸部件（或多軸箱，包括可換多軸箱）組成。雙坐標(biāo)加工模塊由數(shù)控十字滑臺(tái)和主軸部件組成，例如數(shù)控雙坐標(biāo)銑削模塊。
多軸加工模塊是又一種重要模塊，主要用于加工箱體和盤類工件的柔性組合機(jī)床和柔性自動(dòng)線。這類模塊有多種不同的結(jié)構(gòu)形式，但基本上可分為自動(dòng)換箱式多軸加工模塊、轉(zhuǎn)塔式多軸加工模塊和回轉(zhuǎn)工作臺(tái)式多軸加工模塊。自動(dòng)換箱式模塊由于可在專門設(shè)置的多軸箱庫(kù)中儲(chǔ)存較多的多軸箱，故可用來加工較多不同品種的工件。而轉(zhuǎn)塔式和回轉(zhuǎn)工作臺(tái)式多軸加工模塊，由于在轉(zhuǎn)塔頭和回轉(zhuǎn)工作臺(tái)上允許裝的多軸箱數(shù)量有限，所以這種加工模塊只能實(shí)現(xiàn)有限品種的加工。
除上述各種 CNC 加工模塊外，機(jī)器人和伺服驅(qū)動(dòng)的夾具也是柔性組合機(jī)床和柔性自動(dòng)線的重要部件。特別在柔性自動(dòng)線上，目前已較普遍地采用龍門式空架機(jī)器人進(jìn)行工件的自動(dòng)上下料，用于工件的轉(zhuǎn)位或翻轉(zhuǎn)。為搬運(yùn)不同的工件，可在自動(dòng)線旁設(shè)置手爪庫(kù)，以實(shí)現(xiàn)手爪的自動(dòng)更換。夾具配備伺服驅(qū)動(dòng)裝置，以適應(yīng)工件族內(nèi)不同工件的自動(dòng)夾緊。
3.加工精度日益提高。為了滿足用戶對(duì)工件加工精度的高要求，除了進(jìn)一步提高主軸部件、鏜桿、夾具（包括鏜模）的精度，采用新的專用刀具，優(yōu)化切削工藝過程，采用刀具尺寸測(cè)量控制系統(tǒng)和控制機(jī)床及工件的熱變形等一系列措施外，目前，空心工具錐柄（HSK）和過程統(tǒng)計(jì)質(zhì)量控制（SPC）的應(yīng)用已成為自動(dòng)線提高和監(jiān)控加工精度的新的重要技術(shù)手段。空心工具錐柄是一種采用徑向（錐面）和軸向（端面）雙向定位的新穎工具，其優(yōu)點(diǎn)是具有較高的抗彎剛度、扭轉(zhuǎn)剛度和很高的重復(fù)精度。SPC 是基于工序能力的用于監(jiān)控工件加工質(zhì)量的一種方法。目前，在自動(dòng)線上這種質(zhì)量保證系統(tǒng)愈來愈多地被用來對(duì)整個(gè)生產(chǎn)過程中的加工質(zhì)量進(jìn)行連續(xù)監(jiān)控。
4.可靠性和利用率不斷改善和提高。為提高加工過程的可靠性、利用率和工件的加工質(zhì)量，采用過程監(jiān)控，對(duì)其各組成設(shè)備的功能、加工過程和工件加工質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)控，以便快速識(shí)別故障、快速進(jìn)行故障診斷和早期預(yù)報(bào)加工偏差，使操作人員和維修人員能及時(shí)地進(jìn)行干預(yù)，以縮短設(shè)備調(diào)試周期、減少設(shè)備停機(jī)時(shí)間和避免加工質(zhì)量偏差。
故障診斷技術(shù)中的基于知識(shí)的故障診斷技術(shù)，可對(duì)自動(dòng)線運(yùn)行中產(chǎn)生的所有故障進(jìn)行診斷（而不是局限于診斷最常出現(xiàn)的故障），確定故障部位及其原因，這為迅速排除故障贏得了時(shí)間，從而顯著地縮短自動(dòng)線的調(diào)試時(shí)間和停機(jī)時(shí)間。
當(dāng)前，自動(dòng)線的控制技術(shù)已由集中控制方式轉(zhuǎn)向分散控制方式。根據(jù)對(duì)這種新的控制模式的研究表明，采用分散控制系統(tǒng)要比采用集中控制系統(tǒng)可節(jié)省費(fèi)用。這主要是由于分散控制系統(tǒng)可減少電纜敷設(shè)費(fèi)用（采用總線系統(tǒng)）、減少電氣保養(yǎng)維修費(fèi)（由于提高了透明度）、省去控制柜臺(tái)架（分散控制系統(tǒng)的控制柜直接設(shè)置在自動(dòng)線的加工工位上）和無需設(shè)置集中冷卻裝置等。此外，這種分散控制系統(tǒng)由于總體配置簡(jiǎn)單，有利于加快自動(dòng)線的投入運(yùn)行，并由于一目了然的結(jié)構(gòu)配置，在產(chǎn)生故障時(shí)很容易確定故障的部位。最后，分散控制系統(tǒng)的模塊化和標(biāo)準(zhǔn)化也有利于降低成本和提高透明度。
二、機(jī)械加工生產(chǎn)線的發(fā)展趨勢(shì)
隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的加劇和對(duì)產(chǎn)品需求的提高，高精度、高生產(chǎn)率、柔性化、多品種、短周期、數(shù)控組合機(jī)床及其自動(dòng)線正在沖擊著傳統(tǒng)的組合機(jī)床生產(chǎn)線，因此，組合機(jī)床生產(chǎn)線的發(fā)展思路必須是以提高組合機(jī)床加工精度、組合機(jī)床柔性、組合機(jī)床工作可靠性和組合機(jī)床技術(shù)的成套性為主攻方向。
一、自動(dòng)化機(jī)械制造規(guī)模
按規(guī)模大小FMS可分為如下4類
(一)自動(dòng)化制造單元
FMC:的問世并在生產(chǎn)中使用約比FMS晚6~8年,它是由1~2臺(tái)加工中心、工業(yè)機(jī)器人、數(shù)控機(jī)床及物料運(yùn)送存貯設(shè)備構(gòu)成,具有設(shè)置應(yīng)加工多品種產(chǎn)品的靈活性。FMC可視為一個(gè)規(guī)模最小的FMS,是FMS向廉價(jià)化及小型化方向發(fā)展和一種產(chǎn)物,其特點(diǎn)是實(shí){目單機(jī)自動(dòng)化化及自動(dòng)化,迄今已進(jìn)入普及應(yīng)用階段。
(二)自動(dòng)化制造系統(tǒng)
通常包括4臺(tái)或更多臺(tái)全自動(dòng)數(shù)控機(jī)床及人工中心與車削中心等),由集中的控制系統(tǒng)及物料搬運(yùn)系統(tǒng)連接起來,可在不停機(jī)的情況下實(shí)現(xiàn)多品種、中小批量的加工及管理。
(三)自動(dòng)化制造線
它是處于單一或少品種大批量非自動(dòng)化自動(dòng)線與中小批量多品種f:MS之間的生產(chǎn)線。其加工設(shè)備可以是通用的加工中心、CNC機(jī)床,亦可采用專用機(jī)床或NC專用機(jī)床,對(duì)物料搬運(yùn)系統(tǒng)自動(dòng)化的要求低于FMS,但生產(chǎn)率更高。
(四)自動(dòng)化制造工廠
FMt是將多條FMS連接起來,配以自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù),用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)系,采用從訂貨、設(shè)計(jì)、加工、裝配、檢驗(yàn)、運(yùn)送至發(fā)貨的完整FMS。它包括了CAD/CAM,并使計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(C1MS)投入實(shí)際,實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)系統(tǒng)自動(dòng)化化及自動(dòng)化,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)全廠范圍的生產(chǎn)管理、產(chǎn)品加工及物料貯運(yùn)進(jìn)程的全盤化。FMF是自動(dòng)化生產(chǎn)的最高水平,反映出世界上最先進(jìn)的自動(dòng)化應(yīng)用技術(shù)。它是將制造、產(chǎn)品開發(fā)及經(jīng)營(yíng)管理的自動(dòng)化連成一個(gè)整體,以信息流控制物質(zhì)流的智能制造系統(tǒng)IMS)為代表,其特點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)工廠自動(dòng)化化及自動(dòng)化。
二、自動(dòng)化關(guān)鍵技術(shù)
(一)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)
未來CAD技術(shù)發(fā)展將會(huì)引入專家系統(tǒng),使之具有智能化,可處理各種復(fù)雜的問題。當(dāng)前設(shè)計(jì)技術(shù)最新的一個(gè)突破是光敏立體成形技術(shù),該項(xiàng)新技術(shù)是直接利用CAD數(shù)據(jù),通過計(jì)算機(jī)控制的激光掃描系統(tǒng),將三維數(shù)字模型分成若干層二維片狀圖形,并按二維片狀圖形對(duì)池內(nèi)的光敏樹脂液面進(jìn)行光學(xué)掃描,被掃描到的液面則變成固化塑料,如此循環(huán)操作,逐層掃描成形,并自動(dòng)地將分層成形的各片狀固化塑料粘合在一起,僅需確定數(shù)據(jù),數(shù)小時(shí)內(nèi)便可制出精確的原型。它有助于加快開發(fā)新產(chǎn)品和研制新結(jié)構(gòu)的速度。
(二)模糊控制技術(shù)
模糊數(shù)學(xué)的實(shí)際應(yīng)用是模糊控制器。最近開發(fā)出的高性能模糊控制器具有自學(xué)習(xí)功能,可在控制過程中不斷獲取新的信息并自動(dòng)地對(duì)控制量作調(diào)整,使系統(tǒng)性能大為改善,其中尤其以基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自學(xué)方法更起人們極大的關(guān)注。
(三)工智能、專家系統(tǒng)及智能傳感器技術(shù)
迄今,FMS中所采用的人工智能大多指基于規(guī)則的專家系統(tǒng)。專家系統(tǒng)利用專家知識(shí)和推理規(guī)則進(jìn)行推理,求解各類問題(如解釋、預(yù)測(cè)、診斷、查找故障、設(shè)計(jì)、計(jì)劃、監(jiān)視、修復(fù)、命令及控制等)。由于專家系統(tǒng)能簡(jiǎn)便地將各種事實(shí)及經(jīng)驗(yàn)證過的理論與通過經(jīng)驗(yàn)獲得的知識(shí)相結(jié)合,因而專家系統(tǒng)為FMS的諸方面工作增強(qiáng)了自動(dòng)化。展望未來,以知識(shí)密集為特征,以知識(shí)處理為手段的人工智能(包括專家系統(tǒng))技術(shù)必將在FMS(尤其智能型)中關(guān)鍵性的作用。人工智能在未來FMS中將發(fā)揮日趨重要的作用。目前用于FMS中的各種技術(shù),預(yù)計(jì)最有發(fā)展前途的仍是人工智能。預(yù)計(jì)到21世紀(jì)初,人工智能在FMS中的應(yīng)用規(guī)模將要比目前大4倍。智能制造技術(shù)fIMT旨在將人工智能融入制造過程的各個(gè)環(huán)節(jié),借助模擬專家的智能活動(dòng),取代或延伸制造環(huán)境中人的部分腦力勞動(dòng)。在制造過程,系統(tǒng)能自動(dòng)監(jiān)測(cè)其運(yùn)行狀態(tài),在受到外界或內(nèi)部激勵(lì)時(shí)能自動(dòng)調(diào)節(jié)其參數(shù),以達(dá)到最佳工作狀態(tài),具備自組織能力。
(四)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)
人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)fANN)是模擬智能生物的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)信息進(jìn)行并行處理的一種方法。故人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)也就是一種人工智能工具。在自動(dòng)控制領(lǐng)域,神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)不久將并列于專家系統(tǒng)和模糊控制系統(tǒng),成為現(xiàn)代自支化系統(tǒng)中的一個(gè)組成部分。轉(zhuǎn)貼于 免費(fèi)論文下載中心
三、啟動(dòng)控制技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)
(一)FMC將成為發(fā)展和應(yīng)用的熱門技術(shù)
這是因?yàn)镕MC的投資比FMS少得多而經(jīng)濟(jì)效益相接近,更適用于財(cái)力有限的中小型企業(yè)。目前國(guó)外眾多廠家將FMC列為發(fā)展之重。
(二)朝多功能方向發(fā)展
由單純加工型FMS進(jìn)一步開發(fā)以焊接、裝配、檢驗(yàn)及鈑材加工乃至鑄、鍛等制造工序兼具的多種功能FMS。FMS是實(shí)現(xiàn)未來工廠的新穎概念模式和新的發(fā)展趨勢(shì),是決定制造企業(yè)未來發(fā)展前途的具有戰(zhàn)略意義的舉措。日本從1991年開始實(shí)施的“智能制造系統(tǒng)”frms)國(guó)際性開發(fā)項(xiàng)目,屬于第二代FMS:完善的第二代FMS正在不斷實(shí)現(xiàn)。智能化機(jī)械與人之間相互融合、自動(dòng)化地全面協(xié)調(diào)從接受訂單貨至生產(chǎn)、銷售這一企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)的全部活動(dòng)。
【論文摘要】：隨著計(jì)算機(jī)業(yè)的快速發(fā)展，數(shù)控技術(shù)也發(fā)生了根本性的變革，是近年來應(yīng)用領(lǐng)域中發(fā)展十分迅速的一項(xiàng)綜合性的高新技術(shù)，文章結(jié)合國(guó)內(nèi)外情況，分析了數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。
1.引言
數(shù)控技術(shù)是一門集計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)化控制技術(shù)、測(cè)量技術(shù)、現(xiàn)代機(jī)械制造技術(shù)、微電子技術(shù)、信息處理技術(shù)等多學(xué)科交叉的綜合技術(shù)，是近年來應(yīng)用領(lǐng)域中發(fā)展十分迅速的一項(xiàng)綜合性的高新技術(shù)。它是為適應(yīng)高精度、高速度、復(fù)雜零件的加工而出現(xiàn)的，是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、數(shù)字化、柔性化、信息化、集成化、網(wǎng)絡(luò)化的基礎(chǔ)，是現(xiàn)代機(jī)床裝備的靈魂和核心，有著廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域和廣闊的應(yīng)用前景。
2.國(guó)內(nèi)外數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展概況
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，傳統(tǒng)的制造業(yè)開始了根本性變革，各工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家投入巨資，對(duì)現(xiàn)代制造技術(shù)進(jìn)行研究開發(fā)，提出了全新的制造模式。在現(xiàn)代制造系統(tǒng)中，數(shù)控技術(shù)是關(guān)鍵技術(shù)，它集微電子、計(jì)算機(jī)、信息處理、自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)控制等高新技術(shù)于一體，具有高精度、高效率、柔性自動(dòng)化等特點(diǎn)，對(duì)制造業(yè)實(shí)現(xiàn)柔性自動(dòng)化、集成化、智能化起著舉足輕重的作用。目前，數(shù)控技術(shù)正在發(fā)生根本性變革，由專用型封閉式開環(huán)控制模式向通用型開放式實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)全閉環(huán)控制模式發(fā)展。在集成化基礎(chǔ)上，數(shù)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了超薄型、超小型化；在智能化基礎(chǔ)上，綜合了計(jì)算機(jī)、多媒體、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等多學(xué)科技術(shù)，數(shù)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了高速、高精、高效控制，加工過程中可以自動(dòng)修正、調(diào)節(jié)與補(bǔ)償各項(xiàng)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)了在線診斷和智能化故障處理。
長(zhǎng)期以來，我國(guó)的數(shù)控系統(tǒng)為傳統(tǒng)的封閉式體系結(jié)構(gòu)，CNC只能作為非智能的機(jī)床運(yùn)動(dòng)控制器。加工過程變量根據(jù)經(jīng)驗(yàn)以固定參數(shù)形式事先設(shè)定，加工程序在實(shí)際加工前用手工方式或通過CAD/CAM及自動(dòng)編程系統(tǒng)進(jìn)行編制。CAD/CAM和CNC之間沒有反饋控制環(huán)節(jié)，整個(gè)制造過程中CNC只是一個(gè)封閉式的開環(huán)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。在復(fù)雜環(huán)境以及多變條件下，加工過程中的刀具組合、工件材料、主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速率、刀具軌跡、切削深度、步長(zhǎng)、加工余量等加工參數(shù)，無法在現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境下根據(jù)外部干擾和隨機(jī)因素實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)整，更無法通過反饋控制環(huán)節(jié)隨機(jī)修正CAD/CAM中的設(shè)定量，因而影響CNC的工作效率和產(chǎn)品加工質(zhì)量。由此可見，傳統(tǒng)CNC系統(tǒng)的這種固定程序控制模式和封閉式體系結(jié)構(gòu)，限制了CNC向多變量智能化控制發(fā)展，己不適應(yīng)日益復(fù)雜的制造過程，因此，大力發(fā)展以數(shù)控技術(shù)為核心的先進(jìn)制造技術(shù)已成為我們國(guó)家加速經(jīng)濟(jì)發(fā)展、提高綜合國(guó)力和國(guó)家地位的重要途徑。
3.數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)
數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用不但給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來了革命性的變化，使制造業(yè)成為工業(yè)化的象征，而且隨著數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，他對(duì)國(guó)計(jì)民生的一些重要行業(yè)的發(fā)展起著越來越重要的作用。從目前世界上數(shù)控技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)來看，主要有如下幾個(gè)方面：
3.1高精度、高速度的發(fā)展趨勢(shì)
盡管十多年前就出現(xiàn)高精度高速度的趨勢(shì)，但是科學(xué)技術(shù)的發(fā)展是沒有止境的，高精度、高速度的內(nèi)涵也在不斷變化，目前正在向著精度和速度的極限發(fā)展。
效率、質(zhì)量是先進(jìn)制造技術(shù)的主體。高速、高精加工技術(shù)可極大地提高效率，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和檔次，縮短生產(chǎn)周期和提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。為此日本先端技術(shù)研究會(huì)將其列為5大現(xiàn)代制造技術(shù)之一，國(guó)際生產(chǎn)工程學(xué)會(huì)將其確定為21世紀(jì)的中心研究方向之一。在轎車工業(yè)領(lǐng)域，年產(chǎn)30萬輛的生產(chǎn)節(jié)拍是40秒/輛，而且多品種加工是轎車裝備必須解決的重點(diǎn)問題之一；在航空和宇航工業(yè)領(lǐng)域，其加工的零部件多為薄壁和薄筋，剛度很差，材料為鋁或鋁合金，只有在高切削速度和切削力很小的情況下，才能對(duì)這些筋、壁進(jìn)行加工。近來采用大型整體鋁合金坯料"掏空"的方法來制造機(jī)翼、機(jī)身等大型零件來替代多個(gè)零件通過眾多的鉚釘、螺釘和其他聯(lián)結(jié)方式拼裝，使構(gòu)件的強(qiáng)度、剛度和可靠性得到提高。這些都對(duì)加工裝備提出了高速、高精和高柔性的要求。[
3.25軸聯(lián)動(dòng)加工和復(fù)合加工機(jī)床快速發(fā)展
采用5軸聯(lián)動(dòng)對(duì)三維曲面零件的加工，可用刀具最佳幾何形狀進(jìn)行切削，不僅光潔度高，而且效率也大幅度提高。一般認(rèn)為，1臺(tái)5軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床的效率可以等于2臺(tái)3軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床，特別是使用立方氮化硼等超硬材料銑刀進(jìn)行高速銑削淬硬鋼零件時(shí)，5軸聯(lián)動(dòng)加工可比3軸聯(lián)動(dòng)加工發(fā)揮更高的效益。但過去因5軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控系統(tǒng)、主機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜等原因，其價(jià)格要比3軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床高出數(shù)倍，加之編程技術(shù)難度較大，制約了5軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床的發(fā)展。當(dāng)前由于電主軸的出現(xiàn)，使得實(shí)現(xiàn)5軸聯(lián)動(dòng)加工的復(fù)合主軸頭結(jié)構(gòu)大為簡(jiǎn)化，其制造難度和成本大幅度降低，數(shù)控系統(tǒng)的價(jià)格差距縮小。因此促進(jìn)了復(fù)合主軸頭類型5軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床和復(fù)合加工機(jī)床（含5面加工機(jī)床）的發(fā)展。
3.3智能化、開放式、網(wǎng)絡(luò)化成為當(dāng)代數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的主要趨勢(shì)
21世紀(jì)的數(shù)控裝備將是具有一定智能化的系統(tǒng)，智能化的內(nèi)容包括在數(shù)控系統(tǒng)中的各個(gè)方面：為追求加工效率和加工質(zhì)量方面的智能化，如加工過程的自適應(yīng)控制，工藝參數(shù)自動(dòng)生成；為提高驅(qū)動(dòng)性能及使用連接方便的智能化，如前饋控制、電機(jī)參數(shù)的自適應(yīng)運(yùn)算、自動(dòng)識(shí)別負(fù)自動(dòng)選定模型、自整定等；簡(jiǎn)化編程、簡(jiǎn)化操作方面的智能化，如智能化的自動(dòng)編程、智能化的人機(jī)界面等；還有智能診斷、智能監(jiān)控方面的內(nèi)容、方便系統(tǒng)的診斷及維修等。為解決傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)封閉性和數(shù)控應(yīng)用軟件的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)存在的問題。
目前許多國(guó)家對(duì)開放式數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行研究，數(shù)控系統(tǒng)開放化已經(jīng)成為數(shù)控系統(tǒng)的未來之路。所謂開放式數(shù)控系統(tǒng)就是數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)可以在統(tǒng)一的運(yùn)行平臺(tái)上，面向機(jī)床廠家和最終用戶，通過改變、增加或剪裁結(jié)構(gòu)對(duì)象（數(shù)控功能），形成系列化，并可方便地將用戶的特殊應(yīng)用和技術(shù)訣竅集成到控制系統(tǒng)中，快速實(shí)現(xiàn)不同品種、不同檔次的開放式數(shù)控系統(tǒng)，形成具有鮮明個(gè)性的名牌產(chǎn)品。目前開放式數(shù)控系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)規(guī)范、通信規(guī)范、配置規(guī)范、運(yùn)行平臺(tái)、數(shù)控系統(tǒng)功能庫(kù)以及數(shù)控系統(tǒng)功能軟件開發(fā)工具等是當(dāng)前研究的核心。網(wǎng)絡(luò)化數(shù)控裝備是近兩年國(guó)際著名機(jī)床博覽會(huì)的一個(gè)新亮點(diǎn)。數(shù)控裝備的網(wǎng)絡(luò)化將極大地滿足生產(chǎn)線、制造系統(tǒng)、制造企業(yè)對(duì)信息集成的需求，也是實(shí)現(xiàn)新的制造模式如敏捷制造、虛擬企業(yè)、全球制造的基礎(chǔ)單元。國(guó)內(nèi)外一些著名數(shù)控機(jī)床和數(shù)控系統(tǒng)制造公司都在近兩年推出了相關(guān)的新概念和樣機(jī)，反映了數(shù)控機(jī)床加工向網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展的趨勢(shì)。
4.結(jié)束語(yǔ)
隨著人們對(duì)數(shù)控技術(shù)重視，它的發(fā)展越發(fā)迅速。文中簡(jiǎn)要陳述當(dāng)前的發(fā)展趨勢(shì)，另外數(shù)控技術(shù)的正不斷走向集成化，并行化，仍有廣闊的發(fā)展空間。
參考文獻(xiàn)
[1]王立新.淺談數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)[J].赤峰學(xué)院學(xué)報(bào).2007.
[2]董淳.數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展的新趨勢(shì)[J].可編程控制器與工廠自動(dòng)化.2006.
論文關(guān)鍵詞：先進(jìn)制造技術(shù),數(shù)控機(jī)床,發(fā)展趨勢(shì),現(xiàn)狀
先進(jìn)制造技術(shù)作為世界上支撐工業(yè)行業(yè)發(fā)展的最主要因素之一，已經(jīng)放在了各工業(yè)大國(guó)發(fā)展規(guī)劃的首要位置。數(shù)控機(jī)床作為先進(jìn)制造技術(shù)的工作母機(jī)，不僅被高端的航空、航天行業(yè)所認(rèn)可，還普及應(yīng)用到工業(yè)加工中的各個(gè)方面。各類工業(yè)制造企業(yè)在提高原有數(shù)控技術(shù)的基礎(chǔ)上，還對(duì)數(shù)控系統(tǒng)新技術(shù)的研發(fā)提出了更高的設(shè)想。故本文將對(duì)當(dāng)今世界上數(shù)控技術(shù)及裝備的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)做以如下簡(jiǎn)析。
1 高精度與高可靠性
1.1 高精度
由于航天、航空等高端工業(yè)行業(yè)對(duì)產(chǎn)品精密度要求的不斷提高，促使當(dāng)前世界各工業(yè)大國(guó)的精密加工階躍到超精密加工階段，其加工精度從微米級(jí)到亞微米級(jí)乃至納米級(jí)。一般的數(shù)控機(jī)床是通過高速主軸和高速坐標(biāo)驅(qū)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)上述加工精度要求的。
1.1.1 高速主軸
高速主軸是高速機(jī)床中最為關(guān)鍵的部件，高速主軸多采用電機(jī)和主軸一體化設(shè)計(jì)的高速電主軸(HSES)或復(fù)合電主軸。軸承作為電主軸的關(guān)鍵部件，它決定了電主軸的壽命和負(fù)載容量。高質(zhì)量的鋼軸承現(xiàn)仍有使用，但隨主軸轉(zhuǎn)速需求的不斷提高，出現(xiàn)了一些新結(jié)構(gòu)、新材料的高速應(yīng)用軸承，如混合球軸承、磁浮、氣浮和液體靜動(dòng)壓軸承等。[1]
高主軸轉(zhuǎn)速并不是高速加工的全部。而對(duì)電主軸的大功率、高轉(zhuǎn)矩和高剛性的需要也應(yīng)考慮在內(nèi)，同時(shí)還應(yīng)能控制主軸的溫升等。由于用戶的不斷需求推動(dòng)了主軸制造技術(shù)的進(jìn)步，也將引導(dǎo)主軸制造技術(shù)向輕結(jié)構(gòu)、高強(qiáng)度、高剛性、良好的動(dòng)平衡和熱控制方向繼續(xù)發(fā)展。
1.1.2 高速坐標(biāo)驅(qū)動(dòng)
高速高精加工機(jī)床的進(jìn)給驅(qū)動(dòng)，一般要求容易移動(dòng)，快速響應(yīng)，準(zhǔn)確定位和具有高重復(fù)定位精度。故采用輕質(zhì)結(jié)構(gòu)溜板、線性導(dǎo)軌和直線伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)具有十分重要得意義。
目前，直線伺服電機(jī)己被公認(rèn)為未來機(jī)床坐標(biāo)驅(qū)動(dòng)的最佳形式，但由于其價(jià)格、散熱及磁場(chǎng)對(duì)周圍灰塵和切屑的吸附作用等原因，非常廣泛被應(yīng)用還得經(jīng)過一段時(shí)間，但這也正是未來發(fā)展的研究改進(jìn)方向。
1.2 高可靠性
可靠性在成為數(shù)控機(jī)床的質(zhì)量的一個(gè)衡量標(biāo)準(zhǔn)之后，就自然而然的變成數(shù)控行業(yè)發(fā)展的重要環(huán)節(jié)。數(shù)控機(jī)床的可靠性取決于數(shù)控系統(tǒng)和各伺服驅(qū)動(dòng)單元的可靠性。數(shù)控系統(tǒng)將采用更高集成度的電路芯片，利用大規(guī)模或超大規(guī)模的專用及混合式集成電路，以減少元器件的數(shù)量，提高可靠性。機(jī)床本體可靠性的提高可通過硬件功能軟件化，適應(yīng)各種控制功能的要求，同時(shí)采用硬件結(jié)構(gòu)機(jī)床本體的模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化和通用化及系列化，既提高硬件生產(chǎn)批量，又便于組織生產(chǎn)和質(zhì)量把關(guān)。
2 高速加工與高效率
數(shù)控機(jī)床向高速化方向發(fā)展，不但可大幅度提高加工效率，降低加工成本，而且還可提高零件的表面加工質(zhì)量和精度。超高速加工技術(shù)對(duì)制造業(yè)實(shí)現(xiàn)高效、優(yōu)質(zhì)、低成本生產(chǎn)有廣泛的適用性。數(shù)控系統(tǒng)采用位數(shù)、頻率更高的處理器，以提高系統(tǒng)的基本運(yùn)算速度。同時(shí)，采用超大規(guī)模的集成電路和多微處理器結(jié)構(gòu)，以提高系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理能力，即提高插補(bǔ)運(yùn)算的速度和精度。 [2]
3 多功能與柔性化
3.1 多功能
在現(xiàn)實(shí)的零件加工過程中，有大量的無用時(shí)間消耗在工件搬運(yùn)、裝卸、調(diào)整、換刀和主軸的升降速上，為了盡可能減少這些無用時(shí)間，人們希望將不同的加工功能整合在同一臺(tái)機(jī)床上。因此多功能復(fù)合型機(jī)床的產(chǎn)生實(shí)現(xiàn)了工序的集約化。主要表現(xiàn)在數(shù)控機(jī)床配有自動(dòng)換刀機(jī)構(gòu)，能在同一臺(tái)機(jī)床上同時(shí)實(shí)現(xiàn)銑削、鏜削、鉆削、車削、鉸孔、擴(kuò)孔、攻螺紋等多種工序加工；數(shù)控機(jī)床還采用了多主軸、多面體切削，即同時(shí)對(duì)一個(gè)零件的不同部位進(jìn)行不同方式的切削加工；數(shù)控系統(tǒng)由于采用了多CPU結(jié)構(gòu)和分級(jí)中斷控制方式，即可在一臺(tái)機(jī)床上同時(shí)進(jìn)行零件加工和程序編制，實(shí)現(xiàn)所謂的“前臺(tái)加工，后臺(tái)編輯”。故多功能機(jī)床成為近年來發(fā)展很快的機(jī)種。
3.2 柔性化
數(shù)控機(jī)床向柔性自動(dòng)化系統(tǒng)發(fā)展，一方面是從點(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，F(xiàn)MS，F(xiàn)TL，F(xiàn)ML）向面(工段車間獨(dú)立制造島)、體(分布式網(wǎng)絡(luò)集成制造系統(tǒng)）的方向發(fā)展，另一方面向注重應(yīng)用性和經(jīng)濟(jì)性方向發(fā)展。開放式體系結(jié)構(gòu)的新一代數(shù)控系統(tǒng)，作為柔性自動(dòng)化系統(tǒng)的引申，具有可移植性、互操作性、互交換性、可擴(kuò)展性、可比例換算、可重用性等優(yōu)點(diǎn)，它使機(jī)器制造商能夠并敢于為他們專門的自動(dòng)化設(shè)計(jì)優(yōu)化選配組件，從而在短的時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)創(chuàng)造性設(shè)計(jì)。
4 綠色化與多軸化
21世紀(jì)要實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床切削加工環(huán)保化和節(jié)能化，就必須對(duì)加工工藝進(jìn)行綠色化改進(jìn)。目前這一綠色加工工藝主要集中在不使用切削液上，因?yàn)榍邢饕杭任廴经h(huán)境又危害操作者健康。于是我們采用干切削，就是在一般的大氣氛圍或在特殊氣體氛圍氮?dú)狻⒗滹L(fēng)中進(jìn)行，而不使用切削液進(jìn)行的切削。不過，對(duì)于某些加工方式和工件組合，完全不使用切削液的干切削尚難于實(shí)現(xiàn)，所以又出現(xiàn)了使用極微量的準(zhǔn)干切削。
隨著編程軟件的普及，五軸聯(lián)動(dòng)控制的加工中心和數(shù)控銑床己經(jīng)成為當(dāng)前的一個(gè)開發(fā)熱點(diǎn)。由于在加工自由曲面時(shí)，五軸聯(lián)動(dòng)控制對(duì)球頭銑刀的數(shù)控編程比較簡(jiǎn)單，并且能使球頭銑刀在銑削三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。
5 智能型
隨著無人加工的普及應(yīng)用智能化加工的發(fā)展成為必然，人工智能化加工是一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、模糊控制、數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和理論的加工，它是要在加工過程中模擬人類專家的智能活動(dòng)，以解決加工過程許多不確定性的、要由人工干預(yù)才能解決的問題。目前人工智能化主要表現(xiàn)在數(shù)控系統(tǒng)以下幾個(gè)方面:①為追求加工效率和加工質(zhì)量的智能化。②為提高驅(qū)動(dòng)性能及使用連接方便的智能化。③簡(jiǎn)化編程、簡(jiǎn)化操作的智能化。④智能診斷、智能監(jiān)控，方便系統(tǒng)的診斷及維修等。
6 向大型化和微小化兩極發(fā)展
能源裝備的大型化及航空航天事業(yè)等的發(fā)展，要求提供300t以上的巨型、高精度、高質(zhì)量的鍛件，需要建造6~8萬t的模鍛壓機(jī)及重型加工中心，這就導(dǎo)致了數(shù)控機(jī)床的大型化發(fā)展。
微米納米技術(shù)是21世紀(jì)的戰(zhàn)略性技術(shù)，微系統(tǒng)技術(shù)是微米納米技術(shù)的一部分，是集微型機(jī)構(gòu)、微型傳感器、微型執(zhí)行器及信號(hào)處理和控制電路、通信和電源于一體的微型器件系統(tǒng)。所以，需發(fā)展能適應(yīng)微小型尺寸結(jié)構(gòu)和微納米加工精度的新型制造工藝和裝備。
7 工藝適用性的專門化數(shù)控機(jī)床正不斷涌現(xiàn)
隨著機(jī)械產(chǎn)品的性能優(yōu)化和輕量化，其零件和構(gòu)件的形狀、尺寸和精度呈現(xiàn)多樣性，很難用少數(shù)幾種標(biāo)準(zhǔn)的、通用的機(jī)床結(jié)構(gòu)來最佳地滿足多方面的工藝要求。通過對(duì)機(jī)床布局和結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新，使對(duì)不同類型的零件加工具有最佳的適用性，避免一方面出現(xiàn)不能發(fā)揮最佳性能，另一方面又存在功能冗余的現(xiàn)象。[3]
8 結(jié)語(yǔ)
數(shù)控機(jī)床技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展為現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展提供了良好的條件，促使制造業(yè)向著高效、優(yōu)質(zhì)以及人性化的方向發(fā)展?？梢灶A(yù)見，隨著數(shù)控機(jī)床技術(shù)的發(fā)展和數(shù)控機(jī)床的廣泛應(yīng)用，制造業(yè)將迎來一次足以撼動(dòng)傳統(tǒng)制造業(yè)模式的深刻革命。
參考文獻(xiàn)：
[1]林勝，林春庭.高速數(shù)控機(jī)床現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)[J].精密制造與自動(dòng)化.2004年第1期：5-8.
[2]曾文健,羅慶紅,張紅娟.基于數(shù)控機(jī)床新技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)的初探[J].廣西職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào).2009年4月:13-15.
論文關(guān)鍵詞：工程訓(xùn)練 數(shù)控教學(xué) 仿真技術(shù)
論文摘要：介紹了工程技術(shù)訓(xùn)練中心數(shù)控設(shè)備與教學(xué)的概況，以及科研項(xiàng)目對(duì)機(jī)械加工的需求及其特點(diǎn)。分析表明，工程訓(xùn)練中心與科研團(tuán)隊(duì)存在巨大的合作前景，可以在改善教學(xué)的同時(shí)推進(jìn)科研項(xiàng)目的進(jìn)展。
一、引 言
工程訓(xùn)練中心是培養(yǎng)工科學(xué)生的一個(gè)重要基地，各學(xué)校在工程訓(xùn)練中心的建設(shè)過程中投入巨大，除基本的金屬切削機(jī)床、材料成型設(shè)備外，各種數(shù)控機(jī)床、特種加工機(jī)床、精密測(cè)量等設(shè)備也已經(jīng)成為工程實(shí)踐教學(xué)的主力裝備。2008年11月，國(guó)家機(jī)械制造基礎(chǔ)及工程訓(xùn)練課程指導(dǎo)委員會(huì)就《普通高校工程訓(xùn)練中心建設(shè)基本要求》作了詳細(xì)闡述，其中數(shù)控設(shè)備至少應(yīng)有：6臺(tái)數(shù)控車床、3臺(tái)數(shù)控銑床、2臺(tái)數(shù)控切割機(jī)床，并且各學(xué)校可根據(jù)實(shí)際教學(xué)需要，增加一定數(shù)量的加工中心，工程訓(xùn)練中心除教學(xué)任務(wù)外，還有巨大的潛力可以挖掘。同時(shí)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，國(guó)家在科學(xué)研究上的投入力度越來越大，這些科研項(xiàng)目對(duì)機(jī)械加工都有著巨大的需求，但這些需求一般為單件或者小批量，并且設(shè)計(jì)尚未完善或者一直處于改進(jìn)之中，與現(xiàn)代企業(yè)的大批量生產(chǎn)存在一定脫節(jié)，而工程訓(xùn)練中心的硬件設(shè)施與任務(wù)恰好能夠滿足科研項(xiàng)目中機(jī)械加工的需求，同時(shí)又能改善學(xué)生的學(xué)習(xí)條件。
二、數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)及教學(xué)
數(shù)控機(jī)床是指可以通過計(jì)算機(jī)編程，進(jìn)行自動(dòng)控制的機(jī)床。與普通機(jī)床相比，數(shù)控機(jī)床具有很多優(yōu)點(diǎn)：高柔性，適合單件、小批量生產(chǎn)，適合新產(chǎn)品的開發(fā)；加工精度高、加工質(zhì)量穩(wěn)定可靠、生產(chǎn)率高，數(shù)控機(jī)床的加工自動(dòng)化，免除了普通機(jī)床上工人的疲勞、粗心、估計(jì)等人為誤差，提高了產(chǎn)品的一致性；并且數(shù)控機(jī)床對(duì)操作工人的要求降低，一個(gè)普通機(jī)床的高級(jí)技工，不是短時(shí)間內(nèi)可以培養(yǎng)的，而相對(duì)來說數(shù)控機(jī)床操作工人培養(yǎng)時(shí)間極短（如數(shù)控車工需要一周即可，還會(huì)編寫簡(jiǎn)單的加工程序）。
由于數(shù)控技術(shù)教學(xué)和培訓(xùn)都離不開數(shù)控機(jī)床，而數(shù)控機(jī)床本身價(jià)格比較昂貴，同時(shí)訓(xùn)練過程不可避免地存在誤操作過程，這對(duì)機(jī)床安全是一個(gè)巨大的隱患，同時(shí)數(shù)控機(jī)床的數(shù)量有限，難以滿足大量學(xué)生實(shí)踐訓(xùn)練的需求。而隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床加工仿真技術(shù)得到了迅猛發(fā)展，很好地解決了這些矛盾。數(shù)控加工仿真是一種先進(jìn)的計(jì)算機(jī)人機(jī)交互技術(shù)，具有生動(dòng)的界面和強(qiáng)大的顯示功能，圖形大小、顏色、觀察視角以及刀具的形狀等都可由操作者自行設(shè)計(jì)以滿足不同的監(jiān)控與學(xué)習(xí)要求；仿真系統(tǒng)的通用性較強(qiáng)，其語(yǔ)法診斷功能可以幫助學(xué)生學(xué)習(xí)編程。在模擬過程中，系統(tǒng)能及時(shí)提供錯(cuò)誤信息以及刀具相對(duì)移動(dòng)軌跡的顯示以及最終加工的立體效果，很容易發(fā)現(xiàn)和修改編寫程序的錯(cuò)誤，高仿真界面及動(dòng)態(tài)的模擬仿真系統(tǒng)可有效地顯示代替機(jī)床實(shí)際運(yùn)行狀況并且還能夠提示操作信息，使數(shù)控機(jī)床的編程操作易于課堂化教學(xué)，從而既節(jié)省了機(jī)床設(shè)備和實(shí)習(xí)消耗，降低了實(shí)做危險(xiǎn)，又大大提高了教學(xué)效率，規(guī)避了實(shí)習(xí)人員的操作風(fēng)險(xiǎn)。數(shù)控加工仿真系統(tǒng)采用了與數(shù)控機(jī)床操作系統(tǒng)相同的模擬界面，使其具備了整個(gè)加工過程的模擬仿真能力，即使仿真系統(tǒng)在模擬中出現(xiàn)人為的編程或操作失誤也不會(huì)危及學(xué)生和機(jī)床安全，學(xué)生反而還可以從中吸取大量的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，所以說它是初學(xué)者理想的實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐工具。因此，數(shù)控加工仿真技術(shù)在數(shù)控教學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛［1］［2］。 轉(zhuǎn)貼于 當(dāng)然，數(shù)控加工仿真技術(shù)同真正的數(shù)控機(jī)床存在一定的差別，容易引起以下弊端：（1）過于依賴計(jì)算機(jī)完成所有的操作，因?yàn)閳D紙繪制、G代碼生成、仿真加工都可在計(jì)算機(jī)上完成，仿真與實(shí)際機(jī)床之間存在各種差異；（2）忽略加工工藝，仿真系統(tǒng)的仿真加工過程速度一般為5倍（調(diào)節(jié)范圍：1-100），使得操作人員忽略進(jìn)給速度、刀具轉(zhuǎn)速和加工質(zhì)量等；（3）無法保證加工質(zhì)量，由于仿真軟件只能仿真加工過程，對(duì)于零件的表面粗糙度和尺寸精度等無法保證。
因此，數(shù)控教學(xué)必須采用數(shù)控加工仿真與實(shí)訓(xùn)操作相結(jié)合的方法，即先通過仿真系統(tǒng)讓學(xué)生對(duì)數(shù)控編程有一定的了解，再通過實(shí)訓(xùn)操作使學(xué)生理解仿真與機(jī)床實(shí)訓(xùn)的差別，不能僅僅為了學(xué)生和機(jī)床安全廢除實(shí)訓(xùn)操作，這樣既可大大減少學(xué)生理解錯(cuò)誤而產(chǎn)生的各種機(jī)床損壞及人身傷害，又可提高學(xué)生的實(shí)際操作技能。
三、科研團(tuán)隊(duì)與工程訓(xùn)練中心的合作前景
隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，國(guó)家和其他組織在科研上的投入力度越來越大，其中理工類的科研對(duì)機(jī)械加工有著巨大的需求。絕大部分新產(chǎn)品開發(fā)或者新技術(shù)在開發(fā)過程中，對(duì)產(chǎn)品的需求并不明確或者存在一個(gè)逐漸深化的過程，對(duì)零部件的定型需要一個(gè)漫長(zhǎng)的、反復(fù)的過程，需要對(duì)零件進(jìn)行單件或者小批量的試制、修改。一般的科研團(tuán)隊(duì)在機(jī)械加工方面的人員、設(shè)備力量非常薄弱，如果把這些任務(wù)交給企業(yè)去做，往往價(jià)格昂貴而又費(fèi)時(shí)。而這恰恰是工程訓(xùn)練中心的強(qiáng)項(xiàng)，并且科研團(tuán)隊(duì)中往往有一大批計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)很好的研究生，利用數(shù)控機(jī)床的仿真軟件，可以較快地學(xué)習(xí)數(shù)控設(shè)備的操作技術(shù)。一般說來，在工程訓(xùn)練中心學(xué)習(xí)的主要群體是低年級(jí)的學(xué)生，也有少數(shù)高年級(jí)的學(xué)生，這些學(xué)生在此學(xué)習(xí)的目標(biāo)往往比較簡(jiǎn)單，僅僅是學(xué)習(xí)基本的操作技術(shù)，加工零件也僅僅是作為練習(xí)。如果科研團(tuán)隊(duì)與工程訓(xùn)練中心合作，對(duì)科研團(tuán)隊(duì)的研究生進(jìn)行培訓(xùn)，訓(xùn)練他們自己進(jìn)行機(jī)械加工的能力，不僅能節(jié)省大量時(shí)間促進(jìn)科研進(jìn)程，更重要的是積累了加工經(jīng)驗(yàn)，這有助于后續(xù)的設(shè)計(jì)與改進(jìn)。同時(shí)，對(duì)本科生來說，與研究生一起操作數(shù)控機(jī)床不僅僅是練習(xí)了，而是在生產(chǎn)在科研，能夠極大地提高他們的積極性，培養(yǎng)自信心，增加他們的知識(shí)面，能夠進(jìn)一步推動(dòng)高年級(jí)本科生進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的潮流，部分優(yōu)秀的低年級(jí)學(xué)生也能參與到科研中，這對(duì)本科生的其他課程學(xué)習(xí)是非常有益的。
四、結(jié) 論
數(shù)控機(jī)床加工仿真技術(shù)已經(jīng)成為數(shù)控教學(xué)的重要方法，這種方法功能強(qiáng)大、成本低、安全可靠，可在短時(shí)間內(nèi)大量培訓(xùn)數(shù)控操作工，這些特點(diǎn)與科研項(xiàng)目存在互補(bǔ)之處，雙方合作是互惠互利的，既能改善教學(xué)條件，又能推動(dòng)科研項(xiàng)目的進(jìn)展。
參考文獻(xiàn)
【關(guān)鍵詞】 數(shù)控機(jī)床 大型錐齒輪 工藝 誤差
1 緒論
隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們對(duì)物質(zhì)的要求越來越多、越來越細(xì)，提高加工精度已經(jīng)成為必然的趁勢(shì)。而且快速發(fā)展的科學(xué)技術(shù)和機(jī)械制造技術(shù)，也為提高加工精度提供了基礎(chǔ)。數(shù)控機(jī)床己成為柔性制造系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)、智能化制造系統(tǒng)及工廠自動(dòng)化的基本組成單元。所以提高數(shù)控機(jī)床的加工精度是提高加工產(chǎn)品質(zhì)量的必要路徑。而控制數(shù)控機(jī)床加工精度在一定的范圍內(nèi)是一個(gè)需要不斷研究的重要課題。
僅就中國(guó)航天、航空制造業(yè)來講，要在10年內(nèi)完成登月之旅，中國(guó)的數(shù)控機(jī)床將要發(fā)揮巨大的作用，這就為機(jī)床行業(yè)提供了商機(jī)。并且為貫徹國(guó)家“振興東北老工業(yè)基地”的戰(zhàn)略方針，促進(jìn)遼寧省裝備制造業(yè)進(jìn)一步的提高與發(fā)展。
2 數(shù)控機(jī)床大型錐齒輪加工總體框架
依據(jù)數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)在通信、數(shù)控機(jī)床數(shù)據(jù)采集與處理和數(shù)控機(jī)床遠(yuǎn)程監(jiān)視與管理方面的需求，利用關(guān)鍵技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)方案進(jìn)行改進(jìn)，分步設(shè)計(jì)出數(shù)控機(jī)床加工大型錐齒輪總體框架。整體思路是首先確定系統(tǒng)的主要組成模塊，然后解決數(shù)控機(jī)床與上位機(jī)通信問題，最后解決數(shù)控機(jī)床加工精度與誤差分析問題。
在確定系統(tǒng)主要組成模塊之前，簡(jiǎn)要介紹一下嵌入式系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)是對(duì)設(shè)備、機(jī)器或車間的運(yùn)作，進(jìn)行控制、監(jiān)視或輔助的裝置。另外，國(guó)內(nèi)有一個(gè)更通俗，而且被普遍認(rèn)同的定義：以應(yīng)用為中心、以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，軟件硬件可剪裁，能滿足應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。
首先確定系統(tǒng)的主要組成模塊，傳統(tǒng)的系統(tǒng)由上位機(jī)，下位機(jī)，串口服務(wù)器和數(shù)控機(jī)床組成，上位機(jī)和下位機(jī)均基于通用 PC機(jī)。然而通用PC 機(jī)體積大、功耗高且靈活性差，在此，利用嵌入式適配器將下位機(jī)與串口服務(wù)器的功能集成起來，嵌入式適配器是一個(gè)典型的嵌入式系統(tǒng)，可依據(jù)需求進(jìn)行定制，靈活性高。
3 大型錐齒輪主要工藝問題及解決思路
整個(gè)工藝設(shè)計(jì)過程要根據(jù)我廠現(xiàn)有加工能力以及裝配車間現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況進(jìn)行，并且應(yīng)用原有數(shù)控機(jī)床加工及裝配總結(jié)下來的經(jīng)驗(yàn)，重點(diǎn)要在以下幾個(gè)技術(shù)方面進(jìn)行攻關(guān)、突破。
（1）床身、工作臺(tái)整體部件加工精度保證的問題；
（2）立柱導(dǎo)軌面與橫梁接合面垂直度加工保證問題；
（3）滑鞍Y向?qū)к壟cZ軸導(dǎo)軌垂直度精度保證問題；
（4）床身左側(cè)單導(dǎo)軌與立柱裝配保證進(jìn)度問題；
（5）滑鞍、橫梁部件裝配精度保證問題。
4 數(shù)控機(jī)床誤差源分析
加工精度是機(jī)床必須要保證的一項(xiàng)性能指標(biāo)之一，影響機(jī)床加工精度的誤差源主要表現(xiàn)為機(jī)床系統(tǒng)的空間誤差、刀具系統(tǒng)的位置誤差、工件和夾具系統(tǒng)的位置誤差、檢測(cè)系統(tǒng)的測(cè)量誤差、外界干擾誤差。上述所說的各種誤差因不同種類的機(jī)床而不同，如下表4-1所示。
工作狀態(tài)和環(huán)境的不同其占據(jù)的權(quán)重有所變化。表2.1是某加工中心的誤差源分析結(jié)果。
表4-1 誤差結(jié)果
為解決上述誤差問題，下面我們要引入多體系統(tǒng)來解決加工中的問題。所謂的多體系統(tǒng)是指通過某種形式聯(lián)結(jié)而成的多個(gè)剛體或柔體的復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)。多體系統(tǒng)的核心是拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，而其理論基礎(chǔ)是多體系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)學(xué)理論。即用低序體陣列方法描述多體系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的關(guān)聯(lián)關(guān)系，用4×4階齊次方陣描述點(diǎn)和矢量在廣義坐標(biāo)系中的變換關(guān)系，使有誤差多體系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)分析變得簡(jiǎn)單、迅速、明了和普遍適用。拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和低序體陣列一般的用低序體陣列來描述多體系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。設(shè)慣性坐標(biāo)系為B0體，任選一體為B1體，然后沿遠(yuǎn)離B1的方向以增長(zhǎng)數(shù)列標(biāo)定每個(gè)物體的序號(hào)，從系統(tǒng)的一個(gè)分支到另一個(gè)分支，直到全部標(biāo)定完為止。數(shù)控機(jī)床是非常典型的多體系統(tǒng)，多體系統(tǒng)理論中，我們把構(gòu)成了拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的單元成為體，而低序體陣列是用來描述體與體之間的關(guān)系。一般的低序體陣列可通過低序體運(yùn)算法則來求出。
5 研究結(jié)論
大型錐齒輪加工機(jī)床的總體布局為龍門框架結(jié)構(gòu)，具有高剛性和高穩(wěn)定性；機(jī)床大件均采用高強(qiáng)度的優(yōu)質(zhì)鑄鐵件，使整機(jī)具有良好的剛性、抗振性和精度保持性；它的床身工作臺(tái)設(shè)計(jì)成一體化結(jié)構(gòu)，既節(jié)省材料，又方便加工，保證了主軸的高剛性、高精度、高穩(wěn)定性和高轉(zhuǎn)速又可以任意空間方向加工，提高加工效率；主軸采用HSK型刀柄，刀柄與主軸采用錐面和端面過定位的結(jié)合方式，能有效的提高結(jié)合剛度，具有良好的高速性能，更具有先進(jìn)性、適用性、可靠性和安全性。通過對(duì)整機(jī)加工及裝配的研究與實(shí)踐，對(duì)于我們?nèi)蘸笃渌庐a(chǎn)品的制造積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，此次研究成果顯著，達(dá)到了設(shè)計(jì)之初預(yù)想的效果。
參考文獻(xiàn)：
[1]粟時(shí)平.多軸數(shù)控機(jī)床精度建模與誤差補(bǔ)償方法研究.長(zhǎng)沙：中國(guó)人民國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)，2002.
論文摘要：機(jī)械制造業(yè)在整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有十分重要的地位，而其中金屬切削加工是基本而又可靠的精密加工手段。在進(jìn)行數(shù)控編程的過程中，刀具的選擇和切削用量的確定是十分重要，它不僅對(duì)被加工零件的質(zhì)量影響巨大，甚至可以決定著機(jī)床功效的發(fā)揮和安全生產(chǎn)的順利進(jìn)行。所以，在編制加工程序時(shí)，選擇合理的刀具和切削用量，是編制高質(zhì)量加工程序的前提。
一、引言
機(jī)械制造業(yè)在整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有十分重要的地位，而其中金屬切削加工是基本而又可靠的精密加工手段，在機(jī)械、電機(jī)、電子等各種現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)部門中都起著重要的作用。工具的設(shè)計(jì)、制造和使用自古以來就很受重視，這里我們所說的工具，不僅僅指進(jìn)行機(jī)械加工的機(jī)床，我們更關(guān)心的是直接進(jìn)行切削加工的刀具。刀具是推動(dòng)金屬切削加工技術(shù)發(fā)展的一個(gè)極為活躍而又十分關(guān)鍵的因素，可以說切削加工技術(shù)發(fā)展、革新的歷史就是刀具發(fā)展的歷史。
我單位在2008年引進(jìn)了小巨人公司制作的兩臺(tái)車銑加工中心。但一直未能在零件上真正實(shí)現(xiàn)和普及數(shù)控車銑加工中心的銑削功能。刀具選擇、加工路徑規(guī)劃 、切削用量設(shè)定等，編程人員只要設(shè)置了有關(guān)的參數(shù)，就可以自動(dòng)生成NC程序并傳輸至數(shù)控機(jī)床完成加工。因此，數(shù)控加工中的刀具選擇和切削用量確定是在人機(jī)交互狀態(tài)下完成的，這與普通機(jī)床加工形成鮮明的對(duì)比，同時(shí)也要求編程人員必須掌握刀具選擇和切削用量確定的基本原則，在編程時(shí)充分考慮數(shù)控加工的特點(diǎn)。研究掌握數(shù)控車銑加工中心的銑削功能，對(duì)于形狀復(fù)雜以及精度要求很高的回轉(zhuǎn)體零件的精密加工，提升我單位數(shù)控精密加工能力，具有很重要的現(xiàn)實(shí)意義。
二、數(shù)控銑加工常用刀具的種類
數(shù)控銑加工刀具種類很多，為了適應(yīng)數(shù)控機(jī)床高速、高效和自動(dòng)化程度高的特點(diǎn)，所用刀具正朝著標(biāo)準(zhǔn)化、通用化和模塊化的方向發(fā)展，主要包括銑削刀具和孔加工刀具兩大類。為了滿足高效和特殊的銑削要求，又發(fā)展了各種特殊用途的專用刀具。數(shù)控銑刀具的分類有多種方法，根據(jù)刀具結(jié)構(gòu)可分為：①整體式；②鑲嵌式，采用焊接或機(jī)夾式連接，機(jī)夾式又可分為不轉(zhuǎn)位和可轉(zhuǎn)位兩種；③特殊型式，如復(fù)合式刀具，減震式刀具等。根據(jù)制造刀具所用的材料可分為：①高速鋼刀具；②硬質(zhì)合金刀具；③金剛石刀具；④其他材料刀具，如立方氮化硼刀具，陶瓷刀具等。從切削工藝上可分為：平端立銑刀、圓角立銑刀、球頭刀和錐度銑刀等。
三、加工中心刀具類型的選擇
刀具的選擇是在數(shù)控編程的人機(jī)交互狀態(tài)下進(jìn)行的。應(yīng)根據(jù)機(jī)床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其它相關(guān)因素正確選用刀具及刀柄。刀具選擇總的原則是：安裝調(diào)整方便，剛性好，耐用度和精度高。在滿足加工要求的前提下，盡量選擇較短的刀柄，以提高刀具加工的剛性。生產(chǎn)中，被加工零件的幾何形狀是選擇刀具類型的主要依據(jù)。
1）銑削刀具的選用。加工曲面類零件時(shí)，為了保證刀具切削刃與加工輪廓在切削點(diǎn)相切，而避免刀刃與工件輪廓發(fā)生干涉，一般采用球頭刀，粗加工用兩刃銑刀，半精加工和精加工用四刃銑刀；銑較大平面時(shí)，為了提高生產(chǎn)效率和提高加工表面粗糙度，一般采用刀片鑲嵌式盤形銑刀；銑小平面或臺(tái)階面時(shí)一般采用通用銑刀；銑鍵槽時(shí)，為了保證槽的尺寸精度、一般用兩刃鍵槽銑刀； 轉(zhuǎn)貼于
2）孔加工刀具的選用。數(shù)控機(jī)床孔加工一般無鉆模，由于鉆頭的剛性和切削條件差，選用鉆頭直徑D應(yīng)滿足L/D≤5（L為鉆孔深度）的條件；鉆孔前先用中心鉆定位，保證孔加工的定位精度；精絞前可選用浮動(dòng)絞刀，絞孔前孔口要倒角；鏜孔時(shí)應(yīng)盡量選用對(duì)稱的多刃鏜刀頭進(jìn)行切削，以平衡鏜削振動(dòng)；盡量選擇較粗和較短的刀桿，以減少切削振動(dòng)。在經(jīng)濟(jì)型數(shù)控加工中，由于刀具的刃磨、測(cè)量和更換多為人工手動(dòng)進(jìn)行，占用輔助時(shí)間較長(zhǎng)，因此，必須合理安排刀具的排列順序。一般應(yīng)遵循以下原則：①盡量減少刀具數(shù)量；②一把刀具裝夾后，應(yīng)完成其所能進(jìn)行的所有加工部位；③粗精加工的刀具應(yīng)分開使用，即使是相同尺寸規(guī)格的刀具；④先銑后鉆；⑤先進(jìn)行曲面精加工，后進(jìn)行二維輪廓精加工；⑥在可能的情況下，應(yīng)盡可能利用數(shù)控機(jī)床的自動(dòng)換刀功能，以提高生產(chǎn)效率等。另外，刀具的耐用度和精度與刀具價(jià)格關(guān)系極大，必須引起注意的是，在大多數(shù)情況下，選擇好的刀具雖然增加了刀具成本，但由此帶來的加工質(zhì)量和加工效率的提高，則可以使整個(gè)加工成本大大降低。總之，根據(jù)被加工工件材料的熱處理狀態(tài)、切削性能及加工余量，選擇剛性好，耐用度高的銑刀，是充分發(fā)揮數(shù)控銑床的生產(chǎn)效率和獲得滿意的加工質(zhì)量的前提。
3）切削速度的確定。進(jìn)給速度是數(shù)控機(jī)床切削用量中的重要參數(shù)，主要根據(jù)零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料性質(zhì)選取。最大進(jìn)給速度受機(jī)床剛度和進(jìn)給系統(tǒng)的性能限制。在輪廓加工中，在接近拐角處應(yīng)適當(dāng)降低進(jìn)給量，以克服由于慣性或工藝系統(tǒng)變形在輪廓拐角處造成“超程”或“欠程”現(xiàn)象。確定進(jìn)給速度的原則：1）當(dāng)工件的質(zhì)量要求能夠得到保證時(shí)，為提高生產(chǎn)效率，可選擇較高的進(jìn)給速度。一般在100~200mm/min范圍內(nèi)選取。2）在切斷、加工深孔或用高速鋼刀具加工時(shí)，宜選擇較低的進(jìn)給速度，一般在20~50mm/min范圍內(nèi)選取。3）當(dāng)加工精度，表面粗糙度要求高時(shí)，進(jìn)給速度應(yīng)選小些，一般在20~50mm/min范圍內(nèi)選取。4）刀具空行程時(shí)，特別是遠(yuǎn)距離“回零”時(shí)，可以選擇該機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)給定的最高進(jìn)給速度。
4）背吃刀量（或側(cè)吃刀量）的確定。在保證加工表面質(zhì)量的前提下，背吃刀量(ap)應(yīng)據(jù)機(jī)床、工件和刀具的剛度來決定，在剛度允許的條件下，應(yīng)盡可能使背吃刀量等于工件的加工余量，這樣可以減少走刀次數(shù)，提高生產(chǎn)效率。
四、結(jié)束語(yǔ)
我單位數(shù)控加工中心具有軸向和頸相動(dòng)力頭，能實(shí)現(xiàn)三個(gè)坐標(biāo)的聯(lián)動(dòng)。利用極坐標(biāo)插補(bǔ)指令和圓柱插補(bǔ)指令進(jìn)行了程序優(yōu)化和開發(fā)，并對(duì)機(jī)床加工工位重復(fù)定位誤差進(jìn)行了有效的補(bǔ)償，初步實(shí)現(xiàn)對(duì)回轉(zhuǎn)體的側(cè)面進(jìn)行快捷可靠的精密銑削加工，提高了加工精度和表面加工質(zhì)量。
參考文獻(xiàn)