山東淄博職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文紙 第 1 頁(yè) 共 頁(yè) 裝 訂 線 編號(hào) 淄博職業(yè)學(xué)院（機(jī)械與汽車工程系） 畢 業(yè) 論 文 論文題目 : 法蘭盤的設(shè)計(jì) 系 （部） 機(jī)械與汽車工程系 專 業(yè) 數(shù)控技術(shù) 班 級(jí) D05 數(shù)控一班 學(xué) 號(hào) 0501230115 學(xué)生姓名 李恩 指導(dǎo)教師 孫翰英 職 稱 教授 200 8 年 3 月 山東淄博職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文紙 第 1 頁(yè) 共 頁(yè) 裝 訂 線 目 錄 摘要 . （ 1） 第一章 概述 . （ 4） 1.1 數(shù)控加工的特點(diǎn) . （ 4） 1.2 數(shù)控機(jī)床 . （ 4） 1.3 數(shù)控加工 . （ 4） 1.4 數(shù)控編程系統(tǒng) .（ 5 ） 1.5 CAD/CAM 系統(tǒng) （ 6） 1.6 CAXA 制造工程師進(jìn)行自動(dòng)編程的基本步驟 （ ） 1.7 數(shù)控技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)、數(shù)控編程技術(shù)、 數(shù)控技術(shù)現(xiàn)狀與趨勢(shì) . （） 第二章 一種可用于仿真系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的平臺(tái) ACIS . （ 6） 2.1 ACIS 概述 . （ 6） 2.2 ACIS 的功能及其在仿真系統(tǒng)開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用 . （ 8） 第二章 數(shù)控仿真系統(tǒng)加工環(huán)境模塊的開(kāi)發(fā) . （ 9） 1.1 數(shù)控加工的相關(guān)知識(shí) . （ 9） 1.2 數(shù)控仿真系統(tǒng)加工環(huán)境的定義 . （ 10） 1.3 加工環(huán)境模塊的開(kāi)發(fā) . （ 11） 第三章 其他方面（ 18） 第四章 總結(jié)與展望 . （ 21） 致謝 . （ 22） 參考文獻(xiàn) . （ 23） 山東淄博職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文紙 第 1 頁(yè) 共 頁(yè) 裝 訂 線 摘 要 此次設(shè)計(jì) 是基于 FANUC-OM 系統(tǒng) 的典型零件的編程與加工。 數(shù)控技術(shù)及數(shù)控機(jī)床在當(dāng)今機(jī)械制造業(yè)中的重要地位和巨大效益，顯示了其在國(guó)家基礎(chǔ)工業(yè)現(xiàn)代化中的戰(zhàn)略性作用，并已成為傳統(tǒng)機(jī) 械制造工業(yè)提升改造和實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、柔性化、集成化生產(chǎn)的重要手段和標(biāo)志。數(shù)控技術(shù)及數(shù)控機(jī)床的廣泛應(yīng)用，給機(jī)械制造業(yè)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品種類和檔次以及生產(chǎn)方式帶來(lái)了革命性的變化。 數(shù)控機(jī)床是現(xiàn)代加工車間最重要的裝備。它的發(fā)展是信息技術(shù) (1T)與制造技術(shù) (MT)結(jié)合發(fā)展的結(jié)果。 現(xiàn)代的 CAD/CAM、 FMS、CIMS、敏捷制造和智能制造技術(shù)，都是建立在數(shù)控技 術(shù)之上的。 掌握現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)知識(shí)是現(xiàn)代機(jī)電類專業(yè)學(xué)生必不可少的。 本次 設(shè)計(jì)內(nèi)容介紹了 數(shù)控加工的特點(diǎn)、加工工藝分析以 及數(shù)控編程的一般步驟 。并 利用 CAXA 制造工程師軟件完成零件的三維造型，進(jìn)行加工軌跡設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)加工仿真。利用 宇龍仿真軟件完成仿真加工。利用 CAD/CAM 軟件及 G 代碼指令進(jìn)行手工編程。 關(guān)鍵詞 ： 數(shù)控技術(shù) CAXA 制造工程師 三維造型 仿真加工 手工編程 自動(dòng)編程 山東淄博職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文紙 第 1 頁(yè) 共 頁(yè) 裝 訂 線 第一章 概 述 1.1 數(shù)控加工的特點(diǎn) 數(shù)控加工，也稱之為 NC（ Numerical Control）加工，是以數(shù)值與符號(hào)構(gòu)成的信息，控制機(jī)床實(shí)現(xiàn)自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。數(shù)控加工經(jīng)歷了半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展已成為應(yīng)用于當(dāng)代各個(gè)制造領(lǐng)域的先進(jìn)制造技術(shù)。數(shù)控加工的最大特征有兩點(diǎn)：一是可以極大地提高精度，包括加工質(zhì)量精度及加工時(shí)間誤差精度；二是加工質(zhì)量的重復(fù)性，可以穩(wěn)定加工質(zhì)量，保持加工零件質(zhì)量的一致。也就是說(shuō)加工零件的質(zhì)量及加工時(shí)間是由數(shù)控程序決定而不是由機(jī)床操作人員決定的。數(shù)控加工具有如下優(yōu)點(diǎn)： （ 1） 提高生產(chǎn)效率； （ 2） 不需熟練的機(jī)床操作人員； （ 3） 提高加工精度并且保持加工質(zhì)量； （ 4） 可以減少工裝卡具； （ 5） 可以減少各工序間的周轉(zhuǎn)，原來(lái)需要用多道 工序完成的工件，數(shù)控加工一次裝夾完成加工，縮短加工周期，提高生產(chǎn)效率； （ 6） 容易進(jìn)行加工過(guò)程管理； （ 7） 可以減少檢查工作量； （ 8） 可以降低廢、次品率； （ 9） 便于設(shè)計(jì)變更，加工設(shè)定柔性； （ 19） 容易實(shí)現(xiàn)操作過(guò)程的自動(dòng)化，一個(gè)人可以操作多臺(tái)機(jī)床； （ 11） 操作容易，極大減輕體力勞動(dòng)強(qiáng)度 隨著制造設(shè)備的數(shù)控化率不斷提高，數(shù)控加工技術(shù)在我國(guó)得到日益廣泛的使用，在模具行業(yè)，掌握數(shù)控技術(shù)與否及加工過(guò)程中的數(shù)控化率的高低已成為企業(yè)是否具有競(jìng)爭(zhēng)力的象征。數(shù)控加工技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵在于計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和制造（ CAD/CAM）系統(tǒng)的質(zhì)量。 1.2 數(shù)控機(jī)床 20 世紀(jì) 40 年代末，美國(guó)開(kāi)始研究數(shù)控機(jī)床， 1952 年，美國(guó)麻省理工學(xué)院（ MIT）伺服機(jī)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室成功研制出第一臺(tái)數(shù)控銑床，并于 1957 年投入使用。這是制造技術(shù)發(fā)展過(guò)程中的一個(gè)重大突破，標(biāo)志著制造領(lǐng)域中數(shù)控加工時(shí)代開(kāi)始。數(shù)控加工是現(xiàn)代制造技術(shù)的基礎(chǔ)，這一發(fā)明對(duì)于制造行業(yè)而言，具有劃時(shí)代的意義和深遠(yuǎn)的影響。世界上主要工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家都十分重視數(shù)控加工技術(shù)的研究的發(fā)展。我國(guó)于是 1958 年開(kāi)始研制數(shù)控機(jī)床，成功試制出配有電子數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床， 1965 年開(kāi)始批量生產(chǎn)配有晶體管數(shù)控系統(tǒng)的三坐標(biāo)數(shù)控銑床。經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，目前的 數(shù)控機(jī)床已經(jīng)在工業(yè)界得到廣泛應(yīng)用，在模具制造行業(yè)的應(yīng)用尤為普及。 數(shù)控機(jī)床種類繁多，模具制造常用數(shù)控加工機(jī)床有：數(shù)控銑床、數(shù)控電火花成型機(jī)床、數(shù)控電火花線切割機(jī)床、數(shù)控磨床和數(shù)控車床。數(shù)控機(jī)床通常由控制系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)、檢測(cè)系統(tǒng)、機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)及其它輔助系統(tǒng)組成。控制系統(tǒng)用于數(shù)控機(jī)床的運(yùn)算、管理和控制，通過(guò)輸入介質(zhì)得到數(shù)據(jù)，對(duì)這山東淄博職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文紙 第 1 頁(yè) 共 頁(yè) 裝 訂 線 些數(shù)據(jù)進(jìn)行解釋和運(yùn)算并對(duì)機(jī)床產(chǎn)生作用；伺服系統(tǒng)根據(jù)控制系統(tǒng)的指令驅(qū)動(dòng)機(jī)床，使刀具和零件執(zhí)行數(shù)控代碼規(guī)定的運(yùn)動(dòng)；檢測(cè)系統(tǒng)則是用來(lái)檢測(cè)機(jī)床執(zhí)行件（工作臺(tái)、轉(zhuǎn)臺(tái)、滑板等）的位移和速度變化量，并 將檢測(cè)結(jié)果反饋到輸入端，與輸入指令進(jìn)行比較，根據(jù)其差別調(diào)整機(jī)床運(yùn)動(dòng)；機(jī)床傳動(dòng)系統(tǒng)是由進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)元件至機(jī)床執(zhí)行件之間的機(jī)械進(jìn)給傳動(dòng)裝置；輔助系統(tǒng)種類繁多，如：固定循環(huán)（能進(jìn)行重復(fù)加工）、自動(dòng)換刀（可交換指定的刀具）、傳動(dòng)間隙補(bǔ)償（補(bǔ)償機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)產(chǎn)生的間隙誤差）等等。 1.3 數(shù)控加工 數(shù)控加工是將待加工零件進(jìn)行數(shù)字化表達(dá)，數(shù)控機(jī)床按數(shù)字量控制刀具和零件的運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)零件加工的過(guò)程。 被加工零件采用線架、曲面、實(shí)體等幾何體來(lái)表示， CAM 系統(tǒng)在零件幾何體基礎(chǔ)上生成刀具軌跡，經(jīng)過(guò)后處理生成加工代碼，將加工代碼 通過(guò)傳輸介質(zhì)傳給數(shù)控機(jī)床，數(shù)控機(jī)床按數(shù)字量控制刀具運(yùn)動(dòng)，完成零件加工。其過(guò)程如下圖所示： 【零件信息】【 CAD 系統(tǒng)造型】【 CAM 系統(tǒng)生成加工代碼】【數(shù)控機(jī)床】【零件】 （ 1）零件數(shù)據(jù)準(zhǔn)備：系統(tǒng)自設(shè)計(jì)和造型功能或通過(guò)數(shù)據(jù)接口傳入 CAD 數(shù)據(jù)，如 STEP， IGES， SAT， DXF， X-T 等；在實(shí)際的數(shù)控加工中，零件數(shù)據(jù)不僅僅來(lái)自圖紙，特別在廣泛采用 Internet 網(wǎng)的今天，零件數(shù)據(jù)往往通過(guò)測(cè)量或通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)接口傳輸?shù)确绞降玫健?（ 2）確定粗加工、半精加工和精加工方案。 （ 3）生成各加工步驟的刀具軌跡。 （ 4）刀具軌跡仿真。 （ 5）后期處理輸出加工代碼。 （ 6）輸出數(shù)控加工工藝技術(shù)文件。 （ 7）傳給機(jī)床實(shí)現(xiàn)加工。 1.4 數(shù)控編程系統(tǒng) 數(shù)控加工機(jī)床與編程技術(shù)兩者的發(fā)展是緊密相關(guān)的。數(shù)控加工機(jī)床的性能提升推動(dòng)了編程技術(shù)的發(fā)展，而編程手段的提高也促進(jìn)了數(shù)控加工機(jī)床的發(fā)展，二者相互依賴。現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)下在向高精度、高效率、高柔性和智能化方向發(fā)展，而編程方式也越來(lái)越豐富。 數(shù)控編程可分為機(jī)內(nèi)編程和機(jī)外編程。機(jī)內(nèi)編程指利用數(shù)控機(jī)床本身提供的交互功能進(jìn)行編程，機(jī)外編程則是脫離數(shù)控機(jī)床本身在其他設(shè)備上進(jìn)行編程。機(jī)內(nèi)編程的方式 隨機(jī)床的不同而異，可以以“手工”的形式分行輸入控制代碼（手工編程）、交互方式輸入控制代碼（會(huì)話編程）、圖形方式輸入控制代碼（圖形編程），甚至可以語(yǔ)音方式輸入控制代碼（語(yǔ)音編程）或通過(guò)高級(jí)語(yǔ)言方式輸入控制代碼（高級(jí)語(yǔ)言編程）。但機(jī)內(nèi)編程一般來(lái)說(shuō)只適用于簡(jiǎn)單形體，而且效率較低。機(jī)外編程也可以分成手工編程、計(jì)算機(jī)輔助APT 編程和 CAD/CAM 編程等方式。機(jī)外編程由于其可以脫離數(shù)控機(jī)床進(jìn)行數(shù)控編程，相對(duì)機(jī)內(nèi)編程來(lái)說(shuō)效率較高，是普遍采用的方式。隨著編程技術(shù)的發(fā)展，機(jī)外編程處理能力不斷增強(qiáng)，已可以進(jìn)行十分復(fù)雜形體的靈敏 控山東淄博職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文紙 第 1 頁(yè) 共 頁(yè) 裝 訂 線 加工編程。 隨著微電子技術(shù)和 CAD 技術(shù)的發(fā)展，自動(dòng)編程系統(tǒng)也逐漸過(guò)渡到以圖形交互為基礎(chǔ)的與 CAD 集成的 CAD/CAM 系統(tǒng)為主的編程方法。與以前的語(yǔ)言型自動(dòng)編程系統(tǒng)相比， CAD/CAM 集成系統(tǒng)可以提供單一準(zhǔn)確的產(chǎn)品幾何模型，幾何模型的產(chǎn)生和處理手段靈活、多樣、方便，可以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)、制造一體化。雖然數(shù)控編程的方式多種多樣，毋庸置疑，目前占主導(dǎo)地位的是采用 CAD/CAM 數(shù)控編程系統(tǒng)進(jìn)行編程。 1.5 CAD/CAM系統(tǒng) 20 世紀(jì) 90 年代以前，市場(chǎng)上銷售的 CAD/CAM 軟件基本上為國(guó)外的軟件系統(tǒng)。 90 年代以后國(guó)內(nèi)在 CAD/CAM 技術(shù)研究和軟件開(kāi)發(fā)方面進(jìn)行了卓有成效的工作，尤其是在以 PC 機(jī)動(dòng)性平臺(tái)的軟件系統(tǒng)。其功能已能與國(guó)外同類軟件相當(dāng)，并在操作性、本地化服務(wù)方面具有優(yōu)勢(shì)。 一個(gè)好的數(shù)控編程系統(tǒng)，已經(jīng)不是一種僅僅是繪圖，做軌跡，出加工代碼，他還是一種先進(jìn)的加工工藝的綜合，先進(jìn)加工經(jīng)驗(yàn)的記錄，繼承，和發(fā)展。 北航海爾軟件公司經(jīng)過(guò)多年來(lái)的不懈努力，推出了 CAXA 制造工程師數(shù)控編程系統(tǒng)。這套系統(tǒng)集 CAD、 CAM 于一體，功能強(qiáng)大、易學(xué)易用、工藝性好、代碼質(zhì)量高，現(xiàn)在已經(jīng)在全國(guó)上千家企業(yè)的使用，并受到好評(píng)，不但降低了投入成本，而 且提高了經(jīng)濟(jì)效益。 CAXA 制造工程師數(shù)編程系統(tǒng)，現(xiàn)正在一個(gè)更高的起點(diǎn)上騰飛。 （國(guó)產(chǎn)） CAD/CAM 軟件 山東淄博職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文紙 第 1 頁(yè) 共 頁(yè) 裝 訂 線 1.6 利用 CAXA 制造工程師 CAD/CAM 系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)編程的基本步驟 山東淄博職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文紙 第 1 頁(yè) 共 頁(yè) 裝 訂 線 CAM 系統(tǒng)的編程基本步驟如下： 理解二維圖紙或其它的模型數(shù)據(jù) 建立加工模型或通過(guò)數(shù)據(jù)接口讀入 確定加工工藝（裝卡、刀具等） 生成刀具軌跡 加工仿真 后期處理生成 NC 代碼 輸出加工代碼 現(xiàn)在分別予以說(shuō)明。 1.6.1、 加工工藝的確定 加工工藝的確定目前主要依靠人工進(jìn)行，其主要內(nèi)容有： 核準(zhǔn)加 工零件的尺寸、公差和精度要求 確定裝夾位置 選擇刀具 確定加工路線 選定工藝參數(shù) 1.6.2、 加工模型建立 利用 CAM 系統(tǒng)提供的圖形生成和編輯功能將零件的被加工部位繪制計(jì)算機(jī)屏幕上。作為計(jì)算機(jī)自動(dòng)生成刀具軌跡的依據(jù)。 加工模型的建立是通過(guò)人機(jī)交互方式進(jìn)行的。被加工零件一般用工程圖的形式表達(dá)在圖紙上，用戶可根據(jù)圖紙建立三維加工模型。針對(duì)這種需求，CAM 系統(tǒng)應(yīng)提供強(qiáng)大幾何建模功能，不僅應(yīng)能生成常用的直線和圓弧，還應(yīng)提供復(fù)雜的樣條曲線、組合曲線、各種規(guī)則的和不規(guī)則的曲面等的造型方法，并提供種過(guò)渡、裁剪、幾何變換等 編輯手段。 被加工零件數(shù)據(jù)也可能由其他 CAD/CAM 系統(tǒng)傳入，因此 CAM 系統(tǒng)針對(duì)此類需求應(yīng)提供標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)接口，如 DXF、 IGES、 STEP 等。由于分工越來(lái)越細(xì)，企業(yè)之間的協(xié)作越來(lái)越頻繁，這種形式目前越來(lái)越普遍。 被加工零件的外形不可能是由測(cè)量機(jī)測(cè)量得到，針對(duì)此類的需求， CAM系統(tǒng)應(yīng)提供讀入測(cè)量數(shù)據(jù)的功能，按一定的格式給出的數(shù)據(jù)，系統(tǒng)自動(dòng)生成零件的外形曲面。 1.6.3、 刀具軌跡生成 建立了加工模型后，即可利用 CAXA 制造工程師系統(tǒng)提供的多種形式的刀具軌跡生成功能進(jìn)行數(shù)控編程。 CAXA 制造工程師中提供了十余種 加工軌跡生成的方法。用戶可以根據(jù)所要加工工件的形狀特點(diǎn)、不同的工藝要求和山東淄博職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文紙 第 1 頁(yè) 共 頁(yè) 裝 訂 線 精度要求，靈活的選用系統(tǒng)中提供的各種加工方式和加工參數(shù)等，方便快速地生成所需要的刀具軌跡即刀具的切削路徑。 CAXA 制造工程師在研制過(guò)程中深入工廠車間并有自己的實(shí)驗(yàn)基地，它不僅集成了北航多年科研方面的成果，也集成了工廠中的加工工藝經(jīng)驗(yàn)，它是二者的完美結(jié)合。在 CAXA 制造工程師中做刀具軌跡，已經(jīng)不是一種單純的數(shù)值計(jì)算，而是工廠中數(shù)控加工經(jīng)驗(yàn)的生動(dòng)體現(xiàn)，也是你個(gè)人加工經(jīng)驗(yàn)的積累，它人加工經(jīng)驗(yàn)的繼承， 為滿足特殊的工藝需要， CAXA 制造工程師能 夠?qū)σ焉傻牡毒哕壽E進(jìn)行編輯。 CAXA 制造工程師還可通過(guò)模擬仿真檢驗(yàn)生成的刀具軌跡的正確性和是否有過(guò)切產(chǎn)生。并可通過(guò)代碼較核，用圖形方法檢驗(yàn)加工代碼的正確性。 1.6.4、 后期 G 代碼生成 在屏幕上用圖形形式顯示的刀具軌跡要變成可以控制機(jī)床的代碼，需進(jìn)行所謂后期處理。后期處理的目的是形成數(shù)控指令文件，也就是平我們經(jīng)常說(shuō)的 G 代碼程序或 NC 程序。 CAXA 制造工程師提供的后期處理功能是非常靈活的，它可以通過(guò)用戶自己修改某些設(shè)置而適用各自的機(jī)床要求。用戶按機(jī)床規(guī)定的格式進(jìn)行定制，即可方便地生成和特定機(jī)床相匹配的加工代碼。 1.6.5、 加工代碼輸出 生成數(shù)控指令之后，可通過(guò)計(jì)算機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)接口與機(jī)床直接連通。 CAXA制造工程師可以提供我們自己開(kāi)發(fā)的通信軟件，完成通過(guò)計(jì)算機(jī)的串口或并口與機(jī)床連接，將數(shù)控加工代碼傳輸?shù)綌?shù)控機(jī)床，控制機(jī)床各坐標(biāo)的伺服系統(tǒng)，驅(qū)動(dòng)機(jī)床。 隨著我們國(guó)家加工制造業(yè)的迅猛發(fā)展，數(shù)控加工技術(shù)得到空前廣泛的應(yīng)用， CAXA 的 CAD/CAM 軟件得到了日益廣泛的普及和應(yīng)用。我們相信當(dāng)你認(rèn)識(shí)了 CAXA 制造工程師以后， CAXA 制造工程師一定會(huì)走到你的身邊，成為你身邊的不可多得的造型能手，忠實(shí)可靠的編程高手，數(shù)控加工工藝的良師益友。 1.7 數(shù)控技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)、數(shù)控編程技術(shù)、數(shù)控技術(shù)現(xiàn)狀與趨勢(shì) 1.7.1、數(shù)控系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)向基于 PC 的全數(shù)字化開(kāi)放體系結(jié)構(gòu)方向發(fā)展 1 基于 PC 的開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)已得到廣泛認(rèn)可，具有強(qiáng)大的生命力 從兩次機(jī)床展上可以看到，著名廠商的高檔數(shù)控系統(tǒng)都以基于 PC 的開(kāi)放數(shù)控系統(tǒng)為主流。 SINUMERIK 840Di sl 是基于 PC 的數(shù)控系統(tǒng)，其軟件系統(tǒng) MMC(人機(jī)通信 )軟件系統(tǒng)、 NC(數(shù)字控制 )軟件系統(tǒng)、 PLC(可編程邏輯控制 )軟件系統(tǒng)和通信及驅(qū)動(dòng)接口軟 件 中的 MMC 軟件系統(tǒng)采用 Windows NT 或 XP 操作系統(tǒng)。機(jī)床制造商可以按照自己的特殊操作方式和理念，利用 Windows 技術(shù)改變?nèi)藱C(jī)界面 (HMI)。其開(kāi)放式系統(tǒng)理念的一個(gè)重要特點(diǎn)是， 可以在數(shù)控核心部分，使用標(biāo)準(zhǔn)的開(kāi)發(fā)工具對(duì)用戶指定的系統(tǒng)循環(huán)和功能宏進(jìn)行調(diào)整。 FANUC 16i/18i/21i/30i 系列是具有網(wǎng)絡(luò)功能的超小型、超薄型高檔 CNC 系山東淄博職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文紙 第 1 頁(yè) 共 頁(yè) 裝 訂 線 統(tǒng)，其硬件結(jié)構(gòu)采用 CNC 內(nèi)建 PC 型式， NC 卡完成高實(shí)時(shí)性要求的數(shù)控運(yùn) 算和 PLC 控制功能， PC 完成操作界面、編程、數(shù)據(jù)管理、網(wǎng)絡(luò)等相對(duì)弱實(shí)時(shí)性要求功能。操作系統(tǒng)采用 Windows 2000/XP 或 Windows CE。備有 C 語(yǔ)言執(zhí)行程序、嵌入式宏執(zhí)行程序等各類功能。 CNC 系統(tǒng)與主計(jì)算機(jī)的連接接口采用高速串行總線 (HSSB)。 FANUC 300i/310i/320i 系列采用 Windows CE 作為操作系統(tǒng)，并提供動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)函數(shù)供用戶二次開(kāi)發(fā)。 HEIDENHAIN 公司推出的最新一代 TNC 控制器 iTNC 530 采用全新的微處理器結(jié)構(gòu)，具有非常強(qiáng)大的計(jì)算能力，可控制 12 軸，控制器本身包含主機(jī)單元和控制單元兩個(gè)部分。主機(jī)單元采用 Intel 處理器以及 AGP 圖形顯示卡，并帶有各類數(shù)據(jù)通信接口 (Ethernet/RS232/RS422/USB 等 )，是典型的基于 PC 的系統(tǒng)，如圖 1 所示。 圖 1 基于 PC 的 iTNC 530 系統(tǒng) FAGOR 公司最高檔數(shù)控系統(tǒng) CNC8070 是 CNC 技術(shù)與 PC 技術(shù)的結(jié)晶，是與 PC 兼容的數(shù)控系統(tǒng)，采用 Pentium CPU，可運(yùn)行 WINDOWS 和 MS-DOS，可控制 16 軸 +3 電子手輪 +2 主軸，可運(yùn)行 VISUAL BASIC， VISUAL C+，程序段處理時(shí)間 1ms， PLC 可達(dá) 1024 輸入點(diǎn) /1024 輸出點(diǎn)，執(zhí)行時(shí)間 1ms/1k指令，具有以太網(wǎng)、 CAN、 SERCOS 通訊接 口，可選用 10V 模擬量接口。 能在基于 PC 的體系結(jié)構(gòu)上設(shè)計(jì)出世界頂級(jí)數(shù)控系統(tǒng)，說(shuō)明基于 PC 結(jié)構(gòu)的開(kāi)放數(shù)控系統(tǒng)具有很強(qiáng)的生命力。 圖 2 FANUC CNC 單元與伺服單元和 I/O 的連接 2 全數(shù)字化是未來(lái)數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢(shì) 山東淄博職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文紙 第 1 頁(yè) 共 頁(yè) 裝 訂 線 全數(shù)字化不僅包括數(shù)控單元到伺服接口以及伺服系統(tǒng)內(nèi)部是數(shù)字的，而且還應(yīng)該包括測(cè)量單元的數(shù)字化。因此，現(xiàn)場(chǎng)總線、編碼器到伺服的數(shù)字化接口、驅(qū)動(dòng)單元內(nèi)部三環(huán) (位置環(huán)、速度環(huán)及電流環(huán) )數(shù)字化，是數(shù)控系統(tǒng)全數(shù)字化的重要標(biāo)志。 1) 編碼器到伺服的接口數(shù)字化也必將獲得發(fā)展 編碼器到伺服驅(qū)動(dòng)的數(shù)字化接口雖然只在 Heidenhain 的系統(tǒng)中得以實(shí)現(xiàn)，但作為全數(shù)字化數(shù)控系統(tǒng)的 必要構(gòu)成環(huán)節(jié)，未來(lái)將獲得更多發(fā)展。圖 3 所示為Heidenhain 通過(guò) EnDae2.2 協(xié)議連接的編碼器和伺服驅(qū)動(dòng)。 圖 3 Heidenhain 以 EnDae2.2 協(xié)議連接編碼器和伺服 2) 驅(qū)動(dòng)單元三環(huán)全數(shù)字化是全數(shù)字化的重要內(nèi)容 三環(huán) (位置環(huán) /速度環(huán) /電流環(huán) )數(shù)字化是全數(shù)字化的重要內(nèi)容。 HEIDENHAIN iTNC 530 控制單元最新的設(shè)計(jì)中集成了控制系統(tǒng)所有伺服控制回路 (位置環(huán)/速度環(huán) /電流環(huán) )，所有伺服計(jì)算都在 DSP(數(shù)字信號(hào)處理器 )中完成。測(cè)量組件的反 饋均集成在控制單元上，包含位置反饋和速度反饋。 3 多通道軟件體系結(jié)構(gòu)是適應(yīng)整合數(shù)控機(jī)床的不二選擇 針對(duì)制造業(yè)對(duì)整合數(shù)控機(jī)床 (即 融合工業(yè)機(jī)器人、影像處理系統(tǒng)和精密物料搬運(yùn)各項(xiàng)功能的機(jī)械，不僅能完成通常的加工功能，而且還具備自動(dòng)測(cè)量、自動(dòng)上下料、自動(dòng)換刀、自動(dòng)誤差補(bǔ)償、自動(dòng) 診斷和聯(lián)網(wǎng)等功能 )的巿場(chǎng)需求，各著名數(shù)控系統(tǒng)廠紛紛將多軸 (包括多主軸 )多通道控制、軸同步控制、軸疊加控制、軸混合控制、信道協(xié)同等功能列為新的研究 點(diǎn)。同步控制可以令不同通道的運(yùn)動(dòng)軸按照某種時(shí)序關(guān)系或某種條件達(dá)到同步，混合控制可讓一個(gè)軸的混合命令在各通道之間進(jìn)行交換，閥加控制能把一個(gè)軸的移動(dòng) 命令疊加到屬于另一通道的另一個(gè)軸上去。 如 Fanuc 30i 系統(tǒng)，具有 10 通道，八根主軸，可控進(jìn)給軸數(shù)達(dá) 32 根，可聯(lián)動(dòng)控制進(jìn)給軸數(shù)達(dá) 24 個(gè)，能同時(shí)運(yùn)行十個(gè)獨(dú)立的數(shù)控加工程序， 具有軸同步、混合、疊加控 制等功能?；诖讼到y(tǒng)， FANUC 公司推出了四個(gè)搬運(yùn)機(jī)器人、一套天車輸送線、外加兩部六腿切削加工機(jī)器人的整合加工系統(tǒng)。整山東淄博職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文紙 第 1 頁(yè) 共 頁(yè) 裝 訂 線 個(gè)系統(tǒng)動(dòng)作協(xié)調(diào)、有序，銜接 順暢，體現(xiàn)了典型的多通道數(shù)控系統(tǒng)的特徵。 1.7.2、網(wǎng)絡(luò)化功能已從單一的數(shù)據(jù)傳輸向網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控、維護(hù)與管理方向發(fā)展 1 以太網(wǎng)接口已成為數(shù)控系統(tǒng)與外部計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)通訊的主要選擇，零件程序等數(shù)據(jù)文件的快速網(wǎng)絡(luò)傳輸已成為數(shù)控系統(tǒng)的基本功能 著名系統(tǒng)廠的數(shù)控系統(tǒng)均具備強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)功能，并將以太網(wǎng)接口作為數(shù)控系統(tǒng)的基本配置或選擇配置，實(shí)現(xiàn)與外部計(jì) 算機(jī)的聯(lián)網(wǎng)通訊。 SIEMENS 840D 采用 SINDNC 軟件模塊可將 SINUMERIK 系統(tǒng)快速、簡(jiǎn)單和經(jīng)濟(jì)地添加到標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中，并與 Windows PC 和 UNIX 工作站之間建立穩(wěn)定的連接，還可以使用標(biāo)準(zhǔn) CF 卡進(jìn)行程序與數(shù)據(jù)的傳輸。集成的以太網(wǎng)功能保證了數(shù)控系統(tǒng)文檔與計(jì)算機(jī)之間的快速傳輸，其滿 量程的傳輸速率是標(biāo)準(zhǔn)串行口的 100 倍。 FANUC 16i/18i/21i/30i 系列 CNC 系統(tǒng)與企業(yè)主計(jì)算機(jī)之間的接口協(xié)議采用DNC1 或 DNC2。 DNC1 是 FANUC 自行開(kāi)發(fā)的實(shí)現(xiàn) CNC 與主計(jì)算 機(jī)之間傳 送數(shù)據(jù)信息的一種通訊協(xié)議及通訊指令庫(kù)，一臺(tái)計(jì)算機(jī)可連 16 臺(tái) CNC 機(jī)床。 DNC2 功能與 DNC1 基本相同，但通訊協(xié)議不同，用的是歐洲常用的 LSV2 協(xié)議，一臺(tái)計(jì)算機(jī)可連 8 臺(tái) CNC 機(jī)床，通訊速率最快為 19Kb/秒。此外， FANUC 系統(tǒng)還提供了兩種以太網(wǎng)口： PCMCIA 卡和內(nèi)埋的以太網(wǎng) 板。PCMCIA 局域網(wǎng)卡可臨時(shí)插入顯示裝置側(cè)的插槽，用于連接 PC 機(jī)，傳送數(shù)據(jù)，調(diào)整機(jī)床參數(shù)或作一些維護(hù)，用完后即可拔下；高速以太網(wǎng)板 (100 Mbps)是裝在 CNC 系統(tǒng)內(nèi)部的，因此可長(zhǎng)期與主機(jī)連結(jié)，用于傳輸零件程序和檢查機(jī)床工作狀態(tài) 。 HEIDENHAIN iTNC530所配備的 “高速以太網(wǎng) ”通訊接口能以 100Mbit/s的速率傳輸程序數(shù)據(jù)。 Rexroth 公司的數(shù)控系統(tǒng)在各個(gè)層面上采用通用通訊機(jī)制：外部計(jì)算機(jī)級(jí)，基于工業(yè) PC 的開(kāi)放式體系結(jié)構(gòu)，提供了簡(jiǎn)單有效的外圍計(jì)算機(jī)通訊方 法，如以太網(wǎng) TCP/IP， OPC 以及 COM/DCOM 的 Windows 訪問(wèn)機(jī)制； HMI 級(jí)基于 Windows XP 或 Windows CE.NET 等操作系統(tǒng)，使用如 Microsoft network等標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)，輕松實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換； I/O 級(jí)使用諸如 PROFIBUS-DP 或 DeviceNet等世界通用標(biāo)準(zhǔn)，連接傳感器等 I/O 設(shè)備；驅(qū) 動(dòng)級(jí)使用諸如 SERCOS 等國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)接口，以獲得高的動(dòng)態(tài)特性和精度。 山東淄博職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文紙 第 1 頁(yè) 共 頁(yè) 裝 訂 線 圖 4 FANUC 16i/18i/21i/30i 系列 CNC 的網(wǎng)絡(luò)接口 圖 5 FANUC CNC 的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控、維護(hù)與管理 2 加工過(guò)程的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控允許對(duì)整個(gè)工廠進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)管理，遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)服務(wù)使系統(tǒng)廠和用戶雙雙受益 數(shù)控系統(tǒng)有了網(wǎng)絡(luò)功能后，可方便實(shí)現(xiàn)其網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控、維護(hù)與管理。 SIEMENS 基于 internet 的 “ePS”(電子產(chǎn)品服務(wù) )軟件方案，可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)訪問(wèn) Sinumerik 810D/840D/840Di 控制系統(tǒng)，通過(guò)其 CM(Condition Monitoring狀態(tài)監(jiān)控 )系統(tǒng)在線連續(xù)監(jiān)控?cái)?shù)控系統(tǒng)的軸狀態(tài)、 PLC 狀態(tài)等，并評(píng)估機(jī)床狀況、分析相關(guān)的機(jī)床參數(shù)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程診斷、維修服務(wù)，防 止早期故障引起的意外停機(jī)，減少檢修停工期，增強(qiáng)可靠性，提升機(jī)床有效性，提高生產(chǎn)率，降低維護(hù)費(fèi)用。 FANUC 系統(tǒng)通過(guò)高速以太網(wǎng)板，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)床側(cè)運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)的集中監(jiān)控；通過(guò)工廠網(wǎng)絡(luò)， CNC 可同時(shí)連接到機(jī)床和辦公室，這種連接允許對(duì)整個(gè)工廠 進(jìn)行管理，以提高生產(chǎn)率；通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)，在工廠外或家里，亦可遠(yuǎn)程監(jiān)控機(jī)床工作狀態(tài)；使用機(jī)床遠(yuǎn)程診斷軟件包，機(jī)床制造商能方便地構(gòu)建 遠(yuǎn)程機(jī)床維護(hù)系統(tǒng)，不 用去現(xiàn)場(chǎng)即可檢查故障 (問(wèn)題 )產(chǎn)生的原因 (狀況 )，減少停機(jī)時(shí)間，機(jī)床制造商還可提高服務(wù)效率。 FANUC 通過(guò)運(yùn)行于 PC 上CIMPLICITY i CELL 軟件包，可實(shí)現(xiàn)多臺(tái)聯(lián)網(wǎng) CNC 的管理。 1.7.3、高速高精度控制是數(shù)控技術(shù)發(fā)展的永恒主題 1 高速、高精度已成為高檔數(shù)控機(jī)床的主要特徵 速度和精度是數(shù)控機(jī)床的兩個(gè)重要指標(biāo)，它直接關(guān)系到加工效率和產(chǎn)品質(zhì)量。高速、高精度數(shù)控機(jī)床是多品種、變批量加工環(huán)境下保持高效與柔性統(tǒng)一的必要工具。為此，國(guó)際知名數(shù)控機(jī)床和系統(tǒng)制造商從未停止對(duì)高速高精度 控制的追求。 山東淄博職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文紙 第 1 頁(yè) 共 頁(yè) 裝 訂 線 在速度方面，目前數(shù)控機(jī)床運(yùn)動(dòng)的加速度已提高到 2 3g，快速移動(dòng)速度提高到 150 200m/min。在這些高速高精度數(shù)控機(jī)床中，有一部分是利用直接驅(qū)動(dòng)技術(shù)，但隨著滾珠絲杠技術(shù)的發(fā)展，大導(dǎo)程高精度的滾珠絲杠也已大量應(yīng)用到高速高精度數(shù)控機(jī)床中， 實(shí)現(xiàn)了加速度 1 1.5g，快速移動(dòng)速度 120150m/min。為了能夠優(yōu)化金屬切削的加工過(guò)程，現(xiàn)代化的加工將越來(lái)越多地采用高性能切削 (High Performance Cutting)。 HPC 技術(shù)不僅要求提高切削速度 (即提高主軸轉(zhuǎn)速 )，而且要求提高刀具的 進(jìn)給速度。目前生產(chǎn)效率低的問(wèn)題，不單在于刀具的切削速度低， 也不單在于刀具的進(jìn)給速度低，而在于針對(duì)給定的材料和其它條件，如何將刀具切削速度和進(jìn)給速度有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，以實(shí)現(xiàn)高性能切削 (HPC)。除了從軟的方 面得到高性能切削外，人們還從硬的方面追求高速切削 (HSC)，如提高刀具的切削硬度，提高機(jī)床主軸的旋轉(zhuǎn)速度，尤其是提高機(jī)床主軸在高速下的切削功率和 旋轉(zhuǎn)扭矩，這些指標(biāo)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的經(jīng)濟(jì)性也有著舉足輕重的影響，它可以使金屬切削加工更快、更好、更經(jīng)濟(jì)。 在精度方面，精密數(shù)控機(jī)床的機(jī)械加工精度已從道級(jí) (0.01mm)提升到微米級(jí)(0.001mm)。超精密數(shù)控機(jī)床的微細(xì)切削和磨削加工精度可穩(wěn)定達(dá) 0.05m 左右，形狀精度可達(dá) 0.01m 左右。 數(shù)控機(jī)床的高速、高精要求，對(duì)數(shù)控系統(tǒng)的高速高精控制算法、高速高精動(dòng)態(tài)特性控制技術(shù)等提出了更高的要求。 2 數(shù)控系統(tǒng)高速、高精度控制的主要措施 各著名數(shù)控系統(tǒng)廠商對(duì)高速高精性能的追求始終是堅(jiān)持不懈的，根據(jù)自身特點(diǎn)，各自采取了提高高速高精性能的各種措施。 1) FANUC 公司 FANUC 公司一直走在數(shù)控技術(shù)的前沿，并不斷提出新的概念來(lái)引導(dǎo)數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，除納米插補(bǔ)，納米 CNC 系統(tǒng)等概念外，在高速高精方面又推出了以下較新的技術(shù)： HRV(高響應(yīng)矢量 )4 控制技術(shù) HRV4 繼承并發(fā)展了 HRV3 的優(yōu)點(diǎn)，是納米數(shù)控系統(tǒng)高速高精伺服控制，并可減少電機(jī)發(fā)熱。其特點(diǎn)為：在任何時(shí)刻，均采用納米層次的位置指令；超高速伺服控制處理器； ai 高分辨率的脈沖編碼器 (16 million/rev)；防止機(jī)械振顫的 HRV 濾波器。 山東淄博職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文紙 第 1 頁(yè) 共 頁(yè) 裝 訂 線 圖 6 HRV4 可獲取更高的轉(zhuǎn)速和更小的電流 MTC(Machine Tip Control) 為了控制機(jī)床在加工點(diǎn)處的振顫， FANUC 研究了機(jī)床頂部控制 (MTC)和加速率傳感單元用于檢測(cè)加工點(diǎn)處的加速率。采用 MTC 后可明顯減小機(jī)床振顫。 圖 7 HRV4 更小的溫升 反向間隙加速功能 由于存在反向間隙，在高速加工時(shí)會(huì)導(dǎo)致響應(yīng)滯后，引起象限尖峰，并影響加工精度。采用反向間隙加速功能后將顯著改善象限尖峰，提高加工精度。 圖 8 反向間隙加速功能 MPC(Machining Point Control加工點(diǎn)控制 ) 采用 MPC 功能，可在加工點(diǎn)處抑止振顫，獲得更高的加工精度。 山東淄博職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文紙 第 1 頁(yè) 共 頁(yè) 裝 訂 線 圖 9 MPC 功能 2) SIEMENS 公司 西門子公司對(duì)高速高精度位置控制的本質(zhì)有著精辟的理解：通過(guò)避免機(jī)床振顫來(lái)優(yōu)化工件表面的加工質(zhì)量；通過(guò)增加對(duì)加加速度控制能力，提高機(jī)床動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力；通過(guò)增加加速度提高加工速度等。 2) HEIDENHAIN 公司 號(hào)稱在歐洲數(shù)控系統(tǒng)銷售第一的 HEIDENHAIN 公司，由于多年來(lái)從事精密模具加工，對(duì)加工速度及精度的提升有著深刻、獨(dú)到的見(jiàn)解。 HEIDENHAIN公司研究了不同分辨率的碼盤對(duì)扭矩脈動(dòng)的影響，并提出了使用高分辨率的編碼器有利于減小轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的影響。另外， HEIDENHAIN 還對(duì)機(jī)床運(yùn)行時(shí)間和絲杠溫升變形規(guī)律進(jìn)行研究。 綜上所述，各數(shù)控系統(tǒng)廠商對(duì)高速高精度控制的理解基本上是相同的，而且對(duì)動(dòng)態(tài)精度的提高非常重視，所采取的主要措施體現(xiàn)在以下方面。 1) 高速下的平滑控制 通過(guò)對(duì)運(yùn)動(dòng)速度、加速 度、加加速度的優(yōu)化，減少機(jī)床振顫，使加工更加平穩(wěn)，獲得更高的加工表面質(zhì)量。如 HEIDENHAIN 采用高分辨率的反饋器件減小轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)， FANUC 利用 MPC 技術(shù)減少機(jī)床振顫。 2) 提高系統(tǒng)的快速響應(yīng)能力 提高系統(tǒng)的快速響應(yīng)能力不僅是高速加工的前提，也是保證精度的有利措施。如 FANUC 采用 HRV4，反向間隙加速等方式減少因響應(yīng)滯后帶來(lái)的誤差。 3) 提高數(shù)據(jù)分辨率 以納米級(jí)的分辨率參與到各個(gè)環(huán)節(jié)，如： FANUC 系統(tǒng)的納米插補(bǔ)技術(shù)。 山東淄博職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文紙 第 1 頁(yè) 共 頁(yè) 裝 訂 線 圖 10 不同分辨率下的脈動(dòng)扭矩 1.7.4、智能化控制是提高數(shù)控加工效率的有效手段 由于數(shù)控加工過(guò)程是一個(gè)具有多變量控制和加工工藝綜合作用的復(fù)雜過(guò)程，包含諸如加工尺寸、形狀、振動(dòng)、噪聲、溫度和熱變形等各種變化因素，為實(shí)現(xiàn)加工過(guò)程的多目標(biāo)優(yōu)化，數(shù)控機(jī)床應(yīng)能根據(jù)切削條件的變化，基于多信息融合下的重構(gòu)優(yōu)化、智能決策，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)工作參數(shù)，使加工過(guò)程能保持最佳工作 狀態(tài)，從而得到較高的加工精度和較小的表面粗糙度，同時(shí)也能提高刀具的使用壽命和設(shè)備的生產(chǎn)效率。 在芝加哥 IMTS2006 上，加拿大英屬哥倫比亞大學(xué) Yusuf Altintas 教授展示的切削參數(shù)優(yōu)化系統(tǒng)，采用現(xiàn)代測(cè)試技術(shù)檢測(cè)機(jī)床的各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)和動(dòng)態(tài)參數(shù)，并結(jié)合 CAD/CAM 技 術(shù)，經(jīng)過(guò)優(yōu)化計(jì)算，合理地將刀具參數(shù)、機(jī)床參數(shù)以及被加工材料性能參數(shù)結(jié)合起來(lái)，得到刀具軌跡和運(yùn)行參數(shù)，極大地提山東淄博職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文紙 第 1 頁(yè) 共 頁(yè) 裝 訂 線 高了切削加工的效率和刀具的使用壽命。 據(jù)介紹北美幾大飛機(jī)制造企業(yè)和汽車企業(yè)應(yīng)用了他的智能切削系統(tǒng)后，平均切削效率提高了 8 倍，平均 刀具壽命提高了 20 倍。 1.7.5、 CAD/CAM 與 CNC 的集成已成為擴(kuò)展數(shù)控系統(tǒng)功能的重要途徑 國(guó)際主流數(shù)控系統(tǒng)廠商在研制最新數(shù)控系統(tǒng)的同時(shí)，都非常注重對(duì)CAD/CAM/CNC 集成技術(shù)的開(kāi)發(fā)，并明確的將圖形化、集成式的編程系統(tǒng)作為擴(kuò)展數(shù)控系統(tǒng)功能、提高數(shù)控系統(tǒng)人機(jī)交互方式友好性的重要途徑。SIEMENS 的 Shop Turn、 Shop Mill 車間級(jí)集成式編程系統(tǒng)， FANUC 公司的集成式編程系統(tǒng)， HEIDENHAIN 公司的對(duì)話框式集成編程系統(tǒng)等，都已成為各公司歷次展會(huì)宣傳的重點(diǎn)。 1.7.6、 高速、 高精加工技術(shù)及裝備的新趨勢(shì) 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)（ CIRP）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(wàn)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(wèn)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(lái)采用大型整體鋁合金坯料“掏空”的方法來(lái)制造機(jī)翼、機(jī)身等大型零件來(lái)替代多個(gè)零件通過(guò)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。 從 EMO2001 展會(huì)情況來(lái)看，高速加工中心進(jìn)給速度可達(dá) 80m/min，甚至更高，空運(yùn)行速度可達(dá) 100m/min 左右。目前世界上許多汽車廠，包括我國(guó)的上海通用汽車公司，已經(jīng)采用以高速加工中心組成的生產(chǎn)線部分替代組合機(jī)床。美國(guó) CINCINNATI 公司的 HyperMach 機(jī)床進(jìn)給速度最大達(dá) 60m/min，快速 為 100m/min，加速度達(dá) 2g，主軸轉(zhuǎn)速已達(dá) 60 000r/min。加工一薄壁飛機(jī)零件，只用 30min，而同樣的零件在一般高速銑床加工需 3h，在普通銑床加工需 8h；德國(guó) DMG 公司的雙主軸車床的主軸速度及加速度分別達(dá)12*!000r/mm 和 1g。 在加工精度方面，近 10 年來(lái)，普通級(jí)數(shù)控機(jī)床的加工精度已由 10 m 提高到 5 m，精密級(jí)加工中心則從 3 5 m，提高到 1 1.5 m，并且超精密加工精度已開(kāi)始進(jìn)入納米級(jí) (0.01 m)。 在可靠性方面，國(guó)外數(shù)控裝置的 MTBF 值已達(dá) 6 000h 以上，伺服系統(tǒng)的MTBF 值達(dá)到 30000h 以上，表現(xiàn)出非常高的可靠性。 為了實(shí)現(xiàn)高速、高精加工，與之配套的功能部件如電主軸、直線電機(jī)得到了快速的發(fā)展，應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)一步擴(kuò)大。 1.7.7、 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，不山東淄博職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文紙 第 1 頁(yè) 共 頁(yè) 裝 訂 線 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