學(xué)習(xí)任務(wù)一了解并熟悉數(shù)控機(jī)床１.數(shù)控機(jī)床的發(fā)展及基本原理（１）數(shù)控機(jī)床的發(fā)展數(shù)控，即數(shù)字控制（ＮｕｍｅｒｉｃａｌＣｏｎｔｒｏｌ，ＮＣ）。數(shù)控技術(shù)，即ＮＣ技術(shù)，是指用數(shù)字化信息（數(shù)字量及字符）發(fā)出指令并實(shí)現(xiàn)自動控制的技術(shù)。是近代發(fā)展起來的一種自動控制技術(shù)。目前，數(shù)控技術(shù)已經(jīng)成為現(xiàn)代制造技術(shù)的基礎(chǔ)支撐，數(shù)控技術(shù)和數(shù)控裝備是制造工業(yè)現(xiàn)代化的重要基礎(chǔ)。這個基礎(chǔ)是否牢固直接影響到一個國家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和綜合國力，關(guān)系到一個國家的戰(zhàn)略地位。因此，世界上各個經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國家均采取重大措施來發(fā)展自己的數(shù)控技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)。下一頁返回學(xué)習(xí)任務(wù)一了解并熟悉數(shù)控機(jī)床１９５２年，麻省理工學(xué)院（ＭＩＴ）在一臺立式銑床上，裝上了一套試驗(yàn)性的數(shù)控系統(tǒng)，成功地實(shí)現(xiàn)了同時控制三軸的運(yùn)動。這臺數(shù)控機(jī)床被大家稱為世界上第一臺數(shù)控機(jī)床，如圖７－２所示。這臺機(jī)床是一臺試驗(yàn)性機(jī)床，到了１９５４年１１月，在派爾遜斯專利的基礎(chǔ)上，第一臺工業(yè)用的數(shù)控機(jī)床由美國本迪克斯公司（Ｂｅｎｄｉｘ?Ｃｏｏｐｅｒａｔｉｏｎ）正式生產(chǎn)出來。在此以后，從１９６０年開始，其他一些工業(yè)國家，如德國、日本都陸續(xù)開發(fā)、生產(chǎn)及使用了數(shù)控機(jī)床。數(shù)控機(jī)床的發(fā)展中，值得一提的是加工中心。上一頁下一頁返回學(xué)習(xí)任務(wù)一了解并熟悉數(shù)控機(jī)床這是一種具有自動換刀裝置的數(shù)控機(jī)床，它能實(shí)現(xiàn)工件一次裝卡而進(jìn)行多工序的加工。這種產(chǎn)品最初是在１９５９年３月，由美國卡耐－特雷克公司（Ｋｅａｎｅｙ＆ＴｒｅｃｋｅｒＣｏｒｐ.）開發(fā)出來的。這種機(jī)床在刀庫中裝有絲錐、鉆頭、鉸刀、銑刀等刀具，根據(jù)穿孔帶的指令自動選擇刀具，并通過機(jī)械手將刀具裝在主軸上，對工件進(jìn)行加工。它可縮短機(jī)床上零件的裝卸時間和更換刀具的時間。加工中心現(xiàn)在已經(jīng)成為數(shù)控機(jī)床中一種非常重要的品種，不僅有立式、臥式等用于箱體零件加工的鏜銑類加工中心，還有用于回轉(zhuǎn)整體零件加工的車削中心、磨削中心等。上一頁下一頁返回學(xué)習(xí)任務(wù)一了解并熟悉數(shù)控機(jī)床現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床正在向高速化、高精度化、高可靠性、高一體化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化等方向發(fā)展。機(jī)床向高速化方向發(fā)展，可充分發(fā)揮現(xiàn)代刀具材料的性能，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。精密加工正朝著超精密加工（特高精度加工）發(fā)展，其加工精度從微米級到亞微米級，乃至納米級，應(yīng)用范圍日趨廣泛。數(shù)控機(jī)床的可靠性越來越高，當(dāng)前國外數(shù)控裝置的平均無故障運(yùn)行時間（ＭＴＢＦ）值已達(dá)６０００ｈ以上，驅(qū)動裝置達(dá)３００００ｈ以上。上一頁下一頁返回學(xué)習(xí)任務(wù)一了解并熟悉數(shù)控機(jī)床數(shù)控技術(shù)的智能化內(nèi)容包括在數(shù)控系統(tǒng)中的各個方面：主要涉及例如自適應(yīng)控制，工藝參數(shù)自動生成；前饋控制，電動機(jī)參數(shù)的自適應(yīng)運(yùn)算，自動識別負(fù)載自動選定模型，自整定；智能化的自動編程，智能化的人機(jī)界面；智能診斷，智能監(jiān)控等方面。從數(shù)控機(jī)床向柔性自動化系統(tǒng)發(fā)展的趨勢是：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，ＦＭＳ，ＦＴＬ，ＦＭＬ）向面（工段車間獨(dú)立制造島）、體（ＣＩＭＳ，分布式網(wǎng)絡(luò)集成制造系統(tǒng)）的方向發(fā)展。（２）數(shù)控機(jī)床的基本原理上一頁下一頁返回學(xué)習(xí)任務(wù)一了解并熟悉數(shù)控機(jī)床數(shù)控機(jī)床（ＮｕｍｅｒｉｃａｌＣｏｎｔｒｏｌＭａｃｈｉｎｅＴｏｏｌｓ）是指采用數(shù)字控制技術(shù)對機(jī)床加工過程進(jìn)行自動控制的一類機(jī)床。國際信息處理聯(lián)盟第五次技術(shù)委員會對數(shù)控機(jī)床作的定義是：“數(shù)控機(jī)床是一個裝有程序控制系統(tǒng)的機(jī)床，該系統(tǒng)能夠邏輯地處理具有使用代碼或其他編碼指令規(guī)定的程序?！彼羌F(xiàn)代機(jī)械制造技術(shù)、自動控制技術(shù)及計(jì)算機(jī)信息技術(shù)于一體，采用數(shù)控裝置或計(jì)算機(jī)來部分或全部地取代一般通用機(jī)床在加工零件時的各種動作（如啟動、加工順序、改變切削量、主軸變速、選擇刀具、冷卻液開停以及停車等）的人工控制，是高效率、高精度、高柔性和高自動化的光、機(jī)、電一體化的數(shù)控設(shè)備。上一頁下一頁返回學(xué)習(xí)任務(wù)一了解并熟悉數(shù)控機(jī)床簡而言之，數(shù)控機(jī)床是一種裝有程序控制系統(tǒng)的自動化機(jī)床。該控制系統(tǒng)能夠邏輯地處理具有控制編碼或其他符號指令規(guī)定的程序，并將其譯碼，從而使機(jī)床動作并加工零件。２.數(shù)控機(jī)床的構(gòu)成數(shù)控機(jī)床的原理構(gòu)成如圖７－３所示，實(shí)物結(jié)構(gòu)如圖７－４所示。從上述圖示可見，數(shù)控機(jī)床的基本組成部分有：機(jī)床本體、輸入／輸出設(shè)備、驅(qū)動裝置、檢測裝置、輔助控制裝置、計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置等。（１）機(jī)床本體上一頁下一頁返回學(xué)習(xí)任務(wù)一了解并熟悉數(shù)控機(jī)床數(shù)控機(jī)床的機(jī)床本體基本上和傳統(tǒng)機(jī)床類似，主要由主軸傳動裝置、進(jìn)給傳動裝置、床身、工作臺以及輔助運(yùn)動裝置、液壓氣動系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、冷卻裝置等組成。由于數(shù)控加工的特點(diǎn)，數(shù)控機(jī)床在整體布局、外觀造型、傳動系統(tǒng)、刀具系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)以及操作機(jī)構(gòu)等方面都已發(fā)生了很大的變化，以適應(yīng)數(shù)控機(jī)床的加工要求和充分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的功能。（２）輸入／輸出裝置輸入裝置的作用是將程序載體（信息載體）上的數(shù)控代碼傳遞并存入數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)。根據(jù)控制存儲介質(zhì)的不同，輸入裝置可以是光電閱讀機(jī)、磁帶機(jī)或軟盤驅(qū)動器等。上一頁下一頁返回學(xué)習(xí)任務(wù)一了解并熟悉數(shù)控機(jī)床零件加工程序輸入過程有兩種不同的方式：一種是數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)存較小時，邊讀入邊加工，加工速度比較慢。另一種是在數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)存足夠大時，一次將零件加工程序全部讀入數(shù)控裝置內(nèi)部的存儲器，加工時再從內(nèi)部存儲器中逐段調(diào)出進(jìn)行加工，這樣的方式加工速度比較快。數(shù)控機(jī)床加工程序可通過鍵盤用手工方式直接輸入數(shù)控系統(tǒng)，也可由編程計(jì)算機(jī)串行口或網(wǎng)絡(luò)通信方式傳送到數(shù)控系統(tǒng)中。輸出指輸出內(nèi)部原始參數(shù)、故障診斷參數(shù)等工作參數(shù)，一般在機(jī)床剛開始工作時需輸出這些參數(shù)作記錄保存,待工作一段時間后，再將輸出與原始資料作比較、對照,可幫助判斷機(jī)床工作是否維持正常。上一頁下一頁返回學(xué)習(xí)任務(wù)一了解并熟悉數(shù)控機(jī)床（３）驅(qū)動、執(zhí)行和位置檢測裝置驅(qū)動裝置接受來自數(shù)控裝置的指令信息，經(jīng)功率放大后，嚴(yán)格按照指令信息的要求驅(qū)動機(jī)床移動部件，以加工出符合設(shè)計(jì)要求的零件。所以，驅(qū)動裝置的伺服精度和動態(tài)響應(yīng)性能是影響數(shù)控機(jī)床加工精度、質(zhì)量和提高生產(chǎn)率的重要因素之一。驅(qū)動裝置包括控制器（含功率放大器）和執(zhí)行機(jī)構(gòu)兩大部分。目前大都采用直流或交流伺服電動機(jī)作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)。位置檢測裝置將數(shù)控機(jī)床各坐標(biāo)軸的實(shí)際位移量檢測出來，經(jīng)反饋系統(tǒng)輸入到機(jī)床的數(shù)控裝置之后，數(shù)控裝置將反饋回來的實(shí)際位移量值與設(shè)定值進(jìn)行比較，控制驅(qū)動裝置按照指令設(shè)定值運(yùn)動。上一頁下一頁返回學(xué)習(xí)任務(wù)一了解并熟悉數(shù)控機(jī)床（４）輔助控制裝置輔助控制裝置的主要作用是接收數(shù)控裝置輸出的開關(guān)量指令信號，經(jīng)過編譯、邏輯判別和運(yùn)動，再經(jīng)功率放大后驅(qū)動相應(yīng)的電器，帶動機(jī)床的機(jī)械、液壓、氣動等輔助裝置完成指令規(guī)定的開關(guān)量動作。這些控制包括：主軸運(yùn)動部件的變速、換向和啟停指令，刀具的選擇和交換指令，冷卻、潤滑裝置的啟動停止，工件和機(jī)床部件的松開、夾緊，分度工作臺轉(zhuǎn)位分度等開關(guān)輔助動作。上一頁下一頁返回學(xué)習(xí)任務(wù)一了解并熟悉數(shù)控機(jī)床可編程邏輯控制器（ＰＬＣ）技術(shù)已在工業(yè)控制領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，由于ＰＬＣ具有響應(yīng)快，性能可靠，易于使用、編程和修改程序，以及在工業(yè)控制環(huán)境中的高抗干擾能力等特點(diǎn)，可直接作用于機(jī)床開關(guān)等控制電路，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床的輔助控制裝置中。（５）計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置數(shù)控裝置又稱ＣＮＣ單元，由信息的輸入、處理和輸出三個部分組成，是數(shù)控機(jī)床的核心。上一頁下一頁返回學(xué)習(xí)任務(wù)一了解并熟悉數(shù)控機(jī)床數(shù)控裝置從內(nèi)部存儲器中取出或接收輸入裝置送來的一段或幾段數(shù)控加工程序，經(jīng)過數(shù)控裝置的邏輯電路或系統(tǒng)軟件進(jìn)行編譯、運(yùn)算、譯碼、插補(bǔ)、邏輯處理后，輸出各種控制信息和指令，控制機(jī)床各部分的工作，使伺服系統(tǒng)驅(qū)動執(zhí)行部件進(jìn)行規(guī)定的有序運(yùn)動和動作。①什么是“插補(bǔ)”。零件的輪廓圖形往往由直線、圓弧或其他非圓弧曲線組成，刀具在加工過程中必須按零件形狀和尺寸的要求進(jìn)行運(yùn)動，即按圖形軌跡移動。上一頁下一頁返回學(xué)習(xí)任務(wù)一了解并熟悉數(shù)控機(jī)床但輸入的零件加工程序只能是各線段的起點(diǎn)和終點(diǎn)坐標(biāo)值等數(shù)據(jù)，不能滿足要求，因此要進(jìn)行軌跡插補(bǔ)，也就是在線段的起點(diǎn)和終點(diǎn)坐標(biāo)值之間進(jìn)行“數(shù)據(jù)點(diǎn)的密化”，求出一系列中間點(diǎn)的坐標(biāo)值，并向相應(yīng)坐標(biāo)輸出脈沖信號，控制各坐標(biāo)軸（即進(jìn)給運(yùn)動的各執(zhí)行元件）的進(jìn)給速度、進(jìn)給方向和進(jìn)給位移量等。②程序編制及程序載體。數(shù)控程序是數(shù)控機(jī)床自動加工零件的工作指令。上一頁下一頁返回學(xué)習(xí)任務(wù)一了解并熟悉數(shù)控機(jī)床在對加工零件進(jìn)行工藝分析的基礎(chǔ)上，確定零件坐標(biāo)系在機(jī)床坐標(biāo)系上的相對位置，即零件在機(jī)床上的安裝位置；刀具與零件相對運(yùn)動的尺寸參數(shù)；零件加工的工藝路線、切削加工的工藝參數(shù)以及輔助裝置的動作等。得到零件的所有運(yùn)動、尺寸、工藝參數(shù)等加工信息后，用由文字、數(shù)字和符號組成的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)控代碼，按規(guī)定的方法和格式，編制零件加工的數(shù)控程序單。編制程序的工作可由人工進(jìn)行；對于形狀復(fù)雜的零件，則要在專用的編程機(jī)或通用計(jì)算機(jī)上進(jìn)行自動編程（ＡＰＴ）或ＣＡＤ／ＣＡＭ設(shè)計(jì)。上一頁下一頁返回學(xué)習(xí)任務(wù)一了解并熟悉數(shù)控機(jī)床編好的數(shù)控程序，存放在便于輸入到數(shù)控裝置的一種存儲載體上，它可以是穿孔紙帶、磁帶和磁盤等，采用哪一種存儲載體，取決于數(shù)控裝置的設(shè)計(jì)類型。圖７－５所示為數(shù)控機(jī)床加工零件的過程示意圖，從圖中可以清晰地看到數(shù)控機(jī)床的基本結(jié)構(gòu)和在加工過程中的作用。上一頁返回學(xué)習(xí)任務(wù)二了解工業(yè)機(jī)器人１.什么是工業(yè)機(jī)器人（１）什么是機(jī)器人機(jī)器人的歷史并不算長，１９５９年美國英格伯格和德沃爾制造出世界上第一臺工業(yè)機(jī)器人，機(jī)器人的歷史才真正開始。從上面圖７－７中可以看出，機(jī)器人并不都具有人的外形。國際上對機(jī)器人的概念已經(jīng)逐漸趨近一致：機(jī)器人是靠自身動力和控制能力來實(shí)現(xiàn)各種功能的一種機(jī)器。聯(lián)合國標(biāo)準(zhǔn)化組織采納了美國機(jī)器人協(xié)會給機(jī)器人下的定義：“一種可編程和多功能的操作機(jī)；或是為了執(zhí)行不同的任務(wù)而具有可用電腦改變和可編程動作的專門系統(tǒng)?！毕乱豁摲祷貙W(xué)習(xí)任務(wù)二了解工業(yè)機(jī)器人我國的機(jī)器人專家從應(yīng)用環(huán)境出發(fā)，將機(jī)器人分為兩大類，即工業(yè)機(jī)器人和特種機(jī)器人。所謂工業(yè)機(jī)器人就是面向工業(yè)領(lǐng)域的多關(guān)節(jié)機(jī)械手或多自由度機(jī)器人。而特種機(jī)器人則是除工業(yè)機(jī)器人之外的，用于非制造業(yè)并服務(wù)于人類的各種先進(jìn)機(jī)器人，包括：服務(wù)機(jī)器人、水下機(jī)器人、娛樂機(jī)器人、軍用機(jī)器人、農(nóng)業(yè)機(jī)器人、機(jī)器人化機(jī)器等。如圖７－８、圖７－９所示分別是軍用機(jī)器人和水下機(jī)器人。（２）什么是工業(yè)機(jī)器人工業(yè)機(jī)器人是面向工業(yè)領(lǐng)域的多關(guān)節(jié)機(jī)械手或多自由度的機(jī)器人。上一頁下一頁返回學(xué)習(xí)任務(wù)二了解工業(yè)機(jī)器人工業(yè)機(jī)器人是自動執(zhí)行工作的機(jī)器裝置，是靠自身動力和控制能力來實(shí)現(xiàn)各種功能的一種機(jī)器。它可以接受人類指揮，也可以按照預(yù)先編排的程序運(yùn)行，現(xiàn)代的工業(yè)機(jī)器人還可以根據(jù)人工智能技術(shù)制定的原則綱領(lǐng)行動。工業(yè)機(jī)器人按程序輸入方式區(qū)分有編程輸入型和示教輸入型兩類。編程輸入型是將計(jì)算機(jī)上已編好的作業(yè)程序文件，通過ＲＳ－２３２串口或者以太網(wǎng)等通信方式傳送到機(jī)器人控制柜。示教輸入型的示教方法有兩種：一種是由操作者用手動控制器（示教操縱盒），將指令信號傳給驅(qū)動系統(tǒng)，使執(zhí)行機(jī)構(gòu)按要求的動作順序和運(yùn)動軌跡操演一遍；另一種是由操作者直接領(lǐng)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)，按要求的動作順序和運(yùn)動軌跡操演一遍。上一頁下一頁返回學(xué)習(xí)任務(wù)二了解工業(yè)機(jī)器人在示教過程的同時，工作程序的信息即自動存入程序存儲器中。在機(jī)器人自動工作時，控制系統(tǒng)從程序存儲器中檢出相應(yīng)信息，將指令信號傳給驅(qū)動機(jī)構(gòu)，使執(zhí)行機(jī)構(gòu)再現(xiàn)示教的各種動作。示教輸入程序的工業(yè)機(jī)器人稱為示教再現(xiàn)型工業(yè)機(jī)器人。圖７－１０所示就是示教操縱盒和示教軟件界面。而具有觸覺、力覺或簡單的視覺的工業(yè)機(jī)器人，能夠在更為復(fù)雜的環(huán)境下工作；如具有識別功能或更進(jìn)一步增加自適應(yīng)、自學(xué)習(xí)功能，即成為智能型工業(yè)機(jī)器人。它能按照人給的“宏指令”自選或自編程序去適應(yīng)環(huán)境，并自動完成更為復(fù)雜的工作。上一頁下一頁返回學(xué)習(xí)任務(wù)二了解工業(yè)機(jī)器人２.工業(yè)機(jī)器人的構(gòu)成工業(yè)機(jī)器人一般由主體（手臂、手腕等）、驅(qū)動系統(tǒng)、控制器及傳感器等組成，如圖７－１１所示。機(jī)器人手臂一般可以具有３個乃至更多的自由度（運(yùn)動坐標(biāo)軸），機(jī)器人作業(yè)空間由手臂運(yùn)動范圍決定。手腕是機(jī)器人工具（如焊槍、噴嘴、機(jī)加工刀具、夾爪）與主構(gòu)架的連接機(jī)構(gòu)，它具有多個自由度。工業(yè)機(jī)器人按臂部的運(yùn)動形式分為４種。上一頁下一頁返回學(xué)習(xí)任務(wù)二了解工業(yè)機(jī)器人直角坐標(biāo)型的臂部可沿三個直角坐標(biāo)移動；圓柱坐標(biāo)型的臂部可作升降、回轉(zhuǎn)和伸縮動作；球坐標(biāo)型的臂部能回轉(zhuǎn)、俯仰和伸縮；關(guān)節(jié)型的臂部有多個轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)。驅(qū)動系統(tǒng)為機(jī)器人各運(yùn)動部件提供力、力矩、速度、加速度，是讓機(jī)器人實(shí)際動作的部分（馬達(dá)、液壓裝置、空壓裝置等）?？刂破饔糜诳刂茩C(jī)器人各運(yùn)動部件的位置、速度和加速度，使機(jī)器人手爪或機(jī)器人工具的中心點(diǎn)以給定的速度沿著給定軌跡到達(dá)目標(biāo)點(diǎn)。上一頁下一頁返回學(xué)習(xí)任務(wù)二了解工業(yè)機(jī)器人傳感器：是機(jī)器人和現(xiàn)實(shí)世界之間的紐帶，用于識別外部環(huán)境（視覺傳感器、聲音傳感器、嗅覺傳感器、觸覺傳感器等），并將傳感信號輸入控制器，作為控制器的控制依據(jù)。從上述對工業(yè)機(jī)器人的描述中，可以清晰地看到：工業(yè)機(jī)器人完全具備機(jī)電一體化技術(shù)的特征，其組成部分包括了機(jī)電一體化技術(shù)的主要部分，是典型的應(yīng)用了機(jī)電一體化技術(shù)的工業(yè)設(shè)備。上一頁返回學(xué)習(xí)任務(wù)三了解汽車ＡＢＳ制動ＡＢＳ（Ａｎｔｉ－ｌｏｃｋＢｒａｋｉｎｇＳｙｓｔｅｍ）防抱死制動系統(tǒng)，通過安裝在車輪上的傳感器發(fā)出車輪將被抱死的信號，控制器指令調(diào)節(jié)器降低該車輪制動缸的油壓，減小制動力矩，經(jīng)一定時間后，再恢復(fù)原有的油壓，不斷地這樣循環(huán)（每秒可達(dá)５～１０次）。緊急制動時，始終使車輪處于轉(zhuǎn)動狀態(tài)而又有最大的制動力矩，既可以制動，又使車輛轉(zhuǎn)向能正常操作。沒有安裝ＡＢＳ的汽車，在行駛中如果用力踩下制動踏板，車輪轉(zhuǎn)速會急速降低，當(dāng)制動力超過車輪與地面的摩擦力時，車輪就會被抱死，完全抱死的車輪會使輪胎與地面的摩擦力下降，如果前輪被抱死，駕駛員就無法控制車輛的行駛方向，如果后輪被抱死，就極容易出現(xiàn)側(cè)滑現(xiàn)象。下一頁返回學(xué)習(xí)任務(wù)三了解汽車ＡＢＳ制動兩種制動的效果比較如圖７－１２所示。１.ＡＢＳ系統(tǒng)是如何工作的在常規(guī)制動階段，ＡＢＳ并不介入制動壓力控制，車輪的制動力由駕駛員踩制動踏板的力度決定。同時ＥＣＵ利用各個輪速傳感器檢測各個車輪的轉(zhuǎn)速，然后由此計(jì)算出車速，判斷輪胎和道路情況，當(dāng)監(jiān)測到某個車輪的輪速減速過大，滑移率過大，車輪趨于抱死時，ＡＢＳ就進(jìn)入防抱制動壓力調(diào)節(jié)過程。ＥＣＵ控制執(zhí)行器調(diào)節(jié)此車輪的制動力，以控制輪胎的最佳滑移率Ｓｐ（１０％～３０％），避免車輪被抱死。ＡＢＳ系統(tǒng)在車輛的安裝位置如圖７－１３所示。上一頁下一頁返回學(xué)習(xí)任務(wù)三了解汽車ＡＢＳ制動ＡＢＳ系統(tǒng)的原理構(gòu)成如圖７－１４所示。當(dāng)輪速傳感器檢測到車輪的滑移率剛剛超過Ｓｐ出現(xiàn)抱死趨勢時，ＡＢＳ控制器輸出信號到制動壓力調(diào)節(jié)器降低制動壓力，減少車輪制動力矩，使車輪滑移率恢復(fù)到靠近穩(wěn)定界限Ｓｐ的穩(wěn)定區(qū)域內(nèi)，壓力保持，車輪速度上升。當(dāng)車輪的加速度超過某一值時，再次將制動壓力提高到使車輪滑移率稍微超過穩(wěn)定界限，壓力保持，車輪速度又下降。ＡＢＳ系統(tǒng)按上述“壓力降低－壓力保持－壓力上升－壓力保持－壓力下降”循環(huán)反復(fù)將車輪滑移率控制在Ｓｐ附近的狹小范圍內(nèi)，以獲得最佳的制動效能和制動時的方向穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)向操縱能力。上一頁下一頁返回學(xué)習(xí)任務(wù)三了解汽車ＡＢＳ制動常規(guī)制動———如圖７－１４所示，踩下制動踏板，ＡＢＳ尚未工作時，兩電磁閥均不通電，進(jìn)油電磁閥處于開啟狀態(tài)，出油電磁閥處于關(guān)閉狀態(tài)，制動輪缸與低壓儲液器隔離，與主缸相通。制動主缸里的制動液被推入輪缸產(chǎn)生制動。壓力保持———如圖７－１４所示，當(dāng)ＡＢＳ、ＥＣＵ通過輪速傳感器檢測到車輪的減速度達(dá)到設(shè)定值時，使進(jìn)油電磁閥通電關(guān)閉，出油電磁閥仍處于斷電關(guān)閉狀態(tài)，輪缸里的制動液處于不流通狀態(tài)，制動壓力保持。上一頁下一頁返回學(xué)習(xí)任務(wù)三了解汽車ＡＢＳ制動壓力減小———如圖７－１４所示，當(dāng)ＡＢＳ、ＥＣＵ通過輪速傳感器檢測到車輪趨于抱死時，進(jìn)、出油電磁閥均通電，輪缸與低壓儲液器相通，輪缸里的制動液在制動蹄復(fù)位彈簧作用下流到低壓儲液器，制動壓力減小。同時電動回油泵通電運(yùn)轉(zhuǎn)及時將制動液泵回主缸，踏板有回彈感。當(dāng)制動壓力減小到車輪的滑移率在設(shè)定范圍內(nèi)時，進(jìn)油閥通電，出油閥斷電，壓力保持。壓力增高———如圖７－１４所示，當(dāng)ＡＢＳ、ＥＣＵ通過輪速傳感器檢測到車輪的加速度達(dá)到設(shè)定值時，進(jìn)、出電磁閥均斷電，進(jìn)油閥開啟，出油閥關(guān)閉，同時回油泵通電，將低壓儲液器的制動液泵到輪缸，制動壓力增加。上一頁下一頁返回學(xué)習(xí)任務(wù)三了解汽車ＡＢＳ制動需要指出的是，為避免ＡＢＳ在較低的車速下制動時因制動壓力的循環(huán)調(diào)節(jié)延長制動距離，ＡＢＳ有最低工作車速的限制，一般來說汽車行駛速度超過８ｋｍ／ｈ時，ＡＢＳ才起作用。２.ＡＢＳ系統(tǒng)的構(gòu)成（１）ＡＢＳ系統(tǒng)的構(gòu)成ＡＢＳ防抱死制動系統(tǒng)是在液壓制動的基礎(chǔ)上完成各個車輪制動力的調(diào)節(jié)。各主要元件如圖７－１５所示,主要組成有以下幾個部分。①常規(guī)液壓制動系統(tǒng)：制動總泵、連接油管、制動分泵、車輪制動器等。上一頁下一頁返回學(xué)習(xí)任務(wù)三了解汽車ＡＢＳ制動②輪速傳感器：每個車輪均設(shè)有一個輪速傳感器，檢測各個車輪的轉(zhuǎn)速。③電子控制單元ＥＣＵ：處理輪速傳感器的信號，然后由此計(jì)算出車速，判斷輪胎和道路情況，控制執(zhí)行器給每個車輪提供最佳制動力。④制動壓力調(diào)節(jié)器：制動壓力調(diào)節(jié)器根據(jù)來自ＥＣＵ的指令工作，保持、減小或增大制動的液壓力，以控制輪胎的最佳滑移率，避免車輪被抱死。液壓單元的基本組成包括電磁閥、回油泵及低壓儲液器。上一頁下一頁返回學(xué)習(xí)任務(wù)三了解汽車ＡＢＳ制動電磁閥為兩位兩通，每個輪缸２個，其中一個是常開進(jìn)油閥，另一個是常閉出油閥。⑤警告燈———包括儀表板上的制動警告燈和ＡＢＳ警告燈。（２）電子控制單元ＥＣＵＡＢＳ電子控制單元（ＥＣＵ）是ＡＢＳ的控制中樞。其主要功用是接受輪速傳感器及其他傳感器輸入的信號，進(jìn)行放大、計(jì)算、比較，按照特定的控制邏輯，分析判斷后輸出控制指令，控制制動壓力調(diào)節(jié)器執(zhí)行壓力調(diào)節(jié)任務(wù)。上一頁下一頁返回學(xué)習(xí)任務(wù)三了解汽車ＡＢＳ制動如圖７－１６所示，ＡＢＳ、ＥＣＵ主要包括：輸入級電路、計(jì)算電路、輸出級電路及安全保護(hù)電路。安全保護(hù)電路由電源監(jiān)控、故障記憶、繼電器驅(qū)動和ＡＢＳ警告燈驅(qū)動電路等電路組成。當(dāng)發(fā)現(xiàn)影響ＡＢＳ系統(tǒng)正常工作的故障時，能根據(jù)微處理器的指令切斷有關(guān)繼電器的電源電路，ＡＢＳ停止工作，恢復(fù)常規(guī)制動功能，起到失效保護(hù)作用，并將故障信息以代碼形式存儲在ＥＣＵ存儲器內(nèi)，同時使儀表板上的ＡＢＳ警告燈點(diǎn)亮，提醒駕駛員。電子控制單元一般安裝在發(fā)動機(jī)艙、儀表板下或行李箱中較安全位置。上一頁返回學(xué)習(xí)任務(wù)四了解汽車自動變速器汽車變速器，是一套用于來協(xié)調(diào)發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速和車輪的實(shí)際行駛速度的變速裝置，用于發(fā)揮發(fā)動機(jī)的最佳性能。變速器可以在汽車行駛過程中，在發(fā)動機(jī)和車輪之間產(chǎn)生不同的變速比，通過換擋可以使發(fā)動機(jī)工作在其最佳的動力性能狀態(tài)下。按照換擋操縱方法的不同，汽車變速器可分為手動變速器（俗稱手動擋）和自動變速器（俗稱自動擋）。圖７－１７所示為不同類型的變速器操縱裝置。１.自動變速器基本原理目前，汽車自動變速器常見的主要有４種形式，它們分別是：下一頁返回學(xué)習(xí)任務(wù)四了解汽車自動變速器①液力自動變速器（ＡＴ）。②機(jī)械無級自動變速器（ＣＶＴ）。③電控機(jī)械自動變速器（ＡＭＴ）。④雙離合器自動變速器（ＤｕａｌＣｌｕｔｃｈＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ，ＤＣＴ）。目前轎車普遍使用的是液力自動變速器ＡＴ。ＡＴ是由液力變扭器、行星齒輪和液壓操縱系統(tǒng)組成，通過液力傳遞和齒輪組合的方式來達(dá)到變速變矩。其中液力變扭器是ＡＴ最重要的部件，它由泵輪、渦輪和導(dǎo)輪等構(gòu)件組成，兼有傳遞扭矩和離合的作用。自動變速器的基本原理及構(gòu)成如圖７－１８所示。上一頁下一頁返回學(xué)習(xí)任務(wù)四了解汽車自動變速器液力自動變速器根據(jù)汽車的行駛速度和節(jié)氣門開度的變化，自動變速擋位。其換擋控制方式是通過機(jī)械方式將車速和節(jié)氣門開度信號轉(zhuǎn)換成控制油壓，并將該油壓加到換擋閥的兩端，以控制換擋閥的位置，從而改變換擋執(zhí)行元件（離合器和制動器）的油路。這樣，工作液壓油進(jìn)入相應(yīng)的執(zhí)行元件，使離合器結(jié)合或分離，制動器制動或松開，控制行星齒輪變速器的升擋或降擋，從而實(shí)現(xiàn)自動變速。電控液力自動變速器是在液力自動變速器基礎(chǔ)上增設(shè)電子控制系統(tǒng)而形成的。它通過傳感器和開關(guān)監(jiān)測汽車和發(fā)動機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，接受駕駛員的指令，并將所獲得的信息轉(zhuǎn)換成電信號輸入到電控單元。上一頁下一頁返回學(xué)習(xí)任務(wù)四了解汽車自動變速器電控單元根據(jù)這些信號，通過電磁閥控制液壓控制裝置的換擋閥，其打開或關(guān)閉通往換擋離合器和制動器的油路，從而控制換擋時刻和擋位的變換，以實(shí)現(xiàn)自動變速。２.自動變速器的主要構(gòu)成如前所述，自動變速器主要由液力變矩器、行星齒輪和液壓（電氣）操縱系統(tǒng)組成，如圖７－１９所示。（１）液力變矩器液力變矩器位于自動變速器的最前端，安裝在發(fā)動機(jī)的飛輪上，其作用與采用手動變速器的汽車中的離合器相似。上一頁下一頁返回學(xué)習(xí)任務(wù)四了解汽車自動變速器它利用油液循環(huán)流動過程中動能的變化將發(fā)動機(jī)的動力傳遞自動變速器的輸入軸，并能根據(jù)汽車行駛阻力的變化，在一定范圍內(nèi)自動地、無級地改變傳動比和扭矩比，具有一定的減速增扭功能。液力變矩器結(jié)構(gòu)如圖７－２０所示。（２）變速齒輪機(jī)構(gòu)自動變速器中的變速齒輪機(jī)構(gòu)所采用的形式有普通齒輪式和行星齒輪式兩種。采用普通齒輪式的變速器，由于尺寸較大，最大傳動比較小，只有少數(shù)車型采用。目前絕大多數(shù)轎車自動變速器中的齒輪變速器采用的是行星齒輪式，如圖７－２１所示。上一頁下一頁返回學(xué)習(xí)任務(wù)四了解汽車自動變速器自動變速器行星齒輪機(jī)構(gòu)，是自動變速器的重要組成部分之一，主要由太陽輪（也稱中心輪）、內(nèi)齒圈、行星架和行星齒輪等元件組成。行星齒輪機(jī)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)變速的機(jī)構(gòu)，速比的改變是通過以不同的元件作主動件和限制不同元件的運(yùn)動而實(shí)現(xiàn)的。在速比改變的過程中，整個行星齒輪組還存在運(yùn)動，動力傳遞沒有中斷，因而實(shí)現(xiàn)了動力換擋。換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要是用來改變行星齒輪中的主動元件或限制某個元件的運(yùn)動，改變動力傳遞的方向和速比，主要由多片式離合器、制動器和單向超越離合器等組成。上一頁下一頁返回學(xué)習(xí)任務(wù)四了解汽車自動變速器離合器的作用是把動力傳給行星齒輪機(jī)構(gòu)的某個元件使之成為主動件。制動器的作用是將行星齒輪機(jī)構(gòu)中的某個元件抱住，使之不動。單向超越離合器也是行星齒輪變速器的換擋元件之一，其作用和多片式離合器及制動器基本相同，也是用于固定或連接幾個行星排中的某些太陽輪、行星架、齒圈等基本元件，讓行星齒輪變速器組成不同傳動比的擋位。（３）供油系統(tǒng)自動變速器的供油系統(tǒng)主要由油泵、油箱、濾清器、調(diào)壓閥及管道所組成。上一頁下一頁返回學(xué)習(xí)任務(wù)四了解汽車自動變速器油泵是自動變速器最重要的組成之一，它通常安裝在變矩器的后方，由變矩器殼后端的軸套驅(qū)動。在發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時，不論汽車是否行駛，油泵都在運(yùn)轉(zhuǎn)，為自動變速器中的變矩器、換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)、自動換擋控制系統(tǒng)部分提供一定油壓的液壓油。油壓的調(diào)節(jié)由調(diào)壓閥來實(shí)現(xiàn)。（４）自動換擋控制系統(tǒng)自動換擋控制系統(tǒng)能根據(jù)發(fā)動機(jī)的負(fù)荷（節(jié)氣門開度）和汽車的行駛速度，按照設(shè)定的換擋規(guī)律，自動地接通或切斷某些換擋離合器和制動器的供油油路，使離合器結(jié)合或分開、制動器制動或釋放，以改變齒輪變速器的傳動化，從而實(shí)現(xiàn)自動換擋。上一頁下一頁返回學(xué)習(xí)任務(wù)四了解汽車自動變速器自動變速器的自動換擋控制系統(tǒng)有液壓控制和電液壓（電子）控制兩種。液壓控制系統(tǒng)是由閥體和各種控制閥及油路所組成的，閥門和油路設(shè)置在一個板塊內(nèi)，稱為閥體總成。不同型號的自動變速器閥體總成的安裝位置有所不同，有的裝置于上部，有的裝置于側(cè)面，縱置的自動變速器一般裝置于下部。在液壓控制系統(tǒng)中，增設(shè)控制某些液壓油路的電磁閥，就成了電器控制的換擋控制系統(tǒng)，若這些電磁閥是由電子計(jì)算機(jī)控制的，則成為電子控制的換擋系統(tǒng)。自動變速器電子控制系統(tǒng)如圖７－２２所示。（５）換擋操縱機(jī)構(gòu)上一頁下一頁返回學(xué)習(xí)任務(wù)四了解汽車自動變速器自動變速器的換擋操縱機(jī)構(gòu)包括手動選擇閥的操縱機(jī)構(gòu)和節(jié)氣門閥的操縱機(jī)構(gòu)等。駕駛員通過自動變速器的操縱手柄改變閥板內(nèi)的手動閥位置，控制系統(tǒng)根據(jù)手動閥的位置及節(jié)氣門開度、車速、控制開關(guān)的狀態(tài)等因素，利用液壓自動控制原理或電子自動控制原理，按照一定的規(guī)律控制齒輪變速器中的換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作，實(shí)現(xiàn)自動換擋。上一頁返回學(xué)習(xí)任務(wù)五柔性制造系統(tǒng)簡介１.柔性制造技術(shù)（１）柔性制造技術(shù)的定義所謂柔性制造，即通過自動化柔性制造系統(tǒng)進(jìn)行不同形狀、不同種類工件的制造，其技術(shù)總和稱為柔性制造技術(shù)。由于生產(chǎn)技術(shù)相對密集，因而屬于密集型技術(shù)群，其制造系統(tǒng)更加重視柔性，能夠?qū)崿F(xiàn)中小批量、多種類的產(chǎn)品加工。柔性制造技術(shù)是建立在數(shù)控設(shè)備應(yīng)用基礎(chǔ)上的，正在隨著制造企業(yè)技術(shù)進(jìn)步而不斷發(fā)展的新興技術(shù)，是一種主要用于多品種、中小批量或變批量生產(chǎn)的制造自動化技術(shù)，它是對各種不同形狀加工對象進(jìn)行有效地且適應(yīng)性地轉(zhuǎn)化為成品的各種技術(shù)的總稱。下一頁返回學(xué)習(xí)任務(wù)五柔性制造系統(tǒng)簡介柔性制造技術(shù)按規(guī)模大小可劃分為：柔性制造系統(tǒng)（ＦＭＳ）、柔性制造單元（ＦＭＣ）、柔性制造線（ＦＭＬ）、柔性制造工廠（ＦＭＦ）四類。（２）柔性制造技術(shù)的發(fā)展柔性制造技術(shù)在２０世紀(jì)７０年代末開始走出實(shí)驗(yàn)室，成為一些先進(jìn)企業(yè)生產(chǎn)線上的主要設(shè)備。我國于１９８５年開始進(jìn)行柔性制造技術(shù)的有關(guān)研究，經(jīng)過多年的努力和研究，該技術(shù)得到了極大的重視和發(fā)展，目前該技術(shù)主要應(yīng)用在汽車和制造業(yè)等行業(yè)。作為機(jī)械制造業(yè)重要裝備的機(jī)床的發(fā)展，是人們一直所關(guān)注的。上一頁下一頁返回學(xué)習(xí)任務(wù)五柔性制造系統(tǒng)簡介在２０世紀(jì)５０年代，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)床的控制信息流也出現(xiàn)了突破性發(fā)展，進(jìn)而誕生了新一代應(yīng)用數(shù)字化技術(shù)進(jìn)行柔性自動化控制的機(jī)床。數(shù)控機(jī)床的優(yōu)點(diǎn)在于優(yōu)異的性能和精度、靈捷而多樣化的功能。因此，企業(yè)的制造系統(tǒng)現(xiàn)代化的關(guān)鍵在于數(shù)字化技術(shù)，在發(fā)展信息技術(shù)支持的前提下，利用數(shù)控技術(shù)促進(jìn)制造裝備及控制運(yùn)行過程的自動化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化。在經(jīng)濟(jì)全球化條件下，企業(yè)對不確定性市場環(huán)境的適應(yīng)能力會得到顯著的提高，對機(jī)械制造企業(yè)重構(gòu)和改造也起著重要作用。２.柔性制造系統(tǒng)（ＦＭＳ）上一頁下一頁返回學(xué)習(xí)任務(wù)五柔性制造系統(tǒng)簡介（１）柔性制造系統(tǒng)的定義柔性制造系統(tǒng)是在成組技術(shù)的基礎(chǔ)上，以多臺（種）數(shù)控機(jī)床或數(shù)組柔性制造單元為核心，通過自動化物流系統(tǒng)將其連接，統(tǒng)一由主控計(jì)算機(jī)和相關(guān)軟件進(jìn)行控制和管理,組成多品種變批量和混流方式生產(chǎn)的自動化制造系統(tǒng)。柔性制造系統(tǒng)的組成如圖７－２３所示。（２）柔性制造系統(tǒng)及分類由于柔性制造系統(tǒng)（ＦＭＳ）還在發(fā)展中，所以，目前對于ＦＭＳ的概念還沒有統(tǒng)一的定義，它作為一種新的制造技術(shù)的代表，不僅在零件的加工層面而且在與加工有關(guān)的領(lǐng)域里也得到了越來越廣泛的應(yīng)用，這就決定了ＦＭＳ組成和機(jī)理的多樣性。上一頁下一頁返回學(xué)習(xí)任務(wù)五柔性制造系統(tǒng)簡介與剛性自動化的工序分散、固定節(jié)拍和流水線生產(chǎn)的特征相反，柔性自動化的目標(biāo)是：在中小批量生產(chǎn)條件下，接近大量生產(chǎn)方式剛性自動化所達(dá)到的高效率和低成本，并同時具有剛性自動化所沒有的靈活性。具體體現(xiàn)為，在加工、運(yùn)輸、調(diào)度決策、控制等方面具有柔性。ＦＭＳ具有良好的柔性，但是，這并不意味著一條ＦＭＳ就能生產(chǎn)所有的產(chǎn)品。事實(shí)上，現(xiàn)有的柔性制造系統(tǒng)都只能制造一定種類的產(chǎn)品。據(jù)統(tǒng)計(jì)，從工件形狀來看，９５％的ＦＭＳ用于加工箱體類或回轉(zhuǎn)體類工件。上一頁下一頁返回學(xué)習(xí)任務(wù)五柔性制造系統(tǒng)簡介從工件種類來看，很少有加工２０種產(chǎn)品以上的ＦＭＳ，多數(shù)系統(tǒng)只能加工１０多個品種。現(xiàn)有的ＦＭＳ大致可分為三種類型：①專用型：以一定產(chǎn)品配件為加工對象組成的專用ＦＭＳ，例如汽車底盤柔性加工系統(tǒng)。②監(jiān)視型：具有自我檢查和校正功能的ＦＭＳ；其監(jiān)視系統(tǒng)的主要功能如下。ａ.工作進(jìn)度監(jiān)視。包括運(yùn)動程序、循環(huán)時間和自動電源切斷的監(jiān)視。ｂ.運(yùn)動狀態(tài)的監(jiān)視。上一頁下一頁返回學(xué)習(xí)任務(wù)五柔性制造系統(tǒng)簡介包括刀具破損檢測、工具異常檢測、刀具壽命管理、工夾具的識別等。ｃ.精度監(jiān)視。包括鏜孔自動測量、自動曲面測量、自動定位中心補(bǔ)償、刀尖自動調(diào)整和傳感系統(tǒng)。ｄ.故障監(jiān)視。包括自動診斷監(jiān)控和自動修復(fù)。ｅ.安全監(jiān)