數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用范圍和特點(diǎn)

1、第1章前言1.1前言隨著科學(xué)技術(shù)和市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，對(duì)機(jī)械產(chǎn)品提出了高精度 、高效率通用性和靈活性的要求。雖然許多生產(chǎn)企業(yè) （如汽車、家用電器等制造廠） 已經(jīng)采用了自動(dòng)機(jī)床和專用 自動(dòng)生產(chǎn)線，可以提高生產(chǎn)效率、 提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本，但是由于市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日趨激 烈，這就要求企業(yè)必須不斷開發(fā)新產(chǎn)品。在頻繁的開發(fā)新產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中，使用剛性”（不可變）的自動(dòng)化設(shè)備，由于其工藝過程的改變極其復(fù)雜，因此剛性自動(dòng)化設(shè)備的缺點(diǎn)暴露無遺。另外，在機(jī)械制造業(yè)中，并不是所有產(chǎn)品零件都具有很大的批量。據(jù)統(tǒng)計(jì)，單件小 批量生產(chǎn)約占加工總量的 75%80%。對(duì)于單件、小批，復(fù)雜零件的加工，若用 剛性”自動(dòng) 化設(shè)備

2、加工，則生產(chǎn)成本高、生產(chǎn)周期長(zhǎng)，而且加工精度也很難符合要求。為了解決上述問題，并滿足新產(chǎn)品的開發(fā)和多品種、小批量生產(chǎn)的自動(dòng)化，國(guó)內(nèi)外已研制生產(chǎn)了一種靈活的、通用的、萬能的、能適應(yīng)產(chǎn)品頻繁變化的數(shù)控機(jī)床。數(shù)控機(jī)床就是針對(duì)這些要求而產(chǎn)生的一種新型自動(dòng)化機(jī)床。數(shù)控機(jī)床是機(jī)電一體化重要組成部分，是集精密機(jī)械技術(shù)、 計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、 微電子技術(shù)和伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)于 一體的高度機(jī)電一體化典型產(chǎn)品。數(shù)控機(jī)床體現(xiàn)了當(dāng)前世界機(jī)床進(jìn)步的主流,是衡量機(jī)械制造工作水平的重要指標(biāo)。在先進(jìn)制造技術(shù)中起著重要的基礎(chǔ)核心作用，數(shù)控機(jī)床是一種價(jià)格昂貴的精密設(shè)備，具有與普通機(jī)床不同的鮮明特點(diǎn)。1.2 .數(shù)控機(jī)床的發(fā)展自從1

3、952年美國(guó)麻省理工學(xué)院研制出世界上第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床以來，數(shù)控機(jī)床在制造工 業(yè)，特別是在汽車、航空航天、以及軍事工業(yè)中被廣泛地應(yīng)用，數(shù)控技術(shù)無論在硬件和軟件方面，都有飛速發(fā)展。在數(shù)控機(jī)床的早期產(chǎn)品中，數(shù)控裝置是專用的。近年來，數(shù)控系統(tǒng)技 術(shù)的突飛猛進(jìn)，柔性制造系統(tǒng)的迅速發(fā)展和超高速切削超精密加工等技術(shù)的廣泛應(yīng)用，以及電子計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的不斷成熟，為數(shù)控機(jī)床的技術(shù)進(jìn)步提供有利條件的同時(shí)，也提出了更高的要求。數(shù)控裝置中的邏輯電路已被計(jì)算機(jī)所取代，從而實(shí)現(xiàn)了控制多樣化和多功能化， 為更好地滿足市場(chǎng)的需要，達(dá)到現(xiàn)代制造技術(shù)對(duì)數(shù)控機(jī)床所提出的更高要求，使數(shù)控機(jī)床控制功能實(shí)現(xiàn)最佳控制和自適應(yīng)控制，在數(shù)控機(jī)床

4、中增加其系統(tǒng)診斷功能并通過傳感器反饋， 實(shí)現(xiàn)加工智能化，更好地保證系統(tǒng)的可靠性是十分必要的?？傊瑪?shù)控機(jī)床應(yīng)不斷吸收最新最先進(jìn)技術(shù)成就，朝著高可靠性、高速度化、高效率化、高精度化、高柔性化、高智能化、 數(shù)控編程自動(dòng)化、制造控制系統(tǒng)小型化、 多功能復(fù)合化、設(shè)計(jì)宜人化等方向發(fā)展然而，由于我國(guó)工業(yè)基礎(chǔ)相對(duì)薄弱，以企業(yè)為主體的創(chuàng)新體系尚未建立，數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)化時(shí)間短；企業(yè)自身裝備的數(shù)控化效率低，信息化管理水平不高， 對(duì)國(guó)外尖端技術(shù)的依存度很高；數(shù)控機(jī)床行業(yè)發(fā)展技術(shù)能力低下，研發(fā)能力有限，基礎(chǔ)技術(shù)和關(guān)鍵技術(shù)研究還很薄弱，基礎(chǔ)開發(fā)理論研究基礎(chǔ)工藝研究和應(yīng)用軟件開發(fā)還不能適應(yīng)數(shù)控技術(shù)快速發(fā)展的要求；科技人才不

5、足，缺乏高級(jí)技術(shù)人員， 科技投入和科研設(shè)施尚不適應(yīng)等，這些問題的存在，使得我國(guó)數(shù)控機(jī)床首次將數(shù)控行業(yè)發(fā)展緩慢年國(guó)務(wù)院 8號(hào)文件國(guó)務(wù)院關(guān)于加快振興裝備制造業(yè)的若干意見中,機(jī)床列入重大技術(shù)裝備， 并提出明確要求：發(fā)展大型精密高速數(shù)控裝備和數(shù)控系統(tǒng)及功能部 件，改變大型高精度數(shù)控機(jī)床大部分依賴進(jìn)口的現(xiàn)狀，滿足機(jī)械航空航天等工業(yè)發(fā)展的需要。可見，以國(guó)家意志啟動(dòng)的振興裝備制造業(yè)的舉措，為我國(guó)機(jī)床工具行業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造了極好的外部環(huán)境，提供了前所未有的發(fā)展機(jī)遇。因此，在國(guó)家加大支持力度的前提下，企業(yè)要加強(qiáng)數(shù)控技術(shù)研發(fā)領(lǐng)域的投入，不斷提高數(shù)控機(jī)床的技術(shù)水平，增強(qiáng)自身實(shí)力，以突破國(guó)際巨頭的技術(shù)封鎖。第2章 數(shù)控機(jī)

6、床的工作原理、組成及特點(diǎn)2.1工作原理數(shù)控機(jī)床是數(shù)字控制機(jī)床的簡(jiǎn)稱，是一種裝有程序控制系統(tǒng)的自動(dòng)化機(jī)床。其工作原 理就是將加工過程中所需要的各種操作（如主軸變速、進(jìn)刀與退刀、開車與停車、工件松開與夾緊、自動(dòng)關(guān)停冷卻液等） 和步驟，以及工件形狀尺寸用數(shù)字化代碼予以表示，通過控制介質(zhì)（如磁盤或穿孔紙帶等）將數(shù)字信息送入數(shù)控裝置，數(shù)控裝置則將對(duì)所輸入的信息進(jìn)行處理與運(yùn)算，發(fā)出各種控制信號(hào)，以控制機(jī)床伺服系統(tǒng)和其他驅(qū)動(dòng)原件，從而使機(jī)床自動(dòng)加工出生產(chǎn)中所需要的工件。簡(jiǎn)單地說，數(shù)控機(jī)床就是能夠邏輯地處理具有控制編碼或其他符號(hào)指令規(guī)定的程序，將其譯碼，從而使機(jī)床動(dòng)作并加工零件。2.2加工內(nèi)容數(shù)控機(jī)床由主機(jī)、

7、數(shù)控裝置、驅(qū)動(dòng)裝置、輔助裝置、編程及其他附屬設(shè)備幾個(gè)部分組成。 數(shù)控機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)由顯示器、伺服控制器伺服電機(jī)開關(guān)和傳感器構(gòu)成數(shù)控機(jī)床的加工一般包括對(duì)圖紙進(jìn)行分析， 確定需要數(shù)控加工部分；利用圖形軟件對(duì)需要數(shù)控加工部分造型； 加工條件，選擇合適加工參數(shù)， 生成包括粗加工 半精加工 精加工的加工軌跡； 軌跡仿真檢 驗(yàn)；生成代碼；傳給機(jī)床加工幾項(xiàng)內(nèi)容使用數(shù)控機(jī)床進(jìn)行生產(chǎn)加工的關(guān)鍵是加工數(shù)據(jù)和工藝參數(shù)的獲取，即數(shù)控編程。2.3數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)數(shù)控機(jī)床就是用數(shù)字化信號(hào)對(duì)機(jī)床運(yùn)動(dòng)及其加工過程進(jìn)行控制的一種加工設(shè)備?，F(xiàn)代數(shù)控機(jī)床是一種典型的集光、機(jī)、電、磁技術(shù)于一體的加工設(shè)備。數(shù)控加工設(shè)備主要分切（磨） 削

8、加工、壓力加工和特種加工 （如電火花加工、線切割加工等 ）三大類。切削加工類數(shù)控機(jī)床 的加工過程能按預(yù)定的程序自動(dòng)進(jìn)行，消除了人為的操作誤差和實(shí)現(xiàn)了手工操作難以達(dá)到的 控制精度，加工精度還可以通過軟件來校正和補(bǔ)償，因此,可以獲得比工作母機(jī)自身精度還要高的加工精度及重復(fù)定位精度 ；工件在一次裝夾后，能先后進(jìn)行粗、精加工，配置自動(dòng)換刀裝 置后,還能縮短輔助加工時(shí)間、提高生產(chǎn)率；由于機(jī)床的運(yùn)動(dòng)軌跡受可編程的數(shù)字信號(hào)控制，因而可以加工單件和小批量且形狀復(fù)雜的零件，生產(chǎn)準(zhǔn)備周期大為縮短。綜上所述，數(shù)控機(jī)床具有高精度、高效率、高度自動(dòng)化和柔性好等的特點(diǎn)。從近些年數(shù)控機(jī)床的生產(chǎn)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)看，由于計(jì)算機(jī)技

9、術(shù)在機(jī)床行業(yè)的廣泛應(yīng)用，與普通機(jī)床相比不僅在電器控制方面發(fā)生 很大的變化，而且在機(jī)械結(jié)構(gòu)性能方面也形成了自身獨(dú)特的風(fēng)格和特點(diǎn)。具體說來，可以概 括為以下幾個(gè)方面。2.3.1具有高度柔性數(shù)控銃床的最大特點(diǎn)是高柔性，即可變性。所謂柔性”即是靈活、通用、萬能，可以適應(yīng)加工不同形狀工件的自動(dòng)化機(jī)床。數(shù)控銃床一般都能完成鉆孔、像孔、皎孔、銃平面、銃 斜面、銃槽、銃曲面(凸輪)和攻螺紋等加工，而且一般情況下，可以在一次裝夾中完成所 需的加工工序。如圖1所示齒輪箱，齒輪箱上一般有兩個(gè)具有較高位置精度要求的孔，孔周有安裝端蓋的螺孔，按照老的傳統(tǒng)加工方法步驟如下：90±0.03圖 1(1) 劃線 劃底

10、面線 A,戈IJ力47JS7力52JS及90也.03中心線。(2) 刨(或銃)底面 A。(3) 平磨(或括削)底面 A。(4) 像加工(用校模)銃端面，像 力52JS7力47JS7保持中心距90±0.03。(5) 劃線(或用鉆模) 劃8-M6孔線。(6) 鉆孔攻絲 鉆攻8-M6孔。以上工件至少需要 6道工序才能完成。如果用數(shù)控銃床加工，只需把工件的基準(zhǔn)面A加工好，可在一次裝夾中完成銃端面、像力52JS、力47JS7及鉆攻8-M6孔，也就是將工序(4)、(5)和工序(6)合并為1道工序加工。更重要的是，如果開發(fā)新產(chǎn)品或更改設(shè)計(jì)需要將齒輪箱上2個(gè)孔改為3個(gè)孔，8-M6螺孔改為12-M6孔

11、，采用傳統(tǒng)的加工方法必須重新設(shè)計(jì)制造錘模和鉆模，則生產(chǎn)周期長(zhǎng)。如 果采用數(shù)控銃床加工，只需將工件程序指令改變一下(一般只需0.5h1h),即可根據(jù)新的3圖3樣進(jìn)行加工。這就是數(shù)控機(jī)床高柔性帶來的特殊優(yōu)點(diǎn)。2.3.2加工精度高質(zhì)量穩(wěn)定數(shù)控機(jī)床集中采用了提高加工精度和保證質(zhì)量穩(wěn)定性的多種技術(shù)措施：第一， 數(shù)控機(jī)床由數(shù)控程序自動(dòng)控制進(jìn)行加工，在工作過程中，一般不需要人工干預(yù)， 這就消除了操作者人為產(chǎn)生的失誤或誤差 ；第二，數(shù)控機(jī)床本身的剛度高、精度好，并且精度保持性較好，這更有利于零件加工質(zhì)量的穩(wěn)定，還可以利用軟件進(jìn)行誤差補(bǔ)償和校正，也使數(shù)控加工具有較高的精度。第三，數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)是按照精密機(jī)床

12、的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)和制造的，采用了滾珠絲杠、滾動(dòng)導(dǎo)軌等高精度傳動(dòng)部件，而且剛度大、熱穩(wěn)定性和抗振性能好；第四， 伺服傳動(dòng)系統(tǒng)的脈沖當(dāng)量或最小設(shè)定單位可以達(dá)到10pm 一 0.5pm,數(shù)控機(jī)床是按數(shù)字信號(hào)形式控制的，數(shù)控裝置每輸出一個(gè)脈沖信號(hào)，則機(jī)床移動(dòng)部件移動(dòng)一個(gè)脈沖當(dāng)量（一般為 0.001mm）同時(shí)，工作中還大多采用具有檢測(cè)反饋的閉環(huán)或半閉環(huán)控制，具有誤差修正或補(bǔ) 償功能，可以進(jìn)一步提高精度和穩(wěn)定性；第五，數(shù)控加工中心具有刀庫和自動(dòng)換刀裝置，可以在一次裝夾后，完成工件的多面和多工序加工，最大限度地減少了裝夾誤差的影響。因此，數(shù)控機(jī)床定位精度比較高。2.3.3加工質(zhì)量穩(wěn)定、可靠加工同一批零件，在同

13、一機(jī)床，在相同加工條件下， 使用相同刀具和加工程序，刀具的走刀軌跡完全相同，零件的一致性好，質(zhì)量穩(wěn)定。2.3.4生產(chǎn)效率高數(shù)控機(jī)床能最大限度地減少零件加工所需的機(jī)動(dòng)時(shí)間與輔助時(shí)間，顯著提高生產(chǎn)效率。 第一，數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和多數(shù)主運(yùn)動(dòng)都采用無級(jí)調(diào)速，且調(diào)速范圍大，可選擇合理的切削速度和進(jìn)給速度可以進(jìn)行在線檢測(cè)，因此，每一道工序都能選擇最佳的切削速度和進(jìn)給速度；第二，良好的結(jié)構(gòu)剛度和抗振性允許機(jī)床采用大切削用量和進(jìn)行強(qiáng)力切削；第三，一般不需要停機(jī)對(duì)工件進(jìn)行檢測(cè)，從而有效地減少了機(jī)床加工中的停機(jī)時(shí)間；第四，機(jī)床移動(dòng)部件在定位中都采用自動(dòng)加減速措施，因此可以選用很高的空行程運(yùn)動(dòng)速度，大大節(jié)約了輔助

14、運(yùn)動(dòng)時(shí)間。機(jī)床的主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給量的范圍大，允許機(jī)床進(jìn)行大切削量的強(qiáng)力切削，數(shù)控機(jī)床目前正進(jìn)入高速加工時(shí)代，數(shù)控機(jī)床移動(dòng)部件的快速移動(dòng)和定位及高速切削加工，減少了半成品的工序間周轉(zhuǎn)時(shí)間。第五，加工中心可以采用自動(dòng)換刀和自動(dòng)交換工作臺(tái)等措施，工件一次裝夾，可以進(jìn)行多面和多工序加工，大大減少了工件裝夾、對(duì)刀等輔助時(shí)間數(shù)控加工工序集中，可減少零件周轉(zhuǎn)時(shí)間；第六，加工工序集中，可以減少零件的周轉(zhuǎn)，減少了設(shè)備 臺(tái)數(shù)及廠房面積，給生產(chǎn)調(diào)度管理帶來極大方便。因此，數(shù)控加工生產(chǎn)率較高，比一般零件可以高出34倍，復(fù)雜零件可提高十幾倍甚至幾十倍。2.3.5利于生產(chǎn)管理現(xiàn)代化采用數(shù)控機(jī)床加工能方便、精確計(jì)算零件的加工

15、時(shí)間，能精確計(jì)算生產(chǎn)和加工費(fèi)用，主軸速度控制單元安裝在數(shù)控機(jī)床的加工，可預(yù)先精確估計(jì)加工時(shí)間， 所使用的刀具、夾具可進(jìn)行規(guī)范化、現(xiàn)代化管理。數(shù)控機(jī)床使用數(shù)字信號(hào)與標(biāo)準(zhǔn)代碼為控制信息，易于實(shí)現(xiàn)加工信息的標(biāo)準(zhǔn)化，目前已與計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造(CAD/CAM )有機(jī)地結(jié)合起來，是現(xiàn)代集成制造技術(shù)的基礎(chǔ)。 一機(jī)多工序加工， 減化生產(chǎn)過程的管理， 減少管理人員， 并且可實(shí)現(xiàn)無人 化生產(chǎn)。2.3.6勞動(dòng)強(qiáng)度低、勞動(dòng)條件好數(shù)控機(jī)床的操作者一般只需裝卸零件、更換刀具、利用操作面板控制機(jī)床的自動(dòng)加工。不需要進(jìn)行繁雜的重復(fù)性手工操作，因此勞動(dòng)強(qiáng)度可大為減輕。此外，數(shù)控機(jī)床一般都具 有較好的安全防護(hù) 、自動(dòng)排屑、自

16、動(dòng)冷卻和自動(dòng)潤(rùn)滑裝置，操作者的勞動(dòng)條件可得 到很大改善，可以一個(gè)人輕松地管理多臺(tái)機(jī)床，數(shù)控機(jī)床的操作由體力型轉(zhuǎn)為智力型。2.3.7適應(yīng)性強(qiáng)靈活性好數(shù)控機(jī)床由于采用數(shù)控加工程序控制 ，當(dāng)加工零件改變時(shí)、只要改變數(shù)控加工程序 ，便 可實(shí)現(xiàn)對(duì)新零件的自動(dòng)化加工 。它能適應(yīng)當(dāng)前市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中對(duì)產(chǎn)品不斷更新?lián)Q代的耍求，解決了多品種、單件小批量生產(chǎn)的自動(dòng)化問題 ，也能滿足飛機(jī)、汽車、造船、動(dòng)力設(shè)備、 國(guó)防軍工等制造部門形狀復(fù)雜零件和型面零件的加工需要。2.3.8使用維護(hù)技術(shù)要求高數(shù)控機(jī)床是綜合多學(xué)科、新技術(shù)的產(chǎn)物，機(jī)床價(jià)格高，設(shè)備一次性投資大，而機(jī)床的操作和維護(hù)要求較高。因此，為保證數(shù)控加工的綜合經(jīng)濟(jì)效益，要

17、求機(jī)床的使用者和維修人員 應(yīng)具有較高的專業(yè)素質(zhì) 。與數(shù)控機(jī)床接觸最多，能掌握機(jī)床運(yùn)轉(zhuǎn)脈搏 的是操作人員。他 們整夭操作數(shù)控機(jī)床，積累了豐富的的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)數(shù)控機(jī)床各部分的狀態(tài)了如指掌。他們?cè)谡_使用和精心維護(hù)方面做得好與壞，往往對(duì)數(shù)控機(jī)床的狀態(tài)有著重要的作用.因此，這就要 求數(shù)控機(jī)床操作人員有良好的職業(yè)素質(zhì)。2.3.9白動(dòng)化程度高可以減輕操作者的體力勞動(dòng)強(qiáng)度 。數(shù)控加工過程是按輸入的程序自動(dòng)完成的，操作者只需起始對(duì)刀、裝卸工件、更換刀具，在加工過程中，主要是觀察和監(jiān)督機(jī)床運(yùn)行。但是，由 于數(shù)控機(jī)床的技術(shù)含量高，操作者的腦力勞動(dòng)相應(yīng)提高。2.4數(shù)控機(jī)床加工特點(diǎn)數(shù)控機(jī)床已越來越多的應(yīng)用于現(xiàn)代制造業(yè)，并

18、發(fā)揮出普通機(jī)床無法比擬的優(yōu)勢(shì)，數(shù)控機(jī)床(如圖2所示)加工主要有以下幾特點(diǎn)：1. 傳動(dòng)鏈短，與普通機(jī)床相比主軸驅(qū)動(dòng)不再是電機(jī) 皮帶齒輪副機(jī)構(gòu)變速，而是采用橫向和縱向進(jìn)給分別由兩臺(tái)伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)完成，不再使用掛輪、離合器等傳統(tǒng)部件，傳動(dòng)鏈大大縮短。2. 剛性高，為了與數(shù)控系統(tǒng)的高精度相匹配，數(shù)控機(jī)床的剛性高，以便適應(yīng)高精度的加5工要求。3. 輕拖動(dòng)，刀架（工作臺(tái)）移動(dòng)采用滾珠絲杠副，摩擦小，移動(dòng)輕便。絲杠兩端的支承 式專用軸承，其壓力角比普通軸承大，在出廠時(shí)便選配好；數(shù)控機(jī)床的潤(rùn)滑部分采用油霧自 動(dòng)潤(rùn)滑，這些措施都使得數(shù)控機(jī)床移動(dòng)輕便。圖 22.5數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)數(shù)控機(jī)床雖然也有普通機(jī)

19、床所具有的床身、立柱、導(dǎo)軌、工作臺(tái)、刀架等部件，但為了與數(shù)控機(jī)床的高加工精度、高速切削相匹配，對(duì)機(jī)床主機(jī)部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)還提出了高精度、高剛度、低慣量、低摩擦、高諧振頻率、適當(dāng)?shù)淖枘岜鹊纫?因此數(shù)控機(jī)床的關(guān)鍵部件在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中與普通機(jī)床相比有重大變化。2.5.1主傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)主傳動(dòng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)各種刀具和工件所需的切削功率，且在盡可能大的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)保證恒功率輸出，同時(shí)為使數(shù)控機(jī)床能獲得最佳的切削速度，主傳動(dòng)須在較寬的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無級(jí)變速。 現(xiàn)行數(shù)控機(jī)床采用高性能的直流或交流無級(jí)調(diào)速主軸電機(jī)，較普通機(jī)床的機(jī)械分級(jí)變速傳動(dòng)鏈大為簡(jiǎn)化。對(duì)加工精度有直接影響的主軸組件的精度、剛度、抗振性和熱變形性能要求，

20、可以通過主軸組件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和合理的軸承組合及選用高精度專用軸承加以保證。為提高生產(chǎn)率和自動(dòng)化程度，主軸上的卡盤有刀具或工件的自動(dòng)夾緊、放松、切屑清理及卡盤準(zhǔn)松機(jī)構(gòu)。最近日本又開發(fā)研制了新型的陶瓷主軸，重量輕，熱膨脹率低，用在加工中心上，具有高的剛性和精度。2.5.2進(jìn)給系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)是由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，通過滾珠絲杠帶動(dòng)刀具或工件完成各坐標(biāo)方向的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。為確定進(jìn)給系統(tǒng)的傳動(dòng)精度和工作穩(wěn)定性，在設(shè)計(jì)機(jī)械裝置時(shí)，以低摩擦、低慣量、高剛度 為原則，具體措施有：采用低摩擦、輕拖動(dòng)、高效率的滾珠絲杠和直線滾 動(dòng)導(dǎo)軌；采用大扭矩、寬調(diào)速的伺服電機(jī)直接與絲杠相聯(lián)接，縮短和簡(jiǎn)化進(jìn)給傳動(dòng)鏈；通過消

21、隙裝置消除齒輪、絲杠、聯(lián)軸器的傳動(dòng)間隙；對(duì)滾動(dòng)導(dǎo)軌和絲杠預(yù)加載荷 ，預(yù)拉伸。2.5.3數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)和白動(dòng)交換工作臺(tái)數(shù)控錘、數(shù)控銃和加工中心，采用內(nèi)部結(jié)構(gòu)具有數(shù)控進(jìn)給驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)特點(diǎn)的回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，實(shí)現(xiàn)圓周任意角度的分度和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。 對(duì)多工序數(shù)控機(jī)床，配置自動(dòng)交換工作臺(tái)，進(jìn)一步縮短 輔助加工時(shí)間。2.5.4刀架系統(tǒng)回轉(zhuǎn)刀架、帶刀庫的自動(dòng)換刀系統(tǒng)及多刀架、多主軸布局對(duì)提高生產(chǎn)效率和自動(dòng)化水平發(fā)揮了重要作用。為使刀具在機(jī)床上迅速定位、夾緊，普遍采用標(biāo)準(zhǔn)刀具系統(tǒng)和機(jī)夾刀具。2.5.5數(shù)控附件機(jī)床附件的作用是配合機(jī)床實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化加工。數(shù)控機(jī)床專用的附件有：！對(duì)刀儀，？自動(dòng)編程機(jī)，#自動(dòng)排屑器，?物料儲(chǔ)運(yùn)及上下

22、料裝置，&自動(dòng)冷卻、潤(rùn)滑及各種新型配套件如導(dǎo) 軌防護(hù)罩等。2.5.6數(shù)控機(jī)床的外觀造型特點(diǎn)數(shù)控機(jī)床的外觀大都采用線型簡(jiǎn)潔的板塊組合式全封閉安全防護(hù)罩，配備有現(xiàn)代特征的集操作、顯示、控制于一體的操作面板，淘汰了普通機(jī)床各種操作手柄、手輪和線型復(fù)雜零散的多面型表面形態(tài)。安全防護(hù)罩可防止高壓、大流量冷卻液及鐵屑飛濺、減少粉塵入侵 隔音降噪，有利于機(jī)床的精度保持和環(huán)境保護(hù)，真正體現(xiàn)了機(jī)、電、液一體化的特點(diǎn)；先進(jìn)的數(shù)控?cái)?shù)顯裝置；對(duì)機(jī)床的精度和剛度使用的可靠性、安全防護(hù)性及環(huán)保等有嚴(yán)格要求；采用先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)的刀具系統(tǒng)及安裝位置合理的自動(dòng)換刀裝置；采用整套商品化、標(biāo)準(zhǔn)化的新型配套件、自動(dòng)排屑、潤(rùn)滑和冷卻

23、裝置等。依人機(jī)工程學(xué)宜人性原則設(shè)計(jì)的桌面式或懸掛式數(shù)控操 作面板，是機(jī)床與操作者聯(lián)系和信息交流的唯一界面，指示燈、按鈕、按鍵排列的設(shè)計(jì) ，既適合人的操作特性，又利于人機(jī)間的協(xié)調(diào)與交流，通過視覺良好的鍵面色彩，標(biāo)準(zhǔn)化的象形符 號(hào)，能準(zhǔn)確反映和傳遞兩者間的信息。另外，采用觸摸屏操作使得人機(jī)界面更加友好，加工過程的動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)顯示，使加工過程更加直觀，操作更加容易。2.6數(shù)控機(jī)床的組成數(shù)控機(jī)床一般由下列幾個(gè)部分組成：莊機(jī)，它是數(shù)控機(jī)床的主題，包括機(jī)床身、立柱、主軸、進(jìn)給機(jī)構(gòu)等機(jī)械部件。它是用于完成各種切削加工的機(jī)械部件。破控裝置，是數(shù)控機(jī)床的核心，包括硬件（印刷電路板、CRT顯示器、鍵盒、紙帶閱讀機(jī)等）

24、以及相應(yīng)的軟件，用于輸入數(shù)字化的零件程序，并完成輸入信息的存儲(chǔ)、 數(shù)據(jù)的變換、插補(bǔ)運(yùn)算以及實(shí)現(xiàn)各種控制功能。區(qū)動(dòng)裝置，他是數(shù)控機(jī)床執(zhí)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)部件，包括主軸驅(qū)動(dòng)單元、進(jìn)給單元、主軸 電機(jī)及進(jìn)給電機(jī)等。他在數(shù)控裝置的控制下通過電氣或電液伺服系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)主軸和進(jìn)給驅(qū)動(dòng)。 當(dāng)幾個(gè)進(jìn)給聯(lián)動(dòng)時(shí)，可以完成定位、直線、平面曲線和空間曲線的加工。«助裝置，指數(shù)控機(jī)床的一些必要的配套部件，用以保證數(shù)控機(jī)床的運(yùn)行，如冷卻、 排屑、潤(rùn)滑、照明、監(jiān)測(cè)等。它包括液壓和氣動(dòng)裝置、排屑裝置、交換工作臺(tái)、數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)和 數(shù)控分度頭，還包括刀具及監(jiān)控檢測(cè)裝置等。編程及其他附屬設(shè)備，可用來在機(jī)外進(jìn)行零件的程序編制、存儲(chǔ)等。它

25、本身是機(jī)電一 體化的重要組成部分，也是現(xiàn)代機(jī)床技術(shù)水平的重要標(biāo)志。第3章數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用數(shù)控機(jī)床發(fā)展至今已經(jīng)有四十多年的歷史了，它與電子技術(shù)，特別是計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展密切相關(guān)，自世界上第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床于年在美國(guó)麻省理工學(xué)院研制出以來，數(shù)控機(jī)床在制造 工業(yè)，特別是汽車航空航天， 以及軍事工業(yè)中被廣泛地應(yīng)用，數(shù)控技術(shù)無論在硬件還是在軟件方面，都有飛速的發(fā)展隨著現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的飛躍發(fā)展，尤其是計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)的出現(xiàn)及微型計(jì)算機(jī)的迅速發(fā)展，再加上數(shù)控技術(shù)的普及和電子器件成本的降低，這些有利的條件都使得數(shù)控機(jī)床的適用應(yīng)用范圍越來越廣泛，其加工成本不斷降低，加工精度不斷提高。 數(shù)控系統(tǒng)除了用來控制金屬切削機(jī)床

26、外，還普遍用于控制諸如沖床線切割機(jī)氣割機(jī)之類的簡(jiǎn)單機(jī)器直至機(jī)器人之類的復(fù)雜設(shè)備，在要求可靠性高柔性強(qiáng)和實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化等方面的生產(chǎn)加工中對(duì)數(shù)控機(jī)床都有廣泛的需要 ，由于數(shù)控機(jī)床屬于精密設(shè)備，致使成本較高，因此，目 前多用于形狀復(fù)雜 精度要求高的中小批量零件加工。3.1適合數(shù)控機(jī)床加工的零件不同類型的數(shù)控機(jī)床有著不同的用途，在選用數(shù)控機(jī)床之前應(yīng)對(duì)其類型、規(guī)格、性能、 特點(diǎn)、用途和應(yīng)用范圍有所了解，才能選擇最適合加工零件的數(shù)控機(jī)床。根據(jù)數(shù)控加工的特點(diǎn)，和國(guó)內(nèi)外大量應(yīng)用實(shí)踐，數(shù)控機(jī)床通常最適合加工具有以下特點(diǎn)的零件。1. 多品種、小批量生產(chǎn)的零件或新產(chǎn)品試制中的零件。隨著數(shù)控機(jī)床制造成本的逐步下降，現(xiàn)

27、在不管是國(guó)內(nèi)還是國(guó)外， 加工大批量零件的情況也已經(jīng)出現(xiàn)。加工很小批量和單件生產(chǎn)時(shí)，如能縮短程序的調(diào)試時(shí)間和工裝的準(zhǔn)備時(shí)間也是可以選用的。2. 形狀復(fù)雜，加工精度要求高，制造精度高，對(duì)刀精確，能方便的進(jìn)行尺寸補(bǔ)償，通用 機(jī)床無法加工或很難保證加工質(zhì)量的零件。3. 表面粗糙度值小的零件。在工件和刀具的材料、精加工余量及刀具角度一定的情況下， 表面粗糙度取決于切削速度和進(jìn)給速度。普通機(jī)床是恒定轉(zhuǎn)速，直徑不同切削速度就不同，像數(shù)控車床具有恒線速切削功能，車端面、不同直徑外圓時(shí)可以用相同的線速度，保證表面粗糙度值既小且一致。在加工表面粗糙度不同的表面時(shí)，粗糙度小的表面選用小的進(jìn)給速度，粗糙度大的表面選用

28、大些的進(jìn)給速度，可變性很好，這點(diǎn)在普通機(jī)床很難做到。4. 輪廓形狀復(fù)雜的零件。任意平面曲線都可以用直線或圓弧來逼近，數(shù)控機(jī)床具有圓弧 插補(bǔ)功能，可以加工各種復(fù)雜輪廓的零件。5. 具有難測(cè)量、難控制進(jìn)給、難控制尺寸的不開敞內(nèi)腔的殼體或盒型零件。6. 必須在一次裝夾中完成銃、錘、鍛、皎或攻絲等多工序的零件。7. 價(jià)格昂貴，加工中不允許報(bào)廢的關(guān)鍵零件。8. 需要最短生產(chǎn)周期的急需零件。9. 在通用機(jī)床加工時(shí)極易受人為因素（如：情緒波動(dòng)、體力強(qiáng)弱、技術(shù)水平高低等） 干擾，零件價(jià)值又高，一旦質(zhì)量失控會(huì)造成重大經(jīng)濟(jì)損失的零件；3.2從數(shù)控機(jī)床的類型方面考慮3.2.1數(shù)控車床：包括主軸、溜板、刀架等。數(shù)控系

29、統(tǒng)包括顯示器、控制面板、強(qiáng)電控制等。數(shù)控車床一 般具有兩軸聯(lián)動(dòng)功能，z軸是與主軸平行方向的運(yùn)動(dòng)軸，X軸是在水平面內(nèi)與主軸垂直方向的運(yùn)動(dòng)軸。遠(yuǎn)離工件方向?yàn)檩S的正向。另外在最新的車銃加工中心，還增加了一個(gè)C軸，可用于工件的分度功能，在刀架中安放銃刀，對(duì)工件進(jìn)行銃加工。刀具超過12把稱為加工中心。數(shù)控車床主要用來加工軸類零件的內(nèi)外圓柱面，圓錐面、螺紋表面、成形回轉(zhuǎn)體面等。對(duì)于盤類零件可以進(jìn)行鉆孔、擴(kuò)孔、絞孔、錘孔等。機(jī)床還可以完成車端面、切槽、倒角等 加工。3.2.2數(shù)控銃床：適于加工三維復(fù)雜曲面，在汽車、航空航天、模具等行業(yè)被廣泛采用?？煞譃閿?shù)控立式 銃床、數(shù)控臥式銃床、數(shù)控仿形銃床等。3.2.3

30、加工中心：一般認(rèn)為帶有自動(dòng)刀具交換裝置（ATC）的數(shù)控鏤銃床，稱為加工中心?？梢赃M(jìn)行銃、錘、鉆、擴(kuò)、皎、攻絲等多種工序加工。不能包括磨削功能，因?yàn)槲⒓?xì)的磨粒可能進(jìn)入機(jī)床 導(dǎo)軌，從而破壞機(jī)床的精度。而磨床上有特殊的保護(hù)措施。加工中心可分為立式加工中心、 臥式加工中心。立式的主軸是垂直方向的，臥式的主軸是水平方向的。3.2.4數(shù)控鉆床：分為立式鉆床和臥式鉆床。主要完成鉆孔、攻絲功能，同時(shí)也可以完成簡(jiǎn)單的銃削功能。刀庫可以存放多種刀具。3.2.5數(shù)控磨床： 用在高硬度、高精度加工表面。平面磨床、內(nèi)圓磨床、輪廓磨床等。隨著自動(dòng)砂輪補(bǔ)償技術(shù)、 自動(dòng)砂輪修整技術(shù)和磨削固定循環(huán)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控磨床的功能越來

31、越強(qiáng)。3.2.6數(shù)控電火花成形機(jī)床(EDM Machine ):特種加工方法，利用兩個(gè)不同極性的電極在絕緣體中產(chǎn)生放電現(xiàn)象，去除材料進(jìn)而完成加工，適用于形狀復(fù)雜的模具、難加工材料。3.2.7數(shù)控線切割機(jī)床：原理與電火花成形機(jī)床一樣，就是電極是電機(jī)絲，加工液一般是去離子水。第4章數(shù)控機(jī)床的使用數(shù)控機(jī)床是綜合應(yīng)用計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制、自動(dòng)檢測(cè)及精密機(jī)械等高新技術(shù)的產(chǎn)物，是技術(shù)密集度及自動(dòng)化程度很高的典型機(jī)電一體化加工設(shè)備。它與普通機(jī)床相比，其優(yōu)越性是顯而易見的，不僅零件加工精度高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，且自動(dòng)化程度極高，可減輕工人的體力勞動(dòng)強(qiáng)度 大大提高了生產(chǎn)效率，特別值得一提的是數(shù)控機(jī)床可完成普通機(jī)床難以完成

32、或根本不能加工 的復(fù)雜曲面的零件加工，因而數(shù)控機(jī)床在機(jī)械制造業(yè)中的地位愈來愈顯得重要。數(shù)控機(jī)床體現(xiàn)了當(dāng)前世界機(jī)床技術(shù)進(jìn)步的主流，是衡量機(jī)械制造工藝水平的重要指標(biāo)，在柔性生產(chǎn)和計(jì)算 機(jī)集成制造等先進(jìn)制造技術(shù)中起著重要的基礎(chǔ)核心作用。因此，如何更好的使用數(shù)控機(jī)床是一個(gè)很重要的問題。4.1數(shù)控加工的概念數(shù)控機(jī)床的工作原理就是將加工過程所需的各種操作(如主軸變速、工件的松開與夾緊、進(jìn)刀與退刀、開車與停車、自動(dòng)關(guān)停冷卻液)和步驟以及工件的形狀尺寸用數(shù)字化的代碼表 示，通過控制介質(zhì)(如穿孔紙帶或磁盤等)將數(shù)字信息送入數(shù)控裝置，數(shù)控裝置對(duì)輸入的信 息進(jìn)行處理與運(yùn)算，發(fā)出各種控制信號(hào)， 控制機(jī)床的伺服系統(tǒng)或其

33、他驅(qū)動(dòng)元件，使機(jī)床自動(dòng)加工出所需要的工件。所以，數(shù)控加工的關(guān)鍵是加工數(shù)據(jù)和工藝參數(shù)的獲取，即數(shù)控編程。 數(shù)控加工一般包括以下幾個(gè)內(nèi)容：(1) 圖紙分析，確定需要數(shù)控加工的部分；(2 )利用圖形軟件(如 Mastercam軟件)對(duì)需 要數(shù)控加工的部分造型；(3) 根據(jù)加工條件，選擇合適的加工參數(shù)，生成加工軌跡(包括粗加工、半精加工、 精加工軌跡)；(4) 軌跡的仿真檢驗(yàn)；(5) 生成G代碼；(6) 傳給機(jī)床加工。4. 2數(shù)控機(jī)床使用中應(yīng)注意的事項(xiàng)使用數(shù)控機(jī)床之前，應(yīng)仔細(xì)閱讀機(jī)床使用說明書以及其他有關(guān)資料，以便正確操作使用機(jī)床，并注意以下幾點(diǎn)：(1) 機(jī)床操作、維修人員必須是掌握相應(yīng)機(jī)床專業(yè)知識(shí)的

34、專業(yè)人員或經(jīng)過技術(shù)培訓(xùn)的 人員，且必須按安全操作規(guī)程及安全操作規(guī)定操作機(jī)床；(2) 非專業(yè)人員不得打開電柜門， 打開電柜門前必須確認(rèn)已經(jīng)關(guān)掉了機(jī)床總電源開關(guān)。 只有專業(yè)維修人員才允許打開電柜門，進(jìn)行通電檢修；(3) 除一些供用戶使用并可以改動(dòng)的參數(shù)外，其它系統(tǒng)參數(shù)、主軸參數(shù)、伺服參數(shù)等， 用戶不能私自修改，否則將給操作者帶來設(shè)備、工件、人身等傷害；(4 )修改參數(shù)后，進(jìn)行第一次加工時(shí)，機(jī)床在不裝刀具和工件的情況下用機(jī)床鎖住、 單程序段等方式進(jìn)行試運(yùn)行，確認(rèn)機(jī)床正常后再使用機(jī)床；(5) 機(jī)床的PLC 程序是機(jī)床制造商按機(jī)床需要設(shè)計(jì)的，不需要修改。不正確的修改， 操作機(jī)床可能造成機(jī)床的損壞，甚至傷

35、害操作者；(6) 建議機(jī)床連續(xù)運(yùn)行最多 24小時(shí)，如果連續(xù)運(yùn)行時(shí)間太長(zhǎng)會(huì)影響電氣系統(tǒng)和部分 機(jī)械器件的壽命，從而會(huì)影響機(jī)床的精度；(7) 機(jī)床全部連接器、接頭等，不允許帶電拔、插操作，否則將引起嚴(yán)重的后果。第5章數(shù)控機(jī)床的維護(hù)數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用越來越廣泛， 相關(guān)數(shù)控機(jī)床技術(shù)方面文章本也很多，但對(duì)如何正確使用數(shù)控機(jī)床，如何對(duì)其進(jìn)行有效的維護(hù)等方面的論述不是很多。科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)機(jī)械產(chǎn)品提出了高精度、高復(fù)雜性的要求，而且產(chǎn)品的更新?lián)Q代也在加快，這對(duì)機(jī)床設(shè)備不僅提出了精度和效率的要求，而且也對(duì)其提出了通用性和靈活性的要求。數(shù)控機(jī)床就是針對(duì)這種要求而產(chǎn)生的一種新型自動(dòng)化機(jī)床。數(shù)控機(jī)床集微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)

36、技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)及伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)、精密機(jī)械技術(shù)于一體， 是機(jī)電一體化的典型產(chǎn)品。它本身又是機(jī)電一體化的重要組成部分，是現(xiàn)代機(jī)床技術(shù)水平的重要標(biāo)志。 數(shù)控機(jī)床體現(xiàn)了當(dāng)前世界機(jī)床技術(shù)進(jìn)步的主流， 是衡量機(jī)械制造工藝水平的重要指標(biāo)，在柔性生產(chǎn)和計(jì)算機(jī)集成制造等先進(jìn)制造技術(shù)中起著重要的基礎(chǔ)核心作用。因此，如何更好的使用數(shù)控機(jī)床是一個(gè)很重要的問題。由于數(shù)控機(jī)床是一種價(jià)格昂貴的精密設(shè)備，因此，其維護(hù)更是不容忽視。具體有以下措施：5. 1配備高素質(zhì)的編程、操作和維護(hù)人員數(shù)控機(jī)床是綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、精密測(cè)量技術(shù)和機(jī)床設(shè)計(jì)等先進(jìn)技術(shù)的典型機(jī)電一體化產(chǎn)品，其控制系統(tǒng)復(fù)雜、價(jià)格昂貴。因此配備的人員必須

37、具備以下基本素質(zhì)， 應(yīng)有高度的責(zé)任心和良好的職業(yè)道德。二是具有較廣的知識(shí)面和勤學(xué)習(xí)、善思考、多動(dòng)手的良好工作習(xí)慣。負(fù)責(zé)日常維護(hù)的人員， 不僅要掌握計(jì)算機(jī)原理、電子電工技術(shù)、自動(dòng)控制與電力拖動(dòng)、測(cè)量技術(shù)、機(jī)械傳動(dòng)及切削加工工藝知識(shí)，而且要具有一定的英語基礎(chǔ)和較強(qiáng)的動(dòng)手實(shí)踐能力。才能全面掌控?cái)?shù)控機(jī)床， 所以培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)和崗位技能，是學(xué)院數(shù)控設(shè)備良好運(yùn)行的基本保障。5. 2建立數(shù)控設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)制度13數(shù)控機(jī)床種類多，各類數(shù)控機(jī)床因其功能，結(jié)構(gòu)及系統(tǒng)不同，各具不同的特性。其維護(hù)保養(yǎng)的內(nèi)容和細(xì)則也各有其特色，具體應(yīng)根據(jù)其機(jī)床種類、型號(hào)及實(shí)際使用情況，并參照機(jī)床使用說明書要求，針對(duì)性地制訂并嚴(yán)格制

38、定日常維護(hù)保養(yǎng)制度是非常必要的。日常維護(hù)工作可以分為每天檢查、每周檢查、每半年檢查和不定期檢查等各種檢查周期。檢查內(nèi)容為常規(guī)檢查內(nèi)容。對(duì)一些頻繁運(yùn)動(dòng)的元、部件（無論是機(jī)械傳動(dòng)部分還是驅(qū)動(dòng)控制部分），都應(yīng)該作為定期的檢查對(duì)象。如重復(fù)定位精度，必須每次技能鑒定前作重點(diǎn)檢查，以保證學(xué)生在考核中得到較好的尺寸精度。另外對(duì)于儲(chǔ)存器（CMOS）供電電池，應(yīng)在數(shù)控系統(tǒng)通電狀態(tài)下更換新電池，以確保存儲(chǔ)參數(shù)不丟失，數(shù)控系統(tǒng)正常運(yùn)行。5. 3建立數(shù)控機(jī)床正常使用時(shí)的維護(hù)措施數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床的核心部件，因此，數(shù)控機(jī)床的維護(hù)主要是數(shù)控系統(tǒng)的維護(hù)。數(shù)控系統(tǒng)經(jīng)過一段較長(zhǎng)時(shí)間的使用，電子元器件性能要老化甚至損壞，有些機(jī)械

39、部件更是如此。為了盡量地延長(zhǎng)元器件的壽命和零部件的磨損周期，防止各種故障，特別是惡性事故的發(fā)生，就必須對(duì)敷控系統(tǒng)進(jìn)行日常的維護(hù)。概括起來，應(yīng)注意下幾個(gè)方面。1. 制訂數(shù)控系統(tǒng)日常維護(hù)的規(guī)章制度根據(jù)各種部件特點(diǎn)。 確定各自保養(yǎng)條例。 如明文規(guī)定哪些地方需要夭夭清理 .如CNC系 統(tǒng)的輸入/輸出單元 一光電閱讀機(jī)的清潔。檢查機(jī)械結(jié)構(gòu)部分是否潤(rùn)滑良好等 ），哪些部件要 定期檢查或更換（如直流伺服電動(dòng)機(jī) 電刷和換向器應(yīng)每月檢查一次）2. 應(yīng)盡量少開數(shù)控柜和強(qiáng)電柜的門 ，因?yàn)樵跈C(jī)加工車間的空氣中一般都含有油霧、灰塵甚至金屬粉。一旦它們落在數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)的印制線路或電器件上。容易引起元器件間絕緣電阻下降,甚至

40、導(dǎo)致元器件及印制線路的損壞。有的用戶在夏天為了使數(shù)控系統(tǒng)超負(fù)荷長(zhǎng)期工作，打開數(shù)控柜的門來散熱，這是種絕不可取的方法，最終會(huì)導(dǎo)致數(shù)控系統(tǒng)的加速損壞。正確的方法 是降低數(shù)控系統(tǒng)的外部環(huán)境溫度。因此，應(yīng)該有一種嚴(yán)格的規(guī)定，除非進(jìn)行必要的調(diào)整和維修，不允許隨便開啟柜門，更不允許在使用時(shí)敞開柜門。3. 定時(shí)清掃數(shù)控柜的散熱通風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)每天檢查數(shù)控系統(tǒng)柜上各個(gè)冷卻風(fēng)扇工作是否正常，應(yīng)視工作環(huán)境狀況，每半年或每季度檢查一次風(fēng)道過濾器是否有堵塞現(xiàn)象。如果過濾網(wǎng)上灰塵積聚過多，需及時(shí)清理，否則將會(huì)引起數(shù)控系統(tǒng)柜內(nèi)溫度高 （一般不允許超 55 C），造成 過熱報(bào)警或數(shù)控系統(tǒng)工作不可靠。4. 經(jīng)常監(jiān)視數(shù)控系統(tǒng)用的電網(wǎng)

41、電壓FANUC公司生產(chǎn)的數(shù)控系統(tǒng)，允許電網(wǎng)電壓在額定 值的85% 110%的范圍內(nèi)波動(dòng)。如果超出此范圍 ，就會(huì)造成系統(tǒng)不能正常工作 ，甚至?xí)?數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部電子部件損壞。5. 定期更換存儲(chǔ)囂用電池比如FANUC公司所生產(chǎn)的數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)的存儲(chǔ)器有兩種：一是不需電池保持的磁泡存儲(chǔ)器。二是需要用電池保持的CMOS RAM器件，為了在數(shù)控系統(tǒng)不通電期間能保持存儲(chǔ)的內(nèi)容，內(nèi)部設(shè)有可充電電池維持電路 ，在數(shù)控系統(tǒng)通電時(shí) ，由+5V電源經(jīng)一個(gè)二極管向 CMOS RAM供電，并對(duì)可充電電池進(jìn)行充電；當(dāng)數(shù)控系統(tǒng)切斷電源時(shí)，則改 為由電池供電來維持 CMOS RAM內(nèi)的信息，在一般情況下，即使電池尚未失效，也應(yīng)每

42、年更 換15一次電池，以便確保系統(tǒng)能正常工作。另外，一定要注意，電池的更換應(yīng)在散控系統(tǒng)供電狀態(tài)下進(jìn)行。5.4做好數(shù)控裝置的維護(hù)5.4.1做好機(jī)床排故工作。機(jī)床一旦出現(xiàn)報(bào)警，說明機(jī)床已出現(xiàn)故障或處在非正常工作狀態(tài)。應(yīng)該首先查明原因， 然后才能繼續(xù)運(yùn)行。數(shù)控機(jī)床一旦停機(jī)，直接影響實(shí)習(xí)教學(xué)計(jì)劃，后果非常嚴(yán)重。因此，維 護(hù)人員必須要有高超技術(shù)和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)，認(rèn)真作好維修記錄，對(duì)故障發(fā)生的原因進(jìn)行科學(xué)地分析，發(fā)現(xiàn)故障的根源與規(guī)律，從而排除機(jī)床故障。5.4.2注意數(shù)控裝置的防塵。首先，除進(jìn)行必要的檢修外， 平時(shí)應(yīng)盡量少開柜門， 因?yàn)楣耖T常開易使空氣中飄浮的灰 塵、油霧和金屬粉末落在印刷線路板上和電器接插

43、件上，很容易造成元器件之間的絕緣電阻下降，從而引發(fā)故障甚至造成元器件損壞，所以加強(qiáng)數(shù)控柜和強(qiáng)電柜的密封管理很重要。有些數(shù)控機(jī)床的主軸速度控制單元安裝在強(qiáng)電柜中，強(qiáng)電柜門關(guān)的不嚴(yán)是使電器元件損壞、是數(shù)控系統(tǒng)控制失靈的一個(gè)原因。其次，對(duì)一些已受外部灰塵、 油霧污染的電路板和接插件可采用專用電子清潔劑噴洗。5.4.3重視數(shù)控裝置的散熱。應(yīng)每天檢查數(shù)控系統(tǒng)柜上各個(gè)冷卻風(fēng)扇工作是否正常，應(yīng)視工作環(huán)境狀況，每半年或每季度檢查一次風(fēng)道過濾器是否有堵塞現(xiàn)象。如果過濾網(wǎng)上灰塵積聚過多，需及時(shí)清理，否則將會(huì)引起數(shù)控系統(tǒng)柜內(nèi)溫度高 （一般不允許超過 55C）,造成過熱報(bào)警或數(shù)控系統(tǒng)工作不可 靠。5.4.4應(yīng)盡量少開

44、數(shù)控柜和強(qiáng)電柜的門。因?yàn)樵跈C(jī)加工車間的空氣中一般都含有油霧、灰塵甚至金屬粉末。一旦它們落在數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)的印制線路或電器件上，容易引起元器件間絕緣電阻下降，甚至導(dǎo)致元器件及印制線路的損壞。有的用戶在夏天為了使數(shù)控系統(tǒng)超負(fù)荷長(zhǎng)期工作，打開數(shù)控柜的門來散熱， 這是種絕不可取的方法，最終會(huì)導(dǎo)致數(shù)控系統(tǒng)的加速損壞。正確的方法是降低數(shù)控系統(tǒng)的外部環(huán)境溫度。因此，應(yīng)該有一種嚴(yán)格的規(guī)定，除非進(jìn)行必要的調(diào)整和維修，不允許隨便開啟柜門， 更不允許在使用時(shí)敞開柜門。5.4.5數(shù)控系統(tǒng)長(zhǎng)期不用時(shí)的維護(hù)。為提高數(shù)控系統(tǒng)的利用率和減少數(shù)控系統(tǒng)的故障，數(shù)控機(jī)床應(yīng)滿負(fù)荷使用，而不要長(zhǎng)期閑置不用，由于某種原因，造成數(shù)控系統(tǒng)長(zhǎng)期閑

45、置不用時(shí)， 為了避免數(shù)控系統(tǒng)損壞， 需注意 以下兩點(diǎn)：（1）要經(jīng)常給數(shù)控系統(tǒng)通電， 特別是在環(huán)境濕度較大的梅雨季節(jié)更應(yīng)如此，在機(jī)床鎖住不動(dòng)的情況下（即伺服電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)時(shí)），讓數(shù)控系統(tǒng)空運(yùn)行。利用電器元件本身的發(fā)熱來驅(qū)散數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)的潮氣，保證電子器件性能穩(wěn)定可靠，實(shí)踐證明，在空氣濕度較大的地區(qū)，經(jīng)常通電是降低故障率的一個(gè)有效措施。（2）數(shù)控機(jī)床采用直流進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)和直流主軸伺服驅(qū)動(dòng)的，應(yīng)將電刷從直流電動(dòng)機(jī)中取出，以免由于化學(xué)腐蝕作用，使換向器表面腐蝕，造成換向性能變壞，甚至使整臺(tái)電動(dòng)機(jī)損壞。第6章數(shù)控機(jī)床的發(fā)展情況6.1.當(dāng)代數(shù)控機(jī)床發(fā)展的特征6.1.1高精度化當(dāng)代工業(yè)產(chǎn)品對(duì)精度提出了越來越高的要

46、求，象儀器、鐘表、家用電器等等都有相當(dāng)高精度的零件，典型的高精度零件如陀螺框架、伺服閥體、渦輪葉片、非球面透鏡、光盤、磁 頭、反射鼓等，這些零件的尺寸精度要求均在微米、亞微米級(jí)。因此，加工這些零件的機(jī)床也必須受到需求的牽引而向高精度發(fā)展。如中等規(guī)格的普通機(jī)加中心的定位精度，八十年代初為土 0.012 mm/300mm,到了九十年代初，已提高為土 0.0020. 005mm/全程（如瑞士 DIXI公司 的座標(biāo)錘銃中心）。航天工業(yè)是當(dāng)今高精度數(shù)控加工機(jī)床發(fā)展的典型的受益工業(yè)部門之一。 第一代慣性器件、伺服機(jī)構(gòu)等高精度儀表零件的高精度關(guān)鍵部位的尺寸精度均在1 m以下。而當(dāng)前第二代慣性器件，以動(dòng)馬達(dá)為

47、例，其關(guān)鍵部位的尺寸精度已提高到0.10.2m，為適應(yīng)這種要求，機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)精度已達(dá)到0.1m以下。當(dāng)前一些透鏡、磁盤等的精度也已要求0.1m以下的精度，為適應(yīng)這種需要，數(shù)控機(jī)床和機(jī)械加工中心也必須提高精度，才能與之相適應(yīng)。為此,在計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展的推動(dòng)下，各種加工精度補(bǔ)償技術(shù)得到應(yīng)用和發(fā)展。機(jī)床的結(jié)構(gòu)材料，在高精度機(jī)床上也已開始普遍使用各種性能穩(wěn)定、溫度影響小新型材料：如花崗巖、人造花崗巖、精密陶瓷、Invar、Superinvar、Zerodur等。典型的實(shí)例有瑞士Studer的精密磨床（S系列），其床身采用人造花崗巖；日本東京精密公司的三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)結(jié)構(gòu)件大多是花崗巖，而關(guān)鍵部位采用的是精密

48、陶瓷；德國(guó)Heidenhain公司的高精度光柵尺，是用Zerodur制造，其精度達(dá)0.2um/200um。為了保證機(jī)床的直線性精度，導(dǎo)軌普遍采用雙 V型，超高速主軸則采用Si3N4陶瓷滾珠的軸承。6.1.2高速度化提高生產(chǎn)率是機(jī)床技術(shù)發(fā)展的的永恒主題，這也表現(xiàn)在提高機(jī)床主軸的轉(zhuǎn)速上。在八十年代中期，中等規(guī)格的機(jī)加中心的最高轉(zhuǎn)速為40006000r/min;而傳統(tǒng)機(jī)床的轉(zhuǎn)速均在3000r/ min以下；而到了九十年代，則達(dá)到了 800012000r/min，甚至達(dá)到50 000 r/min，為了適應(yīng)主 軸的高速化，滾珠軸承采用油氣潤(rùn)滑、噴霧潤(rùn)滑、環(huán)下潤(rùn)滑，使用陶瓷滾珠軸承等，各種新型軸承如靜壓軸

49、承、動(dòng)壓軸承、磁力懸浮軸承等也開始得到應(yīng)用。另一方面，為提高生產(chǎn)率，縮短工具交換和托板交換等非切削時(shí)間也有很大的進(jìn)步。如數(shù)控車床的刀架轉(zhuǎn)位時(shí)間已從130s，減少到0.40.6 s;機(jī)加中心的換刀機(jī)構(gòu)的改進(jìn) ，換刀時(shí)間也從510減少到1s 3s;托板交換 時(shí)間則由1220 s減少到610 s，有的少到2.5 ;坐標(biāo)軸的快速移動(dòng)目前已提高到1824m/min,甚至達(dá)到3040 m/min。所有這些對(duì)縮短非切削時(shí)間都起了很大的作用。上述各項(xiàng)措施突出表明了高速化對(duì)提高生產(chǎn)率的作用。6.1.3高柔性化當(dāng)代產(chǎn)品的多樣化和個(gè)性化 ，對(duì)機(jī)床提出了更高的柔性加工要求。如：車削加工中心可以進(jìn)行銃削、鉆孔;銃削加工

50、中心可以車削、鉆孔、攻絲；切削與磨削可在一臺(tái)機(jī)床上完成；最近還有一家日本公司為滿足用戶需要，將電加工與切削加工集成于一臺(tái)機(jī)床上完成。這種將各種加工功能在一臺(tái)機(jī)床上進(jìn)行集成，均是為了能在一臺(tái)機(jī)床上實(shí)現(xiàn)一次裝夾就能完成不同工件的不同的加工要求，以充分展示機(jī)床加工的柔性。而機(jī)械加工中心的出現(xiàn)，正是適合了這種發(fā)展趨勢(shì)，并與當(dāng)代產(chǎn)品的多樣化和個(gè)性化發(fā)展默契配合。單件、小批量產(chǎn)品的傳統(tǒng)加 工，許多精密零件的生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間很長(zhǎng)，如慣性平臺(tái)的四大件，以往的小批量的生產(chǎn)準(zhǔn)備周期 要長(zhǎng)達(dá)一年半以上，而使用機(jī)械加工中心，則可在同一機(jī)械加工中心上逐個(gè)完成臺(tái)體、外環(huán)、 內(nèi)環(huán)和基座這四大件的加工，成套提供裝配，大大縮短了生

51、產(chǎn)準(zhǔn)備周期和加工時(shí)間。6.1.4高度白動(dòng)化自動(dòng)化是指在全部加工過程中，減少人的“介入”，而能自動(dòng)地完成規(guī)定的任務(wù)。傳統(tǒng)的自動(dòng)化往往與大批量生產(chǎn)加工聯(lián)系在一起，使用大量專用機(jī)床和組合機(jī)床。而目前可以通過數(shù)控機(jī)床和機(jī)械加工中心，不僅能在大批量生產(chǎn)中實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化加工，也可在小批量、多品種產(chǎn)品的加工中實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)。另外還應(yīng)注意的是自動(dòng)化的“面”也在不斷擴(kuò)展，如自動(dòng)編程、自動(dòng)換刀、自動(dòng)上下料（工件）、自動(dòng)加工、自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)監(jiān)控、自動(dòng)診斷、自動(dòng)對(duì)刀、自 動(dòng)傳輸、自動(dòng)調(diào)度、自動(dòng)管理等等。自動(dòng)化程度的提高，進(jìn)一步推動(dòng)了標(biāo)準(zhǔn)化和進(jìn)線的生產(chǎn)能力。機(jī)械加工的自動(dòng)化大大提高了生產(chǎn)率，但檢測(cè)計(jì)量往往是一個(gè)薄弱環(huán)節(jié)。如

52、復(fù)雜箱體的加工，在機(jī)械加工中心上的加工周期已縮短到幾個(gè)小時(shí)，而傳統(tǒng)檢測(cè)，則需要幾倍于加工時(shí)間。而今生產(chǎn)型三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)進(jìn)入生產(chǎn)線，緩解了這種矛盾，使自動(dòng)化更加全面。另外，數(shù)控機(jī)床也有了自動(dòng)檢測(cè)的系統(tǒng)（如英國(guó)Renishaw公司的測(cè)量系統(tǒng)），使在線檢測(cè)成為現(xiàn)實(shí)，檢測(cè)自動(dòng) 化更加完善。6.1.5造型宜人化當(dāng)一臺(tái)機(jī)床展示時(shí)，是其外觀給人們留下第一形象。近年來，機(jī)床造型的宜人化已成為一門學(xué)科，宜人化的內(nèi)容，除了外觀、顏色之外，考慮操作使用時(shí)方便、省力等人體學(xué)知識(shí)也是一 個(gè)重要的方面。好的數(shù)控機(jī)床不僅要功能齊全、操作可靠安全、性能良好，而且要成為外觀宜人和符合操作人體學(xué)的一件藝術(shù)品。6.1.6高的可靠性這

53、是一項(xiàng)硬指標(biāo)，好的數(shù)控機(jī)床的無故障工作時(shí)間（MTBF）目前已達(dá)到30000h以上，甚至更高。航天工業(yè)總公司在儀表可靠性方面積累有相當(dāng)豐富的經(jīng)驗(yàn)，這可以移植到機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)上來。如在技術(shù)管理上通常使用的元件篩選、在線裝配、整機(jī)調(diào)試及環(huán)境試驗(yàn)、全面質(zhì) 17量管理等等都可有借鑒之處。隨著電子信息技術(shù)的發(fā)展， 世界機(jī)床業(yè)已進(jìn)入了以數(shù)字化制造技術(shù)為核心的機(jī)電一體化 時(shí)代，其中數(shù)控機(jī)床就是代表產(chǎn)品之一。數(shù)控機(jī)床是制造業(yè)的加工母機(jī)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要基礎(chǔ)。它為國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)部門提供裝備和手段，具有無限放大的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效應(yīng)。目前，歐、 美、日等工業(yè)化國(guó)家已先后完成了數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，而中國(guó)從20世紀(jì)80年代開始起步

54、，仍處于發(fā)展階段。6.2國(guó)內(nèi)數(shù)控機(jī)床的發(fā)展情況斗五”期間，中國(guó)數(shù)控機(jī)床行業(yè)實(shí)現(xiàn)了超高速發(fā)展。其產(chǎn)量2001年為17521臺(tái)，2002年24803臺(tái)，2003年36813臺(tái)，2004年51861臺(tái)，2004年產(chǎn)量是 2000年的3.7倍，平均年 增長(zhǎng)39%; 2005年國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床產(chǎn)量 59639臺(tái)，接近6萬臺(tái)大關(guān)，是 九五”末期的4.24倍。 斗五”期間，中國(guó)機(jī)床行業(yè)發(fā)展迅猛的主要原因是市場(chǎng)需求旺盛。固定資產(chǎn)投資增速快、汽車和機(jī)械制造行業(yè)發(fā)展迅猛、外商投資企業(yè)增長(zhǎng)速度加快所致。2006年，中國(guó)數(shù)控金切機(jī)床產(chǎn)量達(dá)到85756臺(tái)，同比增長(zhǎng)32.8%,增幅高于金切機(jī)床產(chǎn)量增幅18.4個(gè)百分點(diǎn)，進(jìn)而使

55、金切機(jī)床產(chǎn)值數(shù)控化率達(dá)到37.8%，同比增加2.3個(gè)百分點(diǎn)。此外，數(shù)控機(jī)床在外貿(mào)出口方面亦業(yè)績(jī)驕人，全年實(shí)現(xiàn)出口額3.34億美元，同比增長(zhǎng)63.14%,高于全部金屬加工機(jī)床出口額增幅18.58個(gè)百分點(diǎn)。2007年，中國(guó)數(shù)控金切機(jī)床產(chǎn)量達(dá)123,257臺(tái)，數(shù)控金屬成形機(jī)床產(chǎn)量達(dá) 3,011臺(tái)；國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床擁有量約50萬臺(tái)，進(jìn)口約20萬臺(tái)。2008年10月，中國(guó)數(shù)控機(jī)床產(chǎn)量達(dá)105,780臺(tái)，比2007年同比增長(zhǎng)2.96%。長(zhǎng)期以來，國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床始終處于低檔迅速膨脹，中檔進(jìn)展緩慢，高檔依靠進(jìn)口的局面，特別是國(guó)家重點(diǎn)工程需要的關(guān)鍵設(shè)備主要依靠進(jìn)口，技術(shù)受制于人。究其原因，國(guó)內(nèi)本土數(shù)控機(jī)床企業(yè)大多處于

56、 粗放型”階段，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)水平、質(zhì)量、精度、性能等方面與國(guó)外先進(jìn) 水平相比落后了 5-10年；在高、精、尖技術(shù)方面的差距則達(dá)到了10-15年。同時(shí)中國(guó)在應(yīng)用技術(shù)及技術(shù)集成方面的能力也還比較低，相關(guān)的技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的研究制定相對(duì)滯后，國(guó)產(chǎn)的數(shù)控機(jī)床還沒有形成品牌效應(yīng)。同時(shí)，中國(guó)的數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)目前還缺少完善的技術(shù)培訓(xùn)、服務(wù)網(wǎng)絡(luò)等支撐體系，市場(chǎng)營(yíng)銷能力和經(jīng)營(yíng)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(shí)產(chǎn)權(quán)的數(shù)控系統(tǒng)少之又少，制約了數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。國(guó)外公司在中國(guó)數(shù)控系統(tǒng)銷量中的80%以上是普及型數(shù)控系統(tǒng)。如果我們能在普及型數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)品快速產(chǎn)業(yè)化上取得突破，中國(guó)數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)就有望從根本上實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)略反擊。同時(shí)，還要建立起比較完備