數(shù)控加工技術(shù)及其最新進(jìn)展

一、數(shù)控加工的過程

制定工藝閱讀零件工藝分析數(shù)控編程程序傳輸雖然數(shù)控加工與傳統(tǒng)的機(jī)械加工相比，在加工的方法和內(nèi)容上有許多相似之處，但由于采用了數(shù)字化的控制形式和數(shù)控機(jī)床，許多傳統(tǒng)加工過程中的人工操作被計(jì)算機(jī)和數(shù)控系統(tǒng)的自動(dòng)控制所取代。

閱讀零件圖紙：充分了解圖紙的技術(shù)要求，如尺寸精度、形位公差、表面粗糙度、工件的材料、硬度、加工性能以及工件數(shù)量等；工藝分析：根據(jù)零件圖紙的要求進(jìn)行工藝分析，其中包括零件的結(jié)構(gòu)工藝性分析、材料和設(shè)計(jì)精度合理性分析、大致工藝步驟等；制定工藝：根據(jù)工藝分析制定出加工所需要的一切工藝信息——如：加工工藝路線、工藝要求、刀具的運(yùn)動(dòng)軌跡、位移量、切削用量（主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給量、吃刀深度）以及輔助功能（換刀、主軸正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)、切削液開或關(guān)）等，并填寫加工工序卡和工藝過程卡；數(shù)控編程：根據(jù)零件圖和制定的工藝內(nèi)容，再按照所用數(shù)控系統(tǒng)規(guī)定的指令代碼及程序格式進(jìn)行數(shù)控編程；程序傳輸：將編寫好的程序通過傳輸接口，輸入到數(shù)控機(jī)床的數(shù)控裝置中。調(diào)整好機(jī)床并調(diào)用該程序后，就可以加工出符合圖紙要求的零件。

1.1數(shù)控加工工藝的概念

數(shù)控加工工藝是采用數(shù)控機(jī)床加工零件時(shí)所運(yùn)用各種方法和技術(shù)手段的總和，應(yīng)用于整個(gè)數(shù)控加工工藝過程。數(shù)控加工工藝是伴隨著數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生、發(fā)展而逐步完善起來的一種應(yīng)用技術(shù)，它是人們大量數(shù)控加工實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)。

1.2數(shù)控加工工藝過程

數(shù)控加工工藝過程是利用切削刀具在數(shù)控機(jī)床上直接改變加工對(duì)象的形狀、尺寸、表面位置、表面狀態(tài)等，使其成為成品或半成品的過程。

1.3數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容

選擇并確定進(jìn)行數(shù)控加工的內(nèi)容

數(shù)控加工的工藝分析

零件圖形的數(shù)學(xué)處理及編程尺寸設(shè)定值的確定

制定數(shù)控加工工藝方案確定工步和進(jìn)給路線選擇數(shù)控機(jī)床的類型

選擇和設(shè)計(jì)刀具、夾具與量具確定切削參數(shù)編寫、校驗(yàn)和修改加工程序首件試加工與現(xiàn)場問題處理

數(shù)控加工工藝技術(shù)文件的定型與歸檔

1.4數(shù)控加工工藝與普通加工工藝的區(qū)別及特點(diǎn)

由于數(shù)控加工采用了計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)和數(shù)控機(jī)床，使得數(shù)控加工具有加工自動(dòng)化程度高、精度高、質(zhì)量穩(wěn)定、生成效率高、周期短、設(shè)備使用費(fèi)用高等特點(diǎn)。在數(shù)控加工工藝上也與普通加工工藝具有一定的差異。

二、數(shù)控加工與工藝技術(shù)的新發(fā)展

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)突飛猛進(jìn)的發(fā)展，數(shù)控技術(shù)正不斷采用計(jì)算機(jī)、控制理論等領(lǐng)域的最新技術(shù)成就，使其朝著高速化、高精化、復(fù)合化、智能化、高柔性化及信息網(wǎng)絡(luò)化等方向發(fā)展。整體數(shù)控加工技術(shù)向著CIMS（計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)）方向發(fā)展。

1高速切削

高速加工技術(shù)是自上個(gè)世紀(jì)80年代發(fā)展起來的一項(xiàng)高新技術(shù)，其研究應(yīng)用的一個(gè)重要目標(biāo)是縮短加工時(shí)的切削與非切削時(shí)間，對(duì)于復(fù)雜形狀和難加工材料及高硬度材料減少加工工序，最大限度地實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的高精度和高質(zhì)量。由于不同加工工藝和工件材料有不同的切削速度范圍，因而很難就高速加工給出一個(gè)確切的定義。目前，一般的理解為切削速度達(dá)到普通加工切削速度的5～10倍即可認(rèn)為是高速加工。1.1高速切削的概念1.2關(guān)于高速加工主軸速度范圍的討論2007年6月28日，我們與成都飛機(jī)制造公司技術(shù)人員就航空件高速加工技術(shù)問題進(jìn)行了交流。根據(jù)目前國內(nèi)外高速技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，給出了目前情況下，高速加工主軸速度范圍的定義：n≤6000rpm，為低速；10000rpm≤n≤20000rpm,為亞高速范圍；n>20000rpm，為高速加工范圍

高速加工與傳統(tǒng)的數(shù)控加工方法相比沒有什么本質(zhì)的區(qū)別，兩者牽涉到同樣的工藝參數(shù)，但其加工效果相對(duì)于傳統(tǒng)的數(shù)控加工有著無可比擬的優(yōu)越性：1.3高速切削的優(yōu)點(diǎn)

簡化了傳統(tǒng)加工工藝；經(jīng)濟(jì)效益顯著提高。有利于提高生產(chǎn)率；有利于改善工件的加工精度和表面質(zhì)量；有利于延長刀具的使用壽命和應(yīng)用直徑較小的刀具；有利于加工薄壁零件和脆性材料；受高生產(chǎn)率的的驅(qū)使，高速速化已是現(xiàn)代代機(jī)床技術(shù)發(fā)發(fā)展的重要方方向之一。主主要表現(xiàn)在：：數(shù)控機(jī)床主軸軸高轉(zhuǎn)速工作臺(tái)高快速速移動(dòng)和高進(jìn)進(jìn)給速度1.4高速切削設(shè)備備的特點(diǎn)現(xiàn)在主軸加速速度可〉2.0g，采用高速電電主軸，靜壓壓軸承、磁懸懸浮軸承等現(xiàn)代高速機(jī)床床，采用高速速線性直線電電機(jī)直接托動(dòng)動(dòng)機(jī)床滑臺(tái)，，減少了機(jī)床床傳動(dòng)環(huán)節(jié)，，提高了機(jī)床床運(yùn)行速度及及定位精度，，滑臺(tái)移動(dòng)速速度可達(dá)120m/min。目前，高速加加工涉及到的的新技術(shù)主要要有：1.5高速切削涉涉及到的新新技術(shù)1.5.1高速主軸高速加工是是通過大幅幅度提高主主軸轉(zhuǎn)速和和加工進(jìn)給給速度來實(shí)實(shí)現(xiàn)的，為為了適應(yīng)這這種高速切切削加工，，主軸設(shè)計(jì)計(jì)采用了先先進(jìn)的主軸軸軸承、潤潤滑和散熱熱等新技術(shù)術(shù)；高速切削1.5.2適于高速加加工的數(shù)控控系統(tǒng)高速加工數(shù)數(shù)控系統(tǒng)需需要具備更更短的伺服服周期和更更高的分辨辨率，同時(shí)時(shí)具有待加加工軌跡監(jiān)監(jiān)控功能和和曲線插補(bǔ)補(bǔ)功能，以以保證在高高速切削時(shí)時(shí)，特別是是在4-5軸坐標(biāo)聯(lián)聯(lián)動(dòng)加工復(fù)復(fù)雜曲面輪輪廓時(shí)仍具具有良好的的加工性能能。高速切削1.5.3刀具技術(shù)刀具性能和和質(zhì)量對(duì)高高速切削加加工具有重重大影響，，新型刀具具材料的采采用，使切切削加工速速度大大提提高，從而而提高了生生產(chǎn)率，延延長了刀具具壽命。高速切削1.5.4刀夾裝置及及快速刀具具交換技術(shù)術(shù)在高速加工工中，切削削時(shí)間和每每個(gè)托盤化化零件加工工時(shí)間已顯顯著縮短。。高速、高高精度定位位的托盤交交換裝置已已成為今后后的發(fā)展方方向。高速加工作作為一種新新的技術(shù)，，其優(yōu)點(diǎn)是是顯而易見見的，它給給傳統(tǒng)的數(shù)數(shù)控加工帶帶來了一種種革命性的的變化，但但是，目前前既便是在在加工機(jī)床床水平先進(jìn)進(jìn)的瑞士、、德國、日日本、美國國，對(duì)這一一嶄新技術(shù)術(shù)的研究也也還處在不不斷的摸索索研究中。。有許多問問題有待于于解決：如如高速機(jī)床床的動(dòng)態(tài)、、熱態(tài)特性性；刀具材材料、幾何何角度和耐耐用度問題題；機(jī)床與與刀具間的的接口技術(shù)術(shù)（刀具的的動(dòng)平衡、、扭矩傳輸輸）；冷卻卻潤滑液的的選擇；CAD/CAM的程序后處處理問題；；高速加工工時(shí)刀具軌軌跡的優(yōu)化化問題等等等。國內(nèi)在在這一方面面的研究采采尚處于起起步階段，，要趕上并并盡快縮小小與國外同同行業(yè)間的的差距，還還有許多路路要走。1.5.5高速切削發(fā)發(fā)展?fàn)顩r及及趨勢(shì)高精加工是是高速加工工技術(shù)與數(shù)數(shù)控機(jī)床的的廣泛應(yīng)用用結(jié)果。以以前汽車零零件的加工工精度要求求在0.01mm數(shù)量級(jí)，現(xiàn)現(xiàn)在隨著計(jì)計(jì)算機(jī)硬盤盤、高精度度液壓軸承承等精密零零件的增多多，精整加加工所需精精度已提高高到0.1μm，加工精度度進(jìn)入了亞亞微米世界界。2高精加工2.1高精加工的的基本概念念2.2高精加工相相關(guān)技術(shù)提高機(jī)械設(shè)設(shè)備的制造造精度和裝裝配精度減小數(shù)控系系統(tǒng)的控制誤差差提高數(shù)控系系統(tǒng)的分辨辨率以微小程序序段實(shí)現(xiàn)連連續(xù)進(jìn)給使CNC控制單位精精細(xì)化提高位置檢檢測(cè)精度位置伺服系系統(tǒng)采用前前饋控制與與非線性控控制采用補(bǔ)償技技術(shù)齒隙補(bǔ)償絲桿螺距誤誤差補(bǔ)償?shù)毒哒`差補(bǔ)補(bǔ)償熱變形誤差差補(bǔ)償空間誤差綜綜合補(bǔ)償復(fù)合化加工工的兩重含含義：3復(fù)合化加工工一臺(tái)裝夾可可完成多工工種、多工工序企業(yè)向復(fù)合合型發(fā)展，，為用戶提提供成套服服務(wù)工序和工藝藝的集中工藝的成套即即數(shù)控技術(shù)智智能化程度度不斷提高高，體現(xiàn)在在以下幾個(gè)個(gè)方面：4控制智能化化加工過程自自適應(yīng)控制制技術(shù)加工參數(shù)的的智能優(yōu)化化與選擇故障自診斷斷功能智能化交流流伺服驅(qū)動(dòng)動(dòng)裝置智能CAD把工程數(shù)據(jù)據(jù)庫及其管管理系統(tǒng)、、知識(shí)庫及及其專家系系統(tǒng)、擬人人化用戶接接口管理系系統(tǒng)集于一一體?？刂浦悄芑^程智能制造技技術(shù)包括括專家系統(tǒng)統(tǒng)、模糊推推理和人工工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)三大部分分?？刂浦悄芑刂浦悄芑瘜＜蚁到y(tǒng)先是采集領(lǐng)領(lǐng)域?qū)＜业牡闹R(shí)，然然后將知識(shí)識(shí)分解為事事實(shí)與規(guī)則則，存儲(chǔ)于于知識(shí)庫中中，通過推推理作出決決策。模糊推理模糊推理又又稱模糊邏邏輯，它是是依靠模糊糊集和模糊糊邏輯模型型進(jìn)行多個(gè)個(gè)因素的綜綜合考慮，，采用關(guān)系系矩陣算法法模型、隸隸屬度函數(shù)數(shù)、加權(quán)、、約束等方方法，處理理模糊的、、不完全的的乃至相互互矛盾的信信息。人工神經(jīng)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是是人腦部分分功能的某某些抽象、、簡化與模模擬，由數(shù)數(shù)量巨大的的以神經(jīng)元元為主的處處理單元互互連構(gòu)成，，通過神經(jīng)經(jīng)元的相互互作用來實(shí)實(shí)現(xiàn)信息處處理。網(wǎng)絡(luò)功能正正逐漸成為為現(xiàn)代數(shù)控控機(jī)床、數(shù)數(shù)控系統(tǒng)的的特征之一一。諸如現(xiàn)現(xiàn)代數(shù)控機(jī)機(jī)床的遠(yuǎn)程程故障診斷斷、遠(yuǎn)程狀狀態(tài)監(jiān)控、、遠(yuǎn)程加工工信息共享享、遠(yuǎn)程操操作（危險(xiǎn)險(xiǎn)環(huán)境的加加工）、遠(yuǎn)遠(yuǎn)程培訓(xùn)等等都是以網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)功能為為基礎(chǔ)的。。5互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)化化美國波音公公司利用數(shù)數(shù)字文件作作為制造載載體，首次次利用網(wǎng)絡(luò)絡(luò)功能實(shí)現(xiàn)現(xiàn)了無圖紙紙制造波音音777新型客機(jī)。。圖示為波音音公司利用用計(jì)算機(jī)輔輔助設(shè)計(jì)對(duì)對(duì)777客機(jī)的零部部件進(jìn)行信信息化處理理?；ヂ?lián)網(wǎng)絡(luò)化化現(xiàn)代意義上上的快速成成型技術(shù)始始于70年年代末期出出現(xiàn)的立體體光刻技術(shù)術(shù)（SLA）,它是洶涌而而來的數(shù)字字化浪潮在在加工領(lǐng)域域中不可避避免的延拓拓，連續(xù)的的曲面被離離散成用STL文件表達(dá)的的三角面片片，零件在在加工方向向上被離散散成若干層層。這種離離散化使得得任意復(fù)雜雜的零件原原型都可以以加工出來來，加工過過程也大大大簡化了。。6快速原型創(chuàng)意測(cè)量計(jì)算機(jī)機(jī)輔助設(shè)計(jì)計(jì)計(jì)算機(jī)機(jī)工藝設(shè)計(jì)計(jì)計(jì)算機(jī)機(jī)輔助制造造數(shù)控加工構(gòu)思草圖快速原型現(xiàn)代產(chǎn)品開開發(fā)模式圖形文檔數(shù)控代碼工藝文檔產(chǎn)品快速原型快速原型的的英文縮寫寫為RP，在RP出現(xiàn)的初期期，其用途途主要是加加工產(chǎn)品原原型，隨著著成型工藝藝、材料的的進(jìn)步以及及快速制模模技術(shù)的發(fā)發(fā)展，RP已發(fā)展成能能直接或間間接制造功功能零件和和模具的快快速成型制制造,奠定定了在制造造業(yè)中的位位置,并且且形成了一一個(gè)不斷擴(kuò)擴(kuò)大的RP/RT市場。據(jù)WholersAssociates的統(tǒng)計(jì)，全全球RP設(shè)備已有近近7000臺(tái)，分布布在58個(gè)個(gè)國家?？焖僭蚏P技術(shù)發(fā)展到到今天已有有20余年年的歷史，，新的快速速成型工藝藝不斷產(chǎn)生生、功能不不斷完善、、精度不斷斷提高、成成型速度不不斷提高。?？焖僭屠纾弘S著固態(tài)激激光技術(shù)的的突破，高高達(dá)1000mw的紫外激光光器應(yīng)用在在SLA設(shè)備中，使使其成型速速度得到大大大提高，，激光器的的使用壽命命由最初的的2500小時(shí)延長長到上萬小小時(shí)。RP技術(shù)發(fā)展到到今天已有有20余年年的歷史，，新的快速速成型工藝藝不斷產(chǎn)生生、功能不不斷完善、、精度不斷斷提高、成成型速度不不斷提高。?？焖僭屠纾盒滦透咝阅苣芄饷魳渲某霈F(xiàn)，，解決了SLA的收縮變形形和強(qiáng)度等等問題。EOS公司的EOSINT_M激光金屬粉粉末燒結(jié)快快速成型設(shè)設(shè)備可直接接成型金屬屬零件或注注塑模具。。RP技術(shù)發(fā)展到到今天已有有20余年年的歷史，，新的快速速成型工藝藝不斷產(chǎn)生生、功能不不斷完善、、精度不斷斷提高、成成型速度不不斷提高。?？焖僭屠纾涸谲浖矫婷?，STL文件的處理理軟件不斷斷專業(yè)化，，使得各種種文件的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換和STL文件的修復(fù)復(fù)、處理、、操作等功功能日臻完完善，形成成了基于STL的CAD平臺(tái)。從RP/RT技術(shù)的現(xiàn)狀狀來看，未未來幾年的的主要發(fā)展展趨勢(shì)如下下：快速原型提高RP系統(tǒng)的速度度、控制精精度和可靠靠性開發(fā)專門用用于檢驗(yàn)設(shè)設(shè)計(jì)、模擬擬制品可視視化，而對(duì)對(duì)尺寸精度度、形狀精精度和表面面粗糙度要要求不高的的概念機(jī)。。研究開發(fā)成成本低、易易成形、變變形小、強(qiáng)強(qiáng)度高、耐耐久及無污污染的成形形材料。研究開發(fā)新新的成形方方法研究新的高高精度快速速模具工藝藝經(jīng)自動(dòng)化工工廠“通信信網(wǎng)絡(luò)”連連接的各個(gè)個(gè)子系統(tǒng)，，可構(gòu)成一一個(gè)有機(jī)聯(lián)聯(lián)系的整體體，即自動(dòng)動(dòng)化工廠。。計(jì)算機(jī)集集成制造反反映了制造造系統(tǒng)的這這一新發(fā)展展。計(jì)算機(jī)機(jī)集成制造造系統(tǒng)則是是技術(shù)上的的具體實(shí)現(xiàn)現(xiàn)，他能為為現(xiàn)代制造造企業(yè)追求求在激烈變變化中、動(dòng)動(dòng)態(tài)市場條條件下，具具有快速靈靈活響應(yīng)的的競爭優(yōu)勢(shì)勢(shì)提供所要要求的戰(zhàn)略略性系統(tǒng)技技術(shù)。7計(jì)算機(jī)集成成制造系統(tǒng)統(tǒng)（CIMS）計(jì)算機(jī)集成成制造系統(tǒng)統(tǒng)的發(fā)展可可以實(shí)現(xiàn)整整個(gè)機(jī)械制制造廠的全全盤自動(dòng)化化，成為自自動(dòng)化工或或無人化工工廠，是自自動(dòng)化制造造技術(shù)的發(fā)發(fā)展方向。。存儲(chǔ)運(yùn)輸模模塊的主要要功能有倉倉庫管理、、自動(dòng)搬運(yùn)運(yùn)等。各模塊的主主要功能：：計(jì)算機(jī)集成成制造系統(tǒng)統(tǒng)（CIMS）設(shè)計(jì)與工藝藝模塊制造模塊管理信息模模塊存儲(chǔ)運(yùn)輸模模塊CAD、CAE、CAPP、CAM等DNC、CNC、車間生產(chǎn)產(chǎn)計(jì)劃、作作業(yè)調(diào)度、、刀具管理理、質(zhì)量檢檢測(cè)與控制制、裝配、、自動(dòng)化倉倉庫、FMC/FMS等市場預(yù)測(cè)、、物料需求求計(jì)劃、生生產(chǎn)計(jì)算、、成本核算算及銷售等等CIMS集成的三個(gè)個(gè)階段：計(jì)算機(jī)集成成制造系統(tǒng)統(tǒng)（CIMS）信息集成針對(duì)設(shè)計(jì)、、管理和加加工制造中中大量存在在的自動(dòng)化化孤島，實(shí)實(shí)現(xiàn)信息正正確、高效效的共享和和交換，是是改善企業(yè)業(yè)技術(shù)和管管理水平必必須首先解解決的問題題。信息集成的的主要內(nèi)容容包括企業(yè)建模、、系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)方法、軟軟件工具和和規(guī)范異構(gòu)環(huán)境下下的信息集集成計(jì)算機(jī)集成成制造系統(tǒng)統(tǒng)（CIMS）過程集成對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)計(jì)開發(fā)中的的各串行過過程盡可能能多地轉(zhuǎn)變變?yōu)椴⑿羞^過程，在設(shè)設(shè)計(jì)時(shí)就考考慮到后續(xù)續(xù)工作中的的可制造性性、可裝配配性，設(shè)計(jì)計(jì)時(shí)考慮質(zhì)質(zhì)量，把設(shè)設(shè)計(jì)開發(fā)中中的信息大大循環(huán)變成成多個(gè)小循循環(huán)，可以以減少反復(fù)復(fù)，縮短開開發(fā)時(shí)間。。CIMS集成的三個(gè)個(gè)階段：計(jì)算機(jī)集成成制造系統(tǒng)統(tǒng)（CIMS）企業(yè)集成21世紀(jì)的制造造業(yè)必須面面隊(duì)全球制制造的新形形勢(shì)，充分分利用全球球的制造資資源，以便便更快、更更好、更省省地響應(yīng)市市場需求。。這就是敏敏捷制造的的思想。敏敏捷制造的的組織形式式是企業(yè)之之間針對(duì)某某一特定產(chǎn)產(chǎn)品，建立立企業(yè)動(dòng)態(tài)態(tài)聯(lián)盟（即即所謂虛擬擬企業(yè)）。。敏捷的企企業(yè)聯(lián)盟應(yīng)應(yīng)該是“兩兩頭大、中中間小”，，即強(qiáng)大的的新產(chǎn)品設(shè)設(shè)計(jì)與開發(fā)發(fā)能力和強(qiáng)強(qiáng)大的市場場開拓與競競爭的能力力?！爸虚g間小”即加加工制造設(shè)設(shè)備的能力力可以小。。多數(shù)零部部件可以靠靠協(xié)作解決決，企業(yè)可可以在全球球采購價(jià)格格最便宜、、質(zhì)量最好好的零部件件，因此企企業(yè)間的集集成是企業(yè)業(yè)優(yōu)化的新新臺(tái)階。CIMS集成的三個(gè)個(gè)階段：8數(shù)控系統(tǒng)的的發(fā)展8.1高精、高速速加工*5軸加加工功能和和復(fù)雜加工工功能的機(jī)機(jī)床采用5軸軸聯(lián)動(dòng)，可可以使用刀刀具最佳形形狀進(jìn)行加加工*復(fù)合數(shù)控控機(jī)床數(shù)控復(fù)合加加工機(jī)床的的開發(fā)和制制造已變成成數(shù)控機(jī)床床的一種發(fā)發(fā)展趨勢(shì)8.2“虛擬軸”機(jī)機(jī)床8.3數(shù)控系統(tǒng)的的開放8.1高精度、高高速加工FUNAC伺服電機(jī)帶帶有1.6×107脈沖/轉(zhuǎn)分辨率的的編碼器。。采用相應(yīng)應(yīng)的硬件，，可以產(chǎn)生生所謂“納納米控制””，也就是是在系統(tǒng)檢檢測(cè)分辨率率為1μm時(shí)，插補(bǔ)分分辨率可以以提高到1nm，在直線電機(jī)機(jī)驅(qū)動(dòng)的加加工中心上上加工，加加工速度為為30m/min時(shí)，其圓度度為2～3μm；在加工速度度為10m/min時(shí)，其圓度度為1μm。高速加工目目前速度已已達(dá)100m/min，主軸轉(zhuǎn)速達(dá)達(dá)60,000r/min控制方法：：Lookahead,Jerk8.2“虛擬軸”機(jī)機(jī)床驅(qū)動(dòng)桿機(jī)架

動(dòng)平臺(tái)主軸電機(jī)伺服電機(jī)主軸刀具柔性夾具工件靜平臺(tái)圖1

并聯(lián)機(jī)床結(jié)構(gòu)示意圖驅(qū)動(dòng)并聯(lián)化化并聯(lián)加工中中心（又稱稱6條腿數(shù)數(shù)控機(jī)床、、虛軸機(jī)床床）是數(shù)控控機(jī)床在結(jié)結(jié)構(gòu)上取得得的重大突突破。特點(diǎn)并聯(lián)結(jié)構(gòu)機(jī)機(jī)床是現(xiàn)代代機(jī)器人與與傳統(tǒng)加工工技術(shù)相結(jié)結(jié)合的產(chǎn)物物；由于它沒有有傳統(tǒng)機(jī)床床所必需的的床身、立立柱、導(dǎo)軌軌等制約機(jī)機(jī)床性能提提高的結(jié)構(gòu)構(gòu)，具有現(xiàn)代機(jī)機(jī)器人的模模塊化程度度高、重量量輕和速度度快等優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)。數(shù)學(xué)上屬于于STEWARD平臺(tái)并聯(lián)運(yùn)動(dòng)機(jī)機(jī)床Hexaglide高速銑床主軸部件固定桿長的的桿件滑板滑板頂部配置6臺(tái)直線電電動(dòng)機(jī)數(shù)控技術(shù)的的發(fā)展過程程傳統(tǒng)封閉型系統(tǒng)數(shù)控NC-->CNC目前仍廣泛應(yīng)用于工業(yè)中PC-NC型準(zhǔn)開放式數(shù)控系統(tǒng)PC嵌入NC(利用PC擴(kuò)充NC)NC嵌入PC(PC+運(yùn)動(dòng)控制卡)90年代初開始，現(xiàn)市場已有產(chǎn)品軟件化開放式數(shù)控系統(tǒng)基于標(biāo)準(zhǔn)PC軟件化NC實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)90年代末提出，現(xiàn)已有SoftServo,OpenCNC，PA傳統(tǒng)封閉式式數(shù)控系統(tǒng)統(tǒng)的缺點(diǎn)（1）各各廠家產(chǎn)品品軟硬件不不兼容，主主流技術(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于PC軟硬件技術(shù)術(shù)，購買、、使用成本本高;（2）系統(tǒng)統(tǒng)功能固定定，不能充充分反映數(shù)數(shù)控設(shè)備制制造廠的生生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，，很難滿足足最終用戶戶的特殊要要求;（3）缺乏乏統(tǒng)一、有有效和高速速的通道與與外部互連連，信息被被鎖在“黑黑匣子”中中，成為自自動(dòng)化的““孤島”;（4）人機(jī)機(jī)界面不靈靈活，系統(tǒng)統(tǒng)的培訓(xùn)和和維護(hù)費(fèi)用用昂貴。PC-NC結(jié)構(gòu)構(gòu)的不足足（1）仍仍存在專專有硬件件（2）信信息的交交換還不不是完全全開放的的（3）與與I/O接口連連線多（4）成成本高（5）工工業(yè)化設(shè)設(shè)計(jì)不如如傳統(tǒng)數(shù)數(shù)控系統(tǒng)統(tǒng)軟件化開開放式是是數(shù)控系系統(tǒng)的發(fā)發(fā)展方向向（1）基基于標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)的PC硬件（2）信信息的完完全開放放，軟件件模塊的的PnP，，（3）與與I/O的連接為為現(xiàn)場總總線結(jié)構(gòu)構(gòu)PROFIBUS，SERCOS，，MACRO,HS-Link,IEEE1394a(b),實(shí)時(shí)以太太網(wǎng)（4）完完善的網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)功能能（5）成成本低開放式數(shù)數(shù)控系統(tǒng)統(tǒng)的主要要進(jìn)展開放性的的定義★可移植性性（Portability）--POSIX1003.1b★可縮放(升級(jí)））性（Scalability）★可擴(kuò)展性性（Extensibility）★可交換性性（Exchangeable））-Configurable★統(tǒng)一的操操作界面面（Uniformityinterface）國內(nèi)外研研究概況況國內(nèi)外主主要研究究計(jì)劃：：（1）美美國的NGC、、EMC、OMAC（2）歐共體的的ESPRIT6379OSACA（3）日本聯(lián)合合六大公公司成立立了OSEC組織（4）美美國MDSI公司、SoftServo和德國PA公司（5）國國內(nèi)華中中、航天天、藍(lán)天天、珠峰峰（6）大大學(xué)研究究計(jì)劃開放式數(shù)數(shù)控系統(tǒng)統(tǒng)的發(fā)展展方向標(biāo)準(zhǔn)化、、模塊化化軟硬件體體系結(jié)構(gòu)構(gòu)軟件化數(shù)數(shù)控內(nèi)核核—實(shí)時(shí)時(shí)操作系系統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)統(tǒng)與驅(qū)動(dòng)動(dòng)和數(shù)字字I/O連接--現(xiàn)場總總線網(wǎng)絡(luò)化是是E-Manufacturing對(duì)數(shù)控系系統(tǒng)的必必然要求求自治智能能化是下下一代CNC系統(tǒng)的發(fā)發(fā)展方向向STEP－NC（ISO14649)STEP-NC概要以新的數(shù)數(shù)據(jù)接口口規(guī)范取取代ISO6983STEP-NCISO14649STEP（StandardfortheExchangeofProductModelData－－－ISO10303）CNC編程語言言G、M代碼－－－ISO6983，由由CAD->CAM系統(tǒng)產(chǎn)生生新標(biāo)準(zhǔn)““CNC控制器的的數(shù)據(jù)模模型”（（DatamodelforcomputerizednumericalcontrollersISO14649）舊標(biāo)準(zhǔn)存存在問題題：(1)基于ISO6983標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)數(shù)控指令令（G、M代碼）支支持面窄窄(無樣樣條插值值和五軸軸加工、、前瞻功功能（LOOKAHEAD)，而且系統(tǒng)統(tǒng)之間不不兼容。。(2)獲得的信信息局限限于程式式化的動(dòng)動(dòng)作和開開關(guān)邏輯輯，故只只能被動(dòng)動(dòng)執(zhí)行指指令，缺缺乏智能能化基礎(chǔ)礎(chǔ)。(3)設(shè)計(jì)與加加工的信信息不兼兼容，產(chǎn)品信息息只能單單向流動(dòng)動(dòng)，現(xiàn)場場的修改改難以自自動(dòng)反饋饋到上游游系統(tǒng)。。據(jù)NIST估計(jì)：數(shù)數(shù)據(jù)的不不兼容給給制造業(yè)業(yè)帶來的的損失多多達(dá)900億美元(4)依依賴CAM軟件的后后處理程程序，其其間的數(shù)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換換往往會(huì)會(huì)造成信信息流失失。加工軸的的刀具中中心軌跡跡的編程程，而不不是零件件的加工工過程的的編程。。STEP-NC新標(biāo)準(zhǔn)STEP-NC的基本思思想可以以簡述為為：CNC系統(tǒng)直接接使用符符合STEP標(biāo)準(zhǔn)（ISO10303））的CAD三維產(chǎn)品品數(shù)據(jù)模模型（包包括幾何何數(shù)據(jù)、、設(shè)計(jì)和和制造特特征），，加上工工藝的信信息和刀刀具信息息，直接接產(chǎn)生加加工程序序來控制制機(jī)床，消除CAM與數(shù)控系系統(tǒng)之間間的信息息流瓶頸頸，從而基于于STEP建立起支支持產(chǎn)品品全生命命周期的的信息高高速公路路，解決決目前數(shù)數(shù)字制造造系統(tǒng)中中信息模模型不統(tǒng)統(tǒng)一、系系統(tǒng)不兼兼容等問問題，新標(biāo)準(zhǔn)STEP-NC的基本思思想可以以簡述為為：CNC系統(tǒng)直接接使用符符合STEP標(biāo)準(zhǔn)（ISO10303））的CAD三維產(chǎn)品品數(shù)據(jù)模模型（包包括幾何何數(shù)據(jù)、、設(shè)計(jì)