數(shù)控原理與系統(tǒng)課件

數(shù)控原理與系統(tǒng)5.1數(shù)控系統(tǒng)的基本原理與結(jié)構(gòu)一、數(shù)控系統(tǒng)的基本原理

數(shù)控技術(shù)(NumericalControl-NC)—是一種自動控制技術(shù),是利用數(shù)字化信號對控制對象加以控制的一種方法。計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床的核心,它的功能是接受載體送來的加工信息,經(jīng)計(jì)算和處理后去控制機(jī)床的具體動作。計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)的工作過程:(1)輸入(2)譯碼(3)數(shù)據(jù)處理(4)插補(bǔ)(5)伺服控制(6)管理程序返回上頁下頁5.1數(shù)控系統(tǒng)的基本原理與結(jié)構(gòu)二、數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

數(shù)控系統(tǒng)一般包括輸入/輸出(I/O)裝置、數(shù)控裝置、驅(qū)動控制裝置、機(jī)床電邏輯控制裝置四部分。(圖5-1計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)的組成)(一)數(shù)控系統(tǒng)硬件1.單CPU結(jié)構(gòu)(圖5-2)CNC裝置特點(diǎn)

(1)對存儲、插補(bǔ)計(jì)算等集中控制分時(shí)處理(2)CPU通總線與存儲、輸入輸出控制等各種接口相連,構(gòu)成CNC系統(tǒng)。(3)結(jié)構(gòu)簡單,容易實(shí)現(xiàn)。(4)進(jìn)給速度容易受較大影響2.多CPU結(jié)構(gòu)(圖5-3)特點(diǎn)(1)運(yùn)算速度快,性價(jià)比高(2)適應(yīng)性強(qiáng),擴(kuò)展容易(3)可靠性高(4)硬件易于規(guī)模生產(chǎn)。返回上頁下頁計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)由軟件和硬件共同完成,它具有數(shù)控系統(tǒng)一般組成形式的各個(gè)部分,可以通過鍵盤方式輸入和編輯數(shù)控加工程序,通過通訊方式輸入其它計(jì)算機(jī)CAD/CAM系統(tǒng)或上位機(jī)所提供的數(shù)控加工程序返回上頁下頁它采用集中控制,分時(shí)處理數(shù)控的每一個(gè)任務(wù)。返回上頁下頁在多CPU結(jié)構(gòu)的CNC裝置中有兩個(gè)或兩個(gè)以上CPU構(gòu)成處理部件,處理部件之間采用緊耦合,有集中的操作系統(tǒng),資源共享。返回上頁下頁5.1數(shù)控系統(tǒng)的基本原理與結(jié)構(gòu)(二)數(shù)控系統(tǒng)軟件1.多任務(wù)并行處理目前CNC系統(tǒng)的硬件中,廣泛采用資源重復(fù)并行處理關(guān)系。(如圖5-4)2.實(shí)時(shí)中斷處理CNC裝置的多任務(wù)和實(shí)時(shí)性的要求決定了中斷處理為必不可少的組成部分。中斷管理主要靠硬件完成,中斷結(jié)構(gòu)則決定了其軟件的結(jié)構(gòu)。返回上頁下頁5.2插補(bǔ)原理一、數(shù)控加工系統(tǒng)的輸入與譯碼(一)數(shù)控加工程序的輸入1.輸入過程-通過相應(yīng)的輸入裝置將信息輸入數(shù)控系統(tǒng)中2.鍵盤輸入方式3.計(jì)算機(jī)通信輸入方式(二)數(shù)控加工程序的譯碼過程(如圖5-6)1代碼的識別—一般先把ISO代碼或EIA代碼組成的排列規(guī)律不明顯的代碼按基本功能轉(zhuǎn)化成具有一定規(guī)律的數(shù)控內(nèi)部代碼。2功能碼的處理—經(jīng)過代碼識別建立各種功能代碼的標(biāo)志,然后要分別對各功能代碼進(jìn)行處理。返回上頁下頁功能碼的處理過程:首先建立一個(gè)與數(shù)控加工程序緩沖器相對應(yīng)的結(jié)果緩沖器,對于具體的CNC系統(tǒng),存儲器的格式和規(guī)模是不變的。5.2插補(bǔ)原理返回上頁下頁5.2插補(bǔ)原理二、點(diǎn)位/直線切削控制原理直線控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)(圖5-7)位置計(jì)算與比較的實(shí)現(xiàn)方法(1)減法計(jì)算在位置計(jì)數(shù)器中預(yù)置給定的位移量,坐標(biāo)移動時(shí)進(jìn)行減法計(jì)算。(2)比較計(jì)算將給定的位移量存入指令寄存器,坐標(biāo)移動時(shí)位置計(jì)數(shù)器以零開始進(jìn)行加法計(jì)算,兩者相比較,在計(jì)數(shù)值與給定值相符時(shí)停止進(jìn)給。位置計(jì)算與比較的軟件控制流程如圖5-8所示返回上頁下頁點(diǎn)位/直線切削控制系統(tǒng)有較完善的進(jìn)給,主軸轉(zhuǎn)速、刀具選擇及輔助技能的寄存與控制。一般采用液脈沖馬達(dá)或功率步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動完成。5-7點(diǎn)位/直線切削控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖返回上頁下頁第一次判別G90/G91,若為增量方式,則為G91方式的減法計(jì)數(shù)器預(yù)置數(shù)。第二次判斷G90/G91標(biāo)志是為區(qū)分絕對值方式和增量方式,每走一步運(yùn)算一次,每次都要判別是否需要降速,以保證準(zhǔn)確定位。5-8位置計(jì)算與比較的軟件控制流程圖返回上頁下頁5.2插補(bǔ)原理三、輪廓控制切削原理輪廓控制系統(tǒng)能對刀具與工件相對位移的軌跡進(jìn)行連續(xù)控制,能加工出曲面、凸輪、錐度等復(fù)雜形狀的零件。其核心裝置就是插補(bǔ)器。插補(bǔ)器的功能是按給定的尺寸和加工速度用脈沖信號使機(jī)床進(jìn)給走任意斜線和圓弧。(一)逐點(diǎn)比較法(如圖5-9)1.逐點(diǎn)比較法直線插補(bǔ)原理(1)偏差判別(2)坐標(biāo)進(jìn)給(3)偏差計(jì)算(4)終點(diǎn)判別2.逐點(diǎn)比較法圓弧插補(bǔ)原理返回上頁下頁逐點(diǎn)比較法原理是計(jì)算機(jī)在控制加工過程中,能逐點(diǎn)的計(jì)算和判別加工偏差,以控制坐標(biāo)進(jìn)給,按規(guī)定圖形加工出所需要的工件,用步進(jìn)電機(jī)拖動機(jī)床,其進(jìn)給十步進(jìn)式,查補(bǔ)器控制機(jī)床各個(gè)坐標(biāo),每走一步要完成四個(gè)節(jié)拍。如圖5-9圖5-9逐點(diǎn)比較法的工作節(jié)拍返回上頁下頁(二)數(shù)字積分插補(bǔ)法數(shù)字積分法又稱為數(shù)字微分分析器(DAA-DigitalDifferentialAnalyzer),它可實(shí)現(xiàn)一次、二次曲線的插補(bǔ),易于實(shí)現(xiàn)多坐標(biāo)聯(lián)動,適用范圍較廣。1.數(shù)字積分法直線插補(bǔ)原理2.圓弧插補(bǔ)原理(三)數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ)數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ)用小段直線來逼近給定軌跡,插補(bǔ)輸出的是下一個(gè)插補(bǔ)周期內(nèi)各軸要運(yùn)動的距離,不需要每走一步脈沖當(dāng)量插補(bǔ)一次,從而達(dá)到很高的進(jìn)給速度。數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ)的具體算法有多種,如時(shí)間分割法、拓展DDA法,雙DDA法。5.2插補(bǔ)原理返回上頁下頁5.3刀具補(bǔ)償原理數(shù)控的刀補(bǔ)功能,用來修正程序規(guī)定的值與刀具實(shí)際切削成形值之差。一、刀具長度補(bǔ)償?shù)毒唛L度補(bǔ)償是用來實(shí)現(xiàn)刀尖圓弧中心軌跡與刀架中心軌跡之間的轉(zhuǎn)換。二、刀具半徑補(bǔ)償1.刀具半徑補(bǔ)償?shù)母拍罴斑^程在實(shí)際處理過程中,刀具半徑補(bǔ)償?shù)膱?zhí)行過程分為刀補(bǔ)的建立、刀補(bǔ)的進(jìn)行和撤銷三個(gè)步驟。(1)刀補(bǔ)的建立-刀具接近工件,刀具中心軌跡的終點(diǎn)在法線方向上偏移一個(gè)刀具半徑的距離。(2)刀具補(bǔ)償進(jìn)行-一旦建立刀補(bǔ),則刀補(bǔ)狀態(tài)一直維持到刀補(bǔ)撤銷。(3)刀具補(bǔ)償撤銷-刀具運(yùn)行到輪廓線的終點(diǎn),用G40指令撤銷刀補(bǔ)命令。返回上頁下頁5.4數(shù)控系統(tǒng)的接口一、接口解決的問題從功能角度去分,接口電路解決的問題有兩類。1.單臺機(jī)床內(nèi)部各部件之間的信息交換問題2.機(jī)床與機(jī)床之間或機(jī)床與計(jì)算機(jī)之間的信息交換問題。二、接口分類規(guī)范“機(jī)床/數(shù)控接口”國際標(biāo)準(zhǔn)指出了數(shù)控裝置,電氣控制設(shè)備與機(jī)床之間的接口范圍,他們共分為四類,如圖5-17.A、B類接口交換的信息是數(shù)控裝置與驅(qū)動電動機(jī),位置、速度檢測之間的控制信號。C類接口以電源變壓器為中心,有各種電氣設(shè)備將電能按要求轉(zhuǎn)變成機(jī)床工作需要的動作。D類接口信息是數(shù)控裝置與外部電器元件之間的輸入輸出信號,對現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床而言,這類信號大多有可編程控制器來控制。返回上頁下頁5.4數(shù)控系統(tǒng)的接口三、接口的實(shí)現(xiàn)1.接口實(shí)現(xiàn)的任務(wù)CNC系統(tǒng)和機(jī)床之間的來往信號,要通過I/O接口電路連接起來,該接口電路的主要任務(wù)是:(1)進(jìn)行電平轉(zhuǎn)化和放大(2)為防止干擾信號引起誤動作。2.接口實(shí)現(xiàn)的方法在數(shù)控裝置的I/O接口中,應(yīng)用較多的是直流數(shù)字信號。(1)數(shù)控系統(tǒng)的輸入接口電路(圖5-19)(2)數(shù)控系統(tǒng)的輸出接口電路(圖5-20)四、通信接口

返回上頁下頁A—與驅(qū)動有關(guān)的聯(lián)動電路B—數(shù)控裝置與測量系統(tǒng)及其傳感器間的連接電路。C---電源及保護(hù)電路D—開關(guān)信號和代碼信息連接電路圖5-17機(jī)床/數(shù)控接口分類返回上頁下頁圖5-19觸點(diǎn)輸入的接收電路輸入接口是接收機(jī)床操作面板的各開關(guān),按鈕信號及機(jī)床的各種限位開關(guān)信號。觸點(diǎn)輸入信號是從機(jī)床送入數(shù)控系統(tǒng)的信號,要消除其抖動,可通過觸發(fā)器對輸入波形進(jìn)行整形處理。返回上頁下頁圖5-20繼電輸出電路輸出接口是將各種機(jī)床工作狀態(tài)的信息送到機(jī)床操作面板,把控制機(jī)床動作信號送到強(qiáng)電柜,因此有繼電器輸出電路和無觸點(diǎn)輸出電路。如圖5-20所示,當(dāng)數(shù)控裝置有信號輸出時(shí),開關(guān)三極管導(dǎo)通,輸出為低電平,此時(shí)在繼電器線圈上形成壓差,有電流產(chǎn)生,繼電器動作,反之,繼電器不動作。返回上頁下頁5.5輔助機(jī)能控制與PLC可控編程器是20世紀(jì)60年代發(fā)展起來的一種新型自動化控制裝置。它是專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng),它采用可編程的存儲器,用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、技術(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令,并通過數(shù)字式、模擬式的輸入輸出,控制各種類型的機(jī)械設(shè)備和生產(chǎn)過程。一、可編程控制器的原理與工作過程(圖5-21)中央處理器--可直接使用微處理器來實(shí)現(xiàn),它通過輸入模塊采入現(xiàn)場信息,并按用戶規(guī)定邏輯進(jìn)行處理,然后將結(jié)果輸出去控制外圍設(shè)備。存儲器--用于存放系統(tǒng)程序、用戶程序和工作數(shù)據(jù)。輸入/輸出模塊式---PLC運(yùn)行過程中與現(xiàn)場之間的橋梁,它一方面將現(xiàn)場信號轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的邏輯電平信號,另一方面將PLC內(nèi)部邏輯信號電平轉(zhuǎn)換成外部執(zhí)行元件要求的信號。編程器用來開發(fā)、調(diào)試、運(yùn)行應(yīng)用程序的特殊工具。電源單元—將外部提供的交流電轉(zhuǎn)變?yōu)榭勺兛刂破鲀?nèi)部所需要的直流電源,有的還提供DC24V輸出。返回上頁下頁圖5-21小型PLC內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖它由中央處理器、存儲器、輸入/輸出單元,編程器、電源和外圍設(shè)備等組成,并且內(nèi)部通過總線相連。PLC在上述硬件環(huán)境下,還必須要有相應(yīng)的執(zhí)行軟件配合工作。PLC內(nèi)部一般采用掃描工作方式工作,用戶將軟件用編程器寫入PLC的用戶程序存儲器中,并將現(xiàn)場信號和被控制的執(zhí)行元件相應(yīng)的連接在輸入模板的輸入端和輸出模板的輸出端上,通過PLC的控制開關(guān)時(shí)期處于運(yùn)行工作狀態(tài),接著PLC就以順序掃描的工作方式進(jìn)行工作。返回上頁下頁5.5輔助機(jī)能控制與PLC二、可控制編程器的功能與特點(diǎn)可編程是PLC的基本特點(diǎn),對于不同的控制對象,應(yīng)用與傳統(tǒng)的繼電器控制相似的梯形圖編程方式。三、數(shù)控機(jī)床中的可編程控制器PLC在CNC中有內(nèi)裝型和獨(dú)立型之分。圖5-22是內(nèi)裝型PLC的CNC框圖。其特點(diǎn)是:PLCCNC統(tǒng)一設(shè)計(jì),結(jié)構(gòu)緊湊、性價(jià)比高;PLC與CNC共用CPU或有獨(dú)立的CPU,功能有所區(qū)別;PLC與CNC通常裝在一個(gè)機(jī)箱里。數(shù)控機(jī)床中獨(dú)立型PLC本身是一個(gè)控制器,是一個(gè)完整的系統(tǒng)。其特點(diǎn)是使用靈活;要進(jìn)行PLC與CNC裝置I/O聯(lián)結(jié),控制功能更強(qiáng)大。返回上頁下頁圖5-22內(nèi)裝型PLC的CNC框圖返回上頁下頁5.5輔助機(jī)能控制與PLC四、M、S、T功能的實(shí)現(xiàn)1.M功能的實(shí)現(xiàn)M功能又稱輔助功能,其代碼用“M”后跟2位數(shù)表示。根據(jù)M代碼的編程,可控制住周的正反轉(zhuǎn)和主軸變速等。2.S功能實(shí)現(xiàn)S功能主要完成主軸轉(zhuǎn)速的控制。S4位代碼編程是指S代碼后4位十進(jìn)制來指定主軸轉(zhuǎn)速。3.T功能的實(shí)現(xiàn)T功能即刀具功能,T代碼后跟隨2-5位數(shù)字表示刀具號和刀具補(bǔ)償號。圖5-23所示為采用固定存取換刀控制方式的T功能處理框圖。返回上頁下頁圖5-23T功能處理框圖數(shù)控程序中T代碼指令經(jīng)譯碼處理后,將信息傳送給PLC,在PLC中找到T代碼指定刀號對應(yīng)的刀具編號,然后與目前刀號相比,如相同,返回原處。如不同,首先將主軸上的現(xiàn)行刀具歸還到自己的固定的刀座上,然后回轉(zhuǎn)刀庫,進(jìn)行比較計(jì)算直至新的刀具位置與要換的刀號相同。返回上頁下頁機(jī)械加工是一種用加工機(jī)械對工件的外形尺寸或性能進(jìn)行改變的過程。按被加工的工件處于的溫度狀態(tài)﹐分為冷加工和熱加工。一般在常溫下加工，并且不引起工件的化學(xué)或物相變化﹐稱冷加工。一般在高于或低于常溫狀態(tài)的加工﹐會引起工件的化學(xué)或物相變化﹐稱熱加工。冷加工按加工方式的差別可分為切削加工和壓力加工。熱加工常見有熱處理﹐煅造﹐鑄造和焊接。機(jī)械加工另外裝配時(shí)常常要用到冷熱處理。例如：軸承在裝配時(shí)往往將內(nèi)圈放入液氮里冷卻使其尺寸收縮，將外圈適當(dāng)加熱使其尺寸放大，然后再將其裝配在一起?；疖嚨能囕喭馊σ彩怯眉訜岬姆椒▽⑵涮自诨w上，冷卻時(shí)即可保證其結(jié)合的牢固性（此種方法現(xiàn)在依舊應(yīng)用于某些零部件的轉(zhuǎn)配過程中）。機(jī)械加工包括：燈絲電源繞組、激光切割、重型加工、金屬粘結(jié)、金屬拉拔、等離子切割、精密焊接、輥軋成型、金屬板材彎曲成型、模鍛、水噴射切割、精密焊接等。機(jī)械加工：廣意的機(jī)械加工就是指能用機(jī)械手段制造產(chǎn)品的過程；狹意的是用車床（LatheMachine）、銑床(MillingMachine)、鉆床(DrilingMachine)、磨床(GrindingMachine)、沖壓機(jī)、壓鑄機(jī)機(jī)等專用機(jī)械設(shè)備制作零件的過程。編輯本段微型機(jī)械加工技術(shù)的國外發(fā)展現(xiàn)狀機(jī)械產(chǎn)品1959年，RichardPFeynman(1965年諾貝爾物理獎(jiǎng)獲得者)就提出了微型機(jī)械的設(shè)想。1962年第一個(gè)硅微型壓力傳感器問世，其后開發(fā)出尺寸為50～500μm的齒輪、齒輪泵、氣動渦輪及聯(lián)接件等微機(jī)械。1965年，斯坦福大學(xué)研制出硅腦電極探針，后來又在掃描隧道顯微鏡、微型傳感器方面取得成功。1987年美國加州大學(xué)伯克利分校研制出轉(zhuǎn)子直徑為60～12μm的利用硅微型靜電機(jī)，顯示出利用硅微加工工藝制造小可動結(jié)構(gòu)并與集成電路兼容以制造微小系統(tǒng)的潛力。微型機(jī)械在國外已受到政府部門、企業(yè)界、高等學(xué)校與研究機(jī)構(gòu)的高度重視。美國MIT、Berkeley、Stanford\AT&T的15名科學(xué)家在上世紀(jì)八十年代末提出"小機(jī)器、大機(jī)遇：關(guān)于新興領(lǐng)域--微動力學(xué)的報(bào)告"的國家建議書，聲稱"由于微動力學(xué)(微系統(tǒng))在美國的緊迫性，應(yīng)在這樣一個(gè)新的重要技術(shù)領(lǐng)域與其他國家的競爭中走在前面"，建議中央財(cái)政預(yù)支費(fèi)用為五年5000萬美元，得到美國領(lǐng)導(dǎo)機(jī)構(gòu)重視，連續(xù)大力投資，并把航空航天、信息和MEMS作為科技發(fā)展的三大重點(diǎn)。美國宇航局投資1億美元著手研制"發(fā)現(xiàn)號微型衛(wèi)星"，美國國家科學(xué)基金會把MEMS作為一個(gè)新崛起的研究領(lǐng)域制定了資助微型電子機(jī)械系統(tǒng)的研究的計(jì)劃，從1998年開始，資助MIT，加州大學(xué)等8所大學(xué)和貝爾實(shí)驗(yàn)室從事這一領(lǐng)域的研究與開發(fā)，年資助額從100萬、200萬加到1993年的500萬美元。1994年發(fā)布的《美國國防部技術(shù)計(jì)劃》報(bào)告，把MEMS列為關(guān)鍵技術(shù)項(xiàng)目。美國國防部高級研究計(jì)劃局積極領(lǐng)導(dǎo)和支持MEMS的研究和軍事應(yīng)用，現(xiàn)已建成一條MEMS標(biāo)準(zhǔn)工藝線以促進(jìn)新型元件/裝置的研究與開發(fā)。美國工業(yè)主要致力于傳感器、位移傳感器、應(yīng)變儀和加速度表等傳感器有關(guān)領(lǐng)域的研究。很多機(jī)構(gòu)參加了微型機(jī)械系統(tǒng)的研究，如康奈爾大學(xué)、斯坦福大學(xué)、加州大學(xué)伯克利分校、密執(zhí)安大學(xué)、威斯康星大學(xué)、老倫茲得莫爾國家研究等。加州大學(xué)伯克利傳感器和執(zhí)行器中心(BSAC)得到國防部和十幾家公司資助1500萬元后，建立了1115m2研究開發(fā)MEMS的超凈實(shí)驗(yàn)室。日本通產(chǎn)省1991年開始啟動一項(xiàng)為期10年、耗資250億日元的微型大型研究計(jì)劃，研制兩臺樣機(jī)，一臺用于醫(yī)療、進(jìn)入人體進(jìn)行診斷和微型手術(shù)，另一臺用于工業(yè)，對飛機(jī)發(fā)動機(jī)和原子能設(shè)備的微小裂紋實(shí)施維修。該計(jì)劃有筑波大學(xué)、東京工業(yè)大學(xué)、東北大學(xué)、早稻田大學(xué)和富士通研究所等幾十家單位參加。歐洲工業(yè)發(fā)達(dá)國家也相繼對微型系統(tǒng)的研究開發(fā)進(jìn)行了重點(diǎn)投資，德國自1988年開始微加工十年計(jì)劃項(xiàng)目，其科技部于1990～1993年撥款4萬馬克支持"微系統(tǒng)計(jì)劃"研究，并把微系統(tǒng)列為本世紀(jì)初科技發(fā)展的重點(diǎn)，德國首創(chuàng)的LIGA工藝，為MEMS的發(fā)展提供了新的技術(shù)手段，并已成為三維結(jié)構(gòu)制作的優(yōu)選工藝。法國1993年啟動的7000萬法郎的"微系統(tǒng)與技術(shù)"項(xiàng)目。歐共體組成"多功能微系統(tǒng)研究網(wǎng)絡(luò)NEXUS"，聯(lián)合協(xié)調(diào)46個(gè)研究所的研究。瑞士在其傳統(tǒng)的鐘表制造行業(yè)和小型精密機(jī)械工業(yè)的基礎(chǔ)上也投入了MEMS的開發(fā)工作，1992年投資為1000萬美元。英國政府也制訂了納米科學(xué)計(jì)劃。在機(jī)械、光學(xué)、電子學(xué)等領(lǐng)域列出8個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行研究與開發(fā)。為了加強(qiáng)歐洲開發(fā)MEMS的力量，一些歐洲公司已組成MEMS開發(fā)集團(tuán)。目前已有大量的微型機(jī)械或微型系統(tǒng)被研究出來，例如：尖端直徑為5μm的微型鑷子可以夾起一個(gè)紅血球，尺寸為7mm×7mm×2mm的微型泵流量可達(dá)250μl/min能開動汽車，在磁場中飛行的機(jī)器蝴蝶，以及集微型速度計(jì)、微型陀螺和信號處理系統(tǒng)為一體的微型慣性組合(MIMU)。德國創(chuàng)造了LIGA工藝，制成了懸臂梁、執(zhí)行機(jī)構(gòu)以及微型泵、微型噴嘴、濕度、流量傳感器以及多種光學(xué)器件。美國加州理工學(xué)院在飛機(jī)翼面粘上相當(dāng)數(shù)量的1mm的微梁，控制其彎曲角度以影響飛機(jī)的空氣動力學(xué)特性。美國大批量生產(chǎn)的硅加速度計(jì)把微型傳感器(機(jī)械部分)和集成電路(電信號源、放大器、信號處理和正檢正電路等)一起集成在硅片上3mm×3mm的范圍內(nèi)。日本研制的數(shù)厘米見方的微型車床可加工精度達(dá)1.5μm的微細(xì)軸。工藝基礎(chǔ)的基本概念編輯本段生產(chǎn)過程和工藝過程生產(chǎn)過程是指從原材料（或半成品）制成產(chǎn)品的全部過程。對機(jī)器生產(chǎn)而言包括原材料的運(yùn)輸和保存，生產(chǎn)的準(zhǔn)備，毛坯的制造，零件的加工和熱處理，產(chǎn)品的裝配、及調(diào)試，油漆和包裝等內(nèi)容。生產(chǎn)過程的內(nèi)容十分廣泛，現(xiàn)代企業(yè)用系統(tǒng)工程學(xué)的原理和方法組織生產(chǎn)和指導(dǎo)生產(chǎn)，將生產(chǎn)過程看成是一個(gè)具有輸入和輸出的生產(chǎn)系統(tǒng)。能使企業(yè)的管理科學(xué)化，使企業(yè)更具應(yīng)變力和競爭力。在生產(chǎn)過程中，直接改變原材料（或毛坯）形狀、尺寸和性能，使之變?yōu)槌善返倪^程，稱為工藝過程。它是生產(chǎn)過程的主要部分。例如毛坯的鑄造、鍛造和焊接；改變材料性能的熱處理[1]；零件的機(jī)械加工等，都屬于工藝過程。工藝過程又是由一個(gè)或若干個(gè)順序排列的工序組成的。工序是工藝過程的基本組成單位。所謂工序是指在一個(gè)工作地點(diǎn)，對一個(gè)或一組工件所連續(xù)完成的那部分工藝過程。構(gòu)成一個(gè)工序的主要特點(diǎn)是不改變加工對象、設(shè)備和操作者，而且工序的內(nèi)容是連續(xù)完成的。例如圖32-1中[cc1]的零件，其工藝過程可以分為以下兩個(gè)工序：工序1：在車床上車外圓、車端面、鏜孔和內(nèi)孔倒角；工序2：在鉆床上鉆6個(gè)小孔。在同一道工序中，工件可能要經(jīng)過幾次安裝。工件在一次裝夾中所完成的那部分工序，稱為安裝。在工序1中，有兩次安裝。第一次安裝：用三爪卡盤夾住外圓，車端面C，鏜內(nèi)孔，內(nèi)孔倒角，車外圓。第二次安裝：調(diào)頭用三爪盤夾住外圓，車端面A和B，內(nèi)孔倒角。編輯本段生產(chǎn)類型生產(chǎn)類型通常分為三類。1．單件生產(chǎn)單個(gè)地生產(chǎn)某個(gè)零件，很少重復(fù)地生產(chǎn)。2．成批生產(chǎn)成批地制造相同的零件的生產(chǎn)。3．大量生產(chǎn)當(dāng)產(chǎn)品的制造數(shù)量很大，大多數(shù)工作地點(diǎn)經(jīng)常是重復(fù)進(jìn)行一種零件的某一工序的生產(chǎn)。擬定零件的工藝過程時(shí)，由于零件的生產(chǎn)類型不同，所采用的加方法、機(jī)床設(shè)備、工夾量具、毛坯及對工人的技術(shù)要求等，都有很大的不同。編輯本段加工余量為了加工出合格的零件，必須從毛坯上切去的那層金屬的厚度，稱為加工余量。加工余量又可分為工序余量和總余量。某工序中需要切除的那層金屬厚度，稱為該工序的加工余量。從毛坯到成品總共需要切除的余量，稱為總余量，等于相應(yīng)表面各工序余量之和。在工件上留加工余量的目的是為了切除上一道工序所留下來的加工誤差和表面缺陷，如鑄件表面冷硬層、氣孔、夾砂層，鍛件表面的氧化皮、脫碳層、表面裂紋，切削加工后的內(nèi)應(yīng)力層和表面粗糙度等。從而提高工件的精度和表面粗糙度。加工余量的大小對加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率均有較大影響。加工余量過大，不僅增加了機(jī)械加工的勞動量，降低了生產(chǎn)率，而且增加了材料、工具和電力消耗，提高了加工成本。若加工余量過小，則既不能消除上道工序的各種缺陷和誤差，又不能補(bǔ)償本工序加工時(shí)的裝夾誤差，造成廢品。其選取原則是在保證質(zhì)量的前提下，使余量盡可能小。一般說來，越是精加工，工序余量越小。編輯本段基準(zhǔn)機(jī)械零件是由若干個(gè)表面組成的，研究零件表面的相對關(guān)系，必須確定一個(gè)基準(zhǔn)，基準(zhǔn)是零件上用來確定其它點(diǎn)、線、面的位置所依據(jù)的點(diǎn)、線、面。根據(jù)基準(zhǔn)的不同功能，基準(zhǔn)可分為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和工藝基準(zhǔn)兩類。1．設(shè)計(jì)基準(zhǔn)在零件圖上用以確定其它點(diǎn)、線、面位置的基準(zhǔn)，稱為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。如圖32-2所[cc2]示的軸套零件，各外圓和內(nèi)孔的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)是零件的軸心線，端面A是端面B、C的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，內(nèi)孔的軸線是外圓徑向跳動的基準(zhǔn)。2．工藝基準(zhǔn)零件在加工和裝配過程中所使用的基準(zhǔn)，稱為工藝基準(zhǔn)。工藝基準(zhǔn)按用途不同又分為裝配基準(zhǔn)、測量基準(zhǔn)及定位基準(zhǔn)。（1）裝配基準(zhǔn)裝配時(shí)用以確定零件在部件或產(chǎn)品中的位置的基準(zhǔn)，稱為裝配基準(zhǔn)。（2）測量基準(zhǔn)用以檢驗(yàn)已加工表面的尺寸及位置的基準(zhǔn)，稱為測量基準(zhǔn)。如圖32-2中的零件，內(nèi)孔軸線是檢驗(yàn)外圓徑向跳動的測量基準(zhǔn)；表面A是檢驗(yàn)長度L尺寸l和的測量基準(zhǔn)。（3）定位基準(zhǔn)加工時(shí)工件定位所用的基準(zhǔn)，稱為定位基準(zhǔn)。作為定位基準(zhǔn)的表面（或線、點(diǎn)），在第一道工序中只能選擇未加工的毛坯表面，這種定位表面稱粗基準(zhǔn).在以后的各個(gè)工序中就可采用已加工表面作為定位基準(zhǔn)，這種定位表面稱精基準(zhǔn)。編輯本段擬定工藝路線的一般原則機(jī)械加工工藝規(guī)程的制定，大體可分為兩個(gè)步驟。首先是擬定零件加工的工藝路線，然后再確定每一道工序的工序尺寸、所用設(shè)備和工藝裝備以及切削規(guī)范、工時(shí)定額等。這兩個(gè)步驟是互相聯(lián)系的，應(yīng)進(jìn)行綜合分析。工藝路線的擬定是制定工藝過程的總體布局，主要任務(wù)是選擇各個(gè)表面的加工方法，確定各個(gè)表面的加工順序，以及整個(gè)工藝過程中工序數(shù)目的多少等。擬定工藝路線的一般原則1、先加工基準(zhǔn)面零件在加工過程中，作為定位基準(zhǔn)的表面應(yīng)首先加工出來，以便盡快為后續(xù)工序的加工提供精基準(zhǔn)。稱為“基準(zhǔn)先行”。2、劃分加工階段加工質(zhì)量要求高的表面，都劃分加工階段，一