机械工程英语第二部分

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ＰＡＲＴ　２　Ｕｎｉｔ　２　生产设备的数字控制　（１）数控是程序控制的自动化，在数字控制系统中，设备通过数字，字母和符号来编码，　以一种合适的格式为每一个特定的零件　或工件定义一个程序指令集。

当工件变化时，程序也变化，改变程序的能力也就是适合中小　批量生产。

写一个新程序比改变大量生　产设备要容易的多。

　（２）基本结构：数控系统由下面三部分组成：１．控制程序；２．机器控制单元；３．加工设备。

　三部分的基本关系，　由图２．１　所示。

　程序输入到控制单元由送入的程序来引导加工设备控制。

　（３）指导程序是一步步详细的指导加工设备的指令。

通常指令把主轴上刀具相对于安装工　具的工作台定位。

更多先进的说明包括　主轴的转速，加工工具的选择及其功能。

程序刻在合适的介质中，提交到机器控制单元中，　在过去几十年中，最常用的介质是一英　寸宽的打孔纸带。

由于打孔纸带的广泛使用，ＮＣ　有时也叫纸带控制，然而这是现代数控使　用的误称。

现在进入使用更多的是磁带　和软盘。

　（４）机器控制单元（ＭＵＣ）由电子和控制硬件组成，机器控制单元可以读出和执行指令程　序，可以自动改变加工工具和其他加工　设备。

　（５）执行单元是数控系统的第三基础部分，执行原件是有效执行工作的原件，最常见的数　控例子其中的一个加工操作，加工设备　由工作台和主轴组成，　就像用电动机来驱动一样。

　加工设备由控制单元来驱动控制系统的类　型。

　控制系统的类型　（６）数控有２　种基本类型，点对点式和轮廓式控制，点对点式控制也称定位控制，每个轴　都是通过丝杠单独驱动，根据加工类型　不同，加工速度也不一样。

机器开始以最大速度运行来减少非加工时间，但当他达到数据定　义的位置时，机器开始减速。

因此在一　个操作中，如钻或冲孔操作先定位在加工。

在钻或冲孔之后，迅速收起工具移动到另一个位　置重复此操作。

从一个位置移到另一个　位置是非常重要的，要遵循一个原则，从效率上考虑只要时间最短即可。

点对点系统主要用　于钻，冲孔，直铣操作中。

　（７）轮廓式也就是连续路径式系统，定位和切削同时按不同速度来控制，由于刀具在指定　路线运动同时切削，因此速度和运动的　同步控制是非常重要的。

轮廓式系统常用于车床铣床磨床焊接设备和加工中心。

　（８）沿着路径的运动或以增量差补是几个基本方式的一个，在所有的差补中，要控制刀具　的回转中心定位，补偿可以以不同直径　及刀具磨损，在数控程序中进行改写。

　（９）有一些已形成差补方案来处理数控系统中连续路径和加工系统产生的问题包括：　１．线性差补；２．圆弧差补；３．螺旋线差补；４．抛物线差补；５．立体差补　（１０）每一种差补程序都允许程序源产生加工指令，适用于相对少的输入参数的直线或曲线　路径。

储存在数控单元中的模块预算指　引工具沿计算出的路径运动。

　（１１）线性差补是最基本的差补方法，用于连续路径的数控系统中。

两轴和三轴线性差补路　线在实际中有时会分辨出的，但在概念 上他们是一样的，　程序源要明确指定直线的起点和缺点及沿直线的进给率。

　差补需计算两轴　或三轴的进给速率以达到设定的进给速　度。

　（１２）线性差补用来差补圆是不合适的因为程序源需要明确指定线段部分（线段数量）和各　自的终点来大约模拟圆弧。

圆弧差补法　已形成他允许程序编程的路径，使用圆弧只要给定以下参数，圆弧终点坐标，圆心坐标，半　径和刀具沿圆弧路径的走刀方向。

圆弧　差补也是由许多小的直线段来实现的，　但这些小线段的参数由差补模块来计算出来的，　而不　是程序员设定的。

切削是沿着每一小线　段一个一个的进行以产生光滑曲线路径。

　圆弧差补的局限性是圆弧路径所在平面是由数控系　统中两轴所决定的平面。

　（１３）螺旋线差补结合了环形差补两轴在第三轴上做线性运动这样来定义空间三维螺旋路　径。

　（１４）　抛物线差补和立方差补法通过高次高程来实现自由曲线。

　这通常需要有强的计算能力，　正因如此，他不如直线差补和环形差　补常见。

　他们主要用于汽车工业中具有自由风格的车身面，　而这是线性差补和圆弧差补不能　精确容易得到的。

　（１５）数控技术运用于数控机床，这是数控的主要应用。

现在主要用于商业。

我们仍讨论数　控系统特别是金属数控车床。

　数控车床技术　（１６）种加工过程都可以在设计的专门车床上来实现加工。

在车床上车削，在钻床上钻，在　铣床上加工。

有几种类型的磨削方法也　要有相应种类的磨床。

被设计的数控磨床可以进行下列加工包括：１．钻加工；２．铣床立式和　卧式主轴；３．车床卧式主轴和立式主轴；　４．卧式和立式镗床；５．仿形铣床；６．平面磨和圆柱磨　（１７）除了上述几种机械加工方法，数控机床可用于其他金属加工过程包括：用于薄片板的　金属板上冲孔的冲压机，用于薄片金属　弯曲的折弯机。

　（１８）数控技术的介入到机加工对机床的设计和运用有着显著的影响。

数控影响之一在程序　控制下切削金属的时间与传统手动机床＿＿　大得多。

　所以对于一些零件如主轴驱动主轴丝杠磨损更快，　这些零件要设计成持续时间长的。

　第二，增加电子控制单元后设备成本　也随之增加，因此需要更高的利用率。

取代传统手工操作的一班制，数控机床通常采用两班　或三班制来获得更多的回报。

数控机床　的设计中减少了非操作过程的时间如装卸工件和换刀时间。

　第三，　增加的劳动成本由人工成　本变为设备成本。

考虑到人工操作的角　色，　角色由技术熟练的工人控制，　工件生产的每一个过程变为只控制装卸换刀和清除碎屑和　类似的操作，这样一个工人可以同时操　作两台或三台车床，　机床的角色和功能也改变了。

　数控需要设计成高度自动化具有需要在不　同车床加工几种操作联合在一起一定加　工的能力，　这些变化是通过一种新型车床在数控技术存在之前是不存在的，　他丰富了数控加　工中心　（１９）　加工中心是在２０　世纪５０　年代发展起来的具有在程序控制下在一个工件上一次裝夹完　成几种不同的加工能力的机床。

加工中 心能完成铣，钻，铰屑，攻丝，镗，车端面及一些类似机加工工作。

另外数控加工中心的典　型特征包括以下方面：　（２０）（１）自动换刀能力：　多种机加工工作一位着需要多种刀具。

刀具贝安装在刀库或多刀刀　库中。

当一把刀需要被调换时，多刀　刀座自动旋转到相应的位置上。

自动化的换刀机构。

在程序控制下进行，把主轴上需换下的　刀和多刀刀座上的刀调换。

　（２１）　（２）工件的自动定位：　大多数加工中心都可以使工件沿着主轴旋转因此允许刀具达到工　件的四个表面。

　（２２）（３）托架滑动装置（平板架）：　加工中心另一个特点是有两个或多个独立拖板每个拖板　都可以调整在刀具上。

在加工过程中，　一个拖板在刀具的前部，　另一个拖板在远离主轴的安全位置。

　这样当机床正在加工当前的零　件时。

操作人员就可以从上一个工作循　环中卸下最终加工好的零件，同时加紧毛坯用于下一个工作循环。

　（２３）加工中心可以分为立式和卧式。

这是参照机床主轴方向来划分的。

立式加工中心具　有轴线相对工作台垂直的主轴，卧式车床　的主轴轴线是水平方向的。

　这种区别通常会导致在这些加工中心加工的零件类型不同。

　立式　加工中心用于以上进刀的平面工作。

卧　式加工中心用于立体形状，　刀具在立体侧面可以进刀。

　一台数控卧式加工中心，　例子如图２．２　所示，具有上面提到的一些特征。

　（２４）加工中心的成功应用导致了其他类似金属加工机床的发展。

例如：在车削中心，把车　削加工设计成一个高度自动化万能机床　可以完成车削，刨，钻，螺纹加工和类似的操作　ＤＮＣ　ＡＮＤ　ＣＮＣ　（２５）　数控的发展在分批生产和小批量生产中有着重要意义，　从技术和商业角度来说都有着　重要意义。

数控有两方面的提高和扩展，　包括：１．直接数据控制；２．计算机数字控制　（２６）直接数据控制　直接数据控制定义为一个制造系统，　一定数量的机床有一台计算机通过直接硬件连线实时控　制。

相应的磁带播放机忽略在直接数控　中，这样就消除系统中最不可靠的环节。

不用磁带播放机而用电脑信息传给车床。

原则上说　一台计算机可以控制１００　台独立机器　（ＤＮＣ　系统在１９７０　年称为可控制２６　台机床）直接数控（ＤＮＣ）电脑设计成在需要的时候　提供指令给每一台机床，当机床需要控　制指令时，计算机立即发送指令给机床。

　（２７）图２．３　说明了ＤＮＣ　的基本配置。

这个系统包括４　部分：　１．中央计算机；２．大量内存，用于存放数控程序；３．通信线；４．机床刀具　（２８）计算机从海量内存中取出部分程序指令送入到需要的独立机床中。

相应的计算机也　接受机床反馈信息。

这种双工的信息流在　实时控制加工系统中出现意味着每台机床需要指令的请求能立即得到回应。

　类似的，　计算机　必须总是要准备要接受信息和进行回应。

　ＤＮＣ　系统显著特点是：可以实时控制大量机床。

更具机器数量和所需的计算机程度化。

有　时需要使用卫星计算机如图２．４　所示。

卫　星计算机是更小的计算机，可以分担中央计算任务，减轻其负担。

每台卫星控制几台机床。

　零件加工指令程序由计算机接受，储存 在内存中。

　当需要时卫星计算机发送指令程序到每个独立机床中。

　来自机床的反馈数据在电　脑中央存储接受之前存储在卫星内存中。

　（２９）计算机数字控制　由于ＤＮＣ　技术的介入，在计算机技术上得到了很大的发展。

计算机在尺寸和成本显著减少　的同时，计算机的能力却有很大的提高。

　在数控中，这些发展使得由硬件布置的ＭＣＵ（）变为数字电脑控制的控制单元。

最早，小　型机在１９７０　年使用。

随着计算机进一步　小型化，小型机被当今的微型机取代。

　（３０）计算机控制也是一种数字控制，它采用微型计算机作为控制单元。

由于数字电脑用于　ＣＮＣ　和ＤＮＣ　中，只近似区分两种类　型。

有三个区分原则：　１）．ＤＮＣ　电脑接受和发送指令数据都是来自许多机器，ＣＮＣ　电脑控制只是一个机器或多个　机器。

　２）．ＤＮＣ　电脑占有一个位置通过控制来实现机器的旋转。

ＣＮＣ　电脑要非常靠近车床。

　３）．ＤＮＣ　软件的发展不经可以控制生产设备的每个单独零件，还可以在生产坚固性方面提　供主要控制信息。

ＣＮＣ　的提高可以提　高特殊车床的能力。

　（３１）电脑数控系统的大体配置如图　２．５　所示。

如图中所示，最初进入控制器的是磁带播放　机。

这样，ＣＮＣ　的外部系统与传统的　ＮＣ　机相似。

然而　ＣＮＣ　中的程序使用方法是不同的。

　ＰＡＲＴ　２　Ｕｎｉｔ　３数控编程　数控编程由一系列方向构成，这些方向导致数控车床执行某种操作，加工是最常用的进程。

　数控车床编程由内部编程部门来完成，在车间里，或者从外部源购买。

编程还可以手动或者　在计算机辅助下来完成。