數(shù)控技術(shù)

前言

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和社會對產(chǎn)品多樣化需求的增強(qiáng)，現(xiàn)代機(jī)械制造要求產(chǎn)品的形狀和結(jié)構(gòu)不斷改進(jìn)，對零件加工質(zhì)量的要求也越來越高，產(chǎn)品品種增多，產(chǎn)品更新?lián)Q代加速。這就要求數(shù)控機(jī)床成為一種具有高效率、高質(zhì)量、高柔性和低成本的新一代制造設(shè)備。現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)正向著更高的速度、更高的精度、更高的可靠性及更完善的功能發(fā)展。自1952年美國第1臺數(shù)控銑床問世至今，數(shù)控技術(shù)已經(jīng)走過了50多年的歷程。20世紀(jì)90年代以來，隨著國際上計算機(jī)技術(shù)突飛猛進(jìn)的發(fā)展，數(shù)控技術(shù)不斷采用計算機(jī)、控制理論等領(lǐng)域的最新技術(shù)成就，并成功地帶動了機(jī)械制造設(shè)備的重大技術(shù)進(jìn)步，推動了裝備制造業(yè)的發(fā)展。數(shù)控技術(shù)正向著智能化、網(wǎng)絡(luò)化、集成化、數(shù)字化的方向發(fā)展，機(jī)床制造技術(shù)向著高速化、高精度化、復(fù)合化、智能化、開放化、并聯(lián)驅(qū)動化、網(wǎng)絡(luò)化、極端化、綠色化的方向發(fā)展。數(shù)控技術(shù)已成為制造技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)，在機(jī)械制造工業(yè)中占有重要的地位。高檔數(shù)控機(jī)床與基礎(chǔ)制造裝備是實(shí)現(xiàn)制造技術(shù)和裝備現(xiàn)代化的基石，其性能、質(zhì)量和擁有量成為衡量一個國家工業(yè)化水平、國防建設(shè)水平、綜合國力的重要標(biāo)志，對機(jī)械制造業(yè)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)方式、管理機(jī)制和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，乃至對其他各行各業(yè)的生產(chǎn)方式都會產(chǎn)生巨大的影響。在這種形勢下，我們根據(jù)專業(yè)調(diào)整與課程體系的更新，針對本科學(xué)生的特點(diǎn)，適應(yīng)機(jī)械類本科專業(yè)“數(shù)控技術(shù)”課程的教學(xué)，編寫了本教材，以滿足教學(xué)的需要。本書的編寫既注重應(yīng)用性，又考慮到理論基礎(chǔ)，同時還考慮到最新技術(shù)。全書以數(shù)控加工信息流為主線順序展開，先后闡述了數(shù)控加工工藝及數(shù)學(xué)處理方法、數(shù)控加工編程的基礎(chǔ)及方法、計算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)的軟硬件結(jié)構(gòu)、數(shù)控裝置的軌跡控制原理、數(shù)控機(jī)床的伺服驅(qū)動系統(tǒng)工作原理，同時，還敘述了數(shù)控技術(shù)的基本概念、數(shù)控機(jī)床的檢測裝置、數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)、數(shù)控自動編程以及數(shù)控技術(shù)的發(fā)展等內(nèi)容。參加本書編寫的有王明紅、王越、何法江等，王明紅任主編，王越與何法江任副主編。本書在編寫過程中參閱了大量相關(guān)文獻(xiàn)，得到了許多同仁的大力支持和幫助，在此向有關(guān)作者一并表示感謝。由于時間倉促，書中難免存在錯誤和不妥之處，懇請廣大讀者和專家批評指正。

內(nèi)容概要

　　本書內(nèi)容以數(shù)控加工信息流為主線順序展開，全書共分6章。第1章介紹數(shù)控技術(shù)的概念、產(chǎn)生和發(fā)展概況及數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)和分類；
第2章介紹數(shù)控加工工藝及數(shù)學(xué)處理，包括工藝設(shè)計、工具系統(tǒng)、數(shù)控編程中的數(shù)值計算；
第3章介紹數(shù)控加工的程序編制，包括程序編制的內(nèi)容與方法、坐標(biāo)系統(tǒng)、指令代碼與程序結(jié)構(gòu)、編程實(shí)例以及自動編程系統(tǒng)介紹等；
第4章介紹計算機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)的軟硬件結(jié)構(gòu)、軌跡控制方法及若干插補(bǔ)算法、刀具補(bǔ)償和進(jìn)給速度以及加減速控制；
第5章介紹數(shù)控機(jī)床的伺服驅(qū)動系統(tǒng)，主要講述由步進(jìn)電動機(jī)構(gòu)成的開環(huán)伺服系統(tǒng)、以直流伺服電動機(jī)或交流伺服電動機(jī)為控制對象的閉環(huán)伺服系統(tǒng)以及構(gòu)成反饋控制的核心器件——檢測裝置等內(nèi)容；
第6章介紹數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)，主要講述主傳動系統(tǒng)、進(jìn)給傳動系統(tǒng)、自動換刀裝置、工作臺等方面的內(nèi)容。
　　本書內(nèi)容較全面，體系較完整，既可以作為普通高等院校機(jī)電類專業(yè)的本專科生教材，也可以作為機(jī)電工程類人員的參考書。

書籍目錄

1 緒論
　1.1 數(shù)控技術(shù)和數(shù)控機(jī)床的概念
　1.2 數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢
　1.3 數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)及應(yīng)用范圍
　1.4 數(shù)控機(jī)床的分類
　1.5 習(xí)題及思考題
2 數(shù)控加工工藝及數(shù)學(xué)處理
　2.1 數(shù)控加工的工藝設(shè)計
　　2.1.1 數(shù)控加工的定義、特點(diǎn)和基本內(nèi)容
　　2.1.2 機(jī)床及工藝裝備的合理選用
　　2.1.3 工藝路線的制定
　　2.1.4 數(shù)控加工工藝路線設(shè)計舉例
　　2.1.5 數(shù)控加工專用技術(shù)文件的編寫
　2.2 數(shù)控加工的工具系統(tǒng)
　　2.2.1 刀具的選擇
　　2.2.2 數(shù)控刀具系統(tǒng)
　　2.2.3 刀具預(yù)調(diào)
　2.3 數(shù)控編程中的數(shù)值計算
　　2.3.1 基點(diǎn)坐標(biāo)的計算
　　2.3.2 非圓曲線節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)的計算
　　2.3.3 列表曲線的數(shù)學(xué)處理
　2.4 習(xí)題及思考題
3 數(shù)控加工的程序編制
　3.1 零件程序編制的內(nèi)容與方法
　　3.1.1 零件程序編制的內(nèi)容與步驟
　　3.1.2 零件程序編制的方法
　3.2 數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系統(tǒng)
　　3.2.1 數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系
　　3.2.2 數(shù)控機(jī)床上的有關(guān)點(diǎn)
　3.3 零件加工程序的指令代碼與程序結(jié)構(gòu)
　　3.3.1 零件加工程序的有關(guān)功能指令及其代碼
　　3.3.2 零件加工程序的格式與組成
　3.4 數(shù)控加工編程實(shí)例
　　3.4.1 數(shù)控車床編程實(shí)例
　　3.4.2 數(shù)控加工中心編程實(shí)例
　3.5 自動編程簡介
　　3.5.1 自動編程方法的分類
　　3.5.2 自動編程系統(tǒng)的信息處理過程
　　3.5.3 典型CAD/CAM軟件介紹
　3.6 習(xí)題及思考題
4 計算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)
　4.1 概述
　　4.1.1 CNC系統(tǒng)的組成與特點(diǎn)
　　4.1.2 常規(guī)式CNC系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)
　　4.1.3 常規(guī)式CNC系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)
　　4.1.4 開放式CNC系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
　4.2 CNC的軌跡控制方法
　　4.2.1 插補(bǔ)的基本概念
　　4.2.2 軌跡控制算法的要求和類別
　4.3 逐點(diǎn)比較法插補(bǔ)
　　4.3.1 逐點(diǎn)比較法直線插補(bǔ)
　　4.3.2 逐點(diǎn)比較法圓弧插補(bǔ)
　4.4 數(shù)字積分法插補(bǔ)
　　4.4.1 數(shù)字積分法的基本原理
　　4.4.2 DDA直線插補(bǔ)
　　4.4.3 DDA圓弧插補(bǔ)
　4.5 比較積分法
　　4.5.1 比較積分法直線插補(bǔ)
　　4.5.2 比較積分法圓弧插補(bǔ)
　　4.5.3 直線及一般二次曲線的插補(bǔ)算法
　4.6 數(shù)據(jù)采樣法插補(bǔ)
　　4.6.1 數(shù)據(jù)采樣法插補(bǔ)的基本原理
　　4.6.2 數(shù)據(jù)采樣法直線插補(bǔ)
　　4.6.3 數(shù)據(jù)采樣（時間分割）法圓弧插補(bǔ)
　　4.6.4 螺旋線插補(bǔ)原理
　4.7 刀具半徑補(bǔ)償
　　4.7.1 刀具補(bǔ)償?shù)幕驹?br />　　4.7.2 C功能刀具半徑補(bǔ)償
　4.8 進(jìn)給速度與加減速控制
　　4.8.1 進(jìn)給速度控制
　　4.8.2 加減速控制
　　4.9 習(xí)題及思考題
5 數(shù)控機(jī)床的伺服驅(qū)動系統(tǒng)
6 數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)
參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：1.加工方法的選擇表面加T方法的選擇，首先要保證加工表面的加_T精度和表面粗糙度的要求。由于獲得同一精度及表面粗糙度的加_丁方法往往有若干種，實(shí)際選擇時還要結(jié)合零件的結(jié)構(gòu)形狀、尺寸大小以及材料和熱處理的要求全面考慮。例如對于IT7級精度的孔，采用鏜削、鉸削、拉削和磨削均可達(dá)到要求。但箱體上的孔，一般不宜選擇拉孔和磨孔，而常選擇鏜孔或鉸孔?？讖酱髸r選鏜孔，孔徑小時選鉸孔。對于一些需經(jīng)淬火的零件，熱處理后應(yīng)選磨孔；對于有色金屬的零件，為避免磨削時堵塞砂輪，則應(yīng)選擇高速鏜孔。表面加工方法的選擇，除了首先保證質(zhì)量要求外，還須考慮生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性的要求。大批量生產(chǎn)時，應(yīng)盡量采用高效率的先進(jìn)工藝方法，如拉削內(nèi)孔與平面、同時加工幾個表面的組合銑削或磨削等。這些方法都能大幅度地提高生產(chǎn)率，取得很大的經(jīng)濟(jì)效益。但是在生產(chǎn)批量不大的生產(chǎn)條件下，如盲目采用高效率加工方法及專用設(shè)備，則會因設(shè)備利用率不高，造成經(jīng)濟(jì)上的較大損失。此外，任何一種加工方法，可以獲得的加工精度和表面質(zhì)量均有一個相當(dāng)大的范圍，但只有在一定的精度范圍內(nèi)才是經(jīng)濟(jì)的，這種一定范圍的加工精度即為該種加工方法的經(jīng)濟(jì)精度。選擇加工方法時，應(yīng)根據(jù)工件的精度要求選擇與經(jīng)濟(jì)精度相適應(yīng)的加工方法。例如對于IT7級精度、表面粗糙度Ra值為0.4um的外圓，通過精車削雖也可以達(dá)到要求，但在經(jīng)濟(jì)上就不及磨削合理。表面加工方法的選擇還要考慮現(xiàn)場的實(shí)際情況，如設(shè)備的精度狀況、設(shè)備的負(fù)荷以及工藝裝備和T人技術(shù)水平等。各種加工方法的特點(diǎn)、經(jīng)濟(jì)加工精度及其表面粗糙度，可查閱有關(guān)工藝手冊。在一般的機(jī)械制造過程中，金屬切削方法仍占主要地位。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，特殊結(jié)構(gòu)、難加工材料的使用日益增多，導(dǎo)致特種加工方法的采用更為廣泛，如電脈沖、電火花、電解加工、電拋光、激光加工、超聲加工、化學(xué)加工和電子束加T等。各種表面由于精度和表面質(zhì)量的要求，一般不是只用一種方法、一次加T就能達(dá)到要求的。對于主要表面來說，往往需要通過粗加工、半精加工和精加丁逐步達(dá)到要求，因此應(yīng)首先選擇相應(yīng)的最終加工方法，然后確定從毛坯到最終成形的加工路線——加工方案。各種表面的加工方案可查閱有關(guān)手冊。在各主要表面的加工方法確定后，還應(yīng)確定各次要表面的加工方法。

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