關(guān)于計(jì)算機(jī)數(shù)字控制加工的介紹1-1、本章目錄通過(guò)了解這一章的結(jié)論，你可以：1、描述什么是計(jì)算機(jī)數(shù)字控制(CNC)以及計(jì)算機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)的基本組成有哪些。2、闡述關(guān)于計(jì)算機(jī)數(shù)字控制應(yīng)用的條件、優(yōu)點(diǎn)以及特殊要求。3、辨別不同的應(yīng)用于輸入和儲(chǔ)存CNC程序的介質(zhì)。4、描述兩種應(yīng)用于CNC機(jī)床不同的紙帶穿孔機(jī)形式。1-2、介紹討論了數(shù)字控制的計(jì)算機(jī)數(shù)字控制的基本概念，描述了傳統(tǒng)NC和目前CNC設(shè)備的硬件組成，闡述以及列出了CNC操作應(yīng)用的重要優(yōu)點(diǎn)，探討了幾種不同的應(yīng)用于存儲(chǔ)和傳送CNC程序的介質(zhì)，向讀者介紹了紙帶穿孔機(jī)的不同形式，分析了具有自動(dòng)換刀功能的加工中心，同時(shí)這也是CNC的最新發(fā)展成果。1-3、數(shù)字控制的定義、基本概念及其優(yōu)點(diǎn)數(shù)字控制應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)已經(jīng)有40多年了。簡(jiǎn)單說(shuō)來(lái)，數(shù)字控制就是一種使加工機(jī)床能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)運(yùn)作的控制方式，其是基于一連串的字母、數(shù)字和特殊符號(hào)的。一套完整的應(yīng)用于執(zhí)行機(jī)床運(yùn)作的數(shù)字編碼就稱之為程序。這些程序在輸出以啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)之前必須轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號(hào)。數(shù)字控制機(jī)床可以進(jìn)行手工編程。如果用電腦編程，那么這個(gè)過(guò)程就被稱為計(jì)算機(jī)輔助編程。這篇文章中涉及到的編程過(guò)程都是手工進(jìn)行的。通常數(shù)字控制系統(tǒng)都是由下列構(gòu)件組成的：紙帶穿孔機(jī)：將輸入的信息轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的上孔的信號(hào)，而這種孔的信號(hào)在紙帶穿過(guò)該設(shè)備時(shí)將被以打孔的方式輸入到紙帶上。許多以前的元件用的一種輸入設(shè)備叫打字穿孔機(jī)。新裝置中應(yīng)用了一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)和兩套紙帶穿孔裝置。紙帶讀取器：讀取紙帶上的孔信息，并將其轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)的電信號(hào)。控制器：接收電信號(hào)，并驅(qū)動(dòng)NC機(jī)床。NC機(jī)床：對(duì)控制器生成的程序信號(hào)做出反應(yīng)，從而機(jī)床將根據(jù)信號(hào)指示作出相應(yīng)的動(dòng)作來(lái)加工工件。見圖1-1：數(shù)控系統(tǒng)相對(duì)手動(dòng)操作加工方式具有以下優(yōu)點(diǎn)：1、能夠更好的使刀具運(yùn)行在最佳的切削條件下。2、改善零件的加工質(zhì)量和剛度。3、減少刀具損失、刀具負(fù)荷和安裝時(shí)間。4、減少工件的加工時(shí)間。5、減少切屑。6、能夠更好的進(jìn)行計(jì)劃生產(chǎn)和生產(chǎn)過(guò)程安排。1-4、CNC的定義及其構(gòu)成一臺(tái)CNC機(jī)床是一臺(tái)NC機(jī)床和一臺(tái)具有輔助功能的裝在操作臺(tái)上的電腦組成。這臺(tái)電腦通常被稱為機(jī)床控制單元（MCU）。控制單元通常是由硬件構(gòu)成，這就是說(shuō)所有的機(jī)床功能都是由物理電子元件控制的，而這些元件是裝在控制器中的。而該電腦是應(yīng)用軟件控制的。因此，機(jī)床的工序在加工時(shí)被輸入到電腦中。當(dāng)CNC機(jī)床關(guān)機(jī)后這些數(shù)據(jù)不會(huì)被刪掉。電腦存儲(chǔ)這些信息的記憶元件稱為只讀器（ROM）。MCU通常裝備有數(shù)字鍵盤一提供直接手動(dòng)數(shù)據(jù)傳輸。這些程序儲(chǔ)存在RAM中，它們可以被重新調(diào)出、編輯以及排序。存在RAM中的程序在機(jī)床斷電后就會(huì)消失。這些程序可以被儲(chǔ)存到附屬存儲(chǔ)裝置中。如：穿孔紙帶、磁帶或磁盤。新的MCU元件裝有圖像顯示器，其不僅可以顯示CNC程序，而且切削路徑和任何運(yùn)行錯(cuò)誤都能顯示。CNC機(jī)床的主要組件如下圖所示見圖1-2：機(jī)床控制單元：生成存儲(chǔ)以及執(zhí)行CNC程序。MCU中同樣包含機(jī)床運(yùn)行控制器，其是一種執(zhí)行軟件。數(shù)控機(jī)床：對(duì)MCU和工件加工過(guò)程中的程序信號(hào)做出反應(yīng)。1-5、CNC相對(duì)NC的優(yōu)點(diǎn)。1、減少了機(jī)床的硬件負(fù)擔(dān)，新的功能可以以軟件編程的形式出入MCU中。2、CNC程序可以直接在機(jī)床上進(jìn)行輸入、儲(chǔ)存和執(zhí)行。3、任何內(nèi)部的CNC程序都可以進(jìn)行編輯和重調(diào)。刀具路徑可以通過(guò)電子儀器顯示。4、許多不同的CNC程序都可以儲(chǔ)存在MCU中。5、可以用一臺(tái)主機(jī)連接幾臺(tái)CNC機(jī)床。主機(jī)中的程序可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)形式下載到任何一臺(tái)與之連接的機(jī)床上去。這就是直接數(shù)字控制（DNC）。見圖1-4:6、幾臺(tái)DNC系統(tǒng)可以連接成更大的數(shù)控系統(tǒng)。見圖1-5：1-6、CNC應(yīng)用的特殊要求CNC機(jī)床可以大幅度提高生產(chǎn)效率。CNC管理器可以在克服以下問(wèn)題的前提下保證效率：1、足夠的資本已購(gòu)買質(zhì)量高的CNC設(shè)備。2、CNC設(shè)備必須保持在正常運(yùn)行條件下，這點(diǎn)要求可以通過(guò)簽訂一份全天服務(wù)協(xié)議或雇傭一名專門技術(shù)員來(lái)滿足。3、必須對(duì)工人進(jìn)行專業(yè)的CNC機(jī)床安裝和操作培訓(xùn)。4、必須學(xué)習(xí)生產(chǎn)計(jì)劃，因?yàn)閿?shù)控機(jī)床運(yùn)行一小時(shí)的開銷要比傳統(tǒng)機(jī)床大得多。1-7、CNC加工中心和車削中心。加工中心是CNC技術(shù)的最新產(chǎn)物。這種系統(tǒng)裝有自動(dòng)換刀設(shè)備，可以換90多種刀具。還安裝有能移動(dòng)的工作臺(tái)。工作臺(tái)用來(lái)自動(dòng)裝載和卸載工件。在一臺(tái)簡(jiǎn)易加工中心中可以完成銑削、鉆削、攻絲、鉆削以及反鉆等加工工序。另外應(yīng)用讀數(shù)器，加工中心可以在不同平面和不同角度進(jìn)行加工。加工中心節(jié)約生產(chǎn)時(shí)間和加工過(guò)程中更換機(jī)床的時(shí)間。圖1-6和1-7展示了兩種不同的加工中心。關(guān)于加工中心將在第四章中進(jìn)行詳述。車削中心擁有更強(qiáng)大的換刀功能，在現(xiàn)代生產(chǎn)中嶄露頭角，這種數(shù)控機(jī)床可以在工件旋轉(zhuǎn)過(guò)程中執(zhí)行許多不同的車削操作。圖1-8展示了一臺(tái)現(xiàn)代車削中心。1-8、其它類型的CNC設(shè)備除加工中心和車削中心外，CNC技術(shù)還應(yīng)用于許多其它類型的加工設(shè)備中。例如：電火花加工機(jī)床（WIREEDM）和激光切削機(jī)床。WIREEDM機(jī)床利用一根非常薄的電線作為電級(jí)。電線穿過(guò)兩個(gè)轉(zhuǎn)子。工件材料被電線上平行移動(dòng)的電火花熔化，而CNC技術(shù)用來(lái)控制平行臺(tái)的運(yùn)動(dòng)、這種WIREEMD機(jī)床用來(lái)生產(chǎn)加工模型鑲嵌物、壓件和修整工件以及工件成形極為方便。見圖1-9：激光切削CN