数控技术课程毕业设计外文文献翻译@中英文翻译@外文翻译

1 数控技术 数字控制与计算机数字控制的发展历史 数字控制是按照含有机床 (刀具 )运动信息程序所指定的顺序自动执行操作的加工过程。数控这一概念是由密歇根洲特拉华城的约翰 帕森于 20 世纪四十年代后期提出的。为了在工件上加工光滑的轮廓，帕森提出了一种自动的机床控制方式，它能够引导铣床刀具加工出一种 “ 过轴曲线 ”。 1949 年，美国空军与帕森签署了合同，要求开发一种能够提高生产率的新型机床。帕森委托麻省理工学院 (开发一种新概念机床，麻省理工学院的科学家和工程师研制出了一种用穿孔纸带作为输入媒介的二轴联动铣床 控制系统。在较短时间内，当时所有主要的机床生产商都生产了一些数控机床，但直到 20 世纪七十年代后期，基于计算机的数字控制才被得到广泛的使用。只有价格低廉且功能强大的微处理芯片代替了计算机数控系统中的硬连线逻辑发生器后， 真正成为一门自动化技术。 当数控机床在计算机监控下工作时，它就被称为计算机数控机床 (计算机是 床的控制单元，它们内嵌于数控机床或者通过通讯渠道与数控机床联接，当程序员编程时，通过纸带或磁盘将一些信息输入，计算机将对一些必要的数据进行计算的完成工作。 由于第一台数控机床的数据 是由纸带控制的，因此数控系统被称为纸带控制机床。它们只能控制由输入到机床内的纸带或磁带所规定的单一操作，输入到机床内的程序是不能被编辑的，要改变程序必须重做新纸带。 当今的系统都由计算机来控制数据，因而称之为计算机数控机床 (简称 床 )。 统两者的工作原理一样，仅仅控制执行的方式不同。新型的数控系统通常速度更快、功率更大、功能更齐全。 数字控制与计算机数字控制的应用 数控技术自创立以来就得到了广泛的应用，包括车床和车削中心、铣床和加工中心、冲床、电火花 (工机床、线切割机床、磨床以及 测试检测装置等。最复杂的计算机数控机床是车削中心，图 4 1 所示一个具有十转位的刀架能进行 2 快速换刀的现代车削中心，立式加工中心如图 4 2 所示 (刀具库在机床的左边。右边的控制面板可由操作者通过转臂转动 )，以及卧式加工中心，通过按下按钮每把刀可在数秒钟内定位。如图 4 3 所示 (配有自动换刀系统。刀具库储备有 200把切削工具 )。 当为某项操作编程时，程序员必须选择传统的加工切削数据推荐值。这些切削数据包括切削速度、进给率、刀具和刀具几何形状等。当程序员正确选择所有必要信息后，操作人员 将程序载入机床并按下按钮，切削循环 就开始。 数控技术是一种利用程序实现自动控制的技术，加工制造设备采用数控技术后能由数字、字符和符号等进行控制。这些数字、字符和符号等被编码成按一定格式定义的指令程序用于一个特定的加工或工件，这些指令可以采用两种二进制编码的数字系统中的任意一种进行定义，这两种二进制编码数字系统分别为电工协会代码 (美国标准信息交换 代码 (一般来说， 码的机床控制系统不能接受 码的指令，反之亦然。当然，这样的问题已经逐渐得到解决。数控加工制造目前已经广泛地应用于几乎所有的金属加工机床：车床， 铣床，钻床，镗床，磨床，回转冲床，电火化，线切割和焊接机床，甚至弯管机也采用数控加工技术。 数控技术的基本组成 一个数控系统主要由以下 3 个部分组成： (1)程序指令 (2)加工 控制单元 (3)制造装备 程序指令是由一条一条的详细指令所组成，制造装备按要求执行这些指令。最常用的指令有：可以按要求使机床刀具主轴位于工作台上的具体位置，工作台是用于固定加工零件的，许多更高级的指令还包括用于主轴速度的选择、刀具速度的选择及其他一些功能。 加工控制单元 (括一些用于阅读和解释程序指令并将其转换为机床刀具或其他 制造装备的机械动作的电子和控制硬件。 制造装备是一种进行金属加工的数控技术装备，在常用的数控技术领域中，制造装备用于进行机械制造。制造装备包括工作台、主轴、电机及控制驱动单元。 数控技术的类型 3 数控技术系统主要有两种类型：点对点数控系统和轮廓线数控系统。 点对点数控系统也称为位置数控系统，比轮廓线数控系统简单，其主要的原理是移动刀具或工件从一个程序控制点到另一一个控制点，通常像钻床这样的加工功能，每个点帮司以通过 序中的指令进行控制。点对点数控系统适用于像钻孔、沉孔加工、沉孔镗孔、铰孔和攻丝等。 其他冲孔机床、点焊机和装配机床等也都采用点对点数控系统。 轮廓线数控系统也称为轮廓线路径数控系统，定位和切割操作都是以不同的速度沿着控制的路径进行的。由于刀具沿路径进行切削，因此刀具的运动和速度的精确控制和同步性能是非常重要的。轮廓线数控系统经常应用于车床、铣床、磨床、焊接机床和加工中心中。刀具沿着路径的运动，或称为插补逐渐出现了几个不同的方法。有许多类型的插补方法用于处理轮廓线数控系统中生成光滑的轮廓线时遇到的各种问题。几种比较常用的方法有线性插补，圆形插补，螺旋形插补、抛物线插补和立方插补等，在所有的插 补方法中，路径控制是以刀具的旋转中心为标准，对于不同类型、不同直径的刀具，加工过程中的不同刀具磨削量在数控程序中获得不同的补偿。 数控系统的编程 一个数控系统 (程序包括使数控 (床进行操作和加工的一系列指令。数控程序可以由数控机床内部的程序库开发生成，也可以从外面采购获得。另外，程序可以通过手工编写，也可以进行计算机辅助编程。 数控程序包括一系列指令系统和命令系统。几何类指令用于定义刀具和工件之间的相对位置和运动：加工类指令用于定义主轴转速、进给、刀具转速等：传送类指令用于定义刀具或工作台的运 动速度和插补的类型等；开关类指令用于冷却液供给、主轴旋转、主轴旋转方向选择、换刀、工件进给、夹具等的开关。第一个用于数控编程的数控编程语言是 20 世纪 50 年代由麻省理工学院数控编程系统开发小组专家开发的，并被命名为自动编程工具 ( 直接数字控制 (计算机数字控制 (数控技术的发展在批量生产和车间生产加工中，不管是在技术上还是在商业上都获得了巨大的成功。目前，已经有两种数控技术系统得到了发展，分别是： (1)直接数字控制 ( (2)计算机数字控制 ( 4 直接数字控制 (以被定义为这样一个生产制造系统，该制造系统有许多台加工机床，而相互之间由一台计算机采用直接连接，进行实时控制。这样，在传统的数字控制技术中采用的磁带阅读器在直接数字控制中被取消，从而保证了系统的可靠性。不使用磁带阅读器，被加工的零件程序就从计算机的存储器中直接传送到进行加工的刀具上。从原理上讲，一台计算机可以控制多达 100 台加工机床， (在 20 世纪 70 年代一个商业使用的 统宣称可以控制多达 256 个机床刀具 )。直接数字控制计算机用于按要求提供加工指令给每个进行加工的刀具上，当机床需要控制指令时，计算机 就可以马上将指令传送到机床上。 随着直接数字控制 (术和计算机技术的飞速发展，数字式计算机的尺寸和价格的大幅度的降低，数字式计算机的计算能力的大大提高，大量传统的以硬件线路为基础的加工控制单元被以数字计算机为基础的数字控制单元所替代。最初在 20 世纪 70 年代使用了小型计算机。后来，随着计算机的进一步小型化，早期的小型计算机逐渐被现在的微型计算机所取代。 计算机数控 (用专用的微型计算机作为加工控制单元。因为数字计算机都用于计算机数控 (直接数控 (所以应该注意两者之间的区别，可 以从 3 个方面来加以区分。 (1) 算机是将指令数据发送到许多机床去或从许多机床中收集数据，而算机每次只控制一台或几台机床。 (2) 算机一般位于距机床一定距离的位置，而 算机一般都位于距机床较近的位置。 (3) 算机开发的软件不仅可以用于控制单件生产，而且可以用于一个企业制造部门的管理信息系统，而 算机开发的软件一般只用于某个特殊加工的工具 。 数控铣床 5 数控铣床是在一般铣床的基础上发展起来的 ,两者的加工工艺基本相同 ,结构也有些相似 ,但数控铣床是靠程序控制的自 动加工机床 ,所以其结构也与普通铣床有很大区别 . 数控铣床 的组成 主轴箱 包括主轴箱体和主轴传动系统，用于装夹刀具并带动刀具旋转，主轴转速范围和输出扭矩对加工有直接的影响。 进给伺服系统 ： 由进给电机和进给执行机构组成，按照程序设定的进给速度实现刀具和工件之间的相对运动，包括直线进给运动和旋转运动。 控制系统 ： 数控铣床运动控制的中心，执行数控加 机床基础件 ： 通常是指底座、立柱、横梁等，它是整个机床的基础和框架 。 夹具 ： 数控铣床 主要用于加工形状复杂的零件，但所使用夹具的结构往往并不复杂。数控铣床夹具的选用可首先根据生产零件 的批量来确定。对单件、小批量、工作量较大的模具加工来说，一般可直接在机床工作台面上通过调整实现定位与夹紧，然后通过加工坐标系的设定来确定零件的位置。 数控铣床的组成 ： 数控铣床的基本组成，它由床身、立柱、主轴箱、工作台、滑鞍、滚珠丝杠、伺服电机、伺服装置、数控系统等组成。床身用于支撑和连接机床各部件。主轴箱用于安装主轴。主轴下端的锥孔用于安装铣刀。当主轴箱内的主轴电机驱动主轴旋转时，铣刀能够切削工件。主轴箱还可沿立柱上的导轨在 Z 向移动，使刀具上升或下降。工作台用于安装工件或夹具。工作台可沿滑鞍上的导轨在 X 向 移动，滑鞍可沿床身上的导轨在 Y 向移动，从而实现工件在 X 和 Y 向的移动。无论是 X、 Y 向，还是 Z 向的移动都是靠伺服电机驱动滚珠丝杠来实现的。伺服装置用于驱动伺服电机。控制器用于输入零件加工程序和控制机床工作状态。控制电源用于向伺服装置和控制器供电。 数控铣床的工作原理 根据零件形状、尺寸、精度和表面粗糙度等技术要求制定加工工艺，选择加工参数。通过手工编程或利用 件自动编程，将编好的加工程序输入到控制 6 器。控制器对加工程序处理后，向伺服装置传送指令。伺服装置向伺服电机发出控制信号。主轴电机使刀具旋转， X、 Y 和 Z 向的伺服电机控制刀具和工件按一定的轨迹相对运动，从而实现工件的切削。 数控铣床加工的特点 （ 1）用数控铣床加工零件，精度很稳定。如果忽略刀具的磨损，用同一程序加工出的零件具有相同的精度。 （ 2）数控铣床尤其适合加工形状比较复杂的零件，如各种模具等。 （ 3）数控铣床自动化程度很高，生产率高，适合加工批量较大的零件。 NC C is in in as by C in 940s a of a to a in to on 949, a to a of be to up to a of . a a a as In a of 7 C, it 970s C NC as an C is it is NC in or to a in by so to On by of C as to a by or no of on To a to be s to C NC in is is C/NC NC 8 a be of a is on on be by an 00 a a of so of a to NC to a to is is,of be in At of of in,NC is a of in is by of in an to a of a 9 or by of or to in 121C is to of or C A of (1) 2) 3) he by 31In to of a to on is of of of it of or 10 is In of it is to of as as to C of to to is is to a or to as a is at by C to as to C as at as it a of is on by of a of to in a a C In 11 is of of of or be in C . C A of a of C to a C be by an on or an be or to to so to of or of or to on/of so C IT C in 950s he of a in a a C (1) 12 (2) be as a in a of by a in is of of is to In be to 00 (NC 970s a of up 56 NC is to to on to it in of a at In of of C by on in 970s. As in by s is C as a is in NC it is to of 13 1) a of or a of 2) a is 3) is to of to as of a