机械工程英语翻译机械工程英语第二部分翻译

1、Unit 11中央控制单元 (CPU 的功能是控制所有系统部件的运行和对数据进 行数字的或是逻辑的操作。为了完成上述功能, CPU 由以下两个单元 组成2. 控制单元. 数字逻辑单元3控制单元通过程序指令来协调大量的特种操作,这些操作包括接受 输入计算机的数据, 并决定和是以何种方法来处理这些数据。 控制单 元能指挥数字逻辑单元的操作, 他把数据发送给 ALU 来告诉 ALU 根据这 些数据该运行什么功能, 并且在哪里把结果存储下来。 控制单元完成 上述操作的能力基于其安装了一个具有储存与记忆功能的总控程序 机构。4数字逻辑单元运行诸如加减比较之类的操作。这些操作是根据数据 以二进制的形式表现

2、出来的。 在指示了确定的条件下, 逻辑部也可以 用来改变命令执行的次序。 此外, 逻辑部分还具有编辑或清除数据等 功能。5控制单元和数字逻辑单元都是得用寄存器来完成他们的功能的,计 算机寄存器是一个可以接收短暂存储, 转移数据的小记忆装置。 根据 计算机能力的不同, 寄存器能建立出相应的字节数的字长。 每个词的 字节数从 4到 64不等!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

3、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

4、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

5、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.

6、 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

7、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

8、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

9、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

10、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

11、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

12、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

13、. 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.

14、 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

15、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 .D

16、NC 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。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

17、在计算机辅助下来完成。 程序包括指令和命令。 几何指令涉及刀具和工件间的相对移动。 进程 指令涉及主轴速度, 进给以及道具等。 行动指令涉及插值的类型以及 刀具或者工作台的缓慢和快速移动。切换命令涉及到开 /关冷却液供 给状况,主轴旋转,主轴方向,换刀,工件进给,夹具固定等等。 (1手工编程。手工编程包括根据部分工程图纸首先算出刀具,工 件以及工作台的尺寸关系, 继而决定执行的操作和工序。 那么一个包 括执行特定操作所需必要信息的程序表就准备好了,例如刀具切削, 主轴转速,进给,切削深度,切削液,以及刀具或者工件间的相对位 置或者移动。根据这些信息,部分程序就准备好了。通常一个纸带首 先被准备

18、好用于试用和调试程序。 根据纸带被使用多久, 纸袋通常用 更耐用的聚酯薄膜制成。手工编程可以由那些具有特定制造工艺知识和能够理解, 阅读以及更 改部分程序的人来完成。 因为他们熟悉机床刀具和工艺流程, 熟练的 机械师可以做一些手工编程的编程培训。 然而, 所涉及的工作是乏味的, 费时的, 因此不合算。 手工编程大多数用于简单的点对点应用上。 (2计算机辅助编程。计算机辅助编程是一种涉及到特殊符号的编 程语言,这种语言可以决定角点的坐标,刀口以及工件的表面。编程 语言是与计算机通信的方式并且涉及到符号字符。 编程员用这种语言 描述加工零件,而由计算机将零件程序转换为数控机床的执行指令。 许多种商

19、业应用上的语言有多种多样的特点和应用。 第一种被使用的 是类似于英语语句的语言, 它在十九世纪五十年代末被开发出来并被 称为 APT 语言。这种语言,由于它多种多样的扩展形式,一直是最广 泛的用于点对点和连续路径编程的语言。复杂的工件现在使用基本的绘图进行制造,计算机辅助制造程序。 刀具的路径是在类似于一个 CAD 程序的大量的绘图环境下制造出来 的。这种机器代码由程序自动生成。在生产开始之前, 程序应该被校验, 还有就是通过一个显示器观看 工艺流程的模仿或者使用廉价的材料(例如铝,木头,石蜡,或者是 塑料制作工件,而不是使用指定用于已加工零件的真实材料。 计算机辅助编程有以下几个优于人工方式

20、的重要优点。比较容易使用的符号语言缩短了编程时间。 编程是一种容纳了大量关于机械特点和工艺变量 数据的一种能力,例如动力,速度,进给,刀具形状,刀具形状改变 的补给量,刀具磨损,偏转,以及冷却液的使用。减少了在人工编程中出现人为错误的可能性。因为编程时所需更少的时间,降低了成本。编程语言的使用不仅导致更高的工件质量而且考虑到了机械指令 的更加快速发展。另外,模拟可以在远程计算机的终端设备上运行, 这就确保了程序按照既定来运行。 这种方法可以防止昂贵的机器由于 调试程序产生不必要的占用。选择某一种数控机床编程语言主要取决于以下几个因素:生产设施人员的专业水平级别工件的复杂程度设备的外形以及计算机

21、的应用涉及编程的时间及费用因为数控涉及有关工件材料和加工参数的数据插入, 编程必须由有制 造业的相关方面知识的操作工和程序员来完成。 在生产开始之前, 程 序应该被校验,还有通过一个 CRT 屏幕来观察工艺流程的模拟或者用 廉价的材料制造工件,例如铝,木头或者塑料,而不是使用指定用于 已加工零件的真实材料。数控编程语言自从 1956念麻省理工学院的初步研究数控编程系统以来大概有超过 100种的数控编程语言已经被开发出来了。大多数语言开发用于特殊 的需求和机械并且它们没有经受住时间的考验。 然而, 相当多的语言 在今天一直被使用。 在本小节, 我们回顾一下那些被普遍认为是重要 的语言。APT(自

22、动编程工具 , APT 语言是麻省理工学院研发的关于数控机床控 制编程系统的成果。 它的研发开始于 1956年六月, 它第一次用于生产是在 1959年左右。 几天它是在美国应用最广泛的语言。 虽然第一次打 算作为一种轮廓语言。 APT 现在的版本可用于定位和持续路径的编程 而且可用于多达五个基准轴的持续路径编程。AUTOSPOT(用于定位工具的自动系统 。这个程序有 IBM 研发,在 1962年第一次被引进用于 PTP 编程。 AUTOSPOT 现在的版本也可应被用 于修证轮廓。COMPACT II 。 这种语言是来自于制造数据系统的封装。 (MDSI 公司 , 在安阿伯,密歇根州的一家公司。

23、数控机床控制编程的许多特点于 SPLIT 相似。 MDSI 公司将 COMPACT II 系统租赁给以分时为依据的用户。 这种程序通过使用远程终端把程序传送给 MDSI 公司的计算机, 有计算 机转向产生数控的纸带。ADAPT (APT 的改编版本。多种编程语言直接依据于 APT 程序。这些 语言之一便是 ADAPT , 它是在空军合同下由 IBM 公司研发的。 这种语言 意图提供许多 APT 的特点但是用于小型计算机。 ADAPT 不如 APT 一样强 大,但是能够被用于定位和修改轮廓工作的程序。EXAPT(APT的扩展子集 。这种语言是由德国研发的。,开始于 1964年之间,以 APT 语

24、言为依据。有三个版本:EXAPT I 被设计应用 于定位 (钻削和直切铣 。 EXAPT II 被设计用于车削, 还有 EXAPT III 被设计用于限制轮廓的操作。 EXAPT 最重要的一个特点是尝试自 动地计算最佳进给量和进给速度。APT 不仅仅是一种数控语言;它也是一种以 APT 声明为依据执行计算 来。生成切割位置的计算机程序。在 APT 语言中声明有四种类型:几何声明。 这些定义好的几何元素包括了工作组。 它们有时也叫做定 义声明。后处理程序声明。 这些声明用于特殊的机械工具和控制系统。 它们用 于指定进给量和进给速度而且精确了机械的其他特点。辅助声明。这些不同种类的声明常用作定义工

25、件,刀具,以及公差等 等。铣床和车床的 CNC 编程于其他机械编程工艺是相似的;它需要对编程 语言有一个透彻的理解。这种用作铣床和车床 NC 的语言通常被称为 G 代码。这些工序通常用于铣床机械和机加工中心,提供了一些 G 代码 使用的经典例子,因为它包括大约了 NC 操作中的 75%。下面编程和工艺的五类用于铣床 NC 编程。(下转 P114自动化编程的人工指南NC 机械编程采用两种形式:人工编程以及在 CAM 软件支持下的代码生 成。例 3-1是一个人工编程的例子。它以铣削零件图为开始,编程者 设计一些能够驱动切削刀具沿着预期路径运行的 G 代码工序。 CAM 生成 的 NC 代码为了使目

26、标机械工具能够直接转换为零件图送给 G 代码程序 运行在已选择的机械上,从而使用一个后处理程序。 CAM 软件和后处 理程序分成两类。类型之一,专业 CAM 和简洁 CAM ,它是独立的,并且 吸收了所有主要 CAM 供应商的绘图文件。 第二种类型, 是被 CAD 供应商 研发的,它集成了 CAD 程序和运行,作为集成 CAD / CAM 设计软件的一 部分Unit 4 机加工与切削加工中心(1这篇文章介绍了计算机控制的机械刀具设计的能力和较大的发 展,就想我们知道的机加工和切削加工中心,这些机器有其他 机器工具没有的柔性和多功能性,应此他们作为加工工具第一选择。 机加工与切削加工中心(2需要

27、注意的是每台机器他的自动化程度有多高,都要设计一种 基本的加工样式就像所展示的那样,在制造过程中不同的表面 是用不同的加工方法加工的,(3例如,如图 4.3 所示,铣、端面车削、镗、钻、铰孔、切丝来 获得额定的公差要求及最终表面精度。(4习惯性的加工过程的执行,始于工件的移动从一把加工刀具到 另一把加工刀具直至所有的加工完成,这是一种切实可行的制 造方法,并具有高度的自动化。这就是生产流水线的原理。最常见的 是应用于高容量或大批量的生产,生产流水线是由几种加工刀 具按一定的次序排列组成的, 诸如自动发动机模块这样的工件从一个 加工地点到另一个加工地点,并且在每一个加工中心都运用特 有的加工方式

28、进行加工,工件会被输送到下一个机器进行下一个加 工。(5有这样一些产品或加工方法,他们的生产路线是不可行或不经 济的,特别是当这些种类的产品在加工时需要迅速转换加工方 法。一个重要的概念,在 20 世纪 50 年代末期得到发展,那就是机加工中心。一个机加工中心就是运用计算机控制的刀具在工件的 不同表面和不同的方向上进行切削操作的能力,通常说工件是不动 的,而切削工具进行旋转,比如铣和钻操作。(6机加工中心的发展暗示着计算机控制的机器刀具之间关系的进 步。如数字控制的车床加工中心拥有两个转台带动几把切削刀 具进行车削,端面车削,镗孔和切螺纹。(7工件在加工中心里是被安放在托盘上或模块上,那样可以

29、被移 动并且可以进行不同方向的旋转和定位,在进行特殊的切削过 程完成后,工件不需要移动到另一台机器进行钻孔,铰孔,攻丝之类 的附加加工。换句话说,工件和机器是被置于工件上的。(8当所有的加工工作完成后,托盘会自动离开已加工工件,并且 另一个托盘运用自动托盘变速器将工件进行定位和加工。所有 的传动机构都有计算机控制,并且托盘定位器有 10-30 秒的循环时 间,托盘台能够使得多级托盘更好的服务于加工中心,工具同样 能够被装备到不同的自动化部件中,诸如上料与下料机构。(9加工中心装备了可变程序的自动刀具变换器,依赖于这样的设 计多达 200 把切削刀具能够被贮存在刀库,刀鼓,刀链(工具 库 , 辅

30、助工具库能够更好的为一些特殊加工中心提供更好的切削道 具,这些刀具可以自动的任意选择到达机械主轴的最短路线, 刀具交换臂是一个普通的设计机构,他可以旋转来拾取特殊的工具 (每一个工具有他自己的刀杆和他在主轴上的位置。(10 刀具通过直接连接在刀具夹持口上的编码标签、 条形码或记忆芯片来标识。一次换刀时间在 5-10 秒钟,对于小的刀具可以少于 1-2 秒,对于重达 110 公斤的刀具可以达到 30 秒,刀具变换器 的设计趋势趋向于运用简单的原理提高换刀的时间。(11 加工中心同时装备有工具的检验台, 他可以给计算机数字控制 提供信息对于在换刀和刀具磨损时的误差提供补偿。接触试探 针可以自动装入

31、工具夹持口中以确定工件的参考平面, 以便对刀具设 置进行选择并对加工的工件在线检测。(12 图 4.6 所示的一些表面可以被联系起来, 他们的相对位置可以 被确立并储存在计算机软件的数据库中,这些数据稍后可被用 于编写刀具工作路径的程序同时对刀具的长度和直径进行补偿, 又可 以为预先加工刀具的磨损提供补偿。机加工与切削加工中心的种类(13 尽管这里有不同种类的刀具设计在加工中心中, 两种最基本的 种类垂直主轴和水平主轴;大部分的机器拥有上述两种轴线的 能力, 在加工中心中最大的切削刀具的尺寸可以绕工具一周, 就像我 们知道的工具包络,这个术语第一次应用在与工业机器人的联 系上。(14 垂直主轴

32、加工中心或是水平主轴加工中心都是为了适用在工件 具有深腔的平面上执行加工工艺,如铸型和模具制造。一个垂 直主轴的加工中心类似于一个垂直主轴铣床。 刀库在图示的左侧并且 所有的加工方法和传动机构通过位于右侧的计算机控制托盘进 行定位和修改。(15 因为在加工中心中由于推力的作用方向是向下的, 机器具有高 的刚度,并在对于加工部分有较好的精确补偿,这些机器通常比水平主轴的机器便宜些。(16 水平主轴的加工中心或水平机加工中心是为了适用于高大工件 的表面加工的需求。托盘可以在不同的轴线(如图 4.3 所示上旋转来进行不同种类的有角定位。(17 水平主轴加工的另一个范畴是车削加工, 是用特殊机床进行计

33、 算机控制的车削加工。一个三转动架的计算机数字控制的车削加工如图 4.8 所示, 这个机器是由两个水平主轴和三个转动架以及不 同的切削刀具设计而成的来执行一些旋转工件的加工。(18 万能加工中心同时装备了垂直主轴和水平主轴的机器, 他们具 有不同种类的特色, 并且具有加工所有表面的能力 (垂直的、 水平的、 斜的。机加工中心的特征和能力(19下面是加工中心的大部分特征:a .他们有能力有效的,经济的并且拥有重复的高精度的尺寸的能力 来处理不同型号的磨具的能力。公差的范围在正负 0.0025mm 。b .这些机器是万能的,拥有多达 6 条线性的有角传动的轴线并且有 能力快速的从一种加工方式向另一

34、种加工方式转变来满足不同种类的加工刀具和有效的减小地板空间。c .装载工作和卸载工作,转换刀具,矫正,故障寻找所需的时间正 在减少,应此生产能力提高,减少实验的需求尤其是对于熟练实验的要求并且生产成本降到最低。d .他们可以高速的自动化并相对地紧凑,应此一个工作人员可以在 同一时间照顾到两台或更多的机器。e . 加工机器装备了刀具调节监测装置为了检测出工具的磨损与破裂, 又可以探测工具磨损的补偿和工具调位。f .前处理和后处理的矫正和工件加工监测在加工中心的功能。 (20 加工中心可应用于更广阔范围的不同种类型号和特征, 并且他 们的成本范围从 5 万到 100 万甚至更高。典型容量范围可达7

35、5KW ,并且最小轴转速通常在 4000-8000rpm 范围里,一些可以达到 75000rpm ,还用于小补偿切削的特殊应用。一些托盘具有支撑重达 7000kg 工件的能力,通常高的容量用于特殊的应用当中。 (21 现在大部分机器有一个标准组件的基准构造, 应此不同种类的 外围装备和附件可以被安装并且和修改不同种类产品的修改要求。(22 因为加工中心的高生产能力, 大量的切削会产生并且必须被收 集起来应此一些需要一些可用于切削收集处理的设计,就像图示所举例那样, 两个在横轴加工中心截面图底部的切削传送带这些特 殊的加工传送带是螺旋形或螺杆型,他们沿着导槽收集切削并且将他们输送到收集点,另一条

36、系统会选用链式传送带。刀具的选择(23 加工中心能够有能力需求有效的花费可以说进行有效的成本控 制,他们通常不得不每天做至少两次移动,所以他们必须有效并且可以连续调整在加工中心中产品的购买需求, 因为他们固定的多 功能性,但是加工中心可用于及时的制造大范围的特殊产品。 (24种类的选择和加工中心的尺寸依赖于以下几种因素。a .产品的种类,尺寸和模具的复杂性。b .加工方法的种类及执行方式和切削工具的需求次数。c .精确补偿的需求。d .生产速率的需求。(25 尽管多功能性是选取加工中心的一个关键因素, 我们必须考虑 到权衡高成本高精度需求和比较在运用传统加工工具制造相同 产品时的成本。Unit

37、5 工业机器人介绍工业机器人是相对来说较新的机电设备, 它已经开始改变现代工业的 面貌。 工业机器人不像科幻小说中的那个模样具有人一样的能力并且 能与其它移动物建立友谊。 机器人能够看见听到触觉听的研究已经进 行了 20多年,现在开始开花结果了。然而,通常所说的工业机器人技 术是是大多数机器人只包含了一条臂而不是拥有人解剖学上的全部 结构。 通常的控制只允许这些机器人在空间上从点到点的移动, 完成 相对简单的工作。美国机器人学会定义机器人为“一个可再编程序, 多功能的机器手, 它通过各种可编程的运行来完成不同的任务, 用于 搬用原料、零件、刀具、以及专用装置。如果认为不同类型的加工有 不同的作

38、用。 那么一个数控加工中心也可以被认为是机器人。 大部分制造工程师认为数控加工中心不是机器人,尽管他们有很多相似之 处。 数控机构和机器人的动力驱动和控制十分相似。 想数控机构一样 机器人能够由发动机、液压系统、气压系统提供动力。两种设备都能 由开环控制或闭环控制。 实际上, 许多应用于机器人发展技术由数控 工业演变过来并且许多机器人制造商也制造数控机床和数控控制器。 实际的机器人由带有腕(或称为臂的主机身和机器端部的工具(通 常是某些的支撑器组成。 机器人也可能有一个辅助动力系统。机器 人系统还包括一个有一些控制环模、操作杆、键的控制器。一种典型 的机器人系统如图 5、 1机器人特点通常由机

39、械系统的设计表现, 一个主要框架包括三条移动 轴的机器人称为笛卡尔机器人。 笛卡尔机器人它的名字来源于笛卡尔 坐标系沿三维空间的直线移动。 一些笛卡尔机器人由龙门结构构成以 便使沿每个轴的偏差最小。这些机器人称为龙门机器人。图 5.2展示 了笛卡尔机器人,这些机器人的动作控制都相似于传统的三坐标机 床。 龙门结构一般来说是最正确的机器人实际结构。 龙门机器人通常 用于公差较小和位置度要求较高的装配中。圆柱机器人由两个移动轴和一个旋转轴组成,这种机器人的名 称来源自包围轨迹(它的功作范围,它由轴移动的极限位置构成。 图 5.3展示了典型的圆柱机器人。圆柱机器人有许多应用,最常见的 是材料的搬运操

40、作。给机器人编程。为了是设备具有资格作为机器人,它必须是容易可再编程的。不可编程的机构, 无论其通过重新装配或再接线可实现的潜在柔性有 多大, 也不能算坐机器人。 许多这类设备是固定的或可变的序列机器 人。 很多这样的机器人是由气压驱动的。 这种机器人借助某种梯形逻 辑图被驱动至一些固定的挡块活行程开关处,而不是控制它的轨迹。 虽然梯形图编程可满足机器人的运动要求, 但行程开关和挡块必须正 常的被整体移动, 以改变所需执行的工作任务。 动力开动或发动机打 开到“开”或“关”依据工序的要求和转换状态。机器人对这类系统 操作通常局限于相当简单应用。传统机器人的程序通常采用以下三个形式之一:(1操作

41、器编 程(2导入式程序(3脱机程序。每个机器人通常具有一个或更多 这种程序类型的系统。每种形式的优缺点依不同的应用而不同。 操作器编程最常用的机器人编程方式,这种类型编程, A pendant 通常包括几个用于使机器人在它工作范围移动的操作杆。 在 每个工序的终点,机器人的位置被保存。像数控机床一样,一些机器 人允许编程人员选择定义两点间路线。 另外, 这些机器人被称为连续 路径系统。 不允许用户指定路径系统称为点到点系统。 许多连续路径 机器人允许用户定义在两个主要点之间连线的路径。 那么, 用户可以 定义直线、圆弧的、指定某一位置的路径。在直线路径中,机器人在 笛卡尔空间中,以直线两两端点

42、移动。顾名思义,圆弧运动就是在某 一主平面上沿圆弧运动。 机器人以插入某处方案执行路线很不容易确 定。 在接点插补中, 机器人的每一关节都以一恒定速度移动以保证所 有的轴同时启动和停止。 对于笛卡尔机器人, 直线和结点插补方案产生相同的路径。对于其他类型机器人系统,这不成立。操作器编程系统通常提供允许编程人完成辅助操作的命令,如 关闭终端,等待,暂停,检查一种或几种转换状态,返回全部状况给 机床,等等。编程人员使机器人走过要求完成一项工作的必要步骤, 保存每一中间步骤和辅助的信息。用于给 fanuc M1机器人编程的操作 器,如图 5.4所示。导入式程序是最简单的机器人程序设计过程之一。顾名思

43、义,编 程人简单实际的是机器人沿着路线轮廓移动。 机器人控制器反馈它的 位置并且像编程人一样引导机器人完成操作。 当编程人员负责引导机 器人完成必要动作时, 动力降低以便机器人不产生伤害操作人员。 尽 管导入式编程是最容易学的程序语言, 但它也反映了一些机器人应用 的限制,例如,当机器人正在进行操作时,操作人员搬运机器人。齿 轮,电动机和丝杠会引入错误的运算读数值,这样当机器人的重量, 也许是工件的重量必须由系统承担时,端部执行器的 实际位置可能 与机器人的训练位置有很大差异。 这种方式的另一个问题是由于在机 器人的位置和速度被记录指引通过期望的路径是, 大量的数据信号产 生, 这些数据不需存

44、储后调用, 存储和从新调用的空间和时间可能会 引起汇编器问题 ,也许与导入方程式协调的主要问题是引导机器人 完成工艺过程的人能够做有限的准确可能引起工艺过程的不协调, 人 为错误和不准确性削弱了使用机器人的优点。脱机程序对机器人来说是 相对较新的技术, 它能够提供导入式和控 制板编程的一些优点。 脱机程序的规律与对数控技术应用脱机语言类似。 几种脱机语言已经在美国的主要大学和工业种发展。 这些语言主 要有 unimation 的 VAL, 美国机器人协会的 ar-basic,microbot,lnc 的 arm-basic 和 ibm 的 ami , 以 ar-basic 为例解释说明脱机语言

45、, ar-bisic 允许用户定义机器人的位置控制机器人的运动输入输出控制数据ar-basis 系统的细化,他采用的许多相同的功能采用了我们熟悉的 basic 程序语言,在 ar-basic 中,点和刀具定义为初始化数据点由以 下协议定义x,y,z,r,yX,y,z 表示由端部执行器占据笛卡尔空间, r p y表示刀具旋转进给 和 yaw. 每个点的定义既可以是绝对的夜可以是相对的 (也和数控机床 有相似的规则刀具定义命令常用于定义操作要求的所有刀具的位置,刀具定义指 定机器人面板的中心,包括等定义点相同的六个数据机器人通过运动控制命令执行运动,运动命令允许编程人定义采取 的路径类型(直线,圆

46、弧,结点插补定义刀具的最终速度定义参考柜架定义刀尖的类别AR-Basic 也允许程序编译人员输入,输出数据到与机器人连接的设备,模拟的数字信号可以传送到模数转换转换器并行的或串行的 I/O口。表 5 1是点和刀具定义的举例。表 5 2举例说明了 AR-Basic 的运动控制。Unit6 成组技术成组技术是一个制造业的哲学概念, 它涉及到具有相似或相关属性 零件的标识和分组, 这样我们可利用产品的相似性这种特点把这种技 术应用于产品的生产的设计制造生产过程中。 历史上, 这项新奇的技 术首先出现在 1920年的美国,当时 Frederick Taylor 也认同成组部件 需要特殊工艺的观点紧随其

47、后的是琼斯和拉姆森机械公司在 20世纪 20年代初,这个公司使用的是一种简陋的成组加工方式来生产机床, 他们使用这一原理的方法就是以产品来划分部门而不是以工艺或缩 短路径来划分部门。 现如今, 成组技术通过良好的结构分类和编码系 统和应用支持软件采取的相似组成部分取得优势。现代制造技术正投许多日益增长的国际化竞争与快速变更的市场 需求所引起的挑战进行着比拼。 下列的这些挑战已在成组技术中遇到 过。第一段 略。作为第一个因素的结果,传统的销售组织变得非常低效和浪费,这 都是因为产品在不同的加工部门之间奢侈的路径(直接翻译的不很 对。为了缩短准备时间有必要使设计与生产环节紧凑起来, 从而获得在 国

48、际市场中相对有利的位置。1. 产品设计中的益处。涉及到产品的设计,组成技术的原理益处就 是它能够是产品设计者避免”重新设计车轮” (即重复改造 ,或者加 大设计的影响, 换句话说, 它排除设计一个已经被设计过的产品的可 能性, 因为他使储存变得容易并且使工程设计的检索相对容易些。 (下 句书中有 如果精确部件的设计不包括在公司的电脑档案中,一个 设计将足够接近那种被需要的能够被检索并且调整调整到为了满足 需求的程度。成组技术的进一步优势是它促进了设计特征的标准化, 诸如角半径, 倒角这一类的, 从而导致了生产工具和生产设备的标准 化。2. 模具和安装的标准化。自从部件被分门别类处理后,一个柔性

49、的 生产设备的设计能够使得其适应用同一种方式加工的同种类别内的 各种加工,从而通过减少夹具来减少其所需的费用。同样的,一个机 器的安装也可以适应整个类别而不是独立部件。3. 已有4.提高问题式生产的经济体系。通常,间歇式生产涉及了许多非 标准部件。似乎毫无共同之处。因此,不同类别的分组部件使得经济 效益的 获得只存在于大批量生产中。5.更容易调度。将部件分组方便了任务的调度,使得工作时是完成 一类的加工而不是只加工单个部件。6. 减少工作进程和准备时间。7 更快更合理的工艺设计。成组技术为自动化流程规划铺平了道路, 这可以通过适当的零件分类和编码系统来实现, 在每个部分的详细过 程图中储存代码

50、,从而方便检索。Unit71 CAD/CAM (计算机辅助设计 是一个以电脑为辅助设计或用电脑辅助 设计的一个术语。 它是一种在设计和生产过程中运用数字电脑来完 成特定功能的一种技术。 这一技术正朝着设计和制造, 这两个曾被传 统的认为在生产过程中有名自独立分工职能的两个过程相结合的过 程发展。 总之, CAD/CAM将会为今后的计算机结合产业提供技术基础。 2、由硬件和软件组成的电脑系统将执行由特定用户所提出的特殊的 设计功能基础的 CAP 硬件包括:电脑。一个或多个终端器图像显示、 键盘、及其他的一些外部设备。 CAD 的软件包括能在其系统内运行计 算机图表的计算机程序及能为公司用户的设计

51、工作提供便利的应用 程序。例如:分力压力分析(程序机器的动力回应(程序热交换 计算程序、及各种控制程序等。由于生产线、制造工序及顾客市场的 不同, 各种应用程序也会随不同用户的需求的转变, 因而这些工厂也 带来了对 CAD 系统需要的差异3计算机辅助制造 (CAM 可以被定义为通过拥有车间生产信息的直接 或间接的电脑界面利用计算机系统来计划、 管理和控制制造工厂的运 作。其定义表明,计算机辅助制造的应用可分为两大类:一计算机监控和管理, 这是计算机为了监控和管理生产过程最直接的应 用且于生产过程直接相联系二、以制造为支撑的应用、这是计算机被直接用于工厂的生产运作, 但其中并没有计算机与制造过程

52、直接联系的界面CAD/CAM系统具有一套全新的制图基本原理,其中的任何一个都能提 高制图效率 。例如:目前市场上大多系统都是具有能将新兴的实用 的制图技术制动化固有功能。如分层技术使得制图能按逻辑结构制 图,立刻组成一个整体, 并被分开保存以便识别,但这些部件并演 示整个制作过程。 这一过程与我们在生物中所见到的解剖图样类似。 骨骼,神经,内脏,血管和肌肉分别由具有不同颜色的塑料所替代。 他们被看做个体, 或者把他们叠加在一起, 来显示各个部件之间是如 何相匹配的。通过图象系统来分层设色,采用相同的原则,除非覆盖 物是逻辑的而不是非物理的 。诸如此类的应用有很多。分层也可用 于区分英文和数字维

53、度信息,数据信息。文本信息,电子需要锯锤测 探、机械部件路径等。结果是清晰、明了的图样其它分析的好处:CAD/CAM也可以通过其它方式影响一个公司的工程系统,它能把所有 的物理过程流线化, 并且允许对现代化的工程技术方法和工艺过程进 行重新评估。 CAD/CAM提高了确保质量的技术,自然而然的适合于保 持精度完善文件材料,并且保存了零件的数量与材料清单的精确记 录。一个完全集成 CAD/CAM系统的正确安装,促进了一个公司对设计及生 产方法的评估, 并且开创了那些方法所适合的标准。 通常这个评估证 明是有效的, 但也能给那些没做好准备的人带来意外伤害。 对这两方 面的问题都考虑到的管理者是很聪

54、明的, CAD/CAM的应用始终都是一 件复杂的事。缺点是什么呢?CAD/CAM的缺点或许并不明显,但即使对于最好的设计也是具有破 坏性的。其中最大 的缺点是来自于从手工草图和保存的记录到 CAD/CAM系统径直移动所必须的跳跃。这就好像是把喷气式飞机的引 擎安装在大众汽车上, 汽车开始可能在很短的时间内行驶的很快, 但 是,如果底盘不够坚固来处理作用力,那么所有的设计将震动分离。 换句话说, CAD/CAM将突出工作最脆弱的区域的不完全性,这对于人 和不能保持的规则来说是残忍的,就像一个对它的描述:“如果一个 公司内部对绘图材料清单和部分数字系统不能很好的使用, CAD/CAM系统将使问题恶

55、化。”当这种令人不满的结果发生时,通常会把矛头指向 CAD/CAM系统 -虽几乎是不能谴责的是, 但通常比将矛头指向人或组织更好。 任何一 台计算机将只能在输入数据时工作, 这是最基本的数据处理规则:废 物进,废物出。如果一个公司正在使用一个不完全的目录控制系统, 仅仅是因为它是自动的。这个系统将得不到改善。事实上,自动化将 会使这个不完全更加明显。并且可能更混乱。因此当实施 CAD/CAM系 统是不仅评估技术的需要很重要, 而且对于期望提高的现存的规则也是很重要的。如果管理者不愿对现存的操作条件,标准,工艺过程进行评估,那对 CAD/CAM的使用将很可能会失败 -因为一系列的原因。原因之一,

56、 管理政策将因为 CAD/CAM系统与标准操作过程的分离而不能被很好的 组织。 在低水平的管理者中将产生一种这个系统永远不会被人们有效 使用的感觉。 另一个原因, 不同的部门之间的信息通道还没有建立起 来,这也导致产生 CAD/CAM系统不能被长期使用的感觉。还有一个原 因, 就是操作员对系统实施的方面没有输入, 这就导致了绘图标准的 缺点, 系统管理的贫乏, 系统使用者的无知, 这种循环是不可原谅的。 特别是对于标准操作条件的评价将直接给提高这些工艺过程提供意 见,即使是 CAD/CAM系统从来没被使用过。CAD/CAM的应用CAD/CAM技术从画图板发展到如今已经经过了一个很长的历程, 它

57、 已经广泛的应用在各种工业生产, 涉及范围从航天飞机控制到武器研 究。从绘图到动态诊断,从电路分析到结构钢分析。 CAD/CAM广泛应 用于绘图和制造的各个环节, 从绘制影视音像设备草图到控制大量的 机器人组装线,它的用途在不断的发展。CAD/CAM首先应用于电子制作业。 这是因为 CAD/CAM并不是一项公认 的超越计算机产业的技术。人们才觉察到 CAD/CAM在航空民用工业等 领域的市场需求。 新的复杂的设计已经无法由借助查图手册的手工绘 图所满足。 CAD/CAM成了必然的解决方法。如今这项技术已经具备了 强大的技术和资金基础。因此,潜在的 CAD/CAM的用户能够满足最终所采用的挑剔要

58、求,他们再也不用购买低劣的或不会使用的设备了。 当今的 CAD/CAM市场:现在,市场上有 4种 CAD/CAM的提供商。第一种是大型公司的附属 机构或部门。 IBM 的 CAD/CAM分部就是一个例子。 这些分公司和他的总 公司哟着大宗的商业买卖, 他们不仅销售钥匙系统, 还称作售后服务 处。因为这些公司有着强大的后盾,所以他们的运作良好。但是他们 同样受束缚作风的影响,使得他们的不能对市场变化作出快速反应, 也不能把先进的技术用于生产线来提高设备的性能。第二种是专门的交钥匙系统销售商。 这些公司提供各种各样的作用 于不同工业环境的 CAD/CAM系统。 这些公司已经从事 CAD/CAM行业几年 或几十年。他们已经在不断的技术发展中建立了良好的 声誉,这类 公司有。,这些企业由于规格较小,有时不能提供很好的售后 服务,但他们对市场反灵敏,能很好的满足客户的要求,能够提供各 种可以使用的 CAD/CAM系统。第一种是新兴的 CAD/CAM销售企业。这些公司比较小,年轻,富有创 新精神,但他们的市场占有率仅为 5%,但是每个公司都擅长为部分市 场单人独特的高品质的系统。 通