數(shù)控技術(shù)

前言

數(shù)控機(jī)床是工業(yè)現(xiàn)代化的重要戰(zhàn)略裝備，它不僅關(guān)系到國家戰(zhàn)略地位，也是體現(xiàn)國家綜合國力水平的重要標(biāo)志。為增強(qiáng)競爭能力，中國制造業(yè)開始廣泛使用先進(jìn)的數(shù)控技術(shù).但目前我國勞動力市場數(shù)控技術(shù)應(yīng)用型人才是嚴(yán)重短缺的。國家教育部、勞動與社會保障部等部門正在積極采取措施，加強(qiáng)應(yīng)用型人才的培養(yǎng)。根據(jù)機(jī)械工業(yè)教育發(fā)展中心等“關(guān)于數(shù)控人才需求與數(shù)控職業(yè)教育改革的調(diào)研報告”中的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，91％的數(shù)控技術(shù)人才是大專學(xué)歷及以下學(xué)歷。數(shù)控技術(shù)人才的工作崗位分為“藍(lán)領(lǐng)層”、“灰領(lǐng)層”和“金領(lǐng)層”。其中“藍(lán)領(lǐng)層”是指在生產(chǎn)崗位上承擔(dān)數(shù)控機(jī)床的具體操作及日常簡單維護(hù)工作的技術(shù)工人，在企業(yè)數(shù)控技術(shù)崗位中約占70.2％，是目前需求量最大的；“灰領(lǐng)層”是指在生產(chǎn)崗位上承擔(dān)數(shù)控編程的工藝人員和數(shù)控機(jī)床維護(hù)、維修人員，在企業(yè)數(shù)控技術(shù)崗位中占25％。二者缺額很大，需要加大力度培養(yǎng)。無論是“藍(lán)領(lǐng)層”的數(shù)控機(jī)床操作能力，還是“灰領(lǐng)層”的數(shù)控加工編程和數(shù)控機(jī)床的維護(hù)維修能力，都必須掌握一定的數(shù)控機(jī)床的工作原理、機(jī)械結(jié)構(gòu)，主要數(shù)控系統(tǒng)的特點(diǎn)，接口技術(shù)，PLC等方面的知識，而本書正是為高職學(xué)生掌握上述知識和能力，講述一定的理論基礎(chǔ)和實(shí)踐技能的?！皵?shù)控技術(shù)”是教育部高職高專教改試點(diǎn)專業(yè)“數(shù)控技術(shù)應(yīng)用”必修的職業(yè)技術(shù)課程中的主干課程。我們在教材的設(shè)計(jì)中，盡可能以數(shù)控技術(shù)人才的職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)為主要依據(jù)，服務(wù)于數(shù)控技術(shù)人才崗位的前兩個層次“藍(lán)領(lǐng)層”和“灰領(lǐng)層”。編寫時注意與機(jī)、電類職業(yè)基礎(chǔ)內(nèi)容的銜接，突出以數(shù)控加工工藝、模具制造基礎(chǔ)、數(shù)控系統(tǒng)的硬軟件特點(diǎn)、接口技術(shù)、PLC、參數(shù)設(shè)置和機(jī)電聯(lián)調(diào)等職業(yè)性內(nèi)容為主，以學(xué)術(shù)性內(nèi)容為輔的特點(diǎn)。理論知識根據(jù)“必需、夠用”的原則編寫，加強(qiáng)實(shí)訓(xùn)內(nèi)容的導(dǎo)入，盡量體現(xiàn)實(shí)用性、針對性、簡約性、及時性、新穎性和直觀性。同時借鑒CBE的科學(xué)性，打破傳統(tǒng)的公共課、基礎(chǔ)課為主導(dǎo)的教學(xué)模式，強(qiáng)調(diào)以工作崗位所需職業(yè)能力的培養(yǎng)為核心，以保證職業(yè)能力培養(yǎng)目標(biāo)的順利實(shí)現(xiàn)。本書是作者在多年的教學(xué)實(shí)踐、科學(xué)研究以及生產(chǎn)實(shí)踐的基礎(chǔ)上，參閱了大量國內(nèi)外相關(guān)教材后，幾經(jīng)修改而成。

內(nèi)容概要

全書共分7章。系統(tǒng)介紹數(shù)控機(jī)床的基礎(chǔ)知識；數(shù)控系統(tǒng)的組成、工作原理及數(shù)控機(jī)床PLC的應(yīng)用；數(shù)控加工編程的方法與原理；數(shù)控機(jī)床位置檢測裝置；數(shù)控系統(tǒng)中的檢測技術(shù)和速度位移的伺服控制技術(shù)；數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)；數(shù)控機(jī)床的使用與維護(hù)等。重點(diǎn)突出數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用。    該教材的設(shè)計(jì)和編寫努力體現(xiàn)高職教育教材的發(fā)展趨勢：    （1）國際化。加入WTO后，中國正在逐步變成“世界制造中心”。我們參照發(fā)達(dá)國家美國、加拿大先進(jìn)的CBE模塊式教材的經(jīng)驗(yàn)，與國際接軌，以適應(yīng)人才培養(yǎng)國際化的進(jìn)程。    （2）前瞻性。教材要有適當(dāng)超前經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展的意識。本教材內(nèi)容不僅努力反映最新的科技成果和社會動態(tài)，還要努力隨著數(shù)控職業(yè)崗位對知識、能力結(jié)構(gòu)要求的變化而變化。同時，注重用先進(jìn)的科學(xué)觀點(diǎn)和行業(yè)規(guī)范調(diào)整、組織教材，形成先進(jìn)的教材結(jié)構(gòu)，使學(xué)習(xí)對象站在知識的最高點(diǎn)，以具有高瞻遠(yuǎn)矚的眼光。    （3）個性化。以就業(yè)為導(dǎo)向，根據(jù)高職培養(yǎng)模式、培養(yǎng)規(guī)格和教學(xué)內(nèi)容的特點(diǎn)，本教材盡量體現(xiàn)“以職業(yè)崗位能力為本位，以工作過程為主線，以應(yīng)用為重點(diǎn)”的高職機(jī)電類數(shù)控技術(shù)及應(yīng)用專業(yè)、教師、培養(yǎng)對象的特色和個性。    本書既可用于職業(yè)技術(shù)學(xué)院數(shù)控技術(shù)應(yīng)用專業(yè)、機(jī)電一體化專業(yè)、機(jī)械制造及自動化專業(yè)、模具設(shè)計(jì)與制造專業(yè)以及相關(guān)專業(yè)的教學(xué)用書，也可作為數(shù)控技術(shù)專業(yè)等相關(guān)專業(yè)有關(guān)技術(shù)人員和數(shù)控機(jī)床操作、編程和維修人員的參考用書及自學(xué)用書。

書籍目錄

第1章 數(shù)控機(jī)床基礎(chǔ)知識 　本章學(xué)習(xí)目標(biāo) 　1.1 數(shù)控機(jī)床的概念 　1.2 數(shù)控機(jī)床的組成和分類 　　1.2.1 數(shù)控機(jī)床的組成 　　1.2.2 數(shù)控機(jī)床的分類 　1.3 數(shù)控機(jī)床的工作原理 　1.4 數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)和應(yīng)用 　　1.4.1 數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn) 　　1.4.2 數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用 　　1.4.3 數(shù)控機(jī)床的發(fā)展 　本章小結(jié) 　習(xí)題與思考題 第2章 數(shù)控系統(tǒng) 　本章學(xué)習(xí)目標(biāo) 　2.1 經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng) 　　2.1.1 硬件組成 　　2.1.2 軟件組成 　2.2 標(biāo)準(zhǔn)型數(shù)控系統(tǒng) 　　2.2.1 硬件組成 　　2.2.2 軟件組成 　2.3 運(yùn)動軌跡的插補(bǔ)原理 　　2.3.1 數(shù)控系統(tǒng)的插補(bǔ) 　　2.3.2 逐點(diǎn)比較插補(bǔ)法 　　2.3.3 數(shù)字積分插補(bǔ)法 　2.4 數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理 　　2.4.1 數(shù)控系統(tǒng)的譯碼 　　2.4.2 刀具半徑補(bǔ)償 　　2.4.3 加減速控制 　　2.4.4 誤差補(bǔ)償 　2.5 數(shù)控機(jī)床輔助功能與PLC 　　2.5.1 概述 　　2.5.2 可編程控制器的結(jié)構(gòu)、工作原理和編程方法 　　2.5.3 典型可編程控制器的指令和程序編制 　本章小結(jié) 　習(xí)題與思考題 第3章 數(shù)控加工編程 　本章學(xué)習(xí)目標(biāo) 　3.1 數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系統(tǒng) 　　3.1.1 數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)軸的命名和方向 　　3.1.2 機(jī)床坐標(biāo)系與工件坐標(biāo)系 　3.2 數(shù)控加工程序格式及編制代碼 　　3.2.1 數(shù)控加工程序格式 　　3.2.2 數(shù)控加工程序編制代碼 　3.3 數(shù)控加工的工藝特點(diǎn) 　　3.3.1 數(shù)控加工工藝的基本特點(diǎn) 　　3.3.2 數(shù)控加工工藝的主要內(nèi)容 　　3.3.3 數(shù)控加工零件的選定 　　3.3.4 加工工序的劃分 　　3.3.5 工件的安裝與夾具的選擇 　　3.3.6 對刀點(diǎn)與換刀點(diǎn)的確定 　　3.3.7 工藝加工路線的確定 　　3.3.8 刀具與切削用量的選擇 　　3.3.9 數(shù)控加工的工藝文件 　3.4 典型零件的加工編程 　　3.4.1 數(shù)控車削加工編程實(shí)例 　　3.4.2 數(shù)控銑削加工編程實(shí)例 　3.5 自動編程簡介 　　3.5.1 自動編程的產(chǎn)生與發(fā)展 　　3.5.2 自動編程的基本原理與步驟 　　3.5.3 國內(nèi)、外主要的CAM軟件介紹 　本章小結(jié) 　習(xí)題及思考題第4章 位置檢測裝置第5章 數(shù)控機(jī)床的伺服系統(tǒng)第6章 數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)第7章 數(shù)控機(jī)床的使用與維護(hù)

章節(jié)摘錄

插圖：5.反饋裝置反饋裝置的主要功能是將機(jī)床執(zhí)行機(jī)構(gòu)的速度和位置信號直接或間接地測量出來，并反饋到數(shù)控裝置上。反饋裝置主要在閉環(huán)（半閉環(huán)）數(shù)控機(jī)床上使用。它將執(zhí)行元件（如刀架等）或工作臺等的實(shí)際位移的速度和位移量檢測出來，反饋給伺服驅(qū)動裝置或數(shù)控裝置，并補(bǔ)償進(jìn)給的速度或執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動誤差，以達(dá)到提高運(yùn)動機(jī)構(gòu)精度的目的。檢測裝置的安裝、檢測信號反饋的位置決定于數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式。常用的測量裝置有：旋轉(zhuǎn)變壓器、感應(yīng)同步器、編碼器、光柵、磁柵等。由于先進(jìn)的伺服系統(tǒng)都采用了數(shù)字式伺服驅(qū)動技術(shù)（稱為數(shù)字伺服），伺服驅(qū)動和數(shù)控裝置間一般都采用總線進(jìn)行連接；反饋信號在大多數(shù)場合都是與伺服驅(qū)動進(jìn)行連接，并通過總線傳送到數(shù)控裝置。只有在少數(shù)場合或采用模擬量控制的伺服驅(qū)動（俗稱模擬伺服）時，反饋裝置才需要直接和數(shù)控裝置進(jìn)行連接。6.機(jī)床主體數(shù)控機(jī)床的主體包括：主運(yùn)動部件、進(jìn)給運(yùn)動執(zhí)行部件、支承部件、冷卻、潤滑、轉(zhuǎn)位和夾緊等輔助裝置。數(shù)控機(jī)床是高精度和高生產(chǎn)率的自動化加工機(jī)床，與普通機(jī)床相比，它在總體布局、外觀造型、傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、刀具系統(tǒng)以及操作性能方面都已發(fā)生了很大的變化。但為了滿足數(shù)控的要求，充分發(fā)揮機(jī)床性能，數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)更簡單，具有更好的抗震性和剛度，運(yùn)動部件的摩擦因數(shù)小，進(jìn)給轉(zhuǎn)動部件之間間隙小，加工制造要求更精密，并采用加強(qiáng)剛性、減小熱變形、提高精度的設(shè)計(jì)措施。1.2.2數(shù)控機(jī)床的分類按照不同的分類方式，數(shù)控機(jī)床有不同的類型。下面具體介紹通常情況下，數(shù)控機(jī)床的主要分類方法。1.按控制的運(yùn)動軌跡分類（1）點(diǎn)位控制數(shù)控機(jī)床。點(diǎn)位控制指數(shù)控機(jī)床控制運(yùn)動部件，使刀具相對工件的點(diǎn)定位，準(zhǔn)確地從一個加工坐標(biāo)點(diǎn)位置移動到另一個加工坐標(biāo)點(diǎn)位置。而不管從一點(diǎn)到另一點(diǎn)是按照什么軌跡運(yùn)動，在移動過程中不進(jìn)行任何加工，對兩點(diǎn)間的移動速度、軌跡沒有任何要求。為提高生產(chǎn)效率和保證定位精度，機(jī)床設(shè)定快速進(jìn)給，臨近終點(diǎn)時自動降速，從而減少運(yùn)動部件因慣性而引起的定位誤差。這類數(shù)控機(jī)床主要有數(shù)控鉆床、數(shù)控坐標(biāo)鏜床、數(shù)控沖床、數(shù)控測量機(jī)等。

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