淺談數(shù)控技術(shù)及其發(fā)展趨勢(shì)及對(duì)策
陳俊健
摘要：裝備工業(yè)的技術(shù)水平和現(xiàn)代化程度決定著整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的水平和現(xiàn)代化程度，數(shù)控技術(shù)及裝備是發(fā)展新興高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)和尖端工業(yè)的使能技術(shù)和最基本的裝備。簡(jiǎn)要介紹了數(shù)控技術(shù)及裝備發(fā)展的趨勢(shì)。
關(guān)鍵詞：數(shù)控技術(shù) 加工中心機(jī)床 發(fā)展戰(zhàn)略
1數(shù)控技術(shù)
1.1 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)
數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用不但給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來了革命性的變化，使制造業(yè)成為工業(yè)化的象征，而且隨著數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，他對(duì)國(guó)計(jì)民生的一些重要行業(yè)（it、汽車、輕工、醫(yī)療等）的發(fā)展起著越來越重要的作用，因?yàn)檫@些行業(yè)所需裝備的數(shù)字化已是現(xiàn)展的大趨勢(shì)。從目前世界上數(shù)控技術(shù)及其裝備發(fā)展的趨勢(shì)來看，其主要研究熱點(diǎn)有以下幾個(gè)方面。
1.2 FANUC數(shù)控系統(tǒng)數(shù)控加工中心機(jī)床基礎(chǔ)知識(shí)
（1）坐標(biāo)系/對(duì)刀點(diǎn)/換刀點(diǎn)
坐標(biāo)系：主要坐標(biāo)系分為機(jī)床坐標(biāo)系和工件坐標(biāo)系，前者由廠家設(shè)定，工件坐標(biāo)系：又叫編程坐標(biāo)系，用來確定工件各要素的位置。
刀點(diǎn)：主要分為對(duì)刀點(diǎn)和換刀點(diǎn)，前者刀具相對(duì)工件運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn)（又叫程序起點(diǎn)或起刀點(diǎn)）。后者是換刀的位置點(diǎn)，在加工中心有換刀的程序，在加工零件的時(shí)候，我們只要調(diào)刀就可以執(zhí)行。
（2）常用基本指令
在加工過程中，我們要用到這些基本指令：進(jìn)給功能字F用于指定切削的進(jìn)給速度。主軸轉(zhuǎn)速功能字S用于指定主軸轉(zhuǎn)速。 刀具功能字T用于指定加工時(shí)所用刀具的編號(hào)。輔助功能字M用于指定數(shù)控機(jī)床輔助裝置的開關(guān)動(dòng)作。準(zhǔn)備功能G指令，用于刀具的運(yùn)動(dòng)路線 。
（3）對(duì)刀
對(duì)刀的方法直接影響工件的加工精度。所以對(duì)于不同的加工零件，我們要選擇不同的對(duì)刀方法。
X和Y向?qū)Φ叮瑢?duì)于圓柱孔（或圓柱面）零件時(shí)：1）我們采用杠桿百分表（或千分表）對(duì)刀，這種對(duì)刀方法精度高，但是比較麻煩。2）采用尋邊器對(duì)刀，對(duì)于精度不太高，比較直觀。
X和Y向?qū)Φ�，�?dāng)對(duì)刀點(diǎn)為互相垂直直線的交點(diǎn)時(shí)：1）采用刀具試切對(duì)刀2）采用尋邊器對(duì)刀，精度高。
（4）刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償設(shè)置
加工中心上使用的刀具很多，每把刀具的長(zhǎng)度和到 Z 坐標(biāo)零點(diǎn)的距離都不相同， 這些距離的差值就是刀具的長(zhǎng)度補(bǔ)償值，在加工時(shí)要分別進(jìn)行設(shè)置，并記錄在刀具明細(xì)表中，以供機(jī)床操作人員使用。
（5）刀具半徑補(bǔ)償設(shè)置
進(jìn)入刀具補(bǔ)償值的設(shè)定頁(yè)面，移動(dòng)光標(biāo)至輸入值的位置，根據(jù)編程指定的刀具，鍵入刀具半徑補(bǔ)償值，按 INPUT 鍵完成刀具半徑補(bǔ)償值的設(shè)定。操作如下：按SYSTEM→SFF/SET→輸入刀具的半徑補(bǔ)償值。
1.3 PRO/E軟件技術(shù)
（1）加工中心對(duì)刀具的基本要求是：
1）良好的切削性能：能承受高速切削和強(qiáng)力切削并且性能穩(wěn)定；
2）較高的精度：刀具的精度指刀具的形狀精度和刀具與裝卡裝置的位置精度；
3）配備完善的工具系統(tǒng)：滿足多刀連續(xù)加工的要求。
加工中心所使用刀具的刀頭部分與數(shù)控銑床所使用的刀具基本相同，數(shù)控機(jī)床上的刀具選擇比較嚴(yán)格，有些刀具是專用的。 要求：工件材質(zhì)，加工輪廓類型，機(jī)床允許的切削用量以及剛性和耐用度等。編程時(shí)，要規(guī)定刀具的結(jié)構(gòu)尺寸和調(diào)整尺寸。對(duì)自動(dòng)換刀的數(shù)控機(jī)床，在刀具裝到機(jī)床上以前，要在機(jī)外預(yù)調(diào)裝置(如對(duì)刀儀對(duì)刀)中，根據(jù)編程確定的參數(shù)，調(diào)整到規(guī)定的尺寸或測(cè)出精確的尺寸。在加工前，將刀具有關(guān)尺寸輸入到數(shù)控裝置。在銑削的加工中，我們經(jīng)常用到立銑刀。直徑小的立銑刀一般制成帶柄的形式，比如直柄立銑刀（ 2-7mm）。立銑刀直徑的選擇主要應(yīng)考慮工件加工尺寸的要求，并保證刀具所需功率在機(jī)床額定功率范圍以內(nèi)。如系小直徑立銑刀，則應(yīng)主要考慮機(jī)床的最高轉(zhuǎn)數(shù)能否達(dá)到刀具的最低切削速度（60m/min）。立銑刀半徑可以按以下經(jīng)驗(yàn)來算：R=（0.8-0.9）min, 其中R表示立銑刀半徑，rmin表示零件內(nèi)輪廓的最小曲率半徑。銑刀齒數(shù)應(yīng)該根據(jù)工件材料和加工要求選擇，一般銑削脆性材料或半精加工、精加工時(shí)，選擇細(xì)齒銑，粗加工則選擇粗齒銑刀。由于銑削的是有機(jī)玻璃，所以采用順銑，順銑可以減小表面粗糙度。
（2）零件加工前機(jī)床的基本操作
1）開機(jī)
在開機(jī)前應(yīng)該檢查輔助裝置的工作狀態(tài)是否滿足要求：潤(rùn)滑油油池的油面高度、氣泵的壓力、電器柜的門是否關(guān)上。然后將電源開關(guān)由OFF打到ON ，按下接通鍵（接通數(shù)控系統(tǒng)的電源） 接通侍服驅(qū)動(dòng)電源（急停開關(guān)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)使它復(fù)位，按下機(jī)床復(fù)位鍵）。
2）回機(jī)床原點(diǎn)
方式選擇開關(guān)選回零（手動(dòng)選擇，按回零軸的正方向，回零成功則回零指示燈亮）：先Z軸回零，然后Y軸回零，最后X軸回零。按POS鍵，看機(jī)床坐標(biāo)系是不是零。
3）機(jī)床的調(diào)試
機(jī)床功能調(diào)試是指機(jī)床試車調(diào)整后，檢查和調(diào)試機(jī) 床各項(xiàng)功能的過程。調(diào)試前，首先應(yīng)檢查機(jī)床的數(shù)控 系統(tǒng)及可編程控制器的設(shè)定參數(shù)是否與隨機(jī)表中的數(shù) 據(jù)一致。然后試驗(yàn)各主要操作功能、安全措施、運(yùn)行 行程及常用指令執(zhí)行情況等，如手動(dòng)操作方式、點(diǎn)動(dòng) 方式、編輯方式（ EDIT ）、數(shù)據(jù)輸入方式（ MDI ）、 自動(dòng)運(yùn)行方式（ MEMOTY ）、行程的極限保護(hù)（軟件 和硬件保護(hù)）以及主軸掛檔指令和各級(jí)轉(zhuǎn)速指令等是 否正確無誤。最后檢查機(jī)床輔助功能及附件的工作是 否正常，如機(jī)床照明燈、冷卻防護(hù)罩和各種護(hù)板是否 齊全；切削液箱加滿切削液后，試驗(yàn)噴管能否噴切削 液，在使用冷卻防護(hù)罩時(shí)是否外漏；排屑器能否正常 工作；主軸箱恒溫箱是否起作用及選擇刀具管理功能 和接觸式測(cè)頭能否正常工作等。對(duì)于帶刀庫(kù)的數(shù)控加工中心，還應(yīng)調(diào)整機(jī)械手的位 置。調(diào)整時(shí)，讓機(jī)床自動(dòng)運(yùn)行到刀具交換位置，以手 動(dòng)操作方式調(diào)整裝刀機(jī)械和卸刀機(jī)械手對(duì)主軸的相對(duì) 位置，調(diào)整后緊因故中調(diào)整螺釘和刀庫(kù)地腳螺釘，然 后裝上幾把接近允許質(zhì)量的刀柄，進(jìn)行多次從刀庫(kù)到 主軸位置的自動(dòng)交換，以動(dòng)作正確、不撞擊和不掉刀 為合格。
2 對(duì)我國(guó)數(shù)控技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的戰(zhàn)略思考
2.1 戰(zhàn)略考慮
我國(guó)是制造大國(guó)，在世界產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移中要盡量接受前端而不是后端的轉(zhuǎn)移，即要掌握先進(jìn)制造核心技術(shù)，否則在新一輪國(guó)際產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整中，我國(guó)制造業(yè)將進(jìn)一步“空芯”。我們以資源、環(huán)境、市場(chǎng)為代價(jià)，交換得到的可能僅僅是世界新經(jīng)濟(jì)格局中的國(guó)際“加工中心”和“組裝中心”，而非掌握核心技術(shù)的制造中心的地位，這樣將會(huì)嚴(yán)重影響我國(guó)現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展進(jìn)程。
2.2 發(fā)展策略
以國(guó)家的戰(zhàn)略需求和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的市場(chǎng)需求為導(dǎo)向，以提高我國(guó)制造裝備業(yè)綜合競(jìng)爭(zhēng)能力和產(chǎn)業(yè)化水平為目標(biāo)，用系統(tǒng)的方法，選擇能夠主導(dǎo)21世紀(jì)初期我國(guó)制造裝備業(yè)發(fā)展升級(jí)的關(guān)鍵技術(shù)以及支持產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的支撐技術(shù)、配套技術(shù)作為研究開發(fā)的內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)制造裝備業(yè)的跨躍式發(fā)展。
強(qiáng)調(diào)市場(chǎng)需求為導(dǎo)向，即以數(shù)控終端產(chǎn)品為主，以整機(jī)（如量大面廣的數(shù)控車床、銑床、高速高精高性能數(shù)控機(jī)床、典型數(shù)字化機(jī)械、重點(diǎn)行業(yè)關(guān)鍵設(shè)備等）帶動(dòng)數(shù)控產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。重點(diǎn)解決數(shù)控系統(tǒng)和相關(guān)功能部件（數(shù)字化伺服系統(tǒng)與電機(jī)、高速電主軸系統(tǒng)和新型裝備的附件等）的可靠性和生產(chǎn)規(guī)模問題。沒有規(guī)模就不會(huì)有高可靠性的產(chǎn)品；沒有規(guī)模就不會(huì)有價(jià)格低廉而富有競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品；當(dāng)然，沒有規(guī)模中國(guó)的數(shù)控裝備最終難以有出頭之日。
在競(jìng)爭(zhēng)前數(shù)控技術(shù)方面，強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新，強(qiáng)調(diào)研究開發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)和產(chǎn)品，為我國(guó)數(shù)控產(chǎn)業(yè)、裝備制造業(yè)乃至整個(gè)制造業(yè)的可持續(xù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。
參考文獻(xiàn)
[1]中國(guó)機(jī)床工具工業(yè)協(xié)會(huì) 數(shù)控系統(tǒng)分會(huì).CIMT2001巡禮［J］.世界制造技術(shù)與裝備市場(chǎng)，2001(5)：13-17.
[2]中國(guó)機(jī)床工具工業(yè)協(xié)會(huì) 行業(yè)發(fā)展部.CIMT2001巡禮［J］.世界制造技術(shù)與裝備市場(chǎng)，2001(3)：18-20.

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