外文翻譯--數(shù)控機床 中文版

1、<p>　　畢業(yè)設(shè)計(論文)外文資料翻譯</p><p>　　系　　部： 機 械 工 程 系 </p><p>　　專 業(yè)： 機械工程及自動化 </p><p>　　姓 名： </p><p>　　學(xué) 號：

2、 </p><p>　　外文出處：Modern Manufacturing Engineering </p><p>　　附 件： 1.外文資料翻譯譯文；2.外文原文。 </p><p>　　附件1：外文資料翻譯譯文</p><p><b>　　數(shù)控機床

3、</b></p><p>　　雖然各種數(shù)控機床的功能和應(yīng)用各不相同，但它們有著共同的優(yōu)點。這里是數(shù)控設(shè)備提供的比較重要的幾個優(yōu)點。</p><p>　　各種數(shù)控機床的第一個優(yōu)點是自動化程度提高了。零件制造過程中的人為干預(yù)減少或者免除了。整個加工循環(huán)中，很多數(shù)控機床處于無人照看狀態(tài)，這使操作員被解放出來，可以干別的工作。數(shù)控機床用戶得到的幾個額外好處是：數(shù)控機床減小了操作員的疲勞

4、程度，減少了人為誤差，工件加工時間一致而且可預(yù)測。由于機床在程序的控制下運行，與操作普通機床的機械師要求的技能水平相比，對數(shù)控操作員的技能水平要求（與基本加工實踐相關(guān)）也降低了。</p><p>　　運動控制—CNC的核心</p><p>　　任何數(shù)控機床最基本的功能是具有自動、精確、一致的運動控制。大多數(shù)普通機床完全運用機械裝置實現(xiàn)其所需的運動，而數(shù)控機床是以一種全新的方式控制機床的運動

5、。各種數(shù)控設(shè)備有兩個或多個運動方向，稱為軸。這些軸沿著其長度方向精確、自動定位。最常用的兩類軸是直線軸（沿直線軌跡）和旋轉(zhuǎn)軸（沿圓形軌跡）。</p><p>　　普通機床需通過旋轉(zhuǎn)搖柄和手輪產(chǎn)生運動，而數(shù)控機床通過編程指令產(chǎn)生運動。通常，幾乎所有的數(shù)控機床的運動類型（快速定位、直線插補和圓弧插補）、移動軸、移動距離以及移動速度（進給速度）都是可編程的。</p><p>　　數(shù)控系統(tǒng)中的CN

6、C指令命令驅(qū)動電機旋轉(zhuǎn)某一精確的轉(zhuǎn)數(shù)，驅(qū)動電機的旋轉(zhuǎn)隨即使?jié)L珠絲杠旋轉(zhuǎn)，滾珠絲杠將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成直線軸（滑臺）運動?；_上的反饋裝置（直線光柵尺）使數(shù)控系統(tǒng)確認指令轉(zhuǎn)數(shù)已完成，參見圖1。</p><p>　　圖1 數(shù)控機床的典型傳動系統(tǒng)</p><p>　　普通的臺虎鉗上有著同樣的基本直線運動，盡管這是相當(dāng)原始的類比。旋轉(zhuǎn)虎鉗搖柄就是旋轉(zhuǎn)絲杠，絲杠帶動虎鉗鉗口移動。與臺虎鉗相比，數(shù)控機床

7、的直線軸是非常精確的，軸的驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)數(shù)精確控制直線軸的移動距離。</p><p>　　軸運動命令的方式--理解坐標(biāo)</p><p>　　對CNC用戶來說，為了達到給定的直線移動量而指令各軸驅(qū)動電機旋轉(zhuǎn)多少轉(zhuǎn)，從而使坐標(biāo)軸運動，這種方法是不可行的。（這就好像為了使鉗口準(zhǔn)確移動1英寸需要計算出臺虎鉗搖柄的轉(zhuǎn)數(shù)?。┦聦嵣?，所有的數(shù)控系統(tǒng)都能通過采用坐標(biāo)系的形式以一種較為簡單而且合理的方式來指令

8、軸的運動。數(shù)控機床上使用最廣泛的兩種坐標(biāo)系是直角坐標(biāo)系和極坐標(biāo)系。目前用得較多的是直角坐標(biāo)系。</p><p><b>　　理解絕對和相對運動</b></p><p>　　至此，所有的討論都假設(shè)采用的是絕對編程方式。用于指定絕對方式的最常用的數(shù)控代碼是G90。絕對方式下，所有運動終點的指定都是以編程零點為起點。對初學(xué)者來說，這通常是最好也是最容易的指定軸運動終點的方法

9、，但還有另外一種指定軸運動終點的方法。</p><p>　　增量方式（通常用G91指定）下，運動終點的指定是以刀具的當(dāng)前位置為起點，而不是編程零點。用這種方法指定軸運動，編程員往往會問“我該將刀具移動多遠的距離？”，盡管增量方式多數(shù)時候很有用，但一般說來，這種方法指定軸運動較麻煩、困難，初學(xué)者應(yīng)該重點使用絕對方式。</p><p>　　圖2 X、Y坐標(biāo)格的俯視圖

10、 </p><p>　　圖3 X、Y、Z軸線</p><p>　　指令軸運動時一定要小心。初學(xué)者往往以增量方式思考問題。如果工作在絕對方式（初學(xué)者應(yīng)該如此），編程員應(yīng)始終在問“刀具應(yīng)該移動到什么位置？”，這個位置是相對于編程零點這個固定位置而言，而不是相對于刀具當(dāng)前位置。</p><p>　　絕對工作方式很容易確定指令當(dāng)前位置，除此之外，它的另外一個好

11、處涉及軸運動中的錯誤。絕對方式下，如果程序的一個軸運動指令出錯，則只有一個運動是不正確的。而另一方面，如果在增量運動過程中出錯，則從出錯的那一點起，所有的運動都是不正確的。</p><p><b>　　指定編程零點</b></p><p>　　記住必須以某種方式對數(shù)控系統(tǒng)指定編程零點的位置。指定編程零點的方式隨數(shù)控機床和數(shù)控系統(tǒng)的不同而很不相同。（較老的）一種方法是在

12、程序中指定編程零點。用這種方法，編程員告訴數(shù)控系統(tǒng)從編程零點到機床起始點的距離。通常用G92（或G50)在程序的一開始指定，很可能在各把刀具的開頭指定編程零點。</p><p>　　另一種較新、更好的指定編程零點的方法是通過偏置的形式，見圖4。通常，加工中心上用于指定編程零點的偏置被稱作夾具偏置，車削中心上用于指定編程零點的偏置被稱作刀具幾何偏置。</p><p>　　圖4 用G54偏置

13、編程坐標(biāo)零點</p><p><b>　　柔性制造單元</b></p><p>　　柔性制造單元（FMC）被認為是柔性制造子系統(tǒng)。以下是FMC和FMS之間的區(qū)別：</p><p>　　1. FMC不受中央計算機的直接控制，中央計算機發(fā)出的指令被傳送到單元控制器。</p><p>　　2. FMC能制造的零件族的數(shù)目有限。

14、</p><p>　　FMC一般由下列部分組成：</p><p><b>　?。畣卧刂破?lt;/b></p><p>　　．可編程邏輯控制器（PLC）</p><p><b>　?。慌_以上的機床</b></p><p>　　．物流設(shè)備（機器人或托盤）</p>&

15、lt;p>　　FMC按順序?qū)α慵鲌?zhí)行固定的加工操作。</p><p><b>　　高速加工</b></p><p>　　術(shù)語“高速加工(HSM)”一般是指在高轉(zhuǎn)速和大進給量下的立銑。例如，以很高的金屬切除率對鋁合金飛機翼架的凹處進行切削。切削用量定義和公式見圖5。在過去的60年中，高速加工己經(jīng)廣泛應(yīng)用于金屬與非金屬材料，包括有特定表面形狀要求的零件生產(chǎn)和硬度高

16、于或等于HRC 50的材料切削。對于大部分淬火到約為HRC 32-42的鋼零件，當(dāng)前的切削選項包括：</p><p><b>　　圖5 切割數(shù)據(jù)</b></p><p>　?。谲洠ㄍ嘶穑┕r下材料的粗加工和半精加工</p><p>　　．達到最終硬度要求為HRC 63的熱處理</p><p>　?。＞咝袠I(yè)的某些零件

17、的電極加工和放電加工(EDM)（特別是金屬切削刀具難以加工的小半徑圓弧和深凹穴）</p><p>　　．用適合的硬質(zhì)合金、金屬陶瓷、整體硬質(zhì)合金、混合陶瓷或多晶立方氮化硼（PCBN）刀具進行的圓柱／平面／凹穴表面的精加工和超精加工。</p><p>　　對于許多零件，生產(chǎn)過程牽涉到這些選項的組合，在模具制造案例中，它還包括費時的精加工，結(jié)果導(dǎo)致生產(chǎn)成本高和準(zhǔn)備時間長。</p>

18、<p>　　在模具制造業(yè)中典型的是僅生產(chǎn)一個或幾個同一產(chǎn)品。生產(chǎn)過程中產(chǎn)品的設(shè)計不斷改變，由于產(chǎn)品改變，模具制造中需要測量與反求工程。</p><p>　　加工的主要標(biāo)準(zhǔn)是模具的尺寸和表面粗糙度方面的質(zhì)量水平。如果加工后的質(zhì)量水平低，不能滿足要求，就需手工精加工。手工精加工可產(chǎn)生令人滿意的表面粗糙度，但是對尺寸和幾何精度總是產(chǎn)生不好的影響。</p><p>　　模具制造業(yè)的主要

19、目標(biāo)之一，一直是并且仍然是減少或免除手工拋光，從而提高質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本和縮短準(zhǔn)備時間。</p><p>　　高速加工發(fā)展的主要經(jīng)濟和技術(shù)因素</p><p><b>　　生存</b></p><p>　　日益激烈的市場競爭導(dǎo)致不斷設(shè)立新的標(biāo)準(zhǔn)，對時間和成本效率的要求越來越高，這就迫使新工藝和生產(chǎn)技術(shù)不斷發(fā)展。高速加工提供了希望和解決方案<

20、;/p><p><b>　　材料</b></p><p>　　新型難加工材料的開發(fā)迫切需要尋找新的切削解決方案。航空航天業(yè)使用耐熱合金鋼和不銹鋼，汽車工業(yè)使用了不同的雙金屬材料、小石墨鑄鐵，并增加了鋁的用量。模具制造業(yè)必須面對切削高硬度的淬火鋼的問題，從粗加工到精加工。</p><p><b>　　質(zhì)量</b></p&g

21、t;<p>　　對質(zhì)量的高要求是空前激烈競爭所導(dǎo)致的結(jié)果。高速加工如果使用得正確，可以在這個領(lǐng)域提供一些解決方案。替代手工精加工是一個例子，這對有復(fù)雜3D幾何形狀的模具尤為重要。</p><p><b>　　工藝</b></p><p>　　通過減少裝卡次數(shù)和簡化物流（后勤）來縮短產(chǎn)品產(chǎn)出時間的要求在大部分情況下可由高速加工解決。模具制造業(yè)內(nèi)的一個典型目

22、標(biāo)是在一次裝卡中完成所有完全淬火小零件的切削。使用高速切削，可以減少和免除費時、費錢的放電加工（EDM)。</p><p><b>　　設(shè)計與發(fā)展</b></p><p>　　如今競爭中的主要方法之一是銷售新奇的產(chǎn)品。現(xiàn)在小汽車的平均生命周期是4年，計算機和配件1年半，手機3個月……這種快速的產(chǎn)品設(shè)計周期和開發(fā)周期的先決條件是高速切削技術(shù)。</p>&l

23、t;p><b>　　復(fù)雜產(chǎn)品</b></p><p>　　零件多功能表面增加了，例如新設(shè)計的渦輪機葉片有新的、優(yōu)化的功能與特性。早期的設(shè)計允許用手工或機器人（機械手）來拋光。新型、形狀復(fù)雜的渦輪葉片必須通過切削來完成精加工，最好是用高速切削完成。薄壁工件必須用切削進行精加工的例子越來越多（醫(yī)療設(shè)備、電子、國防產(chǎn)品、計算機零件）。</p><p><b>

24、;　　產(chǎn)品設(shè)備</b></p><p>　　切削材料、刀柄刀具、機床、數(shù)控系統(tǒng)，特別是CAD/CAM功能和設(shè)備的巨大發(fā)展己經(jīng)使采用新的生產(chǎn)方法和技術(shù)成為可能和必須。</p><p><b>　　高速加工的原始定義</b></p><p>　　1931年Salomon的高速加工理論獲得了一項德國專利，他認為“在高于常規(guī)切削速度5～10

25、倍的切削速度下，刀刃的切削溫度將開始下降……”。見圖6。</p><p>　　圖6 刀刃的切削溫度與切削速度關(guān)系圖</p><p>　　由以上得出結(jié)論：“……用常規(guī)刀具以高切削速度加工，從而提高生產(chǎn)率，這是可能的……”</p><p>　　可惜，現(xiàn)代研究還沒能全面驗證這個理論。對于不同的材料，從某一切削速度開始切削刃上的溫度有所降低。</p><

26、;p>　　對于鋼和鑄鐵來說，這種溫度降低不大。但是對鋁和其他非金屬來說則是大的。高速切削的定義必須依據(jù)其他因素。</p><p>　　按照現(xiàn)在的技術(shù)，普遍認為“高速”，是指表面速度在1 km/min～10km/min，或者約3300 ft/min ～33000 ft/min。10千米／分鐘以上的速度屬于超高速范疇，還在實驗室金屬切削范圍。顯然，獲得這些表面切削速度所要求的主軸轉(zhuǎn)速直接與使用的刀具直徑有關(guān)。當(dāng)