數控加工與數控系統

 數控加工有何好處？
        數控是先進制造技術的基礎技術。數控加工在現代化生產中顯示出很大的優越性。 
        對于現代制造業，數控機床非常適合那些形狀復雜、精密和批量小的零件。而一般的普通機床根本無法滿足這個要求。就連仿形機床和組合機床也解決不了高精度與小批量這個矛盾。因此數控加工非常適合航空、航天、電力、交通和電子等制造業的零件加工技術。
         零件加工面臨的一個主要問題是產品的高精度、多樣性和批量小的矛盾。這就要求從機床到數控都需要柔性。CNC數控系統由于采用軟件控制，具有了很大的柔性。
        現代的數控機床其突出的優點是可以進行高精度加工和多樣化加工，完全可以取代其他的加工方法。由于數控機床是按照預定的程序自動加工，加工過程不需要人工干預，加工精度還可以通過軟件進行校正及補償，因此可以提高零件的加工精度，穩定產品的質量。特別對于多品種、少批量的零件更是如此。
        另外采用數控機床可以提高生產率，一般可以提高生產效率2～3倍，對于某些復雜零件的加工精度，生產率可提高10幾倍，甚至更高。一些數控機床，具有多工序、自動換刀裝置，因此可以實現一機多用，不但提高了生產效率，也能節省廠房面積。
        現在在我國市場使用較多的FANUC 0系列數控系統就是一種高精度、全功能的數控系統。它具有較好的柔性，非常適合機械零件的加工。
        衡量數控系統優、劣的主要指標是什么？ 
        可靠性 這些指標中最重要的是可靠性。可靠性的指標一般采用平均無故障時間(MTBF 單位為小時)。有的公司采用故障率(Failure rate 單位為次/月·臺)。數控機床的無故障時間一般為500h，這就要求數控系統的無故障時間大于它。現在國內數控系統的無故障時間可以達到5,000～10,000 h，甚至更高，國外為10,000h以上。FANUC公司的FS-O系統的故障率為0.008次/月·臺。相當于無故障時間為90,000h。
        功能首先要看數控系統的指令值范圍是否滿足機床的需要。這些指令值范圍包括：最小輸入增量、最小指令增量、最大編程尺寸、最大快移速度、進給率范圍等。數控機床的分辨率與快速運動的速度以及加工速度范圍的指標表示機床的基本要求，也是數控系統的基本指標。這些指標與數控系統的檔次有關。分辨率表示系統的插補能力，而考慮整個指令范圍時，它還和伺服裝置的指標有關。
功能主要是否能滿足機床的要求。一般數控系統具有兩種功能，基本功能和選擇功能。前者是數控系統具有的功能，后者是用戶選擇時才提供的功能，每增加一個選項就要增加一定的價格。因此，為了提高數控機床的經濟性，對數控系統的功能一定要根據需要，仔細選擇。數控系統的功能與數控系統的類別有關，例如，數控車床與數控銑床的功能就不一樣，因此，對于不同類別的機床要選擇不同的系統功能。選擇功能時一定要根據數控機床的用途而定，不同檔次的系統功能也不同。片面地認為功能越多越好的想法是不對的。在我國的加工車間，一般的數控機床用途比較專業化。因此，不必要選具有很多功能的系統，那樣將會增加購買的價格。
經濟性。
        什么是數控系統的基本程序？
        一般的數控系統都具有3種基本的插補功能，即定位(G00)、直線插補(G01)、圓弧插補(G02，G03)。把這3種插補的程序稱為基本程序(請見“數控系統的功能”)。
        請對 G00、 GO1、 G02、 G03三種播補功能的程序舉出實例說明。
        例(1)定位插補：其程序為G00 X25.0 Y 10.0；它的路徑如圖1。

圖1 G00示例  

圖3 G02示例
 
 

圖2 G01示例

 

 

        例(2)直線插補：其程序為(G91)G01 X200.0 Y100.0 F200.0；它的路徑如圖 2。
        例(3)圓弧插補：其程序為(①的圓弧＜180°) G02 X60.0 Y20.0 R50.0 F300.0；它的路徑如圖3。
        例(4)圓弧插補：其程序為(②的圓弧＞180°) G02 X60.0 Y20.0 R-50.0 F300.0；它的路徑如圖3。
        什么是“機床零點”？
        由機床制造商規定的機械原點。
        什么是“參考點”？
        所謂“參考點”是沿著坐標軸的一個固定點，它可以以機床坐標原點為參考基準。
什么是“返回參考點”?
        定位到參考點的過程稱為返回參考點。由手動操作返回參考點的過程稱為“手動退回參考點”。而根據規定的G代碼自動返回零點的過程稱為“自動返回參考點”。
圖4 手動退回參考點 

 

圖5 自動退回參考點的過程

 

 

    圖4為一般手動返回參考點的過程。在坐標軸的參考點附近設定一個減速點。

         自動返回參考點由G28指令，在G28的程序段中，存入了指令軸的中間點坐標值。G28程序段的指令操作如下：①把指令的軸移向中間點定位(A點向B點)。②從中間點向參考點定位(B點向R點)。③如果不是機床鎖住狀態，返回參考點燈亮。在向參考點和中間點定位時，各軸用快速度移動。該指令一般用以自動換刀(ATC)。因此，執行該指令時需要取消刀具半徑補償和刀具長度補償。
         返回參考點是制訂數控機床與數控系統聯接的參考基準。因此是非常重要的。
         G29 指令的意義是什么？
         G29是從參考點自動返回的指令。它表明指定的軸經過中間點向指定的位置定位的過程。通常在G28或G30(返回第2參考點)之后使用。G29操作如圖5中的(4)和(5)；(4)被指定的軸，向G28或G30定義的中間點定位(R點向B點)；(5)從中間點向被指定的點定位(B點向C點)；以快速的速度向中間、指定的點移動。