先進(jìn)制造-先進(jìn)制造裝備及技術(shù)-課件

5.1制造自動(dòng)化簡(jiǎn)述

5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)

5.3加工中心

5.4虛擬軸機(jī)床5.5工業(yè)機(jī)器人5.6裝配線(xiàn)5.7自動(dòng)導(dǎo)向車(chē)5.8質(zhì)量檢測(cè)及裝備5.9柔性制造系統(tǒng)（FMS）主要內(nèi)容第5章先進(jìn)制造裝備及技術(shù)5.1制造自動(dòng)化簡(jiǎn)述主要內(nèi)容第5章先進(jìn)制造裝備及技術(shù)15.1制造自動(dòng)化簡(jiǎn)述（1）發(fā)展——單機(jī)自動(dòng)化——自動(dòng)線(xiàn)——數(shù)控機(jī)床——加工中心——柔性制造系統(tǒng)——計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（2）發(fā)展方向——柔性化——集成化——智能化5.1.1制造自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展5.1制造自動(dòng)化簡(jiǎn)述（1）發(fā)展5.1.1制造自動(dòng)化技術(shù)25.1制造自動(dòng)化簡(jiǎn)述（1）制造自動(dòng)化——是指用機(jī)電設(shè)備工具取代或放大人的體力，甚至取代和延伸人的智力，以自動(dòng)完成特定的作業(yè)，實(shí)現(xiàn)

人機(jī)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)和優(yōu)化?！?物料的存儲(chǔ)、運(yùn)輸、加工、裝配和檢驗(yàn)等各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的自動(dòng)化

——任務(wù)：研究制造過(guò)程的規(guī)劃、管理、組織、控制與操作等的自動(dòng)化5.1.2制造自動(dòng)化技術(shù)的內(nèi)容5.1制造自動(dòng)化簡(jiǎn)述（1）制造自動(dòng)化5.1.2制造自動(dòng)35.1制造自動(dòng)化簡(jiǎn)述（2）制造自動(dòng)化按對(duì)象可以分為——單機(jī)自動(dòng)化——制造過(guò)程自動(dòng)化——制造系統(tǒng)管理自動(dòng)化（3）制造自動(dòng)化技術(shù)內(nèi)容——數(shù)控技術(shù)——工業(yè)機(jī)器人——柔性制造系統(tǒng)（FMS）——自動(dòng)檢測(cè)及信號(hào)識(shí)別技術(shù)——過(guò)程設(shè)備工況監(jiān)測(cè)與控制

5.1制造自動(dòng)化簡(jiǎn)述（2）制造自動(dòng)化按對(duì)象可以分為45.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)（1）發(fā)展——第一代數(shù)控系統(tǒng)：1952年MIT研制出一臺(tái)二坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)數(shù)控銑床——第二代數(shù)控系統(tǒng)：1959年3月，Kenney＆TreckerCorp．發(fā)明了帶有自動(dòng)換刀裝置的數(shù)控機(jī)床MC——第三代數(shù)控系統(tǒng)：1965年，出現(xiàn)體積小，功耗低的小規(guī)模集成電路——第四代數(shù)控系統(tǒng)：1970年前后，大規(guī)模集成電路及小型計(jì)算機(jī)——第五代數(shù)控系統(tǒng)：1974年，以微處理器為核心的數(shù)控系統(tǒng)——第六代數(shù)控系統(tǒng)：1990年，基于PC(微機(jī))數(shù)控系統(tǒng)5.2.1數(shù)控機(jī)床的發(fā)展5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)（1）發(fā)展5.2.1數(shù)控機(jī)床的發(fā)展55.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)5.2.2數(shù)控機(jī)床的組成（1）CNC裝置

——計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置，即CNC裝置，是CNC系統(tǒng)的核心，由

微處理器（CPU）、存儲(chǔ)器、各種I/O接口及外圍邏輯電路等構(gòu)成，主要功能有：①多坐標(biāo)控制；②實(shí)現(xiàn)多種函數(shù)的插補(bǔ)；③信息轉(zhuǎn)換功能；④補(bǔ)償功能；⑤多種加工方式選擇；⑥具有故障自診斷功能；⑦通信和聯(lián)網(wǎng)功能等。

5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)5.2.2數(shù)控機(jī)床的組成（1）CN6（2）可編程邏輯控制器PLC（輔助控制）——可編程邏輯控制器PLC，也是一種以微處理器為基礎(chǔ)的通用型自動(dòng)控制裝置，又稱(chēng)為PC（ProgrammableController）或PMC（ProgrammableMachineController），用于完成數(shù)控機(jī)床的各種邏輯運(yùn)算和順序控制。（3）機(jī)床操作面板（OperatorPanel）——主要用于手動(dòng)方式下對(duì)機(jī)床的操作以及自動(dòng)方式下對(duì)機(jī)床的操作或干預(yù)。（4）數(shù)控面板——主要由顯示器、手動(dòng)數(shù)據(jù)輸入（ManualDataInput，簡(jiǎn)稱(chēng)MDI）鍵盤(pán)組成，又稱(chēng)為MDI面板。

5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)（2）可編程邏輯控制器PLC（輔助控制）5.2數(shù)控機(jī)床及7（5）進(jìn)給伺服系統(tǒng)——由進(jìn)給伺服單元和伺服電機(jī)組成，還應(yīng)包括位置檢測(cè)反饋裝置。——脈沖當(dāng)量或最小設(shè)定單位，CNC裝置每發(fā)出一個(gè)控制脈沖，機(jī)床刀架或工作臺(tái)的移動(dòng)距離

5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)（5）進(jìn)給伺服系統(tǒng)5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)8（6）主軸伺服系統(tǒng)——主軸驅(qū)動(dòng)與進(jìn)給驅(qū)動(dòng)區(qū)別很大，電機(jī)功率輸出應(yīng)為

2.2~250KW；——進(jìn)給電機(jī)一般是恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，而主電機(jī)除了有較大范圍的恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速外，還要有較大范圍的恒功率調(diào)速。

5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)（6）主軸伺服系統(tǒng)5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)9（7）機(jī)床本體——主傳動(dòng)系統(tǒng)及主軸部件（電主軸）；

5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)（7）機(jī)床本體5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)10（7）機(jī)床本體——進(jìn)給系統(tǒng)（滾珠絲杠、滾動(dòng)導(dǎo)軌）

5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)（7）機(jī)床本體5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)11（7）機(jī)床本體——數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)

5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)（7）機(jī)床本體5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)12（7）機(jī)床本體——刀具及自動(dòng)換刀系統(tǒng)

5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)（7）機(jī)床本體5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)13（1）分類(lèi)——按工藝用途分金屬切削類(lèi)數(shù)控機(jī)床金屬成形類(lèi)數(shù)控機(jī)床數(shù)控特種加工機(jī)床——按伺服控制系統(tǒng)分開(kāi)環(huán)控制數(shù)控機(jī)床閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床半閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床

5.2.3數(shù)控機(jī)床的分類(lèi)與特點(diǎn)5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)（1）分類(lèi)5.2.3數(shù)控機(jī)床的分類(lèi)與特點(diǎn)5.2數(shù)控機(jī)床及14（1）分類(lèi)——按數(shù)控系統(tǒng)的功能水平分高檔數(shù)控機(jī)床中檔數(shù)控機(jī)床低檔數(shù)控機(jī)床（2）特點(diǎn)——高精度——高效率——高柔性——高自動(dòng)化——高效益5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)（1）分類(lèi)5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)15（1）運(yùn)動(dòng)控制——點(diǎn)位控制刀具點(diǎn)到另點(diǎn)精確定位運(yùn)動(dòng)對(duì)軌跡不作控制要求運(yùn)動(dòng)過(guò)程中不進(jìn)行任何加工適用范圍：數(shù)控鉆床、數(shù)控鏜床、數(shù)控沖床和數(shù)控測(cè)量機(jī)——直線(xiàn)控制控制點(diǎn)到點(diǎn)的精確定位要求以給定的進(jìn)給速度進(jìn)行直線(xiàn)移動(dòng)和切削加工5.2.4數(shù)控加工原理5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)（1）運(yùn)動(dòng)控制5.2.4數(shù)控加工原理5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)16（1）運(yùn)動(dòng)控制——輪廓控制：對(duì)多個(gè)坐標(biāo)軸同時(shí)進(jìn)行控制，使之協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)(坐標(biāo)聯(lián)動(dòng))，使刀具相對(duì)工件按程序規(guī)定的軌跡和速度運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中進(jìn)行連續(xù)切削加工。5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)XTΔLiLΔYiΔtiΔXiΔL2ΔL1ΔL0Y（1）運(yùn)動(dòng)控制5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)XTΔLiLΔYiΔt17（2）坐標(biāo)系——數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)軸系及運(yùn)動(dòng)方向5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系+Z+X+Y+Z+Y+X、+Y或+Z+X’+X+A+B+Z’+C+A、+B或+C+Y’（2）坐標(biāo)系5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系+Z+X+Y+18（2）坐標(biāo)系——數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)軸系及運(yùn)動(dòng)方向5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)立式升降臺(tái)數(shù)控銑床數(shù)控車(chē)床的標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系+C’+Z+X（2）坐標(biāo)系5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)立式升降臺(tái)數(shù)控銑床數(shù)控車(chē)19（3）插補(bǔ)原理（Interpolation）

——概念：機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)依據(jù)一定方法確定刀具運(yùn)動(dòng)軌跡、進(jìn)而產(chǎn)生基本廓型的過(guò)程。——種類(lèi)直線(xiàn)插補(bǔ)圓弧插補(bǔ)——方法基準(zhǔn)脈沖插補(bǔ)：步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的開(kāi)環(huán)系統(tǒng)逐點(diǎn)比較法數(shù)字積分法

數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ)：閉環(huán)或半閉環(huán)系統(tǒng)直線(xiàn)函數(shù)法擴(kuò)展數(shù)字積分法5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)（3）插補(bǔ)原理（Interpolation）5.2數(shù)控機(jī)20（4）逐點(diǎn)比較法

——插補(bǔ)原理——逐點(diǎn)比較法直線(xiàn)插補(bǔ)偏差函數(shù)構(gòu)造

直線(xiàn)插補(bǔ)時(shí)，通常將坐標(biāo)原點(diǎn)設(shè)在直線(xiàn)起點(diǎn)上。對(duì)于第一象限直線(xiàn)OA，如右圖所示，其方程可表示為：

若刀具加工點(diǎn)為Pi（Xi，Yi），則該點(diǎn)的偏差函數(shù)Fi可表示為:5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)（4）逐點(diǎn)比較法5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)21（4）逐點(diǎn)比較法

——逐點(diǎn)比較法直線(xiàn)插補(bǔ)偏差函數(shù)字的遞推計(jì)算若Fi>=0，規(guī)定+X方向走一步，若坐標(biāo)單位用脈沖當(dāng)量表示，則有：

若Fi<0，規(guī)定+Y方向走一步，則有：終點(diǎn)判別

①判斷插補(bǔ)或進(jìn)給的總步數(shù)；②分別判斷各坐標(biāo)軸的進(jìn)給步數(shù)；③僅判斷進(jìn)給步數(shù)較多的坐標(biāo)軸的進(jìn)給步數(shù)。5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)（4）逐點(diǎn)比較法5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)22（4）逐點(diǎn)比較法

——逐點(diǎn)比較法直線(xiàn)插補(bǔ)直線(xiàn)插補(bǔ)舉例對(duì)于第一象限直線(xiàn)OA，終點(diǎn)坐標(biāo)，5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)（4）逐點(diǎn)比較法5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)23（4）逐點(diǎn)比較法

——逐點(diǎn)比較法圓弧插補(bǔ)偏差函數(shù)構(gòu)造若加工半徑為R的圓弧AB，將坐標(biāo)原點(diǎn)定在圓心上。對(duì)于任意加工點(diǎn)，其偏差函數(shù)可表示為：

5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)B（Xb,Yb）Pi”P(pán)i(Xi,Yi)aA(Xa,Ya)Pi’（4）逐點(diǎn)比較法5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)B（Xb,Yb）P24（4）逐點(diǎn)比較法

——逐點(diǎn)比較法圓弧插補(bǔ)偏差函數(shù)的遞推計(jì)算

①逆圓插補(bǔ)若F≥0，規(guī)定-X方向走一步，則有：若Fi<0，規(guī)定+Y方向走一步，則有：

②順圓插補(bǔ)

若Fi≥0，規(guī)定-Y方向走一步，則有：

5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)（4）逐點(diǎn)比較法5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)25（4）逐點(diǎn)比較法

——逐點(diǎn)比較法圓弧插補(bǔ)終點(diǎn)判別

①判斷插補(bǔ)或進(jìn)給的總步數(shù)

②分別判斷各坐標(biāo)軸的進(jìn)給步數(shù)，舉例對(duì)于第一象限圓弧AB，起點(diǎn)A（4，0），終點(diǎn)B（0，4），必須采用逆圓插補(bǔ)方法，其運(yùn)算過(guò)程如下表所示：

5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)（4）逐點(diǎn)比較法5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)26（4）逐點(diǎn)比較法

——逐點(diǎn)比較法的象限處理分別處理法坐標(biāo)變換法

5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)（4）逐點(diǎn)比較法5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)27（5）數(shù)字積分法——插補(bǔ)原理

若加工圖中的圓弧AB，刀具在X、Y軸方向的速度必須滿(mǎn)足：用積分法可以求得刀具在X、Y方向的位移

其數(shù)字積分表達(dá)式為

5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)（5）數(shù)字積分法5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)28（5）數(shù)字積分法——DDA法直線(xiàn)插補(bǔ)DDA法直線(xiàn)插補(bǔ)的積分表達(dá)式

將其代入積分表達(dá)式：令，，則積分值=溢出脈沖數(shù)+余數(shù)

5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)（5）數(shù)字積分法5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)29（5）數(shù)字積分法——DDA法直線(xiàn)插補(bǔ)終點(diǎn)判別若累加次數(shù)，則：

舉例插補(bǔ)第一象限直線(xiàn)OE，起點(diǎn)為O（0，0），終點(diǎn)為E（5，3）。取被積函數(shù)寄存器分別為、，余數(shù)寄存器分別為、，終點(diǎn)計(jì)數(shù)器為，均為三位二進(jìn)制寄存器。

5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)（5）數(shù)字積分法5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)30（5）數(shù)字積分法——DDA法圓弧插補(bǔ)DDA法圓弧插補(bǔ)的積分表達(dá)式

圖為第一象限圓弧，圓心O位于坐標(biāo)原點(diǎn)，兩端點(diǎn)為A（XA，YA）、B（XB，YB），刀具位置為P（Xi，Yi），若采用逆時(shí)針加工，有：

5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)令（5）數(shù)字積分法5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)令31（5）數(shù)字積分法——DDA法圓弧插補(bǔ)DDA法圓弧插補(bǔ)的積分表達(dá)式

顯然用DDA法進(jìn)行圓弧插補(bǔ)時(shí)，是對(duì)切削點(diǎn)的即時(shí)坐標(biāo)Xi與Yi的數(shù)值分別進(jìn)行累加，若累加器（Yi）與Jvy（Xi）產(chǎn)生溢出，則在相應(yīng)坐標(biāo)方向進(jìn)給一步，進(jìn)給方向則決定于圓弧所在象限、以及順圓或逆圓插補(bǔ)的情況。終點(diǎn)判別不能通過(guò)插補(bǔ)運(yùn)算的次數(shù)來(lái)判別，而必須根據(jù)進(jìn)給次數(shù)來(lái)判別。

5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)（5）數(shù)字積分法5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)32（5）數(shù)字積分法——DDA法圓弧插補(bǔ)舉例對(duì)于Ⅰ象限圓弧，兩端點(diǎn)為A（5，0）和B（0，5），采用逆圓插補(bǔ)，插補(bǔ)脈沖計(jì)算過(guò)程如下表：

5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)（5）數(shù)字積分法5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)33（1）程序結(jié)構(gòu)——一個(gè)完整的數(shù)控加工程序由程序號(hào)和程序段構(gòu)成——程序段是由按一定順序和規(guī)定排列的“功能字”組成——一個(gè)大型的程序還可由主程序和子程序構(gòu)成（2）程序段格式N--GxxX--Y--Z--F--S--T--MxxLF(或CR)——程序段號(hào)N--程序段的標(biāo)號(hào)，主要用于程序段的檢索若N前面加“/”表示跳讀5.2.5數(shù)控加工編程技術(shù)5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)（1）程序結(jié)構(gòu)5.2.5數(shù)控加工編程技術(shù)5.2數(shù)控機(jī)床34（2）程序段格式——準(zhǔn)備功能字(Gxx)功能①對(duì)加工環(huán)境進(jìn)行設(shè)置—加工平面，進(jìn)給速度與主軸轉(zhuǎn)速的單位，坐標(biāo)系的建立與選擇等；

②規(guī)定基本運(yùn)動(dòng)——直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)、圓弧運(yùn)動(dòng)、螺旋線(xiàn)運(yùn)動(dòng)；③固定循環(huán)運(yùn)動(dòng)；④刀具補(bǔ)償——長(zhǎng)度補(bǔ)償，半徑補(bǔ)償，位置補(bǔ)償。基本G代碼與功能G00,G01—直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)G33—G35：螺紋加工G02,G03—圓弧運(yùn)動(dòng)G17,G18,G19—指定加工平面G40—G44：刀具補(bǔ)償G73,G74—固定循環(huán)指令G90,G91—坐標(biāo)類(lèi)型G54-G59—工件坐標(biāo)系選擇G27,G28,G29—回參考點(diǎn)5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)（2）程序段格式5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)35（2）程序段格式——準(zhǔn)備功能字(Gxx)定位與加工G指令①快速定位指令G00

NxxG90（或G91）G00X--Y--Z--LF

②直線(xiàn)插補(bǔ)指令G01NxxG90（或G91）G01X--Y--Z--F--LF③圓弧插補(bǔ)指令G02和G03

④G33/G34/G35/G36螺紋加工G33（34）X（U）-Z（W）-F（E）-Q-K-*X—螺紋長(zhǎng)度的X坐標(biāo)Z—螺紋長(zhǎng)度的Z坐標(biāo)F—軸向螺距（導(dǎo)程）Q—螺紋切削偏移角度（對(duì)于多頭螺紋）5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)（2）程序段格式5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)36（2）程序段格式——進(jìn)給功能字—FXXX刀具或坐標(biāo)軸的移動(dòng)速度，單位可以為mm/min，inch/min，mm/rev作為單位，其中常用單位為

mm/min——主軸功能字—SXXX規(guī)定了主軸轉(zhuǎn)速；單位一般為r/min——刀具功能字—TXX（TXXXX）TXXXX：前兩位為刀具的序號(hào)，后兩位為刀具補(bǔ)償號(hào)，多用于車(chē)床TXX：指出刀具的序號(hào)，多用于鉆、銑床。

5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)（2）程序段格式5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)37（2）程序段格式——輔助功能字—M功能字功能：規(guī)定機(jī)床完成加工輔助動(dòng)作，如換刀，開(kāi)、關(guān)冷卻液，主軸轉(zhuǎn)向及停止等M指令：①M(fèi)OO：程序暫停。②MO2：程序結(jié)束③M03/M04/M05：主軸正轉(zhuǎn)/反轉(zhuǎn)/停止④M06：自動(dòng)換刀⑤M08/09：冷卻液打開(kāi)/關(guān)閉——回車(chē)，用LF或*表示。

5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)（2）程序段格式5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)38（3）刀具補(bǔ)償——刀具補(bǔ)償原理與功能補(bǔ)償原理①刀架參考點(diǎn)：安裝刀具的刀架和主軸頭上必須設(shè)置個(gè)參考點(diǎn)

②補(bǔ)償原理：在刀架參考點(diǎn)與刀具切削點(diǎn)之間進(jìn)行位置偏置，從而使數(shù)控系統(tǒng)的控制對(duì)象由刀架參考點(diǎn)變換到刀尖或刀刃邊緣

功能：①方便編程，編程時(shí)不必考慮刀具結(jié)構(gòu)尺寸

②更換刀具或刀具因磨損尺寸變化時(shí)不必更改程序

③通過(guò)改變刀具補(bǔ)償值可使用同一把刀同一程序進(jìn)行粗、精切

④可以糾正刀具安裝誤差或?qū)Φ墩`差。

5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)（3）刀具補(bǔ)償5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)39（3）刀具補(bǔ)償——刀具補(bǔ)償原理與功能刀具補(bǔ)償種類(lèi)①刀具半徑補(bǔ)償

②長(zhǎng)度補(bǔ)償應(yīng)用①對(duì)于圓周切削的銑刀需要一個(gè)半徑補(bǔ)償值

②對(duì)于同時(shí)進(jìn)行圓周和端面切削的銑刀則需要一個(gè)半徑補(bǔ)償值和一個(gè)長(zhǎng)度補(bǔ)償值③對(duì)于車(chē)刀，需要2個(gè)長(zhǎng)度補(bǔ)償值5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)（3）刀具補(bǔ)償5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)40（3）刀具補(bǔ)償——刀具半徑補(bǔ)償?shù)毒甙霃窖a(bǔ)償功能和類(lèi)型①C功能刀補(bǔ)：CNC系統(tǒng)根據(jù)編程軌跡(零件廓形)和立銑刀或其它圓頭刀具的半徑自動(dòng)生成刀具中心的軌跡，并自動(dòng)處理起刀、退刀和零件廓形中的拐角過(guò)渡的運(yùn)算。

②B功能刀補(bǔ)：只能處理單程序段補(bǔ)償，要由編程員額外編程進(jìn)行拐角過(guò)渡，編程復(fù)雜。刀具半徑補(bǔ)償指令①G41左補(bǔ)償指令：規(guī)定刀具中心位于編程軌跡前進(jìn)方向的左邊

②G42右補(bǔ)償：規(guī)定刀具中心位于編程軌跡前進(jìn)方向的右邊③G40取消刀具半徑補(bǔ)償5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)（3）刀具補(bǔ)償5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)41（3）刀具補(bǔ)償——刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償傳統(tǒng)方式①G43正補(bǔ)償：規(guī)定機(jī)床運(yùn)動(dòng)終點(diǎn)坐標(biāo)為編程坐標(biāo)加上一個(gè)刀補(bǔ)長(zhǎng)度。

②G44負(fù)補(bǔ)償：規(guī)定機(jī)床運(yùn)動(dòng)終點(diǎn)坐標(biāo)為編程坐標(biāo)減去一個(gè)刀補(bǔ)長(zhǎng)度。

③G40（G49）取消刀具半徑補(bǔ)償，G49一般僅用于撤銷(xiāo)刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償。簡(jiǎn)單方式刀具標(biāo)號(hào)（T---）和Z功能字（Z---）

5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)（3）刀具補(bǔ)償5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)42（3）編程實(shí)例——輪廓銑削加工的程序編制數(shù)控銑床的數(shù)控裝置具有多種插補(bǔ)方法，一般都具有直線(xiàn)插補(bǔ)和圓弧插補(bǔ)。程序編制時(shí)要充分利用數(shù)控銑床齊全的功能，如刀具位置補(bǔ)償、刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償、刀具半徑補(bǔ)償和固定循環(huán)實(shí)例立銑刀直徑20mm刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償H03刀具半徑補(bǔ)償D30

5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)N1G92X0Y0Z0 *建立工件坐標(biāo)系N2G30Y0M06T06 *返回第二參考點(diǎn)換刀N3G00G90X0Y90 *快速移至P點(diǎn)N4G43Z0H03S440M03 *長(zhǎng)度補(bǔ)償，主軸正轉(zhuǎn)N5G41G17X30.0D30F100 *半徑補(bǔ)償，移至A點(diǎn)N6G01X60.0Y120.0 *加工AB段N7G02X90.0I0J-30.0 *加工圓弧BCN8G01X120.0*加工CD段N9G02X150.0Y120.0I130.0 *加工圓弧DEN10G01X135.0Y90.0 *加工EF段N11X150.0Y60.0*加工FG段N12X120.0 *加工GH段N13X90.0Y30.0 *加工HI段N14X45.0Y60.0 *加工IJ段N15X30.0Y90.0 *加工JA段N16G40G00X0Y90.0 *取消刀補(bǔ)N17X0Y0Z0*返回原點(diǎn)N18M30*程序結(jié)束（3）編程實(shí)例5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)N1G92X043（3）編程實(shí)例——車(chē)削加工的程序編制坐標(biāo)軸設(shè)定

①縱向?yàn)閦軸，正向指向床尾；

②工件徑向?yàn)閤軸，其正向會(huì)因刀架不同而不同，標(biāo)準(zhǔn)正方向是遠(yuǎn)離操作者。③絕對(duì)坐標(biāo)（X、Z）和增量坐標(biāo)（U、W）④X和U坐標(biāo)值使用“直徑值”

G02X50.0Z30.0I25.0F30；或G02U20.0W-20.0I25.0F30；或G02X50.0Z30.0R25.0F30；或G02U20.0W-20.0R25.0F30；5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)（3）編程實(shí)例5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)44（3）編程實(shí)例——車(chē)削加工的程序編制刀具補(bǔ)償

①一般精度加工或加工圓柱面和端面時(shí)，可將刀尖看成一個(gè)點(diǎn)，

忽略刀尖圓弧半徑；②精加工圓弧面和圓錐面時(shí)，刀尖圓弧半徑補(bǔ)償必需使用G41和G42設(shè)定，用G40取消。③對(duì)于多數(shù)車(chē)床的CNC系統(tǒng)，車(chē)刀的兩個(gè)方向的長(zhǎng)度補(bǔ)償功能可通過(guò)調(diào)用T—功能字自動(dòng)設(shè)定。

5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)（3）編程實(shí)例5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)45（3）編程實(shí)例——車(chē)削加工的程序編制車(chē)削固定循環(huán)功能

①縱向車(chē)削固定循環(huán)G77X(U)_Z(W)_R---F_*在增量編程中，地址U、W值的符號(hào)取決于軌跡1、2的方向在直徑編程時(shí)，應(yīng)將U／2、X／2變?yōu)閁和X值R數(shù)值表示左、右端面之差，用于正、反錐面車(chē)削

5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)

（3）編程實(shí)例5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)46（3）編程實(shí)例——車(chē)削加工的程序編制車(chē)削固定循環(huán)功能②螺紋車(chē)削固定循環(huán)G78X(U)_Z(W)_R----F_*F表示螺紋導(dǎo)程地址R數(shù)值表示左、右端面之差，用于正、反錐面車(chē)削圖中R表示快速F表示進(jìn)給速度r是結(jié)束螺紋切削的退刀參數(shù)

5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)

（3）編程實(shí)例5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)47（3）編程實(shí)例——車(chē)削加工的程序編制車(chē)削固定循環(huán)功能③端面車(chē)削固定循環(huán)

5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)

（3）編程實(shí)例5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)48（3）編程實(shí)例——車(chē)削加工的程序編制編程實(shí)例車(chē)削標(biāo)準(zhǔn)試件，該零件需要精加工，選用具有直線(xiàn)和圓弧插補(bǔ)功能的數(shù)控車(chē)床。圖中85不加工。確定加工工藝及工藝路線(xiàn)：

先倒角→切削螺紋的實(shí)際外圓47.8(47.8是M48×1.5螺紋的實(shí)際外徑)→切削錐度部分→車(chē)削62外圓→倒角→車(chē)削80→切削圓弧部分→車(chē)削80切槽車(chē)螺紋選擇刀具：Ⅰ號(hào)刀車(chē)外圓，Ⅱ號(hào)刀切槽，Ⅲ號(hào)刀車(chē)螺紋。確定切削用量車(chē)外圓時(shí)，主軸轉(zhuǎn)速確定為S31=630r/min，進(jìn)給速度選擇為F15切槽時(shí)，主軸轉(zhuǎn)速度為S23=315r/min，進(jìn)給速度選擇為F10車(chē)削螺紋時(shí)，主軸轉(zhuǎn)速定為S22=220r/min，進(jìn)給速度選為F3305.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)

（3）編程實(shí)例5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)49（3）編程實(shí)例——車(chē)削加工的程序編制編程實(shí)例編寫(xiě)程序清單

5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)N001G92X200.0Z350.0 LF坐標(biāo)設(shè)定N002G00X41.8Z292.0S31M03T11M08 LF換上I號(hào)刀運(yùn)行N003G01X47.8Z289.0F15 LF倒角N004U0W-59.0 LF47.8N005X50.0W0 LF退刀N006X62.0W-60.0 LF錐度N007U0Z155.0 LF62N008X78.0W0 LF退刀N009X80.0W-1.0 LF倒角N010U0W-19.0 LF80N011G02U0W-60.0I63.25K-30.0 LF圓弧N012G01U0Z65.0 LF80N013X90.0W0 LF退刀N014G00X200.0Z350.0M05T10M09 LF退刀，取消I號(hào)刀補(bǔ)（3）編程實(shí)例5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)N001G92505.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)（3）編程實(shí)例——車(chē)削加工的程序編制編程實(shí)例編寫(xiě)程序清單

N015X51.0Z230.0S23M03T22M08LF換上II號(hào)刀運(yùn)行N016G01X45.0W0F10 LF割槽N017G04U0.5 LF延遲N018G00X51.0W0 LF退刀N019X200.0Z350.0M05T20M09 LF退刀，取消II號(hào)刀補(bǔ)N020X52.0Z296.0S22M03T33M08LF車(chē)螺紋起始位置，

換上III號(hào)刀運(yùn)行N021G78X47.2Z231.5F330.0 LF直螺紋循環(huán)N022X46.6W-64.5 LF直螺紋循環(huán)N023X46.1W-64.5 LF直螺紋循環(huán)N024X45.8W-64.5 LF直螺紋循環(huán)N025G00X200.0Z350.0T30M02 LF退至起點(diǎn)，取消III號(hào)刀補(bǔ)

5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)（3）編程實(shí)例N01551（1）加工中心的組成——基礎(chǔ)部件——主軸部件——數(shù)控系統(tǒng)——自動(dòng)換刀裝置（2）加工中心的工作原理——將銑削、鏜削、車(chē)削

鉆削等功能聚集在一臺(tái)機(jī)床，且有自動(dòng)換刀裝置和刀庫(kù)。工件經(jīng)一次裝夾后，可依次完成多個(gè)面上的多工序加工。5.3.1加工中心的組成與工作原理5.3加工中心1－數(shù)控柜2－刀庫(kù)和換刀機(jī)構(gòu)3－立柱4－主軸5－操作面板6－工作臺(tái)裝置7－床身（1）加工中心的組成5.3.1加工中心的組成與工作原理552（1）加工中心的分類(lèi)——按工藝用途分為鏜銑加工中心車(chē)銑復(fù)合加工中心鉆削加工中心——按主軸特征分立式鏜銑加工中心臥式鏜銑加工中心（2）加工中心的特點(diǎn)——“三高”——對(duì)加工對(duì)象的適應(yīng)性強(qiáng)——工序集中——智能化程度高5.3.2加工中心的分類(lèi)與特點(diǎn)5.3加工中心（1）加工中心的分類(lèi)5.3.2加工中心的分類(lèi)與特點(diǎn)5.353（1）虛擬軸機(jī)床的概念——實(shí)際上是一種數(shù)控機(jī)床。也稱(chēng)為并聯(lián)機(jī)床

（ParallelMachineTool），并聯(lián)運(yùn)動(dòng)學(xué)機(jī)器（ParallelKinematicsMachine）（2）虛擬機(jī)床的發(fā)展——20世紀(jì)90年代發(fā)展起來(lái)的一種新型機(jī)床，被譽(yù)為“機(jī)床結(jié)構(gòu)的重大革命”、“2l世紀(jì)機(jī)床”，問(wèn)世后引起了世界各國(guó)制造業(yè)的廣泛關(guān)注。5.4.1虛擬軸機(jī)床的發(fā)展5.4虛擬軸機(jī)床（1）虛擬軸機(jī)床的概念5.4.1虛擬軸機(jī)床的發(fā)展5.4虛54（1）虛擬軸機(jī)床的結(jié)構(gòu)

5.4.2虛擬軸機(jī)床的結(jié)構(gòu)與原理5.4虛擬軸機(jī)床虛擬軸機(jī)床外觀圖虛擬軸機(jī)床主軸頭工作臺(tái)實(shí)質(zhì)上是機(jī)器人技術(shù)與機(jī)床結(jié)構(gòu)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。其原型是采用并聯(lián)機(jī)構(gòu)的Stewart型并聯(lián)機(jī)器人操作機(jī)。（1）虛擬軸機(jī)床的結(jié)構(gòu)5.4.2虛擬軸機(jī)床的結(jié)構(gòu)與原理5.55（2）虛擬軸機(jī)床的原理——主要由機(jī)床上方的固定平臺(tái)和下方的活動(dòng)平臺(tái)及連接兩個(gè)平臺(tái)的六個(gè)可變長(zhǎng)度連桿構(gòu)成，每個(gè)連桿由一個(gè)獨(dú)立的伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，連桿長(zhǎng)度通過(guò)精密滾珠絲杠傳動(dòng)改變；機(jī)床的主軸部分和刀具安裝在活動(dòng)平臺(tái)中心。5.4.2虛擬軸機(jī)床的結(jié)構(gòu)與原理5.4虛擬軸機(jī)床固定平臺(tái)驅(qū)動(dòng)桿虛擬軸機(jī)床的原理動(dòng)平臺(tái)（2）虛擬軸機(jī)床的原理5.4.2虛擬軸機(jī)床的結(jié)構(gòu)與原理5.56（1）虛擬軸機(jī)床的特點(diǎn)——?jiǎng)偠雀摺雀摺俣瓤臁庸みm應(yīng)性強(qiáng)——機(jī)床重組性好（2）國(guó)內(nèi)的主要科研單位——清華大學(xué)——東大大學(xué)——燕山大學(xué)——深圳中科院

5.4.2虛擬軸機(jī)床的特點(diǎn)5.4虛擬軸機(jī)床（1）虛擬軸機(jī)床的特點(diǎn)5.4.2虛擬軸機(jī)床的特點(diǎn)5.4虛57（1）1954年，美國(guó)戴沃爾提出“工業(yè)機(jī)器人”（IndustrialRobot）的概念（2）60年代,工業(yè)機(jī)器人進(jìn)入成長(zhǎng)期，并被用于焊接和噴涂作業(yè)（3）70年代,進(jìn)入實(shí)用化，出現(xiàn)了配有視覺(jué)和觸覺(jué)系統(tǒng)的工業(yè)機(jī)器人。（4）80年代，進(jìn)入普及時(shí)代,機(jī)器人發(fā)展成為具有各種移動(dòng)機(jī)構(gòu)、通過(guò)傳感器控制的機(jī)器。（5）90年代，生產(chǎn)與需求進(jìn)入了高潮期，還出現(xiàn)了具有感知、決策、動(dòng)作能力的智能機(jī)器人

5.5.1工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展5.5工業(yè)機(jī)器人

工業(yè)機(jī)器人發(fā)展經(jīng)歷了三個(gè)階段，形成了通常所說(shuō)的三代機(jī)器人：第一代機(jī)器人示教再現(xiàn)型機(jī)器人第二代機(jī)器人具有感覺(jué)的機(jī)器人第三代機(jī)器人智能機(jī)器人（1）1954年，美國(guó)戴沃爾提出“工業(yè)機(jī)器人”（Indust58（1）定義

——工業(yè)機(jī)器人是自動(dòng)控制的、可對(duì)三個(gè)或三個(gè)以上軸進(jìn)行編程并可重復(fù)編程的多用途的在工業(yè)自動(dòng)化中使用的操作機(jī)。（GB/T12643-1997）

（2）組成——執(zhí)行機(jī)構(gòu)末端執(zhí)行器手腕手臂——驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)——控制系統(tǒng)——檢測(cè)裝置——支承系統(tǒng)5.5.2工業(yè)機(jī)器人的定義與組成5.5工業(yè)機(jī)器人（1）定義5.5.2工業(yè)機(jī)器人的定義與組成5.5工業(yè)機(jī)59（1）工業(yè)機(jī)器人的坐標(biāo)系——直角坐標(biāo)系——圓柱坐標(biāo)系——球坐標(biāo)系——關(guān)節(jié)坐標(biāo)系（2）工業(yè)機(jī)器人的性能指標(biāo)

——自由度：標(biāo)準(zhǔn)6自由度——精度定位精度重復(fù)定位精度——工作范圍——其他：提取重力、運(yùn)動(dòng)速度等5.5.3工業(yè)機(jī)器人的性能與分類(lèi)5.5工業(yè)機(jī)器人（1）工業(yè)機(jī)器人的坐標(biāo)系5.5.3工業(yè)機(jī)器人的性能與分類(lèi)60（3）工業(yè)機(jī)器人的分類(lèi)

5.5.3工業(yè)機(jī)器人的性能與分類(lèi)5.5工業(yè)機(jī)器人工業(yè)機(jī)器人點(diǎn)位控制機(jī)器人按控制方式分連續(xù)控制機(jī)器人電力驅(qū)動(dòng)機(jī)器人按驅(qū)動(dòng)方式分液壓驅(qū)動(dòng)機(jī)器人氣壓驅(qū)動(dòng)機(jī)器人復(fù)合驅(qū)動(dòng)機(jī)器人直角坐標(biāo)機(jī)器人按坐標(biāo)形式分圓柱坐標(biāo)機(jī)器人球坐標(biāo)機(jī)器人關(guān)節(jié)坐標(biāo)機(jī)器人按用途分采掘機(jī)器人水下機(jī)器人切削加工機(jī)器人檢測(cè)機(jī)器人裝配機(jī)器人焊接機(jī)器人噴漆機(jī)器人澆注機(jī)器人沖壓機(jī)器人搬運(yùn)機(jī)器人水下機(jī)器人……（3）工業(yè)機(jī)器人的分類(lèi)5.5.3工業(yè)機(jī)器人的性能與分類(lèi)61

5.5.4案例：工業(yè)機(jī)器人在制造業(yè)的應(yīng)用5.5工業(yè)機(jī)器人5.5.4案例：工業(yè)機(jī)器人在制造業(yè)的應(yīng)用5.5工業(yè)機(jī)器62（1）原理

——1913年，美國(guó)亨利·福特發(fā)明流水裝配線(xiàn)，其原理可歸納為：生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化原理作業(yè)單純化原理移動(dòng)裝配法原理（2）概念——裝配：是指按規(guī)定的技術(shù)要求，將若干零件或部件組合連接起來(lái)，使之成為半成品或成品的過(guò)程?？煞譃?/p>

部件裝配和總裝配?！b配線(xiàn)：是指工件以一定的速率連續(xù)均勻地通過(guò)一系列裝配工作站，并按照一定要求在各裝配工作站完成相應(yīng)裝配工作的生產(chǎn)線(xiàn)5.6.1裝配線(xiàn)的原理與概念5.6裝配線(xiàn)（1）原理5.6.1裝配線(xiàn)的原理與概念5.6裝配線(xiàn)63（3）裝配線(xiàn)的分類(lèi)及特點(diǎn)

——手工裝配線(xiàn)特點(diǎn)：投資成本低，裝配靈活性即柔性強(qiáng)，可適應(yīng)各種復(fù)雜的裝配操作任務(wù)，但容易導(dǎo)致裝配工作的低效性，操作具有不穩(wěn)定性——自動(dòng)化裝配線(xiàn)剛性線(xiàn)特點(diǎn)：初期投資成本高，裝配設(shè)備為生產(chǎn)專(zhuān)門(mén)產(chǎn)品而設(shè)計(jì)，生產(chǎn)率高，裝配質(zhì)量能夠得到保證，柔性差柔性線(xiàn)特點(diǎn)：初期投資成本更高（包含了裝配機(jī)器人），生產(chǎn)率比剛性自動(dòng)裝配線(xiàn)低，裝配質(zhì)量同樣能夠得到保證，柔性好，當(dāng)產(chǎn)品品種變化時(shí)需要對(duì)生產(chǎn)線(xiàn)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)和安裝——混合裝配線(xiàn)投資成本介于手工和自動(dòng)化裝配線(xiàn)之間，手工裝配的靈活性和自動(dòng)化裝配的高生產(chǎn)率高質(zhì)量都能得到發(fā)揮，影響產(chǎn)品生產(chǎn)率和質(zhì)量主要因素是裝配工人，設(shè)備則對(duì)投資成本的高低起主要作用。

5.6.1裝配線(xiàn)的原理與概念5.6裝配線(xiàn)手工裝配線(xiàn)自動(dòng)化裝配線(xiàn)（3）裝配線(xiàn)的分類(lèi)及特點(diǎn)5.6.1裝配線(xiàn)的原理與概念564（1）手工裝配線(xiàn)的組成

——線(xiàn)體、各種工裝夾具、裝配工具和工作臺(tái)——線(xiàn)體以各種輸送機(jī)最為常見(jiàn)（2）剛性自動(dòng)化裝配線(xiàn)的組成——機(jī)械系統(tǒng)給料部分傳送部分裝配部分——控制系統(tǒng)核心通常采用可編程序控制器、單片機(jī)、微處理器或計(jì)算機(jī)。

5.6.2裝配線(xiàn)的組成5.6裝配線(xiàn)2341給料、送料裝置1－振動(dòng)給料盤(pán)2－輸料槽3－直線(xiàn)送料器4－控制箱振動(dòng)給料盤(pán)直線(xiàn)送料器螺釘?shù)姆诌x和定向分料塊擋板軌道a)b)自動(dòng)裝配機(jī)1－振動(dòng)供料器2－自動(dòng)裝配機(jī)3－振動(dòng)供料器4－直線(xiàn)送料器3421（1）手工裝配線(xiàn)的組成5.6.2裝配線(xiàn)的組成5.6裝配65（2）剛性自動(dòng)化裝配線(xiàn)的組成——檢測(cè)傳感系統(tǒng)——質(zhì)量檢驗(yàn)系統(tǒng)按規(guī)定對(duì)各種質(zhì)量指標(biāo)進(jìn)行檢驗(yàn)，如裝配精度、裝配件是否安裝到位、絕緣性、密封性等。——?jiǎng)恿ο到y(tǒng)（3）自動(dòng)化裝配與產(chǎn)品設(shè)計(jì)

5.6裝配線(xiàn)a)b)

c)d)面向自動(dòng)化裝配產(chǎn)品設(shè)計(jì)示例（2）剛性自動(dòng)化裝配線(xiàn)的組成5.6裝配線(xiàn)a)66（3）自動(dòng)化裝配與產(chǎn)品設(shè)計(jì)——可裝配性設(shè)計(jì)原則避免零件間在輸送過(guò)程中發(fā)生纏結(jié)、搭疊、相互套入等影響裝配的問(wèn)題盡量采用自定位零件保證零件和子裝配在裝配中便于抓取而且不易受損設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮零件插裝方向、路徑對(duì)裝配難度的影響（4）柔性自動(dòng)化裝配線(xiàn)——裝配機(jī)器人的結(jié)構(gòu)及技術(shù)指標(biāo)最大抓取重量定位精度重復(fù)定位精度速度和工作范圍5.6裝配線(xiàn)裝配機(jī)器人示教盒（3）自動(dòng)化裝配與產(chǎn)品設(shè)計(jì)5.6裝配線(xiàn)裝配機(jī)器人示教盒67（4）柔性自動(dòng)化裝配線(xiàn)——柔性自動(dòng)化裝配線(xiàn)的組成與原理裝配機(jī)器人系統(tǒng)物料輸送系統(tǒng)零件自動(dòng)供料系統(tǒng)工具（手爪）自動(dòng)更換裝置及工具庫(kù)傳感系統(tǒng)基礎(chǔ)件系統(tǒng)控制系統(tǒng)質(zhì)量檢驗(yàn)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)

5.6裝配線(xiàn)12裝配機(jī)器人作業(yè)示意圖1－氣動(dòng)手爪2－振動(dòng)供料器（4）柔性自動(dòng)化裝配線(xiàn)5.6裝配線(xiàn)12裝配機(jī)器人作業(yè)示意68（1）裝配線(xiàn)平衡

——也稱(chēng)為工序同期化，是指在滿(mǎn)足生產(chǎn)節(jié)拍和產(chǎn)品各零部件裝配順序的條件下，在劃分裝配工序或工作站時(shí)使每個(gè)工作站的作業(yè)時(shí)間盡量相同或相近。（2）平衡方法——解析方法——啟發(fā)式方法（3）分級(jí)位置加權(quán)法——最小作業(yè)單元：在裝配線(xiàn)上進(jìn)行產(chǎn)品裝配的作業(yè)任務(wù)可分解為若干個(gè)最小的裝配作業(yè)任務(wù)單元?！钚∽鳂I(yè)單元的加權(quán)值，其計(jì)算公式為：

5.6.3裝配線(xiàn)的平衡方法5.6裝配線(xiàn)（1）裝配線(xiàn)平衡5.6.3裝配線(xiàn)的平衡方法5.6裝配線(xiàn)69（3）分級(jí)位置加權(quán)法——步驟：1）按各最小作業(yè)單元在裝配線(xiàn)上的先后順序畫(huà)出裝配順序圖，并將相應(yīng)裝配作業(yè)時(shí)間標(biāo)于單元號(hào)上方2）確定生產(chǎn)線(xiàn)裝配節(jié)拍T，計(jì)算每個(gè)最小作業(yè)單元的加權(quán)值3）將各最小作業(yè)單元按加權(quán)值從大到小排列成順序表，并令代表工作站編號(hào)的變量k=04）令k=k+1，Tk=T5）從順序表中按權(quán)值從大到小的順序選出滿(mǎn)足ti≤Tk的第一個(gè)最小作業(yè)單元，其單元號(hào)為i，若找不到這樣的最小作業(yè)單元，則轉(zhuǎn)向步驟7)6）將最小作業(yè)單元i分配給工作站k，并從順序表中刪除單元i并將

Tk的值減去ti，若順序表已空，則表明完成裝配線(xiàn)平衡，否則轉(zhuǎn)向步驟5)7）若Tk=T，則表明設(shè)定的節(jié)拍時(shí)間太短，無(wú)解，否則，轉(zhuǎn)向步驟4）5.6裝配線(xiàn)（3）分級(jí)位置加權(quán)法5.6裝配線(xiàn)70（3）分級(jí)位置加權(quán)法——平衡效果好壞可采用裝配線(xiàn)平衡率LE進(jìn)行評(píng)價(jià)，其計(jì)

算公式為：

式中，Tk為第k個(gè)最小作業(yè)單元的裝配作業(yè)時(shí)間；

n為裝配工作站數(shù)；T為裝配線(xiàn)節(jié)拍。

5.6裝配線(xiàn)（3）分級(jí)位置加權(quán)法5.6裝配線(xiàn)71（4）最大設(shè)定準(zhǔn)則法

——加權(quán)因子在每次調(diào)整排列后需重新計(jì)算，具體步驟：

（1）按各最小作業(yè)單元在裝配線(xiàn)上的先后順序畫(huà)出裝配順序圖，并將相應(yīng)裝配作業(yè)時(shí)間標(biāo)于單元號(hào)上方。（2）確定裝配線(xiàn)節(jié)拍T，令k=0，S為包含所有最小作業(yè)單元的集合。（3）令k=k+1，Tk=T。（4）對(duì)于S中的每個(gè)最小作業(yè)單元計(jì)算其加權(quán)值，找出滿(mǎn)足ti≤Tk的權(quán)值最大的單元i，若找不出這樣的單元，則轉(zhuǎn)向步驟（6），否則進(jìn)行下一步。（5）將單元i和其他按順序在i單元之前裝配的各裝配單元分配給工作站k，并從S中刪去這些單元，將Tk的值減去wi，若此時(shí)S已空，則表明完成裝配線(xiàn)平衡，否則轉(zhuǎn)向步驟（4）。（6）若Tk=T，則表明設(shè)定的節(jié)拍時(shí)間太短，無(wú)解，平衡到此結(jié)束；若Tk<T，則轉(zhuǎn)向步驟（3）進(jìn)行下一輪計(jì)算。

5.6裝配線(xiàn)（4）最大設(shè)定準(zhǔn)則法5.6裝配線(xiàn)72（5）案例：兩種啟發(fā)式平衡方法的應(yīng)用

設(shè)裝配某產(chǎn)品的節(jié)拍為10s，各最小作業(yè)單元裝配的先后順序及所需裝配時(shí)間如圖所示，則可計(jì)算出各最小作業(yè)單元的加權(quán)值并列出順序表。

5.6裝配線(xiàn)裝配單元權(quán)值順序表裝配單元i987563412裝配單元裝配作業(yè)時(shí)間ti252632154裝配單元加權(quán)值wi30272217107554（5）案例：兩種啟發(fā)式平衡方法的應(yīng)用5.6裝配線(xiàn)裝配單元73（5）案例：兩種啟發(fā)式平衡方法的應(yīng)用——采用分級(jí)位置加權(quán)法（1）分級(jí)表中的最小作業(yè)單元順序?yàn)?，8，7，5，6，3，4，1，2。（2）根據(jù)上述平衡方法，將單元9分配給工作站1，然后將9從順序表中刪去，且T1=10-t9=8s。此時(shí)，順序表中最先滿(mǎn)足

ti≤T1的是單元8，將其從順序表中刪去，T1=8-t8=3s。同理可刪去7，且T1=3-t7=1s。接著刪去滿(mǎn)足ti≤T1的單元4，且

T1=0s。（3）此時(shí)表中只剩5，6，3，1，2，均不滿(mǎn)足條件ti≤T。這樣就可轉(zhuǎn)而根據(jù)剩下的單元分配工作站2，并以此類(lèi)推，最終可確定出該裝配線(xiàn)可劃分為4個(gè)工作站，它們所對(duì)應(yīng)的最小作業(yè)單元分配情況為：（9，8，7，4），（5，6），（3，1），（2），各工作站的裝配作業(yè)時(shí)間分別為10s，9s，7s，4s。

LE=（10+9+7+4）/（4×10）=75%

5.6裝配線(xiàn)采用分級(jí)位置加權(quán)法的工作站布置2（5）案例：兩種啟發(fā)式平衡方法的應(yīng)用5.6裝配線(xiàn)采用分級(jí)74（5）案例：兩種啟發(fā)式平衡方法的應(yīng)用——采用最大設(shè)定準(zhǔn)則法（1）仍以原圖所示為例，第一輪計(jì)算中各最小作業(yè)單元的加權(quán)值標(biāo)于下圖，圖中小于等于節(jié)拍時(shí)間的最大加權(quán)值為

w6=10，為t1、t3、t6之和。5.6裝配線(xiàn)a)采用最大設(shè)定準(zhǔn)則法的工作站布置（5）案例：兩種啟發(fā)式平衡方法的應(yīng)用5.6裝配線(xiàn)a)采75（5）案例：兩種啟發(fā)式平衡方法的應(yīng)用——采用最大設(shè)定準(zhǔn)則法（2）將單元6及按裝配順序在其之前的單元1、3分配給第一個(gè)工作站并從圖中刪去1、3、6。對(duì)剩余各單元加權(quán)值重新計(jì)算結(jié)果如圖所示。（3）同理可選出單元2和5并分配給第二個(gè)工作站。根據(jù)同樣方法，剩下的單元分配給第3工作站，如圖所示。5.6裝配線(xiàn)b)采用最大設(shè)定準(zhǔn)則法的工作站布置c)采用最大設(shè)定準(zhǔn)則法的工作站布置（5）案例：兩種啟發(fā)式平衡方法的應(yīng)用5.6裝配線(xiàn)b)采76（5）案例：兩種啟發(fā)式平衡方法的應(yīng)用——采用最大設(shè)定準(zhǔn)則法（4）該裝配線(xiàn)被劃分為3個(gè)工作站，它們所對(duì)應(yīng)的裝配單元分配情況為：（1，3，6），（2，5），（4，7，8，9），如圖所示，可算出這種方案的裝配線(xiàn)平衡率達(dá)到了100%。

5.6裝配線(xiàn)d)采用最大設(shè)定準(zhǔn)則法的工作站布置136254789（5）案例：兩種啟發(fā)式平衡方法的應(yīng)用5.6裝配線(xiàn)d)采775.1制造自動(dòng)化簡(jiǎn)述

5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)

5.3加工中心

5.4虛擬軸機(jī)床5.5工業(yè)機(jī)器人5.6裝配線(xiàn)5.7自動(dòng)導(dǎo)向車(chē)5.8質(zhì)量檢測(cè)及裝備5.9柔性制造系統(tǒng)（FMS）主要內(nèi)容第5章先進(jìn)制造裝備及技術(shù)5.1制造自動(dòng)化簡(jiǎn)述主要內(nèi)容第5章先進(jìn)制造裝備及技術(shù)785.1制造自動(dòng)化簡(jiǎn)述（1）發(fā)展——單機(jī)自動(dòng)化——自動(dòng)線(xiàn)——數(shù)控機(jī)床——加工中心——柔性制造系統(tǒng)——計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（2）發(fā)展方向——柔性化——集成化——智能化5.1.1制造自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展5.1制造自動(dòng)化簡(jiǎn)述（1）發(fā)展5.1.1制造自動(dòng)化技術(shù)795.1制造自動(dòng)化簡(jiǎn)述（1）制造自動(dòng)化——是指用機(jī)電設(shè)備工具取代或放大人的體力，甚至取代和延伸人的智力，以自動(dòng)完成特定的作業(yè)，實(shí)現(xiàn)

人機(jī)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)和優(yōu)化。——包括:物料的存儲(chǔ)、運(yùn)輸、加工、裝配和檢驗(yàn)等各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的自動(dòng)化

——任務(wù)：研究制造過(guò)程的規(guī)劃、管理、組織、控制與操作等的自動(dòng)化5.1.2制造自動(dòng)化技術(shù)的內(nèi)容5.1制造自動(dòng)化簡(jiǎn)述（1）制造自動(dòng)化5.1.2制造自動(dòng)805.1制造自動(dòng)化簡(jiǎn)述（2）制造自動(dòng)化按對(duì)象可以分為——單機(jī)自動(dòng)化——制造過(guò)程自動(dòng)化——制造系統(tǒng)管理自動(dòng)化（3）制造自動(dòng)化技術(shù)內(nèi)容——數(shù)控技術(shù)——工業(yè)機(jī)器人——柔性制造系統(tǒng)（FMS）——自動(dòng)檢測(cè)及信號(hào)識(shí)別技術(shù)——過(guò)程設(shè)備工況監(jiān)測(cè)與控制

5.1制造自動(dòng)化簡(jiǎn)述（2）制造自動(dòng)化按對(duì)象可以分為815.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)（1）發(fā)展——第一代數(shù)控系統(tǒng)：1952年MIT研制出一臺(tái)二坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)數(shù)控銑床——第二代數(shù)控系統(tǒng)：1959年3月，Kenney＆TreckerCorp．發(fā)明了帶有自動(dòng)換刀裝置的數(shù)控機(jī)床MC——第三代數(shù)控系統(tǒng)：1965年，出現(xiàn)體積小，功耗低的小規(guī)模集成電路——第四代數(shù)控系統(tǒng)：1970年前后，大規(guī)模集成電路及小型計(jì)算機(jī)——第五代數(shù)控系統(tǒng)：1974年，以微處理器為核心的數(shù)控系統(tǒng)——第六代數(shù)控系統(tǒng)：1990年，基于PC(微機(jī))數(shù)控系統(tǒng)5.2.1數(shù)控機(jī)床的發(fā)展5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)（1）發(fā)展5.2.1數(shù)控機(jī)床的發(fā)展825.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)5.2.2數(shù)控機(jī)床的組成（1）CNC裝置

——計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置，即CNC裝置，是CNC系統(tǒng)的核心，由

微處理器（CPU）、存儲(chǔ)器、各種I/O接口及外圍邏輯電路等構(gòu)成，主要功能有：①多坐標(biāo)控制；②實(shí)現(xiàn)多種函數(shù)的插補(bǔ)；③信息轉(zhuǎn)換功能；④補(bǔ)償功能；⑤多種加工方式選擇；⑥具有故障自診斷功能；⑦通信和聯(lián)網(wǎng)功能等。

5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)5.2.2數(shù)控機(jī)床的組成（1）CN83（2）可編程邏輯控制器PLC（輔助控制）——可編程邏輯控制器PLC，也是一種以微處理器為基礎(chǔ)的通用型自動(dòng)控制裝置，又稱(chēng)為PC（ProgrammableController）或PMC（ProgrammableMachineController），用于完成數(shù)控機(jī)床的各種邏輯運(yùn)算和順序控制。（3）機(jī)床操作面板（OperatorPanel）——主要用于手動(dòng)方式下對(duì)機(jī)床的操作以及自動(dòng)方式下對(duì)機(jī)床的操作或干預(yù)。（4）數(shù)控面板——主要由顯示器、手動(dòng)數(shù)據(jù)輸入（ManualDataInput，簡(jiǎn)稱(chēng)MDI）鍵盤(pán)組成，又稱(chēng)為MDI面板。

5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)（2）可編程邏輯控制器PLC（輔助控制）5.2數(shù)控機(jī)床及84（5）進(jìn)給伺服系統(tǒng)——由進(jìn)給伺服單元和伺服電機(jī)組成，還應(yīng)包括位置檢測(cè)反饋裝置。——脈沖當(dāng)量或最小設(shè)定單位，CNC裝置每發(fā)出一個(gè)控制脈沖，機(jī)床刀架或工作臺(tái)的移動(dòng)距離

5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)（5）進(jìn)給伺服系統(tǒng)5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)85（6）主軸伺服系統(tǒng)——主軸驅(qū)動(dòng)與進(jìn)給驅(qū)動(dòng)區(qū)別很大，電機(jī)功率輸出應(yīng)為

2.2~250KW；——進(jìn)給電機(jī)一般是恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，而主電機(jī)除了有較大范圍的恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速外，還要有較大范圍的恒功率調(diào)速。

5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)（6）主軸伺服系統(tǒng)5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)86（7）機(jī)床本體——主傳動(dòng)系統(tǒng)及主軸部件（電主軸）；

5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)（7）機(jī)床本體5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)87（7）機(jī)床本體——進(jìn)給系統(tǒng)（滾珠絲杠、滾動(dòng)導(dǎo)軌）

5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)（7）機(jī)床本體5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)88（7）機(jī)床本體——數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)

5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)（7）機(jī)床本體5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)89（7）機(jī)床本體——刀具及自動(dòng)換刀系統(tǒng)

5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)（7）機(jī)床本體5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)90（1）分類(lèi)——按工藝用途分金屬切削類(lèi)數(shù)控機(jī)床金屬成形類(lèi)數(shù)控機(jī)床數(shù)控特種加工機(jī)床——按伺服控制系統(tǒng)分開(kāi)環(huán)控制數(shù)控機(jī)床閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床半閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床

5.2.3數(shù)控機(jī)床的分類(lèi)與特點(diǎn)5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)（1）分類(lèi)5.2.3數(shù)控機(jī)床的分類(lèi)與特點(diǎn)5.2數(shù)控機(jī)床及91（1）分類(lèi)——按數(shù)控系統(tǒng)的功能水平分高檔數(shù)控機(jī)床中檔數(shù)控機(jī)床低檔數(shù)控機(jī)床（2）特點(diǎn)——高精度——高效率——高柔性——高自動(dòng)化——高效益5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)（1）分類(lèi)5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)92（1）運(yùn)動(dòng)控制——點(diǎn)位控制刀具點(diǎn)到另點(diǎn)精確定位運(yùn)動(dòng)對(duì)軌跡不作控制要求運(yùn)動(dòng)過(guò)程中不進(jìn)行任何加工適用范圍：數(shù)控鉆床、數(shù)控鏜床、數(shù)控沖床和數(shù)控測(cè)量機(jī)——直線(xiàn)控制控制點(diǎn)到點(diǎn)的精確定位要求以給定的進(jìn)給速度進(jìn)行直線(xiàn)移動(dòng)和切削加工5.2.4數(shù)控加工原理5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)（1）運(yùn)動(dòng)控制5.2.4數(shù)控加工原理5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)93（1）運(yùn)動(dòng)控制——輪廓控制：對(duì)多個(gè)坐標(biāo)軸同時(shí)進(jìn)行控制，使之協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)(坐標(biāo)聯(lián)動(dòng))，使刀具相對(duì)工件按程序規(guī)定的軌跡和速度運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中進(jìn)行連續(xù)切削加工。5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)XTΔLiLΔYiΔtiΔXiΔL2ΔL1ΔL0Y（1）運(yùn)動(dòng)控制5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)XTΔLiLΔYiΔt94（2）坐標(biāo)系——數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)軸系及運(yùn)動(dòng)方向5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系+Z+X+Y+Z+Y+X、+Y或+Z+X’+X+A+B+Z’+C+A、+B或+C+Y’（2）坐標(biāo)系5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系+Z+X+Y+95（2）坐標(biāo)系——數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)軸系及運(yùn)動(dòng)方向5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)立式升降臺(tái)數(shù)控銑床數(shù)控車(chē)床的標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系+C’+Z+X（2）坐標(biāo)系5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)立式升降臺(tái)數(shù)控銑床數(shù)控車(chē)96（3）插補(bǔ)原理（Interpolation）

——概念：機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)依據(jù)一定方法確定刀具運(yùn)動(dòng)軌跡、進(jìn)而產(chǎn)生基本廓型的過(guò)程?！N類(lèi)直線(xiàn)插補(bǔ)圓弧插補(bǔ)——方法基準(zhǔn)脈沖插補(bǔ)：步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的開(kāi)環(huán)系統(tǒng)逐點(diǎn)比較法數(shù)字積分法

數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ)：閉環(huán)或半閉環(huán)系統(tǒng)直線(xiàn)函數(shù)法擴(kuò)展數(shù)字積分法5.2數(shù)控機(jī)床及技術(shù)（3）插補(bǔ)原理（Interpolation）5.2數(shù)控機(jī)97（4）逐點(diǎn)比較法

——插補(bǔ)原理——逐點(diǎn)比較法直線(xiàn)插補(bǔ)偏差函數(shù)構(gòu)造

直線(xiàn)插補(bǔ)時(shí)，通常將坐標(biāo)原點(diǎn)設(shè)在直線(xiàn)起點(diǎn)上。對(duì)于第一象限直線(xiàn)OA，如右圖所示，其方程可表示為：