机电一体化专业英语教学作者宋主民中文译文机电一体化3A.doc

第二部分 机电一体化的生产系统（模式） 第8章 设备自动化阶段 8.1 引言 本书由此转入机电一体化的生产系统部分，它包括四个阶段，即设备自动化阶段；柔性自动化阶段；数据自动化阶段和决策自动化阶段。 从20世纪50至60年代，制造业进入设备自动化阶段，这一阶段以NC机床，工业机器人和三坐标测量机为代表。 8.2 数字控制（NC）机床 什么是NC机床？NC机床的特点是机床的运动部件包括电动机、齿轮副、丝杠-螺母副和溜板-导轨副等由一数控系统控制和一伺服驱动系统驱动。NC机床有下列优点： 1。能加工复杂形状零件如火箭和飞机的零、部件。 2。由于在NC机床中所用的程序载体是软介质，如易于修改的穿孔纸带或磁带，所以不再有机床的通用性和自动性之间的矛盾，这导致可实现小批量甚至一样一件生产的自动化，从而极大地促进了新产品的设计和制造，使我们的生活丰富多彩。 3。提高了产品质量的可靠性 这是由于防止了工人的误操作和提高了一批零件的重复尺寸精度，即降低了成批生产中的尺寸分散度。 4。用计算机控制机床使操作员释负于紧张而专注的加工。 当然，NC机床比传统的万能机床要昂贵得多，并对操作和维修人员有更高的要求。 8.3 NC/CNC系统的组成 图8.1和8.2分别表示NC和CNC机床的结构。它们的区别是，NC机床的数控单元是一个复杂的包含大量电子元件的电路，这些元件有二极管，三极管和MSI（中规模集成电路）。它是用于控制一种特定的NC机床而没有通用性 图8.1 NC机床的系统组成 图8.2 CNC机床的系统组成 在CNC系统中，采用微型计算机存储不同的控制软件并通过专门的接口电路去控制不同类型的NC机床。 8.4 NC机床编程系统 8.4.1 零件的NC编程的程序载体 1。NC程序的内容 NC机床按输入的零件加工程序工作，程序中包括了相对于零件的刀具的轨迹；加工工艺参数如进给速度、主轴转速和辅助开关动动作等。程序以专门的格式代码记录在各种介质内，包括穿孔纸带、盒式磁带或磁盘等。零件加工程序用输入设备如纸带阅读机、盒式磁带阅读机或磁盘驱动器输入NC控制单元。它也能用MDI（手工数据输入）方式输入CNC单元。 2。一个程序段的编码和格式 NC程序用英文字母和数字的不同组合而写成，程序经过编码并载入8通道穿孔纸带如图8.3所示。在中间通道的小孔是用于引导纸带的运动。左边通道的孔是用于补足每排孔使之能成为偶数，用以检验穿孔的正确性。 图8.3 NC穿孔纸带 3。NC程序的内容 一个零件的加工程序含有很多程序段，每段包含各种信息或称其为每个操作所必需的指令。这些指令分为三类： 1）表示刀具运动的信息，包括位置、方向和位移指令等。在程序中的连续的几个轴的位移数字需要用分隔符号X、Y和Z等来分开，这些分隔符号也叫做其后跟数字的“称呼”（英文是address,在此不应翻译成“地址”）。进给方向指令包括直线或园弧的插补方向，即直线段在哪个象限内，以及园弧段是顺时针或是逆时针方向。同时还包括偏置指令，即刀具的路径是偏向加工轮廓的左边或右边。 2）切削参数包括进给速度和转速等，它们用F和S指令表示。 3）辅助功能指令包括刀具选择；起、停电动机或冷却液指令，以及计划停车和停车等。 8.4.2 手工和自动编程系统 NC编程包括手工编程和计算机辅助编程或称自动编程。手工编程用人工产生全部加工信息，其缺点有易于出错，要做大量工作，要消耗大量时间用于编程，甚至超过加工所需时间的几十甚至上百倍，从而严重阻碍了NC机床效率的发挥。自动编程采用一种APT类的NC语言编写零件原程序，然后经过自动编软件系统的主处理器程序处理成为刀具位置（CL）数据，再经后置处理程序处理以产生能被专用的控制系统接受的加工指令。 在自动编程系统，编程人员只需熟悉APT类语言的语法以及如何定义描述零件的几何元素和加工路径，从而编写零件的源程序，大量的计算工作则留给计算机去完成以产生NC加工指令。计算机辅助编程不仅能大大地提高效率和取消手工计算，还能避免发生人工误差。 8.4.3 NC 自动编程的类型和发展趋势 在20世纪50年代初期，美国MIT（麻省理工学院）于1955年公布了APT（自动编程工具），此后相继开发了加工曲线的APT-2系统，加工3～5坐标立体曲面的APT-3系统和加工自由曲面的APT-4系统，其中的数值计算程序是用FORTRAN算法语言编写的。 有几个国家根据其本身的要求开发了几种各具特点的APT类的自动编程系统，包括德国的用于点位NC系统的EXAPT-1、用于车削NC系统的EXAPT-2和用于铣削的EXAPT-3系统；法国的用于点位N