数控系统常见术语详解.docx
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数控系统常见术语详解
数控系统常见术语详解
增量编码器（Incrementpulsecoder）
回转式位置测量元件，装于电动机轴或滚珠丝杠上，回转时发出等间隔脉冲表示位移量。
由于没有记忆元件，故不能准确代表机
床的位置。
只有在机床回零，建立了机床坐标系的零点后，才能表示出工作台或刀具的位置。
使用时应该注意的是，增量编码器
的信号输出有两种方式：
串行和并行。
个别数控系统与此对应有串行接口和并行接口。
绝对值编码器（Absolutepulsecoder）
回转式位置测量元件，用途与增量编码器相同，带有记忆元件，可以实时地反映机床的实际位置。
关机后的位置也不会丢失，机
床开机后不用回零点，即可立即投入加工运行。
与增量编码器一样，使用时应注意脉冲信号的串行与并行输出。
主轴定向（Orientation）
为了执行主轴定位或者换刀，必须将机床主轴在回转的圆周方向定位与于某一转角上，作为动作的基准点。
一般有以下4种方法：
用位置编码器定向、用磁性传感器定向、用外部一转信号（如接近开关）定向、外部机械方法定向。
双驱动控制（Tandemcontrol）
对于大工作台，一个电动机的力矩不足以驱动时，可以用两个电动机协同驱动。
两个轴中一个是主动轴，另一个为从动轴。
主动轴
接收CNC的控制指令，从动轴增加驱动力矩。
刚性攻丝（Rigidtapping）
攻丝操作不使用浮动卡头而是由主轴的回转与攻丝进给轴的同步运行实现。
主轴回转一转，攻丝轴的进给量等于丝锥的螺距，这样
可提高精度和效率。
欲实现刚性攻丝，主轴上必须装有位置编码器（通常是1024脉冲/每转），并要求编制相应的梯形图，设定有
关的系统参数。
刀具补偿存储器A,B,C（ToolcompensationmemoryA,B,C）
刀具补偿存储器一般可用参数设为A型、B型或C型的任意一种。
其外在表现是：
A型不区分刀具的几何形状补偿量和磨损补偿量。
B型是把几何形状补偿与磨损补偿分开。
C型不但将几何形状补偿与磨损补偿分开，将刀具长度补偿代码与半径补偿代码也分开。
长度补偿代码为H，半径补偿代码为D。
DNC运行（DNCOperation）
是自动运行的一种工作方式。
用RS-232C或RS-422口将CNC系统或计算机连接，加工程序存在计算机的硬盘或软盘上，一段段地
输入到CNC，每输入一段程序即加工一段，这样可解决CNC内存容量的限制。
提前预测控制（Advancedpreviewcontrol）（M）
该功能是提前读入多个程序段，对运行轨迹插补和进行速度及加速度的预处理。
这样可以减小由于加减速和伺服滞后引起的
跟随误差，刀具在高速下比较精确地跟随程序指令的零件轮廓，使加工精度提高。
预读控制包括以下功能：
插补前的直线加
减速；拐角自动降速等功能。
极坐标插补（Polarcoordinateinterpolation）（T）
极坐标编程就是把两个直线轴的笛卡尔坐标系变为横轴为直线轴，纵轴为回转轴的坐标系，用该坐标系编制非圆型轮廓的加
工程序。
通常用于车削直线槽，或在磨床上磨削凸轮。
NURBS插补（NURBSInterpolation）（M）
汽车和飞机等工业用的模具多数用CAD设计，为了确保精度，设计中采用了非均匀有理化B-样条函数（NURBS）描述雕刻
（Sculpture）曲面和曲线。
因此，CNC系统设计了相应的插补功能，这样，NURBS曲线的表示式就可以直接指令CNC，
避免了用微小的直线线段逼近的方法加工复杂轮廓的曲面或曲线。
自动刀具长度测量（Automatictoollengthmeasurement）
在机床上安装接触式传感器，和加工程序一样编制刀具长度的测量程序（用G36，G37），在程序中要指定刀具使用的偏置
号。
在自动方式下执行该程序，使刀具与传感器接触，从而测出其与基准刀具的长度差值，并自动将该值填入程序指定的偏
置号中。
Cs轴轮廓控制（CsContourcontrol）
Cs轮廓控制是将车床的主轴控制变为位置控制实现主轴按回转角度的定位，并可与其它进给轴插补以加工出形状复杂的工件。
手动绝对值开/关（ManualabsoluteON/OFF）
用来决定在自动运行时，进给暂停后用手动移动的坐标值是否加到自动运行的当前位置值上。
手轮中断（Manualhandleinterruption）
在自动运行期间摇动手轮，可以增加运动轴的移动距离。
用于行程或尺寸的修正。
PMC控制轴（AxiscontrolbyPMC）
由PMC（可编程机床控制器）控制的进给伺服轴。
控制指令编在PMC的程序（梯形图）中，由于修改不便，故这种方法通常只
用于移动量固定的进给轴控制。
Cf轴控制（CfAxisControl）（T系列）
车床系统中，主轴的回转位置（转角）控制和其它进给轴一样由进给伺服电动机实现。
该轴与其它进给轴联动进行插补，
加工任意曲线。
（常见于较老式车床系统中）
位置跟踪（Follow-up）
当伺服关断、急停或伺服报警时若工作台发生机械位置移动，在CNC的位置误差寄存器中就会有位置误差。
位置跟踪功能就是
修改CNC控制器监测的机床位置，使位置误差寄存器中的误差变为零。
当然，是否执行位置跟踪应该根据实际控制的需要而定。
简易同步控制（Simplesynchronouscontrol）
两个进给轴一个是主动轴，另一个是从动轴，主动轴接收CNC的运动指令，从动轴跟随主动轴运动，从而实现两个轴的同步移
动。
CNC随时监视两个轴的移动位置，但是并不对两者的误差进行补偿，如果两轴的移动位置超过参数的设定值，CNC即发出
报警，同时停止各轴的运动。
该功能常用于大工作台的双轴驱动。
三维刀具补偿（Three-dimensiontoolcompensation）（M）
在多坐标联动加工中，刀具移动过程中可在三个坐标方向对刀具进行偏移补偿。
可实现用刀具侧面加工的补偿，也可实现用刀
具端面加工的补偿。
刀尖半径补偿（Toolnoseradiuscompensation）（T）
车刀的刀尖都有圆弧，为了精确车削，根据加工时的走刀方向和刀具与工件间的相对方位对刀尖圆弧半径进行补偿。
刀具寿命管理（Toollifemanagement）
使用多把刀具时，将刀具按其寿命分组，并在CNC的刀具管理表上预先设定好刀具的使用顺序。
加工中使用的刀具到达寿命值
时可自动或人工更换上同一组的下一把刀具，同一组的刀具用完后就使用下一组的刀具。
刀具的更换无论是自动还是人工，都
必须编制梯形图。
编制机械制造工艺规程中几种先进技术的综合应用
作者：
韩亚利李长林
引言
近年来随着计算机及网络技术的不断发展和应用软件的开发推广。
越来越多的企业已经使用各种应用软件系统，以提高产品的设计生产水平和工作效率。
但是怎样进一步完善（或有机地集成）所使用的应用软件，解决了使用单个应用软件时出现的系统功能的不兼容问题，便成为许多使用方关注的焦点。
本文以编制机制工艺规程为例，简要介绍和分析目前应用的几种先进技术的基本方法及其综合应用．并讨论使计算机辅助工艺设计CAPP软件的开发平台趋向统一的发展方向。
1成组工艺GT
成组工艺GT（GroupTechnology）是把品种繁多的各种单件小批量生产的零件，根据其外形结构、技术要求、加工方法的相似性，把零件分成若干组，在每一组零件中选出一个代表性零件（可以是实际存在的，也可是假想的，但须包括组内所有零件的加工要素），根据这个代表零件制定出典型的工艺规程，选定和设计一组机床及工艺设备。
并把它们组成一个专门的工段或车间。
当加工对象由一种零件转变为同组内另一种零件时，由于技术要求、结构、工艺的相似。
可以不改变加工方法和加工设备。
甚至连控制用的凸轮、挡铁及工夹具都不用更换，或者只需略做调整，便可加工生产。
例如．运用奥匹兹分类方法拆分代号为12031的零件结构，见图1。
该零件是一个回转体零件，L/D=75／48．5=1．5，所以第一位数是1；一端有台阶，并有紧固螺纹，所以第二位数是2；无内孔，所以第三位数是0；需要加工键槽，所以第四位数是3；有四个轴向孔，与其它要素无位置要求，所以第五位数是1。
按成组方式组织零件生产时，按零件的结构特征、工艺特征加工设备特征，将各零件进行分组、归类与编码。
然后建立每类零件的典型图库和成组加工工艺库。
制定零件成组加工工艺的方法有：
1）虚拟零件法。
在一个零件组中，先设计一个能够包含这组零件全部几何特征的虚拟零件，拥其有加工族中全部零件需要加工的表面．然后按这个虚拟零件进行工艺设计，即为该组零件的成组工艺。
2）复合工艺路线法。
在零件族内找出一个结构最复杂、工艺路线最长的零件作为代表。
然后将族内其他零件有代表性而没有工序的也加入进去，从而获得一条满足全族零件加工要求的复合工艺路线。
2计算机辅助工艺设计CAPP
现有工艺设计中，工艺数据的汇总、计算、抄写等重复性劳动要占到总工作量的50％．60％．加上各种工艺基础数据的生成与文档管理，工艺管理工作占全部工作量的80％左右。
工艺人员的很大一部分时间是用于工艺数据的汇总统计、重复填写等工作，因此普遍存在着下列问题：
1）设计效率低、设计周期长而且设计成本较高；2）设计的个性化色彩浓重，样式繁多，不利于管理；3）设计质量参差不齐，难于实现优化设计；4）工艺人员短缺和老化。
CAPP（ComputerAidedProcessPlanning）不仅从根本上解决了这些问题。
而且能够使工艺设计人员从繁重的劳动中解放出来。
从而投入更多的精力进行先进工艺的研究和实施。
目前，国内外研制和实际使用的CAPP系统可以分为三种类型：
派生式CAPP系统；创成式CAPP系统；综合式CAPP系统。
综合式CAPP系统是将派生式系统、创成式系统与人工智能结合在一起，综合而成的一种系统。
目前，世界上应用的CAPP系统大部分属于派生式系统，其原因是派生式CAPP系统是适合于回转类零件计算机辅助工艺规程设计的主要方式，基本原理见图2。
图2派生式CAPP系统工作原理
以成组工艺GT为基础．先将工艺流程相似的零件汇集成零件组，然后使用综合零件法或综合路线法，为每一个零件组制定适合本企业的成组工艺规程，这些标准工艺规程以一定的形式存储在计算机的数据库中．当需要设计某零件的工艺规程时，计算机根据输入的零件成组编码．查找该零件所属的零件组，检索并调出相应零件组的标准工艺规程．在此基础上再按每个零件的结构和工艺特征．对标准工艺规程进行删改和编辑，便可以得到该零件的工艺规程。
例如，运用计算机辅助工艺过程设计系统来编制某一零件的工艺规程，见图3。
图3加工中心加工某零件的工作路线
3CAPP的发展趋势
由于国内企业工艺编程规范的多样性．造成现有CAPP软件开发标准的不统一，从而导致了CAPP软件与CAD／CAM软件的兼容困难。
因而，CAPP软件开发平台的趋向统一是未来的发展趋势。
产品数据管理PDMfProductDataManagement）技术作为新兴的技术．它的出现为人们打开了薪的思路。
以PDM系统作为集成框架．将已有的传统应用软件AutoCAD和CAPP等进行有机的集成．这时CAD、CAPP系统就会成为产品开发总环境下的有机组成部分。
PDM系统不仅管理了产品从结构设计到工艺设计所需要的和所产生的全部信息。
并为产品的结设计到工艺设计提供了统一的编码标准：
因而使信息流动更加通畅．保证了数据的统一和共享，见图4。
图4PDM的CAD/CAPP集成系统
4结束语
PDM系统是连接CAPP/CAD／CAM系统的桥梁，是发展计算机集成制造的关键技术。
随着科学技术的发展和先进制造技术的应用。
进一步开发和应用PDM系统．不仅可以较好地解决CAPP软件与CAD／CAM软件的兼容困难，而且可以提高CAPP/CAD／CAM系统的应用水平及效率．为PDM及ERP的后续实施打下坚实基础，并逐步实现工艺技术部门的规范化、系统化、信息化。
为企业提高产品开发生产的经济效益提供强有力的保证。
（end）机械零件的检测与误差原因解析
论文关键词：
检测 误差 原因分析
论文摘要：
检测是对机械零件中包括长度、角度、粗糙度、几何形状和相互位置等尺寸的测量。
机械零件的检测极为重要，它是把握产品质量的关键环节，检测人员必须在充分准备的基础上按照程序进行，并要分析误差的产生原因。
机械零件的技术要求很多, 它有几何形状、尺寸公差、形位公差、表面粗糙度、材质的化学成份及硬度等。
检测时先从何处着手, 用哪些量具, 采用什么样的先进方法, 是检测中技术性很强的一个问题。
为了使产品质量信得过, 避免出现错检、误检和漏检, 对此检测人员应遵守程序，做好各方面工作。
一、 测前准备
1、阅读图纸。
检验人员要通过对视图的分析, 掌握零件的形体结构。
首先分析主视图, 然后按顺序分析其它视图。
同时要把各视图由哪些表面组成, 如平面、圆柱面、圆弧面、螺旋面等, 组成表面的特征, 如孔、槽等, 它们之间的位置都要看懂、记清楚。
检验人员要认真看图纸中的尺寸, 通过看尺寸, 可以了解零件的大小, 看尺寸要从长、宽、高三个方向的设计基准进行分析, 要分清定形尺寸、定位尺寸、关键尺寸,要分清精加工面、粗加工面和非加工面。
在关键尺寸中,根据公差精度, 表面粗糙度等级分析零件在整机中的作用， 对于特殊零件, 如齿轮、蜗轮蜗杆、丝杠、凸轮等有专业功能的零件, 要会运用专业技术标准。
掌握各类机械零件的国家标准, 是检验人员的基本功。
有表面需热处理的工序零件, 应注意处理前后尺寸公差变化的情况。
检验人员还应分析图纸中的标题栏， 标题栏内标有所用材料零件名称, 通过看标题栏, 掌握零件所用材料规格、牌号和标准, 从中分析材料的工艺性能, 以及对加工质量的影响。
工作中, 我曾遇到这样一个问题， 在铣床上加工一批不锈钢支架, 因所选铣刀材料不对, 造成加工表面粗糙度不好, 并且效率较低, 严重影响了产品精度与产品质量。
我发现了问题严重性后, 选择了合适材料的铣刀, 试用后, 速度又快, 表面粗糙度又好。
2、分析工艺文件。
工艺文件是加工、检验零件的指导书, 一定要认真仔细查看。
按照加工顺序,对每个工序加工的部位、尺寸、工序余量、工艺尺寸换算都要认真审阅, 同时应了解关键工序的装夹方法, 定位基准和所使用的设备、工装夹具刀具等技术要求。
往往有个别操作者不按工艺中所制订的工序加工, 从而对整个机械零件的加工后造成不合格的后果, 这一问题常常又被检验人员所忽视。
待安装时, 不能使用, 造成了成批产品报废。
3、合理选用量具、确定测量方法。
当看清图纸和工艺文件后, 下一步就是选取恰当的量具进行机械零件检测。
根据被测工件的几何形状、尺寸大小、生产批量等选用。
如测量圆柱台阶轴时, 带公差装轴承部位, 应选用卡尺、千分尺、钢板尺等； 如测量带公差的内孔尺寸时, 应选用卡尺、钢板尺、内径百分表或内径千分尺等。
有些被测零件,用现有的量具不能直接检测, 这就要求检测人员, 根据一定的实践经验、书本理论知识, 用现有的量具进行整改, 或进行一系列检测工具的制作。
二、检测（测量）
1、合理选用测量基准。
测量基准应尽量与设计基准、工艺基准重合。
在任选基准时, 要选用精度高, 能保证测量时稳定可靠的部位作为检验的基准。
如测量同轴度、圆跳动、套类零件以内孔, 轴类零件以中心孔为基准；测量垂直度应以大面为基准；测量辊类零件的圆跳动以两端轴头下轴承的台阶（将两端轴承台阶放在“V”型铁上） 为基准。
2、表面检测。
机械零件的破坏, 一般总是从表面层开始的。
产品的性能, 尤其是它的可靠性和耐久性, 在很大程度上取决于零件表面层的质量。
研究机械加工表面质量的目的就是为了掌握机械加工中各种工艺因素对加工表面质量影响的规律, 以便运用这些规律来控制加工过程, 最终达到改善表面质量、提高产品使用性能的目的，如磕碰、划伤、变形、裂纹等。
细长轴、薄壁件注意变形、冷冲件要注意裂纹、螺纹类零件、铜材质件要注意磕碰、划伤等。
对以上检测的机械零件, 检测完后, 都要认真作记录, 特别是半成品, 对合格品、返修品、报废产品要分清, 并作上标记, 以免混淆不清。
3、检测尺寸公差。
测量时应尽量采用直接测量法, 因为直接测量法比较简便, 很直观, 无需繁琐的计算，如测量轴的直径等。
有些尺寸无法直接测量, 就需用间接测量, 间接测量方法比较麻烦, 有时需用繁琐的函数计算, 计算时要细心, 不能少一个因素，如测量角度、锥度、孔心距等。
当检查形状复杂, 尺寸较多的零件时, 测量前应先列一个清单, 对要求的尺寸写在一边, 实际测量的尺寸在另一边, 按照清单一个尺寸一个尺寸的测量, 并将测量结果直接填入实际尺寸一边。
待测量完后, 根据清单汇总的尺寸判断零件合格与否，这样既不会漏掉一个尺寸, 又能保证检测质量。
形位公差。
按国家标准规定有14 种形位公差项目。
对于测量形位公差时, 要注意应按国家标准或企业标准执行， 如轴、长方件要测量直线度， 键槽要测量其对称度。
三、测量误差与原因分析
测量过程中, 影响所得的数据准确性的因素非常多。
测量误差可以分为三大类：
随机误差、粗大误差、系统误差。
1、随机误差。
在相同条件下, 测量同一量时误差的大小和方向都是变化的, 而且没有变化的规律, 这种误差就是随机误差。
引起随机误差的原因有量具或者量仪各部分的间隙和变形, 测量力的变化, 目测或者估计的判断误差。
消除的方法主要是从误差根源予以消除（减小温度波动、控制测量力等） , 还可以按照正态分布概率估算随机误差的大小。
2、粗大误差。
粗大误差是明显歪曲测量结果的误差。
造成这种误差的原因是测量时精力不集中、疏忽大意, 比如测量人员疏忽造成的读数误差、记录误差、计算误差,以及其他外界的不正常的干扰因素。
含有粗大误差的测量值叫做坏值, 应该剔除不用。
3、系统误差。
在相同条件下, 重复测量同一量时误差的大小和方向保持不变, 或者测量时条件改变, 误差按照一定的规律变化, 这种误差为系统误差。
引起系统误差的原因有量具或者量仪的刻度不准确, 校正量具或者量仪的校正工具有误差, 精密测量时环境的温度没有在20度（摄氏温度）。
消除系统误差方法有, 测量前必须对所有计量器具进行检定, 应当对照规程进行修正消除误差。
另外, 保证刻度对准零位, 必须测量前, 仔细检查计量器具, 保证足够的准确性。
四、检验工具的要求
在对于各种设备、机床的零件和部件以及整机的尺寸精度、形状精度、位置精度、表面粗糙度、接触精度等进行检测时, 为了能够准确、合理、快捷测量可用适当的通用检验工具和专用的检验工具量具配合使用。
检验工具和量具要进行等温后才可以进行测量, 检验工具不可以放在高的温度环境以及有高的磁场中， 以免变形、磁化、锈蚀。
NC编程更自动化
CAD/CAM内插附件使NC数控编程任务的自动化程度提高了80%。
Faget公司（在荷兰的Steenwijk市）为输配电设备制造厂生产一系列产品。
该公司制造的模拟式和数字式测量仪器，应用于电力工业的控制室内。
该公司还生产环形磁性变压器，它可用作高压开关装置中的齐装测量和保护变压器。
该公司还设计和生产用于制造其大部分产品的模具。
过去，公司的设计人员采用二维CAD软件包来创建模具的设计图，他们为二维CAM系统编写一系列宏指令，用于执行大部分工艺，将设计图转化成CNC数控程序。
但采用这一方法存在一个问题：
在二维工作中，会给设计图中几何形状的设计带来很大的限制。
公司碰到的另一个问题是，二维CNC数控系统的宏指令语言有点不太灵活，难于维护。
每个几何元素不得不放置到图纸的右边层面上，或错误生成CNC数控程序。
如果设计人员在设计图中复制几何图形，程序可能会指示机床多次重复地加工同一个几何形状。
Faget公司的工程设计部负责人DickDeRooij先生说，提供给Gaget公司CAD软件的公司为他们提供了一套升级版软件，利用这套软件可以绘制三维设计图。
然而，Faget公司的软件不能编制三维设计图的程序。
于是DeRooij先生开始查阅各种CAD模型绘制软件和CAD编程软件包。
当地的SomatechApplicaties公司提出建议，让该公司试用由DP技术公司提供的EspritCAM系统和UGS公司（现已被西门子公司收购）提供的SolidEdgeCAD系统，并与其ConcurrentCAM软件插接附件相连接，在设计过程中，这可以让CAD操作人员详细地说明生产指令。
在DP技术公司VisualBasic开发环境支持下，通过Esprit应用编程接口（API），使ConcurrentCAM软件的应用成为可能。
API可支持任何Windows编程语言，允许开发者以他们自己选择的语言创建他们的宏指令和插入附件程序。
所有的菜单和工具条可以从插入附件程序内接近，因此它能够适应用户接口，满足特殊应用或特殊业务的需要。
例如，一个网络开发商可以有选择性地创建一个宏指令或插入附件，这样它将以程序不可分割的一部分出现。
Faget公司的工程师们开始采用SolidEdge系统设计零件，对模具各个部位的特性，如模具的凹穴、凸缘和孔径给出定义。
在经过机床操作和工作能力方面的培训以后，设计人员就能够编出CNC数控程序，用于零件的加工。
他们首先从选择孔径这样的加工部位开始，然后调取ConcurrentCAM插接附件。
启动第一个按钮可以让工程师们添加有关这一特性的书面文件。
这一文件也可提供给另一个人使用，因为在以后修改程序的时候，他可能会需要文件中有用的信息。
然后，设计人员再启动第二个按钮，进一步将加工所需的详细信息，如这是一个盲孔还是一个通孔等情况，添加到设计图之中，便于在创建刀具路径时使用。
点击第三个按钮，于是就出现Esprit刀具列表，以供零件加工时使用。
如果需要加工的是一个小孔，那么工程师就可以选用一根特殊的钻头。
加工时的进给量和速度与每一个通过程序数据库的刀具有密切的关系。
当工程师加工完零件的各个部位之后，就可以按最后一个按钮，通过程序生成刀具路径和加工零件所需的G代码。
然后，G代码可以在程序内模拟和验证。
有时候，设计人员可能会认识到，最后的几何形状与所要生产的零件不完全相符。
在这样的情况下，设计人员可以返回到SolidEdge软件，重新修改设计。
DeRooij先生解释说：
“这种新的方法意味着，我们很少需要采用手工方式与CAM系统的接口连接。
Esprit会自动搜索SolidEdge，以确定每一加工部位的位置、尺寸、形状和深度。
此后，它会自动地创建G代码，加工生产这些零件。
工程师只需输入某些插接附件无法确定的信息，如输入特殊切削加工所需的非标准刀具信息。
”
当工程师设计零件时，还应考虑零件如何加工。
其结果是，该公司使CNC数控编程工艺的自动化程度提高了80%。
这是因为，复杂的模具可以用比他们以前所采用的编程方法更少的时间生产出来。
DeRooij先生还指出，采用三维加工方式改进了产品的设计。
他继续说：
“这种设
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