加工中心幾何精度的研究 加工中心，作為排除了加工時(shí)人的具體干預(yù)的自動(dòng)機(jī)床，它的幾何精度檢驗(yàn)必須真實(shí)地反映其工作區(qū)內(nèi)形成工件輪廓表面的刀尖點(diǎn)相對(duì)工件運(yùn)動(dòng)軌跡的規(guī)律性要求，因此，其檢驗(yàn)的重點(diǎn)，應(yīng)該是影響工件加工的形位精度。本文就內(nèi)容改動(dòng)較大的ISO/DIS10791中的幾何精度檢驗(yàn)部分行將貫徹之際，對(duì)照目前正在執(zhí)行的JB/GQ1140-89加工中心部頒標(biāo)準(zhǔn)，發(fā)表一孔之見，探討加工中心幾何精度檢驗(yàn)的合理性。 1 揭示部件運(yùn)動(dòng)直線度的兩類誤差運(yùn)動(dòng)部件沿各坐標(biāo)軸運(yùn)動(dòng)的直線度，不僅直接影響工件的形狀精度，還間接影響工件的位置精度(通過(guò)部件運(yùn)動(dòng)的平行度、垂直度等)和尺寸精度(通過(guò)部件運(yùn)動(dòng)的定位精度)，故它是加工中心幾何精度檢驗(yàn)的重點(diǎn)和基礎(chǔ)。 眾所周知，部件的直線運(yùn)動(dòng)總是包含著六個(gè)誤差因素：運(yùn)動(dòng)部件上任一有代表性的點(diǎn)(如刀尖點(diǎn)、工件中心點(diǎn)或工作臺(tái)中心點(diǎn)等)在運(yùn)動(dòng)方向上的一個(gè)位置誤差，兩個(gè)該點(diǎn)軌跡的線誤差和三個(gè)該點(diǎn)軌跡的角度誤差(圖1)。當(dāng)僅考查部件沿X軸運(yùn)動(dòng)的直線度時(shí)，則排除位置誤差EXX這個(gè)因素，應(yīng)該檢測(cè)點(diǎn)沿Y軸(在XY平面內(nèi))和Z軸(在XZ平面內(nèi))方向平動(dòng)的線值誤差EXY、EXZ以及點(diǎn)繞X軸傾斜，繞Y軸擺動(dòng)和繞Z軸起伏的旋轉(zhuǎn)角值誤差EAX、EBX和ECX這五項(xiàng)誤差的全部，缺一不可(應(yīng)當(dāng)指出，由于阿貝誤差的影響，運(yùn)動(dòng)部件上不同的點(diǎn)受所測(cè)得角值直線度誤差的影響程度是不同的)，這是因?yàn)榻侵嫡`差和線值誤差是兩類性質(zhì)完全不同的直線度誤差。具體表現(xiàn)在：(1)它們的形成機(jī)理完全不同，線值誤差是運(yùn)行中運(yùn)動(dòng)部件平移導(dǎo)致的，角值誤差則是運(yùn)動(dòng)部件在運(yùn)行中旋轉(zhuǎn)造成的。(2)兩類誤差從理論上講不能直接相互換算，不能用一類誤差補(bǔ)償另一類誤差(當(dāng)然，角度很小時(shí)，用線值誤差近似表示角值誤差的對(duì)應(yīng)弧值是允許的)。(3)線值誤差用偏離理想直線的長(zhǎng)度值計(jì)，角值誤差則是偏離原位的繞軸線的轉(zhuǎn)角值，以比值、微角或微弧計(jì)。(4)線值誤差只能用線值檢測(cè)器具(平尺和千分表，鋼絲和顯微鏡，準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡或激光干涉儀等)檢驗(yàn)，角值誤差必須用角度檢具(水平儀、自準(zhǔn)直儀、激光干涉儀等)才能檢出。因此，少檢這五項(xiàng)誤差中的任何一項(xiàng)，都會(huì)造成直線誤差的漏檢。例如，只用千分表和平尺檢工作臺(tái)沿X軸移動(dòng)的直線度(圖2)，不論在水平面還是垂直面內(nèi)，都會(huì)出現(xiàn)圖示那種運(yùn)動(dòng)實(shí)際不平直而千分表讀數(shù)卻始終不變(示平直)的情況，漏檢了角值誤差。同樣，單用水平儀或自準(zhǔn)直儀檢工作臺(tái)沿X軸移動(dòng)的直線度時(shí)，也會(huì)在水平面或垂直面內(nèi)檢不出圖3所示那樣的的平移直線度誤差。 圖1 臥式加工中心直移部件運(yùn)動(dòng)誤差示意圖 圖2 工作臺(tái)直移的轉(zhuǎn)角誤差 圖3 工作臺(tái)直移的平移誤差 2 加工中心新、舊幾何精度標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)檢驗(yàn)項(xiàng)的評(píng)析JB/GQ1140—89加工中心精度標(biāo)準(zhǔn) 運(yùn)動(dòng)直線度檢驗(yàn) 在JB/GQ1140-89標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)各坐標(biāo)軸線運(yùn)動(dòng)直線度的檢驗(yàn)，有明顯的漏檢現(xiàn)象。例如工作臺(tái)沿X軸移動(dòng)的直線度，只通過(guò)序號(hào)G2的a和b兩項(xiàng)，檢測(cè)了它沿Z軸(水平面內(nèi))和Y軸(垂直面內(nèi))平移的兩個(gè)線值直線度誤差，又通過(guò)序號(hào)G3檢測(cè)了它繞X軸傾斜的角值直線度誤差，而漏檢了它繞Y軸的擺動(dòng)和繞Z軸的起伏兩項(xiàng)角值直線度誤差，因此檢驗(yàn)合格的機(jī)床仍可能是不合格的。這里應(yīng)當(dāng)指出，G3檢項(xiàng)稱作移動(dòng)的平行度不符合ISO230-1∶1996中平行度的定義，顯然是概念不清或名不符實(shí)。同理，Z軸方向同X軸方向相似，只檢了兩個(gè)線值和繞Z軸傾斜角值的直線度誤差，漏檢了繞X軸的起伏和繞Y軸的擺動(dòng)兩項(xiàng)角值直線度誤差。而Y軸方向則只檢了兩個(gè)線值直線度誤差，角值直線度誤差全部漏檢。此外，根本未列項(xiàng)檢驗(yàn)主軸及滑枕(有此結(jié)構(gòu)時(shí))沿軸線移動(dòng)的直線度誤差。 運(yùn)動(dòng)的平行度和垂直度檢驗(yàn) 在JB/GQ1140-89標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)有關(guān)運(yùn)動(dòng)平行度的檢驗(yàn)，只檢了主軸軸線對(duì)Z軸運(yùn)動(dòng)的平行度和X軸運(yùn)動(dòng)對(duì)工作臺(tái)T形槽或棱邊的平行度，而嚴(yán)重影響加工精度的主軸及滑枕沿其軸線運(yùn)動(dòng)對(duì)Z軸運(yùn)動(dòng)的平行度以及X軸運(yùn)動(dòng)或Z軸運(yùn)動(dòng)對(duì)工作臺(tái)面的平行度等卻未列項(xiàng)檢驗(yàn)。對(duì)有關(guān)運(yùn)動(dòng)垂直度的檢驗(yàn)，也只檢了垂直坐標(biāo)軸對(duì)工作臺(tái)面的垂直度，未檢X軸運(yùn)動(dòng)對(duì)Y軸運(yùn)動(dòng)和Z軸運(yùn)動(dòng)的垂直度。這樣一些相互運(yùn)動(dòng)的位置精度不檢，呈模糊狀態(tài)，未真實(shí)反映機(jī)床的幾何精度，顯然不合理，不科學(xué)。 G11所檢靜態(tài)的主軸軸線與工作臺(tái)面的平行度(臥式)或垂直度(立式)，實(shí)用意義不大，而G19靜態(tài)的工作臺(tái)T形槽直線度的檢測(cè)，更可取消，因這是工作臺(tái)零件的檢項(xiàng)。ISO/DIS10791國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)幾何精度檢驗(yàn)部分 運(yùn)動(dòng)直線度檢驗(yàn) 在ISO/DIS10791標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)X、Y和Z三個(gè)坐標(biāo)軸運(yùn)動(dòng)直線度誤差的檢測(cè)，都是按分別檢測(cè)二個(gè)線位移誤差和三個(gè)角位移誤差的方法進(jìn)行的，完全符合前述直線度的合理檢驗(yàn)方法。這里應(yīng)著重指出的是，Y軸運(yùn)動(dòng)直線度中繞Y軸傾斜分量的檢法，因水平儀無(wú)法放置，不能用；而自準(zhǔn)直儀需把反射鏡放在主軸箱上，又無(wú)法保證自準(zhǔn)直儀與反射鏡的同步直移精度，也不宜用。故如圖4所示，它是借助于線值檢具千分表和圓角尺，在工作臺(tái)相距d長(zhǎng)的兩個(gè)位置上，均沿Y軸移動(dòng)千分表，并于圓角尺同一側(cè)母線的5個(gè)等距點(diǎn)分別讀數(shù)，計(jì)算每個(gè)測(cè)量高度工作臺(tái)兩位置讀數(shù)的差值，可求得 (******差值—最小差值)/d=tand≈d式中 d——繞Y軸傾斜角誤差 同時(shí)也列項(xiàng)檢驗(yàn)了主軸和滑枕沿其軸線移動(dòng)直線度。 運(yùn)動(dòng)的平行度和垂直度檢驗(yàn) ISO/DIS10791標(biāo)準(zhǔn)(草案)，規(guī)定了各相關(guān)運(yùn)動(dòng)部件間的平行度和垂直度的檢驗(yàn)。既有工作臺(tái)面與主軸軸線各自對(duì)相關(guān)坐標(biāo)軸運(yùn)動(dòng)的平行度和垂直度，也有主軸與主軸滑枕沿軸線運(yùn)動(dòng)對(duì)Z軸運(yùn)動(dòng)的平行度以及各坐標(biāo)軸運(yùn)動(dòng)間的垂直度。這些檢驗(yàn)表明，新標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)調(diào)的是加工中心在各部件運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下幾何精度的全面檢驗(yàn)，而未檢靜止?fàn)顟B(tài)的幾何精度，這就直接反映了工作臺(tái)面、主軸軸線與坐標(biāo)軸線間在實(shí)際工作時(shí)的位置關(guān)系，也表明了直接影響工件形位精度的，坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)時(shí)坐標(biāo)軸間的位置精度，因此是合理的。用新標(biāo)準(zhǔn)取代舊標(biāo)準(zhǔn)，無(wú)疑有利于機(jī)床質(zhì)量的提高，勢(shì)在必行。3 對(duì)新標(biāo)準(zhǔn)(草案)幾點(diǎn)商榷直線度是平行度和垂直度測(cè)量的基礎(chǔ)，筆者認(rèn)為在檢驗(yàn)兩直線平行或垂直時(shí)應(yīng)把直線度誤差考慮進(jìn)去，由此，新標(biāo)準(zhǔn)的下述內(nèi)容值得商榷。 ISO/DIS10791標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于Z與Y、Y與X及X與Z任意兩運(yùn)動(dòng)軸線垂直度的檢驗(yàn)，均按兩軌跡互相正交的檢法，先使角尺的一邊精確平行于部件上一點(diǎn)沿其中一個(gè)坐標(biāo)軸運(yùn)動(dòng)的軌跡Ⅰ，再測(cè)該點(diǎn)沿另一坐標(biāo)軸運(yùn)動(dòng)的軌跡Ⅱ?qū)浅吡硪粦疫叺钠叫卸?，使若干點(diǎn)的等距誤差在允差之內(nèi)(垂直度的測(cè)量實(shí)質(zhì)是平行度的測(cè)量)。按此檢法： 必須規(guī)定軌跡Ⅰ運(yùn)動(dòng)部件在支撐導(dǎo)軌上的確定位置，而新標(biāo)準(zhǔn)中無(wú)此要求，這將存在部分誤差的漏檢現(xiàn)象，導(dǎo)致檢驗(yàn)結(jié)果的異議。現(xiàn)以工作臺(tái)沿X軸運(yùn)動(dòng)，主軸箱沿Y軸運(yùn)動(dòng)的垂直度檢驗(yàn)為例(圖5)，分析如下： 在工作臺(tái)沿X軸運(yùn)動(dòng)的全程內(nèi)，軌跡Ⅰ肯定有包括XY平面中沿Y軸平移和繞Z軸起伏角誤差在內(nèi)的直線度誤差，調(diào)整置于工作臺(tái)上平尺與軌跡Ⅰ精確平行，也只能是軌跡兩端或有限點(diǎn)等距。軌跡Ⅰ的直線度誤差，尤其是繞Z軸起伏角誤差的直線度誤差分量，必將導(dǎo)致工作臺(tái)處于行程內(nèi)不同位置時(shí)，臺(tái)面與理想X軸線的夾角各異，直接影響X軸與Y軸運(yùn)動(dòng)的垂直度誤差讀數(shù)?？梢?，不考慮工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)的直線度，將導(dǎo)致由此引起的這部分誤差漏檢，而考慮X軸運(yùn)動(dòng)直線度的影響，就必須規(guī)定檢測(cè)Y軸運(yùn)動(dòng)對(duì)角尺另一懸邊平行時(shí)工作臺(tái)的合理確定位置，否則可能有此類更大誤差漏檢。 如果機(jī)床的Z軸運(yùn)動(dòng)是立柱沿Z向床身直線移動(dòng)的布局形式(圖5)，則X軸與Y軸運(yùn)動(dòng)的垂直度檢驗(yàn)還應(yīng)規(guī)定，檢測(cè)軌跡Ⅱ與角尺另一懸邊平行時(shí)，立柱在Z向床身導(dǎo)軌上的確定位置。因?yàn)榻o予主軸箱沿Y軸運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向的立柱，需完成沿Z軸的直線運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)中繞Z軸旋轉(zhuǎn)的直線度角誤差分量將使立柱傾斜，導(dǎo)致主軸箱沿一條偏離理想Y軸線的斜線運(yùn)動(dòng)，從而產(chǎn)生Y軸與X軸運(yùn)動(dòng)的垂直度誤差。顯然，立柱定位在Z向的不同位置，立柱的傾角也是不同的。 圖4 Y軸運(yùn)動(dòng)直線度之Y軸傾斜角誤差檢驗(yàn)圖 a、b、c——三種數(shù)值大小相等但形式不同的直線度誤差dZs，其中 dZsa=dZsb=dZscⅠ、Ⅱ、Ⅲ——三種方向與數(shù)值不同的平行度誤差dZp,其中dZp1=0,dZp2和dZp3的誤差大小相等方向相反。圖6 運(yùn)動(dòng)的直線度和平行度誤差的合成 圖5 X軸與Y軸運(yùn)動(dòng)垂直度檢驗(yàn)的示意圖 基于同樣道理，ISO/DIS10791標(biāo)準(zhǔn)在檢驗(yàn)主軸軸線與Z軸運(yùn)動(dòng)的平行度時(shí)，未考慮Y軸運(yùn)動(dòng)直線度誤差的影響，未規(guī)定主軸箱在立柱上的確定高度。分別檢驗(yàn)工作臺(tái)面上排直定位孔基準(zhǔn)和工作臺(tái)側(cè)定位基準(zhǔn)對(duì)Z軸運(yùn)動(dòng)的平行度時(shí)，未考慮X軸運(yùn)動(dòng)在XZ平面內(nèi)繞Y軸擺動(dòng)直線度角誤差分量的影響，未規(guī)定工作臺(tái)在X方向的確定位置。它們都將導(dǎo)致檢驗(yàn)結(jié)果的不確定性，最終難以貫徹實(shí)施。 對(duì)沿一個(gè)坐標(biāo)軸運(yùn)動(dòng)的部件，被沿另一坐標(biāo)軸運(yùn)動(dòng)的部件導(dǎo)向的機(jī)床布局，如圖1中沿X軸運(yùn)動(dòng)的工作臺(tái)被沿Z軸在床身上運(yùn)動(dòng)的滑座導(dǎo)向的布局情況，還存在著工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)的直線度受到滑座運(yùn)動(dòng)直線度影響的兩部分誤差合成的問(wèn)題。因?yàn)榛\(yùn)動(dòng)的繞Y軸擺動(dòng)的這項(xiàng)直線度角誤差分量，將使滑座傾斜，導(dǎo)致滑座上原本平行于理想X軸的工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌，產(chǎn)生了平行度誤差，從而導(dǎo)致最終工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)直線度誤差的增大。圖6所示為工作臺(tái)在X向全行程L內(nèi)，差值相同的a、b、c三種型式直線度誤差dZs，受到滑座在Z向三個(gè)位置的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三種不同傾斜角影響，附加產(chǎn)生工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)的平行度誤差dZp時(shí)，工作臺(tái)合成誤差dZs+p的變化情形。可以看出，滑座沿Z軸運(yùn)動(dòng)的直線度對(duì)工作臺(tái)沿X軸運(yùn)動(dòng)的直線度的影響很顯著，是不能忽視的，ISO/DIS10971標(biāo)準(zhǔn)未考慮這個(gè)影響因素，顯然會(huì)直接影響它的準(zhǔn)確與合理。
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加工中心及機(jī)器人的功能實(shí)現(xiàn) 加工中心和機(jī)器人都是制造工業(yè)常用的可編程基礎(chǔ)裝備，但由于完成作業(yè)不同所需功能也不同： （1）加工中心主要用于完成切削加工作業(yè)，為此必須具有高定位精度、高加工精度（微米級(jí)）；高出力（數(shù)千牛至數(shù)萬(wàn)牛）；高結(jié)構(gòu)剛度；高抗振性和高生產(chǎn)效率。為了提高生產(chǎn)效率，主軸轉(zhuǎn)速必須高速伺服，空程進(jìn)給速度要夠高，換刀時(shí)間夠短，且工件上下迅速。 （2）機(jī)器人在制造業(yè)中主要用于完成弧焊、點(diǎn)焊、噴漆、搬運(yùn)、裝配、擺放、碼垛、打毛刺等作業(yè)，為此需要作業(yè)靈巧性和夠快的運(yùn)動(dòng)速度。但除去特殊情況外，多數(shù)工業(yè)機(jī)器人其定位精度和運(yùn)動(dòng)精度（亞毫米級(jí)）、出力（數(shù)十牛至數(shù)百牛）以及結(jié)構(gòu)剛度都遠(yuǎn)低于加工中心。 從構(gòu)造方面對(duì)比加工中心和機(jī)器人可以看出： （1）加工中心和機(jī)器人的計(jì)算機(jī)精工系統(tǒng)的坐標(biāo)變換系統(tǒng)不同，但功能類似，二者可以在同一個(gè)平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)。 （2）加工中心和機(jī)器人的主機(jī)都是C形構(gòu)造，在完成作業(yè)時(shí)整個(gè)裝備都是形不封閉的，從結(jié)構(gòu)剛度和抗振性角度看都有改進(jìn)的余地（例如可采用并聯(lián)桿結(jié)構(gòu)），其優(yōu)點(diǎn)則是作業(yè)對(duì)象上下制造裝備的可達(dá)性較好。但加工中心各主要組成部分多數(shù)通過(guò)J1型接口相聯(lián)結(jié)，或是通過(guò)J2型滑動(dòng)或滾動(dòng)導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)副接口相聯(lián)結(jié)，因而結(jié)構(gòu)剛度甚高。機(jī)器人為了保證作業(yè)運(yùn)動(dòng)的靈巧性，各個(gè)組成連桿構(gòu)件一般通過(guò)J2型滾動(dòng)軸承運(yùn)動(dòng)副接口相串聯(lián)，工作時(shí)類似懸臂梁，終端的剛度較低。 （3）加工中心的主軸和機(jī)器人的終端相對(duì)應(yīng)，二者都可以配置不同的終端效應(yīng)器。機(jī)器人的終端效應(yīng)器配置在加工中心上就可能得到機(jī)器人化加工中心。把加工中心的終端效應(yīng)器配置在機(jī)器人上就可能得到機(jī)床化的機(jī)器人。 （4）加工中心的刀庫(kù)用來(lái)存放刀具、量具，也可以用來(lái)存放機(jī)器人的終端效應(yīng)器。加工中心和機(jī)器人所需功能不同、構(gòu)造不同、技術(shù)特點(diǎn)也不同，按目標(biāo)需求融合二者技術(shù)優(yōu)勢(shì)，利用機(jī)械可分合固接接口和機(jī)械可重布接口，將可以實(shí)現(xiàn)制造裝備的可重組設(shè)計(jì)。
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初始設(shè)定首先確定系統(tǒng)參數(shù)中No.960#3 PMN為0，確保CNC與AMP之間的通訊。其次進(jìn)行I/O Link軸的初始設(shè)定，在圖9.3.1的畫面下，進(jìn)行下述參數(shù)的設(shè)定。設(shè)定內(nèi)容與普通的伺服電機(jī)類似，需要設(shè)定的內(nèi)容包括如下表所示：序號(hào)設(shè)定內(nèi)容設(shè)定參數(shù)號(hào)說(shuō)明1電機(jī)型號(hào)No.125參閱電機(jī)代碼表2CMRNo.3223每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)的脈沖數(shù)分子No.105*≤ 327674每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)的脈沖數(shù)分母No.106*≤ 327675移動(dòng)方向No.31＋111或－1116參考計(jì)數(shù)器容量No.180電機(jī)旋轉(zhuǎn)一圈的反饋脈沖數(shù)表9.3.1說(shuō)明：a、關(guān)于No.105、106參數(shù)的設(shè)定。電機(jī)每轉(zhuǎn)動(dòng)一圈的脈沖數(shù)＝電機(jī)每轉(zhuǎn)動(dòng)一圈的移動(dòng)量/檢測(cè)單位。例如：假定檢測(cè)單位為1um，則由10mm/1um＝10000。當(dāng)由于減速比等原因造成非整數(shù)的情況下，可以使用參數(shù)106設(shè)定其分母。如果電機(jī)每轉(zhuǎn)的脈沖數(shù)分子大于32767，則設(shè)定在參數(shù)179中。又如：電機(jī)軸為旋轉(zhuǎn)軸，減速比為10：1，檢測(cè)單位為1/100度時(shí)，計(jì)算如下：電機(jī)每轉(zhuǎn)動(dòng)一轉(zhuǎn)，工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)360/10度。因此，電機(jī)每轉(zhuǎn)動(dòng)一圈的脈沖為360/10÷（1/100）＝3600脈沖；將其分子設(shè)定為3600，分母設(shè)定為1。 b．電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向設(shè)定。由編碼器看沿順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)為正方向，設(shè)定值為111。由編碼器看沿逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)為負(fù)方向，設(shè)定值為－111。 c．參考計(jì)數(shù)器容量作為回零時(shí)使用，如果使用絕對(duì)式脈沖編碼器對(duì)其可以不作處理。設(shè)定值為電機(jī)旋轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)的位置脈沖數(shù)。 上述設(shè)定完成后，設(shè)定電機(jī)初始化設(shè)定位為0進(jìn)行初始化：No.12#1＝0。此時(shí)與普通伺服類似，同樣出現(xiàn)0號(hào)報(bào)警，提示關(guān)機(jī)。關(guān)機(jī)開機(jī)后，如果初始化完成，則No.12#1=1。說(shuō)明：關(guān)于βi電機(jī)（β12/2000is除外，詳見附錄）的電機(jī)代碼，參見系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定中的電機(jī)代碼。其他的電機(jī)代碼與普通伺服電機(jī)代碼一致，請(qǐng)查閱前面章節(jié)
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概述I/O Link軸的控制是通過(guò)系統(tǒng)的FANUC I/O Link對(duì)伺服電機(jī)進(jìn)行控制的一種方法。該控制方法的特點(diǎn)是通過(guò)PMC對(duì)該軸的動(dòng)作進(jìn)行控制，同時(shí)該軸不能與系統(tǒng)控制的其他伺服軸進(jìn)行插補(bǔ)，另外該軸還需要占用系統(tǒng)I/O Link的輸入輸出點(diǎn)。因此，該軸通常用來(lái)對(duì)系統(tǒng)的外圍機(jī)構(gòu)進(jìn)行固定動(dòng)作的控制，完成某種特定的動(dòng)作和運(yùn)動(dòng)。通常情況下，當(dāng)系統(tǒng)提供的基本軸不夠用時(shí)，為了增加CNC的控制軸數(shù)，但不需要該軸進(jìn)行插補(bǔ)的情況下，利用FANUC系統(tǒng)提供的Power Mate CNC管理功能可以對(duì)I/O Link軸進(jìn)行控制，從而實(shí)現(xiàn)特定的運(yùn)動(dòng)。常見的應(yīng)用包括刀庫(kù)控制、旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)以及生產(chǎn)線上的點(diǎn)位控制等。本節(jié)將就上述功能進(jìn)行介紹，通過(guò)示例程序演示梯形圖的編輯和功能的實(shí)現(xiàn)。 接口I/O Link軸的驅(qū)動(dòng)是通過(guò)βi系列放大器完成的。該放大器通過(guò)I/O Link接口與系統(tǒng)相連，系統(tǒng)通過(guò)PMC梯形圖對(duì)該接口的控制，完成對(duì)I/O Link軸的控制。由于I/O Link軸的控制是通過(guò)FANUC I/O Link實(shí)現(xiàn)控制的，因此需要占用I/O Link的128個(gè)輸入點(diǎn)和128個(gè)輸出點(diǎn)。
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外圍設(shè)備控制的控制步驟系統(tǒng)通過(guò)PMC對(duì)功能代碼進(jìn)行設(shè)置，同時(shí)將指令數(shù)據(jù)1、2進(jìn)行賦值，然后，通過(guò)接通/切斷接口區(qū)的自動(dòng)運(yùn)行啟動(dòng)信號(hào)（ST），啟動(dòng)指令命令。但是手動(dòng)方式下除外，通過(guò)＋X、—X啟動(dòng)指令。功能代碼如下表所示： 表 功能代碼及指令數(shù)據(jù) 根據(jù)上表中的功能代碼及指令數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)定。例如：Y52賦值49，轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制則Y52＝0011 0001。a、與Yy＋2功能代碼以及指令數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)：功能代碼為0011，即3，通過(guò)查詢可知為點(diǎn)定位功能。b、 指令數(shù)據(jù)1為進(jìn)給速度代碼，該例中指定為1，則選擇進(jìn)給速度1。c、Y53－Y56中數(shù)據(jù)為定位點(diǎn)的位置值。通過(guò)上述的設(shè)定，即可完成對(duì)于I/O Link軸的控制，實(shí)現(xiàn)其外部動(dòng)作。
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M-CARD格式(.00１等)------〉計(jì)算機(jī)格式（.LAD）1）運(yùn)行LADDERIII軟件，在該軟件下新建一個(gè)類型與備份的M-CARD格式的PMC程序類型相同的空文件。2）選擇FILE中的IMPORT（即導(dǎo)入M-CARD格式文件），軟件會(huì)提示導(dǎo)入的源文件格式，選擇M-CARD格式即可。 執(zhí)行下一步找到要進(jìn)行轉(zhuǎn)換的M-CARD格式文件，按照軟件提示的默認(rèn)操作一步步執(zhí)行即可將M-CARD格式的PMC程序轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)可直接識(shí)別的.LAD格式文件，這樣就可以在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行修改和編輯操作了。
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檢查網(wǎng)絡(luò)連接是否正常因?yàn)榭焖贁?shù)據(jù)服務(wù)器板支持百兆速度傳輸，所以CNC到PC之間的網(wǎng)線應(yīng)該使用五類雙絞線，而且最好使用符合TIA/EIA 568A標(biāo)準(zhǔn)的排列方式，也就是通常所說(shuō)的交叉線（反線）。一般電子市場(chǎng)或者電腦城之類的地方都可以買到。連接前最好檢查一下排列是否正確。正線，即直通線 ，（標(biāo)準(zhǔn)568B）：兩端線序一樣，從左至右線序是：白橙，橙，白綠，藍(lán)，白藍(lán)，綠，白棕，棕。反線，即交叉線 ，（568A）：一端為正線的線序，另一端為從左至右：白綠，綠，白橙，藍(lán)，白藍(lán)，橙，白棕，棕。 檢查網(wǎng)絡(luò)是否連通最簡(jiǎn)單的方法就是使用Windows自帶的ping命令，命令格式為：ping IP地址。可以直接在開始菜單或者系統(tǒng)命令提示符窗口運(yùn)行ping命令，推薦后者。Ping命令Windows系統(tǒng)默認(rèn)嘗試連接4次。實(shí)際調(diào)試中可以加參數(shù)“/t”，表示一直嘗試連接，直到按“Ctrl + C”終止程序。如果電腦到CNC的網(wǎng)絡(luò)連接正常，ping命令的顯示如下： 在CNC系統(tǒng)上同樣可以使用ping命令，方法如下： 按MDI的【系統(tǒng)】鍵，擴(kuò)展若干次，按【選擇板】、再按擴(kuò)展軟鍵，進(jìn)入畫面 再按【PING】、【操作】軟鍵 按【PING FTP1】，如果系統(tǒng)可以正常收到來(lái)自電腦的反饋信息，如下圖，表明連接沒(méi)有問(wèn)題。 如果不能建立連接，請(qǐng)檢查接線、電腦的網(wǎng)絡(luò)設(shè)置、防火墻等因素。
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使用電腦作為FTP傳輸?shù)姆?wù)器端這種傳輸方式通常用在FTP模式下使用。電腦作為FTP傳輸服務(wù)器，所以需要在電腦上安裝相應(yīng)的FTP服務(wù)器軟件，如Windows自帶的IIS或者第三方的Serv-U等，后面會(huì)詳細(xì)說(shuō)明。另外，在此模式下，CNC是FTP傳輸?shù)目蛻舳?，所有的操作都是在CNC上完成的，所以還需要在CNC上設(shè)定客戶端IP（也就是CNC）、FTP服務(wù)器IP（電腦）、FTP服務(wù)器端口號(hào)、連接用戶名以及密碼等，具體操作如下： 首先按照前文所述使用以太網(wǎng)的方法設(shè)定CNC的IP，假設(shè)我們?cè)O(shè)定為192.168.1.1。因?yàn)楝F(xiàn)在的傳輸是通過(guò)快速數(shù)據(jù)服務(wù)板，使用FTP協(xié)議，所以無(wú)需設(shè)定TCP和UDP端口等，如果只選購(gòu)了數(shù)據(jù)服務(wù)器功能而沒(méi)有選擇以太網(wǎng)功能，則沒(méi)有設(shè)定TCP和UDP端口的畫面。 接下來(lái)按【數(shù)據(jù)服務(wù)器】軟鍵，可設(shè)定數(shù)據(jù)服務(wù)器的IP、端口、用戶名、密碼等信息，因?yàn)楝F(xiàn)在使用電腦做服務(wù)器，那么這個(gè)IP就是電腦的IP，這里假設(shè)電腦的IP是192.168.1.2，端口21。（總共可以輸入三個(gè)主機(jī)的IP地址） 設(shè)定完成以后，正常情況下就可以進(jìn)行連接了。操作如下： 按【操作】鍵若干次，進(jìn)入選擇主機(jī)界面 再按【選擇主機(jī)】軟鍵 按【連接1】，這時(shí)數(shù)據(jù)服務(wù)器板會(huì)根據(jù)以太網(wǎng)設(shè)定自動(dòng)連接電腦主機(jī)，并列出程序目錄。主機(jī)文件目錄的查看方式如下：首先選擇【EDIT】或者【RMT】方式，按MDI的【PROG】鍵 按【列表】、【操作】軟鍵，進(jìn)入設(shè)備選擇界面，按【設(shè)備選擇】 選擇【DTSVR】或【DTSVR主機(jī)】，分別查看數(shù)據(jù)服務(wù)器中CF卡的文件和電腦主機(jī)目錄下的文件，下圖為主機(jī)目錄文件，可以對(duì)其中的文件進(jìn)行讀取和輸出操作9.4.5 使用CNC作為FTP傳輸?shù)姆?wù)器端這種傳輸方式通常在存儲(chǔ)模式下使用。電腦向CNC傳輸程序往往通過(guò)以太網(wǎng)。此時(shí)需要將CNC作為FTP傳輸?shù)姆?wù)器，而電腦做客戶端，所有傳輸操作均在電腦上完成。通常CNC作為服務(wù)器有******連接數(shù)限制，一般快速數(shù)據(jù)服務(wù)器是20個(gè)?？稍谝蕴W(wǎng)參數(shù)設(shè)定畫面設(shè)定訪問(wèn)CNC系統(tǒng)FTP的用戶名和密碼。 操作方法和前文所述類似，先進(jìn)入以太網(wǎng)參數(shù)（ETHPRM）畫面，然后翻頁(yè)到FTP服務(wù)器設(shè)定畫面，如圖： FANUC的CNC系統(tǒng)的FTP服務(wù)只能工作在21端口，所以設(shè)置好用戶名和密碼就可以使用了，通常情況下，用戶名和密碼都區(qū)分大小寫，而且都不能為空。若CNC工作于服務(wù)器方式，則通過(guò)電腦可以對(duì)CNC上的CF卡進(jìn)行讀、寫、刪除等操作，但是不能覆蓋原有文件。 數(shù)據(jù)服務(wù)器可以簡(jiǎn)單的理解為一塊存儲(chǔ)空間，對(duì)于CNC做服務(wù)器的方式（存儲(chǔ)模式），這個(gè)存儲(chǔ)空間就是數(shù)據(jù)服務(wù)器板上的CF卡，如果用電腦做服務(wù)器（FTP模式），存儲(chǔ)空間則為電腦的硬盤。
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五軸精工機(jī)床的動(dòng)態(tài)特性測(cè)定和調(diào)整方法：五軸機(jī)床對(duì)機(jī)床裝備制造業(yè)意義非凡，RTCP功能是衡量五軸機(jī)床性能的重要指標(biāo)。在執(zhí)行RTCP過(guò)程中，由于旋轉(zhuǎn)軸的加入，需要對(duì)直線軸進(jìn)行非線性補(bǔ)償，因此旋轉(zhuǎn)軸和直線軸的伺服動(dòng)態(tài)特性需要進(jìn)行測(cè)定和調(diào)整，才能保證加工動(dòng)態(tài)精度。本文對(duì)RTCP原理進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹，設(shè)計(jì)了一種五軸動(dòng)態(tài)精度測(cè)定算法，通過(guò)該算法對(duì)五軸機(jī)床的5個(gè)伺服軸特性進(jìn)行了強(qiáng)弱排序，從而對(duì)伺服參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)整。以五軸葉輪加工為例，將伺服參數(shù)調(diào)整前后所加工的葉輪的加工質(zhì)量進(jìn)行對(duì)比，證明該方法取得了較好的效果。 關(guān)鍵字：RTCP；五軸動(dòng)態(tài)精度；伺服不匹配度 Abstract: Five-axis machine is significant for tool equipment manufacturing industry, and the function of RTCP is a very important reference to evaluate the performance of a five-axis machine tool. During the process with the RTCP function turning on, it needs a nonlinear position compensation for the linear axes because of the rotary axes, so the ability of servo following of the linear axes and rotary axes is required to guarantee the processing dynamic precision. In this paper, the principle of RTCP is introduced and a kind of five-axis dynamic precision measurement algorithm is designed. According to the algorithm ,the five axes are ordered, which helps to optimize and adjust the servo parameters . Taking five axis impeller machining as an example, the machining quality of the impellersis compared before and after the adjustment of the servo parameters, and it shows that the better results are obtained. Keywords: RTCP; five-axis dynamic precision; servo dismatching degree 五軸精工機(jī)床比原有的三軸精工機(jī)床擁有更多優(yōu)點(diǎn)，如加工復(fù)雜曲面、減少加工工序從而提高加工效率。但是由于旋轉(zhuǎn)軸的存在，在執(zhí)行RTCP過(guò)程中，旋轉(zhuǎn)軸和直線軸會(huì)進(jìn)行非線性運(yùn)動(dòng)，因此需要對(duì)五軸機(jī)床的動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行控制，其動(dòng)態(tài)精度成為影響加工精度的主要原因之一。五軸精工機(jī)床動(dòng)態(tài)精度主要源于伺服系統(tǒng)加減速響應(yīng)性能、零件受力變形、刀 具振動(dòng)、主軸轉(zhuǎn)速、機(jī)床進(jìn)給大小等] 1[。按照常規(guī)的伺服匹配測(cè)定方法無(wú)法準(zhǔn)確對(duì)直線軸和旋轉(zhuǎn)軸進(jìn)匹配，五軸動(dòng)態(tài)精度測(cè)定方法以RTCP功能特性為基礎(chǔ)，建立直線軸和旋轉(zhuǎn)軸聯(lián)動(dòng)模型，通過(guò)測(cè)定后的結(jié)果為依據(jù)，來(lái)調(diào)整五軸精工機(jī)床的伺服參數(shù)，使伺服系統(tǒng)達(dá)到更好的狀態(tài)，從而提高五軸聯(lián)動(dòng)精工機(jī)床的動(dòng)態(tài)精度，提高機(jī)床的加工精度。 1. RTCP原理介紹 RTCP是Rotation Around Tool Center Point的英文縮寫，即圖1中刀具中心點(diǎn)編程。 啟用RTCP，控制系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)計(jì)算并保持刀具中心始終在編程的XYZ位置上，刀具中心始終在編程坐標(biāo)系中，轉(zhuǎn)動(dòng)坐標(biāo)每個(gè)運(yùn)動(dòng)都 會(huì)被編程坐標(biāo)系XYZ的直線位移所補(bǔ)償] 2[。使用RTCP，可以直接編程刀具中心的軌跡，而不用考慮五軸機(jī)床結(jié)構(gòu)參數(shù)，大大簡(jiǎn)化了五軸工藝編程和提高了加精度。 2. RTCP動(dòng)態(tài)精度測(cè)定原理 在三坐標(biāo)機(jī)床中，經(jīng)常采用圓度測(cè)試 來(lái)檢測(cè)任意直線軸間的動(dòng)態(tài)特性是否匹配，但在五坐標(biāo)機(jī)床運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，由于旋轉(zhuǎn)軸的加入，必須在每個(gè)插補(bǔ)點(diǎn)對(duì)旋轉(zhuǎn)軸運(yùn)動(dòng)而帶來(lái)的直線軸偏差進(jìn)行非線性補(bǔ)償，因此也必須對(duì)旋轉(zhuǎn)軸和直線軸間的動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行伺服匹配。由于旋轉(zhuǎn)軸和直線軸的控制單位不一樣，不能像直線軸那樣直接采用圓度測(cè)試，采用本方法，可以對(duì)五個(gè)軸的動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行測(cè)試和排序，從而為伺服參數(shù)調(diào)整提供依據(jù)。
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剎車片加工工藝1、剎車盤介紹剎車方式目前有兩種：盤剎和鼓剎?，F(xiàn)在很多車都采用前后盤剎，因?yàn)楸P剎與鼓剎相比，具有以下優(yōu)勢(shì)：盤剎具有很好的散熱性能，不會(huì)因?yàn)楦咚僦苿?dòng)而產(chǎn)生熱衰退；另外， 盤剎不會(huì)因?yàn)檫B續(xù)踩剎車而造成剎車失靈現(xiàn)象， 保證行駛安全；盤剎比鼓剎結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維修方便。剎車盤加工工藝剎車盤（如圖 ）作為汽車盤剎的一個(gè)制動(dòng)元件，決定了汽車剎車效果的好壞。剎車盤在汽車行駛過(guò)程中也是轉(zhuǎn)動(dòng)的，剎車時(shí)，制動(dòng)卡鉗夾住剎車盤而產(chǎn)生制動(dòng)力。使相對(duì)旋轉(zhuǎn)的剎車盤固定從而起到減速或者停車作用。剎車盤加工工藝2、剎車盤的加工要求剎車盤是制動(dòng)系統(tǒng)中的一個(gè)重要零件，好的剎車盤制動(dòng)穩(wěn)定，沒(méi)有噪音，不抖動(dòng)。所以對(duì)加工要求較高，如下：1、剎車盤屬于鑄造產(chǎn)品，表面要求不能存在砂眼，氣孔等鑄造缺陷，保證剎車盤的強(qiáng)度和剛度，防止在外力的作用下發(fā)生意外。2、盤剎剎車時(shí)利用的是兩個(gè)剎車面，所以剎車面精度要求較高，另外還要保證位置精度。3、在剎車時(shí)會(huì)產(chǎn)生很高的溫度，剎車盤中間應(yīng)該設(shè)計(jì)有風(fēng)道，便于散熱。 、4、剎車盤中間的孔，是裝配的主要基準(zhǔn)。因此加工孔的工序就顯得尤為重要，目前常用 BN-S30 材質(zhì)的刀具進(jìn)行加工。43、剎車盤的加工工藝剎車盤的常用材質(zhì)為我國(guó)的灰鑄鐵 250 標(biāo)準(zhǔn)，簡(jiǎn)稱 HT250。主要化學(xué)成分為：C（3.1-3.4）,Si（1.9-2.3） ，Mn（0.6-0.9） ，硬度要求在 187-241 之間。剎車盤毛坯采用精鑄，經(jīng)過(guò)熱處理，以改善鑄造過(guò)程中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，減少變形，開裂現(xiàn)象，提高鑄件的機(jī)械加工性能。經(jīng)篩選后，將達(dá)到要求的毛坯件進(jìn)行機(jī)械加工。工序如下：1、粗車大外圓面2、粗車中孔3、粗車小圓端面、側(cè)面以及右側(cè)剎車面4、粗車左側(cè)剎車面以及各內(nèi)孔5、半精車大外圓面、左側(cè)剎車面以及各內(nèi)孔6、半精車小外圓面、端面、中孔及右側(cè)剎車面7、精車槽及右側(cè)剎車面8、精車左剎車面及小圓端面，精車左側(cè)底層圓面，內(nèi)孔倒角9、鉆孔去毛刺，吹鐵屑10、入庫(kù)54、加工剎車盤的刀具選擇BN-S30 材質(zhì)的刀具在加工剎車盤行業(yè)中已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。 BN-S30 材質(zhì)的刀具能夠保證剎車盤獲得很好的加工表面光潔度和亮度，并提高加工效率，能實(shí)現(xiàn)高溫狀態(tài)下穩(wěn)定切削，BN-S30 材質(zhì)的刀具加工剎車盤案例（如下 ：加工工序：粗車和半精車切削參數(shù)：ap=2.5mmFr=0.45mm/rVc=350m/min切削方式：干式切削。BN-S30 材質(zhì)的刀具與硬質(zhì)合金刀具加工剎車盤對(duì)比效果如下：可實(shí)現(xiàn)高速切削，加工效率高，光潔度好。由此可見，BN-S30 的刀具是加工剎車盤的******刀具。65、剎車盤的市場(chǎng)分析近年來(lái)，隨著汽車工業(yè)的飛速發(fā)展，汽車需求量也不斷提高。汽車工業(yè)現(xiàn)已發(fā)展成為國(guó)民支柱產(chǎn)業(yè)。剎車盤作為汽車制動(dòng)系統(tǒng)中主要磨損部件，需求量也非常大。由于剎車盤屬于鑄造產(chǎn)品，受氣候的影響，我國(guó)的剎車盤生產(chǎn)企業(yè)主要集中在山東、浙江、廣東、福建、湖北、河北等地區(qū)。剎車盤工廠較多,但是生產(chǎn)水平較低，,同時(shí)由于剎車盤制造工藝簡(jiǎn)單，容易掌握，剎車盤假冒偽劣現(xiàn)象非常嚴(yán)重，這就給汽車行駛帶來(lái)了安全隱患?？偠灾m然我國(guó)剎車盤市場(chǎng)具有很大的發(fā)展空間，但是剎車盤生產(chǎn)廠家一味的打價(jià)格戰(zhàn)，不提高剎車盤質(zhì)量，在很大程度上制約了剎車盤市場(chǎng)的發(fā)展。不可否認(rèn)，引進(jìn)人才、收購(gòu)技術(shù)對(duì)于改善產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀有一定的幫助，企業(yè)需要走自主創(chuàng)新之路。
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