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高速加工中心系统的构成
伺　服　电　机
数控加工中心是通过数控系统控制进而完成各种加工的机械设备，数控系统于加工中心而言就相当于大脑。其地位的重要性也不言而喻了，目前国内中高端加工中心使用的数控系统大部分都还是要依靠国外进口。数控系统是个非常复杂的部件，那么我们就简单了解一下他的构成。
数控系统的构成
构成数控系统的因素有：通讯设备、数控装置、编程控制器、伺服驱动装置、系统程序、输入输出设备等。其中数控装置分为NC和CNC装置。两者间的区别是：NC装置是专用硬件组成的数控装置，CNC装置则是计算机硬件和软件组成的装置。在微处理器和微型计算机运用越来越广泛的今天，NC装置逐渐被CNC装置给替代了。
系统软件方面
加工中心系统的软件分为管理软件和控制软件两种，控制软件主要是控制编码、刀具补偿、位置、速度、插补运算；管理软件则是管理程序的输入输出、系统参数、刀具位置、机床状态和零件程序显示等。
以上就是一些关于数控系统的简单介绍，依速力加工中心数控系统和各种组成部件均采用高端进口知名厂家，机床质量更有保证。
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加工中心数控钻铣中心机ZC430产品型号：ZC430&序号&&性能指标项目&ZC430标准&1工作台面积&&600mm&300mm&2工作台承重&200KG&3X轴行程&450mm&4Y轴行程&&330mm&5Z轴行程&180mm&6主轴形式、转速&10000rpm&7&主电机功率2.2/3.7kw(hp)&8&机床重量1800kg&中国机床总公司广州公司邮箱：公司电话：020-广州市广园中路广园新村景泰西二巷19号楼205室
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基于机电系统的锥齿轮在机测量系统研究
& & & 摘要：机电一体化系统中的机械装置包括传动、支撑和导轨。锥齿轮传动是机电一体化系统中常用的传动装置，它在伺服运动中的主要作用是实现伺服电机与执行机构间的力矩匹配和速度匹配，还可以实现直线运动和旋转运动的转换。传动效率与齿轮参数、齿面的相对滑动速度、加工精度、齿面粗糙度、材料和热处理、润滑状况有关。锥齿轮为复杂曲面零件，传统的锥齿轮的测量方法是通过三坐标测量仪来进行相关参数的测量，存在重新装卡和检测成本高以及精度不够、啮合性能低等问题。提出基于机电一体化系统，开发锥齿轮在机测量系统，以便在同一台机床上完成锥齿轮的加工和测量。主要分析了锥齿轮的齿距偏差和齿面误差测量的方法，进行了在机测量系统的结构和功能研究，采用MATLAB与Vc++混合编程的方法开发了锥齿轮在机测量体系。& & & 关键词：机电系统；锥齿轮；在机测量；齿面误差；齿距偏差&& & & 0.引言& & & 齿轮传动的精度越低，噪声越大。在机测量是指利用数控机床的坐标系和运动控制来对工件空间坐标进行测量，以达到提高加工质量和传动效率，节省检测时间和测量成本的目的。为了切削高精度、啮合性能优异的锥齿轮，需要采用精密的测量仪器对齿轮的齿距偏差和齿面误差进行测量。本文将基于机电一体化系统，依据锥齿轮的齿距偏差和齿面误差的误差评定方法，进行锥齿轮的测量点路径规划，自动生成测量程序，满足齿轮传动的精度需求，提高传动效率。& & & 1.锥齿轮在机测量系统& & & 基于机电一体化传动系统，锥齿轮在机测量系统采用数字控制嵌入个人计算机的模式，将运动控制卡PMAC与PC进行组合。这种组合能够充分地保证数控系统的性能，而且软件的通用性强，编程处理灵活。工业PC作为主控计算机，承担人机交互的工作，可以做数据处理，实现图像化交互，以便给下位机发送控制指令。上位机软件采用VC++6．0开发，可操作性强。本论文开发锥齿轮在机测量系统模块。在机测量系统的框架如图1所示。& & & 锥齿轮在机测量系统包含硬件部分和软件部分。&&图l锥卤轮在机测量系统&&& & & 测头和接收器是硬件部分的主要部件。本文采用通用五轴加工中心的OMP400三维触发式测头，0MP400测头的直径为40mm，长度为50mm，可以选配不同长度的测针，以测量不同大小规格的齿轮精度。OMP400测头沿单一方向的重复定位精度为0．25um，该精度可以满足国标所规定的齿轮精度的测量，另外测量速度范围在10mIIl，min～l州min，在z轴方向上允许6mm的超程。该测头采用360。红外线传输方式，最大传输距离可达4m。选用OMI．2接收器来接收测头所发出的红外线，一旦接收器接收到信号，就会触发系统的继电器，系统将识别获取该信号，并将x轴，Y轴，z轴编码器的值记录在一个数据库中，这些值即为测量的实际坐标值。&&图二oMP4()(J=维触发式删头&& & & 软件部分：通过系统界面输入锥齿轮的齿坯参数，结合锥齿轮齿面数学模型，根据误差评定方法，进行齿距偏差和齿面误差测量点规划，并自动生成测量NC程序，将刀盘换上测头，即可开始锥齿轮的在线测量。图3为在机测量结构。&&图3在机测量结构&& & & 2.锥齿轮齿距偏差和齿面误差& & & 与标准渐开线圆柱齿轮不同，锥齿轮的齿面目前世界上并无标准的齿形可供参考，因此测量时需要提供的理论齿面量测数据包含齿面点位置Rlo舯和法向量N。o枷，其中(i，j)代表空间位置点列和行的序号。这两个参数可由齿面数学模型获得，其中齿面空间位置点误差为实际齿面R。o&与理论齿面RIom的空间位置点位置的差值；实际空间位置点位置R。&&通过数控系统读取x轴，Y轴，z轴的编码器或者光栅尺的数据得到。实际齿面点位置向量减去理论齿面点位置向量就是齿面位置误差。表达式如式(1)：&&& & &&& & & 将上式与齿面位置误差法向量内积，就能得到齿面空间位置法向误差：&& & &&&&& & & 一般以该齿面空间位置法向误差作为评判齿面误差的评定标准。& & & 本文采用端面滚切法加工出来的锥齿轮的理论齿面位置和理论齿面法向量。测量离散点的理论空间坐标，本文将齿面划分为5x7的网格，然后将齿面沿着轴截面进行投影，齿面网格点的坐标与实际齿轮齿面的坐标点满足坐标旋转投影变换公式(3)：&&& & &&&& & & 为了求得网格节点的坐标值，得先求出四个顶点A(ZA，UA)，B(ZB，UB)，C(ZC，UC)，D(ZD，UD)的值。A，B，C，D四个顶点为锥齿轮背锥，前锥，面锥，根锥的顶点。根据初始摇台角和终止摇台角的设定，可以求得A，B，C，D四点满足的边界条件，然后根据锥齿轮的节锥角，面锥角，根锥角求得四个顶点的坐标。根据这四个顶点的坐标利用网格平行等分关系，进行编程处理，可求得其他网格节点的坐标值(Z，U)。将网格节点的坐标值代入公式(4)中，构成非线性方程组，将这些公式通过MATLAB软件来进行计算，利用fSolve函数，x=fSolve(@fsolvefunl，x0，options)求解非线性方程组，可以求得所要测量的理论齿面离散点的空间坐标值(X，Y，z)。通过这些坐标点来进行锥齿轮齿面误差的测量。&& & & 3.开发测量系统& & & 采用Vc++6．0软件，基于开放式机电一体化系统，开发锥齿轮在机测量模块。程序设计包含了以下模块：&&图4在机测量模块&&& & & 1)数据存储和输入模块，该模块包含：开发输入参数的界面，加工锥齿轮需要输入齿轮形状基本参数、齿坯参数、VC++程序、测量程序以及实际坐标值。通过在数控系统中建立一个VC++数据类Cdata&Stock来处理。& & & 2)数值计算处理模块。本文使用MATLAB软件来完成锥齿轮端面滚切法加工的数学计算。将通用五轴加工中心x轴、Y轴、z轴、A轴、C轴的数学表达式和齿面测量点规划的数学表达式编写成．m文件，并．m文件导入到MATCOM软件中，将由MATLAB生成的．m文件转换为能由visual C++能识别的．h和．cpp格式文件。并将生成好的．h和．cpp格式文件放入到锥齿轮数控加工系统的vC++程序文件夹中，从而在Visual C++的环境下调用数学公式。& & & 3)测量Nc程序生成模块。根据数值计算处理模块获得的齿面误差测量的坐标值和齿距偏差测量的坐标值，按x坐标值，Y坐标值，Z坐标值的格式将坐标值存储到．txt文件中，然后系统通过读取．txt中的坐标值，按照G31 X_Y_z-F-G01 z_的格式生成Nc测量程序。4)误差分析模块。由测头碰触将测得的锥齿轮的实际坐标值保留到．txt文件中，并将齿距偏差和齿面误差评定的数学公式写入到系统模块中，通过读取理论坐标值，实际坐标值，齿面法向量进行计算，最终通过画图以及文字的形式生成齿轮误差分析的报告。下面的程序为获得齿轮齿面检测点数的VC++程序：bool CBmsDlg：：GetTotalPoint()，，获取齿轮齿面检测点总数&& & & {CStmoFile InyFile；& & & i f(!(m y F i l e．O p e n(s t r A d d P a t h，CFile：：modeRead，NULL)))& & & {myFile．C10se()；，，获取程序的总段数，提示准备好& & & sc锄f(ShIle，&；％d，％dfI，＆i，&j)；& & & m&MeasSigll．iMeasTo拓IlPoin仁i；& & & stri．Fomat(&％d1．，i)；}& & & retIlnltrtle；}& & & 经测量完的齿轮精度分析报告的界面显示如图6所示。&图5锥齿轮在机测量界面&& & & 4.结束语& & & 机电一体化系统将机械、电子与信息技术有机结合，以实现产品运行和生产过程整体最优化，如：机器人、数控机床和电子技术装备的结合。本文通过研究锥齿轮的齿距偏差和齿面误差的评定方法，规划测量点路径，并开发锥齿轮在机测量系统模块，有效地解决了锥齿轮加工复杂、难以达到高精度的问题，基本满足机械传动装置中高精度、低摩擦、极小回程误差等要求。
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target=_blank>数控龙门铣床主结构静动态特性分析测量的原理：；将主轴中心线与工作台回转中心重合，这时主轴中心线；1）如图5.33所示，将标准芯轴装在机床主轴上，；3）将工作台旋转180°，再将芯轴沿-Z方向移回；工作台X向回转中心的准确性决定了调头加工工件上孔；a)X向位置；b)Y向位置；c)Z向位置；图5.32加工中心回转工作台回转中心的位置；2、Y向回转中心的测量；测量原理：找出工作台上表面到Y向机床
测量的原理：
将主轴中心线与工作台回转中心重合，这时主轴中心线所在的位置就是工作台回转中心的位置，则此时X坐标的显示值就是工作台回转中心到X向机床原点的距离X。。工作台回转中心X向的位置，如图5.32a所示。
测量方法：
1）如图5.33所示，将标准芯轴装在机床主轴上，在工作台上固定百分表，调整百分表的位置，使指针在标准芯轴最高点处指向零位。 2）将芯轴沿+Z方向退出Z轴。
3）将工作台旋转180°，再将芯轴沿-Z方向移回原位。观察百分表指示的偏差然后调整X向机床坐标，反复测量，直到工作台旋转到0°和180°两个方向百分表指针指示的读数完全一样时，这时机床CRT上显示的X向坐标值即为工作台X向回转中心的位置。
工作台X向回转中心的准确性决定了调头加工工件上孔的X向同轴度精度。
图5.32 加工中心回转工作台回转中心的位置
2、Y向回转中心的测量
测量原理：找出工作台上表面到Y向机床原点的距离Y0，即为Y向工作台回转中心的位置。工作台回转中心位置如图5.32b所示。
测量方法：如图5.34，先将主轴沿Y向移到预定位置附近，用手拿着量块轻轻塞入，调整主轴Y向位置，直到量块刚好塞入为止。 Y向回转中心=CRT显示的Y向坐标（为负值）- 量块高度尺寸 - 标准芯轴半径
工作台Ｙ向回转中心影响工件上加工孔的中心高尺寸精度。 ３、Z向回转中心的测量
测量原理：
找出工作台回转中心到Z向机床原点的距离
图5.34 Y向回转中心的测量
Z0即为Z向工作台回转中心的位置。工作台回转中心的位置如图5.32c所示。
测量方法：如图5.35所示，当工作台分别在0°和180°时，移动工作台以调整Z向坐标，使百分表的读数相同，则：
Z向回转中心=CRT显示的Z向坐标值
Z向回转中心的准确性，影响机床调头加工工件时两端面之间的距离尺寸精度（在刀具长度测量准确的前提下）。反之，它也可修正刀具长度测量偏差。
机床回转中心在一次测量得出准确值以后，可以在一段时间内作为基准。但是，随着机床的使用，特别是在机床相关部分出现机械故障时，都有可能使机床回转中心出现变化。例如，机床在加工过程中出现撞车事故、机床丝杠螺母松动时等。因此，机床回转中心必须定期测量，特别是在加工相对精度较高的工件之前应重新测量，以校对机床回转中心，从而保证工件加工的精度。
Z向回转中心的测量 图5.33 X向回转中心的测量
本章提示：
加工中心是数控机床中功能较多、结构较复杂的一种机床。只有在掌握数控铣床编程基本方法的基础上，充分了解加工中心的编程特点，才能较好地使用加工中心。因而，本章的篇幅虽然不太长，但内容丰富，也是本书的重点之一。对于机床回转工作台调整、对刀等操作性强的内容，编者提供了动画、录象等资料，以加深理解。加工中心的详情请浏览.cn，加工中心所使用刀具详情请浏览http://www.。
练习与思考题
一、判断题
1. ( ) 固定循环功能中的K指重复加工次数，一般在增量方式下使用。 2. ( )固定循环只能由G80撤消。
3. ( ) 加工中心与数控铣床相比具有高精度的特点。
4. ( )一般规定加工中心的宏编程采用A类宏指令，数控铣床宏编程采用B类宏指令。5. ( )立式加工中心与卧式加工中心相比，加工范围较宽。
二、选择题
1．加工中心用刀具与数控铣床用刀具的区别________ A、刀柄； B、刀具材料； C、刀具角度； D、拉钉。 2．加工中心编程与数控铣床编程的主要区别________ A、指令格式； B、换刀程序； C、宏程序； D、指令功能。 3．下列字符中，_________不适合用于B类宏程序中文字变量。
4.Z轴方向尺寸相对较小的零件加工，最适合用_______加工。
A、立式加工中心； B、卧式加工中心； C、卧式数控铣床； D、车削加工中心。 5．G65 P9201 属于______宏程序。
C、SIMENS；
D、FAGOR。 三、简答题
1、 加工中心可分为哪几类？其主要特点有哪些？ 2、 请总结加工中心刀具的选用方法。
3、 加工中心的编程与数控铣床的编程主要有何区别？
4、 B类宏程序中，为何英文字母G、L、N、O、P一般不作为文字变量名？ 5、 B类宏程序中，有哪些变量类型，其含义如何？
6、 编程练习。采用XH714加工中心加工图5. 36―图5.39各平面曲线零件，加工内容：各孔，深5mm；外轮廓表面，深5mm。试编写加工程序。
图5.36 习题图1
图5.37 习题图2
图5.38习题图3
图5.39 习题图4
7、 编程练习。采用XH714加工中心加工图5.40、图5.41所示的各平面型腔零件，加工内容：各型腔，深5mm；440w340 mm外轮廓表面，深5mm。试编写加工程序。
图5.40 习题图5
图5.41 习题图6
8、 在图5.42示的零件图样中，材料为45#，技术要求见图。试完成以下工作： 1） 分析零件加工要求及工装要求； 2） 编制工艺卡片； 3） 编制刀具卡片；
4） 编制加工程序，并请提供尽可能多的程序方案。
图5.42 习题图7
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　程序编号 程序段 程序段 程序段 程序段 程序段 程序段 程序段 程序段 程序段 程序段 数控铣、加工中心程序的编制 N10 X5.0; 泰州技师学院教案用纸 2页 N11 ... 　2014年9月份考试数控加工工艺与编程第二次作业_工学_高等教育_教育专区。2014 ...() 7. 当数控加工程序编制完成后即可进行正式加工。() 8. 当机床精度不足时... 　2.3 刀具补偿的概念 2.3.1 刀位点 刀位点是在编制加工程序时用以表示刀具位置的特征点。对于端铣刀、立铣刀 和钻头来说,是指它们的底面中心;对于球头铣刀... 　二、实训仪器?数控铣床编程与加工?实训指导 西京学院机电系数控中心实训一 数控...、实训的内容(1)HNC-21M 数控系统编程指令格式,编制出如图所示零件的加工程序。... 　(3) 安全功能 本机床的安全功能,基本符合欧洲安全标准 EN954-1 的类别 3 2、编程特点由于加工中心具有上述功能,故在数控加工程序编制中,从加工工序的确定、刀具... 　5.1 加工中心程序编制的基础加工中心是高效、高精度数控机床,工件在一次装夹中...- 3 - a)零件图样 b)加工路线 1 图 5.6 镗孔加工路线 c)加工路线 2 ... 　项目三 数控铣床及加工中心程序编制、管理与运行一、项目导入 二、相关知识(一)创建新程序 (二)编辑程序 (三)程序导入与导出 (四)程序的管理 (五)程序检查、... 　2、设计质量要求 (1)毕业设计过程中要认真学数控毕业设计指导书,并按照内容要求...数控加工程序的编制、 数控车削加工、NC 加工、数控加工中心编程及自动编程技术等... 　二、加工中心的编程要求根据加工中心的特点,加工中心的编程有以下特殊要求: 1、...(4)编制数控加工程序:根据零件的加工要求,对零件进行正确的编程, 并将这些程序...