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鹽城工學院本科生畢業(yè)設計說明書 2011
1.引言
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鹽城工學院本科生畢業(yè)設計說明書 2011
1.1雕刻機概述
1. 1. 1雕刻機起源
雕刻可以追溯到遠古時期，母系氏族時期的半坡氏族的“人面網紋盆”便是雕刻的雛形。在我國北宋時期便發(fā)明了活字印刷，《夢溪筆談》有記:“其法用膠泥刻字，薄為錢唇，每字為一印，火燒令堅··一”。這里的刻字應屬于雕刻的范疇。隨著時代的發(fā)展，我國的雕刻藝術日益精深，玉雕、象牙雕、紅木雕、篆刻泥人雕等手工雕刻技術都可堪稱一絕。
上世紀90年代至今，機械雕刻獲得了前所未有的發(fā)展。從最初的刻字機，刻章機再到三維雕刻機，制作工藝也日漸成熟，應用范圍也日漸廣泛。大到樓房建筑的裝飾，小到商店門前的招牌，乃至很多產品的標識銘牌，可謂雕刻的使用范圍無處不在。
雕刻機(Engraving Plotter)，顧名思義就是用機器代替人工進行雕刻的設備。
1938年世界第一臺手動雕刻機在法國“嘉寶”問世，1950年“嘉寶”生產出世界第一臺真正意義的電動、可縮放比例的手動雕刻機。隨后美國、日本和法國等國也開始研制。20世紀90年代，隨著微電子技術的突飛猛進，直接推動微型計算機的急劇發(fā)展。微電子技術和微型計算機技術帶動整個高技術群體飛速發(fā)展，從而使雕刻機產生了質的飛躍。雕刻機完成了從2D-2.5D-3D加工的變革，功能完善、性能穩(wěn)定、造型美觀和價格合理成為雕刻機研制的基本要求。
1.2數(shù)控雕刻機及其發(fā)展現(xiàn)狀
1.2.1數(shù)控雕刻機
數(shù)控雕刻機是數(shù)控技術和雕刻工藝相結合的產物，是一種專用的數(shù)控機床。與通用數(shù)控機床類似，數(shù)控雕刻機通過數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)程序代碼控制雕刻機動作，實現(xiàn)雕刻加工的自動化。較傳統(tǒng)的手工雕刻、仿形雕刻，數(shù)控雕刻具有生產效率高、加工精度高、成品率高、對零件的適應性強等顯著優(yōu)勢;同時，借助于專用的雕刻 CAD/CAM軟件系統(tǒng)，加工控制程序的生成快捷、修改方便。因此，數(shù)控雕刻機現(xiàn)已成為實現(xiàn)雕刻加工自動化、高效率、高精度的有效手段，也是當今雕刻機的發(fā)展主流，廣泛應用于機械工業(yè)、廣告?zhèn)髅?、日常消費以及建筑裝演等眾多領域。
對象和應用領域的不同，數(shù)控雕刻機可分為模具雕刻機、木工雕刻機、廣告雕刻機、激光雕刻機等多種類型。它們的加工性能要求出入很大，對機床和數(shù)控系統(tǒng)的要求也各不相同。如模具雕刻機的加工材料為金屬，所以對機床本體的剛性要求較高，而且其加工對象是模具，所以對加工系統(tǒng)的精度要求高;而廣告機加工的是一般是塑膠板或有機玻璃等非金屬材料，所以對機床剛性和加工系統(tǒng)的精度都沒有很高要求。但各類雕刻機都有一個共同的特點，也是數(shù)控雕刻機與普通數(shù)控機床的一個顯著區(qū)別，就是由于雕刻刀的特殊性，每次切削的有效成形面積小，所以零件雕刻的刀具運動軌跡很長，加工時間往往也較長。因此，提高雕刻機的刀具運動速度對縮短零件雕刻時間、提高加工效率具有特別重要的意義。
按照伺服驅動控制的類型不同，數(shù)控雕刻機又可以分為步進驅動雕刻機和伺服驅動雕刻機。步進驅動屬于開環(huán)控制，控制精度較低，但價格便宜，適用于對加工要求不高的中低檔雕刻機，如木工、廣告業(yè)的雕刻加工。伺服驅動控制精度高，但價格較貴，主要用于模具加工等高精度雕刻機。
此外，還可根據(jù)運動坐標控制的聯(lián)動軸數(shù)，將數(shù)控雕刻機分為三坐標數(shù)控雕刻機、五坐標數(shù)控雕刻機等。三坐標數(shù)控雕刻機可以控制三個坐標軸聯(lián)動，完成浮雕等常規(guī)雕刻加工;五坐標數(shù)控雕刻機可以聯(lián)動控制X，Y，Z三個移動軸和兩個旋轉軸，用來完成復雜形狀零件的雕刻加工。
1.2.2研制雕刻機的目的和意義
機電一體化技術是機械技術和電子技術的有機結合，它包括機械、電子、計算機和自動控制技術。它從系統(tǒng)工程的觀點出發(fā)，使產品或系統(tǒng)實現(xiàn)整體優(yōu)化。近年來，世界上各發(fā)達國家競相發(fā)展機電一體化技術，以提高制造技術水平，實現(xiàn)生產系統(tǒng)向柔性化、智能化發(fā)展。機電一體化技術給傳統(tǒng)的機械工業(yè)帶來了革命性的變革和驚人的效益，使產業(yè)結構、生產方式和管理體制發(fā)生深刻的變化。機電一體化是當今世界機械工業(yè)技術和產品發(fā)展的主要趨勢，也是我國機械工業(yè)發(fā)展的必由之路。
1.2.3數(shù)控雕刻機的特點
數(shù)控雕刻機的主要特點如下:
1、自動化程度高。具體的雕刻過程都是數(shù)控雕刻機自動完成的。
2、產品的尺寸精度高，一致性好。數(shù)控雕刻過程是由計算機控制完成，可以達到很高的精度和表面質量:批量加工時，產品的一致性好，這對于小模具行業(yè)十分重要。
3、拓展了雕刻領域。只需改變控制程序，數(shù)控雕刻機便可以雕刻浮雕、各種復雜的曲面，支持各種刀具，改善了雕刻表面質量，提高了雕刻效率。
4、數(shù)控雕刻機都有鉆銑功能，可用于鉆孔、切邊、加工小模具，性價比高。
1.2.4數(shù)控雕刻機的應用領域
數(shù)控雕刻機的應用領域廣泛，舉例如下:
1、廣告及禮品制作業(yè)，用于雕刻各類雙色板標牌、有機玻璃、三維廣告牌、雙色人物雕像、浮雕獎章、有機板浮雕、立體門頭字等。
2、模型制作業(yè)，制作沙盤模型、房屋模型等。
3、模具制作業(yè)，雕刻紐扣浮雕模、印刷燙金模，注塑模、沖壓模、鞋模等。
4、木器業(yè)，用于浮雕圖案設計及制作。
5、印刷電路板(PCB)新產品開發(fā)中的電路制作，鉆孔、銑槽等。
6、印章業(yè)，各類字體各類材料的印章雕刻。
7、電火花加工機床電極雕刻加工。
8、機械加工業(yè)，刻度盤字輪及標尺刻度。
9、汽車工業(yè)、輪胎模具，車燈模具及裝飾品模具加工。
而且，隨著各種新型裝飾材料的不斷出現(xiàn)，能用于雕刻的材料越來越多，使得計算機數(shù)控雕刻機有了更大的用武之地。因此，計算機數(shù)控雕刻機的應用范圍還將不斷擴大。
1.2.5我國數(shù)控雕刻機的發(fā)展現(xiàn)狀
隨著近年來我國制造業(yè)的迅速發(fā)展，數(shù)控雕刻機產業(yè)也獲得了良好的發(fā)機遇有效地促進了我國數(shù)控雕刻機的生產和推廣應用。我國的數(shù)控雕刻機起步經濟型數(shù)控機床，隨著數(shù)控技術的進步，經過十多年的發(fā)展，己形成了多個國品牌的雕刻機，如上海洛克公司生產的啄木鳥數(shù)控雕刻機、北京糟雕公司生產精雕數(shù)控雕刻機和南京科能公司生產的威克數(shù)控雕刻機等。上述各類型雕刻機機床本體結構較為簡單，控制器大多借鑒國外新技術，采用基于高檔的微控制或PC的數(shù)控系統(tǒng)，伺服部分以步進電機細分驅動為主，可獲得中等控制精度，但價格比較便宜，因此整機的性價比較高，適用于精度要求不太高的普及應用場合對高精度的雕刻加工，目前我國尚以進口數(shù)控雕刻機為主，如意大利的左日本的全量等品牌的數(shù)控雕刻機。這類數(shù)控雕刻機機床本體設計剛高度好、精度高，采用伺服電機驅動，加工精度高，控制系統(tǒng)功能全、可靠性，但價格昂貴往往倍于國產產品，因此主要應用于模具等高精度加工場合。
1.2.6主要任務
設計一臺微型雕刻機，用于工程應用，雕刻機具有三個自由度方向的運動。其主要內容有：1. 設計微型雕刻機的總體方案。根據(jù)雕刻機的設計要求設計主軸結構，主要包括雕刻機主軸的傳動和執(zhí)行機構；2. 雕刻機零件的工藝分析；3. 繪制雕刻機的零件圖；4. 數(shù)控系統(tǒng)選用及控制設計。本設計的設計依據(jù)有一下幾方面：1. 課題來源：工程實踐；2. 產品名稱：微型雕刻機；3. 批量：一臺；4. 雕刻機的設計定位精度±0.01mm；5．工作環(huán)境-10 oC~50 oC；6. 電氣控制部分的設計按相關國家標準進行設計；7. 數(shù)控系統(tǒng)推薦選用市場上比較成熟的產品，能與設計的雕刻機巧妙結合。
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2. 雕刻機的機械結構
2.1雕刻機的工作原理
計算機數(shù)控雕刻機實際是一個三維數(shù)控系統(tǒng)，其工作原理如圖所示
圖2.1 數(shù)控雕刻機工作原理
通用微型計算機內安裝專用的設計排版軟件進行圖形、文字的設計、排版，自動生成加工路徑信息，通過USB接口或其他數(shù)據(jù)傳輸接口將刀具路徑數(shù)據(jù)傳輸給單片機，數(shù)控系統(tǒng)接收刀具路徑數(shù)據(jù)，完成顯示、和用戶交互等一系列功能后，用特定的算法將輸入的路徑信息轉化為數(shù)控信息，控制器把這些信息轉化為驅動步進電機或伺服電機的信號(脈沖串)，控制雕刻機X，Y，Z三軸的走刀。同時，進行銑削，即可雕刻出在計算機上設計的各種平面或立體的圖形文字，實現(xiàn)雕刻自動化加工。
2.2整體結構
機械結構作為雕刻機的硬件部分，對雕刻機的加工過程、刻字效果等有著重要的影響。下面對數(shù)控雕刻機的機械結構作詳細介紹。
2.2.1雕刻機總體布局的基本要求
雕刻機總體布局的基本要求有以下幾點:
1、首先必須滿足如加工范圍、工作精度、生產率和經濟性等等各種要求;
2、確保實現(xiàn)既定工藝方法所要求的工件和刀具的相對位置與相對運動。在經濟、合理的條件下，盡量采用較短的傳動鏈，以簡化機構，提高傳動精度和傳動效率;
3、確保雕刻機具有與所要求的加工精度相適應的剛度、抗振性、熱變形及噪音水平；
4、應便于觀察加工過程，便于操作、調整和維修，便于輸送、裝卸工件和清理，注意防護，確保安全；
5、結構簡單，合理可靠，便于加工和裝配。
2.2.2 影響雕刻機布局的基本因素
在滿足總體布局的基本要求的基礎上，還應當考慮影響雕刻機布局的基本因素:
1、表面形成運動的影響
不同形狀的加工表面往往采用不同的刀具來加工，從而表面形成運動的形式和數(shù)目就不同，并導致布局的差異。相同形狀的加工表面，由于工件的技術要求和生產率要求等不同，也可以采用不同的刀具、不同的表面形成運動來加工，從而形成不同的布局。由此可知，工件表面形成運動直接決定了雕刻機布局的形式，是影響雕刻機布局的決定性因素。因而，在布局雕刻機時，必須根據(jù)加工要求，全面、綜合地考慮工件的表面形成方法及運動，以期作出具有較好技術經濟效果的布局設計。
2、雕刻機運動分配的影響
工件表面形成方法及運動相同，而雕刻機的運動分配不同，雕刻機的布局也會不同。對于同一種運動分配的布局，由于導軌的布置和其它結構形式的不同，也將使雕刻機的布局出現(xiàn)變化。在分配雕刻機運動時，一般應注意以下幾點:
1) 移動部件的重量應盡量輕。在其它條件相同的情況下，移動部件的重量越小，所需電機功率和傳動件的尺寸也越小;
2) 應有利于提高加工精度;
3）應有利于提高雕刻機剛度，縮小占地面積;
4）工件的尺寸重量和形狀的影響;
工件的表面形成運動及雕刻機部件的運動分配基本相同，而工件尺寸、重量和形狀不同，雕刻機的布局也會有很大差異。另外，還應考慮雕刻機性能要求的影響，如振動、噪聲、熱變形、剛度和抗振性，操縱方便形的影響，模塊化設計法的影響等。通過查閱相關的文獻資料，雕刻機基本布局形式通常有下圖所示的兩種方案：
圖2.2 雕刻機的布局簡圖
圖2.2 雕刻機的布局形式
這兩種布局都采用龍門式框架結構，雕刻機的剛度均較高。
布局(1)方案中，工作臺固定，雕刻頭作橫向和上下移動，立柱作縱向移動。該方案便于變形為不同縱向長度的雕刻機。由于工作臺不動，承載能力好，適合加工較重的工件。在使用外伸支架支撐縱向長工件進行批量加工時，支點高度相同，故支架支撐調整方便。但雕刻頭運動精度較難保證且立柱移動較笨重。
布局(2)方案中，立柱固定，雕刻頭作橫向和上下移動，工作臺作縱向移動。由于工作臺移動，承載能力較布局(1)方案差。若設計所承載的工件較輕，這種布局方式所需電動機功率和傳動件的尺寸較小，移動較輕便。在使用外伸支架支撐縱向長工件進行批量加工時，支點高度相同，故支架支撐調整方便，但支架結構較布局(1)方案略顯復雜。該方案的最大優(yōu)勢在于雕刻頭運動精度較易保證。
經以上比較，充分考慮到布局的基本要求、影響布局的基本因素及三坐標數(shù)控雕刻機的設計參數(shù)，可采用布局(2)的方案。
2.2.3 坐標系的確定
雕刻機的坐標系采用右手法則，直角卡笛兒坐標系統(tǒng)?；咀鴺溯S為X 、Y 、Z 直角坐標，對相應每一個旋轉運動符號為A 、B 、C ，如圖2. 3 所示。Z 軸為平行于雕刻機主軸的坐標軸，垂直于工件裝夾面。
圖2.3
圖2.3 右手坐標系統(tǒng)
2.2.4三維雕刻機的機械結構
該三維雕刻機的機械幾何結構，由以下幾部分組成:
1、底座部分
作為整機的基礎，承擔整個機體的重量，要求穩(wěn)定堅固。底座由底下的四只支腳與地面接觸;
2、工作臺部分
工作臺部分由工作臺，y方向的絲杠和導軌，以及支架組成。工作臺作為雕刻工作時承載雕刻物體的部件，表面有T形溝槽，由絲杠驅動，導軌導向:
3、橫梁部分
橫梁由x方向的絲杠和導軌，以及支架組成。橫梁承載機頭的重量，驅動機頭動，容易彎曲變形，在結構仿真和運動仿真中是重要的分析對象:
4、機頭部分
機頭部分由主軸組件，Z方向的絲杠和導軌，以及支架組成。絲杠驅動主軸組的上下運動，主軸組件在加工過程中直接帶動雕刻頭的高速旋轉運動。
下面從雕刻機的功能角度，介紹一下各部分的結構及設計:
2.3進給系統(tǒng)
進給系統(tǒng)由伺服驅動電路、伺服驅動裝置、機械傳動機構及執(zhí)行部件組成。它的作用是接收數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出的進給速度和位移指令信號，由伺服驅動電路作轉換和放大后，經伺服驅動裝置和機械傳動機構，驅動機床的工作臺、主軸頭架等執(zhí)行部件實現(xiàn)工作進給和快速運動。數(shù)控系統(tǒng)的伺服進給系統(tǒng)與一般機床的進給系統(tǒng)有本質上的區(qū)別，它能根據(jù)指令信號精確的控制執(zhí)行部件的運動速度和位置，以及幾個執(zhí)行部件按一定規(guī)律運動所合成的運動軌跡。
下面介紹一下雕刻機的進給系統(tǒng)的機械結構和電機驅動。雕刻機的進給運動方式如下:
工作臺帶動工件做y方向的進給運動，機頭沿x方向橫梁做進給運動，雕刻頭在直流電機的帶動下做高速旋轉，并在Z方向做上下運動。刀具和工件的運動的合成就可以得到文字和圖案的輪廓。
1.機頭沿x方向的絲杠左右運動，實現(xiàn)雕刻寬度;如下圖所示
圖2.4 雕刻機X方向進給圖
2.工作臺沿y方向的絲杠前后運動，實現(xiàn)雕刻長度,如下圖所示：
圖2.5 雕刻機Y方向的進給圖
3.機頭沿Z向的絲杠上下運動，實現(xiàn)雕刻深度。
各個傳動鏈中均采用絲杠螺母傳動副，保證了運動的傳遞平穩(wěn)和結構緊湊。絲杠一端通過聯(lián)軸器與電機軸相聯(lián)，由步進電機驅動絲杠，將旋轉運動轉化為直線運動。另一端采用軸承為支承。步進電機的旋轉方向和轉速，由指令脈沖決定。指令脈沖數(shù)就是電動機的轉動步數(shù)，即角位移的大小。只要改變指令脈沖頻率，就可以使步進電動機的旋轉速度在很寬范圍內連續(xù)調節(jié)。它具有以下特點:
1、位置控制功能
可預先發(fā)出具體的脈沖數(shù)量，從而得到需要輸出的角度。
2、無極調速功能
可根據(jù)發(fā)送脈沖的速度，得到需要的電機的轉速。
3、正/反，急停及鎖定功能
通過對系統(tǒng)的高低電平控制，得到正/反旋轉的效果，在電機鎖定情況下 （電機繞組中存在電流，外部沒有要求旋轉的電脈沖)，仍有靜止力矩的輸出。
4、低轉速及高精度位置功能
通過對脈沖速度的控制，可直接得到極低的轉速而不需要通過齒輪箱的過渡，從而避免了功率的損耗和角度位置的偏差。
5、長壽命
不需要象普通的直流電動機通過電刷和換相器換相，從而減少了摩擦，增長了壽命。如圖2.6所示
圖2.6 絲杠與電機軸的連接
剛性聯(lián)軸器用于絲桿與電機的聯(lián)接，可提高兩軸頭連接的固定精度，如圖2.6所示。它的特點有:
1、可用于小型、瞬間慣量小和高速轉動的場合;
2、安裝后無反作用力，而且維護簡單;
3、提高絲杠的強度時，跳動不會受到影響;
4、依靠鎖緊螺栓施加的摩擦緊固，無需鍵;
6、在高速轉動時可保持平穩(wěn)。
導軌的主要功能是導向和承載作用。導軌使運動部件沿一定的軌跡運動，從而保證各部件的相對位置和相對位置精度。導軌承受運動部件及工件的重量及切削力，在很大程度上決定數(shù)控機床的剛度、精度與精度保持性。
雕刻機的x向和y向絲杠兩側各采用一對圓柱形導軌作為導向件，另外可以分擔絲杠所承受的機頭和工作臺的重量。圓柱形導軌加工容易，導向精度高，可滿足定位精度的要求。
Z絲杠不承受徑向載荷，為保證精度，采用兩根導軌導向。Z的固定依靠步進電機的自鎖來實現(xiàn)。
圓形導軌兩端通過螺釘固定在絲杠支架上，并與導軌套形成移動副。如圖2.7所示
圖2.7 絲杠和圓導軌的支承方式
各個傳動鏈上的絲杠螺母與不同零件以螺釘固定連接，通過與絲杠的相對運動實現(xiàn)傳動:
1、與工作臺固定連接，相對于y向絲杠運動向絲杠運動向支架固定連接；
2、與機頭向絲杠運動；
3、與機頭 向支架固定連接，相對于Z向絲杠移動。
2.4典型零件工藝分析
2.4.1滾珠絲杠工藝分析：
（1）零件材料：GCR15。合金含量較少，具有良好的性能，它為應用最廣泛的高碳鉻軸承鋼。經過淬火加回火后具有較高的硬度、均勻的組織、良好的耐磨性、高的接觸疲勞性能。該鋼冷加工塑性中等，切削性能一般，焊接性能差，對形成白點敏感性能大，有回火脆性。實際就是Cr15。
（2）零件組成表面：兩端面，外圓附有滾珠，外身為單線螺紋，無鍵槽，無倒角。
（3）主要表面分析：Ф16 外圓表面主要用于傳動件，將電機的旋轉運動轉換為所需的直線運動，具有相當?shù)木取?
（4）主要技術條件：Ф16 外圓精度要求：
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IT7 粗糙度要求 Ra1.6μm。它是零件上主要的基準， 兩端螺紋應與之保持基本的同軸關系，鍵槽亦與之對稱。
（5）零件總體特點：長徑比達 18，為較典型的細長軸。
2.4.2 T型臺工藝分析：
（1）零件材料：45 鋼。切削加工性良好，無特殊加工問題，故加工中不需采取特殊工藝措施。 刀具材料選擇范圍較大，高速鋼或 YT 類硬質合金均能勝任。刀具幾何參數(shù)可根據(jù)不同刀具類型 通過相關表格查取。
（2）零件組成表面：長方形表面（長300mm，寬340mm），厚20mm，有T形凹槽。
（3）主要表面分析： 外表面主要用于支承以及夾持工件，具有相當?shù)亩ㄎ痪取?
（4）主要技術條件： 外表面精度要求：
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IT7 粗糙度要求 Ra1.6μm。它是零件上主要的基準， 兩端平面應與之保持基本的平面關系，鍵槽亦與之對稱。
（5）零件總體特點：簡單，結構緊湊，定位能力非常強。
2.4.3 三軸滑塊工藝分析：
（1）零件材料：鋁合金。在工業(yè)生產中應用最廣泛的一類有色結構金屬材料。純鋁的密度?。é?2.7g/cm3），大約是鐵的 1/3，熔點低（660℃），鋁是面心立方結構，故具有很高的塑性（δ:32~40%，ψ:70~90%），易于加工，可制成各種型材、板材。
（2）零件組成表面：軸套類零件，表面是光滑的空孔，用于支持導軌。
（3）主要表面分析： 內表面主要用于支承以及夾持工件，具有相當?shù)亩ㄎ痪取?
（4）主要技術條件： 外表面精度要求：
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IT7 粗糙度要求 Ra1.6μm。它是零件上主要的基準， 兩端平面應與之保持基本的平面關系，空孔亦與之對稱。
（5）零件總體特點：機構中與機架用移動副相連又與其他運動構件用轉動副相連的構件。
3. 三坐標數(shù)控雕刻機的機械系統(tǒng)的設計
本章詳細介紹了微型三維機械雕刻機機械部分的主要零部件，如主軸電動機、步進電動機、傳動部件和支承部件的詳細設計計算及選型過程。
3.1 設計參數(shù)的確定
由課題所給的設計參數(shù)，結合微型三維機械雕刻機的總體設計方案，初步確定該雕刻機機械部分的主要參數(shù)，如表3.1所示。
表3.1 機械設計參數(shù)表
項目
參數(shù)
單位
主軸最高轉速
n=20000
r/min
最大進給速度
mm/min
工作臺總行程(Y)
235
mm
主軸總行程(X)
220
mm
主軸總行程(Z)
102
mm
定位精度
±0.01
mm
脈沖當量
0.01
mm
使用壽命
hrs
3.2 切削力、切削扭矩和切削功率計算
三坐標數(shù)控機械雕刻機的加工對象主要是針對非金屬材料和鋁合金材料的雕刻加工。這些材料具有較高的強度和良好的塑性。用硬質合金直柄立銑刀（）和高速鋼標準直柄麻花鉆（）在鋁板上進行銑削和鉆削，分別進行切削力、切削扭矩和切削功率的計算。
根據(jù)三維機械雕刻機的加工范圍和使用功能及在實際生產過程中不同的切削方式所使用時間的分配，經過統(tǒng)計，大致可將切削方式分為強力切削（切）、一般切削（雕）、精細切削（刻）和快速進給。
3.2.1銑削力、扭矩和功率的計算
通過查閱王先逵主編的《機械加工工藝手冊》，得到表3.2 左側的經驗公式，代入已知參數(shù)進行簡化，可得到僅與切削深度、進給速度和銑刀轉速n有關的計算公式填入表3.2右側。
表3.2 銑削力、扭矩和功率計算公式的簡化
計算公式和參數(shù)選定
計 算 結 果
銑削力：
銑削扭矩：
銑削功率：
其中：銑削寬度，銑削深度,進給速度，銑削速度，—— 銑刀外徑((mm),—— 每齒進給量(mm/z)， z —— 銑刀齒數(shù)，n——銑刀轉速(r /min) 。
將切削深度、進給速度和銑刀轉速n的變量代入分別計算，得到計算結果，如表3.3所示。表3.3 銑削力、扭矩和功率的計算
切削方式
工作時間
百分比t %
參 數(shù)
計算結果
強力切削
10%
2.5
120
9000
30
13.70
0.041
0.039
一般切削
30%
1
1200
15000
300
22.45
0.043
0.106
精細切削
50%
0.5
2400
20000
600
15.80
0.0475
0.0992
快速進給
10%
—
3600
—
900
0
0
0
其中：—絲杠轉速，，預選絲杠導程
—銑削深度（mm），—進給速度（mm/min），n—銑刀轉速（r/min），
—銑削力（N），M—銑削扭矩（Nm），—銑削功率（kW）。
3.2.2鉆削力、扭矩和功率的計算
通過查閱參考文獻，按上節(jié)的簡化過程，可得到僅與進給速度和鉆頭轉速n有關的計算公式，如下表3.4所示。
表3.4 鉆削力、扭矩和功率的計算公式的簡化
計算公式和參數(shù)選定
計 算 結 果
鉆削力：
鉆削扭矩：
鉆削功率：
其中：（加工鋁合金）。進給速度,鉆削速度，—鉆頭外徑（mm），f—進給量（mm/r），n—鉆頭轉速（r/min）。將進給速度和鉆頭轉速n的變量代入分別計算，將得到的計算結果填入表3.5，由于鉆削功率的計算結果較小，忽略不計。
表3.5 鉆削力、扭矩和功率的計算
切削方式
工作時間
百分比t%
參 數(shù)
計 算 結 果
M
強力切 削
10%
300
9000
75
41.61
0.045
—
一般切削
30%
480
15000
120
40.44
0.044
—
精細切削
50%
600
20000
150
38.65
0.042
—
快速進給
10%
900
—
225
0
0
0
其中：—絲杠轉速，，預選絲杠導程，—進給速度(mm/min),—鉆削轉速(r/min),—鉆削力(N), M—鉆削扭矩(Nm),—鉆削功率(kW)。
3.3 主運動系統(tǒng)的設計計算
3.3.1主軸組件
主軸組件是雕刻機的執(zhí)行件。它的功用是支承并帶動工件或刀具旋轉進行切削，承受切削力和驅動力等載荷，完成表面成形運動。主軸組件由主軸及其支承和安裝在主軸上的傳動件、密封件等組成，要求良好的回轉精度、結構剛度、抗振性、熱穩(wěn)定性及精度的保持性。
雕刻機的主軸部分固定在Z向絲杠的支架上，采用電主軸高速旋轉，實現(xiàn)刀具的切削運動。
自20世紀80年代以來，數(shù)控機床、加工中心主軸向高速化發(fā)展。高速數(shù)控機床主傳動機構已經得到極大的簡化，取消了帶傳動和齒輪傳動，機床主軸由內裝式電動機直接驅動，從而把機床主傳動鏈的長度縮短為零，實現(xiàn)了機床主運動的“零傳動”，這種結構稱為電主軸。它具有結構緊湊，機械效率高，可獲得極高的回轉速度，振動小等優(yōu)點，因而在現(xiàn)代數(shù)控機床中獲得了愈來愈廣泛的應用。本雕刻機由于主軸轉速達到20000r／min,所以應用電主軸。
本節(jié)主要設計主運動系統(tǒng)中的電主軸，以確定它們的型號和參數(shù)。
數(shù)控機床的主傳動系統(tǒng)除應滿足普通機床主傳動的要求外，還提出以下要求：
1.具有更大的調速范圍，并實現(xiàn)無級變速。數(shù)控機床就要為了保證加工時能選用合理的切削用量，并充分發(fā)揮刀具的切削性能，從而獲得最高的生產率、加工精度和表面質量，必須具有更高的轉速和更大的調速范圍。對于自動換刀的數(shù)控機床，工序集中，共建一次裝夾，可完成許多工序，所以，為了適應各種國內工序和各種加工材質的要求，住運動的調速范圍還應進一步擴大。
2.具有較高的精度和剛度，傳動平穩(wěn)，噪聲低。數(shù)控機床加工精度的提高，與主運動系統(tǒng)的剛度密切相關。為此，應提高傳動件的制造精度與剛度，齒輪齒面進行高頻感應加熱淬火增加耐磨性；最后一集采用斜齒輪傳動，使傳動平穩(wěn)；采用高精度軸承及合理的支撐跨距等，以提高主軸組件的剛性。
3.良好的抗振性和熱穩(wěn)定性 數(shù)控機床上一般既要進行粗加工又要進行精加工；加工時可能由于斷續(xù)切削、加工余量不均勻、運動部件不平衡以及切削過程中的自激振動等原因引起的沖擊力或交變力的干擾，使主軸產生振動，影響加工精度和表面粗燥度，嚴重時甚至破壞刀具或零件，是加工無法順利進行。 因此在主傳動系統(tǒng)中的各主要零部件不但要具有一定的靜剛度，而且具有足夠的抑制各種干擾力引起的動的能力——抗振性?？拐裥杂脛觿偠然騽尤嵝远葋?
衡量。例如主軸組件的動剛度取決于主軸的當量靜剛度、阻尼比及固有頻率等參數(shù)。
機床在切削加工中主傳動系統(tǒng)的發(fā)熱使其中所有零部件產生熱變形，破壞了零部件之間的相對位置精度和運動精度造成的加工誤差，且熱變形限制了切削用量的提高，降低了傳動效率，影響到生產率。為此要求主軸不見具有較高的熱穩(wěn)定性，通過保持合適的配合間隙，并進行循環(huán)潤滑保持熱平衡等措施來實現(xiàn)。
3.3.2主運動系統(tǒng)傳動鏈的組成
電機直接驅動主軸是精密機床、高速加工中心和數(shù)控車床常用的一種驅動形式。如平面磨床的砂輪主軸，高速內圓磨床的磨頭。轉速小于3000r／min
的主軸，采用異步電動機軸通過聯(lián)合器直接驅動主軸，機床可通過改變電動機磁極對數(shù)來實現(xiàn)變速；轉速小于8000r／min的主軸，可采用變頻調速電動機直接驅動；高速主軸，可將電動機與主軸做成一體，即內裝電動機主軸，轉子軸就是主軸，所以本雕刻機應選用電主軸，
3.3.3 主軸電動機的設計計算
根據(jù)前面兩節(jié)的計算結果，取一定的安全系數(shù)，忽略傳動效率，主軸電動機所需的扭矩、功率和轉速計算過程如表3.6所示。
表3.6 主軸電動機設計計算
序號
計算項目
符號
單位
計算公式和參數(shù)選定
計算結果
1
轉矩計算
查表3.3和表3.5，取i=2取較大值得到：M0≥0.095取整
額定轉矩
2
功率計算
查表3.3和表3.5,取大值得到取整
額定功率
根據(jù)上述所算功率可選擇安陽華安通用主軸科技有限公司生產的型號為DD58Z24/0.8的電主軸。如下表所示：
表3.7 電主軸選型
主軸型號
轉速
電機
外型尺寸
潤滑
軸承型號
Speed
Motor
Dimensdions(mm)
BearingSD type
SDpingdle type
(r/min)
KW
V
A
H2
D
D1
軸端連接
L
L1
L2
Lub
DD58Z24/0.8
24000
0.8
220
2.3
400
58
44
ER11
67
23
18
油脂
前B7002C/P4
后6001C/P5
3.4進給運動系統(tǒng)的設計計算
雕刻機的進給運動分為三個部分：主軸的上下移動，主軸的左右移動和工作臺的前后移動。它們的設計沒有什么很大的區(qū)別，因此可以通過對其中一個方向上的設計來勾勒出我們在移動部分的設計方案，現(xiàn)在以工作臺部件為例，著重設計計算進給運動傳動鏈中進給電動機，同步帶和帶輪，滾珠絲杠和直線導軌，以確定它們的規(guī)格型號及參數(shù)，來滿足在機械加工過程中的各種切削加工要求。
3.4.1 進給系統(tǒng)傳動鏈的組成
從前面所述，我們知道步進電動機通過聯(lián)軸器和滾珠絲杠連接，將電動機的旋轉運動轉化為部件的移動.
3.4.2滾珠絲杠副的設計計算
參閱徐灝主編的《機械設計手冊》第四冊和李鶴軒主編的《機電一體化技術手冊》以雕刻機進行銑槽加工時為例進行設計計算，過程如表3.8所示。
表3.8工作臺滾珠絲杠設計計算
序號
計算項目
符號
單位
計算公式和參數(shù)選定
計算結果
1
確定滾珠
絲杠導程
mm
電動機與絲杠 1:1傳動
2
確定當量轉速
r/min
nm =（nmax+nmin）/2
450
3
預期額定動載荷
N
(1)按預期工作時間估算
查表9,輕微沖擊
查表7,按7級
查表8,可靠性97%
查表3.1得，
(2)擬采用預緊滾珠絲杠副，按最大負載計算：
查表10，輕預載
其中經過計算（當量轉速），我選擇了450 r/min，（當量載荷），經計算選擇92 N。
(1)
(2)
取兩種結果
的大值
4
(1)
(2)
確定允許的最小螺紋底徑
估算允許得最大軸向變形量
估算最小螺紋底徑
mm
其中導軌靜摩擦力=0.2
取=1.2
5
確定滾珠絲杠副的規(guī)格代號
(1)選取內循環(huán)浮動式法蘭，直筒型墊片預緊螺母
(2)由計算出的
在樣本中選取滾珠絲杠副
FFZD
FFZD1604-3
6
確定滾珠絲杠副的預緊力
N
7
(1)
(2)
(3)
確定滾珠絲杠副支承用軸承型號、規(guī)格
軸承所承受的最大軸向載荷
軸承類型
軸承型號規(guī)格
N
固定端背對背角接觸球軸承，游動端深溝球軸承
預加載荷
軸承內徑d=10
軸承預緊力
固定端7000C
游動端6100
8
行程補償值
C
9
(1)
(2)
(3)
（4）
滾珠絲杠
工作圖設計
絲杠螺紋長度
繪制工作圖
支承距離
絲杠全長
行程起點距固定支承距離
L
mm
mm
mm
mm
如工作圖所示
10
(1)
(2)
傳動系統(tǒng)剛度
絲杠抗壓剛度
最小抗壓剛度
最大抗壓剛度
組合剛度
一對預緊軸承的組合剛度
支承軸承
組合剛度
絲杠滾珠和滾道的接觸剛度
一端固定，一端游動
查表得：
11
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
（6）
（7）
剛度驗算
及精度選擇
計算
計算
靜摩擦力
驗算傳動剛度
傳動系統(tǒng)剛度變化引起的
定位誤差
確定精度
全行程變動量
確定規(guī)格代號
N
FFZD1603-3-P4/320×278
12
驗算臨界
壓縮載荷
N
13
驗算臨界轉速
rpm
14
驗算
14400<70000
15
形位公差標注
略
16
基本軸向額定載荷驗算
3.4.3工作臺進給電動機的設計計算
以滿載一般切削時為例進行計算，計算過程見表3.9.
表3.9 工作臺進給電動機設計計算
序號
計算項目
符號
單位
計算公式和參數(shù)選定
計算結果
1
(1)
作用在絲杠副上的各種轉矩
外加載荷產生的摩擦力矩
查表得：
2
(1)
(2)
計算轉動慣量負載轉動慣量
各種回轉件的轉動慣量
各種直線運動件轉動慣量
電動機轉動慣量
J
絲杠：L=48.5，d=1.53
查表得：
查表3.1得：
查表3.2得：
混合式步進電動機
57BYG250 E-SAFRMC-0152
查樣本，
J=460.3
3
最大加速轉矩
4
連續(xù)工作最大轉矩
查樣本：額定轉矩13.5
5
最大啟動轉矩
查樣本：最大轉矩80
3.4.4 工作臺直線導軌副的設計計算
表3.10 滾動直線導軌設計計算
序號
計算項目
符號
單位
計算公式和參數(shù)選定
計算結果
1
初選直線導
軌副的型號
HTSD-15NAA
2
擬定滑塊數(shù)
M
單根導軌兩滑塊
M=4
3
負載計算
R
N
滿足要求
4
摩擦力
F
N
5
壽命計算
h
滿足要求
4. 數(shù)控系統(tǒng)的選用
鹽城工學院本科生畢業(yè)設計說明書 2011
4.1 NC選型
目前市場上主流的數(shù)控系統(tǒng)有國外的西門子，F(xiàn)ANUC，三菱;國內比較著名的有廣州數(shù)控，華中數(shù)控等等，以及為雕刻機量身定做的FUDNC（富佳力）雕刻機控制系統(tǒng)。
4.1.1上述各數(shù)控系統(tǒng)的簡介
4.1.1.1 FANUC系統(tǒng)
FANUC系統(tǒng)是日本富士通公司的產品，通常其中文譯名為發(fā)那科。FANUC系統(tǒng)進入中國市場有非常悠久的歷史，有多種型號的產品在使用，使用較為廣泛的產品有FANUC 0、FANUC16、FANUC18、FANUC21等。在這些型號中，使用最為廣泛的是FANUC0系列。系統(tǒng)在設計中大量采用模塊化結構。這種結構易于拆裝、各個控制板高度集成，使可靠性有很大提高，而且便于維修、更換。FANUC系統(tǒng)設計了比較健全的自我保護電路。 PMC信號和PMC功能指令極為豐富，便于工具機廠商編制PMC控制程序，而且增加了編程的靈活性。系統(tǒng)提供串行RS232C接口，以太網接口，能夠完成PC和機床之間的數(shù)據(jù)傳輸。 FANUC系統(tǒng)性能穩(wěn)定，操作界面友好，系統(tǒng)各系列總體結構非常的類似，具有基本統(tǒng)一的操作界面。FANUC系統(tǒng)可以在較為寬泛的環(huán)境中使用，對于電壓、溫度等外界條件的要求不是特別高，因此適應性很強。 鑒于前述的特點，F(xiàn)ANUC系統(tǒng)擁有廣泛的客戶。使用該系統(tǒng)的操作員隊伍十分龐大，因此有必要了解該系統(tǒng)的一些軟、硬件上的特點。我們可以通過常見的FANUC 0系列了解整個FANUC系統(tǒng)的特點。（1） 剛性攻絲：主軸控制回路為位置閉環(huán)控制，主軸電機的旋轉與攻絲軸（Z軸）進給完全同步，從而實現(xiàn)高速高精度攻絲。（2）復合加工循環(huán)：復合加工循環(huán)可用簡單指令生成一系列的切削路徑。比如定義了工件的最終輪廓，可以自動生成多次粗車的刀具路徑，簡化了車床編程。（3）圓柱插補：適用于切削圓柱上的槽,能夠按照圓柱表面的展開圖進行編程。（4）直接尺寸編程：可直接指定諸如直線的傾角、倒角值、轉角半徑值等尺寸，這些尺寸在零件圖上指定，這樣能簡化部件加工程序的編程。（5）記憶型螺距誤差補償：可對絲杠螺距誤差等機械系統(tǒng)中的誤差進行補償，補償數(shù)據(jù)以參數(shù)的形式存儲在CNC的存儲器中。（6）CNC內裝PMC編程功能：PMC對機床和外部設備進行程序控制（7）隨機存儲模塊：MTB(機床廠)可在CNC上直接改變PMC程序和宏執(zhí)行器程序。由于使用的是閃存芯片，故無需專用的RAM寫入器或PMC的調試RAM。
4.1.1.2西門子（SINUMERIK）數(shù)控系統(tǒng)簡介
西門子（SINUMERIK）數(shù)控系統(tǒng)是德國西門子公司的產品。西門子憑借在數(shù)控系統(tǒng)及驅動產品方面的專業(yè)思考與深厚積累，不斷制造出機床產品的典范之作，為自動化應用提供了日趨完美的技術支持。SINUMERIK 不僅意味著一系列數(shù)控產品，其力度在于生產一種適于各種控制領域不同控制需求的數(shù)控系統(tǒng)，其構成只需很少的部件。它具有高度的模塊化、開放性以及規(guī)范化的結構，適于操作、編程和監(jiān)控。 主要包括：控制及顯示單元、PLC 輸入/輸出單元（PP）、PROFIBUS 總線單元、伺服驅動單元、伺服電機等部分。主要數(shù)控系統(tǒng)類型有： ?。?）SINUMERIK 802S/C系統(tǒng):SINUMERIK 802S/C系統(tǒng)專門為低端數(shù)控機床市場而開發(fā)的經濟型CNC控制系統(tǒng)。802S/C兩個系統(tǒng)具有同樣的顯示器，操作面板，數(shù)控功能，PLC編程方法等，所不同的只是SINUMERIK 802S帶有步進驅動系統(tǒng)，控制步進電機，可帶3個步進驅動軸及一個±10V模擬伺服主軸；SINUMERIK 802C帶有伺服驅動系統(tǒng),它采用傳統(tǒng)的模擬伺服±10V接口,最多可帶3個伺服驅動軸及一個伺服主軸。（2）SINUMERIK 802D系統(tǒng)：該系統(tǒng)屬于中低檔系統(tǒng)，其特點是：全數(shù)字驅動，中文系統(tǒng)，結構簡單(通過PROFIBUS連接系統(tǒng)面板、I/O模塊和伺服驅動系統(tǒng))，調試方便。具有免維護性能的SINUMERIK 802D核心部件-控制面板單元（PCU）具有CNC、PLC、人機界面和通訊等功能，集成的PC硬件可使用戶非常容易地將控制系統(tǒng)安裝在機床上。 ?。?)SINUMERIK 840D/810D/840Di系統(tǒng)：840D/810D是幾乎同時推出的，具有非常高的系統(tǒng)一致性，顯示/操作面板、機床操作面板、S7-300PLC、輸入/輸出模塊、PLC編程語言、數(shù)控系統(tǒng)操作、工件程序編程、參數(shù)設定、診斷、伺服驅動等許多部件均相同。SINUMERIK 810D是840D的CNC和驅動控制集成型，SINUMERIK 810D系統(tǒng)沒有驅動接口，SINUMERIK 810D NC軟件選件的基本包含了840D的全部功能。采用PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線結構西門子840Di系統(tǒng)，全PC集成的SINUMERIK 840Di數(shù)控系統(tǒng)提供了一個基于PC的控制概念。 (4)SINUMERIK 840C系統(tǒng)：SINUMERIK 840C系統(tǒng)一直雄居世界數(shù)控系統(tǒng)水平之首，內裝功能強大的PLC 135WB2，可以控制SIMODRIVE 611A/D模擬式或數(shù)字式交流驅動系統(tǒng)，適合于高復雜度的數(shù)控機床。交流驅動系統(tǒng)（1）SIMODRIVE611A：模擬式伺服，配合1FT5系列進給驅動電機(600V)和1PH7主軸電機, 可控制主軸，進給軸，及普通異步電機。（2） SIMODRIVE 611D：數(shù)字式伺服，配合1FT6/1FK6系列進給驅動電機和1PH7主軸電機，可控制主軸，進給軸等，只能配合810D、840D、840C數(shù)控系統(tǒng)。（3）SIMODRIVE 611U：通用型伺服，可接收模擬信號或數(shù)字信號（PROFIBUS）,可以進行位置控制、速度控制及轉矩控制。配合1FT6/1FK6和1PH7電機，是理想的驅動系統(tǒng)解決方案之一。（4）SIMODRIVE 611UE：通用E型伺服，通過PROFIBUS接連，其余同611U。
4.1.1.3三菱（MITSUBISHI）數(shù)控系統(tǒng)
1873年，三菱造船廠更名為三菱商會。三菱開始涉足采礦、造船、銀行、保險、倉儲和貿易。隨后，又經營紙、鋼鐵、玻璃、電氣設備、飛機、石油和房地產?，F(xiàn)在，三菱建立了一系列的企業(yè)，在日本工業(yè)現(xiàn)代化的過程中扮演著舉足輕重的角色。三菱電機自動化一直致力于為客戶在工業(yè)自動化、電力控制及其他相關業(yè)務上提供專業(yè)產品設備和解決方案，產品被廣泛應用于機械、冶金、電力等多個領域。三菱數(shù)控系統(tǒng)的技術特點：(1)M64A / M64SM CNC 控制器 標準配備了RISC 64位CPU（與M64相比，整體性能提高了1.5倍）；高速高精度機能對應，尤為適合模具加工；內藏對應全世界主要通用的12種多國語言操作界面；可對應內含以太網絡和IC卡界面；內藏波形顯示功能，工件位置坐標及中心點測量功能； 緩沖區(qū)修正機能擴展：可對應IC卡/計算機鏈接B/DNC/記憶/MDI等模式；簡易式對話程序軟件（使用APLC所開發(fā)之Magicpro-NAVI MILL對話程序）；可對應Windows95/98/2000/NT4.0/Me的PLC開發(fā)軟件；特殊G代碼和固定循環(huán)程序，如G12/13 、G34/35/36、 G37.1等。（2) EZMotion-NC E60 內含64位CPU的高性能數(shù)控系統(tǒng)，采用控制器與顯示器一體化設計，實現(xiàn)了超小型化；伺服系統(tǒng)采用薄型伺服電機和高分辨率編碼器（131,072脈沖/轉），增量/絕對式對應；由參數(shù)選擇車床或銑床的控制軟件，簡化維修與庫存； 全部軟件功能為標準配置；標準具備1點模擬輸出接口，用以控制變頻器主軸； 可使用三菱電機MELSEC開發(fā)軟件GX-Developer，簡化PLC梯形圖的開發(fā)；可采用新型2軸一體的伺服驅動器MDS-R系列，減少安裝空間；開發(fā)伺服自動調整軟件，節(jié)省調試時間及技術支援之人力。（3）MELDAS C6 滿足生產線部件加工要求，提高了可靠性，縮短了故障時間；對應多種三菱FA網絡：MELSECNET/10、以太網和CC-LINK，實現(xiàn)了以10M/100Mbps的速度進行高速、大容量的數(shù)據(jù)通訊，進一步提高生產線的加工效率； NC內藏PLC機能強化：GX-Developer對應；指令種類充實；多個PLC程序同時運行；運行中PLC程序修改；多系統(tǒng)PLC接口信號配置等；專機用PLC指令擴充：增加了ATC、 ROT、 TSRH、 DDBA、 DDBS指令，簡化了PLC程序設計；數(shù)控功能強化、多軸、多系統(tǒng)對應。
4.1.1.4廣州數(shù)控(GSK)系統(tǒng)
中國南方數(shù)控產業(yè)基地，廣東省20家重點裝備制造企業(yè)之一，中國國家863重點項目《中檔數(shù)控系統(tǒng)產業(yè)化支撐技術》承擔企業(yè)，擁有中國最大的數(shù)控機床連鎖超市。公司秉承科技創(chuàng)新、追求卓越品質，以提高用戶生產力為先導，以創(chuàng)新技術為動力，為用戶提供GSK全系列機床控制系統(tǒng)、進給伺服驅動裝置和伺服電機、大功率主軸伺服驅動裝置和主軸伺服電機等數(shù)控系統(tǒng)的集成解決方案，積極推廣機床數(shù)控化改造服務，開展數(shù)控機床貿易。GSK擁有國內最大的數(shù)控系統(tǒng)研發(fā)生產基地，中國一流的生產設備和工藝流程，科學規(guī)范的質量控制體系保證每套產品合格出廠。GSK產品批量配套全國五十多家知名機床生產企業(yè)，是中國主要機床廠家數(shù)控系統(tǒng)首選供應商。 （1）GSK980T車床數(shù)控系統(tǒng)（CNC），于1998年推出的普及型數(shù)控系統(tǒng)。作為經濟型數(shù)控系統(tǒng)的升級換代產品，GSK980T具有以下技術特點：采用高級處理器（CPU）和可編程門陣列（PLD）進行硬件插補，實現(xiàn)高速μm級控制，采用四層線路板，集成度高，整機工藝結構合理，可靠性高，液晶（LCD）中文顯示、界面友好、操作方便，加減速可調，可配套步進驅動器或伺服驅動器，可變電子齒輪比，應用方便 （2）GSK928TC車床數(shù)控系統(tǒng)：GSK928TC為經濟型μm級車床數(shù)控系統(tǒng)，采用大規(guī)模門陣列（CPLD）進行硬件插補，真正實現(xiàn)了高速μm級控制。使用圖形液晶顯示器（LCD），中文菜單及刀具軌跡圖形顯示，界面友好。加減速時間可調，可適配反應式步進系統(tǒng)、混合式步進 ，系統(tǒng)或交流伺服系統(tǒng)構成不同檔次的車床數(shù)控系統(tǒng)。（3）GSK980i車床數(shù)控系統(tǒng)：GSK980i車床數(shù)控系統(tǒng)（CNC）為新近推出的中高檔數(shù)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)率先采用以DSP運動控制芯片為核心、以嵌入式結構PC為平臺（PC-BASED）的新一代數(shù)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用DSP和主CPU并行處理機制，具有較高的動態(tài)跟蹤精度和良好的加工性能，可作為經濟型數(shù)控的升級換代產品。GSK980i系統(tǒng)具有以下特點：四個獨立的伺服電機連接口可實現(xiàn)兩軸聯(lián)動和四軸的全閉環(huán)控制 ，獨立主軸通道可連接模擬量主軸（0-10V）或伺服主軸，具有一個可帶512點的串行I/0接口 ，完全的速度環(huán)控制系統(tǒng)，高速、高精度、高效率 ，中、英文界面可選，圖形、坐標、代碼實時跟蹤，全功能代碼編輯器，編輯大小不受限制，直觀的MDI輸入控制，方便直接的系統(tǒng)參數(shù)配置，PLC梯形圖輸入（選配），在線代碼幫助體系故障診斷。
4.1.1.5華中數(shù)控系統(tǒng)簡介
華中數(shù)控系統(tǒng)有限公司成立與1995年，由華中理工大學，中國國家科技部，湖北省，武漢市科委，武漢市東胡高新技術開發(fā)區(qū)，香港大同工業(yè)設備有限公司等政府部門和企業(yè)共同投資組建。近幾年來，公司都以300%的速度迅猛發(fā)展。 公司在“八五”期間，承擔了多項國家數(shù)控攻關重點課題，取得了一大批重要成果。其中“華中I型數(shù)控系統(tǒng)”在中國率先通過技術鑒定，在同行業(yè)中處于領先地位，被專家評定為“重大成果”、“多項創(chuàng)新”、“國際先進”。該項目同時還獲得了中國國家863的重點支持。1997年，華中I型數(shù)控系統(tǒng)被國家科技部列入1997年度中國國家新產品計劃（742176163004）”和“九五國家科技成果重點推廣計劃指南項目（98020104A）”。（1）華中I型(HNC-1)高性能數(shù)控系統(tǒng)主要特點：1）以通用工控機為核心的開放式體系結構，系統(tǒng)采用基于通用32位工業(yè)控制機和DOS平臺的開放式體系結構，可充分利用PC的軟硬件資源，二次開發(fā)容易，易于系統(tǒng)維護和更新?lián)Q代、可靠性好。2）獨創(chuàng)的曲面直接插補算法和先進的數(shù)控軟件技術，處于國際領先水平的曲面直接插補技術將目前CNC上的簡單直線, 圓弧差補功能提高到曲面輪廓的直接控制，可實現(xiàn)高速、高效和高精度的復雜曲面加工。采用漢字用戶界面，提供完善的在線幫助功能，具有三維仿真校驗和加工過程圖形動態(tài)跟蹤功能，圖形顯示形象直觀。3）系統(tǒng)配套能力強 公司具備了全套數(shù)控系統(tǒng)配套能力。系統(tǒng)可選配本公司生產的HSV-11D交流永磁同步伺服驅動與伺服電機、HC5801/5802系列步進電機驅動單元與電機、HG.BQ3-5B三相正弦波混合式驅動器與步進電機和國內外各類模擬式、數(shù)字式伺服驅動單元。（2）華中-2000型高性能數(shù)控系統(tǒng) ;是面向21世紀的新一代數(shù)控系統(tǒng) 華中-2000型數(shù)控系統(tǒng) (HNC-2000) 是在國家八· 五科技攻關重大科技成果----華中I型(HNC-1)高性能數(shù)控系統(tǒng)的基礎上開發(fā)的高檔數(shù)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用通用工業(yè)PC機、TFT真彩色液晶顯示器，具有多軸多通道控制能力和內裝式PLC，可與多種伺服驅動單元配套使用。具有開放性好、結構緊湊、集成度高、