數(shù)控機床 第1章

1、第一章第一章 概概 述述返回課件首頁2010-2011學(xué)年2學(xué)期 電氣自動化08-123456（選修課）課程的特點：實用性、綜合性技術(shù)范圍復(fù)蓋：(1)機械制造工藝及設(shè)備；(2)計算機技術(shù)：(3)自動控制技術(shù)；(4)伺服驅(qū)動技術(shù)；(5)傳感器技術(shù)主 講：任小洪 人工智能辦公室：實驗樓535助 教：范 燾 自動化教研室 ：實驗樓541參考教材：胡占齊 楊莉：機床數(shù)控技術(shù)機工出版社 王永章：機床數(shù)控技術(shù)高教出版社 楊有君： 機床數(shù)控技術(shù)機工出版社“數(shù)控技術(shù)及應(yīng)用數(shù)控技術(shù)及應(yīng)用”課程簡介課程簡介第一章第一章 概概 述述第一節(jié)第一節(jié) 數(shù)控技術(shù)的基本概念數(shù)控技術(shù)的基本概念一、一、 數(shù)控與數(shù)控機床數(shù)控與數(shù)控

2、機床 1.基本概念 數(shù)字控制數(shù)字控制（NC，Numerical Control）用數(shù)字化信息對控制對象（機床運動及其加工過程）進行控制的一種方法（GB8129-87），亦稱數(shù)控技術(shù)； 數(shù)控系統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)：實現(xiàn)數(shù)控技術(shù)的機電控制設(shè)備；數(shù)控機床數(shù)控機床：裝備了數(shù)控系統(tǒng)的機床。 2.發(fā)展簡史 1952年年，第一臺數(shù)控機床，第一臺數(shù)控機床在在MIT問世，成為世界機械工問世，成為世界機械工業(yè)史上一件劃時代的事件，推動了制造自動化的發(fā)展。業(yè)史上一件劃時代的事件，推動了制造自動化的發(fā)展。 1954年年美國美國BENDIX-COOPERATION第一臺工業(yè)用數(shù)第一臺工業(yè)用數(shù)控機床控機床 1955年年，第一臺商業(yè)

3、數(shù)控機床在美國全國機床展覽會，第一臺商業(yè)數(shù)控機床在美國全國機床展覽會上展出上展出。返回課件首頁 The first successful N/C machine, funded by the Air Force, was demonstrated by the Massachusetts Institute of Technology in 1952. It was a retrofitted Cincinnati milling machine (Figure 1.15). It had the ability to coordinate the axis motions to machin

4、e a complex surface. The first commercial N/C machines were shown at the 1955 National Machine Tool Show.第一章第一章 概概 述述第一代第一代: 電子管電子管第二代第二代:晶體管晶體管第三代第三代:小規(guī)模集成電路（小規(guī)模集成電路（NC）第四代第四代:小型計算機小型計算機(1970年代年代) （CNC）第五代第五代: 1974年年微處理器控制（微處理器控制（MNC） 至今使用最多至今使用最多第六代第六代:個人計算機個人計算機(PC)為平臺的數(shù)控系統(tǒng)為平臺的數(shù)控系統(tǒng)國內(nèi)： 1958年我國開始研制

5、，70年代初發(fā)展。逐步成熟。 差距：精度、速度、數(shù)控系統(tǒng)功能及傳感器和機械制 造工藝等 數(shù)控系統(tǒng): FANUC 50%,西門子25%第一章第一章 概概 述述各種類型數(shù)控機床各種類型數(shù)控機床第一章第一章 概概 述述2用數(shù)控機床加工一個零件的過程見圖1-1。 零件圖 數(shù)控系統(tǒng) 機床 數(shù)控裝置伺服系統(tǒng)加工程序 用數(shù)控機床加工工件時，首先由編程人員按照零件的幾何形狀和加工工藝要求將加工過程編成加工程序。數(shù)控系統(tǒng)讀入加工程序后，將其翻譯成機器能夠理解的控制指令，再由伺服系統(tǒng)將其變換和放大后驅(qū)動機床上的主軸電機和進給伺服電機轉(zhuǎn)動，并帶動機床的工作臺移動，實現(xiàn)加工過程。數(shù)控系統(tǒng)實質(zhì)上是完成了手工加工中操作者

6、的部分工作。第一章第一章 概概 述述 基本概念基本概念： 數(shù)控系統(tǒng)（數(shù)控系統(tǒng)（NC system）、）、 數(shù)控裝置數(shù)控裝置NCU 計算機數(shù)控計算機數(shù)控CNCn數(shù)控系統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng): :由數(shù)控裝置和伺由數(shù)控裝置和伺服系統(tǒng)兩部分組成服系統(tǒng)兩部分組成。n計算機數(shù)控系統(tǒng)計算機數(shù)控系統(tǒng)CNC: : 以計算機為數(shù)控裝置構(gòu)成的以計算機為數(shù)控裝置構(gòu)成的數(shù)控系統(tǒng)成為數(shù)控系統(tǒng)成為（Computer Numerical Control）n數(shù)控系統(tǒng)的功能數(shù)控系統(tǒng)的功能： 讀入載體上的數(shù)字信息，讀入載體上的數(shù)字信息， 經(jīng)過譯碼、數(shù)據(jù)處理、插補經(jīng)過譯碼、數(shù)據(jù)處理、插補運算和位置控制，控制機床運算和位置控制，控制機床運動。運動

7、。第一章第一章 概概 述述值得注意：l 數(shù)字信號與模擬信號比較的優(yōu)點很多l(xiāng) 數(shù)控技術(shù)從硬件數(shù)控到現(xiàn)在的CNCl 數(shù)控技術(shù)遠(yuǎn)不止用于機床，還可用于其他機械設(shè)備， 如：機器人、冶金、鍛壓、輕工、包裝、紡織機械等l 數(shù)控技術(shù)引起機械制造技術(shù)革命性變革第一章第一章 概概 述述二、二、數(shù)控機床的特點數(shù)控機床的特點優(yōu)點優(yōu)點1 1 能夠加工復(fù)雜曲面；能夠加工復(fù)雜曲面； 2 2 加工精度高、質(zhì)量穩(wěn)定加工精度高、質(zhì)量穩(wěn)定；3 3 適應(yīng)性強，生產(chǎn)效率高（減少輔助時間）；適應(yīng)性強，生產(chǎn)效率高（減少輔助時間）； 4 4 減輕操作者的勞動強度、操作簡單；減輕操作者的勞動強度、操作簡單；5 5 有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化（工

8、時計算準(zhǔn)確）有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化（工時計算準(zhǔn)確）；6.6. 有故障診斷和監(jiān)控能力；有故障診斷和監(jiān)控能力；7.7. 對操作者（手工）技術(shù)水平要求低。（文化程度高）對操作者（手工）技術(shù)水平要求低。（文化程度高）問題：問題：1 1造價較高；造價較高；2 2調(diào)試和維修比較復(fù)雜，需要專門的技術(shù)人員；調(diào)試和維修比較復(fù)雜，需要專門的技術(shù)人員；3 3對編程人員的技術(shù)水平要求較高。對編程人員的技術(shù)水平要求較高。三、本課程的目的：三、本課程的目的：1 1選擇機床選擇機床選；選；2 2使用數(shù)控機床使用數(shù)控機床用；用；3 3設(shè)計數(shù)控機床設(shè)計數(shù)控機床做。做。第一章第一章 概概 述述第二節(jié)第二節(jié) 數(shù)控機床的組成與分類數(shù)

9、控機床的組成與分類一、一、 數(shù)控機床的組成數(shù)控機床的組成 下圖是數(shù)控機床的邏輯組成框圖。數(shù)控機床一般由輸入輸出設(shè)備、數(shù)控裝置、主軸和進給伺服單元、PLC及其接口電路和機床本體等幾部分組成。除了機床本體以外的部分統(tǒng)稱為數(shù)控系統(tǒng)，數(shù)控裝置是數(shù)控系統(tǒng)的核心。1 輸入/輸出設(shè)備和操作面板2 數(shù)控裝置3 伺服單元和伺服電機4 可編程邏輯控制器(PLC)及接口電路5 機床本體6 測量裝置第一章第一章 概概 述述主軸伺服單元數(shù) 控裝置輸出設(shè)備PLC進給伺服單元主 軸電機進 給電機位 置檢測機床本體接口電路操作面板輸入設(shè)備 數(shù)控機床的邏輯組成第一章第一章 概概 述述主軸伺服單元數(shù) 控裝置輸出設(shè)備PLC進給伺服

10、單元主軸電機進給電機位置檢測機床本體接口電路操作面板輸入設(shè)備數(shù)控機床物理結(jié)構(gòu)與邏輯結(jié)構(gòu)比較 同類型的加工中心與數(shù)控銑床的結(jié)構(gòu)布局相似，主要在刀庫的結(jié)構(gòu)和位置上有區(qū)別，一般由床身、主軸箱、工作臺、底座、立柱、橫梁、進給機構(gòu)、自動換刀裝置、輔助系統(tǒng)（氣液、潤滑、冷卻）、控制系統(tǒng)等組成，如圖所示。第一章第一章 概概 述述滾珠絲杠是將回轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為直線運動，或?qū)⒅本€運動轉(zhuǎn)化為回轉(zhuǎn)運動的理想的裝置。滾珠絲杠螺母副滾珠絲杠螺母副是數(shù)控是數(shù)控機床中回轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為直線運動常用的傳動裝置。它以機床中回轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為直線運動常用的傳動裝置。它以滾珠的滾動代替絲桿螺母副中的滑動，摩擦力小，具有滾珠的滾動代替絲桿螺母副

11、中的滑動，摩擦力小，具有良好的性能。良好的性能。第一章第一章 概概 述述第一章第一章 概概 述述第一章第一章 概概 述述右：SIEMENS802D-下：FANUC 系列 150i M第一章第一章 概概 述述德國同步的最新技術(shù)SINUMERIK 802D將NCK、PLC、HMI集成一體，通過PROFIBUS連接各部件SIMODRIVE 611U 數(shù)字驅(qū)動系統(tǒng)?？煽刂?個進給軸、上個數(shù)字或模擬主軸；集成大量CNC功能；提供編程模擬及圖形循環(huán)支持功能，PC卡備份數(shù)據(jù)，可實現(xiàn)一次編程批量安裝。 第一章第一章 概概 述述SINUMERIK 840D數(shù)控系統(tǒng)硬件組成框圖 SINUMERIK 840D數(shù)控系

12、統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)圖 SINUMERIK 840D第一章第一章 概概 述述第一章第一章 概概 述述SINUMERIK 840D 是西門子數(shù)控產(chǎn)品的突出代表。于20世紀(jì)90年代推出。它保持西門子前兩代系統(tǒng)SINUMERIK 880和840C的三CPU結(jié)構(gòu)：人機通信CPU（MMC-CPU）、數(shù)字控制CPU（NC-CPU）和可編程邏輯控制器CPU（PLC-CPU）。三部分在功能上既相互分工，又互為支持。它在復(fù)雜的系統(tǒng)平臺上，通過系統(tǒng)設(shè)定而適于各種控制技術(shù)。 SINUMERIK 840D 的突出之處在于其不斷擴展的特性： 1).NC現(xiàn)在包括神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，其自學(xué)習(xí)，自優(yōu)化系統(tǒng)使系統(tǒng)的調(diào)整時間大為縮短。精調(diào)也可按機床

13、用戶的要求簡單自動地進行。 2).交互式編程是操作簡單但功能強大的編輯工具，它給操作人員極大的自由度使零件設(shè)計到工件成形的時間大幅度縮短。 3).為便于 PLC編程，開發(fā)了S7-HiGraph點陣圖形輔助編程工具，用于快速、簡單的機械運動及時序的邏輯設(shè)計。 4).全新的AUTOTURN軟件使車削工件的編程大幅度簡化，加工計劃也可簡單的通過按鍵生成。 5).在SINUMERIK 840D 和 SIMODRIVE 611 的基礎(chǔ)上，只需最少的硬件和軟件投資，即可生成易于使用的仿形數(shù)字化系統(tǒng)。 第一章 概述二、數(shù)控機床的分類二、數(shù)控機床的分類 數(shù)控機床的品種齊全，規(guī)格繁多。為了研究的方便起見，可以從

14、不同的角度對數(shù)控機床進行分類，常見的有以下幾種分類方法：第一章第一章 概概 述述（一）按控制軌跡的特點分類1. 點位控制數(shù)控機床 （進給過程中不加工） 2. 直線控制數(shù)控機床 （進給過程中可以加工） 3. 輪廓控制數(shù)控機床 （可以加工非直線輪廓）第一章第一章 概概 述述圖1-6 點位控制（進給過程中不加工）如：數(shù)控鉆床、數(shù)控坐標(biāo)鏜床和數(shù)控測量機等第一章第一章 概概 述述圖1-7 直線與輪廓控制（進給過程中可以加工）數(shù)控車床、數(shù)控銑床、加工中心等第一章第一章 概概 述述（二）按伺服系統(tǒng)的類型分類1 開環(huán)控制數(shù)控機床第一章第一章 概概 述述2閉環(huán)控制 數(shù)控機床 第一章第一章 概概 述述數(shù)字化伺服系

15、統(tǒng)框圖第一章第一章 概概 述述3半閉環(huán)控制 數(shù)控機床第一章第一章 概概 述述 性能性能類別類別CPUCPU位數(shù)位數(shù)聯(lián)動聯(lián)動軸數(shù)軸數(shù)分辨率分辨率(um)(um)進給速度進給速度(m/min)(m/min)顯示顯示高級型高級型32325 50.12424三維動態(tài)三維動態(tài)普及型普及型26263 30.1100.110 10241024字符字符/ /圖形圖形經(jīng)濟型經(jīng)濟型8 83310101010字符字符表表1.1 1.1 數(shù)控系統(tǒng)的功能數(shù)控系統(tǒng)的功能水平分類分類（三）按功能水平分類1. 高級型數(shù)控系統(tǒng) 2. 普及型數(shù)控系統(tǒng) 3. 經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)第一章第一章 概概 述述一、一、 數(shù)控技術(shù)與數(shù)控機床的產(chǎn)生

16、與發(fā)展數(shù)控技術(shù)與數(shù)控機床的產(chǎn)生與發(fā)展 數(shù)控技術(shù)是機械技術(shù)和計算機控制技術(shù)的結(jié)合的產(chǎn)物，因此計算機技術(shù)的每一點進步都在推動數(shù)控技術(shù)向前發(fā)展。 1 電子管，1952，Parsons Corp.,MIT,美空軍后勤司令部合作，第一臺 立式銑床(2000個電子管、普通教室般大-數(shù)字制造技術(shù)開始)； 2 晶體管、印刷電路，1959，晶體管元件的出現(xiàn)使電子設(shè)備的體積大大減小，數(shù)控系統(tǒng)中廣泛采用晶體管和印刷電路板，K&T開發(fā)第一臺加工中心MILWAUKEE-MATIC。 3 小規(guī)模集成電路,1965,由于它體積小、功耗低，使數(shù)控系統(tǒng)的可靠性得以進一步提高，這是第三代數(shù)控系統(tǒng)（硬件數(shù)控）。1967英國

17、最初的FMS. 4 通用小型計算機,1970，在美國芝加哥國際機床展覽會上，首次展出了一臺以通用小型計算機作為數(shù)控裝置的數(shù)控系統(tǒng)，特征為許多數(shù)控功能由軟件完成,被人們成為第四代數(shù)控系統(tǒng)(CNC) 5 微處理器，1974，開始出現(xiàn)的以微處理器為核心的數(shù)控系統(tǒng)被人們譽為第五代數(shù)控系統(tǒng)，近30年來，裝備微處理機數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)控機床得到飛速發(fā)展和廣泛應(yīng)用。 6 基于PC（PC-BASED）,1990 .基于PC開發(fā)式數(shù)控系統(tǒng)。第三節(jié)第三節(jié) 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展數(shù)控技術(shù)的發(fā)展第一章第一章 概概 述述二、中國的數(shù)控技術(shù)與數(shù)控機床二、中國的數(shù)控技術(shù)與數(shù)控機床 1958年起步?！傲濉薄ⅰ捌呶濉币M技術(shù)、消化吸收；“

18、八五”國產(chǎn)化；“九五”產(chǎn)業(yè)化；“十五”高精尖、重大數(shù)控裝備關(guān)鍵技術(shù)、數(shù)控系統(tǒng)和關(guān)鍵零部件開發(fā)；“十一五十一五”高檔數(shù)控系統(tǒng)國產(chǎn)化高檔數(shù)控系統(tǒng)國產(chǎn)化。 現(xiàn)達(dá)到1500多個品種，年生產(chǎn)能力400001.2000年的統(tǒng)計數(shù)據(jù) 數(shù)控機床廠家：100 數(shù)控系統(tǒng)廠家：50 數(shù)控機床配套廠家：300 年產(chǎn)量：14053臺 數(shù)控機床品種：1300 產(chǎn)量數(shù)控化率：8%（95年 3.6%）2。2003年產(chǎn)量36000臺，產(chǎn)值295億元。3。2003年19月，海關(guān)統(tǒng)計機床進口297482.6萬美元，出口26630.8萬美元4。2004年9月，數(shù)控機床產(chǎn)量5.2萬臺，國產(chǎn)數(shù)控機床國內(nèi)占有率275.2007年數(shù)控機床產(chǎn)

19、量將突破10萬臺 第一章第一章 概概 述述7 存在問題：（中國機械工業(yè)聯(lián)合會科技部，2005/3）缺少關(guān)鍵功能部件生產(chǎn)廠家和社會配套體系；中高檔數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展緩慢；中高檔數(shù)控機床的技術(shù)水平與國外有較大差距。5。重要數(shù)控機床生產(chǎn)廠家： 北京一機床 五坐標(biāo)數(shù)控螺旋槳銑床，加工直徑達(dá)6米，可加工10萬噸級遠(yuǎn)洋海輪用螺旋槳葉輪面； 武漢重型機床廠 數(shù)控立車，可加工30萬KW水輪機，直徑達(dá)16米，精度0.02mm。 常州機床廠 五軸聯(lián)動機床；秦川機床廠 六軸五聯(lián)動全數(shù)控螺旋齒錐齒輪切齒機。 北京機電院 定位精度+-3um 立式加工中心；寧江機床廠+-8um臥式加工中心。6 國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)有： 中國東方數(shù)控公

20、司，航天數(shù)控，華中等開發(fā)的華中、中華、航天和藍(lán)天；上海開通數(shù)控技術(shù)有限公司KT；北京凱恩帝的KND系列數(shù)控系統(tǒng)、廣州數(shù)控設(shè)備廠的GSK系列數(shù)控系統(tǒng)。第一章第一章 概概 述述三、數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢三、數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢1 高速高精度高速：: 提高主軸速和提高進給速度（高速滾珠絲杠、直線電動機和計算機快速數(shù)據(jù)處理等）20-30m/min100-120m/min。提高切削速度，不但可以提高加工效率減少輔助時間、而且還可提高零件的表面加工質(zhì)量和精度。超高速加工技術(shù)對制造業(yè)實現(xiàn)高效、優(yōu)質(zhì)、低成本生產(chǎn)有廣泛的適用性。90年代以來，歐、美、日各國爭相開發(fā)應(yīng)用新一代高速數(shù)控機床，加快機床高速化發(fā)展步伐。高速主

21、軸單元（電主軸，轉(zhuǎn)/min）、高速且高加/減速度的進給運動部件（快移速度60120m/min，切削進給速度高達(dá)60m/min）、高性能數(shù)控和伺服系統(tǒng)以及數(shù)控工具系統(tǒng)都出現(xiàn)了新的突破，達(dá)到了新的技術(shù)水平。依靠快速、準(zhǔn)確的數(shù)字量傳遞技術(shù)對高性能的機床執(zhí)行部件進行高精密度、高響應(yīng)速度的實時處理，由于采用了新型刀具，車削和銑削的切削速度已達(dá)到50008000m/min以上；主軸轉(zhuǎn)數(shù)在30000r/min (有的高達(dá)10萬r/min)以上；工作臺的移動速度：（進給速度），在分辨率為1微米時，在100m/min（有的到200m/min）以上，在分辨率為0.1微米時，在24米/分以

22、上；自動換刀速度在1秒以內(nèi)；小線段插補進給速度達(dá)到12米/分。 第一章第一章 概概 述述高精度： 加工精度： 0.01mm0.001m 。全閉環(huán)中測量尺分辨率1m ,運動件定位精度12m ; 超高精加工采用激光直線測量裝置，測量精度達(dá)0.001m 當(dāng)前，機械加工高精度的要求如下：普通的加工精度提高了一倍，達(dá)到5微米；精密加工精度提高了兩個數(shù)量級，超精密加工精度進入納米級（0.001微米），主軸回轉(zhuǎn)精度要求達(dá)到0.010.05微米，加工圓度為0.1微米，加工表面粗糙度Ra=0.003微米等。 近10多年來，普通級數(shù)控機床的加工精度已由10m提高到5m，精密級加工中心的加工精度則從35m，提高到1

23、1.5m 第一章第一章 概概 述述加工精度的變化加工精度的變化 Ra Vf Vc 25 0.10 10000 2500 Ra 20 0.08 8000 200015 0.06 6000 1500 Vf Vc10 0.04 4000 1000 5 0.02 2000 5000 1993 1994 1995 1996 1997 年度Ra表面粗糙度（um），加工誤差（um），Vf進給速度（mm/min），Vc切削速度（m/min）圖1-8 數(shù)控機床的高速化對加工質(zhì)量的影響第一章第一章 概概 述述機床精度的提高過程機床精度的提高過程圖1-9 數(shù)控機床加工精度的提高歷程第一章第一章 概概 述述2 智能化

24、數(shù)控系統(tǒng)的智能化主要體現(xiàn)在以下幾個方面：（1） 應(yīng)用自適應(yīng)控制技術(shù)實時測量：主軸轉(zhuǎn)速、功率、切削力、切削溫度、刀具磨損等參數(shù) （2） 智能化編程圖像處理+計算機視覺技術(shù)=實物映射加工l專家知識庫l工藝參數(shù)庫嵌入專家系統(tǒng)（3） 具有故障自動診斷功能人工智能技術(shù)、現(xiàn)代傳感器技術(shù)與數(shù)控技術(shù)結(jié)合，開發(fā)具有人工智能的在線監(jiān)控和故障診斷系統(tǒng)關(guān)鍵環(huán)節(jié)和因素智能監(jiān)控：刀具磨損狀態(tài)、主軸運行狀態(tài)等 （4） 應(yīng)用模式識別技術(shù)實現(xiàn)系統(tǒng)自動建模第一章第一章 概概 述述 3 開放式數(shù)控系統(tǒng) 隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控系統(tǒng)變得越來越復(fù)雜，暴露出許多自身固有的缺陷。 最大的問題是：這些數(shù)控系統(tǒng)都是專門設(shè)計的，它們具有不同的編

25、程語言、非標(biāo)準(zhǔn)的人機接口、多種實時操作系統(tǒng)、非標(biāo)準(zhǔn)的硬件接口等。這些缺陷造成了數(shù)控系統(tǒng)使用和維護的不便，也限制了數(shù)控技術(shù)的進一步發(fā)展。為了解決這些問題，人們提出了“開放式數(shù)控系統(tǒng)”的概念。 最早見于1987年美國的 NGC (Next Generation Controller)計劃， NGC控制技術(shù)通過實現(xiàn)基于相互操作和分級式的軟件模塊的“開放式系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范（SOSAS）”找到解決問題的辦法。一個開放式的系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)能夠使供應(yīng)商為實現(xiàn)專門的最佳方案去定制控制系統(tǒng)。由于這樣一個富有哲理的概念作為NGC計劃的奠基石，NGC代表了下一代控制技術(shù)。第一章第一章 概概 述述 目前對于開放體系結(jié)

26、構(gòu)的定義仍存在較大爭議。根據(jù)IEEE關(guān)于開放系統(tǒng)的定義： 就是數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)可以在統(tǒng)一的運行平臺上，面向機床廠家和最終用戶，通過改變、增加或剪裁結(jié)構(gòu)對象(數(shù)控功能)，形成系列化，并可方便地將用戶的特殊應(yīng)用和技術(shù)訣竅集成到控制系統(tǒng)中，快速實現(xiàn)不同品種、不同檔次的開放式數(shù)控系統(tǒng)，形成具有鮮明個性的名牌產(chǎn)品。當(dāng)前研究的核心：開放式數(shù)控系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)規(guī)范、通信規(guī)范、配置規(guī)范、運行平臺、數(shù)控系統(tǒng)功能庫以及數(shù)控系統(tǒng)功能軟件開發(fā)工具等是。第一章第一章 概概 述述國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢： n 從80年代末美國提出開放式數(shù)控結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的概念算起，世界各國相繼啟動了自己的研究計劃，其中影響較大的有：n由美國克萊斯

27、勒、通用和福特三大汽車公司于1994年提出了開放式摸塊體化構(gòu)控制器OMAC(open Modular Architecture Controller )計劃；n由歐共體歐盟家控制器開發(fā)商、機床生產(chǎn)商、控制系統(tǒng)集成商和科研機構(gòu)聯(lián)合發(fā)起的控制器開放系統(tǒng)結(jié)構(gòu)OSACA項目(Open system Architecture for Controller with in Automation system)計劃；n由日本東芝公司、豐田公司和三家機器制造商和日本IBM、三菱電子及信息系統(tǒng)公司共同組建的OSEC(Open system Environment for Controller) 開放系統(tǒng)環(huán)境的控

28、制器開發(fā)計劃。n1994年基于PCCNC控制器在美國首先亮相市場，并在此后獲得高速發(fā)展；在近幾年國際機床展覽會上，出現(xiàn)了越來越多的以個人計算機為基礎(chǔ)的控制器。第一章第一章 概概 述述 國內(nèi)對開放式數(shù)控系統(tǒng)的研究： 在不斷深入，為數(shù)眾多的高?？蒲性核_發(fā)了自己的開放式數(shù)控系統(tǒng), 較典型的有：l華中理工大學(xué)的華中型數(shù)控系統(tǒng)，l北京航空航天大學(xué)的中華型數(shù)控系統(tǒng)，l中國科學(xué)院沈陽計算技術(shù)研究所的藍(lán)天系列高檔數(shù)控系統(tǒng)。l西安交通大學(xué)推出的五軸五聯(lián)動數(shù)控系統(tǒng)等。 但我國數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展步伐仍然緩慢，其原因主要有但我國數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展步伐仍然緩慢，其原因主要有： 技術(shù)路線缺乏創(chuàng)新； 數(shù)控產(chǎn)業(yè)的體制問題，數(shù)控

29、技術(shù)研究、開發(fā)、生產(chǎn)等環(huán)節(jié)的脫節(jié)；數(shù)控裝置、驅(qū)動、電機的配套的脫節(jié)；數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠與主機生產(chǎn)廠脫節(jié)；數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)與應(yīng)用推廣、人才培訓(xùn)的脫節(jié)；面臨國外的激烈沖擊。第一章第一章 概概 述述n 開放式數(shù)控系統(tǒng)是21世紀(jì)的數(shù)控裝備發(fā)展趨勢，為我們國家追趕世界數(shù)控技術(shù)提供了很好機會。n CNC裝置向人工智能方向發(fā)展，驅(qū)動裝置向交流、數(shù)字化方向發(fā)展，智能化的內(nèi)容包括在數(shù)控系統(tǒng)中的各個方面： （1）為追求加工效率和加工質(zhì)量方面的智能化，如加工過程的自適應(yīng)控制，工藝參數(shù)自動生成；（2）為提高驅(qū)動性能及使用連接方便的智能化，如前饋控制、電機參數(shù)的自適應(yīng)運算、自動識別負(fù)載自動選定模型、自整定等；（3）簡化編程、簡

30、化操作方面的智能化，如智能化的自動編程、智能化的人機界面等；（4）還有智能診斷、智能監(jiān)控方面的內(nèi)容、方便系統(tǒng)的診斷及維修等 。在PC機上開發(fā)CNC已成為大多數(shù)國家數(shù)控同行的共識 第一章第一章 概概 述述4 基于網(wǎng)絡(luò)的數(shù)控系統(tǒng) 網(wǎng)絡(luò)的任務(wù)：主要是進行通訊，共享信息。數(shù)控機床作為車間的基本設(shè)備，它的通訊范圍是：（1）數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部的CNC裝置與數(shù)字伺服間的 通信，主要通過SERCOS鏈?zhǔn)骄W(wǎng)絡(luò)傳送數(shù)字伺服控制信息；或現(xiàn)場總線；（2）基于因特網(wǎng)、工業(yè)以太網(wǎng)數(shù)控系統(tǒng)與上級主計算機間的通信；（3）與車間現(xiàn)場設(shè)備及I/O裝置的通信，主要通過現(xiàn)場總線，如PROFIBUS等進行通訊；（4）通過因特網(wǎng)與服務(wù)中心的通信，傳遞維修數(shù)據(jù)；（5）通過因特網(wǎng)與另一個工廠交換制造數(shù)據(jù)。第一章第一章 概概 述述 5 提高數(shù)控系統(tǒng)的可靠性 可靠性是數(shù)控機床用戶最為關(guān)注的問題，提高可靠性通常可采取下列一些措施：（1）提高線路的集成度。采用大規(guī)模集成電路、專用芯片及混合式集成電路，以減少元器件數(shù)量，精簡外部連線和降低功耗。（2）建立由設(shè)計、試制到生產(chǎn)的完整質(zhì)量保證體系。例如采取防電源干擾，輸入輸出隔離；使數(shù)控系統(tǒng)模塊化、通用化及標(biāo)準(zhǔn)化，以便組織批量生產(chǎn)和維修；在安裝制造時注意嚴(yán)格篩選元器件；對系統(tǒng)可靠性進行全面檢查考核等。 第一章第一章 概概 述述 （3）增強故障自診斷功能和保護功能。由于元器件失效、編程及人為操作失