數(shù)控機床概述范文

1、第一章      數(shù)控機床概述              6教學目的和要求： 使學生掌握數(shù)控、計算機數(shù)控，數(shù)控機床等基本概念，了解數(shù)控機床的特點，數(shù)控裝置的主要技術指標，掌握數(shù)控機床的組成與分類以及數(shù)控技術的發(fā)展及其技術水平。 重點：數(shù)字控制的基本概念。數(shù)控機床的組成及分類。數(shù)控技術的發(fā)展。難點： 數(shù)控機床的控制原理和組成。  思考題：1-1名詞解釋：數(shù)字控制、數(shù)控機

2、床、點位控制系統(tǒng)、輪廓控制系統(tǒng)、開環(huán)伺服系統(tǒng)、閉環(huán)伺服系統(tǒng)、半閉環(huán)伺服系統(tǒng)1-2NC機床由哪兒部分組成，試用框圖表示各部分之間的關系。1-3試從控制精度、系統(tǒng)穩(wěn)定性及經(jīng)濟性三方面，比較開環(huán)、閉環(huán)、半閉環(huán)系統(tǒng)的優(yōu)劣？1-4從NC系統(tǒng)、聯(lián)動軸數(shù)、伺服系統(tǒng)、機床來看，NC機床各分為幾類，它們各用于什么場合？1-5NC機床適用于加工哪些類型零件，不適用于哪些類型的零件，為什么？ 第一章   數(shù)控機床概述內(nèi)容提要：    本章主要介紹數(shù)控技術、數(shù)控機床等的基本概念；數(shù)控機床的組成與各部分介紹；數(shù)控機床加工的特點；數(shù)控機床的工作原理及分類；數(shù)控機

3、床的應用范圍；數(shù)控機床的產(chǎn)生、及發(fā)展；與數(shù)控技術發(fā)展相關的新技術。第一節(jié)         數(shù)控機床簡介a)       自從本世紀中葉數(shù)控技術創(chuàng)立以來，它給機械制造業(yè)帶來了革命性的變化。b)       現(xiàn)在數(shù)控技術已成為制造業(yè)實現(xiàn)自動化、柔性化、集成化生產(chǎn)的基礎技術，現(xiàn)代的CAD/CAM，F(xiàn)MS和CIMS、敏捷制造和智能制造等，都是建立在數(shù)控技術之上；c)   &#

4、160;    數(shù)控技術是提高產(chǎn)品質(zhì)量、提高勞動生產(chǎn)率必不可少的物質(zhì)手段；d)       是國家的戰(zhàn)略技術：東芝事件、考克斯報告！e)       基于它的相關產(chǎn)業(yè)是體現(xiàn)國家綜合國力水平的重要基礎性產(chǎn)業(yè)；f)         專家們預言: 二十一世紀機械制造業(yè)的競爭，其實質(zhì)是數(shù)控技術的競爭。數(shù)字控制與數(shù)控技術：1、數(shù)字控制（Numerical Control

5、0; NC）是一種借助數(shù)字、字符或其它符號對某一工作過程（如加工、測量、裝配等）進行可編程控制的自動化方法。     2、數(shù)控技術（Numerical Control Technology）采用數(shù)字控制的方法對某一工作過程實現(xiàn)自動控制的技術。     3、數(shù)控機床（Numerical Control Machine Tools）是采用數(shù)字控制技術對機床的加工過程進行自動控制的一類機床。它數(shù)控技術典型應用的例子。    4、數(shù)控系統(tǒng)（Numerical Control System）實現(xiàn)

6、數(shù)字控制的裝置。    5、計算機數(shù)控系統(tǒng)（Computer Numerical Control  CNC ）以計算機為核心的數(shù)控系統(tǒng)。第二節(jié)  數(shù)控機床的組成與各部分介紹數(shù)控系統(tǒng)與數(shù)控機床的組成1、操作面板a、它是操作人員與數(shù)控裝置進行信息交流的工具。b、組成：按鈕站、狀態(tài)燈、按鍵陣列（功能與計算機鍵盤一樣）和顯示器；。c、它是數(shù)控機床特有部件2、控制介質(zhì)與輸入輸出設備a、控制介質(zhì)是記錄零件加工程序的媒介b、輸入輸出設備是CNC系統(tǒng)與外部設備進行交互裝置。交互的信息通常是零件加工程序。即將編制好的記錄在控制介質(zhì)上的零件加工程序輸入CNC系統(tǒng)或

7、將調(diào)試好了的零件加工程序通過輸出設備存放或記錄在相應的控制介質(zhì)上。c、數(shù)控機床常用的控制介質(zhì)和輸入輸出設備下表控制介質(zhì)輸入設備輸入設備穿孔紙帶紙帶閱讀機紙帶穿孔機磁帶磁帶機或錄音機磁盤磁盤驅(qū)動器通訊現(xiàn)代的數(shù)控系統(tǒng)除采用輸入輸出設備進行信息交換外，一般都具有用通訊方式進行信息交換的能力。它們是實現(xiàn)CAD/CAM的集成、FMS和CIMS的基本技術。采用的方式有：a、串行通訊（RS-232等串口）、b、自動控制專用接口和規(guī)范（DNC方式，MAP協(xié)議等）c、網(wǎng)絡技術（internet，LAN等）。3、CNC裝置(CNC單元)a、組成：計算機系統(tǒng)、位置控制板、PLC接口板，通訊接口板、特殊功能模塊以及相

8、應的控制軟件。b、作用：根據(jù)輸入的零件加工程序進行相應的處理（如運動軌跡處理、機床輸入輸出處理等），然后輸出控制命令到相應的執(zhí)行部件(伺服單元、驅(qū)動裝置和PLC等)，所有這些工作是由CNC裝置內(nèi)硬件和軟件協(xié)調(diào)配合，合理組織，使整個系統(tǒng)有條不紊地進行工作的。CNC裝置是CNC系統(tǒng)的核心4、伺服單元、驅(qū)動裝置和測量裝置a、伺服單元和驅(qū)動裝置主軸伺服驅(qū)動裝置和主軸電機進給伺服驅(qū)動裝置和進給電機b、測量裝置  位置和速度測量裝置。以實現(xiàn)進給伺服系統(tǒng)的閉環(huán)控制。c、作用  保證靈敏、準確地跟蹤CNC裝置指令：進給運動指令：實現(xiàn)零件加工的成形運動（速度和位置控制）。主軸運動指令，實現(xiàn)零

9、件加工的切削運動（速度控制）5、PLC、機床I/O電路和裝置a、PLC (Programmable Logic Controller)：用于完成與邏輯運算有關順序動作的I/O控制，它由硬件和軟件組成；b、機床I/O電路和裝置：實現(xiàn)I/O控制的執(zhí)行部件(由繼電器、電磁閥、行程開關、接觸器等組成的邏輯電路；c、功能：接受CNC的M、S、T指令，對其進行譯碼并轉換成對應的控制信號，控制輔助裝置完成機床相應的開關動作接受操作面板和機床側的I/O信號，送給CNC裝置，經(jīng)其處理后，輸出指令控制CNC系統(tǒng)的工作狀態(tài)和機床的動作。6、機床a、機床：數(shù)控機床的主體，是實現(xiàn)制造加工的執(zhí)行部件。b、組成：由主運動部

10、件、進給運動部件（工作臺、拖板以及相應的傳動機構）、支承件（立柱、床身等）以及特殊裝置（刀具自動交換系統(tǒng)工件自動交換系統(tǒng)）和輔助裝置（如排屑裝置等）。第三節(jié)  數(shù)控機床的加工特點數(shù)控機床在機械制造業(yè)中得到日益廣泛的應用，是因為它具有如下特點：1、能適應不同零件的自動加工；2、生產(chǎn)效率和加工精度高、加工質(zhì)量穩(wěn)定；3、能高效優(yōu)質(zhì)完成復雜型面零件的加工；4、工序集中，一機多用；5、數(shù)控機床是一種高技術的設備。第四節(jié)  數(shù)控機床的工作原理及分類一、數(shù)控裝置的工作過程CNC裝置的工作是在硬件的支持下執(zhí)行軟件的過程。下面簡要說明CNC裝置的工作情況。1、程序輸入  

11、   將編寫好的數(shù)控加工程序輸入給CNC裝置的方式有：紙帶閱讀機輸入、鍵盤輸入、磁盤輸入、通訊接口輸入及連接上一級計算機的DNC(Direct Numerical Control)接口輸入。     CNC裝置在輸入過程中還要完成校驗和代碼轉換等工作，輸入的全部信息都放到CNC裝置的內(nèi)部存儲器中。2、譯碼在輸入的工件加工程序中含有工件的輪廓信息（起點、終點、直線、圓弧等）、加工速度（F代碼）及其它輔助功能（M、S、T）信息等，譯碼程序以一個程序段為單位，按一定規(guī)則將這些信息翻譯成計算機內(nèi)部能識別的數(shù)據(jù)形式，并以約定的格式存放在指定的內(nèi)

12、存區(qū)間。3、數(shù)據(jù)處理     數(shù)據(jù)處理程序一般包括刀具半徑補償、速度計算以及輔助功能處理。刀具半徑補償是把零件輪廓軌跡轉化成刀具中心軌跡，編程員只需按零件輪廓軌跡編程，減輕了工作量。速度計算是解決該加工程序段以什么樣的速度運動的問題。編程所給的進給速度是合成速度，速度計算是根據(jù)合成速度來計算各坐標運動方向的分速度。另外對機床允許的最低速度和最高速度的限制進行判斷并處理。    輔助功能諸如換刀、主軸啟停、切削液開關等一些開關量信號也在此程序中處理。輔助功能處理的主要工作是識別標志，在程序執(zhí)行時發(fā)出信號，讓機床相應部件執(zhí)行這些

13、動作。4、插補    插補的任務是通過插補計算程序在已知有限信息的基礎上進行“數(shù)據(jù)點的密化”工作，即在起點和終點之間插入一些中間點。5、位置控制    它的主要任務是在每個采樣周期內(nèi)，將插補計算的理論位置與實際反饋位置相比較，用其差值去控制進給電動機，進而控制工作臺或刀具的位移。6、輸入/輸出（I/O）處理控制    I/O處理主要處理CNC系統(tǒng)和機床之間的來往信號的輸入和輸出控制。  7、顯示    CNC系統(tǒng)的顯示主要是為操作者提供方便，通常有：零件程序顯示、參

14、數(shù)設置、刀具位置顯示、機床狀態(tài)顯示、報警顯示、刀具加工軌跡動態(tài)模擬顯示以及在線編程時的圖形顯示等8、診斷   主要是指CNC系統(tǒng)利用內(nèi)裝診斷程序進行自診斷，主要有啟動診斷和在線診斷。   啟動診斷是指CNC系統(tǒng)每次從通電開始進入正常的運行準備狀態(tài)中，系統(tǒng)相應的內(nèi)診斷程序通過掃描自動檢查系統(tǒng)硬件、軟件及有關外設是否正常。只有當檢查的每個項目都確認正確無誤之后，整個系統(tǒng)才能進入正常的準備狀態(tài)。否則，CNC系統(tǒng)將通過報警方式指出故障的信息，此時，啟動診斷過程不能結束，系統(tǒng)不能投入運行。   在線診斷程序是指在系統(tǒng)處于正常運行狀態(tài)中，由系統(tǒng)相

15、應的內(nèi)裝診斷程序，通過定時中斷周期掃描檢查CNC系統(tǒng)本身以及各外設。只要系統(tǒng)不停電，在線診斷就不會停止。二、數(shù)控機床的分類：數(shù)控機床的種類很多，從不同角度對其進行考查，就有不同的分類方法，通常有以下幾種不同的分類方法：1、按工藝用途分類切削加工類：數(shù)控鏜銑床、數(shù)控車床、數(shù)控磨床、加工中心、數(shù)控齒輪加工機床、FMC等。成型加工類：數(shù)控折彎機、數(shù)控彎管機等。特種加工類：數(shù)控線切割機、電火花加工機、激光加工機等。其它類型：數(shù)控裝配機、數(shù)控測量機、機器人等。2、按控制功能分類點位控制數(shù)控系統(tǒng)§僅能實現(xiàn)刀具相對于工件從一點到另一點的精確定位運動；§對軌跡不作控制要求；§運動

16、過程中不進行任何加工。§適用范圍：數(shù)控鉆床、數(shù)控鏜床、數(shù)控沖床和數(shù)控測量機。輪廓控制數(shù)控系統(tǒng)輪廓控制(連續(xù)控制)系統(tǒng)：具有控制幾個進給軸同時諧調(diào)運動(坐標聯(lián)動)，使工件相對于刀具按程序規(guī)定的軌跡和速度運動，在運動過程中進行連續(xù)切削加工的數(shù)控系統(tǒng)。適用范圍：數(shù)控車床、數(shù)控銑床、加工中心等用于加工曲線和曲面的機床。現(xiàn)代的數(shù)控機床基本上都是裝備的這種數(shù)控系統(tǒng)。3、按聯(lián)動軸數(shù)分類2軸聯(lián)動（平面曲線）3軸聯(lián)動（空間曲面，球頭刀）4軸聯(lián)動（空間曲面）5軸聯(lián)動及6軸聯(lián)動（空間曲面）。聯(lián)動軸數(shù)越多數(shù)控系統(tǒng)的控制算法就越復雜。4、按進給伺服系統(tǒng)的類型分類按數(shù)控系統(tǒng)的進給伺服子系統(tǒng)有無位置測量裝置可分為

17、開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)和閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)，在閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)中根據(jù)位置測量裝置安裝的位置又可分為全閉環(huán)和半閉環(huán)兩種。 開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)沒有位置測量裝置，信號流是單向的（數(shù)控裝置Õ進給系統(tǒng)），故系統(tǒng)穩(wěn)定性好。無位置反饋，精度相對閉環(huán)系統(tǒng)來講不高，其精度主要取決于伺服驅(qū)動系統(tǒng)和機械傳動機構的性能和精度。一般以功率步進電機作為伺服驅(qū)動元件。這類系統(tǒng)具有結構簡單、工作穩(wěn)定、調(diào)試方便、維修簡單、價格低廉等優(yōu)點，在精度和速度要求不高、驅(qū)動力矩不大的場合得到廣泛應用。一般用于經(jīng)濟型數(shù)控機床。半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng) 半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)的位置采樣點如圖所示，是從驅(qū)動裝置(常用伺服電機)或絲杠引出，采樣旋轉角度進行檢

18、測，不是直接檢測運動部件的實際位置。半閉環(huán)環(huán)路內(nèi)不包括或只包括少量機械傳動環(huán)節(jié)，因此可獲得穩(wěn)定的控制性能，其系統(tǒng)的穩(wěn)定性雖不如開環(huán)系統(tǒng)，但比閉環(huán)要好。由于絲杠的螺距誤差和齒輪間隙引起的運動誤差難以消除。因此，其精度較閉環(huán)差，較開環(huán)好。但可對這類誤差進行補償，因而仍可獲得滿意的精度。半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)結構簡單、調(diào)試方便、精度也較高，因而在現(xiàn)代CNC機床中得到了廣泛應用。全閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng) 全閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)的位置采樣點如圖所示，直接對運動部件的實際位置進行檢測。從理論上講，可以消除整個驅(qū)動和傳動環(huán)節(jié)的誤差、間隙和失動量。具有很高的位置控制精度。由于位置環(huán)內(nèi)的許多機械傳動環(huán)節(jié)的摩擦特性、剛性和間隙都

19、是非線性的，故很容易造成系統(tǒng)的不穩(wěn)定，使閉環(huán)系統(tǒng)的設計、安裝和調(diào)試都相當困難。該系統(tǒng)主要用于精度要求很高的鏜銑床、超精車床、超精磨床以及較大型的數(shù)控機床等。第三節(jié)                 第五節(jié)   數(shù)控機床的應用范圍    數(shù)控機床的確具有普通機床所不具備的許多優(yōu)點。而且它的應用范圍還在不斷擴大，但是在目前還不能完全取代普通機床，也就是說，它不能以最經(jīng)濟的方式來解決加工制造中所

20、有問題。為了更好地說明這個問題，有必要先初步了解一下采用數(shù)控機床加工的優(yōu)缺點。1、數(shù)控加工的優(yōu)點（1）自動化程度高，可以減輕工人的體力勞動強度（2）加工的零件一致性好，質(zhì)量穩(wěn)定（3）生產(chǎn)效率較高（4）便于產(chǎn)品研制（5）便于實現(xiàn)計算機輔助制造。 2、數(shù)控加工的缺點q任何事物都是兩重性。數(shù)控加工雖有上述各種優(yōu)點，同時在某些方面也存在不足之處：（1）單位加工成本較高  。（2）只適宜于多品種小批量或中批量生產(chǎn)（占機械加工總量70%80%）（3）加工中的調(diào)整相對復雜（4）維修難度大3、數(shù)控加工的適應性q根據(jù)數(shù)控加工的優(yōu)缺點及國內(nèi)外大量應用實踐，一般可按適應程度將零件分為下列三類：（

21、1）最適應類   對于下述零件，首先應考慮能不能把它們加工出來，即要著重考慮可能性問題。只要有可能，可先不要過多地去考慮生產(chǎn)率與經(jīng)濟上是否合理，都應把對其進行數(shù)控加工作為優(yōu)選方案。Øa、形狀復雜：加工精度要求高，用通用機床無法加工或雖然能加工但很難保證產(chǎn)品質(zhì)量的零件；Øb、用數(shù)學模型描述的復雜曲線或曲面輪廓零件；Øc、具有難測量、難控制進給、難控制尺寸的不開敞內(nèi)腔的殼體或盒型零件；Ød、必須在一次裝夾中合并完成銑、鏜、锪、鉸或攻絲等多工序的零件。    （2）較適應類   

22、這類零件在分析其可加工性以后，還要在提高生產(chǎn)率及經(jīng)濟效益方面作全面衡量，一般可把它們作為數(shù)控加工的主要選擇對象。 Øa、在通用機床上加工時極易受人為因素（如：情緒波動、體力強弱、技術水平高低等）干擾，零件價值又高，一旦質(zhì)量失控便造成重大經(jīng)濟損失的零件；Øb、在通用機床上加工時必須制造復雜專用工裝的零件；Øc、需要多次更改設計后才能定型的零件；Ød、在通用機床上加工需要作長時間調(diào)整的零件；Øe、用通用機床加工時，生產(chǎn)率很低或體力勞動強度很大的零件。    （3）不適應類  下述一類零件采用數(shù)控加工

23、后，在生產(chǎn)效率與經(jīng)濟性方面一般無明顯改善，還可能弄巧成拙或得不償失，故此類零件一般不應作為數(shù)控加工的選擇對象。Øa、生產(chǎn)批量大的零件（當然不排除其中個別工序用數(shù)控機床加工）；Øb、裝夾困難或完全靠找正定位來保證加工精度的零件；Øc、加工余量很不穩(wěn)定，且數(shù)控機床上無在線檢測系統(tǒng)可自動調(diào)整零件坐標位置的；Ød、必須用特定的工藝裝備協(xié)調(diào)加工的零件。根據(jù)上述數(shù)控加工的適應性，我們就可以根據(jù)所擁有的數(shù)控機床來選擇加工對象，或根據(jù)零件類型來考慮哪些應該先安排數(shù)控加工，或從技術改造角度考慮，是否要投資添置數(shù)控機床。第六節(jié)  數(shù)控機床的產(chǎn)生及發(fā)展一、產(chǎn)生背景1

24、、數(shù)控技術產(chǎn)生和發(fā)展的內(nèi)在動力：市場競爭日趨激烈，產(chǎn)品更新?lián)Q代加快，大批量產(chǎn)品越來越少，小批量產(chǎn)品生產(chǎn)的比重越來越大，迫切需要一種精度高、柔性好加工設備來滿足上述需求。2、數(shù)控技術產(chǎn)生和發(fā)展的技術基礎：電子技術和計算機技術的飛速發(fā)展則為NC機床的進步提供了堅實的技術基礎。q數(shù)控技術正是在這種背景下誕生和發(fā)展起來的。它的產(chǎn)生給自動化技術帶來了新的概念，推動了加工自動化技術的發(fā)展。二、發(fā)展沿革a、1952年，Parsons公司和M.I.T合作研制了世界上第一臺三座標數(shù)控機床。b、1955年，第一臺工業(yè)用數(shù)控機床由美國Bendix公司生產(chǎn)出來。c、從1952年至今，NC機床按NC系統(tǒng)的發(fā)展經(jīng)歷的五代

25、。q第一代：1955年  NC系統(tǒng)以電子管組成，體積大，功耗大。q第二代：1959年  NC系統(tǒng)以晶體管組成，廣泛采用印刷電路板。q第三代：1965年  NC系統(tǒng)采用小規(guī)模集成電路作為硬件，其特點是體積小，功耗低，可靠性進一步提高。以上三代NC系統(tǒng)，由于其數(shù)控功能均由硬件實現(xiàn)，故歷史上又稱其為“硬線NC” q第四代：1970年  NC系統(tǒng)采用小型計算機取代專用計算機，其部分功能由軟件實現(xiàn)，它具有價格低，可靠性高和功能多等特點。q第五代：1974年  NC系統(tǒng)以微處理器為核心，不僅價格進一步降低，體積進一步縮小，使實現(xiàn)真正意義上的機電一

26、體化成為可能。這一代又可分為六個發(fā)展階段：§1974年：系統(tǒng)以位片微處理器為核心，有字符顯示，自診斷功能。§1979年：系統(tǒng)采用CRT顯示，VLIC，大容量磁泡存儲器，可編程接口和遙控接口等。§1981年：具有人機對話、動態(tài)圖形顯示、實時精度補償功能。§1986年：數(shù)字伺服控制誕生，大慣量的交直流電機進入實用階段。§1988年：采用高性能32位機為主機的主從結構系統(tǒng)。§1994年：基于PC的NC系統(tǒng)誕生，使NC系統(tǒng)的研發(fā)進入了開放型、柔性化的新時代，新型NC系統(tǒng)的開發(fā)周期日益縮短。它是數(shù)控技術發(fā)展的又一個里程碑。稱為第六代三、我國數(shù)控

27、技術的發(fā)展：1958年起步“六五”（19811985年）引進國外技術“七五”（19861990年）消化吸收“八五”（19911995年）科技攻關“九五”（19962000年）產(chǎn)業(yè)化攻關我國目前的數(shù)控技術已達到第六代第六代的優(yōu)勢：a、元器件集成度最高，可靠性好，性能高b、技術進步快升級換代容易c、提供了開放式的基礎可供利用的軟硬件豐富，數(shù)控功能得到相應擴展d、對數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠家來說，可擁有性能良好、種類繁多的開發(fā)工具和環(huán)境四、發(fā)展趨勢進入九十年代以來，隨著國際上計算機技術突飛猛進的發(fā)展，數(shù)控技術不斷采用計算機、控制理論等領域的最新技術成就，使其朝著下述方向發(fā)展a、運行高速化  

28、; b、加工高精化   c、功能復合d、控制智能化   e、體系開放化   f、驅(qū)動并聯(lián)化g、交互網(wǎng)絡化運行高速化、加工高精化    速度和精度是數(shù)控設備的兩個重要指標，它們是數(shù)控技術永恒追求的目標。因為它直接關系到加工效率和產(chǎn)品質(zhì)量。新一代數(shù)控設備在運行高速化、加工高精化等方面都有了更高的要求。運行高速化：使進給率、主軸轉速、刀具交換速度、托盤交換速度實現(xiàn)高速化，并且具有高加（減）速率。進給率高速化：在分辨率為1mm時，F(xiàn)max=240m/min。在Fmax下可獲得復雜型面的精確加工；在程序段長度為1m

29、m時，F(xiàn)max=30m/min，并且具有1.5g的加減速率；主軸高速化：采用電主軸（內(nèi)裝式主軸電機），即主軸電機的轉子軸就是主軸部件。主軸最高轉速達r/min。主軸轉速的最高加（減）速為1.0g，即僅需1.8秒即可從0提速到15000r/min。換刀速度    0.9秒（刀到刀）2.8秒（切削到切削）工作臺（托盤）交換速度     6.3秒。加工高精化：提高機械設備的制造和裝配精度；提高數(shù)控系統(tǒng)的控制精度；采用誤差補償技術。提高CNC系統(tǒng)控制精度：采用高速插補技術，以微小程序段實現(xiàn)連續(xù)進給，使CNC控制單位精細化，

30、采用高分辨率位置檢測裝置，提高位置檢測精度（日本交流伺服電機已有裝上106 脈沖/轉的內(nèi)藏位置檢測器，其位置檢測精度能達到0.01mm/脈沖）；位置伺服系統(tǒng)采用前饋控制與非線性控制等方法。 采用誤差補償技術：采用反向間隙補償、絲桿螺距誤差補償和刀具誤差補償?shù)燃夹g;設備的熱變形誤差補償和空間誤差的綜合補償技術。研究結果表明，綜合誤差補償技術的應用可將加工誤差減少6080。三井精機的JidicH5D型超精密臥式加工中心的定位精度為±0.1mm。由于計算機技術的不斷進步，促進了數(shù)控技術水平的提高，數(shù)控裝置、進給伺服驅(qū)動裝置和主軸伺服驅(qū)動裝置的性能也隨之提高，使得現(xiàn)代的數(shù)控設備在新

31、的技術水平下，可同時具備運行高速化、加工高精化的性能。功能復合化復合化是指在一臺設備能實現(xiàn)多種工藝手段加工的方法。§鏜銑鉆復合加工中心（ATC）、五面加工中心（ATC，主軸立臥轉換）；§車銑復合車削中心（ATC，動力刀頭）；§銑鏜鉆車復合復合加工中心（ATC，可自動裝卸車刀架）；§銑鏜鉆磨復合復合加工中心（ATC，動力磨頭）；§可更換主軸箱的數(shù)控機床組合加工中心；控制智能化    隨著人工智能技術的不斷發(fā)展，并為滿足制造業(yè)生產(chǎn)柔性化、制造自動化發(fā)展需求，數(shù)控技術智能化程度不斷提高，具體體現(xiàn)在以下幾個方面：加工過程自

32、適應控制技術    通過監(jiān)測加工過程中的切削力、主軸和進給電機的功率、電流、電壓等信息，利用傳統(tǒng)的或現(xiàn)代的算法進行識別，以辯識出刀具的受力、磨損以及破損狀態(tài)，機床加工的穩(wěn)定性狀態(tài)；并根據(jù)這些狀態(tài)實時修調(diào)加工參數(shù)（主軸轉速，進給速度）和加工指令，使設備處于最佳運行狀態(tài)，以提高加工精度、降低工件表面粗糙度以及設備運行的安全性。加工參數(shù)的智能優(yōu)化與選擇      將工藝專家或技工的經(jīng)驗、零件加工的一般與特殊規(guī)律，用現(xiàn)代智能方法，構造基于專家系統(tǒng)或基于模型的“加工參數(shù)的智能優(yōu)化與選擇器”，利用它獲得優(yōu)化的加工參數(shù)，從而達到提高編程效

33、率和加工工藝水平，縮短生產(chǎn)準備時間的目的。采用經(jīng)過優(yōu)化的加工參數(shù)編制的加工程序，可使加工系統(tǒng)始終處于較合理和較經(jīng)濟的工作狀態(tài)。智能故障診斷與自修復技術  Ø  智能故障診斷技術：根據(jù)已有的故障信息，應用現(xiàn)代智能方法（AI、ES、ANN等），實現(xiàn)故障快速準確定位的技術。Ø  智能故障自修復技術：指能根據(jù)診斷確定故障原因和部位，以自動排除故障或指導故障的排除技術。智能自修復技術集故障自診斷、故障自排除、自恢復、自調(diào)節(jié)于一體，并貫穿于加工過程的整個生命周期。Ø  智能故障診斷技術在有些日本、美國公司生產(chǎn)的數(shù)控系統(tǒng)中已有應用，基本上

34、都是應用專家系統(tǒng)實現(xiàn)的。Ø  智能化自修復技術還在研究之中。智能化交流伺服驅(qū)動裝置      目前已開始研究能自動識別負載，并自動調(diào)整參數(shù)的智能化伺服系統(tǒng)，包括智能主軸交流驅(qū)動裝置和智能化進給伺服裝置。這種驅(qū)動裝置能自動識別電機及負載的轉動慣量，并自動對控制系統(tǒng)參數(shù)進行優(yōu)化和調(diào)整，使驅(qū)動系統(tǒng)獲得最佳運行。智能4M數(shù)控系統(tǒng)    在制造過程中，加工、檢測一體化是實現(xiàn)快速制造、快速檢測和快速響應的有效途徑，將測量(Measurement)、建模(Modelling)、加工(Manufacturing)、機器操

35、作(Manipulator)四者（即4M）融合在一個系統(tǒng)中，實現(xiàn)信息共享，促進測量、建模、加工、裝夾、操作一體化的4M智能系統(tǒng)。體系開放化定義（IEEE）：具有在不同的工作平臺上均能實現(xiàn)系統(tǒng)功能、且可以與其他的系統(tǒng)應用進行互操作的系統(tǒng)。開放式數(shù)控系統(tǒng)特點：系統(tǒng)構件（軟件和硬件）具有標準化(Standardization)與多樣化( Diversification)和互換性(Interchangeability)的特征允許通過對構件的增減來構造系統(tǒng)，實現(xiàn)系統(tǒng)“積木式”的集成。構造應該是可移植的和透明的；開放體系結構CNC的優(yōu)點a、向未來技術開放：由于軟硬件接口都遵循公認的標準協(xié)議，只需少量的重新

36、設計和調(diào)整，新一代的通用軟硬件資源就可能被現(xiàn)有系統(tǒng)所采納、吸收和兼容，這就意味著系統(tǒng)的開發(fā)費用將大大降低而系統(tǒng)性能與可靠性將不斷改善并處于長生命周期；b、標準化的人機界面：標準化的編程語言，方便用戶使用，降低了和操作效率直接有關的勞動消耗c、向用戶特殊要求開放：更新產(chǎn)品、擴充能力、提供可供選擇的硬軟件產(chǎn)品的各種組合以滿足特殊應用要求，給用戶提供一個方法，從低級控制器開始，逐步提高，直到達到所要求的性能為止。另外用戶自身的技術訣竅能方便地融入，創(chuàng)造出自己的名牌產(chǎn)品；Ø可減少產(chǎn)品品種，便于批量生產(chǎn)、提高可靠性和降低成本，增強市場供應能力和競爭能力。國內(nèi)外開放式數(shù)控系統(tǒng)的研究進展Ø

37、;美國：NGC(The Next Generation Work-station/Machine Controller)和OMAC(Open Modular Architecture Controller)計劃Ø歐共體：OSACA（Open System Architecture for Control within Automation Systems)計劃Ø日本：OSEC(Open System Environment for Controller)計劃Ø華中I型基于IPC的CNC開放體系結構Ø航天I型CNC系統(tǒng)基于PC的多機CNC開放體系結構驅(qū)動并

38、聯(lián)化§  并聯(lián)加工中心（又稱6條腿數(shù)控機床、虛軸機床）是數(shù)控機床在結構上取得的重大突破。特點Ø并聯(lián)結構機床是現(xiàn)代機器人與傳統(tǒng)加工技術相結合的產(chǎn)物；Ø由于它沒有傳統(tǒng)機床所必需的床身、立柱、導軌等制約機床性能提高的結構，Ø具有現(xiàn)代機器人的模塊化程度高、重量輕和速度快等優(yōu)點。交互網(wǎng)絡化    支持網(wǎng)絡通訊協(xié)議，既滿足單機需要，又能滿足FMC、FMS、CIMS對基層設備集成要求的數(shù)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)是形成“全球制造”的基礎單元。§a、網(wǎng)絡資源共享。§b、數(shù)控機床的遠程（網(wǎng)絡）控制。§c、數(shù)控機床故

39、障的遠程（網(wǎng)絡）診斷。§d、數(shù)控機床的遠程（網(wǎng)絡）培訓與教學（網(wǎng)絡數(shù)控）第七節(jié)   與數(shù)控技術發(fā)展相關的新技術1、柔性制造單元(FMC-Flexible Manufacturing Cell)一般由12臺數(shù)控機床與物料傳送裝置組成，有獨立的工件儲存站和單元控制系統(tǒng)，能在機床上自動裝卸工件，甚至自動檢測工件，可實現(xiàn)有限工序的連續(xù)生產(chǎn)，適于多品種小批量生應用。2、柔性制造系統(tǒng)(FMS-Flexible Manufacturing System)定義：由數(shù)控加工設備、物流貯運裝置和計算機控制系統(tǒng)組成的自動化制造系統(tǒng)，包括多個柔性制造單元，能根據(jù)制造任務或生產(chǎn)環(huán)境的變化迅速進行調(diào)整，使用于多品種，中小批量生產(chǎn)。3、計算機集成制造系統(tǒng)(Computer I