數(shù)控機(jī)床概述(87張幻燈片)課件

1、數(shù)控機(jī)床編程與操作課程標(biāo)準(zhǔn)課程性質(zhì)課程定位課程目標(biāo)教學(xué)內(nèi)容與學(xué)時(shí)安排 課程標(biāo)準(zhǔn)welcome to use these PowerPoint templates, New Content design, 10 years experience課程性質(zhì)數(shù)控機(jī)床編程與操作是機(jī)電一體化專(zhuān)業(yè)的一門(mén)專(zhuān)業(yè)核心課程，通過(guò)對(duì)本專(zhuān)業(yè)工作崗位充分的調(diào)研和分析，借鑒CDIO、項(xiàng)目教學(xué)、基于工作過(guò)程等先進(jìn)的教育理念，通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)使學(xué)生具備相關(guān)職業(yè)應(yīng)用性人才所必需的工藝分析、數(shù)學(xué)處理、程序編制、仿真模擬、機(jī)床操作、工件加工及創(chuàng)新設(shè)計(jì)等基本知識(shí)與技能，并為后續(xù)的學(xué)習(xí)準(zhǔn)備必要的知識(shí)，為今后從事實(shí)際工作打下必要的基礎(chǔ)。課

2、程標(biāo)準(zhǔn)課程定位課程在專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)中的地位及作用 本課程與其他相關(guān)課程的關(guān)系 課程面向的職業(yè)崗位 課程標(biāo)準(zhǔn)核心崗位數(shù)控機(jī)床操作、數(shù)控編程、數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)與實(shí)施。數(shù)控機(jī)床的安裝和調(diào)試、數(shù)控機(jī)床維護(hù)與維修、生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)管理、零部件質(zhì)量檢測(cè)。機(jī)電產(chǎn)品營(yíng)銷(xiāo)、機(jī)電產(chǎn)品售后服務(wù)、機(jī)電產(chǎn)品開(kāi)發(fā) 次核心崗位 潛在核心崗位課程面向的職業(yè)崗位課程標(biāo)準(zhǔn)先修課程本課程需要機(jī)械制圖、公差與測(cè)量、機(jī)械制造技術(shù)等課程為基礎(chǔ)，主要為課程的學(xué)習(xí)提供讀圖與識(shí)圖的能力；工藝編制的能力與故障分析能力等。后續(xù)課程本課程為后續(xù)課程如數(shù)控維修、復(fù)雜零件建模與加工、頂崗實(shí)習(xí)等提供必須的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)和專(zhuān)業(yè)基本技能，為今后相關(guān)工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。本課程

3、與其他相關(guān)課程的關(guān)系課程標(biāo)準(zhǔn)231能根據(jù)零件圖編制機(jī)械加工工工藝文件，會(huì)查閱相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)資料，會(huì)選用工藝裝備并進(jìn)行加工調(diào)整，在普通機(jī)床上實(shí)現(xiàn)零件的加工，并能對(duì)工件進(jìn)行檢測(cè)，并能進(jìn)行切削用量的優(yōu)化，獲得符合技術(shù)要求的產(chǎn)品。 后續(xù)課程主要作用：能針對(duì)零件的特點(diǎn)和加工技術(shù)要求，進(jìn)行零件的三維建模，并能根據(jù)數(shù)控加工工藝要求進(jìn)行工藝參數(shù)、加工路徑等的優(yōu)化，完成零件的數(shù)控加工。獲得符合技術(shù)要求的產(chǎn)品。 先修課程主要作用本課程作用能根據(jù)零件圖編制數(shù)控加工工藝文件，會(huì)查閱相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)資料，會(huì)選用數(shù)控車(chē)床工藝裝備并進(jìn)行數(shù)控加工調(diào)整，在數(shù)控車(chē)床上實(shí)現(xiàn)零件的加工，加工完成后能對(duì)工件進(jìn)行檢測(cè)，并能進(jìn)行切削

4、用量的優(yōu)化，獲得符合技術(shù)要求的產(chǎn)品。 知識(shí)目標(biāo)課程標(biāo)準(zhǔn)1）熟悉掌握數(shù)控加工工藝知識(shí)；2）熟悉掌握數(shù)控車(chē)床、數(shù)控銑床或數(shù)控加工中心的數(shù)控加工工藝編制要點(diǎn)及數(shù)控加工程序有關(guān)指令；3）熟練掌握數(shù)控車(chē)床、數(shù)控銑床或數(shù)控加工中心的操作要點(diǎn)；1）熟練操作數(shù)控車(chē)床，具有選擇、使用數(shù)控車(chē)床常用工藝裝備的能力。2）具備獨(dú)立處理現(xiàn)場(chǎng)常見(jiàn)編程、操作、加工技術(shù)問(wèn)題的基本能力。3）具備獨(dú)立處理數(shù)控車(chē)床加工過(guò)程中出現(xiàn)的常見(jiàn)故障的基本能力。4）具有對(duì)數(shù)控車(chē)床進(jìn)行日常維護(hù)的能力。5）具有對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)及分析的基本能力。、6）能測(cè)量、繪制、編程與加工一般零件，能創(chuàng)新設(shè)計(jì)與加工富有創(chuàng)意的零件。課程目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)：技能目標(biāo)：課程

5、標(biāo)準(zhǔn)采用CDIO做中學(xué)的教學(xué)模式，理實(shí)一體化的教學(xué)，以項(xiàng)目為導(dǎo)向，引導(dǎo)學(xué)生完成工作任務(wù)單，完成綜合過(guò)程評(píng)價(jià)，切實(shí)提高了學(xué)生的動(dòng)手及創(chuàng)新能力。教學(xué)內(nèi)容與學(xué)時(shí)安排 第一章 數(shù)控機(jī)床概述1.1 數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生與發(fā)展1.2 數(shù)控機(jī)床的組成結(jié)構(gòu)及工作原理1.3 數(shù)控機(jī)床的分類(lèi) 1.1 數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生與發(fā)展隨著社會(huì)生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，各類(lèi)工業(yè)新產(chǎn)品層出不窮。機(jī)械制造產(chǎn)業(yè)作為國(guó)民工業(yè)的基礎(chǔ)，其產(chǎn)品更是日趨精密復(fù)雜，特別是在宇航、航海、軍事等領(lǐng)域所需的機(jī)械零件，精度要求更高，形狀更為復(fù)雜且往往批量較小，加工這類(lèi)產(chǎn)品需要經(jīng)常改裝或調(diào)整設(shè)備，普通機(jī)床或?qū)I(yè)化程度高的自動(dòng)化機(jī)床顯然無(wú)法適應(yīng)這些要求。同時(shí)，隨著

6、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日益加劇，企業(yè)生產(chǎn)也迫切需要進(jìn)一步提高其生產(chǎn)效率，提高產(chǎn)品質(zhì)量及降低生產(chǎn)成本。 一種新型的生產(chǎn)設(shè)備數(shù)控機(jī)床就應(yīng)運(yùn)而生了 。數(shù)控機(jī)床的定義數(shù)控：（Numerical Control， NC） 是一種借助數(shù)字、字符或其它符號(hào)對(duì)某一工作過(guò)程（如加工、測(cè)量、裝配等）進(jìn)行可編程控制的自動(dòng)化方法。 數(shù)控機(jī)床： 用數(shù)控技術(shù)控制的機(jī)床稱(chēng)為數(shù)控機(jī)床。數(shù)控機(jī)床的一般工作形式為：1.1.1 數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生帕森斯公司正式接受委托，與麻省理工學(xué)院伺服機(jī)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室（Servo Mechanism Laboratory of the Massachusetts Institute of Technology）合作，

7、于1952年試制成功世界上第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床試驗(yàn)性樣機(jī)。 1959年，美國(guó)克耐杜列克公司（Keaney & Trecker）首次成功開(kāi)發(fā)了加工中心（Machining Center） 。1.1.2 數(shù)控機(jī)床的發(fā)展簡(jiǎn)況第1代數(shù)控機(jī)床：1952年1959年采用電子管元件構(gòu)成的專(zhuān)用數(shù)控裝置（NC）。第2代數(shù)控機(jī)床：從1959年開(kāi)始采用晶體管電路的NC系統(tǒng)。第3代數(shù)控機(jī)床：從1965年開(kāi)始采用小、中規(guī)模集成電路的NC系統(tǒng)。第4代數(shù)控機(jī)床：從1970年開(kāi)始采用大規(guī)模集成電路的小型通用電子計(jì)算機(jī)控制的系統(tǒng)（CNC）。第5代數(shù)控機(jī)床：從1974年開(kāi)始采用微型計(jì)算機(jī)控制的系統(tǒng)（MNC）。 1計(jì)算機(jī)直接數(shù)控系統(tǒng)所謂

8、計(jì)算機(jī)直接數(shù)控（Direct Numerical Control，DNC）系統(tǒng)，即使用一臺(tái)計(jì)算機(jī)為數(shù)臺(tái)數(shù)控機(jī)床進(jìn)行自動(dòng)編程，編程結(jié)果直接通過(guò)數(shù)據(jù)線(xiàn)輸送到各臺(tái)數(shù)控機(jī)床的控制箱。 2柔性制造系統(tǒng)柔性制造系統(tǒng)（Flexible Manufacturing System，F(xiàn)MS）也叫做計(jì)算機(jī)群控自動(dòng)線(xiàn)，它是將一群數(shù)控機(jī)床用自動(dòng)傳送系統(tǒng)連接起來(lái)，并置于一臺(tái)計(jì)算機(jī)的統(tǒng)一控制之下，形成一個(gè)用于制造的整體。 3計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（Computer-Integrated Manufacturing System，CIMS），是指用最先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)，控制從定貨、設(shè)計(jì)、工藝、制造到銷(xiāo)售的全過(guò)程，

9、以實(shí)現(xiàn)信息系統(tǒng)一體化的高效率的柔性集成制造系統(tǒng)。 1.1.3 我國(guó)數(shù)控機(jī)床發(fā)展概況1958年開(kāi)始并試制成功第一臺(tái)電子管數(shù)控機(jī)床。1965年開(kāi)始研制晶體管數(shù)控系統(tǒng)，直到20世紀(jì)60年代末至70年代初成功。從20世紀(jì)80年代開(kāi)始，先后從日本、美國(guó)、德國(guó)等國(guó)家引進(jìn)先進(jìn)的數(shù)控技術(shù)。如北京機(jī)床研究所從日本FANUC公司引進(jìn)FANUC3、FANUC5、FANUC6、FANUC7系列產(chǎn)品的制造技術(shù)；上海機(jī)床研究所引進(jìn)美國(guó)GE公司的MTC-1數(shù)控系統(tǒng)等。 1.1.4數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì) 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控技術(shù)不斷采用計(jì)算機(jī)、控制理論等領(lǐng)域的最新技術(shù)成就，使其朝著下述方向發(fā)展。 1. 高速、高效、高精度

10、2. 控制智能化 3. 網(wǎng)絡(luò)化 4. 數(shù)控系統(tǒng)開(kāi)放化 5. 并聯(lián)機(jī)床 6. STEP-NC1.加工高速化、高精度化1）加工高速化高速CPU芯片主軸高速化，采用電主軸采用全數(shù)字交流伺服機(jī)床動(dòng)、靜態(tài)性能的改善1.1.4數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì)在分辨率為1m時(shí)，快進(jìn)速度達(dá)240m/min，可獲得復(fù)雜型面的精確加工加速度達(dá)2g主軸轉(zhuǎn)速已達(dá)200,000rpm換刀速度少于1 s1.1.4數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì)2）加工高精度化 提高機(jī)械的制造和裝配精度； 采用高速插補(bǔ)技術(shù)，以微小程序段實(shí)現(xiàn)連續(xù) 進(jìn)給，使CNC控制單位精細(xì)化 采用高分辨率位置檢測(cè)裝置，提高位置檢測(cè)精度（日本交流伺服電機(jī)已有裝上1000000 脈沖/轉(zhuǎn)

11、的內(nèi)藏位置檢測(cè)器，其位置檢測(cè)精度能達(dá)到0.01m/脈沖） 位置伺服系統(tǒng)采用前饋控制與非線(xiàn)性控制等方法1.1.4數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì)采用反向間隙補(bǔ)償、絲桿螺距誤差補(bǔ)償和刀具誤差補(bǔ)償?shù)燃夹g(shù) 設(shè)備的熱變形誤差補(bǔ)償和空間誤差的綜合補(bǔ)償技術(shù)。研究表明，綜合誤差補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用可將加工誤差減少6080。 1.1.4數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì)2. 控制智能化隨著人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展，為滿(mǎn)足制造業(yè)生產(chǎn)柔性化、制造自動(dòng)化發(fā)展需求，數(shù)控技術(shù)智能化程度不斷提高，體現(xiàn)在：加工過(guò)程自適應(yīng)控制技術(shù)：通過(guò)監(jiān)測(cè)主軸和進(jìn)給電機(jī)的功率、電流、電壓等信息，辯識(shí)出刀具的受力、磨損以及破損狀態(tài)，機(jī)床加工的穩(wěn)定性狀態(tài)；并實(shí)時(shí)修調(diào)加工參數(shù)（主軸轉(zhuǎn)速

12、，進(jìn)給速度）和加工指令，使設(shè)備處于最佳運(yùn)行狀態(tài)，以提高加工精度、降低工件表面粗糙度以及保證設(shè)備運(yùn)行的安全性1.1.4數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì)加工參數(shù)的智能優(yōu)化：將零件加工的一般規(guī)律、特殊工藝經(jīng)驗(yàn)，用現(xiàn)代智能方法，構(gòu)造基于專(zhuān)家系統(tǒng)或基于模型的“加工參數(shù)的智能優(yōu)化與選擇”，獲得優(yōu)化的加工參數(shù)，提高編程效率和加工工藝水平，縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間。使加工系統(tǒng)始終處于較合理和較經(jīng)濟(jì)的工作狀態(tài)。 智能化交流伺服驅(qū)動(dòng)裝置：自動(dòng)識(shí)別負(fù)載、自動(dòng)調(diào)整控制參數(shù)，包括智能主軸和智能化進(jìn)給伺服裝置，使驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)獲得最佳運(yùn)行。 1.1.4數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì)智能故障診斷與自修復(fù)技術(shù) 智能故障診斷技術(shù)：根據(jù)已有的故障信息，應(yīng)用現(xiàn)代智能方法

13、，實(shí)現(xiàn)故障快速準(zhǔn)確定位。 智能故障自修復(fù)技術(shù)：根據(jù)診斷故障原因和部位，以自動(dòng)排除故障或指導(dǎo)故障的排除技術(shù)。集故障自診斷、自排除、自恢復(fù)、自調(diào)節(jié)于一體，貫穿于全生命周期。 智能故障診斷技術(shù)在有些數(shù)控系統(tǒng)中已有應(yīng)用，智能化自修復(fù)技術(shù)還在研究之中。1.1.4數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì)3. 加工網(wǎng)絡(luò)化數(shù)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化是先進(jìn)制造模式的要求，數(shù)控機(jī)床作為網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，有助于解決自動(dòng)化孤島問(wèn)題。支持網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議，既滿(mǎn)足單機(jī)DNC需要，又能滿(mǎn)足FMC、FMS、CIMS、敏捷制造對(duì)基層設(shè)備集成要求。網(wǎng)絡(luò)資源共享。數(shù)控機(jī)床的遠(yuǎn)程（網(wǎng)絡(luò)）控制。數(shù)控機(jī)床故障的遠(yuǎn)程（網(wǎng)絡(luò)）診斷。 數(shù)控機(jī)床的遠(yuǎn)程（網(wǎng)絡(luò)）培訓(xùn)與教學(xué)（網(wǎng)絡(luò)數(shù)控

14、）1.1.4數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì)數(shù)控系統(tǒng)中采用網(wǎng)絡(luò)與光纖通訊技術(shù)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)和I/O的控制是數(shù)控技術(shù)的發(fā)展方向。由于技術(shù)封鎖等原因，各系統(tǒng)中光纖通訊采用的協(xié)議沒(méi)有兼容性和互換性，要求伺服驅(qū)動(dòng)器以及I/O模塊必須具有相應(yīng)協(xié)議的光纖通訊接口，這樣的系統(tǒng)軟硬件開(kāi)放性較差，而且系統(tǒng)的成本也較高。 網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議：德國(guó)Intrtamat的SERCOS、美國(guó)DELTATAU的Mcro-Link、日本FANUC的SERVO-Link、日本三菱的Tro-Link，還有ARCNET、CAN Bus、Profibus、USB、IEEE1394 。1.1.4數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì)4. 數(shù)控系統(tǒng)的開(kāi)放化1）傳統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)的特點(diǎn) 由

15、生產(chǎn)廠(chǎng)家支配價(jià)格和結(jié)構(gòu)，各種接口不能通用。 功能集成停止在微電子技術(shù)的應(yīng)用上，而不是針對(duì)開(kāi)放式的生產(chǎn)環(huán)境和功能。對(duì)于不同的產(chǎn)品，操作、維護(hù)方法都必須進(jìn)行相應(yīng)的培訓(xùn)。 對(duì)于使用者，控制器成為黑盒子無(wú)法自行修改更新。 1.1.4數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì)由于傳統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)的局限性，為滿(mǎn)足現(xiàn)代化生產(chǎn)的要求，數(shù)控系統(tǒng)需要具有：開(kāi)放性：可重構(gòu)性、可維護(hù)性、允許用戶(hù)進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)模塊化：具有平臺(tái)無(wú)關(guān)性 接口協(xié)議：可傳遞性、可移植性 可進(jìn)化性：智能化 語(yǔ)言統(tǒng)一化：中性語(yǔ)言NML： FADL、OSEL 1.1.4數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì)2）開(kāi)放化數(shù)控系統(tǒng)的概念 數(shù)控系統(tǒng)可以在統(tǒng)一的運(yùn)行平臺(tái)上開(kāi)發(fā)，面向機(jī)床廠(chǎng)家和最終用戶(hù)，通過(guò)改

16、變、增加或剪裁數(shù)控功能，形成系列化，并可方便地將用戶(hù)的特殊應(yīng)用和技術(shù)訣竅集成到控制系統(tǒng)中，快速實(shí)現(xiàn)不同品種、不同檔次的開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)，形成具有鮮明特色的名牌產(chǎn)品。1.1.4數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì)3）開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)（1）開(kāi)放式數(shù)控裝置的概念結(jié)構(gòu)硬件配置單元軟件配置單元標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算機(jī)硬件數(shù)控系統(tǒng)基本硬件數(shù)控功能應(yīng)用程序DOS(WINDOWS)實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)RTM應(yīng)用程序接口NC構(gòu)件庫(kù)1.1.4數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì)（2）開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)數(shù)控系統(tǒng)廠(chǎng) 品種減少、批量增加，易于滿(mǎn)足用戶(hù)要求；開(kāi)放式的標(biāo)準(zhǔn)框架，促進(jìn)各行業(yè)的軟件廠(chǎng)商參與；軟件開(kāi)發(fā)效率提高，產(chǎn)品更新加快。 機(jī)床廠(chǎng) 可使整機(jī)具有個(gè)性化，降低開(kāi)發(fā)成本

17、。 減少對(duì)系統(tǒng)廠(chǎng)的依賴(lài)，保護(hù)自己專(zhuān)有技術(shù)。 最終用戶(hù) 購(gòu)買(mǎi)機(jī)床時(shí)的初期成本透明化； 能實(shí)現(xiàn)用戶(hù)自身獨(dú)特的FA系統(tǒng)設(shè)計(jì)； 用戶(hù)界面的一致性，易于使用和培訓(xùn)； 1.1.4數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì)（3）開(kāi)放式數(shù)控研究狀況美國(guó)在20世紀(jì)90年代初提出了開(kāi)發(fā)下一代控制器的計(jì)劃NGC(Next Generation Controller)，以后又提出了OMAC（Open Modular Architecture Control）計(jì)劃，重點(diǎn)開(kāi)發(fā)以PC為平臺(tái)的開(kāi)放式模塊化控制器。歐洲也在20世紀(jì)90年代初開(kāi)始OSACA(Open System Architecture for Controls within Aut

18、omation system)計(jì)劃，目標(biāo)是研制出開(kāi)放式控制系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)。1.1.4數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì)由于技術(shù)等方面的限制，要在短期內(nèi)完全實(shí)現(xiàn)這種理想的開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)，還有不少困難。 目前開(kāi)放式數(shù)控的一個(gè)具體表現(xiàn)就是發(fā)展基于PC的數(shù)控系統(tǒng)。數(shù)控系統(tǒng)的PC化正成為開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)一個(gè)潮流，代表了CNC發(fā)展的主要方向。1.1.4數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì)基于PC的開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)基本有3種結(jié)構(gòu)形式： 嵌入型 CNC嵌入型 全軟件CNC型 1.1.4數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì)5. 并聯(lián)機(jī)床1）機(jī)床結(jié)構(gòu)技術(shù)上的突破性進(jìn)展當(dāng)屬20世紀(jì)90年代中期問(wèn)世的并聯(lián)機(jī)床。并聯(lián)機(jī)床是機(jī)器人技術(shù)、機(jī)床結(jié)構(gòu)技術(shù)、現(xiàn)代伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)和數(shù)控技術(shù)

19、相結(jié)合的產(chǎn)物，被稱(chēng)為“21世紀(jì)的機(jī)床”1.1.4數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì) 傳統(tǒng)機(jī)床基本上都遵循笛卡爾直角坐標(biāo)系的運(yùn)動(dòng)原理被設(shè)計(jì)制造出來(lái)，其結(jié)構(gòu)為串聯(lián)結(jié)構(gòu)，存在懸臂部件，承受很大彎矩和扭矩，不容易獲得高的結(jié)構(gòu)剛度。另外，傳統(tǒng)機(jī)床組成環(huán)節(jié)多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，形成誤差迭加，限制了加工精度和速度的提高。1.1.4數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì)2）我國(guó)自主研發(fā)的并聯(lián)機(jī)床樣機(jī)1.1.4數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì)1.1.4數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì)3）并聯(lián)機(jī)床的優(yōu)、缺點(diǎn)及發(fā)展熱點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 進(jìn)給速度快 ；精度高 ；剛性好 ； 加速度高 ；安裝、維修方便 。局限： 工作空間小 ；姿態(tài)能力差 ； 運(yùn)動(dòng)特性和力特性非線(xiàn)性。目前研究熱點(diǎn)： 混聯(lián)機(jī)床 。1.

20、1.4數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì)6. STEP-NC1）目前CNC系統(tǒng)的局限：數(shù)控代碼只定義了機(jī)床的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)作，丟失了尺寸公差、精度要求、表面光潔度等大量信息 生成G代碼的過(guò)程單向不可逆，在加工車(chē)間做出的修改無(wú)法反饋到設(shè)計(jì)部門(mén) 各廠(chǎng)商開(kāi)發(fā)的宏和擴(kuò)展EIA代碼，使系統(tǒng)間語(yǔ)言不具通用性，對(duì)G、M代碼的解釋也不盡相同不支持5軸銑、樣條數(shù)據(jù)、高速切削等功能 1.1.4數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì)2）STEP-NC的出現(xiàn) STEP (Standard for the Exchange of Product model data) 即產(chǎn)品模型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換標(biāo)準(zhǔn) STEP-NC是STEP向數(shù)控領(lǐng)域的擴(kuò)展，它在STEP的基礎(chǔ)上以面向

21、對(duì)象的形式將產(chǎn)品的設(shè)計(jì)信息與制造信息聯(lián)系起來(lái)，拋棄了傳統(tǒng)數(shù)控程序中直接對(duì)坐標(biāo)軸和刀具動(dòng)作進(jìn)行編碼的做法，采用了新的數(shù)據(jù)格式和面向特征的編程原則 1.1.4數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì) 日本 FANUC1.1.4數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì)德國(guó)肖特1.1.4數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì)美國(guó)哈挺1.1.4數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì)瑞士米克朗1.1.4數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì)德國(guó)斯賓納TC系列1.1.4數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì)韓國(guó)現(xiàn)代1.1.4數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì)1-2 數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生和發(fā)展日本東芝數(shù)控機(jī)床的發(fā)展美國(guó)新新那提1.2 數(shù)控機(jī)床的組成結(jié)構(gòu)及工作原理1.2.1 數(shù)控機(jī)床的組成1控制介質(zhì)數(shù)控機(jī)床工作時(shí)，不需要操作工人直接操縱機(jī)床，但機(jī)床又必須

22、執(zhí)行人的意圖，這就需要在人與機(jī)床之間建立某種聯(lián)系，這種聯(lián)系的中間媒介物即稱(chēng)為控制介質(zhì)。 2數(shù)控系統(tǒng)數(shù)控裝置是一種控制系統(tǒng)，是數(shù)控機(jī)床的中心環(huán)節(jié)。它能自動(dòng)閱讀輸入載體上事先給定的數(shù)字，并將其譯碼，從而使機(jī)床進(jìn)給并加工零件，數(shù)控系統(tǒng)通常由輸入裝置、控制器、運(yùn)算器和輸出裝置4大部分組成 。3伺服系統(tǒng)伺服系統(tǒng)由伺服驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)和伺服驅(qū)動(dòng)裝置組成，它是數(shù)控系統(tǒng)的執(zhí)行部分。伺服系統(tǒng)接受數(shù)控系統(tǒng)的指令信息，并按照指令信息的要求帶動(dòng)機(jī)床的移動(dòng)部件運(yùn)動(dòng)或使執(zhí)行部分動(dòng)作，以加工出符合要求的工件。每一個(gè)脈沖使機(jī)床移動(dòng)部件產(chǎn)生的位移量叫做脈沖當(dāng)量。目前所使用的數(shù)控系統(tǒng)脈沖當(dāng)量通常為0.001mm/脈沖。 4輔助控制系統(tǒng)

23、輔助控制系統(tǒng)是介于數(shù)控裝置和機(jī)床機(jī)械、液壓部件之間的強(qiáng)電控制裝置。 5機(jī)床本體機(jī)床本體是數(shù)控機(jī)床的主體，由機(jī)床的基礎(chǔ)大件（如床身、底座）和各運(yùn)動(dòng)部件（如工作臺(tái)、床鞍、主軸等）所組成。 1.2.3 數(shù)控機(jī)床的工作原理數(shù)控系統(tǒng)的主要任務(wù)之一就是控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)按預(yù)定的軌跡運(yùn)動(dòng)。一般情況是已知運(yùn)動(dòng)軌跡的起點(diǎn)坐標(biāo)、終點(diǎn)坐標(biāo)和曲線(xiàn)方程，由數(shù)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)地算出各個(gè)中間點(diǎn)的坐標(biāo)。即需要“插入、補(bǔ)上”運(yùn)動(dòng)軌跡各個(gè)中間點(diǎn)的坐標(biāo)，通常這個(gè)過(guò)程就稱(chēng)為“插補(bǔ)”。 1.3 數(shù)控機(jī)床的分類(lèi) 1.3.1 按運(yùn)動(dòng)軌跡分類(lèi)1點(diǎn)位控制數(shù)控機(jī)床點(diǎn)點(diǎn)位置精確控制，保證的是定位精度，以慢快慢的運(yùn)動(dòng)方式。 這類(lèi)機(jī)床主要有數(shù)控坐標(biāo)鏜床、數(shù)控鉆床

24、、數(shù)控點(diǎn)焊機(jī)和數(shù)控折彎?rùn)C(jī)等，其相應(yīng)的數(shù)控裝置稱(chēng)為點(diǎn)位控制數(shù)控裝置。2直線(xiàn)控制數(shù)控機(jī)床 位置控制+速度和路線(xiàn)控制，只能沿某個(gè)坐標(biāo)軸方向（平行或45）切削加工。這類(lèi)機(jī)床主要有數(shù)控車(chē)床、數(shù)控磨床和數(shù)控鏜銑床等，相應(yīng)的數(shù)控裝置稱(chēng)為直線(xiàn)控制裝置。3輪廓控制數(shù)控機(jī)床每點(diǎn)的位置+速度+路線(xiàn)控制，可對(duì)2坐標(biāo)或2坐標(biāo)以上坐標(biāo)軸進(jìn)行控制。屬于這類(lèi)機(jī)床的有數(shù)控車(chē)床、數(shù)控銑床、加工中心等。其相應(yīng)的數(shù)控裝置稱(chēng)為輪廓控制裝置。輪廓數(shù)控裝置比點(diǎn)位、直線(xiàn)控制裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜得多，功能齊全得多。按運(yùn)動(dòng)軌跡分類(lèi)點(diǎn)位控制鉆孔加工工件刀具AB按運(yùn)動(dòng)軌跡分類(lèi)點(diǎn)位直線(xiàn)控制切削加工按運(yùn)動(dòng)軌跡分類(lèi)工件刀具輪廓控制加工1.3.2 按進(jìn)給伺服系統(tǒng)的

25、類(lèi)型分類(lèi)1開(kāi)環(huán)進(jìn)給伺服系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床開(kāi)環(huán)進(jìn)給伺服系統(tǒng)通常不帶有位置檢測(cè)元件，伺服驅(qū)動(dòng)元件一般為步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。 開(kāi)環(huán)控制數(shù)控機(jī)床減速器數(shù)控裝置控制電路工作臺(tái)輸入開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)框圖步進(jìn)電機(jī)2閉環(huán)進(jìn)給伺服系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床閉環(huán)進(jìn)給控制系統(tǒng)帶有位置檢測(cè)元件，隨時(shí)可以檢測(cè)出工作臺(tái)的實(shí)際位移，并反饋給數(shù)控裝置，并與設(shè)定的指令值進(jìn)行比較，利用其差值控制伺服電動(dòng)機(jī)，直至差值為零為止。 閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床數(shù)控裝置控制電路伺服電機(jī)工作臺(tái)輸入閉環(huán)控制系統(tǒng)框圖位置檢測(cè)元件速度檢測(cè)元件速度反饋位置反饋3半閉環(huán)進(jìn)給伺服系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床半閉環(huán)進(jìn)給伺服系統(tǒng)是將位置檢測(cè)元件安裝在伺服電動(dòng)機(jī)的軸上或滾珠絲杠的端部，不直接反饋機(jī)床的位移量，而是檢測(cè)

26、伺服機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)角，將此信號(hào)反饋給數(shù)控裝置進(jìn)行指令值比較，用差值控制伺服電動(dòng)機(jī)。 半閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床數(shù)控裝置控制電路伺服電機(jī)工作臺(tái)輸入半閉環(huán)控制系統(tǒng)框圖速度檢測(cè)元件速度反饋位置反饋轉(zhuǎn)角檢測(cè)元件1.3.3 按工藝用途分類(lèi)1金屬切削類(lèi)數(shù)控機(jī)床金屬切削類(lèi)數(shù)控機(jī)床包括數(shù)控車(chē)床、數(shù)控鉆床、數(shù)控銑床、數(shù)控磨床、數(shù)控鏜床以及加工中心。 2金屬成型類(lèi)數(shù)控機(jī)床金屬成型類(lèi)數(shù)控機(jī)床包括數(shù)控折彎?rùn)C(jī)、數(shù)控組合沖床和數(shù)控回轉(zhuǎn)頭壓力機(jī)等。這類(lèi)機(jī)床起步晚，但目前發(fā)展很快。3數(shù)控特種加工機(jī)床數(shù)控特種加工機(jī)床如數(shù)控線(xiàn)（電極）切割機(jī)床、數(shù)控電火花加工機(jī)床、火焰切割機(jī)和數(shù)控激光切割機(jī)床等。4其他類(lèi)型的數(shù)控機(jī)床其他類(lèi)型的數(shù)控機(jī)床如數(shù)控三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)等。1.3.4 按所用數(shù)控裝置的構(gòu)成方式分類(lèi)1硬線(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)2軟線(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)1.4數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)（1）采用了高性能的主軸及伺服傳動(dòng)系統(tǒng)，機(jī)械結(jié)構(gòu)得到簡(jiǎn)化，傳動(dòng)鏈較短；（2）為了使連續(xù)性自動(dòng)化加工，機(jī)械結(jié)構(gòu)具有較高的動(dòng)態(tài)剛度及耐磨性，熱變形??； （3）更多的采用高效率、高精度的傳動(dòng)部件，如滾珠絲杠、直線(xiàn)滾動(dòng)導(dǎo)軌等；（4）加工中心帶有刀庫(kù)、自動(dòng)換刀裝置（5）采用輔助裝置：冷卻