產(chǎn)業(yè)市場概況

1、產(chǎn)業(yè)市場概況第1章 緒 論 本章主要內(nèi)容 數(shù)控技術(shù)的基本概念 數(shù)控機(jī)床的工作原理及組成 數(shù)控機(jī)床的分類 數(shù)控機(jī)床的加工特點(diǎn)產(chǎn)業(yè)市場概況第1章 緒 論 科學(xué)技術(shù)和社會生產(chǎn)的不斷發(fā)展，對機(jī)械產(chǎn)品的性能、質(zhì)量、生產(chǎn)率和成本提出了越來越高的要求。機(jī)械加工工藝過程自動化是實(shí)現(xiàn)上述要求的重要技術(shù)措施之一。單件、小批生產(chǎn)占機(jī)械加工的80左右，滿足多品種、小批量、精度要求高、產(chǎn)品更新?lián)Q代的要求，需要一種靈活、通用、能夠適用產(chǎn)品頻繁變化的柔性自動化機(jī)床數(shù)控機(jī)床，加工不同的零件時，它不需要改變機(jī)床的結(jié)構(gòu)，只需改變加工程序即可。產(chǎn)業(yè)市場概況1.1 數(shù)控技術(shù)的基本概念主要解決以下幾個問題： 1.什么是機(jī)床？ 2.什么

2、叫數(shù)控？ 3.何謂數(shù)控技術(shù)？ 4.何謂數(shù)控機(jī)床？ 5.數(shù)控技術(shù)和其它學(xué)科、概念之間的關(guān)系？產(chǎn)業(yè)市場概況1.1.1 機(jī)床的基本概念 根據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)ISO (International Organization for Standardization)對機(jī)床（machine tools）所下的定義為：“無論制出材料或成品，或有無切屑，將固體材料（金屬、木材或塑料等）由一動力源推動而用物理的、化學(xué)的或其他方法制出生產(chǎn)工件的機(jī)械”。我國稱之為機(jī)床或工具機(jī)是指狹義的工具機(jī)而言，故稱之為機(jī)床或工作母機(jī)主要指將金屬工作件以自動切削或輪磨等的機(jī)械制造方法制造出所需形狀、尺寸及表面精度為目的的機(jī)械。 產(chǎn)業(yè)市場

3、概況1.1.1 機(jī)床的基本概念從機(jī)床的定義出發(fā)，可從以下幾點(diǎn)理解機(jī)床的概念：機(jī)床是對金屬或其他材料的坯料或工件進(jìn)行加工，使之獲得所要求的幾何形狀、尺寸精度和表面質(zhì)量的機(jī)器。機(jī)械產(chǎn)品的零件通常都是用機(jī)床加工出來的。機(jī)床是制造機(jī)器的機(jī)器，也是能制造機(jī)床本身的機(jī)器，這是機(jī)床區(qū)別于其他機(jī)器的主要特點(diǎn)，故機(jī)床又稱為工作母機(jī)或工具機(jī)。 機(jī)床（也稱車床）通常稱為工作母機(jī)，它是制造世界上一切機(jī)器的機(jī)器。沒有它，大工業(yè)的生產(chǎn)和現(xiàn)代世界，將回到它們的原始狀態(tài)中去。世界將不堪設(shè)想。 產(chǎn)業(yè)市場概況1.1.2 數(shù)控的基本概念 數(shù)字控制簡稱數(shù)控（Numerical Control），是一種自動控制技術(shù)，是用數(shù)字化信號對機(jī)

4、床的運(yùn)動及其加工過程進(jìn)行控制的一種方法。利用計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的數(shù)值計(jì)算和信息處理能力，對產(chǎn)品加工過程進(jìn)行數(shù)字化信息處理與控制。以數(shù)字指令方式控制機(jī)床各部件的相對運(yùn)動和動作，將數(shù)字代碼輸入機(jī)床的數(shù)字控制裝置（即控制機(jī)床的專用計(jì)算機(jī)）中去，經(jīng)過計(jì)算機(jī)的計(jì)算處理、伺服控制、驅(qū)動機(jī)床各部件運(yùn)動，完成零件輪廓的加工。 產(chǎn)業(yè)市場概況1.1.2 數(shù)控的基本概念一、什么是機(jī)床的數(shù)字控制 以數(shù)字指令方式控制機(jī)床各部件的相對運(yùn)動和動作。 例：N003 G90 G01 X+35. Y+279.3 Z-429.7 S1000 T02 F500 M07； 將數(shù)字代碼輸入機(jī)床的數(shù)字控制裝置（即控制機(jī)床的專用計(jì)算機(jī)）中去，經(jīng)過計(jì)

5、算機(jī)的計(jì)算處理、伺服控制、驅(qū)動機(jī)床各部件運(yùn)動，完成上述空間直線段的加工。 用這種控制技術(shù)控制的機(jī)床就稱為“數(shù)控機(jī)床”或“NC機(jī)床”。（Numerically Controlled Machine Tool）產(chǎn)業(yè)市場概況1.1.3 數(shù)控技術(shù)的基本概念數(shù)控技術(shù)是根據(jù)設(shè)計(jì)和工藝要求，用計(jì)算機(jī)對產(chǎn)品加工過程進(jìn)行數(shù)字化信息處理與控制，達(dá)到生產(chǎn)自動化、提高綜合效益的一門技術(shù)。機(jī)床數(shù)控技術(shù)由機(jī)床機(jī)械技術(shù)、數(shù)控系統(tǒng)和外圍技術(shù)組成 。數(shù)控（Numerical Control） 數(shù)字控制是一種自動控制技術(shù)，是用數(shù)字化信號對機(jī)床的運(yùn)動及其加工過程進(jìn)行控制的一種方法。產(chǎn)業(yè)市場概況1.1.3 數(shù)控技術(shù)的基本概念數(shù)控技術(shù)

6、CPURAMROM接口控制軟件順序程序硬件軟件伺服系統(tǒng)電機(jī)控制系統(tǒng)驅(qū)動系統(tǒng)測量反饋系統(tǒng)機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)外圍技術(shù)基礎(chǔ)件配套件床身立柱工作臺刀架刀庫絲杠導(dǎo)軌工具系統(tǒng)編程技術(shù)管理技術(shù)產(chǎn)業(yè)市場概況 數(shù)控機(jī)床（NC Machine） 數(shù)控機(jī)床就是采用了數(shù)控技術(shù)的機(jī)床，或裝備了數(shù)控系統(tǒng)的機(jī)床。數(shù)控技術(shù)是現(xiàn)代先進(jìn)制造技術(shù)的基礎(chǔ)，其技術(shù)水平和普及程度是衡量國家綜合國力和工業(yè)現(xiàn)代化程度的重要標(biāo)志。國際信息處理聯(lián)盟(IFIP-International Federation of Information Processing)第五技術(shù)委員會對數(shù)控機(jī)床的定義是:數(shù)控機(jī)床是一個裝有程序控制系統(tǒng)的機(jī)床，該系統(tǒng)能夠邏輯地處理

7、具有使用號碼或其他符號編碼指令規(guī)定的程序。即數(shù)控機(jī)床是采用了數(shù)控技術(shù)的機(jī)床或裝備了數(shù)控裝置的機(jī)床。1.1.4 數(shù)控機(jī)床的概念產(chǎn)業(yè)市場概況.5 數(shù)控技術(shù)其它相關(guān)概念 數(shù)控系統(tǒng) 數(shù)控系統(tǒng)是一種程序控制系統(tǒng)，它能邏輯地處理輸入到系統(tǒng)中具有特定代碼的程序，并將其譯碼，從而使機(jī)床運(yùn)動并加工零件。這里主要指由硬件搭成的系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)（Computerized Numerical Control SystemCNC） 計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)由裝有數(shù)控系統(tǒng)程序的專用計(jì)算機(jī)、輸入輸出設(shè)備、可編程序控制器（PLC）、存儲器、主軸驅(qū)動及進(jìn)給驅(qū)動裝置等部分組成。數(shù)控程序（NC Program） 輸入數(shù)控系統(tǒng)中的、使數(shù)控

8、機(jī)床執(zhí)行一個確定的加工任務(wù)的、具有特定代碼和其它符號編碼的一系列指令。產(chǎn)業(yè)市場概況1.1 數(shù)控技術(shù)的基本概念 數(shù)控編程 生成用數(shù)控機(jī)床進(jìn)行零件加工的數(shù)控程序的過程。數(shù)控加工 根據(jù)零件圖樣及工藝要求等原始條件編制零件數(shù)控加工程序，輸入數(shù)控系統(tǒng)，控制數(shù)控機(jī)床中刀具與工件的相對運(yùn)動，從而完成零件的加工。產(chǎn)業(yè)市場概況1.1 數(shù)控技術(shù)的基本概念 二、數(shù)控機(jī)床、普通機(jī)床、專用機(jī)床、程控機(jī)床、機(jī)電一體化及仿形機(jī)床比較數(shù)控與數(shù)顯關(guān)系CNC與CAD/CAM/CAPP 關(guān)系CNC與現(xiàn)代先進(jìn)制造系統(tǒng)關(guān)系產(chǎn)業(yè)市場概況 數(shù)控機(jī)床在普通機(jī)床基礎(chǔ)上增加了對機(jī)床運(yùn)動和動作自動控制 的功能部件，使數(shù)控機(jī)床能夠自動完成 對零件加

9、工的全過程。 其控制的媒介：數(shù)字程序（1）數(shù)控機(jī)床與普通機(jī)床比較產(chǎn)業(yè)市場概況 （1）數(shù)控機(jī)床與普通機(jī)床比較序 號項(xiàng)目數(shù)控機(jī)床普通機(jī)床1加工異形零件的能力強(qiáng)弱2改變加工對象的柔性程度高低3加工質(zhì)量和加工精度高低4加工效率高低5設(shè)備利用率高低6產(chǎn)品優(yōu)化設(shè)計(jì)與CAD連接功能高低7前期投資高低8對操作人員素質(zhì)的要求高低9對生產(chǎn)計(jì)劃、生產(chǎn)準(zhǔn)備和生產(chǎn)調(diào)度的要求高低10運(yùn)行費(fèi)低高11維修技術(shù)和維修費(fèi)高低12對不合格產(chǎn)品再加工的費(fèi)用低高產(chǎn)業(yè)市場概況 機(jī)械行業(yè)的發(fā)展方向是機(jī)電一體化，數(shù)控機(jī)床是典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品(Mechatronics=Mechanics+Electronics) 機(jī)電一體化是指機(jī)構(gòu)的主功能

10、、動力功能、信息處理功能和控制功能上引進(jìn)電子技術(shù)，并將機(jī)械裝置和電子設(shè)備以及軟件等有機(jī)結(jié)合起來構(gòu)成系統(tǒng)的總稱。兩個含義：機(jī)電一體化技術(shù)和機(jī)電一體化產(chǎn)品。綜合性技術(shù)： 微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、機(jī)械技術(shù)“機(jī)”電機(jī)、電器、儀表、樂器.“電” 光、電，如紅外、激光等機(jī)電一體化產(chǎn)品：數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人（2）數(shù)控機(jī)床與機(jī)電一體化關(guān)系產(chǎn)業(yè)市場概況（3）數(shù)控加工和其他不同加工方式 成型零件產(chǎn)業(yè)市場概況成形車刀產(chǎn)業(yè)市場概況仿型加工靠模板（日常生活中，哪些屬于仿型加工？） 產(chǎn)業(yè)市場概況數(shù)控加工產(chǎn)業(yè)市場概況 CAD :計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(Computer Aided Design) CAM:計(jì)算機(jī)輔助制造(Co

11、mputer Aided Maunfacturng) CAE :計(jì)算機(jī)輔助工程 (Computer Aided Engineering) （4）CNC與CAD/CAM/CAPP /關(guān)系 產(chǎn)業(yè)市場概況CNC與現(xiàn)代先進(jìn)制造系統(tǒng)關(guān)系 : CNC用在制造系統(tǒng)中 CNC： DNC FMC FMS CIMS FA 并行工程、敏捷制造、數(shù)字化制造、智能制造、網(wǎng)絡(luò)制造、 綠色制造、納米制造、高速加工等等。產(chǎn)業(yè)市場概況產(chǎn)業(yè)市場概況 在計(jì)算機(jī)和NC存儲器之間，可以傳送NC程序。在NC一側(cè)操作，使用計(jì)算機(jī)內(nèi)的NC程序可以運(yùn)行DNC加工。（1）RS-232C（2）遠(yuǎn)程緩沖器 遠(yuǎn)程緩沖器功能特點(diǎn)：在高速加工中，有通信用

12、的CPU通過高速計(jì)算機(jī)和RS-422接口，NC數(shù)據(jù)的最高傳送速度為。對于3軸聯(lián)動，移動量為1mm的程序段，最高可以用120m/min的速度進(jìn)行超高速加工。（3）計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)備有通訊功能1. DNC1（最高傳送速度）DNC1是FANC公司獨(dú)自開發(fā)的網(wǎng)絡(luò)。是計(jì)算機(jī)FA。在計(jì)算機(jī)FA中，用1臺計(jì)算機(jī)最多可以連接16臺NC。與計(jì)算機(jī)I/O裝置的通信產(chǎn)業(yè)市場概況2. DNC2（最高傳送速度 86.4KbpsRS-422）DNC2可以把NC與計(jì)算機(jī)用RS-232或RS-422連接起來，傳送各種數(shù)據(jù)。3. DNC1/Ethenet（傳送速度 10Mbps）把通信專用的以太網(wǎng)卡裝在CNC本體上，通過以太網(wǎng)絡(luò)把構(gòu)

13、成機(jī)械加工單元的多臺CNC與主計(jì)算機(jī)相連，這樣可以把主機(jī)作為單元控制器來使用。4. FACTOLINK（傳送速度 10Mbps）把通信專用的以太網(wǎng)卡裝在CNC本體上，通過CNC畫面的操作，可以顯示和傳送計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)。在生產(chǎn)現(xiàn)場所需要的生產(chǎn)指令數(shù)據(jù)和機(jī)床的運(yùn)行情況可以高速地與主計(jì)算機(jī)通信。5. I/O Link- 文件傳送及I/O傳送是以日本電氣工業(yè)會OPCN-1規(guī)格為標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)。使用RS-485，傳送最高速度為1Mbps，最適于生產(chǎn)線的網(wǎng)絡(luò)。產(chǎn)業(yè)市場概況6. FL-Net是以日本電氣工業(yè)會OPCN-2規(guī)格為基準(zhǔn)的生產(chǎn)控制的網(wǎng)絡(luò)。最適于要求高速傳送，并保證循環(huán)周期的生產(chǎn)線的控制。7. Profi

14、bus-DP是歐洲標(biāo)準(zhǔn)（EN50170）的網(wǎng)絡(luò)?？梢詫?shí)現(xiàn) 12Mbps，高速的I/O傳送。8. Device Net是以美國為中心，在世界上已普及的信息網(wǎng)。在世界上生產(chǎn)了很多相應(yīng)的外部設(shè)備。9. Data Sever（數(shù)據(jù)服務(wù)器）在CNC本體內(nèi)，裝上數(shù)據(jù)服務(wù)器卡，通過它把CNC存儲器內(nèi)的NC程序作為主程序，用調(diào)用子程序的方法調(diào)用裝在數(shù)據(jù)服務(wù)卡上的硬盤中的NC程序，這樣可以進(jìn)行高速加工，并且硬盤中的NC程序，經(jīng)以太網(wǎng)與主機(jī)進(jìn)行高速輸出輸入。 產(chǎn)業(yè)市場概況1.2 數(shù)控機(jī)床的組成及其特點(diǎn) x-y數(shù)控拖板變頻主軸機(jī)床本體數(shù)控系統(tǒng)及其操作面板行程開關(guān)控制電柜Z軸伺服電機(jī)產(chǎn)業(yè)市場概況1.2 數(shù)控機(jī)床的組成

15、及其特點(diǎn) 控制軟件（軟件功能）硬件電路（硬件功能）操作面板輸入輸出設(shè)備程序主軸伺服單元主軸驅(qū)動裝置可編程序控制器進(jìn)給伺服單元進(jìn)給驅(qū)動裝置機(jī)床本體CNC裝置進(jìn)給伺服驅(qū)動系統(tǒng)M.S.T輔助指令信號測量裝置系統(tǒng)(位置、速度主軸伺服驅(qū)動系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)市場概況圖1.3 數(shù)控機(jī)床的組成控制介質(zhì)數(shù)控裝置伺服系統(tǒng) 機(jī)床檢測反饋裝置產(chǎn)業(yè)市場概況數(shù)控技術(shù)的組成及工作原理 各部分作用加工程序 加工程序存儲著加工零件所需的全部操作信息和刀具相對工件的位移信息等。加工程序可存儲在控制介質(zhì)上，常用的控制介質(zhì)有穿孔紙帶、磁帶、磁盤等。輸入裝置 將數(shù)控代碼變成相應(yīng)的電脈沖信號，傳遞并存入數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)。輸入裝置有光電閱讀機(jī)、磁帶機(jī)、軟

16、驅(qū)等。輸入方式可以通過手工（MDI）用鍵盤直接輸入數(shù)控系統(tǒng)，或通過通訊的方式。產(chǎn)業(yè)市場概況 數(shù)控系統(tǒng) 數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床的核心，它由輸入輸出線路、控制器、運(yùn)算器和存儲器四個部分組成。有兩種形式的數(shù)控系統(tǒng)： 由專用電路組成的專用計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)稱為硬件數(shù)控系統(tǒng)； 由通用小型計(jì)算機(jī)或微型計(jì)算機(jī)作為數(shù)控裝置的數(shù)控系統(tǒng)稱為計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)。數(shù)控系統(tǒng)的工作過程是： 脈沖信號編譯機(jī)器語言運(yùn)算和處理信息和指令控制機(jī)床動作產(chǎn)業(yè)市場概況 伺服系統(tǒng) 伺服系統(tǒng)接受來自數(shù)控裝置的指令信息，經(jīng)功率放大后，嚴(yán)格按照指令信息要求驅(qū)動機(jī)床的移動部件，以便加工出符合圖樣要求的零件。伺服系統(tǒng)包括驅(qū)動裝置和執(zhí)行機(jī)構(gòu)兩大部件。輔助控制裝

17、置 輔助控制裝置的主要作用是接受數(shù)控裝置輸出的主運(yùn)動換向、變速、起停、刀具的選擇和交換，以及其他輔助裝置動作等指令信號，經(jīng)過必要的編譯、邏輯判斷和運(yùn)算，經(jīng)功率放大后直接驅(qū)動相應(yīng)的驅(qū)動源，帶動機(jī)床的機(jī)械部件，液壓、氣動裝置等完成相應(yīng)指令規(guī)定的動作。產(chǎn)業(yè)市場概況 反饋系統(tǒng) 測量元件將數(shù)控機(jī)床各坐標(biāo)軸的位移指令值檢測出來并經(jīng)反饋系統(tǒng)輸入到機(jī)床的數(shù)控裝置中，數(shù)控裝置對反饋回來的實(shí)際位移值與設(shè)定值進(jìn)行比較，并向伺服系統(tǒng)輸出達(dá)到設(shè)定值所需的位移量指令。機(jī)床本體 與傳統(tǒng)的機(jī)床比較，數(shù)控機(jī)床本體仍然由主傳動裝置、進(jìn)給傳動裝置、床身、工作臺、輔助運(yùn)動裝置、液壓氣動系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)以及冷卻系統(tǒng)等組成。但數(shù)控機(jī)床的整

18、體布局、外觀造型、傳動系統(tǒng)、刀具系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和操作結(jié)構(gòu)等方面都發(fā)生了很大的改變。主要是為了滿足數(shù)控系統(tǒng)對數(shù)控機(jī)床的要求。產(chǎn)業(yè)市場概況數(shù)控機(jī)床的工作原理 數(shù)控加工過程 零 件 圖 紙工藝分析數(shù)值計(jì)算編制并輸入程序安裝工件對刀試切加工檢驗(yàn)產(chǎn)業(yè)市場概況刀具準(zhǔn)備夾具調(diào)整加工保障系統(tǒng)工件安裝零件NC程序編程系統(tǒng)PC數(shù)控裝置執(zhí)行裝置機(jī)床工藝系統(tǒng) 數(shù)控加工系統(tǒng)及其組成環(huán)節(jié) 產(chǎn)業(yè)市場概況數(shù)控機(jī)床的工作原理 根據(jù)被加工零件的圖樣與工藝方案，用規(guī)定的代碼和程序格式編寫加工程序。 將編寫好的程序輸入至數(shù)控系統(tǒng)中。 數(shù)控裝置將程序進(jìn)行譯碼、運(yùn)算，生成一系列指令，向機(jī)床各個坐標(biāo)的伺服機(jī)構(gòu)和輔助控制裝置發(fā)出控制信號，驅(qū)動相

19、應(yīng)的部件動作，以加工出合格的零件。產(chǎn)業(yè)市場概況數(shù)控加工的工作原理 產(chǎn)業(yè)市場概況1.3 數(shù)控機(jī)床的分類 按運(yùn)動控制的特點(diǎn)分類按伺服系統(tǒng)的類型分類 按工藝方法分類按功能水平分類 高檔中檔低檔 金屬切削類數(shù)控機(jī)床 金屬成型類及特種加工類數(shù)控機(jī)床開環(huán)控制的數(shù)控機(jī)床 閉環(huán)控制的數(shù)控機(jī)床半閉環(huán)控制的數(shù)控機(jī)床點(diǎn)位控制數(shù)控機(jī)床 直線控制數(shù)控機(jī)床 輪廓控制的數(shù)控機(jī)床兩坐標(biāo)聯(lián)動坐標(biāo)聯(lián)動三坐標(biāo)聯(lián)動四坐標(biāo)聯(lián)動五坐標(biāo)聯(lián)動產(chǎn)業(yè)市場概況 1按運(yùn)動控制的特點(diǎn)分類 點(diǎn)位控制數(shù)控機(jī)床 點(diǎn)位直線控制數(shù)控機(jī)床 輪廓控制數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)市場概況(a) 點(diǎn)位控制數(shù)控機(jī)床 (b) 直線控制數(shù)控機(jī)床 (c)輪廓控制數(shù)控機(jī)床 產(chǎn)業(yè)市場概況 點(diǎn)位控

20、制數(shù)控機(jī)床 點(diǎn)位控制產(chǎn)業(yè)市場概況點(diǎn)位控制數(shù)控機(jī)床圖例產(chǎn)業(yè)市場概況 點(diǎn)位控制數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn) 這類機(jī)床只控制運(yùn)動部件從一個位置到另一個位置的準(zhǔn)確定位，嚴(yán)格控制點(diǎn)到點(diǎn)之間的距離，而與所走的路徑無關(guān)。不管中間的移動軌跡如何，在移動的過程中不進(jìn)行切削加工，對兩點(diǎn)之間的移動速度及運(yùn)動軌跡沒有嚴(yán)格要求。但通常為了提高加工效率，一般先快速移動，在以慢速接近終點(diǎn)。 具有點(diǎn)位控制功能的機(jī)床主要有數(shù)控鉆床、數(shù)控鏜床、數(shù)控沖床等。隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展和數(shù)控系統(tǒng)價格的降低，單純用于點(diǎn)位控制的數(shù)控系統(tǒng)已不多見。 產(chǎn)業(yè)市場概況 直線控制數(shù)控機(jī)床 直線控制產(chǎn)業(yè)市場概況點(diǎn)位直線控制數(shù)控機(jī)床圖例產(chǎn)業(yè)市場概況 點(diǎn)位直線控制數(shù)控機(jī)床的

21、特點(diǎn) 直線控制數(shù)控機(jī)床不僅要求具有準(zhǔn)確的定位功能，還要求從一點(diǎn)到另一點(diǎn)按直線運(yùn)動進(jìn)行切削加工，刀具相對于工件移動的軌跡是平行機(jī)床各坐標(biāo)軸的直線或兩軸同時移動構(gòu)成45的斜線。 具有直線控制功能的數(shù)控機(jī)床主要有簡易的數(shù)控車床、數(shù)控銑床、加工中心和數(shù)控磨床等。這種機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)也稱為直線控制數(shù)控系統(tǒng)。同樣，單純用于直線控制的數(shù)控機(jī)床也不多見。產(chǎn)業(yè)市場概況 輪廓控制數(shù)控機(jī)床 輪廓控制產(chǎn)業(yè)市場概況輪廓控制數(shù)控機(jī)床圖例控制X、Y坐標(biāo)控制Y、Z和Z、X坐標(biāo)產(chǎn)業(yè)市場概況 輪廓控制數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn) 輪廓控制數(shù)控機(jī)床能夠?qū)蓚€或兩個以上的坐標(biāo)軸進(jìn)行連續(xù)的切削加工控制，它不僅能控制機(jī)床移動部件的起點(diǎn)和終點(diǎn)坐標(biāo)，而且能

22、按需要嚴(yán)格控制刀具移動的軌跡，以加工出任意斜線、圓弧、拋物線及其他函數(shù)關(guān)系的曲線或曲面。這類數(shù)控機(jī)床能夠?qū)蓚€或兩個以上的運(yùn)動坐標(biāo)的位移及速度進(jìn)行連續(xù)相關(guān)的控制，可以進(jìn)行曲線或曲面的加工。 屬于這類機(jī)床的有數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控磨床、數(shù)控電火花線切割機(jī)床和加工中心等。其相應(yīng)的數(shù)控裝置稱為輪廓控制數(shù)控系統(tǒng)，根據(jù)它所控制的聯(lián)動坐標(biāo)軸數(shù)不同，又可以分為兩坐標(biāo)聯(lián)動控制、坐標(biāo)聯(lián)動控制、三坐標(biāo)聯(lián)動控制、四坐標(biāo)聯(lián)動控制和五坐標(biāo)聯(lián)動控制等幾種形式，將在后面介紹。產(chǎn)業(yè)市場概況 2按伺服系統(tǒng)的控制方式分類 在伺服系統(tǒng)的控制方式上，根據(jù)控制系統(tǒng)有無反饋裝置可把數(shù)控機(jī)床分為開環(huán)數(shù)控機(jī)床和閉環(huán)數(shù)控機(jī)床，按反饋裝置的安

23、裝位置的不同，把閉環(huán)數(shù)控機(jī)床又分為全閉環(huán)控制和半閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床。 開環(huán)數(shù)控機(jī)床 半閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床 全閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)市場概況 開環(huán)數(shù)控系統(tǒng) 開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖產(chǎn)業(yè)市場概況 開環(huán)數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn) 開環(huán)數(shù)控機(jī)床的工作原理是：數(shù)控裝置發(fā)出的脈沖指令通過環(huán)形分配器和驅(qū)動電路，使步進(jìn)電動機(jī)轉(zhuǎn)過相應(yīng)的步距角，再經(jīng)過傳動系統(tǒng)，帶動工作臺或刀架移動。移動部件的速度與位移量由輸入脈沖的頻率和脈沖數(shù)決定，位移精度主要決定于驅(qū)動元器件和電機(jī)（步進(jìn)電機(jī)）的性能。 開環(huán)控制的特點(diǎn)：開環(huán)控制具有結(jié)構(gòu)簡單、系統(tǒng)穩(wěn)定、容易調(diào)試、成本低等優(yōu)點(diǎn)。開環(huán)系統(tǒng)僅適用與加工精度要求不是很高的中小型數(shù)控機(jī)床。一般適用于經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)

24、床和舊機(jī)床數(shù)控化改造。 產(chǎn)業(yè)市場概況 閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng) 閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖產(chǎn)業(yè)市場概況 閉環(huán)數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn) 閉環(huán)控制系統(tǒng)的工作原理：加工中將測量到的實(shí)際位置值反饋到數(shù)控裝置中，與輸入的指令位移相比較，用比較的差值控制移動部件，直到差值為零，即實(shí)現(xiàn)移動部件的最終準(zhǔn)確定位。位置檢測信號取自機(jī)床工作臺（傳動系統(tǒng)的最末端執(zhí)行件），所以包含了整個傳動系統(tǒng)的全部誤差，故也稱為全閉環(huán)系統(tǒng)。 閉環(huán)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)：從理論上講，閉環(huán)控制系統(tǒng)的控制精度主要取決于檢測裝置的精度，它完全可以消除由于傳動部件制造中存在的誤差給工件加工帶來的影響。所以這種控制系統(tǒng)可以得到很高的加工精度。閉環(huán)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和調(diào)整都有較大的難度，主

25、要用于一些精度要求較高的鏜銑床、超精車床和加工中心等。 產(chǎn)業(yè)市場概況 半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng) 半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖產(chǎn)業(yè)市場概況 半閉環(huán)數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn) 半閉環(huán)控制系統(tǒng)是在開環(huán)系統(tǒng)的絲杠或進(jìn)給電動機(jī)的軸上裝有角位移檢測裝置，如圓光柵、光電編碼器及旋轉(zhuǎn)式感應(yīng)同步器等。該系統(tǒng)不是直接測量工作臺位移量，而是通過檢測絲杠轉(zhuǎn)角間接地測量工作臺位移量，然后反饋給數(shù)控裝置。 半閉環(huán)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)：半閉環(huán)控制系統(tǒng)實(shí)際控制的是絲杠的轉(zhuǎn)動，而絲杠螺線副的傳動誤差無法測量，只能靠制造保證。因而半閉環(huán)控制系統(tǒng)的精度低于閉環(huán)系統(tǒng)。但由于角位移檢測裝置比直線位移檢測裝置結(jié)構(gòu)簡單，安裝調(diào)試方便，因此配有精密滾珠絲杠和齒輪的半閉環(huán)系統(tǒng)正

26、在被廣泛地采用。目前已逐步將角位移檢測裝置和伺服電動機(jī)設(shè)計(jì)成一個部件，使系統(tǒng)變得更加簡單，安裝調(diào)試都比較方便，中檔數(shù)控機(jī)床廣泛采用半閉環(huán)控制系統(tǒng)。 產(chǎn)業(yè)市場概況 3按機(jī)床的工藝用途進(jìn)行分類普通數(shù)控機(jī)床 這類數(shù)控機(jī)床和傳統(tǒng)的通用機(jī)床一樣，有車、銑、鉆、鏜、磨床等。其工藝性能和通用機(jī)床相似。加工中心機(jī)床 是在普通數(shù)控機(jī)床的基礎(chǔ)上加裝一個刀具庫和自動換刀裝置而構(gòu)成的數(shù)控機(jī)床。工件經(jīng)一次裝夾后，數(shù)控系統(tǒng)能自動地控制機(jī)床自動地更換刀具，自動地對工件的各加工面進(jìn)行如車、銑、鉆、鏜、鉸、攻絲等多工序的加工。產(chǎn)業(yè)市場概況3.按機(jī)床的工藝用途進(jìn)行分類金屬成型類數(shù)控機(jī)床 如數(shù)控沖床、數(shù)控折彎機(jī)、數(shù)控彎管機(jī)等。數(shù)控

27、特種加工機(jī)床 如數(shù)控線切割機(jī)床、數(shù)控電火花加工機(jī)床等。其它類型的數(shù)控加工機(jī)床 如數(shù)控激光加工設(shè)備、數(shù)控火焰切割機(jī)、數(shù)控三坐標(biāo)測量機(jī)等。產(chǎn)業(yè)市場概況數(shù)控折彎機(jī)產(chǎn)業(yè)市場概況數(shù)控剪板機(jī)產(chǎn)業(yè)市場概況數(shù)控電火花加工機(jī)床產(chǎn)業(yè)市場概況數(shù)控線切割加工機(jī)床產(chǎn)業(yè)市場概況數(shù)控激光切割設(shè)備 產(chǎn)業(yè)市場概況數(shù)控三坐標(biāo)測量機(jī)產(chǎn)業(yè)市場概況5 按照可聯(lián)動軸數(shù)進(jìn)行分類兩坐標(biāo)聯(lián)動控制主要用于數(shù)控車床加工旋轉(zhuǎn)曲面或數(shù)控銑床加工曲線柱面。二軸聯(lián)動的輪廓加工產(chǎn)業(yè)市場概況坐標(biāo)聯(lián)動控制 二軸半聯(lián)動：主要用于三軸以上機(jī)床的控制，其中兩根軸可以聯(lián)動，而另外一根軸可以作周期性進(jìn)給。如圖1-5所示為采用這種方式用行切法加工三維空間曲面。圖1-5 二

28、軸半聯(lián)動的曲面加工產(chǎn)業(yè)市場概況3 坐標(biāo)聯(lián)動控制 三軸聯(lián)動：一般分為兩類，一類就是X、Y、Z三個直線坐標(biāo)軸聯(lián)動，比較多的用于數(shù)控銑床、加工中心等，如圖1-6所示用球頭銑刀銑切三維空間曲面。另一類是除了同時控制X、Y、Z中兩個直線坐標(biāo)外，還同時控制圍繞其中某一直線坐標(biāo)軸旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)軸。如車削加工中心，它除了縱向（Z軸）、橫向（X軸）兩個直線坐標(biāo)軸聯(lián)動外，還需同時控制圍繞Z軸旋轉(zhuǎn)的主軸（C軸）聯(lián)動。圖1-6 三軸聯(lián)動的曲面加工產(chǎn)業(yè)市場概況4坐標(biāo)聯(lián)動控制 四軸聯(lián)動：同時控制X、Y、Z三個直線坐標(biāo)軸與某一旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)軸聯(lián)動，如圖1-7所示為同時控制X、Y、Z三個直線坐標(biāo)軸與一個工作臺回轉(zhuǎn)軸聯(lián)動的數(shù)控機(jī)床。

29、飛機(jī)大梁零圖件四軸聯(lián)動的數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)市場概況5 坐標(biāo)聯(lián)動控制 五軸聯(lián)動：除同時控制X、Y、Z三個直線坐標(biāo)軸聯(lián)動外。還同時控制圍繞這些直線坐標(biāo)軸旋轉(zhuǎn)的A、B、C坐標(biāo)軸中的兩個坐標(biāo)軸，形成同時控制五個軸聯(lián)動，這時刀具可以被定在空間的任意方向。如圖1-8所示。比如控制刀具同時繞X軸和Y軸兩個方向擺動，使得刀具在其切削點(diǎn)上始終保持與被加工的輪廓曲面成法線方向，以保證被加工曲面的光滑性，提高其加工精度和加工效率，減小被加工表面的粗糙度。五坐標(biāo)聯(lián)動實(shí)例圖產(chǎn)業(yè)市場概況 4、按數(shù)控系統(tǒng)的功能水平進(jìn)行分類功能水平指標(biāo)低檔中檔高檔分辨率（m）1010.1進(jìn)給速度（m/min）8-1515-2415-100伺服系統(tǒng)

30、類型開環(huán)、步進(jìn)電機(jī)半閉環(huán)或閉環(huán)、直流或交流伺服系統(tǒng)聯(lián)軸功能3軸35軸通信能力無RS-232C或直接數(shù)控接口遵循自動化協(xié)議顯示功能數(shù)碼管顯示或單顯較齊全的CRT顯示（文字、圖形）三維圖顯，圖形編程內(nèi)裝PLC與否無有主CPU8bit CPU16bit 32bit CPU 產(chǎn)業(yè)市場概況加工精度高數(shù)控機(jī)床的加工特點(diǎn) 數(shù)控機(jī)床是按數(shù)字形式給出的指令進(jìn)行加工的，脈沖當(dāng)量普遍達(dá)到0.001，且傳動鏈之間的間隙得到了有效補(bǔ)償。適應(yīng)性強(qiáng)數(shù)控機(jī)床改變加工零件時，只需改變加工程序，特別適合于單件、小批量、加工難度和精度要求較高的零件的加工。自動化程度高，勞動強(qiáng)度低生產(chǎn)效率高數(shù)控機(jī)床加工零件粗加工時可以進(jìn)行大切削用量

31、的強(qiáng)力切削，移動部件的空行程時間短，工件裝夾時間短，更換零件時幾乎不需要調(diào)整機(jī)床。有利于現(xiàn)代化管理數(shù)控機(jī)床使用數(shù)字信息與標(biāo)準(zhǔn)代碼輸入，適宜于數(shù)字計(jì)算機(jī)連網(wǎng)，成為計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、制造和管理一體化的基礎(chǔ)。產(chǎn)業(yè)市場概況 1.4 數(shù)控技術(shù)的產(chǎn)生發(fā)展及技術(shù)水平 一、數(shù)控機(jī)床發(fā)展史（普通機(jī)床數(shù)控機(jī)床） 工業(yè)化國家經(jīng)濟(jì)總產(chǎn)值的50%（日本）至68%（美國）是由制造業(yè)創(chuàng)造的，制造業(yè)對發(fā)展國家經(jīng)濟(jì)有決定性的影響，而發(fā)展機(jī)床業(yè)是發(fā)展制造業(yè)的根本。 數(shù)控機(jī)床是典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品，是現(xiàn)代制造業(yè)的主流設(shè)備，是體現(xiàn)現(xiàn)代機(jī)床技術(shù)水平、現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)工藝水平的重要標(biāo)志，是關(guān)系國計(jì)民生、國防尖端建設(shè)的戰(zhàn)略物資。當(dāng)年的“東芝事

32、件”和“考克斯報告” (1999年5月25日，美眾院公布了所謂中國“竊取”美核技術(shù)的考克斯報告)。都與此有關(guān)。 2002年，我國機(jī)床市場消費(fèi)額達(dá)59億美元，成為世界第一。 我國數(shù)控機(jī)床總量供給能力不凡，產(chǎn)品品種無重要缺門空白，數(shù)控機(jī)床進(jìn)入成熟期。但與先進(jìn)國家相比尚有30-50年的差距。 機(jī)床數(shù)控化率10%，數(shù)控機(jī)床應(yīng)用水平較低。1、數(shù)控加工地位 產(chǎn)業(yè)市場概況 1.4 數(shù)控技術(shù)的產(chǎn)生發(fā)展及技術(shù)水平 一、數(shù)控機(jī)床發(fā)展史（普通機(jī)床數(shù)控機(jī)床）數(shù)控機(jī)床發(fā)展史 產(chǎn)業(yè)市場概況機(jī)床工業(yè)的發(fā)展簡史 1765年，Watt發(fā)明蒸汽機(jī) 1769年，Smeaton制成汽缸鏜床，鏜削蒸汽機(jī)汽缸內(nèi)孔，水力驅(qū)動回轉(zhuǎn)刀具，鉸盤和繩索牽