數(shù)控加工技術概論

數(shù)控技術主講:周為民南華大學機械工程學院

數(shù)控技術已經(jīng)廣泛應用于工業(yè)控制的各個領域，尤其是機械制造業(yè)中，普通機械正逐漸被高效率、高精度、高自動化的數(shù)控機械所代替。目前國外機械設備的數(shù)控化率已達到85%以上，而我國的機械設備的數(shù)控化率只有20%左右。工業(yè)化國家經(jīng)濟總產(chǎn)值的50%（如：日本）至68%（如：美國）是由制造業(yè)創(chuàng)造的，數(shù)控機床是典型的機電一體化產(chǎn)品，是現(xiàn)代制造業(yè)的主流設備，是現(xiàn)代機床技術水平、現(xiàn)代機械制造業(yè)工藝水平的重要體現(xiàn)，數(shù)控技術的水平和普及程度是衡量一個國家綜合國力和工業(yè)現(xiàn)代化水平的重要標志，從某種意義上來說，甚至涉及到一個國家的國防安全。例如，1983年發(fā)生的“東芝事件”。五軸聯(lián)動數(shù)控銑床加工制造核潛艇推進螺旋槳,改進核潛艇性能。東芝事件1983年發(fā)生的“東芝事件”：蘇聯(lián)、日本聯(lián)手打破美國技術封鎖

本課程的性質和任務課程的性質:數(shù)控技術是先進制造技術的基礎和核心技術，是一個工業(yè)化國家核心競爭力的重要組成部分。本課程集機械制造技術、信息技術、微電子技術和自動化技術等為一體，是機械設計制造及其自動化專業(yè)的一門綜合性專業(yè)技術必修課程。課程的任務:是以數(shù)控機床為對象，研究數(shù)字控制系統(tǒng)的工作原理、組成及其在數(shù)控機床上的應用。通過本課程的學習，使學生掌握數(shù)控技術的基本原理和基礎知識，掌握數(shù)控編程方法和技術，學會合理選用計算機數(shù)控系統(tǒng)，培養(yǎng)學生正確使用數(shù)控設備的能力。教學目的與要求

教學目的:

主要目的是培養(yǎng)學生全面了解數(shù)控機床這一典型機電一體化設備的組成及特點；掌握機床數(shù)控裝置、伺服裝置、檢測裝置的組成與控制原理；掌握一般零件車、銑數(shù)控加工工藝設計、數(shù)控程序的編制與加工方法；了解數(shù)控機床的典型機械結構等知識，培養(yǎng)學生了解并掌握現(xiàn)代數(shù)控的最新技術成果，適應當今應用數(shù)控技術的需要。教學要求:以數(shù)控加工信息流為主線，以數(shù)控技術的基本概念、數(shù)控機床的組成及特點、數(shù)控加工編程基礎知識為先導，以機床數(shù)控裝置、伺服裝置、檢測裝置的組成與控制原理、數(shù)控加工工藝設計、數(shù)控程序的編制與零件加工方法為重點。

本課程共計40學時。其中：理論課32，實驗8課時.本書章節(jié)課時分配:共計32課時第1章:概論2課時第2章:手工編程14課時第3章:數(shù)控加工工藝4課時第4章:數(shù)控（CNC）系統(tǒng)4課時第5章:數(shù)控伺服系統(tǒng)4課時第6章:數(shù)控機床的結構2課時第7章:數(shù)控加工自動編程2課時其中：1/4的內(nèi)容需要自學。講解順序:基本上按教材順序講解，但在講第2章時，有較大的變動，請同學們在預習時特別留意:第2章2.1數(shù)控編程的基礎知識2.2數(shù)控編程的常用指令與格式（2課時）第3章3.1數(shù)控車削加工工藝設計（2課時）第2章2.3數(shù)控車削加工程序編制（6課時）第3章3.2數(shù)控銑削加工工藝設計（2課時）第2章2.4數(shù)控銑削加工程序編制（6課時）2.5自學第7章：數(shù)控加工自動編程（2課時）本課程的課時數(shù)本課程共計40學時。其中：理論32課時，實驗8課時。各章課時分配如下(精品課程安排)：第一章:概論2課時第二章:數(shù)控加工手工編程10課時第三章:數(shù)控加工工藝設計4課時第四章:計算機數(shù)控（CNC）系統(tǒng)4課時第五章:數(shù)控機床的伺服系統(tǒng)3課時第六章:數(shù)控機床的結構3課時第七章:數(shù)控加工自動編程與數(shù)控加工實例6課時本課程的考核方式：課程考試(70%)+實驗(20%)+平時成績(10%)教材：張春良等編，《數(shù)控加工技術》，科學出版社，2011.1參考資料：1）董玉紅編,《數(shù)控技術》,高等教育出版社,2004.22）朱曉春主編，《數(shù)控技術》，機械工業(yè)出版社，2006.13）龍飛主編，《MastercamX應用基礎教程》，上?？茖W普及出版社，2008.2目錄1.1數(shù)控加工技術的基本概念一、基本概念二、數(shù)控機床的工作原理三、數(shù)控加工特點四、數(shù)控機床的主要性能指標1.2數(shù)控機床的組成與分類一、數(shù)控機床的組成二、數(shù)控機床的分類1.3數(shù)控加工技術的發(fā)展一、數(shù)控加工技術發(fā)展簡述二、先進數(shù)控加工技術三、數(shù)控加工技術的發(fā)展趨勢一、基本概概念1.1數(shù)控加加工技術的基基本概念1、數(shù)字控制制（NumericalControl，NC），簡稱數(shù)數(shù)控：就是用用數(shù)字化的信信息對機床的的運動及其加加工過程進行行控制的一種種方法。例：數(shù)控程序序指令N30G90G01X35.0Y279.3Z-429.7S1000T02F500M07；2、數(shù)控系統(tǒng)統(tǒng)（NumericalControlSystem））實現(xiàn)數(shù)字控控制的裝置。。以計算機為為核心的數(shù)控控系統(tǒng)稱為計計算機數(shù)控系系統(tǒng)（ComputerNumericalControl）），簡稱CNC系統(tǒng).3、數(shù)控機床床（NumericalControlMachineTools）：就就是裝備有計計算機數(shù)控系系統(tǒng)的自動化化機床。4、數(shù)控加工工：是指在數(shù)控控機床上進行行工件切削加加工的一種工工藝方法。數(shù)控機床將加加工過程的各各種機床動作作，由數(shù)字化化的代碼表示示，通過某種種載體將信息息輸入數(shù)控系系統(tǒng)的計算機機對數(shù)據(jù)進行行處理，并控控制機床的伺伺服系統(tǒng)或其其他執(zhí)行元件件，使機床加加工出所需要要的工件。例如：5軸銑削加工工鞋模葉輪加工二、數(shù)控機床床的工作原理理1、數(shù)控機床床的基本工作作過程（1）零件加加工工藝分析析（2）數(shù)控加加工程序的編編制（3）程序輸輸入與處理（4）發(fā)出運運動指令（5）位置控控制和切削加加工圖1.1數(shù)數(shù)控機床工作作過程框圖①零件工藝藝分析②編寫零件的的加工程序③零件的加工工程序輸入CNC系統(tǒng)④刀具路徑模模擬⑤零件加工工根據(jù)零件加工工圖樣進行工工藝分析，確確定加工方案案、工藝參數(shù)數(shù)和位移數(shù)據(jù)據(jù)。按規(guī)定的程序序代碼、格式式編寫零件加加工程序單；；或用CAD/CAM生成零件的加加工程序。操作面板輸入入、串行通信信（DNC））輸入、磁盤盤輸入等。機床空運行、、軟材料（鋁鋁、塑料）或或工件材料首首件試切，以以檢驗CNC程序的正確確性。通過對機床的的正確操作，，運行程序，，完成零件的的加工。數(shù)控加工流程程圖2、數(shù)控系統(tǒng)統(tǒng)的工作過程程數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)數(shù)控機床的控控制中心，通通常是由一臺臺安裝有專門門系統(tǒng)軟件的的計算機構成成。數(shù)控系統(tǒng)的工工作過程如下下：（１）數(shù)據(jù)輸輸入：輸入數(shù)控系系統(tǒng)的有零件件程序、控制制參數(shù)、補償償數(shù)據(jù)等。（２）譯碼處處理：將零件程序序以一個程序序段為單位進進行處理。將將程序段中的的零件輪廓信信息、加工速速度信息以及及輔助功能等等信息解釋成成計算機能夠夠識別的數(shù)據(jù)據(jù)形式。（３）數(shù)據(jù)處處理：一般包括刀刀具半徑補償償、速度計算算以及輔助功功能處理。（４）插補運運算：如下圖示。。下圖為平面任任意曲線L，，要求刀具ΤΤ沿（逼近））曲線軌跡運運動，進行插插補切削加工工。如如圖所示示,將曲線L分割成：l1、l2、l3……、li等線段。用直直線（或圓弧?。┐妫ū票平┻@些線線段，當逼近近誤差δ相當當小時，這些些逼近線段之之和就接近了了實際曲線。。1112131516δ△x△y14XYOTL刀具圖1.4曲曲線插補上述切削加工工是在允許的誤誤差范圍內(nèi)，，用沿曲線逼逼近函數(shù)的最最小單位移動動量合成的分分段運動（小線段、小小圓弧）代替實際曲線線運動，得出出所需要的運運動軌跡,這這就是數(shù)控加加工輪廓的基基本思想--插補運算?！舨逖a的概念（Interpolation）:就是在已知曲曲線的起點和和終點之間,確定一些中中間點坐標值值的計算方法法，即進行數(shù)數(shù)據(jù)點的密化化工作,然后后用已知線型型（如直線、、圓弧等）進進行逼近。插補有二層意意思：一是基基本線型的形形成，二是如如何分段逼近近,如上圖1.4所示。?；揪€型：由程序中的插插補指令完成成。如直線插插補、圓弧插插補、拋物線線插補、螺旋旋線插補、極極坐標插補、、圓柱插補、、樣條插補等等，數(shù)控系統(tǒng)統(tǒng)的插補指令令越多，越能能實現(xiàn)復雜型型面的加工。。分段逼近：按允許的誤差差進行弦線逼逼近、割線逼逼近、切線逼逼近等，如上上圖1.4所所示插補逼近近方式有割線線逼近，也有有弦線逼近。。通常，我們把把數(shù)控機床上上刀具運動軌軌跡是直線時時稱為直線插插補，是圓弧弧時稱為圓弧弧插補。（５）位置控控制：可由軟件或或由硬件實現(xiàn)現(xiàn)，其主要任任務是在每個個采樣周期內(nèi)內(nèi)，將插補計計算的理論位位置與實際反反饋位置相比比較，用其差差值去控制進進給電動機，，進而控制機機床工作臺（（或刀具）的的位移。３、伺服系統(tǒng)統(tǒng)的工作原理理在數(shù)控機床中中，伺服系統(tǒng)統(tǒng)接收來自數(shù)數(shù)控系統(tǒng)的指指令信息，經(jīng)經(jīng)功率放大、、整形處理后后，轉換成機機床執(zhí)行部件件的直線位移移或角位移運運動，實現(xiàn)數(shù)數(shù)控機床的進進給伺服控制制和主軸伺服服控制。數(shù)控機床的工工作原理將被加工零件件圖紙上的幾幾何信息和工工藝信息用規(guī)規(guī)定的代碼和和格式編寫成成加工程序，，并輸入數(shù)控控裝置，經(jīng)過過信息處理、、分配，控制制機床各坐A(5,3)XY標軸以最小位位移量(通常常只有0.001mm)為單位進行行移動，其合合成運動實現(xiàn)現(xiàn)了刀具與工工件的相對運運動，完成零零件的加工,如圖1.5所示。數(shù)控機床的加加工，實質是是應用了“微微分”原理（（最小位移量量---微分分）。圖1.5數(shù)數(shù)控機床加工工原理三、數(shù)控加工工特點（1）數(shù)控加加工特點1)自動化程程度高，能減減輕工人的勞勞動強度和改改善勞動條件件；2)零件加加工精度高、、加工質量穩(wěn)穩(wěn)定；3)加工生生產(chǎn)率高；4)良良好的經(jīng)濟效效益；5)復雜產(chǎn)品品加工能力強強；6)適應性強強，適合加工工單件或小批批量復雜工件件；7）有利于生生產(chǎn)管理的現(xiàn)現(xiàn)代化。（2）數(shù)控加加工適用范圍圍1)多品種小小批量生產(chǎn)的的零件；2)幾何何形狀復雜的的零件；3)需進進行多種工序序加工的零件件；4)加工精度度高的零件；；5)貴重零件件；6)需要頻頻繁改型的零零件；（3）缺點1)初次設備備投資大；2)對對使用者技術術要求高。四、數(shù)控機床床的主要性能能指標表1.1數(shù)數(shù)控機床的主主要性能指標標類別項目含義作用坐標軸可控軸數(shù)機床數(shù)控裝置能夠控制的坐標數(shù)目影響機床功能，加工適應性和工藝范圍聯(lián)動軸數(shù)機床數(shù)控裝置控制的坐標軸同時達到空間某一點的坐標數(shù)目精度指標定位精度數(shù)控機床工作臺等移動部件在確定的終點所達到的實際位置的精度直接影響加工零件的位置精度重復定位精度在同一條件下，用相同的方法，重復進行同一動作時，控制對象位置的一致程度影響一批零件的加工一致性，質量穩(wěn)定性分度的精度分度工作臺在分度時，理論要求回轉的角度值和實際回轉的角度值的差值影響零件加工部位的空間位置及孔系加工的同軸度等續(xù)表類別項目含義作用精度指標分辨率數(shù)控機床能識別最小單位的能力。對測量系統(tǒng)，是可以測量的最小增量；對控制系統(tǒng)，是可以控制的最小位移增量(達0.1μm~0.001μm)決定數(shù)控機床的加工精度和表面質量脈沖當量數(shù)控裝置發(fā)出的每個脈沖信號，機床移動部件的位移量（0.01~0.00002mm/p；普通精度級數(shù)控機床為0.001mm/p，）運動性能指標主軸轉速機床主軸轉動速度（目前數(shù)控機床主軸轉速普遍達6000r/min,最高達100000r/min以上）可加工小孔和提高零件表面質量進給速度機床進給速度（一般數(shù)控機床可達20m/min左右；高檔的達240m/min以上）影響零件加工質量、生產(chǎn)效率、刀具壽命坐標行程數(shù)控機床坐標軸的空間運動范圍影響加工零件的大小擺角范圍具有擺角坐標的數(shù)控機床，其擺角坐標的轉角大小影響加工零件的空間大小及機床剛度刀庫容量刀庫能存放刀具的數(shù)量（中小型加工中心16～60把，大型加工中心100把以上）影響加工適應性及加工資源換刀時間帶有自動交換刀裝置的數(shù)控機床，將主軸上的刀具與刀庫中的下一工序用刀具進行交換所需要的時間影響加工效率加工能力金屬切除率單位時間內(nèi)去除金屬余量的體積影響加工效率1.2數(shù)數(shù)控機床的組組成與分類一、數(shù)控機床床的組成數(shù)控裝置伺服系統(tǒng)機床檢測反饋裝置控制介質圖1.6數(shù)數(shù)控機床的組組成（1）輸入、輸出裝裝置（控制介介質）：程序、參數(shù)數(shù)、數(shù)據(jù)等的的輸入通道。。輸入方式有有磁盤、MDI（手動數(shù)數(shù)據(jù)輸入）方方式、RS232接口、、光電閱讀機機等。（2）數(shù)控裝置：是數(shù)控機床床的核心。包包括CPU、、存儲器、各各種接口電路路等硬件和相相應的軟件。。數(shù)控裝置的主主要功能：①多軸聯(lián)動。。

②多多種函數(shù)插補補：直線、圓圓弧、拋物線線、螺旋線、、樣條等。③③多種種程序輸入功功能。④④信息轉換換功能：EIA/ISO、公制/英英制、絕對值值/增量值、、坐標變換等等。⑤⑤補償功能：：刀具長度補補償、刀具半半徑補償、間間隙、螺距誤誤差補償?shù)??！?/p>

⑥多多種加工方式式選擇（平移移、鏡像、旋旋轉）。⑦⑦故障自診斷功能。。

⑧顯顯示功能：用用CRT可以以顯示字符、、軌跡、平面面圖形、三維維動態(tài)圖形。。

⑨通通訊和聯(lián)網(wǎng)功功能。（3）伺服驅動裝置置：接受數(shù)控裝裝置來的指令令，將信號進進行調解、轉轉換、放大后后驅動伺服電電機，帶動機機床執(zhí)行部件件運動。（（4）檢測反饋裝置置：速度、位置置檢測反饋裝裝置，由檢測測元件和相應應的電路組成成。（5）機床主機：是數(shù)控機床床的主體，包包括主運動部部件、進給運運動部件、執(zhí)執(zhí)行部件和基基礎部件等。。

（6）機電接口等。二、數(shù)控機床床的分類1、按工藝方方法分類（1）金屬切削類數(shù)數(shù)控機床，如：數(shù)控車床、數(shù)控銑床、加工中心、數(shù)控鉆床、、數(shù)控鏜床、、數(shù)控磨床等等（2）金屬成型類數(shù)數(shù)控機床，如數(shù)控折彎機、數(shù)控彎管機機等（3）特種加工類數(shù)數(shù)控機床，如數(shù)控電火火花加工機床床、數(shù)控線切割機機床、數(shù)控激光加工工機床等（4）其它類型數(shù)控控機床，如三坐標測量機機等2、按控制運運動軌跡分類類1、點位控制數(shù)控控機床2、直線控制數(shù)控控機床3、輪廓控制制的數(shù)控控機床◆點位控制制：如圖1.6所示示.對于于一些加加工孔的的數(shù)控機機床，需需嚴格控控制點到到點的距距離，不不嚴格要要求路徑徑，運動動中不加加工。典典型的機機床有數(shù)控鉆床床、數(shù)控鏜床床、數(shù)控沖沖床等。。圖1.6點位控制YXO,PKQR△X△YG00:P-K-QG01:P-QZYX圖1.7直線控制◆直線線控制：：如圖1.7所示示.特點：（1）控制兩相相關點的的位置，，還要控控制兩相相關點之之間的移移動速度度和路線線；（2）路線由與與各個軸軸線平行行的直線線段組成成；（3）使用于數(shù)數(shù)控車床床、數(shù)控控鏜銑床床、加工工中心等等。◆輪廓控制制：如圖1.8所所示,加工平面面曲線、、空間曲曲線、空空間曲面面時，需需要多坐坐標聯(lián)動動。典型機床床有數(shù)控車床床、數(shù)控銑床床、加工中心心等。輪廓控制制也稱連連續(xù)軌跡跡控制，其特點點是不僅僅對坐標標的移動量進行控制制，而且且對各坐坐標的速度及它們之之間的比率都要進行行嚴格控控制，以以便加工工出給定定的軌跡跡。1112131516δ△x△y14XYOTL圖1.8輪廓控制3、按控控制方式式分類（1）開環(huán)控制制的數(shù)控控機床如圖1.9所示示,沒有有檢測反反饋裝置置。

數(shù)控裝置驅動電路步進電機工作臺指令脈沖齒輪箱圖1.9開環(huán)控制制數(shù)控機機床系統(tǒng)統(tǒng)框圖（2）閉環(huán)控制制的數(shù)控控機床如圖1.10所所示，檢測元件件裝在工工作臺上上，直接接檢測直直線位移移（檢測測元件：：感應同同步器、、光柵））

工作臺檢測元件數(shù)控裝置位置比較電路

指令脈沖齒輪箱速度控制電路

測量裝置測速元件伺服電機圖1.10閉環(huán)控制制數(shù)控機機床系統(tǒng)統(tǒng)框圖

工作臺檢測元件數(shù)控裝置位置比較電路

指令脈沖齒輪箱速度控制電路

測量裝置測速元件伺服電動機（3）半閉環(huán)控控制的數(shù)數(shù)控機床床檢測絲杠杠或電動動機軸旋旋轉角位位移（角角位移檢檢測元件件：旋轉轉變壓器器、脈沖沖編碼器器、圓光光柵等））圖1.11半半閉環(huán)控控制數(shù)控控機床系系統(tǒng)框圖圖（1）高高檔（2）中中檔（3）低低檔經(jīng)濟型數(shù)數(shù)控：在在我國指指由單板板機、單單片機和和步進電電動機組組成數(shù)控控系統(tǒng)和和其它功功能簡單單、價格格低的數(shù)數(shù)控系統(tǒng)統(tǒng)。圖1.12經(jīng)經(jīng)濟型數(shù)數(shù)控4、按功功能水平平分類一、數(shù)控控加工技技術發(fā)展展簡述汽車拖拉機家用電器自動機床組合機床專用自動生產(chǎn)線大批量生產(chǎn)企業(yè)1、數(shù)控控機床的的產(chǎn)生隨著科學學技術和和社會生生產(chǎn)的不不斷發(fā)展展，對機機械產(chǎn)品品的質量量和生產(chǎn)產(chǎn)率提出出了越來來越高的的要求。。機械加工工工藝過過程的自自動化是是實現(xiàn)上上述要求求的最重重要措施施之一。。1.3數(shù)數(shù)控加加工技術術的發(fā)展展圖1.13自自動機床床、組合合機床與與專業(yè)自自動生產(chǎn)產(chǎn)線在機械制制造業(yè)中中，80％以上上屬單件件與小批批生產(chǎn)。。尤其是在在造船、、航天、、航空、、機床、、重型機機械以及及國防部部門，其其生產(chǎn)特特點是批量小、、改型頻頻繁、零零件形狀狀復雜、、精度要要求高。。即使是大大批量生生產(chǎn),也也改變了了產(chǎn)品長長期不變變的做法法。仿形加工工機床部部分地解解決了小小批量、、復雜零零件的加加工。但但制造靠靠模和調調整機床床費時，，加工零零件的精精度較低低。數(shù)控機床床就是為為了解決決單件、、小批量量、特別別是高精精度、復復雜型面面零件加加工及自自動化的的要求而而產(chǎn)生。。1948年年，美美國帕帕森斯斯公司司在研研制加加工直直升飛飛機葉葉片輪輪廓樣樣板時時，提提出了了用電電子計計算機機控制制機床床來加加工樣樣板曲曲線的的設想想。1949年年，受受美國國空軍軍委托托，與與麻麻省理理工學學院伺伺服機機構研研究所所合作作進行行研制制工作作。1952年年試制制成功功世界界上第第一臺臺三坐標標立式式數(shù)控控銑床床。并于1955年年進入入實用用階段段。德國、、英國國、日日本等等國家家相繼繼開始始研制制數(shù)控控機床床。世界著著名的的數(shù)控控系統(tǒng)統(tǒng)廠家家主要要有日日本的的FANUC公司、、德國國的SIEMENS、美國國的A-B公司司等。1958年年我國國開始始研制制數(shù)控控機床床。主要內(nèi)內(nèi)容第一代代數(shù)控控（1952-1959年））：采用電電子管管構成成的硬硬件數(shù)數(shù)控系系統(tǒng)；；第二代代數(shù)控控（1959-1965年））：采用晶晶體管管電路路為主主的硬硬件數(shù)數(shù)控系系統(tǒng)；；第三代代數(shù)控控（1965年年開始始）：：采用小小、中中規(guī)模模集成成電路路的硬硬件數(shù)數(shù)控系系統(tǒng)；；第四代代數(shù)控控（1970年年開始始）：：采用大大規(guī)模模集成成電路路的小小型通通用電電子計計算機數(shù)數(shù)控系系統(tǒng)；；第五代代數(shù)控控（1974年年開始始）：：采用微微型計計算機機控制制的數(shù)數(shù)控系系統(tǒng)；；第六代代數(shù)控控（1990年年開始始）：：采用工工控PC機機的通通用CNC系統(tǒng)統(tǒng)。硬件數(shù)數(shù)控階階段軟件數(shù)數(shù)控階階段2、數(shù)數(shù)控機機床的的發(fā)展展1、直直接數(shù)數(shù)控系系統(tǒng)（DNC）：計算機機直接接數(shù)控控（DirectNumericalControl，，DNC））系統(tǒng)統(tǒng)，就就是用用一臺臺計算算機為為數(shù)臺臺數(shù)控控機床床進行行自動動編程程，然然后將將編程程結果果直接接通過過數(shù)據(jù)據(jù)線輸輸送到到各臺臺數(shù)控控機床床的控控制箱箱。

讀帶機通用計算機接口電路數(shù)控裝置1機床1數(shù)控裝置2數(shù)控裝置m機床2機床m存儲裝置CRT顯示及打印機二、先先進數(shù)數(shù)控加加工技技術圖1.14直直接接數(shù)控控系統(tǒng)統(tǒng)框圖圖2、柔柔性制制造系系統(tǒng)(FMS)：柔性制制造系系統(tǒng)（（FlexibleManufacturingSystem，，F(xiàn)MS））是將將一群群數(shù)控控機床床用自自動傳傳送系系統(tǒng)連連接起起來，，并置置于一一臺計計算機機的統(tǒng)統(tǒng)一控控制之之下，，柔性性制造造系統(tǒng)統(tǒng)是由由加工工系統(tǒng)統(tǒng)、物物料儲儲運系系統(tǒng)和和信息息控制制系統(tǒng)統(tǒng)等組組成，，如圖圖1.15所所示。。圖1.15柔性制造系統(tǒng)（FMS）結構框圖自動倉庫工廠計算機中央計算機物流控制計算機信息傳輸網(wǎng)絡加工單元1加工單元2加工單元n運輸小車工夾具站3、計計算機機集成成制造造系統(tǒng)統(tǒng)(CIMS)：計算機機集成成制造造系統(tǒng)統(tǒng)（Computer-IntegratedManufacturingSystem，，CIMS），，是指指用計算算機網(wǎng)網(wǎng)絡和和數(shù)據(jù)據(jù)庫技技術,從產(chǎn)品品的定定貨、、設計計、工工藝、、制造造到銷銷售的的全過過程集成為為一個個整體體，以以保證證企業(yè)業(yè)信息息的共共享性性、可可靠性性和及及時性性，實實現(xiàn)生生產(chǎn)的的自動動化和和柔性性化。1958年年:起起步；；20世世紀50年年代末末60年代代中：：研制制、開開發(fā)時時期；；1965年年開始始研制制晶體體管式式數(shù)控控系統(tǒng)統(tǒng)。1968年年研制制成了了CJK-18晶體體管式式數(shù)控控系統(tǒng)統(tǒng)和X53K-1G立式數(shù)數(shù)控機機床；20世世紀70年年代初初：數(shù)數(shù)控加加工中中心相相繼在在上海海、北北京研研制成成功；；20世世紀80年年代初初：從從日本本、美美國等等國引引進數(shù)數(shù)控裝裝置及及伺服服系統(tǒng)統(tǒng)技術術；1985年年：進進入實實用階階段；；1985年年以后后：在在引進進、消消化的的基礎礎上，，進行行了大大量的的開發(fā)發(fā)工作作，我我國數(shù)數(shù)控機機床進進入穩(wěn)穩(wěn)定發(fā)發(fā)展時時期；；近年來來，我我國數(shù)數(shù)控機機床進進入了了快速速發(fā)展展時期期。我國數(shù)數(shù)控機機床的的發(fā)展展中央電電視臺臺多次次報道道我國國數(shù)控控機床床的發(fā)發(fā)展情情況市場占占有率率5年年翻一一番，，現(xiàn)現(xiàn)在國國產(chǎn)數(shù)數(shù)控機機床國國內(nèi)市市場占占有率率從5年前前的不不足15%躍升升到了了30%。。國產(chǎn)數(shù)數(shù)控機機床：：突出出重圍圍，打打造出出自主主品牌牌新天天地。。國產(chǎn)數(shù)數(shù)控機機床：：自主主創(chuàng)新新支撐撐中國國制造造。齊重數(shù)數(shù)控、、華中中數(shù)控控：用用“中中國大大腦””裝備備“中中國制制造””。。沈陽機機床、、廣州州數(shù)控控：自自主創(chuàng)創(chuàng)新，，提升升企業(yè)業(yè)核心心競爭爭力。。盡管我我們?nèi)∪〉昧肆艘恍┬┏煽兛儯覀儌円惨逍研训恼J認識到到我們們的差差距。。長期期以來來，國國產(chǎn)數(shù)數(shù)控機機床始始終處處于低低檔迅迅速膨膨脹，，中檔檔進展展緩慢慢，高高檔依依靠進進口的的局面面，特特別是是國家家重點點工程程需要要的關關鍵設設備主主要依依靠進進口，，技術術受制制于人人。究究其原原因，，國內(nèi)內(nèi)本土土數(shù)控控機床床企業(yè)業(yè)大多多處于于“粗粗放型型”階階段，，在產(chǎn)產(chǎn)品設設計水水平、、質量量、精精度、、性能能等方方面與與國外外先進進水平平相比比落后后了5-10年年，在在高、、精、、尖技技術方方面的的差距距則達達到了了10-15年年。國外公公司在在中國國數(shù)控控系統(tǒng)統(tǒng)銷量量中的的80%以以上是是普及及型數(shù)數(shù)控系系統(tǒng)。。所以以建立立起比比較完完備的的高檔檔數(shù)控控系統(tǒng)統(tǒng)的自自主創(chuàng)創(chuàng)新體體系，，提高高中國國的自自主設設計、、開發(fā)發(fā)和成成套生生產(chǎn)能能力，，創(chuàng)建建國產(chǎn)產(chǎn)自主主品牌牌產(chǎn)品品，提提高中中國高高檔數(shù)數(shù)控技技術總總體水水平，，迫在在眉睫睫。三、數(shù)控技技術的的發(fā)展趨趨勢運行高高速化化加工高高精化化功能復復合化化控制智智能化化驅動并并聯(lián)化化交互網(wǎng)網(wǎng)絡化化主要內(nèi)內(nèi)容1.運運行高高速化化主軸高高速化化：采采用電電主軸軸（內(nèi)內(nèi)裝式式主軸軸電機機），，即主主軸電電機的的轉子子軸就就是主主軸部部件。。主軸最最高轉轉速達達200000r/min以以上主軸轉轉速的的最高高加（（減））速為為1.0g以以上換刀刀速速度度0.5秒秒（（刀刀到到刀刀））2.8秒秒（（切切削削到到切切削削））工作作臺臺（（托托盤盤））交交換換速速度度更更高高主要要內(nèi)內(nèi)容容2.加加工工高高精精化化：：提高高機機械械設設備備的的制制造造和和裝裝配配精精度度；；提提高高數(shù)數(shù)控控系系統(tǒng)統(tǒng)的的控控制制精精度度；；采采用用誤誤差差補補償償技技術術。。提高高CNC系系統(tǒng)統(tǒng)控控制制精精度度措措施施：：采用用高高速速插插補補技技術術，，以以微微小小程程序序段段實實現(xiàn)現(xiàn)連連續(xù)續(xù)進進給給，，使使CNC控控制制單單位位精精細細化化；；采用用高高分分辨辨率率位位置置檢檢測測裝裝置置，，提提高高位位置置檢檢測測精精度度（（日日本本交交流流伺伺服服電電機機已已有有裝裝上上106脈沖沖/轉轉的的內(nèi)內(nèi)藏藏位位置置檢檢測測器器，，其其位位置置檢檢測測精精度度能能達達到到0.01m/脈脈沖沖））；；位置置伺伺服服系系統(tǒng)統(tǒng)采采用用前前饋饋控控制制與與非非線線性性控控制制等等方方法法。。主要要內(nèi)內(nèi)容容采用用誤誤差差補補償償技技術術：：采用用反反向向間間隙隙補補償償、、絲絲桿桿螺螺距距誤誤差差補補償償和和刀刀具具誤誤差差補補償償?shù)鹊燃技夹g術;設備備的的熱熱變變形形誤誤差差補補償償和和空空間間誤誤差差的的綜綜合合補補償償技技術術。。研研究究結結果果表表明明，，綜綜合合誤誤差差補補償償技技術術的的應應用用可可將將加加工工誤誤差差減減少少60％％～～80％％。。主要要內(nèi)內(nèi)容容3.功功能能復復合合化化工件件自自動動裝裝卸卸、、工工件件自自動動定定位位；；刀具具自自動動對對刀刀；；工件件自自動動測測量量與與補補償償；；集鉆鉆、、車車、、鏜鏜、、銑銑、、磨磨為為一一體體的的““萬萬能能加加工工機機床床””等等。。主要要內(nèi)內(nèi)容容鏜銑銑鉆鉆復復合合—加加工工中中心心（（ATC））、、五五面面加加工工中中心心（（ATC，，主主軸軸立立臥臥轉轉換換））；；車銑銑復復合合—車車削削中中心心（（ATC，，動動力力刀刀頭頭））；；銑鏜鏜鉆鉆車車復復合合—復復合合加加工工中中心心（（ATC，，可可自自動動裝裝卸卸車車刀刀架架））；；銑鏜鏜鉆鉆磨磨復復合合—復復合合加加工工中中心心（（ATC，，動動力力磨磨頭頭））；；可更更換換主主軸軸箱箱的的數(shù)數(shù)控控機機床床—組組合合加加工工中中心心；；主要要內(nèi)內(nèi)容容4.控控制制智智能能化化配置置各各種種微微型型傳傳感感器器，，具具有有監(jiān)監(jiān)控控和和誤誤差差自自動動補補償償功功能能。?！安徊粌H僅有有體體力力，，而而且且有有頭頭腦腦，，自自己己管管理理自自己己””自適適應應控控制制技技術術主要要內(nèi)內(nèi)容容5.驅驅動動并并聯(lián)聯(lián)化化設計計巧巧妙妙的的5桿桿并并聯(lián)聯(lián)機機構構數(shù)數(shù)控控機機床床電滾滾珠珠絲絲杠杠電主主軸軸主要要內(nèi)內(nèi)容容6.交交互互網(wǎng)網(wǎng)絡絡化化除有有RS232C串串行行接接口口、、RS422等等接接口口外外，，還還帶帶有有DNC接接口口，，可可以以實實現(xiàn)現(xiàn)幾幾臺臺數(shù)數(shù)控控機機床床之之間間的的數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)通通信信和和直直接接對對幾幾臺臺數(shù)數(shù)控控機機床床進進行行控控制制。。有有的的已已配配備備與與工工業(yè)業(yè)局局域域網(wǎng)網(wǎng)（（LAN））通通信信的的功功能能以以及及MAP接接口口，，促促進進系系統(tǒng)統(tǒng)集集成成化化和和信信息息綜綜合合化化，，使使遠遠程程操操作作和和監(jiān)監(jiān)控控、、遙遙控控及及遠遠程程故故障障診診斷斷成成為為可可能能。。主要要內(nèi)內(nèi)容容7、、其其它它方方面面:新新型型功功能能部部件件在傳傳統(tǒng)統(tǒng)機機床床中中，，電電動動機機和和機機床床部部件件是是借借助助耦耦合合元元件件，，如如皮皮帶帶、、齒齒輪輪和和連連軸軸節(jié)節(jié)連連接接，，實實現(xiàn)現(xiàn)部部件件所所需需的的移移動動或或旋旋轉轉，““機機””和和““電電””是是分分家家的的。機電電一一體體化化的的功功能能部部件件