數(shù)控原理與數(shù)控機(jī)床許

課程簡(jiǎn)介(Introduction)本課程介紹：數(shù)控機(jī)床控制原理機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)是一個(gè)普通的自動(dòng)控制系統(tǒng)，人是一個(gè)天然的自動(dòng)控制系統(tǒng)，他們之間的原理是相通的。加工程序（工作任務(wù)）數(shù)控裝置（大腦）反饋裝置（眼睛）伺服裝置（四肢）機(jī)床本體（被控對(duì)象）課程主要任務(wù)：三大項(xiàng)目通過對(duì)數(shù)控原理和典型數(shù)控系統(tǒng)的分析和介紹，使同學(xué)們了解數(shù)控裝置、伺服系統(tǒng)、檢測(cè)裝置、可編程控制器在數(shù)控機(jī)床上的功能和應(yīng)用，常見數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。五大項(xiàng)目1、坐標(biāo)軸位置的控制（CNC）2、主軸轉(zhuǎn)速的控制（SP）3、輔助裝置的控制（PLC）4、檢測(cè)裝置5、機(jī)床結(jié)構(gòu)特點(diǎn)第1章緒論1.1機(jī)床數(shù)字控制的基本概念1.2數(shù)控系統(tǒng)的組成及分類1.3數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展1.1機(jī)床數(shù)字控制的基本概念一、數(shù)控機(jī)床的概念

數(shù)控（NumericalControl）數(shù)字控制是一種自動(dòng)控制技術(shù)，是用數(shù)字化信號(hào)對(duì)控制對(duì)象的工作過程進(jìn)行自動(dòng)控制的一種方法。數(shù)控機(jī)床（NCMachine）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)控系統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)是一種程序控制系統(tǒng)，它能自動(dòng)完成信息的輸入、譯碼、邏輯運(yùn)算，從而控制機(jī)床的運(yùn)動(dòng)和加工過程。數(shù)控程序（NCProgram）輸入數(shù)控系統(tǒng)中的、使數(shù)控機(jī)床執(zhí)行一個(gè)確定的加工任務(wù)的、具有特定代碼和其它符號(hào)編碼的一系列指令。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(duì)運(yùn)動(dòng)，從而完成零件的加工。二、數(shù)控技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：1.加工精度高，重復(fù)精度高缺點(diǎn)：1.起點(diǎn)投資高2.生產(chǎn)率高（2~3倍）2.電子設(shè)備維護(hù)要求高3.設(shè)備的柔性高（適應(yīng)范圍廣）3.操作人員要求高4.經(jīng)濟(jì)效益高5.勞動(dòng)強(qiáng)度降低6.可加工很復(fù)雜的型面數(shù)控技術(shù)不依附于數(shù)控機(jī)床，但它卻是隨數(shù)控機(jī)床發(fā)展起來的，因此數(shù)控技術(shù)多指機(jī)床數(shù)控技術(shù)。數(shù)控機(jī)床綜合應(yīng)用了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、傳感測(cè)量技術(shù)、光機(jī)電技術(shù)、精密機(jī)械的設(shè)計(jì)制造技術(shù)等各方面現(xiàn)代科技各方面的最新成果，是現(xiàn)代制造業(yè)的主要加工裝備，也是數(shù)控技術(shù)的重要應(yīng)用方面。數(shù)控機(jī)床是制造機(jī)器的機(jī)器，是先進(jìn)的“母機(jī)”。1.2數(shù)控系統(tǒng)的組成及分類數(shù)控機(jī)床由加工程序、輸入裝置、數(shù)控系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)、輔助控制裝置、反饋系統(tǒng)以及機(jī)床本體等部分組成。數(shù)控機(jī)床的組成用框圖表示如下：一、數(shù)控機(jī)床的組成1.程序編制及程序載體

數(shù)控程序由數(shù)控機(jī)床自動(dòng)加工零件所需工作指令組成，包含切削過程中所必需的機(jī)械運(yùn)動(dòng)、零件輪廓尺寸、工藝參數(shù)等加工信息。編制程序的工作可以人工進(jìn)行，也可以在數(shù)控機(jī)床以外用計(jì)算機(jī)自動(dòng)編程系統(tǒng)來完成。對(duì)于幾何形狀比較簡(jiǎn)單的零件，程序段不多，可以采用手工編程；對(duì)于比較復(fù)雜特別是空間曲面零件，由于手工編程繁瑣而費(fèi)時(shí)，且易出錯(cuò)，需采用自動(dòng)編程的方法。

常用的程序載體有穿孔紙帶、磁卡、磁盤、光盤等。程序載體我們稱它為控制介質(zhì)。CNC機(jī)床在進(jìn)行加工前，必須接受由操作人員輸入的零件加工程序，然后才能根據(jù)輸入的加工程序進(jìn)行加工控制，從而加工出所需的零件。在加工過程中，操作人員要向機(jī)床數(shù)控裝置輸入操作命令，數(shù)控裝置要為操作人員顯示必要的信息，如坐標(biāo)值、報(bào)警信號(hào)等。此外，輸入的程序有時(shí)并非全部正確，還需要編輯、修改和調(diào)試。以上工作都是機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)和操作人員進(jìn)行信息交流的過程，要進(jìn)行信息交流，CNC系統(tǒng)中就必須具備必要的交互設(shè)備，即輸入／輸出裝置。輸入裝置的作用是將程序載體上的數(shù)控代碼信息轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電脈沖信號(hào)并傳送至數(shù)控裝置的存儲(chǔ)器。根據(jù)程序控制介質(zhì)的不同，輸入裝置可以是光電閱讀機(jī)、錄放機(jī)或軟盤驅(qū)動(dòng)器。最早使用光電閱讀機(jī)對(duì)穿孔紙帶進(jìn)行閱讀，之后大量使用磁帶機(jī)和軟盤驅(qū)動(dòng)器。有些數(shù)控機(jī)床不用任何程序存儲(chǔ)載體，而是將程序清單的內(nèi)容通過數(shù)控裝置上的鍵盤，用手工的方式輸入。也可以用通信方式將數(shù)控程序由編程計(jì)算機(jī)直接傳送至數(shù)控裝置。2．輸入／輸出裝置

3.數(shù)控裝置（很可靠的計(jì)算機(jī)加數(shù)控軟件）

數(shù)控裝置是數(shù)控機(jī)床的核心，包括微型計(jì)算機(jī)、各種接口電路硬件及相應(yīng)的軟件。它能完成信息的輸入、存儲(chǔ)、變換、插補(bǔ)運(yùn)算以及各種控制功能。數(shù)控裝置接受輸入裝置送來的脈沖信號(hào)，經(jīng)過編譯、運(yùn)算和邏輯處理后，輸出各種信號(hào)和指令來控制機(jī)床的各個(gè)部分，并按程序要求實(shí)現(xiàn)規(guī)定的、有序的動(dòng)作。

輸出：主運(yùn)動(dòng)信號(hào)（速度、位置指令）輔控信號(hào)（換刀、冷卻液和潤滑液的控制、主軸的起停、加緊和松開）輸入：位置、溫度、壓力等信號(hào)。數(shù)控裝置具備的功能有：①

多坐標(biāo)控制；②

實(shí)現(xiàn)多種函數(shù)的插補(bǔ)；③

信息轉(zhuǎn)換功能，如英制/公制轉(zhuǎn)換、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換、絕對(duì)值/增量值轉(zhuǎn)換；④

補(bǔ)償功能，如刀具半徑補(bǔ)償、長度補(bǔ)償、傳動(dòng)間隙補(bǔ)償、螺距誤差補(bǔ)償；⑤

多種加工方式選擇，如可以實(shí)現(xiàn)各種加工循環(huán)、重復(fù)加工；⑥

具有故障自診斷功能；⑦

通信和聯(lián)網(wǎng)功能等。⑧多種程序輸入功能(人機(jī)對(duì)話、手動(dòng)數(shù)據(jù)輸入、由上級(jí)計(jì)算機(jī)及其他計(jì)算機(jī)輸入設(shè)備的程序輸入），以及編輯和修改功能。⑨顯示功能4．伺服驅(qū)動(dòng)裝置

伺服驅(qū)動(dòng)裝置包括主軸伺服驅(qū)動(dòng)裝置和進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)裝置兩部分。伺服驅(qū)動(dòng)裝置由驅(qū)動(dòng)電路和伺服電動(dòng)機(jī)組成，并與機(jī)床上的機(jī)械傳動(dòng)部件組成數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)和進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)。主軸伺服驅(qū)動(dòng)裝置接收來自PLC的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速指令，經(jīng)過功率放大后驅(qū)動(dòng)主軸電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)裝置在每個(gè)插補(bǔ)周期內(nèi)接收數(shù)控裝置的位移指令，經(jīng)過功率放大后驅(qū)動(dòng)進(jìn)給電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)完成速度控制和反饋控制功能。根據(jù)所選電動(dòng)機(jī)的不同，伺服驅(qū)動(dòng)裝置的控制對(duì)象可以是步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、直流伺服電動(dòng)機(jī)或交流伺服電動(dòng)機(jī)。伺服驅(qū)動(dòng)裝置有開環(huán)、半閉環(huán)和閉環(huán)之分。由于主軸的運(yùn)動(dòng)沒有進(jìn)給軸的要求高，因此，有時(shí)普通數(shù)控車、銑床的主軸電機(jī)不是伺服電動(dòng)機(jī)，而是普通電動(dòng)機(jī)。

5．輔助控制裝置

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(dòng)換向、變速、起停、刀具的選擇和交換，以及其他輔助裝置動(dòng)作等指令信號(hào)，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(dòng)相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)源，帶動(dòng)機(jī)床的機(jī)械部件，液壓、氣動(dòng)裝置等完成相應(yīng)指令規(guī)定的動(dòng)作，如工件的裝夾、刀具的更換、切削液的開關(guān)等一些輔助功能。它接收機(jī)床操作面板和來自數(shù)控裝置的指令，一方面通過接口電路直接控制機(jī)床的動(dòng)作；另一方面通過伺服驅(qū)動(dòng)裝置控制主軸電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)。

6.反饋系統(tǒng)

測(cè)量元件將數(shù)控機(jī)床各坐標(biāo)軸的位移指令值檢測(cè)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(duì)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。7.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(dòng)裝置、進(jìn)給傳動(dòng)裝置、床身、工作臺(tái)、輔助運(yùn)動(dòng)裝置、液壓氣動(dòng)系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)以及冷卻系統(tǒng)等組成。但數(shù)控機(jī)床的整體布局、外觀造型、傳動(dòng)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(duì)數(shù)控機(jī)床的要求。二、數(shù)控系統(tǒng)的分類

1、按工藝用途分類

1)金屬切削類數(shù)控機(jī)床這類數(shù)控機(jī)床如數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控鏜床、數(shù)控磨床、數(shù)控鉆床、數(shù)控齒輪加工機(jī)床、加工中心等。盡管這些機(jī)床在加工工藝方面存在很大差異，具體的控制方法也各不相同，但它們都適合于單件、小批量和多品種的零件加工，具有很高的生產(chǎn)率和自動(dòng)化程度。

2)金屬成型類數(shù)控機(jī)床這類數(shù)控機(jī)床如數(shù)控折彎機(jī)、數(shù)控彎管機(jī)、數(shù)控沖床等。3)數(shù)控特種加工及其他類型機(jī)床這類數(shù)控機(jī)床如數(shù)控線切割機(jī)床、數(shù)控火焰切割機(jī)、數(shù)控三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)、數(shù)控電火花加工機(jī)床等。

2、按運(yùn)動(dòng)軌跡分類

1）點(diǎn)位控制這類機(jī)床只控制運(yùn)動(dòng)部件從一個(gè)位置到另一個(gè)位置的準(zhǔn)確定位，不管中間的移動(dòng)軌跡如何，在移動(dòng)的過程中不進(jìn)行切削加工，對(duì)兩點(diǎn)之間的移動(dòng)速度及運(yùn)動(dòng)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(dòng)，在以慢速接近終點(diǎn)。常見的有數(shù)控鉆床、數(shù)控坐標(biāo)鏜床、數(shù)控沖床等。

2）點(diǎn)位直線控制這類機(jī)床的特點(diǎn)是運(yùn)動(dòng)部件不僅要實(shí)現(xiàn)由一個(gè)位置到另一個(gè)位置的精確移動(dòng)定位，而且能夠?qū)崿F(xiàn)平行坐標(biāo)軸方向或45°的直線軌跡運(yùn)動(dòng)的直線切削加工運(yùn)動(dòng)。常見的有簡(jiǎn)易數(shù)控車床。數(shù)控鏜銑床等。3）輪召廓控制這類數(shù)控彩機(jī)床能夠積對(duì)兩個(gè)或孕兩個(gè)以上僚的運(yùn)動(dòng)坐物標(biāo)的位移鋒及速度進(jìn)細(xì)行連續(xù)相窯關(guān)的控制檔，可以進(jìn)倉行曲線或完曲面的加蔽工。?？刂芚壓、Y坐想標(biāo)控制Y剖、Z和殘Z、X丈坐標(biāo)輪廓控制搖數(shù)控機(jī)床1.平面剛輪廓加工紅的數(shù)控機(jī)孟床2.空吃間輪廓援加工的柄數(shù)控機(jī)器床（1）2免坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)鎮(zhèn)用“行切富法”加工（2）昂2坐標(biāo)量半聯(lián)動(dòng)全加工（3）3懸坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)該加工（4）借4坐標(biāo)依聯(lián)動(dòng)加狐工（5）5妖坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)躬加工1.3.癢3．按伺系服系統(tǒng)分顧類1.開環(huán)數(shù)門控機(jī)床開環(huán)控虹制數(shù)控旦機(jī)床的典特點(diǎn)是流其控制沸系統(tǒng)不某帶反饋也裝置，致通常使氣用步進(jìn)窩電機(jī)作喜為伺服探執(zhí)行機(jī)罵構(gòu)。開撿環(huán)控制椒系統(tǒng)結(jié)查構(gòu)簡(jiǎn)單恭，制造厚成本低黨，系統(tǒng)胸對(duì)移動(dòng)痕部件的壓實(shí)際位部移量不翻進(jìn)行測(cè)澆量，也住不進(jìn)行再誤差校魄正。開奸環(huán)系統(tǒng)胡僅適用杜與加工苦精度要辨求不是躲很高的炒中小型洗數(shù)控機(jī)漢床。具歇有結(jié)構(gòu)恢簡(jiǎn)單、豬價(jià)格低洋廉、調(diào)肺試方便干等優(yōu)點(diǎn)受，但通日常輸出眾的扭矩桶值大小僚受到限筐制，而直且當(dāng)輸傻入的頻巷率較高榆時(shí)，容新易產(chǎn)生探失步，王難以實(shí)俘現(xiàn)運(yùn)動(dòng)新部件的心控制。開環(huán)控制繪機(jī)床圖例2.閉環(huán)數(shù)控壇機(jī)床這類機(jī)售床帶有漿檢測(cè)裝萍置，直膨接對(duì)工戚作臺(tái)的蜜位移量橡進(jìn)行測(cè)雁量。該莊系統(tǒng)可貿(mào)以消除柴包括工旦作臺(tái)傳著動(dòng)鏈在踩內(nèi)的運(yùn)揮動(dòng)誤差臟，定位狼精度高糕，調(diào)節(jié)笨速度快劑。但調(diào)影試工作骨比較困駕難，制葡造成本悼高。適捉用于精醋度要求蛛很高的丙數(shù)控機(jī)清床。相比于扎開環(huán)數(shù)共控機(jī)床傻，閉環(huán)簡(jiǎn)數(shù)控機(jī)匙床精度龍更高，溫速度更航快，驅(qū)飾動(dòng)功率沉更大，襪但是，照這類機(jī)季床價(jià)格瓜昂貴，能對(duì)機(jī)床史結(jié)構(gòu)及脫傳動(dòng)鏈屑依然提結(jié)出了嚴(yán)飲格的要腿求。傳魄動(dòng)鏈的甘剛度、農(nóng)間隙，捏導(dǎo)軌的健低速運(yùn)穩(wěn)動(dòng)特性勻，機(jī)床疫結(jié)構(gòu)的灣抗振性刻等因素殼都會(huì)增定加系統(tǒng)吩調(diào)試?yán)须y。閉驗(yàn)環(huán)系統(tǒng)單設(shè)計(jì)和鍬調(diào)整得癢不好，摟很容易畜造成系怠統(tǒng)的不扛穩(wěn)定。序所以，活閉環(huán)控衛(wèi)制數(shù)控殺機(jī)床主四要用于霧一些精門度要求拐很高的辱鏜銑床翼、超精附車床、另超精磨慢床等。3.半閉環(huán)數(shù)茶控機(jī)床這類數(shù)悲控機(jī)床遺是在進(jìn)蛇給電動(dòng)擺機(jī)的軸由端安裝朵角位移低測(cè)量元票件，通拴過測(cè)量擠電動(dòng)機(jī)岔軸的旋嫩轉(zhuǎn)角位端移并經(jīng)棕過一定霧的換算鋸來代替孕測(cè)量工算作臺(tái)的欣直線位扶移。這允類系統(tǒng)燦未將絲底桿螺母距副、齒影輪傳動(dòng)挎副等傳瓦動(dòng)誤差嘆包含在岸控制系尼統(tǒng)中，窄其精度紀(jì)介于開梨環(huán)和閉毯環(huán)之間輩，但調(diào)供試卻比呼較方便勿，得到臥廣泛的謀應(yīng)用。1.3絲式.4．兵按控制肢系統(tǒng)功嚇能水平躺分按控制系經(jīng)統(tǒng)的功能劈燕水平，可不以把數(shù)控膀機(jī)床分為喪經(jīng)濟(jì)型、司普及型、名高級(jí)型三儉類，主要霞由技術(shù)參蔑數(shù)、功能接指標(biāo)、關(guān)揉鍵部件的振功能水平璃來決定。柄這些指標(biāo)錄具體包括CPU性能、分咐辨率、進(jìn)走給速度、艦伺服性能頂、通信功市能、聯(lián)動(dòng)她軸數(shù)等。1)經(jīng)濟(jì)型卸數(shù)控機(jī)工床這類數(shù)控制機(jī)床通常背為低檔數(shù)遠(yuǎn)控機(jī)床，痛一般采用8位CPU或單片趙機(jī)控制隙，分辨亭率為10自μm，進(jìn)給獻(xiàn)速度為8～15m啟/min，采用步編進(jìn)電機(jī)驅(qū)送動(dòng)。低檔丸數(shù)控機(jī)床接最多聯(lián)動(dòng)拋軸數(shù)為二局軸或三軸館，具有簡(jiǎn)尊單CRT字符顯甩示或數(shù)售碼管顯榜示功能除，無通辰信功能蘭。2)普及型慘數(shù)控機(jī)悶床這類數(shù)控匹機(jī)床通常隨為中檔數(shù)聲控機(jī)床，些一般采用16位或更非高性能樂的CPU，分辨率獸在1μ岔m以內(nèi)，裝進(jìn)給速燭度為15～24m念/min，采用交織流或直流棍伺服電機(jī)雷驅(qū)動(dòng)；聯(lián)己動(dòng)軸數(shù)為3～5軸；有較每齊全的CRT顯示及很值好的人機(jī)赤界面，大匯量采用菜看單操作，騰不僅有字總符，還有夠平面線性解圖形顯示喉功能、人亦機(jī)對(duì)話、膨自診斷等晚功能；具衣有RS2饑32或DNC接口，通御過DNC接口，孟可以實(shí)注現(xiàn)幾臺(tái)徐數(shù)控機(jī)步床之間骨的數(shù)據(jù)猾通信，房誠也可以驚直接對(duì)怨幾臺(tái)數(shù)發(fā)控機(jī)床別進(jìn)行控尚制。3)高級(jí)型數(shù)廢控機(jī)床這類數(shù)控荷機(jī)床通常太為高檔數(shù)泳控機(jī)床，就一般采用32位或64位CPU，并采氏用精簡(jiǎn)揚(yáng)指令集RISC作為中央漲處理單元擇，分辨率牽可達(dá)0.1忘μm，進(jìn)給諸速度為15～100猾m/mi摟n，采用數(shù)創(chuàng)字化交流毀伺服電機(jī)滑驅(qū)動(dòng)，聯(lián)密動(dòng)軸數(shù)在亂五軸以上碼，有三維褲動(dòng)態(tài)圖形治顯示功能托。高檔數(shù)鵝控機(jī)床具唉有高性能挎通信接口靜，具備聯(lián)濾網(wǎng)功能，教通過采用MAP稠(制造自動(dòng)屋化協(xié)議)等高級(jí)工棄業(yè)控制網(wǎng)碎絡(luò)或Ethe屬rnet狠(以太網(wǎng))，可實(shí)現(xiàn)哈遠(yuǎn)程故障施診斷和維巧修，為解窮決不同類括型不同廠罵家生產(chǎn)的李數(shù)控機(jī)床復(fù)的聯(lián)網(wǎng)和赴數(shù)控機(jī)床桌進(jìn)入FMS(柔性制造姑系統(tǒng))和CIMS粱(計(jì)算機(jī)集材成制造系剖統(tǒng))等制造灑系統(tǒng)創(chuàng)級(jí)造了條怖件。上述這剛種分類津方式?jīng)]剩有嚴(yán)格茶的界限逗，經(jīng)濟(jì)劈燕型數(shù)控艦是相對(duì)搖于標(biāo)準(zhǔn)苗數(shù)控而撇言的，煮在不同為時(shí)期、奮不同國忽家的含燒義是不協(xié)一樣的寇。區(qū)別雜于經(jīng)濟(jì)攜型數(shù)控診，把功廟能比較駁齊全的從數(shù)控系艙統(tǒng)稱為僵全功能本數(shù)控，五也稱為胖標(biāo)準(zhǔn)型毒數(shù)控。1.3眼數(shù)撞控技術(shù)雀的發(fā)展1．?dāng)?shù)控底技術(shù)的發(fā)貍展史從195惜2年世界上境第一臺(tái)數(shù)相控銑床問雷世至今50多年中傭，隨著裳微電子箭技術(shù)的新不斷發(fā)翠展，特牧別是計(jì)探算機(jī)技迎術(shù)的發(fā)徐展，數(shù)頑控系統(tǒng)呆經(jīng)歷了滑從硬線侍數(shù)控到看計(jì)算機(jī)綱數(shù)控兩號(hào)個(gè)階段重和從電錦子管數(shù)所控到基是于個(gè)人宴計(jì)算機(jī)鍛平臺(tái)的膜數(shù)控共拍五代的殼發(fā)展。(1)阻195態(tài)2年美國源研制出尾第一代擾數(shù)控機(jī)屈床，其債數(shù)控系合統(tǒng)采用果電子管劫、繼電厭器、模關(guān)擬電路屯組成，輔體積龐錄大，價(jià)楚格昂貴左。(2)抵195將9年數(shù)控蟲系統(tǒng)中冰開始廣聰泛采用扛晶體管棵和印刷音電路板義，數(shù)控苗系統(tǒng)跨慣入第二吹代。第倘二代數(shù)瀉控系統(tǒng)澆體積縮汽小，成辮本有所呼下降。援從196矛0年開始紗，其他米一些工描業(yè)國家筋如德國刑、日本堤等都陸堆續(xù)開發(fā)器、生產(chǎn)啟并使用棍了數(shù)控炕機(jī)床。(3)玻196防5年出現(xiàn)維了小規(guī)做模集成島電路，夸數(shù)控系宰統(tǒng)發(fā)展余到第三棗代。第上三代數(shù)艇控系統(tǒng)仁不僅體撈積小、從功率消樣耗少，織且可靠額性提高尼，價(jià)格青進(jìn)一步議下降。196規(guī)7年，英姜國首先醫(yī)把幾臺(tái)喘數(shù)控機(jī)漲床聯(lián)結(jié)咽成具有么柔性的召加工系消統(tǒng)，這爐就是最行初的柔穴性制造幻玉系統(tǒng)(FM碼S)；之后，慣美國、日塞本也相繼枕進(jìn)行了開閉發(fā)和應(yīng)用摘。以上這伍三代數(shù)鞋控系統(tǒng)扇主要由稍電路的姨硬件和澆連線組旗成，稱辱為硬線社數(shù)控系生統(tǒng)，具臺(tái)有很多黎硬件和閣連線特駛點(diǎn)，電餃路復(fù)雜堂，可靠怠性不高樣。裝有手這類數(shù)對(duì)控系統(tǒng)章的機(jī)床閃稱為普沫通數(shù)控兔機(jī)床(NC勺)。(4)隨著計(jì)算輪機(jī)技術(shù)的墊發(fā)展，小偉型計(jì)算機(jī)修的價(jià)格急郵劇下降，無小型計(jì)算臭機(jī)開始取海代專用數(shù)?？赜?jì)算機(jī)腿，使數(shù)控?zé)到y(tǒng)進(jìn)入尊了以小型霧計(jì)算機(jī)化闖為特征的抹第四代，錫數(shù)控的許偉多功能由鈴軟件程序少來實(shí)現(xiàn)。1970年，這碰種系統(tǒng)液首次出殼現(xiàn)在美賣國芝加出哥國際梯機(jī)床展帝覽會(huì)上輕。(5)織1銅974年，以冤微處理抽器為核象心的數(shù)?？叵到y(tǒng)縫問世，寧標(biāo)志著麻數(shù)控系獄統(tǒng)進(jìn)入斤第五代銹。30多年來撿，微處互理器數(shù)絕控系統(tǒng)夸的數(shù)控砌機(jī)床得槍到了飛嘩速的發(fā)名展和廣星泛的應(yīng)涂用。（6）良19食90年稍開始，蓮數(shù)控系血統(tǒng)轉(zhuǎn)向槐基于p繞c機(jī)，貿(mào)進(jìn)入到茂第六代庸。第四、西五、六啄代數(shù)控茅系統(tǒng)主詠要由計(jì)礙算機(jī)硬坐件和軟驗(yàn)件組成虛，通常燭稱為計(jì)甲算機(jī)數(shù)桶控系統(tǒng)(CNC悉)；又由于他其利用存拔儲(chǔ)在存儲(chǔ)豆器里的軟雖件控制系砍統(tǒng)工作，治因此也稱角為軟件數(shù)乎控系統(tǒng)。揮這種系統(tǒng)攀容易擴(kuò)大拉功能，柔之性好，可卻靠性高。數(shù)控系苗統(tǒng)經(jīng)過50多年的不放斷發(fā)展，床功能越來厚越完善，刊使用越來碰越方便，庸可靠性越跳來越高，獄性能價(jià)格膏比越來越致好。以FAN們UC為例，1991年開發(fā)瘦成功的FS1誤5系統(tǒng)與1971年開發(fā)輪的FS2紙20系統(tǒng)相比袍，體積只牢有后者的1/1矛0，加工精獵度提高了10倍，可忙靠性提朵高了30倍以上。往新一代數(shù)啊控系統(tǒng)技場(chǎng)術(shù)水平的例提高，促喇進(jìn)了數(shù)控貴機(jī)床性能劃的提高：駕數(shù)控機(jī)床喪的控制軸棵數(shù)已從單莫軸的點(diǎn)位倒控制、兩比軸聯(lián)動(dòng)發(fā)針展到五軸繪以上的聯(lián)虹動(dòng)；許多分?jǐn)?shù)控機(jī)床林具有自適化應(yīng)控制、肝自動(dòng)檢測(cè)厲、軟件精鳥度補(bǔ)償、栗自動(dòng)換刀趴、自動(dòng)交查換工件、巾動(dòng)態(tài)加工糞圖像顯示獄、現(xiàn)場(chǎng)編西程、機(jī)床互故障自診縱斷等功能呆；某些機(jī)貫床還帶有宮自動(dòng)監(jiān)控暈刀具破損腐、磨損、睛切削振動(dòng)殼、主軸功富率超載監(jiān)色控等裝置員。2．?dāng)?shù)深控機(jī)床議和數(shù)控脖系統(tǒng)的碼發(fā)展趨快勢(shì)1)高速化速度和精筐度是數(shù)控哄機(jī)床的兩蘆個(gè)重要指今標(biāo)，它直策接關(guān)系到恨加工效率憶和產(chǎn)品質(zhì)溪量。高速盲切削可以賴減小切削散深度，有肉利于克服備機(jī)床振動(dòng)演、降低傳晴入零件的旗熱量及減話小熱變形寧，從而提哨高加工精沸度，改善坊加工表面壇質(zhì)量。新離一代高速逮數(shù)控機(jī)床救的車削和隙銑削的切源削速度已恒達(dá)到500謝0～800蛋0m削/mi趙n以上，主呢軸轉(zhuǎn)速在30便000勾r/吐min以上(有的高格達(dá)100鐵00季0r嚼/mi季n)，數(shù)控鏟機(jī)床能漁在極短勿時(shí)間內(nèi)酒實(shí)現(xiàn)升卻速和降晉速，以兼保持很段高的定躁位精度紀(jì)；工作辨臺(tái)的移徒動(dòng)速度拖，在分忌辨率為1μm時(shí)，可極達(dá)100硬m/mi驚n以上，另在分辨探率為0.1凳μm時(shí)，可達(dá)240m噴/min以上；皺自動(dòng)換嫂刀時(shí)間兄在1秒以內(nèi)責(zé)，工作描臺(tái)交換敲時(shí)間在2.5秒以內(nèi)，偏并且高速隊(duì)化的趨勢(shì)想有增無減詢。目前，數(shù)埋控系統(tǒng)采種用更高位芒數(shù)、頻率祖的處理器偷，以提高礎(chǔ)系統(tǒng)的運(yùn)鋼算速度；佳采用超大我規(guī)模的集襯成電路和業(yè)多微處理洽器機(jī)構(gòu)，炕以提高系瘦統(tǒng)的數(shù)據(jù)勵(lì)處理能力溜；采用直煙線電機(jī)直封接驅(qū)動(dòng)工梢作臺(tái)的直詞線伺服進(jìn)償給方式，會(huì)使其高速笛度和動(dòng)態(tài)疼響應(yīng)特性擋相當(dāng)優(yōu)越距；為適應(yīng)壘超高速加囑工的要求睬，數(shù)控機(jī)陷床采用主伯軸電機(jī)與往機(jī)床主軸蟻合二為一料的結(jié)構(gòu)形嫁式，實(shí)現(xiàn)淚了變頻電應(yīng)動(dòng)機(jī)與機(jī)曬床主軸的傅一體化；愿主軸電機(jī)言的軸承采身用磁浮軸斃承、液體蝕動(dòng)靜壓軸當(dāng)承或陶瓷蠻滾動(dòng)軸承癥等形式；影目前陶瓷涂刀具和金口剛石涂層視刀具已開虎始得到應(yīng)君用。2)高精度終化數(shù)控系封統(tǒng)帶有戶高精度鐘的位置勢(shì)檢測(cè)裝靠置，并箏通過在起線自動(dòng)應(yīng)補(bǔ)償(實(shí)時(shí)補(bǔ)償)技術(shù)來消幅除或減少央熱變形、堡力變形和什刀具磨損宋的影響，混使加工一誘致性的精醫(yī)度得到保盼證，進(jìn)一償步提高了塊定位精度爭(zhēng)。普通數(shù)尼控加工的鎖尺寸精度徐通常可達(dá)5μm，精密級(jí)賽加工中心仇的加工精隱度通?？射J達(dá)1μ簽m，最高的競(jìng)尺寸精度膊可達(dá)0.01轉(zhuǎn)μm。隨著現(xiàn)垃代科學(xué)技架術(shù)的發(fā)展屋，對(duì)超精夢(mèng)密加工技錦術(shù)不斷提遼出新的要缸求。新材貢料、新零脅件的出現(xiàn)符以及更高霞精度要求歌的提出等耳都需要超淺精密加工探工藝，發(fā)微展新型超腔精密加工薄機(jī)床，完叛善現(xiàn)代超早精密加工衣技術(shù)，是娘適應(yīng)現(xiàn)代照科技必由傲之路。3)多功能化數(shù)控機(jī)床期的發(fā)展已距經(jīng)模糊了擊粗、精加脈工工序的授概念，加碗工中心的船出現(xiàn)打破跡了傳統(tǒng)的學(xué)工序界限足和分開加貿(mào)工的工藝怨規(guī)程。配把有自動(dòng)換晌刀機(jī)構(gòu)(刀庫容英量可達(dá)100把以上)的各類直加工中錫心，能妻在同一嬸臺(tái)機(jī)床姥上同時(shí)礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)銑趕削、鏜描削、鉆參削、車指削、鉸慈孔、擴(kuò)怒孔、攻直螺紋等科多種工違序加工驅(qū)。現(xiàn)代枯數(shù)控機(jī)靠床還采拘用了多盞主軸、釘多面體沉切削，溪即同時(shí)男對(duì)一個(gè)疫零件的蒼不同部片位進(jìn)行姨不同方威式的切翼削加工券，減少擇了在不農(nóng)同數(shù)控舌機(jī)床間美進(jìn)行工悉序的轉(zhuǎn)蹈換而引授起的待鼠工以及臣多次上迫下料等耕時(shí)間。歇近年來逮，又相門繼出現(xiàn)兩了許多缸跨度更述大的功梁能集中乒的超復(fù)僅合化數(shù)出控機(jī)床徐。4)智能化隨著人工陪智能在計(jì)謠算機(jī)領(lǐng)域降中的應(yīng)用乓，數(shù)控系義統(tǒng)引入了潛自適應(yīng)控促制、模糊或系統(tǒng)和神安經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的肺控制機(jī)理蕉，使新一鄰代數(shù)控系膠統(tǒng)具有自補(bǔ)動(dòng)編程、愧模糊控制死、前饋控縱制、學(xué)習(xí)應(yīng)控制、自址適應(yīng)控制渣、工藝參膀數(shù)自動(dòng)生求成、三維慌刀具補(bǔ)償輸、運(yùn)動(dòng)參勻數(shù)動(dòng)態(tài)補(bǔ)史償?shù)裙δ苌?，而且人芳機(jī)界面極躁為友好，獸并具有故檢障診斷專除家系統(tǒng)，柔使自診斷深和故障監(jiān)問控功能更嗚加完善。5)高柔性化數(shù)控機(jī)猛床在提組高單機(jī)油柔性化厘的同時(shí)脆，正朝煉著單元引柔性化陰和系統(tǒng)辱柔性化鈴方向發(fā)居展。柔完性制造利系統(tǒng)(FM首S)是一種在田批量生產(chǎn)躺下，高柔號(hào)性和高自蘿動(dòng)化程度坐的制造系過統(tǒng)，它綜妙合了高效晌、高質(zhì)量旨及高柔性宵的特點(diǎn)，串解決了長臟期以來中恢小批量以笑及中大批冊(cè)量、多品綢種產(chǎn)品生密產(chǎn)自動(dòng)化戀的技術(shù)難浩題。為了澡適應(yīng)柔性藏制造系統(tǒng)主和計(jì)算機(jī)雜集成系統(tǒng)燭的要求，送數(shù)控系統(tǒng)持具有遠(yuǎn)距傍離串行接乖口，甚至杠可以聯(lián)網(wǎng)類，實(shí)現(xiàn)了秘?cái)?shù)控機(jī)床朗之間的數(shù)棕?fù)?jù)通信，吩也可以直統(tǒng)接對(duì)多臺(tái)嫂數(shù)控機(jī)床對(duì)進(jìn)行控制準(zhǔn)。6)可靠性鎖最大化數(shù)控機(jī)床美的可靠性蘋一直是用莊戶最關(guān)心經(jīng)的指標(biāo)。涉數(shù)控系統(tǒng)這繼續(xù)向高糞集成度方巧向發(fā)展，振以減少元薪器件的數(shù)夕量來提高撤可靠性，銳同時(shí)使系眾統(tǒng)更加小扛型化、微曉型化；利戀用多CPU的優(yōu)勢(shì)，竹實(shí)現(xiàn)故障噴自動(dòng)排除末，增強(qiáng)可詞靠性。此外，俗數(shù)控機(jī)伶床也在樸朝著模遷塊化、勵(lì)專門化降、個(gè)性阿化方向認(rèn)發(fā)展。渡數(shù)控機(jī)童床結(jié)構(gòu)耳模塊化毯，以適刺應(yīng)數(shù)控捕機(jī)床多策品種、佛小批量憂加工零脾件的特持點(diǎn)；數(shù)濱控功能翼專門化倘，以使脈機(jī)床性機(jī)能價(jià)格嘴比顯著指提高；蛋個(gè)性化款也是近憂幾年來脊數(shù)控機(jī)腹床特別勉明顯的中發(fā)展趨錫勢(shì)。3先進(jìn)制淚造系統(tǒng)絞簡(jiǎn)介數(shù)字控制占系統(tǒng)數(shù)字控矩制系統(tǒng)(DNC系統(tǒng))是用一蛛臺(tái)計(jì)算苦機(jī)直接惡控制多陽臺(tái)機(jī)床漸進(jìn)行零克件加工餐或裝備棄的系統(tǒng)枝，又稱漢群控系腰統(tǒng)，它膝在20世紀(jì)60年代末開烘始出現(xiàn)。餓在DNC系統(tǒng)中，唉基本保留燈了原來各炒數(shù)控機(jī)床污的CNC系統(tǒng)，潑并與DNC系統(tǒng)的中律央計(jì)算機(jī)孝組成計(jì)算遞機(jī)網(wǎng)絡(luò)，襲實(shí)現(xiàn)了分惠級(jí)控制管塑理。DNC系統(tǒng)具臺(tái)有如下租特點(diǎn)：攪①具有計(jì)算緞機(jī)集中處邁理和分時(shí)唯控制的能燃力；②具有現(xiàn)帖場(chǎng)自動(dòng)覽編程和錄對(duì)零件田程序進(jìn)陷行編輯怒和修改舍的能力擋，使編斬程與控倘制相結(jié)每合，而促且零件揀程序存震儲(chǔ)容量唐大；③具有生呼產(chǎn)管理到、作業(yè)貿(mào)調(diào)度、局工況顯紀(jì)示監(jiān)控裁和刀具食壽命管單理的能悅力。1)間接型DNC系統(tǒng)間接型DNC系統(tǒng)配味有集中艘管理和漏控制的久中央計(jì)敏算機(jī)，諒并在中蛛央計(jì)算塞機(jī)和數(shù)渴控機(jī)床冰的數(shù)控員裝置之就間加有古通信接辛口，如司圖1-8所示。各頁機(jī)床的數(shù)枯控裝置依店然承擔(dān)著魔原來的控突制功能，則中央計(jì)算就機(jī)配備的吧大容量外渡存儲(chǔ)器中蔬存放著每唉臺(tái)數(shù)控機(jī)繩床所需的獻(xiàn)零件加工漂計(jì)劃和加脹工程序，沃可適時(shí)調(diào)降至計(jì)算機(jī)些的內(nèi)存中須。計(jì)算機(jī)防根據(jù)需要霞以中斷方獅式向發(fā)出通請(qǐng)求的某幅臺(tái)數(shù)控機(jī)救床的通信堅(jiān)接口傳送涉所需的加鞭工程序。間接型DNC系統(tǒng)比較俘容易建立異，由于機(jī)牧床的數(shù)控讀裝置未簡(jiǎn)毒化，硬件釣成本較高裹。2)直接型DNC系統(tǒng)在直接牧型DNC系統(tǒng)中圓，數(shù)控用機(jī)床不絲式再配備咱數(shù)控裝山置，只喪需配置時(shí)一個(gè)簡(jiǎn)諒單的機(jī)把床控制仔器(Ma泛chi糧ne鈔Con輪tro托l(wèi)U克nit，MCU)，用于供數(shù)據(jù)傳踩輸、驅(qū)股動(dòng)控制滴和手工冊(cè)操作，心原來由渠數(shù)控裝浙置完成陵的插補(bǔ)煉運(yùn)算由紫中央計(jì)期算機(jī)或女接口電指路完成扛，如圖1-9所示。直接控淚制型DNC系統(tǒng)的煉數(shù)控機(jī)詞床，其蠶控制功斯能主要婦由計(jì)算臘機(jī)軟件善執(zhí)行，折所以靈吧活性大報(bào)，適應(yīng)羞性強(qiáng)，筑可靠性感也比較電高，但雪是投資凈比較大苗。圖1-8間接型DNC系統(tǒng)圖1-9直接型DNC系統(tǒng)為滿足糟現(xiàn)代生陸產(chǎn)中的擔(dān)多品種扇、中小錯(cuò)批量、惑產(chǎn)品更味新?lián)Q代擠周期快填的要求徐，出現(xiàn)梳許多先汗進(jìn)制造返方法和魔系統(tǒng)，掉概括起萄來主要秘有：1.柔務(wù)性制造漏單元(團(tuán)FMC朽)2.柔乳性制造受系統(tǒng)(乞FMS診)3.計(jì)算易機(jī)集成制睬造系統(tǒng)(顫CIMS臺(tái))在這里雕，我們笑主要介放紹一下舟FMC當(dāng)、FM墻S的定閱義以及酒它們的躲特點(diǎn)等姻。柔性制發(fā)造單元撞（FM割C）1.F暗MC的概柿念柔性制造約單元（F紫lexi受ble壞Manu浸fact秩urin夫gCe頸ll，簡(jiǎn)專稱FMC拉）由一臺(tái)千或多臺(tái)數(shù)叛控設(shè)備，謊自動(dòng)化物躍流存儲(chǔ)、六傳輸和交聾換裝置，縱及一臺(tái)單本元控制計(jì)俊算機(jī)組成熄。單元控鏟制計(jì)算機(jī)詢協(xié)調(diào)和控羅制單元內(nèi)穗各設(shè)備的潔運(yùn)行并與常上級(jí)計(jì)算姿機(jī)通信。2.袋FMC源的組成一般情慌況下，逼FMC鎖中存在緣瑞著信息趣流、物穩(wěn)流和加默工三個(gè)光子系統(tǒng)綢。信息品流子系序統(tǒng)包括警FMC資控制系