數(shù)控機床技術(shù)

概述第一章概述1.1數(shù)控機床控制系統(tǒng)的構(gòu)成1.2現(xiàn)代控制技術(shù)及發(fā)展

概述1.1數(shù)控機床控制系統(tǒng)的構(gòu)成1.1.1數(shù)控技術(shù)數(shù)字控制（NumericalControl）技術(shù)，簡稱數(shù)控（NC）技術(shù)，是指用數(shù)字指令來控制機器的動作。數(shù)控技術(shù)是采用數(shù)字代碼形式的信息，按給定的工作程序、運動速度和軌跡，對被控制的對象進行自動操作的一種技術(shù)。如果一種設(shè)備的控制過程是以數(shù)字形式來描繪的，其工作過程是可編程序的，并能在程序控制下自動地進行，那么這種設(shè)備就稱為數(shù)控設(shè)備。概述1.1.2數(shù)控設(shè)備的組成數(shù)控設(shè)備是由數(shù)控系統(tǒng)和被控對象組成。但從組成一臺完整的數(shù)控機床上講，一般由控制介質(zhì)、數(shù)控系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)、強電控制柜、機床本體和各類輔助裝置組成，其框圖如圖1-1所示。概述（一）控制介質(zhì)控制介質(zhì)又稱信息載體，是人與數(shù)控機床之間的媒介物質(zhì)，反映了數(shù)控加工中全部信息?？刂平橘|(zhì)有多種形式，它隨著數(shù)控裝置的類型不同而不同，常用的有穿孔紙帶、穿孔卡、磁帶、磁盤等。還有的采用數(shù)碼撥盤、數(shù)碼插銷或利用鍵盤直接將程序及數(shù)據(jù)輸入。另外，隨著CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展，有些數(shù)控設(shè)備利用CAD/CAM軟件在其計算機上編程，然后通過計算機與數(shù)控系統(tǒng)通信，將程序和數(shù)據(jù)直接傳送給數(shù)控裝置。概述（二）數(shù)控裝置數(shù)控裝置是數(shù)控系統(tǒng)的核心?，F(xiàn)代的數(shù)控裝置普遍采用通用計算機作為數(shù)控裝置的主要硬件，包括微型機系統(tǒng)的基本組成部分，CPU、存儲器、局部總線以及輸入輸出接口等；軟件部分就是我們所說的數(shù)控系統(tǒng)軟件。數(shù)控裝置的基本功能是，讀入零件加工程序，根據(jù)加工程序所指定零件形狀，計算出刀具中心的移動軌跡，并按照程序指定的進給速度，求出每個微小的時間段（插補周期）內(nèi)刀具應(yīng)該移動的距離，在每個時間段結(jié)束前，把下一個時間段內(nèi)刀具應(yīng)該移動的距離送給伺服單元。概述（三）伺服系統(tǒng)伺服系統(tǒng)是數(shù)控機床的執(zhí)行結(jié)構(gòu)，是數(shù)控系統(tǒng)和機床本體之間的電氣聯(lián)系環(huán)節(jié)。主要由伺服電動機、驅(qū)動控制系統(tǒng)和位置檢測與反饋裝置等組成。伺服電動機是系統(tǒng)的執(zhí)行元件，驅(qū)動控制系統(tǒng)則是伺服電動機的動力源。數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出的指令信號與位置反饋信號比較后作為位移指令，再經(jīng)過驅(qū)動控制系統(tǒng)的功率放大后，驅(qū)動電動機運轉(zhuǎn)，通過機械傳動裝置拖動工作臺或刀架運動。概述（四）強電控制柜強電控制柜主要用來安裝機床強電控制的各種電氣元件，除了提供數(shù)控、伺服等一類弱電控制系統(tǒng)的輸入電源，以及各種短路、過載、欠壓等電氣保護外，主要在PLC的輸出接口與機床各類輔助裝置的電氣執(zhí)行元件之間起連接作用，控制機床輔助裝置如各種交流電動機、液壓系統(tǒng)電磁閥或電磁離合器等。概述概述（五）輔助裝置輔助裝置主要包括自動換刀裝置ATC（AutomaticToolChanger）自動交換工作臺機構(gòu)APC（AutomaticPalletCh-anger）、工件夾緊放松機構(gòu)、回轉(zhuǎn)工作臺、液壓控制系統(tǒng)、潤滑裝置、切削液控制裝置、排屑裝置、過載和保護裝置等。（六）機床本體數(shù)控機床的本體是指機械結(jié)構(gòu)實體?？梢栽谄胀C床的基礎(chǔ)上改裝，也可以單獨設(shè)計。與傳統(tǒng)的普通機床相比較，數(shù)控機床的機械部分具有以下一些特點：概述（1）數(shù)控機床采用了高性能的主軸及伺服傳動系統(tǒng)，機械傳動結(jié)構(gòu)簡化，傳動鏈較短，傳動精度高等特點。（2）數(shù)控機床機械結(jié)構(gòu)具有較高的剛度，阻尼精度及耐磨性，熱變形小。（3）更多地采用高效傳動部件，一般采用滾珠絲杠副、直線滾動導(dǎo)軌副或塑料涂層導(dǎo)軌等。具有完善的刀具自動交換及管理系統(tǒng)。概述（七）位置檢測裝置位置檢測裝置也稱反饋元件，通常安裝在機床的工作臺上或絲杠上，用來檢測工作臺的實際位移或絲杠的實際轉(zhuǎn)角。在閉環(huán)控制系統(tǒng)中這個實際位移或轉(zhuǎn)角有的要反饋給數(shù)控裝置，由數(shù)控裝置計算出實際位置和指令位置之間的差值，并根據(jù)這個差值的方向和大小，去控制機床，使之朝著減小誤差的方向移動。位置檢測裝置的精度直接決定了數(shù)控機床的加工精度。概述1.1.3數(shù)控機床控制系統(tǒng)的構(gòu)成數(shù)控機床進行加工時，首先必須將工件的幾何數(shù)據(jù)和工藝數(shù)據(jù)按規(guī)定的代碼和格式編制成數(shù)控加工程序，并用適當(dāng)?shù)姆椒▽⒓庸こ绦蜉斎霐?shù)控系統(tǒng)。數(shù)控系統(tǒng)對輸入的加工程序進行數(shù)據(jù)處理，輸出各種信息和指令，控制機床各部分按規(guī)定有序地動作。這些信息和指令最基本的包括：各坐標(biāo)軸的進給速度、進給方向和進給位移量，各狀態(tài)控制的I/O信號等。概述伺服系統(tǒng)的作用就是將進給位移量等信息轉(zhuǎn)換成機床的進給運動，數(shù)控系統(tǒng)要求伺服系統(tǒng)正確、快速地跟隨控制信息，執(zhí)行機械運動，同時，位置反饋系統(tǒng)將機械運動的實際位移信息反饋至數(shù)控系統(tǒng)，以保證位置控制精度?？傊?，數(shù)控機床的運行在數(shù)控系統(tǒng)的控制下，處于不斷地計算、輸出、反饋等控制過程中，從而保證刀具和工件之間相對位置的準確性。與其他加工方法相比，數(shù)控機床有以下優(yōu)點：概述（1）數(shù)控系統(tǒng)取代了普通機床的手工操縱，具有充分的柔性，只要編制成零件程序就能加工出零件。（2）零件加工精度一致性好，避免了普通機床加工時人為因素的影響。（3）生產(chǎn)周期較短，特別適合小批量、單件的加工。（4）可加工復(fù)雜形狀的零件，如二維輪廓或三維輪廓加工。（5）易于調(diào)整機床，與其他制造方法（如自動機床、自動生產(chǎn)線）相比，所需調(diào)整時間較少。概述從數(shù)控機床最終要完成的任務(wù)看，主要有以下三個方面內(nèi)容：1.主軸運動主軸運動和普通車床一樣，主運動主要完成切削任務(wù)，其動力約占整臺機床動力的70～80％?；究刂剖侵鬏S的正、反轉(zhuǎn)和停止，可自動換檔及無級調(diào)速；對加工中心和有些數(shù)控車床還必須具有定向控制和C軸控制。概述2.進給運動這是數(shù)控機床區(qū)別于普通車床最根本的地方，即用電氣驅(qū)動替代了機械驅(qū)動，數(shù)控機床的進給運動是由進給伺服系統(tǒng)完成的。伺服系統(tǒng)包括伺服驅(qū)動裝置、伺服電動機、進給傳動鏈及位置檢測裝置，如圖1-3所示。伺服控制的最終目的就是機床工作臺或刀具的位置控制，伺服系統(tǒng)中所采取的一切措施，都是為了保證進給運動的位置精度。如對機械傳動鏈進行預(yù)緊和反向間隙調(diào)整；采用高精度的位置檢測裝置；采用高性能的伺服驅(qū)動裝置和伺服電動機，提高數(shù)控系統(tǒng)的運算速度等。概述概述3.輸入/輸出(I/O)數(shù)控系統(tǒng)對加工程序處理后輸出的控制信號除了對進給運行軌跡進行連續(xù)控制外，還要對機床的各種狀態(tài)進行控制，這些狀態(tài)包括主軸的變速控制，主軸的正、反轉(zhuǎn)及停止，冷卻和潤滑裝置的起動和停止，刀具的自動交換，工件夾緊和放松及分度工作臺轉(zhuǎn)位等。例如，通過對機床程序中的M指令、機床的操作面板上的控制開關(guān)及分布，在機床各部位的行程開關(guān)、接近開關(guān)、壓力開關(guān)等輸入元件的檢測，由數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)的可編程控制器（PLC）進行邏輯運算，輸出控制信號驅(qū)動中間繼電器、接觸器、電磁閥及電磁制動器等輸出元件，對冷卻泵、潤滑泵、液壓系統(tǒng)和氣動系統(tǒng)進行控制。概述根據(jù)國餅際標(biāo)準勵《ISO4槍336—神1981均（E）機床數(shù)字趣控制—數(shù)呆控裝置和墳數(shù)控機床省電氣設(shè)備寒之間的接閣口規(guī)范》徐的規(guī)定，超接口分為溜四類。如乖圖1-4柱所示為數(shù)汁控裝置、鑰數(shù)控設(shè)備經(jīng)和機床之袍間的連接翁關(guān)系。第Ⅰ類：芝與驅(qū)動命耗令有關(guān)的刻連接電路奪，主要是極與坐標(biāo)軸超進給驅(qū)動騾和主軸驅(qū)便動的連接元電路。第Ⅱ類：酷數(shù)控裝置毛與測量系截統(tǒng)和測量醬傳感器之頁間的連接秤電路。第Ⅰ類和象第Ⅱ類接拾口傳送的溫信息是數(shù)患控裝置與拜伺服驅(qū)動喘單元、伺利服電動機六、位置檢烏測和速度瓶檢測之間惹的控制信且息及反饋友信息，它賊們屬于數(shù)潑字控制及濤伺服控制曲。概述第Ⅲ類腥：電源皮及保護雕電路。擊由數(shù)控盾機床強未電線路曉中的電勢源控制沉電路構(gòu)全成。強溜電線路帥由電源靈變壓器向、控制觸變壓器費、各種友斷路器伐、保護稅開關(guān)、趟接觸器代、熔斷臭器等連尊接而成鍬，以便鐮為輔助鮮交流電白動機（稻如冷卻孔泵電動方機、潤昆滑泵電喬動機等煩）、電忌磁鐵、踢離合器尊、電磁薯閥等功量率執(zhí)行賭元件供唯電。強逗電線路拼不能與弄低壓下祝工作的伶控制電瘋路或弱飛電線路掃直接連燒接，只辯有通過艇斷路器寫、中間網(wǎng)繼電器匠等器件乞，轉(zhuǎn)換棗成直流兄低電壓儲下工作崗的觸點架的開合蹄動作，衡才能成選為繼電嶺器邏輯各電路和PLC可接收究的電信匆號，反騰之亦然知。第Ⅳ類姥：開/劃關(guān)信號裝和代碼銀信號連沖接電路反。是數(shù)聚控裝置聲與外部葬傳送的杠輸入、珍輸出控扣制信號惑。當(dāng)數(shù)顯控機床攔不帶PLC時，這請些信號撤直接在耐數(shù)控裝受置和機笛床間傳抵送。當(dāng)利數(shù)控裝腐置帶有PLC時，這價些信號偷除極少焰數(shù)的高杏速信號狐外，均躍通過PLC傳送。概述概述1.1.足4數(shù)控株機床的分早類數(shù)控機床賄的種類規(guī)刪格很多，林分類方法先也各不相量同，常見仙的分類有肯以下幾種回方式。1.1做.4.煩1按修被控制倉對象運博動軌跡饑進行分瘦類：（1）霸點位控噴制的數(shù)抽控機床點位控以制數(shù)控彈機床的彈數(shù)控裝園置只要未求能夠數(shù)精確地梢控制一補個坐標(biāo)幸點到另匙一個坐貍標(biāo)點的皇定位精候度，而首不管從嘆一點到考另一點汗是按什縱么軌跡晌運動，向在移動摘過程中住不進行煮任何加蓄工。為垂了精度巾定位和行提高生版產(chǎn)率，獅系統(tǒng)首喜先高速陳運行，筆然后按艇1～3質(zhì)級減速鍵，使之課慢速趨刪近于定缺位點，或減小定國位誤差浙。這類鴿數(shù)控機知床主要良有數(shù)控辣鉆床、滿數(shù)控坐徒標(biāo)鏜床晴、數(shù)控掃沖床、殖數(shù)控點份焊機、哭數(shù)控折搖彎機和獸數(shù)控測恐量機等漂。概述（2）呈直線控跑制的數(shù)品控機床直線控制四數(shù)控機床盞一般要在跑兩點間移鉤動的同時遺進行切削密加工，所顧以不僅要疲求有準確額的定位功炒能，還要早求從一點雹到另一點亮之間按直唇線規(guī)律運回動，而且鎮(zhèn)對運動的桿速度也要襯進行控制次，對于不深同的刀具誓和工件，籠可以選擇機不同的進妥給速度。侄這一類機牧床包括簡鍬易數(shù)控車葵床、數(shù)控躍銑床數(shù)控承鏜床等。侮一般情況甚下，這些細機床可以嚼有兩到三掃個可控軸增，但一般衛(wèi)同時控制斥軸數(shù)只有艦兩個。概述（3）芳輪廓控形制的數(shù)排控機床輪廓控扔制又稱舅連續(xù)控看制，大民多數(shù)數(shù)辯控機床肌具有輪澤廓控制讀功能。嬌其特點底是能同亞時控制參兩個以跪上的軸齊，具有昨插補功巴能。它住不僅控耕制起點崗和終點餓位置，鳥而且要葉控制加調(diào)工過程蛇中每一汁點的位震置和速宜度，加辛工出任商意形狀悅的曲線左或曲面靈組成的燈復(fù)雜零噴件。輪帽廓控制全的數(shù)控愿機床的管例子有損兩坐標(biāo)強及兩坐任標(biāo)以上抽的數(shù)控訪銑床、編可以加底工回轉(zhuǎn)鄭曲面數(shù)認控機床幟、加工刺中心等滔。概述1.1.開4.2按賓控制方式誤分類：（1）蔽開環(huán)控胖制數(shù)控姥機床這類數(shù)遺控機床錫沒有檢薯測反饋剖裝置，炕數(shù)控裝懲置發(fā)出廉的指令扯信號流棗程是單庭向的，枯其精度稻主要決評定于驅(qū)呼動元件賣和伺服屋電機的僑性能，恨開環(huán)數(shù)再控機床互所用的偶電動機逗主要是洞步進電安動機。晝移動部尼件的速棍度與位捏移是由漆輸入脈物沖的頻鑼率和脈拌沖數(shù)決設(shè)定，位睜移精度漏主要決糟定于該爐系統(tǒng)各辱有關(guān)零鋸部件的資制造精枯度。概述開環(huán)控制踩具有結(jié)構(gòu)繁簡單、系巷統(tǒng)穩(wěn)定、紀容易調(diào)試頂、成本低皺等優(yōu)點。聲但是系統(tǒng)貞對移動部核件的誤差賢沒有補償悄和校正，臘所以精度束低，一般謎位置精度槐通常為±纏0.01星～±0.抓02㎜。桂一般適用柏于經(jīng)濟型叫數(shù)控機床失和舊機床冷數(shù)控化改侍造。圖1執(zhí)-5為開族環(huán)數(shù)控系謙統(tǒng)的示意孔圖。概述（2）雕閉環(huán)控壯制系統(tǒng)概述閉環(huán)控制寄系統(tǒng)是指總在機床的曉運動部件步上安裝位框置測量裝奔置（位置呈測量裝置沫有光柵、楚感應(yīng)同步本器和磁柵靈等），如暫圖1-6騙所示。加唱工中將測拔量到的實旗際位置值帽反饋到數(shù)芽控裝置中蠻，與輸入揪的指令位垃移相比較富，用比較攝的差值控京制移動部由件，直到島差值為零舞，即實現(xiàn)坡移動部件巧的最終精攜確定位。昆從理論上何講，閉環(huán)灰控制系統(tǒng)獄的控制精雁度主要取踢決于檢測漸裝置的精辣度，它完掠全可以消籮除由于傳會動部件制草造中存在換的誤差給猴工件加工示帶來的影非響。所以義這種控制萍系統(tǒng)可以困得到很高大的加工精良度。閉環(huán)鴨控制系統(tǒng)滅的設(shè)計和集調(diào)整都有霜較大的難傲度，主要斜用于一些憑精度要求澤較高的鏜毯銑床、超叉精車床和育加工中心眉等。概述（3）情半閉環(huán)屋控制系臘統(tǒng)半閉環(huán)紛控制系菊統(tǒng)是在房誠開環(huán)系孕統(tǒng)的絲誘杠上或模進給電拐動機的孟軸上裝絹有角位紋移檢測胞裝置，衛(wèi)如圓光汗柵，光些電編碼妻器及旋期轉(zhuǎn)式感超應(yīng)同步攜器等。悅該系統(tǒng)路不是直席接測量仍工作臺狼位移量撞，而是些通過檢熱測絲杠酸轉(zhuǎn)角間倚接地測任量工作效臺位移聲量，然獲后反饋臣給數(shù)控源裝置如懇圖1-斬7所示素。這種姓控制系紗統(tǒng)實際突控制的淘是絲杠吸的傳動晶，而絲剖杠的螺觀母副的逢傳動誤須差無法孕測量，嚷只能靠擔(dān)制造保輩證。因覽而半閉檔環(huán)控制爪系統(tǒng)的示精度低派于閉環(huán)蠅系統(tǒng)。給但由于枯角位移冤檢測裝辛置比直畝線位移輩檢測裝夠置結(jié)構(gòu)稻簡單安疑裝調(diào)試匆方便，盞因此配許有精密野滾珠絲除杠和齒興輪的半欲閉環(huán)系隆統(tǒng)正在麥被廣泛沈地采用胃。概述目前已丘逐步將井角位移艦檢測裝圾置和伺慨服電動缺機設(shè)計作成一個隸部件，蘆使系統(tǒng)銀變得更御加簡單咳，安裝揉調(diào)試都份比較方礦便，中敗檔數(shù)控停機床廣伴泛采用鄉(xiāng)豐半閉環(huán)殼控制系塘統(tǒng)。概述1.1條.4.議3按功滋能水平船分類按數(shù)控系秧統(tǒng)的功能印水平分類銀，通常把衡數(shù)控系統(tǒng)侵分為低、炮中、高檔寒三類。如富：金屬切示削類數(shù)控塔機床、金功屬成型類半數(shù)控機床磨、數(shù)控特劈燕種加工機猛床、其它多類型的數(shù)次控機床及如低檔數(shù)控謹機床（脈字沖當(dāng)量0側(cè).01mm～姿0.0仁05m編m，快進速度厲4～10m/mi宴n）、中檔數(shù)控票機床（脈貓沖當(dāng)量0乓.005mm～者0.0辦01m圣m，快進速檢度15英～24m/m妹in）龍、高檔數(shù)控答機床（脈棗沖當(dāng)量0偉.001mm～0奸.000狀1mm，快進速度欲15～1絡(luò)00m/m鳳in）等等。概述經(jīng)濟型柄低檔數(shù)捎控系統(tǒng)躁一般采唯用單板蟻機、單川片機作淺為控制腔機，用魯步進電冊機作為混執(zhí)行元決件，其絮系統(tǒng)結(jié)夕構(gòu)簡單帝，價格瀉便宜，蜻適用于得自動化懼程度要膏求不高旗的場合步。普及陵型（中趨檔）的湖數(shù)控系毀統(tǒng)，其碑系統(tǒng)結(jié)涼構(gòu)都向予系列化貼、模塊掘化、高泰性能和祝成套方顧向發(fā)展載，內(nèi)存扁容量較肌大，采首用了高鋒精度高牛響應(yīng)特帳性的交渾流或直才流伺服例單元，續(xù)裝置的槐可靠性鉛指標(biāo)較疑高。這敞類機床在功能較薪全、價掠格適中襲，應(yīng)用杠較廣。幸高檔型分數(shù)控系烤統(tǒng)，一迎般用于靠多軸車扁削中心右、多軸后銑削中肉心、自尺動生產(chǎn)身線的多蒜軸控制環(huán)、柔性形加工單蕉元、計水算機集您成制造固系統(tǒng)等冰。這類乒數(shù)控機凱床的功狗能齊全世，價格同較貴。概述1.1.簡5數(shù)控洲設(shè)備的工揮作原理數(shù)控機床悅加工過程藏可以分為鑄以下幾個楚步驟。（1）墾程序編遍制程序編會制是將起零件的銜加工工泥藝、工應(yīng)藝參數(shù)墊、刀具草位移量崇及位移甩方向和份有關(guān)輔朝助操作員，按指渣令代碼禾及程序弊格式編習(xí)制加工用程序單隙，然后近，將加瓦工程序雜單以代蠶碼形式耀記錄在鋒信息載偉體上。塑程序編很制可以化是手工輛編制，留也可以偷是自動郵編制。救對于自金動編程揀，目前杯已較多寨的采用盒計算機CAD符/CA良M圖形交畜互式自妥動編程飼，通過梢計算機岸有關(guān)處仇理后，紋自動生鄙成的數(shù)駕控程序柔，可通翠過接口走直接輸寶入數(shù)控塑系統(tǒng)內(nèi)信。概述（2）數(shù)諷控代碼和昂譯碼數(shù)控代腸碼是用綁來表示腐數(shù)控系網(wǎng)統(tǒng)中的尿符號、紋字母和滋數(shù)字的枕專用代搏碼，并司組成數(shù)團控指令設(shè)。對數(shù)堆控代碼回進行識舟別，并太翻譯成勝數(shù)控系題統(tǒng)能用薯于運算寇控制的椒信號形狼式稱為滾譯碼。長在計算披機數(shù)控謀中，譯方碼之前僚，先將至零件程換序存放爹在緩沖呆器里。濫譯碼時泰，譯碼票程序依逼次將一胖個個字倍符和相葉應(yīng)的數(shù)結(jié)碼與緩講沖器中辰零件程斑序進行駛比較，脹若兩者原相等，味說明輸習(xí)入了該藝字符。板譯碼程棋序是串啞行工作偏的，它肚有較高濁的譯碼里速度。概述（3）刀原具軌跡的局計算刀具軌跡丘的計算是采根據(jù)輸入歲譯碼后的著數(shù)據(jù)段參倚數(shù)，進行胳刀具補償質(zhì)計算、絕柱對值與相叔對值的換額算等，把率零件程序?qū)犹峁┑墓っ喞胖窍⑥D(zhuǎn)換為秧系統(tǒng)認定盛的軌跡。（4）嫁插補運蜓算插補運壩算是根窩據(jù)刀具烏中心點店沿各坐高標(biāo)軸移睡動的指洋令信息罩，以適往當(dāng)?shù)暮蓴?shù)關(guān)系帶進行各眠坐標(biāo)軸浴脈沖分餅配的計杠算。只哀有通過激插補運土算，使幫兩個或展兩個以雹上坐標(biāo)默軸協(xié)調(diào)刪的工作月，才能勒合成所怠需要的辱目標(biāo)位語置的幾徐何軌跡穗，或加必工出需盞要的零祖件形狀壤。概述1.2蘿現(xiàn)代例控制技郊術(shù)及發(fā)顯展1.2突.1資數(shù)控技宰術(shù)的發(fā)攜展史由于計嫁算機的駕誕生，冊在19獨52年幅產(chǎn)生了投世界上快第一臺掙3坐標(biāo)破立式數(shù)疫控銑床制，標(biāo)志廈著數(shù)控李技術(shù)發(fā)監(jiān)展的開疼始。因拌此，數(shù)段控技術(shù)洋的發(fā)展計歷史，叔同計算牙機的發(fā)充展歷史抗息息相尊關(guān)，也喚同數(shù)控再機床的跟發(fā)展歷椅史息息和相關(guān)。概述1.2.嚴1.1造數(shù)控技術(shù)鋒的發(fā)展從數(shù)控系監(jiān)統(tǒng)的發(fā)展起看數(shù)控技薯術(shù)的發(fā)展枕，大概分殲為以下幾企個階段：第一階段嘴19辭52年至通1970法年，這一挪階段的數(shù)刊控系統(tǒng)采校用由硬件仗電路組成著的專用計扶算機裝置次，這種數(shù)再控系統(tǒng)經(jīng)貼歷三個時莫代，即電攪子管、晶版體管和小呈規(guī)模集成廣電路時代瘡。所采用綁的器件經(jīng)況過電子管肥、晶體管時和小規(guī)模擔(dān)集成電路扇等幾次變漂革，但各民種控制功糟能，如輸擋入裝置、僚插補運算噴、控制器摔等，都是桑由硬件邏耳輯電路來陷實現(xiàn)?？厣又乒δ鼙蓉愝^簡單，遭使用靈活棋性較差。概述第二階上段管197怎0年至羅197黑4年，說由于計飽算機的廟迅速發(fā)毯展，性漠能價格跨比不斷穿提高，聚小型計俯算機代裝替了數(shù)深控系統(tǒng)觀中硬件愉構(gòu)成的浩專用計倚算機裝冊置。這昌即是第木四代數(shù)攏控系統(tǒng)撥，即計種算機數(shù)與控系統(tǒng)旦（CNC見）。計算機數(shù)握控用軟件阿實現(xiàn)了許墻多數(shù)控功猜能，使數(shù)室控系統(tǒng)具宋有更大的退適應(yīng)性、脊柔性好計小算機的優(yōu)襖勢在數(shù)控叨系統(tǒng)中得攀到充分發(fā)它揮。第三階段若19濃74年開站始，隨著壯采用大規(guī)腎模集成電震路的微處話理器迅速寶發(fā)展，數(shù)壟控系統(tǒng)開爽始采用微督型計算機轟，數(shù)控系壤統(tǒng)發(fā)展到記第五代。話由于微處疾理器的集稅成度不斷巨提高，運腔算速度越沿來越快，耽功能越來床越豐富。拜今后微處顛理器的速酷度還會提訴高，數(shù)控幻玉的功能會辣有更大的硬提高，因摟此除了有口特殊要求辯的系統(tǒng)外氧，中小型郵計算機數(shù)苦控均可用渴微型計算鏡機數(shù)控來堡代替。概述微機數(shù)控粘系統(tǒng)的發(fā)頌展，使得啟數(shù)控技術(shù)條在整個2誦0世紀8訪0年代得桐到大規(guī)模窗的發(fā)展和崇應(yīng)用，但藏是這種數(shù)索控系統(tǒng)一宣直由系統(tǒng)芹制造廠家抗進行封閉找壟斷性生冬產(chǎn)，使得計這類數(shù)控蓮產(chǎn)品專用言性強，與崇標(biāo)準計算侮機不兼容各，通用性奪、軟件移均植性和組隊網(wǎng)通訊能腥力較差。講尤其從2揪0世紀9概0年代開狼始，個人慌計算機即PC機的發(fā)嗓展迅猛慨，它帶謎來的眾膝多成果意不能被廳第五代燈數(shù)控系屢統(tǒng)及時跑采用。廢為了擺鐘脫數(shù)控隊系統(tǒng)的毒這種局獵面，現(xiàn)全在正在碰向開放帽式數(shù)控擁系統(tǒng)方和向發(fā)展貝，目前掃朝該方畜向發(fā)展小的一個巷具體表坑現(xiàn)是基起于PC機的開放愉式數(shù)控系叔統(tǒng)，即第慶六代數(shù)控蔑系統(tǒng)。這吧種系統(tǒng)從帥20世紀攏80年代拜初開始提淹出研制，襪直到20透世紀90濫年代初得當(dāng)以實現(xiàn)。概述這類系存統(tǒng)結(jié)合涉了PC機的分焦析運算夢能力、敏大容量納存儲功膀能、圖樹文顯示間優(yōu)勢及臉組網(wǎng)的決靈活性緊，使得喊數(shù)控系狼統(tǒng)的使拌用，具張備了較游為開放穗的模式其。但是級由于PC計算機能伴力的限制公，阻礙了雹在這類數(shù)拼控系統(tǒng)朝谷高速和高荷精度方向儲的發(fā)展步膝伐。20世策紀80病年代末散基于DSP(忠Digi朝tal鍋Sign皮alP換roce那ssor坊)的運動控錄制技術(shù)的軍突破，為惹開放式數(shù)拋控系統(tǒng)的盡發(fā)展創(chuàng)造狼了新的條啊件?；贒SP的運動毅控制器來為核心指，融合PLC功能，與遷標(biāo)準PC機集成研的新一款代開放口式數(shù)控撐系統(tǒng)有練可能成騰為第六列代數(shù)控雪系統(tǒng)的惱主導(dǎo)產(chǎn)梅品。概述1.2召.1.特2從NC到CNC數(shù)控系彼統(tǒng)實質(zhì)伴上是一洗臺專門嘩用于機凈床信息祝處理的遮計算機念。20得世紀五桌六十年勇代的通供用計算紅機在處賄理速度捷和結(jié)構(gòu)趙上滿足叨不了機射床加工怒的要求司，不得反不用電漠子元件臨來構(gòu)成元專門的踏邏輯部腦件，組候成專用貸計算機微來實現(xiàn)跳機床加碗工的要駱求，故鳴稱之為Har差d-Wi位reN茫C（硬線連接避數(shù)控），板一般簡稱去為NC。到60年頌代后期，親小型計算差機走向成框熟并被引蔬入數(shù)控，墊從此NC進化為CNC貓，NC部分功能黨開始改由辱軟件來實盾現(xiàn)。概述到70遺年代初踢，由于猴微電子億技術(shù)的瞞發(fā)展，竹由大規(guī)疏模集成撈電路構(gòu)后成的微音處理器富引入數(shù)垮控并取玻代了小堆型計算袍機。但攔由于當(dāng)名時CPU的位數(shù)降少，速娃度低（爽4位、懼8位，階到70天年代末展才有1于6位，話時鐘頻憲率16善位也只昨有4.棋77M），數(shù)控系塊統(tǒng)一些孝實時性息很強的粗功能，蔑如插補動運算、牲位置控宵制等不女得不仍買舊依靠納硬件來不實現(xiàn)，繪故當(dāng)時劈燕硬件品猶質(zhì)的高責(zé)低，就綿決定了CNC品質(zhì)的高泊低，進入派80年代秒中期及以繞后，由于富微電子技繭術(shù)的飛躍著發(fā)展，數(shù)年控系統(tǒng)在框高速化、盡多功能化棟、智能化疊、高精度南化和高可茂靠性等方素面得到了頑提高。概述現(xiàn)在所勁說的CNC系統(tǒng)實類際上就寒是微機敞數(shù)控系辦統(tǒng)（CNC）矩。CNC系統(tǒng)從價蔑格、功能盾、使用等芽綜合性指普標(biāo)考慮有葉標(biāo)準型數(shù)閱控系統(tǒng)和誰經(jīng)濟型數(shù)約控系統(tǒng)。漲標(biāo)準型數(shù)碧控系統(tǒng)也賴稱全功能蹤蝶數(shù)控系統(tǒng)犁，功能齊汪全，控制忘精度和運佛行精度都獻比較高，客基本上都碎是閉環(huán)或子半閉環(huán)控白制系統(tǒng)；每經(jīng)濟型數(shù)重控系統(tǒng)功困能比較簡進單，在我爽國，經(jīng)濟忽型數(shù)控通住常和步進勤驅(qū)動組成賄開環(huán)控制設(shè)系統(tǒng)。概述隨著微皂機技術(shù)國的發(fā)展?jié)?，用通比用微機斗技術(shù)開步發(fā)數(shù)控木系統(tǒng)可昂以得到電強有力現(xiàn)的硬件身和軟件還支持，捉這些軟譽件和硬晴件技術(shù)去是開放繼式的，希此時的柱通用微施機除了組具備本談身的功葛能外，膝還具備奏了全功攏能數(shù)控漲系統(tǒng)的慰所有功癢能，這氧是一條泉發(fā)展數(shù)刷控技術(shù)夜的途徑奏。當(dāng)前皮全功能侍數(shù)控系耳統(tǒng)的特廟點有：概述（1）氣選用高欠速微處肯理器獻微處閉理器是精現(xiàn)代數(shù)窮控系統(tǒng)怪的核心奇部件，殼擔(dān)負著疑運算、支存儲和聰控制等脾多重任宴務(wù)。其匹位數(shù)和堪運行速潛度直接佳關(guān)系到助加工效鉗率和加泉工精度壤。高速正32位脆微處理建器的采蝕用，使既得數(shù)控掃系統(tǒng)的情輸入、智譯碼、孫計算和猛輸出等仇環(huán)節(jié)都倉在高速澆下進行僅，同時囑提高了裹多軸聯(lián)洋動、進搶給速度循和分辨陵力等指神標(biāo)?，F(xiàn)路代數(shù)控鉆系統(tǒng)控們制軸數(shù)慰為3～復(fù)15軸能，有的母多達2測0～2住4軸，始同時控和制軸數(shù)川（聯(lián)動悶）為3命～6軸選?？焖俾M給速苦度及切暫削進給話速度已庫達到1烈00m/mi警n（1μ舌m分辨力懷）和2鍋4m/mi腹n（0.那11μ云m分辨力房誠）。概述（2）配扇置高速、滴功能強的眠可編程序訓(xùn)控制器（PLC）數(shù)控系望統(tǒng)除了濾對位置割進行信升息控制但外，還懸要對I/O狀態(tài)量濟進行控盲制，數(shù)丈控系統(tǒng)納中高速理和強功礎(chǔ)能的可鬧編程控鼻制器能服滿足數(shù)粘控機床鍛這方面渾的需要請。同時味，PLC輸入/輸梅出點數(shù)和PLC容量的增浮加可滿足原直接數(shù)字腥控制系統(tǒng)流（DNC繞）和柔性株制造單誦元（FMC答）的控制要歇求。概述（3）CRT圖形顯花示、人艱機對話秘功能及妻自診斷湯功能仁大多搭數(shù)現(xiàn)代搶數(shù)控系填統(tǒng)采用CRT與手動鍵啄盤配合，徑實現(xiàn)程序漠的輸入、雖編輯、修怠改和刪除摩等功能，著具有前臺作操作、后缸臺編輯的匙功能及用告戶宏程序譽等；可以筑有二維圖搏形軌跡顯漆示，有的搞還可以實凳現(xiàn)三維彩土色動態(tài)圖圈形的顯示鐮。由于采斗用菜單選晃擇操作方意式，操作累簡單明了素。系統(tǒng)具揮有硬件、經(jīng)軟件及機率床故障的哲自診斷功景能，提高陵了可維修暖性。概述（4）脖具有多她種監(jiān)控互、檢測驕及補償害功能犯為了恒提高數(shù)臥控機床年的效率婦及加工覺精度，顏有些數(shù)崗控機床諸配置了僑各種測也量裝置必，如刀暑具磨損引的檢測供、機床宮精度及巴熱變形悔的檢測著等，與鉆之相適菠應(yīng)，數(shù)敞控系統(tǒng)活則具有營刀具壽劇命管理尼、刀具漫參數(shù)補際償、反買向間隙放及絲杠惑螺距誤被差補償販、熱變借形補償罩等功能游。（5）CNC的智能儲化遲在現(xiàn)代糞數(shù)控系峽統(tǒng)中，雁引進了薦自適應(yīng)樹控制技鑰術(shù)。數(shù)寄控系統(tǒng)仍能檢測主對機床畜本身有銳影響的幅信息，蠟并自動淋連續(xù)調(diào)兼整有關(guān)規(guī)參數(shù)，蜓以達到失系統(tǒng)運脹行的最兔優(yōu)化。概如測量糟工件狀仔態(tài)、調(diào)旱整刀具葉切削用歲量、進游行尺寸保控制，頂以滿足都加工精消度及表頑面粗糙漏度的要梁求等。術(shù)在有的CNC系統(tǒng)中債，還建黨立了切寄削率的懲數(shù)據(jù)庫百及切削洞用量的陸專家系銅統(tǒng)等。喇大多數(shù)淚現(xiàn)代數(shù)越控系統(tǒng)晉都具有熄學(xué)習(xí)及弄示教功滾能。概述（6）銳通信功禽能拖一般數(shù)竄控系統(tǒng)蘭都有簡稱單的通杯信功能錢，如采唱用RS-2煎32C串行接徐口與編求程機、士微機等用外設(shè)通后信?，F(xiàn)頁代數(shù)控紗系統(tǒng)還笛要與其課他數(shù)控唐系統(tǒng)或樹者上級童計算機伸通信，久所以除壟了RS-2帖32C接口外，于還有RS-泳422和DNC（直接數(shù)凳控）等寨多種通蔥信接口懸。數(shù)控單系統(tǒng)要啞單機進棟入柔性原制造系編統(tǒng)（FMS狗）進而形成駱計算機集塵成制造系裝統(tǒng)（CIMS休），就要求賓數(shù)控系捆統(tǒng)具有道更高的蒙通信功餅?zāi)埽瑸楹却?，有總的?shù)控替系統(tǒng)開徐發(fā)了符扔合ISO開放系秀統(tǒng)互聯(lián)侍七層網(wǎng)御絡(luò)模型歉的通信黎規(guī)約，爸如MAP肥（制造自禾動化協(xié)歡議），量為自動賊化技術(shù)艦發(fā)展創(chuàng)韻造了條孕件。概述（7）標(biāo)珍準化、通竹用化和模珍塊化貍現(xiàn)代數(shù)控完系統(tǒng)的性拆能越來越醉完善，功顆能越來越撐多樣化，紹促使數(shù)控沫系統(tǒng)的硬殘件和軟件碼結(jié)構(gòu)實現(xiàn)委標(biāo)準化，鐘通用化和紙模塊化。剖選擇不同酷的標(biāo)準化漠模塊可以旗組成各種姜數(shù)控機床華的控制系均統(tǒng)，能方幸便地移植連計算機行兄業(yè)或自動紐奉化領(lǐng)域的楊成果，也蠢便于現(xiàn)有醒的數(shù)控系鍛統(tǒng)進一步仙擴展及升霸級。（8）開險放性酸基于PC機的開漸放式數(shù)從控系統(tǒng)袋已成為裹數(shù)控技杠術(shù)發(fā)展組的重要今方向，隙通過制張定必要污的技術(shù)舅規(guī)范，哀在通用PC機的基爬礎(chǔ)上，聽一方面碰使硬件噸的體系孝結(jié)構(gòu)和描功能模效塊具有膽兼容性羽；另一挽方面使律軟件、超接口等跟技術(shù)規(guī)繞范化和勉標(biāo)準化胸，為機關(guān)床制造趁廠或用凡戶提供升一個良介好的開呢放性和紫開發(fā)環(huán)尖境。概述（9）束高可靠次性準這是一應(yīng)項硬指梨標(biāo)，現(xiàn)辦代數(shù)控品系統(tǒng)的欠平均無誓故障時齡間（MIBF昏）已達到3為0000h以上。竟數(shù)控系杯統(tǒng)與微舟機只是打?qū)Ｓ脵C摔和通用刑機及生旬產(chǎn)批量帳大小的荷區(qū)別，友其制造像過程，罵包括元比器件篩績選、印眼制電路努板、焊階接和貼注附、生翻產(chǎn)過程乳及最終午產(chǎn)品的多檢測和找出廠前悼整機的繁考機等它措施保腰證了數(shù)滾控系統(tǒng)御有很高秘的可靠義性。概述1.2書.2數(shù)核控技術(shù)邊的發(fā)展卵趨勢隨著生產(chǎn)族技術(shù)的發(fā)縮慧展，對產(chǎn)盟品的性能枕要求越來手越高，產(chǎn)惡品改型頻芝繁，采用辯多品種小制批量生產(chǎn)奶方式的企旗業(yè)越來越忽多，這就拆要求數(shù)控榜機床向著急高速化、迅高精度化側(cè)、復(fù)合化終、系統(tǒng)化連、智能化軍、環(huán)保化盲方向發(fā)展局。要求數(shù)悶控技術(shù)滿眼足這些要扎求，數(shù)控邁技術(shù)正向每以下方面夢發(fā)展。概述1.2匠.2.途1高終速化和樂高精度脹化目前數(shù)控擁機床正向勝著高速化還和高精度刺化方向發(fā)臺展，主軸程轉(zhuǎn)速可達舍1000第0～40脂000r/m駱in，進給速度升可達30m/mi書n，快速移腸動可達您100m/m仁in，加速度鈴可達1g，換刀時階間可達評1.5s，加工中心放的定位精瘋度約為±涉5μm，有的可降達到±壩1μm。1.2飼.2.爺2數(shù)屆控系統(tǒng)社智能化熟、信息小化由于微關(guān)電子技統(tǒng)術(shù)、超塊大規(guī)模弄集成電鑄路等各叢種技術(shù)掛的發(fā)展擺，使數(shù)炮控系統(tǒng)窮實現(xiàn)智箱能化變小為可能境。智能投化的數(shù)討控系統(tǒng)找可以解猾決數(shù)控麻機床的暴故障診董斷和提可出排除耳的方法詢，也可億以更廣甲泛的深角入解決助加工中謎的技術(shù)頌問題。概述1.2.夏3數(shù)控薯伺服系統(tǒng)魔的發(fā)展伺服系紡統(tǒng)是數(shù)少控系統(tǒng)獅的重要亡組成部就分，伺腔服系統(tǒng)翁的靜態(tài)薯和動態(tài)睬性能直閱接影響廁數(shù)控機蘋床的定蘆位精度欠、加工龜精度和顯位移速坐度。當(dāng)顫前伺服針系統(tǒng)的屋發(fā)展趨間勢是：（1）球全數(shù)簡字式控娛制系統(tǒng)伺服系統(tǒng)嬸傳統(tǒng)的位庫置控制是突將位置控扒制信號反葉饋至數(shù)控運系統(tǒng)，與多位置指令膛比較后輸糟出速度控珠制模擬信艘號至伺服靜驅(qū)動裝置帆，而全數(shù)啟字式數(shù)控嫁系統(tǒng)的位差置比較是倘在伺服驅(qū)汁動裝置中串完成的，氏數(shù)控系統(tǒng)國僅輸出位章置指令的界數(shù)字信號授至伺服驅(qū)瀉動裝置。概述另外，直摸流伺服系掛統(tǒng)逐漸被缸交流數(shù)字妙伺服系統(tǒng)傳所代替。藝在全數(shù)字紐奉式控制系薯統(tǒng)中，位黃置環(huán)、速鬼度環(huán)和電堵流環(huán)等參凱數(shù)均實現(xiàn)妹了數(shù)字化驢，實現(xiàn)了按幾乎不受揚負載變化姿影響的高定速響應(yīng)的晴伺服系統(tǒng)剝。（2）禾采用高證分辨力做的位置葵檢測裝它置現(xiàn)代數(shù)營控機床彎的位置鈴檢測大沃多采用斑高分辨音力的光口柵和光纏電編碼反器，必欣要時采惱用細分泡電路，懷進一步瀉提高分篩辨力。（3）軟件補波償現(xiàn)代數(shù)以控機床靜利用數(shù)螺控系統(tǒng)撿的補償枯功能，名通過參暮數(shù)設(shè)置導(dǎo)對伺服忌系統(tǒng)進孕行多種贊補償，套如位置狐環(huán)增益剪、軸向怨運動誤傲差補償婚、反向估間隙補灣償及絲釘杠螺距呀累積誤祝差補償矛等。概述（4）回前饋控猜制傳統(tǒng)的班伺服系委統(tǒng)是將丑指令位侮置和實煎際位置希的偏差歌乘以位尊置環(huán)增監(jiān)益作為苗速度指督令，經(jīng)沿伺服驅(qū)肌動裝置挪拖動伺閑服電動緣瑞機，這手種方式蠢總是存姓在著位悅置跟蹤堆滯后誤本差，使新得在加跌工拐角蹄及圓弧翁時加工銜情況惡驅(qū)化。通鳳過前饋潤控制，抹使跟蹤岡滯后誤喚差大為業(yè)減小，窯提高了熔位置控單制精度荒。（5）機繡械靜、動臉磨擦的非價線性控制吉技術(shù)機床的動清、靜磨擦殘的非線性圈會導(dǎo)致爬親行現(xiàn)象。傍除采取降譯低靜磨擦飼的措施外采，新型的稼伺服系統(tǒng)碼還具有自蝕動補償機筑械系統(tǒng)靜凍、動磨擦從非