數(shù)控技術(shù)概述課件

數(shù)控技術(shù)2023/9/121課程名稱：數(shù)控技術(shù)任課教師： 張君： 電子郵箱：n辦公室：實驗大樓A4052023/9/122本課程學習的根本要求：l

不遲到、不早退、不缺課、不打瞌睡l

考試方法：本課程為考試課，平時成績占總成績30-50％〔包括考勤，課上討論和課后作業(yè)，實驗成績〕，其余為期末試卷成績。實驗成績不及格，課程考核不及格。l

先修課程：機械制造技術(shù)根底，微機原理，電工電子學，測試技術(shù)，機床電器與PLC，機電傳動控制等本課程學習任務(wù)：l

學習數(shù)控技術(shù)的根本原理和根本知識?！?〕l

掌握數(shù)控插補原理和數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成?！?〕l

培養(yǎng)對數(shù)控系統(tǒng)的分析設(shè)計能力。2023/9/123課程的主要結(jié)構(gòu)第一章數(shù)控技術(shù)概述第二章數(shù)控加工程序輸入與預處理第三章CNC裝置的硬軟件結(jié)構(gòu)第四章數(shù)控裝置-插補原理第五章檢測系統(tǒng)與進給伺服系統(tǒng)第六章數(shù)控機床的機械結(jié)構(gòu)簡介2023/9/124教材和參考書教材及參考書：汪木蘭?數(shù)控原理與系統(tǒng)?機械工業(yè)出版社朱曉春?數(shù)控技術(shù)?機械工業(yè)出版社王佩夫?數(shù)控機床控制技術(shù)與系統(tǒng)?機械工業(yè)出版社2023/9/125參考資料網(wǎng)址中國數(shù)控在線：://數(shù)控中國：://om華中數(shù)控：://上海開通數(shù)控：://南京數(shù)控：://深圳福斯特數(shù)控：2023/9/126西門子：://法那克：://中國制造業(yè)信息化網(wǎng)：中國機電信息網(wǎng)：://參考資料網(wǎng)址2023/9/127第一章

數(shù)控技術(shù)概述2023/9/128第一章數(shù)控技術(shù)概述第一節(jié)數(shù)控技術(shù)簡介第二節(jié)數(shù)控加工原理第三節(jié)數(shù)控機床的分類及特點第四節(jié)數(shù)控技術(shù)的開展動向第一章數(shù)控技術(shù)概述2023/9/129第一章數(shù)控技術(shù)概述本章提要：本章主要介紹數(shù)控技術(shù)、數(shù)控裝備的根本概念、體系結(jié)構(gòu)、工作原理及分類；數(shù)控技術(shù)及數(shù)控裝備〔機床〕的開展動向；數(shù)控技術(shù)對國民經(jīng)濟的意義。第一章數(shù)控技術(shù)概述2023/9/1210第一節(jié)數(shù)控技術(shù)簡介第一章數(shù)控技術(shù)概述2023/9/1211第一章數(shù)控技術(shù)概述數(shù)控技術(shù)是什么？第一章數(shù)控技術(shù)概述2023/9/1212

光刻機？印刷機？鍵合機？繡花機？包裝機？銑床？車床？加工中心？γ刀？機器人？

……第一章數(shù)控技術(shù)概述第一章數(shù)控技術(shù)概述2023/9/12132023/9/12142023/9/12152023/9/1216第一節(jié)數(shù)控技術(shù)簡介一、數(shù)字控制與數(shù)控技術(shù)數(shù)字控制〔NumericalControl，NC〕是一種借助數(shù)字信息〔數(shù)字、字符〕對某一工作過程〔如加工、測量、裝配等〕進行可編程控制的自動化方法。對機床運動軌跡和狀態(tài)的控制。數(shù)控技術(shù)〔NumericalControlTechnology〕采用數(shù)字控制的方法對某一工作過程實現(xiàn)自動控制的技術(shù)。第一章數(shù)控技術(shù)概述2023/9/1217數(shù)控裝備〔NumericalControlMachineTools〕是采用數(shù)控技術(shù)對機械的工作過程進行自動控制的一類裝備。其中數(shù)控機床是采用數(shù)字控制技術(shù)對機床的加工過程進行自動控制的一類機床。實現(xiàn)了高度的機、電、液、光、氣一體化。數(shù)控系統(tǒng)〔NumericalControlSystem〕實現(xiàn)數(shù)字控制的裝置。計算機數(shù)控系統(tǒng)〔ComputerNumericalControlCNC〕是以計算機為核心的數(shù)控系統(tǒng)。第一章數(shù)控技術(shù)概述第一節(jié)數(shù)控技術(shù)簡介2023/9/12182023/9/1219第一章數(shù)控技術(shù)概述二、數(shù)控機床的組成第一節(jié)數(shù)控技術(shù)簡介CNC機床一般由操作面板、輸入輸出設(shè)備、CNC裝置(或稱CNC單元)、伺服單元、驅(qū)動裝置(或稱執(zhí)行機構(gòu))、可編程控制器PLC及電氣控制裝置、輔助裝置、機床本體、測量裝置組成。圖1-1是CNC機床的組成框圖。其中除機床本體之外的局部統(tǒng)稱為計算機數(shù)控系統(tǒng)(CNC)。下面分別介紹其中的主要組成局部：2023/9/1220第一章數(shù)控技術(shù)概述二、數(shù)控機床的組成第一節(jié)數(shù)控技術(shù)簡介2023/9/1221BACKSPACECTRLINSCRTABALT0SHIFT畗

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器空運行Z軸鎖定MST鎖定任選程序段機床鎖定快進+JOG-JOG主軸正轉(zhuǎn)主軸停主軸反轉(zhuǎn)急停超程解除循環(huán)驅(qū)動進給保持冷卻液開/關(guān)刀松/刀緊主軸修調(diào)16010進給修調(diào)16050403020100電

源關(guān)開1自動方式選擇回零手搖點動步進單段驅(qū)

動

器NC機床電源XYZA主軸超程報警-+手搖脈沖發(fā)生器2010090增量倍率1000101001坐標軸選擇Z

YX1、操作面板它是操作人員與數(shù)控裝置進行信息交流的工具。組成：工程面板、狀態(tài)燈、按鍵陣列〔功能與計算機鍵盤一樣〕和顯示器。它是數(shù)控機床特有部件。第一章數(shù)控技術(shù)概述第一節(jié)數(shù)控技術(shù)簡介2023/9/12222、控制介質(zhì)與輸入輸出設(shè)備控制介質(zhì)是記錄零件加工程序的媒介輸入輸出設(shè)備是CNC系統(tǒng)與外部設(shè)備進行交互裝置。交互的信息通常是零件加工程序。即將編制好的記錄在控制介質(zhì)上的零件加工程序輸入CNC系統(tǒng)或?qū)⒄{(diào)試好了的零件加工程序通過輸出設(shè)備存放或記錄在相應的控制介質(zhì)上。數(shù)控機床常用的控制介質(zhì)和輸入輸出設(shè)備有：穿孔紙帶、磁盤，光盤等。第一章數(shù)控技術(shù)概述第一節(jié)數(shù)控技術(shù)簡介2023/9/12233、通訊現(xiàn)代的數(shù)控系統(tǒng)除采用輸入輸出設(shè)備進行信息交換外，一般都具有用通訊方式進行信息交換的能力。它們是實現(xiàn)CAD/CAM的集成、FMS和CIMS的根本技術(shù)。采用的方式有：串行通訊〔RS-232等串口〕、自動控制專用接口和標準〔DNC方式，MAP協(xié)議等〕網(wǎng)絡(luò)技術(shù)〔internet，LAN等〕。第一章數(shù)控技術(shù)概述第一節(jié)數(shù)控技術(shù)簡介2023/9/12244、CNC裝置(CNC單元)組成：計算機系統(tǒng)、位置控制板、PLC接口板，通訊接口板、特殊功能模塊以及相應的控制軟件。作用：根據(jù)輸入的零件加工程序進行相應的處理〔如運動軌跡處理、機床輸入輸出處理等〕，然后輸出控制命令到相應的執(zhí)行部件(伺服單元、驅(qū)動裝置和PLC等)，所有這些工作是由CNC裝置內(nèi)硬件和軟件協(xié)調(diào)配合，合理組織，使整個系統(tǒng)有條不紊地進行工作的。CNC裝置是CNC系統(tǒng)的核心。第一章數(shù)控技術(shù)概述第一節(jié)數(shù)控技術(shù)簡介數(shù)控裝置主要功能：正確識別和解釋數(shù)控加工程序，對解釋結(jié)果進行各種數(shù)據(jù)計算和邏輯判斷處理，完成各種輸入、輸出任務(wù)。數(shù)控裝置形式：1.由數(shù)字邏輯電路構(gòu)成的專用硬件數(shù)控裝置——NC裝置；速度快，但功能擴展性和靈活性差2.計算機數(shù)控裝置——CNC裝置主要功能由軟硬件共同實現(xiàn)，軟件模塊化，便于擴展數(shù)控裝置的輸出：連續(xù)控制量——伺服系統(tǒng)〔驅(qū)動〕離散控制量——機床電器邏輯控制裝置2023/9/12255、伺服單元、驅(qū)動裝置和測量裝置它是數(shù)控系統(tǒng)的執(zhí)行局部。其性能好壞直接決定加工精度、外表質(zhì)量和生產(chǎn)率。伺服單元和驅(qū)動裝置主軸伺服驅(qū)動裝置和主軸電機進給伺服驅(qū)動裝置和進給電機測量裝置位置和速度測量裝置。以實現(xiàn)進給伺服系統(tǒng)的閉環(huán)控制。作用是把來自數(shù)控裝置的脈沖信號轉(zhuǎn)換成機床移動部件的運動或使執(zhí)行部件動作，以加工出符合要求的零件。保證靈敏、準確地跟蹤CNC裝置指令：進給運動指令：實現(xiàn)零件加工的成形運動〔速度和位置控制〕主軸運動指令，實現(xiàn)零件加工的切削運動〔速度控制〕第一章數(shù)控技術(shù)概述第一節(jié)數(shù)控技術(shù)簡介2023/9/1226 6、PLC、裝備I/O電路和裝置PLC(ProgrammableLogicController)：用于完成與邏輯運算有關(guān)順序動作的I/O控制，它由硬件和軟件組成；機床I/O電路和裝置：實現(xiàn)I/O控制的執(zhí)行部件(由繼電器、電磁閥、行程開關(guān)、接觸器等組成的邏輯電路；功能：接受CNC的M、S、T指令，對其進行譯碼并轉(zhuǎn)換成對應的控制信號，控制輔助裝置完成裝備相應的開關(guān)動作接受操作面板和裝備側(cè)的I/O信號，送給CNC裝置，經(jīng)其處理后，輸出指令控制CNC系統(tǒng)的工作狀態(tài)和裝備的動作。第一章數(shù)控技術(shù)概述第一節(jié)數(shù)控技術(shù)簡介6、PLC、裝備I/O電路和裝置主要功能是接受數(shù)控裝置所控制的內(nèi)置式可編程控制器(PLC)輸出的主軸變速、換向、啟動或停止，刀具的選擇和更換，分度工作臺的轉(zhuǎn)位和鎖緊，工件裝夾，冷卻、液壓、潤滑的開或關(guān)等輔助操作的信號，經(jīng)功率放大直接驅(qū)動相應的執(zhí)行元件，諸如接觸器、電磁閥等，從而實現(xiàn)數(shù)控機床在加工過程中的全部自動操作。2023/9/1227三、機械裝備機械局部：數(shù)控裝備的主體，是實現(xiàn)制造加工的執(zhí)行部件。以機床為例－組成：由主運動部件、進給運動部件〔工作臺、拖板以及相應的傳動機構(gòu)〕、支承件〔立柱、床身等〕以及特殊裝置〔刀具自動交換系統(tǒng)，工件自動交換系統(tǒng)〕和輔助裝置〔如排屑裝置等〕。第一章數(shù)控技術(shù)概述第一節(jié)數(shù)控技術(shù)簡介2023/9/1228第一章數(shù)控技術(shù)概述第一節(jié)數(shù)控技術(shù)簡介三、機械裝備具有以下特點：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。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，如滾珠絲杠副、直線滾動導軌等。2023/9/1229第二節(jié)

數(shù)控加工原理第一章數(shù)控技術(shù)概述2023/9/1230第二節(jié)數(shù)控加工原理一、數(shù)控加工與傳統(tǒng)加工的比較工藝分析數(shù)控加工程序工序卡傳統(tǒng)加工數(shù)控加工圖2傳統(tǒng)加工與數(shù)控加工的比較圖第一章數(shù)控技術(shù)概述2023/9/1231第二節(jié)數(shù)控加工原理二、數(shù)控加工中數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換過程第一章數(shù)控技術(shù)概述圖3數(shù)控加工中數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換過程譯碼刀補處理插補處理PLC控制進給伺服系統(tǒng)切削運動、機床I/O裝置成形運動加工程序2023/9/1232第二節(jié)數(shù)控加工原理1、譯碼(解釋)譯碼程序的主要功能是將用文本格式〔通常用ASCII碼〕表達的零件加工程序，以程序段為單位轉(zhuǎn)換成刀補處理程序所要求的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)〔格式〕。該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)用來描述一個程序段解釋后的數(shù)據(jù)信息。它主要包括：X、Y、Z等坐標值；進給速度；主軸轉(zhuǎn)速；G代碼；M代碼；刀具號；子程序處理和循環(huán)調(diào)用處理等數(shù)據(jù)或標志的存放順序和格式。第一章數(shù)控技術(shù)概述2023/9/1233第二節(jié)數(shù)控加工原理2、刀補處理(計算刀具中心軌跡)用戶零件加工程序通常是按零件輪廓編制的，而數(shù)控機床在加工過程中控制的是刀具中心軌跡，因此在加工前必須將零件輪廓變換成刀具中心的軌跡。刀補處理就是完成這種轉(zhuǎn)換的程序。第一章數(shù)控技術(shù)概述2023/9/1234第二節(jié)數(shù)控加工原理3、插補計算本模塊以系統(tǒng)規(guī)定的插補周期△t定時運行，它將由各種線形〔直線，圓弧等〕組成的零件輪廓，按程序給定的進給速度F，實時計算出各個進給軸在△t內(nèi)位移指令〔△X1、△Y1、…〕，并送給進給伺服系統(tǒng)，實現(xiàn)成形運動。第一章數(shù)控技術(shù)概述2023/9/1235第二節(jié)數(shù)控加工原理4、PLC控制PLC控制是對機床動作的“順序控制〞。即以CNC內(nèi)部和機床各行程開關(guān)、傳感器、按鈕、繼電器等開關(guān)量信號狀態(tài)為條件，并按預先規(guī)定的邏輯順序?qū)χT如主軸的起停、換向，刀具的更換，工件的夾緊、松開，冷卻、潤滑系統(tǒng)等的運行等進行的控制。第一章數(shù)控技術(shù)概述2023/9/1236內(nèi)容小結(jié)1．幾個根本概念數(shù)字控制、數(shù)控機床、2.數(shù)控系統(tǒng)與數(shù)控裝備的組成、各局部之間的關(guān)系、及其根本功能。3．數(shù)控加工中數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換過程中的主要步驟、以及每個步驟的主要功能。第一章數(shù)控技術(shù)概述2023/9/1237習題與思考題1．名詞解釋：數(shù)字控制、數(shù)控技術(shù)、數(shù)控裝備、數(shù)控系統(tǒng)2.NC機床由哪兒局部組成，試用框圖表示各局部之間的關(guān)系，并簡述各局部的根本功能。3．試用框圖表示數(shù)控加工中數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換過程中的主要步驟，并簡述每個步驟的主要功能。第一章數(shù)控技術(shù)概述2023/9/1238第三節(jié)

數(shù)控機床的分類及特點第一章數(shù)控技術(shù)概述2023/9/1239第三節(jié)數(shù)控機床的分類及特點數(shù)控機床的種類很多，從不同角度對其進行考查，就有不同的分類方法，通常有以下幾種不同的分類方法：第一章數(shù)控技術(shù)概述2023/9/1240第三節(jié)數(shù)控機床的分類及特點一、按工藝用途分類切削加工類：如數(shù)控銑床、數(shù)控車床、數(shù)控磨床、加工中心、數(shù)控齒輪加工機床、FMC等。成型加工類：數(shù)控折彎機、數(shù)控彎管機等。特種加工類：數(shù)控線切割機、電火花加工機、激光加工機等。其它類型：數(shù)控裝配機、數(shù)控測量機、機器人等。第一章數(shù)控技術(shù)概述2023/9/1241第三節(jié)數(shù)控機床的分類及特點第一章數(shù)控技術(shù)概述點位控制點位直線控制輪廓控制二、按控制功能分類2023/9/1242第三節(jié)數(shù)控機床的分類及特點二、按控制功能分類點位控制數(shù)控系統(tǒng)僅能實現(xiàn)刀具相對于工件從一點到另一點的精確定位運動；對軌跡不作控制要求；運動過程中不進行任何加工。適用范圍：數(shù)控鉆床、數(shù)控鏜床、數(shù)控沖床和數(shù)控測量機。保證定位精度，移動速度是“先快后慢〞第一章數(shù)控技術(shù)概述2023/9/1243第三節(jié)數(shù)控機床的分類及特點直線控制數(shù)控系統(tǒng)能實現(xiàn)點位控制數(shù)控系統(tǒng)的功能能實現(xiàn)沿平行某個坐標軸〔如X、Y、Z〕或兩軸等速的方向進行加工；適用范圍：數(shù)控鏜銑床、數(shù)控組合機床等。第一章數(shù)控技術(shù)概述2023/9/1244第三節(jié)數(shù)控機床的分類及特點輪廓控制數(shù)控系統(tǒng)輪廓控制(連續(xù)控制)系統(tǒng)：具有控制幾個進給軸同時協(xié)調(diào)運動(坐標聯(lián)動)，使工件相對于刀具按程序規(guī)定的軌跡和速度運動，在運動過程中進行連續(xù)切削加工的數(shù)控系統(tǒng)。適用范圍：數(shù)控車床、數(shù)控銑床、加工中心等用于加工曲線和曲面的機床。現(xiàn)代的數(shù)控機床根本上都是裝備的這種數(shù)控系統(tǒng)。第一章數(shù)控技術(shù)概述2023/9/1245第三節(jié)數(shù)控機床的分類及特點三、按聯(lián)動軸數(shù)分，2軸聯(lián)動〔平面曲線〕3軸聯(lián)動〔空間曲面，球頭刀〕4軸聯(lián)動〔空間曲面〕5軸聯(lián)動及6軸聯(lián)動〔空間曲面〕。聯(lián)動軸數(shù)越多數(shù)控系統(tǒng)的控制算法就越復雜。第一章數(shù)控技術(shù)概述2023/9/1246第三節(jié)數(shù)控機床的分類及特點四、按進給伺服系統(tǒng)的類型分類按數(shù)控系統(tǒng)的進給伺服子系統(tǒng)有無位置測量裝置可分為開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)和閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)，在閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)中根據(jù)位置測量裝置安裝的位置又可分為全閉環(huán)和半閉環(huán)兩種。第一章數(shù)控技術(shù)概述2023/9/1247第三節(jié)數(shù)控機床的分類及特點開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)沒有位置測量裝置，信號流是單向的〔數(shù)控裝置進給系統(tǒng)〕，故系統(tǒng)穩(wěn)定性好。第一章數(shù)控技術(shù)概述2023/9/1248

開環(huán)控制框圖工作臺步進電機數(shù)控裝置2023/9/1249第三節(jié)數(shù)控機床的分類及特點無位置反響，精度相對閉環(huán)系統(tǒng)來講不高，其精度主要取決于伺服驅(qū)動系統(tǒng)和機械傳動機構(gòu)的性能和精度。一般以功率步進電機作為伺服驅(qū)動元件。這類系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、工作穩(wěn)定、調(diào)試方便、維修簡單、價格低廉等優(yōu)點，在精度和速度要求不高、驅(qū)動力矩不大的場合得到廣泛應用。一般用于經(jīng)濟型數(shù)控機床。第一章數(shù)控技術(shù)概述2023/9/1250第三節(jié)數(shù)控機床的分類及特點

半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)是從驅(qū)動裝置(常用伺服電機)或絲杠引出，采樣旋轉(zhuǎn)角度進行檢測，不是直接檢測運動部件的實際位置。第一章數(shù)控技術(shù)概述閉環(huán)的環(huán)路內(nèi)不包括絲杠、螺母副、導軌、機床工作臺這些大慣性環(huán)節(jié)，這些相關(guān)環(huán)節(jié)的誤差不能被補償。2023/9/1251第三節(jié)數(shù)控機床的分類及特點半閉環(huán)環(huán)路內(nèi)不包括或只包括少量機械傳動環(huán)節(jié)，因此可獲得穩(wěn)定的控制性能，其系統(tǒng)的穩(wěn)定性雖不如開環(huán)系統(tǒng)，但比閉環(huán)要好。由于絲杠的螺距誤差和齒輪間隙引起的運動誤差難以消除。因此，其精度較閉環(huán)差，較開環(huán)好。但可對這類誤差進行補償，因而仍可獲得滿意的精度。半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)試方便、精度也較高，因而在現(xiàn)代CNC機床中得到了廣泛應用。第一章數(shù)控技術(shù)概述2023/9/1252工作臺伺服電動機數(shù)控裝置伺服放大器位置檢測（編碼器）2023/9/1253第三節(jié)數(shù)控機床的分類及特點全閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)全閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)直接對運動部件的實際位置進行檢測————直線位移。帶有位置檢測反響裝置，以直流或交流電動機作為執(zhí)行元件但凡被反響通道包圍的前向通道中所有誤差都能被反響補償絲杠、螺母副、導軌及工作臺這些大慣性環(huán)節(jié)或齒隙非線性環(huán)節(jié)都包含在閉環(huán)內(nèi)——設(shè)計、調(diào)試困難第一章數(shù)控機床概述2023/9/1254第三節(jié)數(shù)控機床的分類及特點

全閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)第一章數(shù)控機床概述工作臺伺服電動機數(shù)控裝置伺服放大器檢測裝置〔光柵〕2023/9/1255第三節(jié)數(shù)控機床的分類及特點從理論上講，可以消除整個驅(qū)動和傳動環(huán)節(jié)的誤差、間隙和失動量。具有很高的位置控制精度。由于位置環(huán)內(nèi)的許多機械傳動環(huán)節(jié)的摩擦特性、剛性和間隙都是非線性的，故很容易造成系統(tǒng)的不穩(wěn)定，使閉環(huán)系統(tǒng)的設(shè)計、安裝和調(diào)試都相當困難。該系統(tǒng)主要用于精度要求很高的鏜銑床、超精車床、超精磨床以及較大型的數(shù)控機床等。第一章數(shù)控技術(shù)概述2023/9/1256第三節(jié)數(shù)控機床的分類及特點第一章數(shù)控技術(shù)概述

數(shù)控機床的特點(一)CNC機床與普通機床的區(qū)別(二)數(shù)控機床的特點(三)數(shù)控機床的應用范圍2023/9/1257第三節(jié)數(shù)控機床的分類及特點第一章數(shù)控技術(shù)概述

數(shù)控機床的特點----CNC機床與普通機床的區(qū)別CNC機床一般具有手動加工、機動加工和控制程序自動加工功能,加工過程中一般不需要人工干預。CNC機床一般具有屏幕顯示功能。CNC機床主傳動和進給傳動采用直流或交流無級調(diào)速伺服電動機。CNC機床一般具有工件測量系統(tǒng)。2023/9/1258第三節(jié)數(shù)控機床的分類及特點第一章數(shù)控技術(shù)概述

數(shù)控機床的特點----P10自學1.具有良好的加工柔性

2.加工精度高

3.加工生產(chǎn)率高

4.減輕勞動強度，改善勞動條件

5.良好的經(jīng)濟效益

6.有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化2023/9/1259第三節(jié)數(shù)控機床的分類及特點第一章數(shù)控技術(shù)概述

數(shù)控機床的特點數(shù)控機床的應用范圍2023/9/1260第四節(jié)

數(shù)控技術(shù)的開展動向第一章數(shù)控技術(shù)概述2023/9/1261第四節(jié)數(shù)控技術(shù)的開展動向一、產(chǎn)生背景從工業(yè)化革命以來人們實現(xiàn)機械加工自動化的手段有：自動機床；組合機床；專用自動生產(chǎn)線。第一章數(shù)控技術(shù)概述2023/9/1262

2023/9/1263第四節(jié)數(shù)控機床的開展動向這些設(shè)備的使用大大地提高了機械加工自動化地程度，提高了勞動生產(chǎn)率，促進了制造業(yè)地開展。但它也存在固有的缺點：初始投資大；準備周期長；柔性差。第一章數(shù)控技術(shù)概述2023/9/1264第四節(jié)數(shù)控技術(shù)的開展動向數(shù)控技術(shù)產(chǎn)生和開展的內(nèi)在動力：市場競爭日趨劇烈，產(chǎn)品更新?lián)Q代加快，大批量產(chǎn)品越來越少，小批量產(chǎn)品生產(chǎn)的比重越來越大，迫切需要一種精度高、柔性好加工設(shè)備來滿足上述需求。數(shù)控技術(shù)產(chǎn)生和開展的技術(shù)根底：電子技術(shù)和計算機技術(shù)的飛速開展那么為NC機床的進步提供了堅實的技術(shù)根底。數(shù)控技術(shù)正是在這種背景下誕生和開展起來的。它的產(chǎn)生給自動化技術(shù)帶來了新的概念，推動了加工自動化技術(shù)的開展。第一章數(shù)控技術(shù)概述2023/9/1265第四節(jié)數(shù)控技術(shù)的開展動向二、開展沿革1952年，Parsons公司和合作研制了世界上第一臺三座標數(shù)控機床。1955年，第一臺工業(yè)用數(shù)控機床由美國Bendix公司生產(chǎn)出來。從1952年至今，NC機床按NC系統(tǒng)的開展經(jīng)歷的五代。第一章數(shù)控技術(shù)概述2023/9/1266第四節(jié)數(shù)控技術(shù)的開展動向第一代：1955年NC系統(tǒng)以電子管組成，體積大，功耗大。第二代：1959年NC系統(tǒng)以晶體管組成，廣泛采用印刷電路板。第三代：1965年NC系統(tǒng)采用小規(guī)模集成電路作為硬件，其特點是體積小，功耗低，可靠性進一步提高。以上三代NC系統(tǒng)，由于其數(shù)控功能均由硬件實現(xiàn)，故歷史上又稱其為“硬線NC〞第一章數(shù)控技術(shù)概述2023/9/1267第四節(jié)數(shù)控技術(shù)的開展動向第四代：1970年NC系統(tǒng)采用小型計算機取代專用計算機，其局部功能由軟件實現(xiàn)，它具有價格低，可靠性高和功能多等特點。第五代：1974年NC系統(tǒng)以微處理器為核心，不僅價格進一步降低，體積進一步縮小，使實現(xiàn)真正意義上的機電一體化成為可能。這一代又可分為六個開展階段：第一章數(shù)控技術(shù)概述2023/9/1268第四節(jié)數(shù)控技術(shù)的開展動向1974年：系統(tǒng)以位片微處理器為核心，有字符顯示，自診斷功能。1979年：系統(tǒng)采用CRT顯示，VLIC，大容量磁泡存儲器，可編程接口和遙控接口等。1981年：具有人機對話、動態(tài)圖形顯示、實時精度補償功能。1986年：數(shù)字伺服控制誕生，大慣量的交直流電機進入實用階段。1988年：采用高性能32位機為主機的主從結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。第一章數(shù)控技術(shù)概述2023/9/12691994年：基于PC的NC系統(tǒng)誕生，使NC系統(tǒng)的研發(fā)進入了開放型、柔性化的新時代，新型NC系統(tǒng)的開發(fā)周期日益縮短。20世紀末~21世紀初：開放式系統(tǒng)標準〔NGC、OMAC、OSACA、OSEC)和數(shù)控系統(tǒng)新標準〔STEP-NC等〕相繼開展研究和開發(fā)。它是數(shù)控技術(shù)開展的又一個里程碑。第四節(jié)數(shù)控技術(shù)的開展動向第一章數(shù)控技術(shù)概述2023/9/1270第四節(jié)數(shù)控技術(shù)的開展動向三、開展趨勢進入20世紀90年代以來，隨著國際上計算機技術(shù)突飛猛進的開展，數(shù)控技術(shù)不斷采用計算機、控制理論等領(lǐng)域的最新技術(shù)成就，使其朝著下述方向開展運行高速化加工高精化功能復合化控制智能化體系開放化驅(qū)動并聯(lián)化交互網(wǎng)絡(luò)化第一章數(shù)控技術(shù)概述2023/9/1271第四節(jié)數(shù)控技術(shù)的開展動向速度和精度是數(shù)控設(shè)備的兩個重要指標，它們是數(shù)控技術(shù)永恒追求的目標。因為它直接關(guān)系到加工效率和產(chǎn)品質(zhì)量。新一代數(shù)控設(shè)備在運行高速化、加工高精化等方面都有了更高的要求。第一章數(shù)控技術(shù)概述2023/9/1272第四節(jié)數(shù)控技術(shù)的開展動向運行高速化：使進給率、主軸轉(zhuǎn)速、刀具交換速度、托盤交換速度實現(xiàn)高速化，并且具有高加〔減〕速率。進給率高速化：在分辨率為1m時，F(xiàn)max=240m/min；在Fmax下可獲得復雜型面的精確加工；在程序段長度為1mm時，F(xiàn)max=60m/min，并且具有1.5g的加減速率；主軸高速化：采用電主軸〔內(nèi)裝式主軸電機〕，即主軸電機的轉(zhuǎn)子軸就是主軸部件。主軸最高轉(zhuǎn)速達200000r/min。主軸轉(zhuǎn)速的最高加〔減〕速為1.0g，即僅需1.8秒即可從0提速到15000r/min。換刀速度0.6秒〔刀到刀〕；2.8秒〔切削到切削〕工作臺〔托盤〕交換速度4.3秒。第一章數(shù)控技術(shù)概述2023/9/1273第四節(jié)數(shù)控技術(shù)的開展動向加工高精化：提高機械設(shè)備的制造和裝配精度；提高數(shù)控系統(tǒng)的控制精度；采用誤差補償技術(shù)。提高CNC系統(tǒng)控制精度：采用高速插補技術(shù)，以微小程序段實現(xiàn)連續(xù)進給，使CNC控制單位精細化；采用高分辨率位置檢測裝置，提高位置檢測精度〔日本交流伺服電機已有裝上106脈沖/轉(zhuǎn)的內(nèi)藏位置檢測器，其位置檢測精度能到達0.01m/脈沖〕；位置伺服系統(tǒng)采用前饋控制與非線性控制等方法。采用誤差補償技術(shù)：采用反向間隙補償、絲桿螺距誤差補償和刀具誤差補償?shù)燃夹g(shù);設(shè)備的熱變形誤差補償和空間誤差的綜合補償技術(shù)。研究結(jié)果說明，綜合誤差補償技術(shù)的應用可將加工誤差減少60％～80％。三井精機的JidicH5D型超精密臥式加工中心的定位精度為±0.1m。第一章數(shù)控技術(shù)概述2023/9/1274第四節(jié)數(shù)控技術(shù)的開展動向功能復合化復合化是指在一臺設(shè)備能實現(xiàn)多種工藝手段加工的方法。鏜銑鉆復合—加工中心〔ATC〕、五面加工中心〔ATC，主軸立臥轉(zhuǎn)換〕；車銑復合—車削中心〔ATC，動力刀頭〕；銑鏜鉆車復合—復合加工中心〔ATC，可自動裝卸車刀架〕；銑鏜鉆磨復合—復合加工中心〔ATC，動力磨頭〕；可更換主軸箱的數(shù)控機床—組合加工中心；第一章數(shù)控技術(shù)概述2023/9/1275第四節(jié)數(shù)控技術(shù)的開展動向控制智能化隨著人工智能技術(shù)的不斷開展，并為滿足制造業(yè)生產(chǎn)柔性化、制造自動化開展需求，數(shù)控技術(shù)智能化程度不斷提高，具體表達在以下幾個方面：加工過程自律控制技術(shù)加工參數(shù)的智能優(yōu)化與選擇智能故障診斷與自修復技術(shù)智能化交流伺服驅(qū)動裝置第一章數(shù)控技術(shù)概述2023/9/1276第四節(jié)數(shù)控技術(shù)的開展動向體系開放化定義〔IEEE〕：具有在不同的工作平臺上均能實現(xiàn)系統(tǒng)功能、且可以與其他的系統(tǒng)應用進行互操作的系統(tǒng)。開放式數(shù)控系統(tǒng)特點：系統(tǒng)構(gòu)件〔軟件和硬件〕具有標準化(Standardization)與多樣化(Diversification)和互換性(Interchangeability)的特征允許通過對構(gòu)件的增減來構(gòu)造系統(tǒng)，實現(xiàn)系統(tǒng)“積木式〞的集成。構(gòu)造應該是可移植的和透明的；開放體系