網(wǎng)絡(luò)班—數(shù)控技術(shù)應(yīng)用電子講稿

1、網(wǎng)絡(luò)班數(shù)控技術(shù)應(yīng)用電子講稿2022-4-20數(shù)控技術(shù)2課程的主要結(jié)構(gòu)課程的主要結(jié)構(gòu)第一章第一章 數(shù)控技術(shù)概述數(shù)控技術(shù)概述第二章第二章 數(shù)控加工程序的編制數(shù)控加工程序的編制第三章第三章 計算機數(shù)控裝置計算機數(shù)控裝置(CNC)(CNC)第四章第四章 進(jìn)給伺服系統(tǒng)進(jìn)給伺服系統(tǒng) 第五章第五章 數(shù)控機床的機械結(jié)構(gòu)數(shù)控機床的機械結(jié)構(gòu) 2022-4-20數(shù)控技術(shù)3教材和參考書教材和參考書 教教 材：材：&廖效果，劉又午數(shù)控技術(shù)廖效果，劉又午數(shù)控技術(shù) 湖北科學(xué)技術(shù)出版社湖北科學(xué)技術(shù)出版社 武漢，武漢，20002000 參考書：參考書：&李斌，數(shù)控加工技術(shù)李斌，數(shù)控加工技術(shù) 北京北京 高等教育高等教育出版社出版

2、社 北京，北京， 20012001&廖效果，朱啟逑廖效果，朱啟逑數(shù)字控制機床數(shù)字控制機床華中理華中理工大學(xué)出版社工大學(xué)出版社 武漢，武漢，199219922022-4-20數(shù)控技術(shù)4參考資料網(wǎng)址參考資料網(wǎng)址 中國數(shù)控在線：中國數(shù)控在線： 數(shù)控論壇：數(shù)控論壇： 華中數(shù)控：華中數(shù)控： 上海開通數(shù)控：上海開通數(shù)控： 南京數(shù)控：南京數(shù)控： 深圳福斯特數(shù)控：深圳福斯特數(shù)控： 2022-4-20數(shù)控技術(shù)5 西門子：西門子： 法那克：法那克： 中國制造業(yè)信息化網(wǎng)：中國制造業(yè)信息化網(wǎng)： 中國制造協(xié)作網(wǎng)：中國制造協(xié)作網(wǎng)： 中國機械信息網(wǎng)：中國機械信息網(wǎng)： 參考資料網(wǎng)址參考資料網(wǎng)址2022-4-20數(shù)控技術(shù)6第一

3、章第一章 數(shù)控技術(shù)概述數(shù)控技術(shù)概述2022-4-20數(shù)控技術(shù)7第一章第一章 數(shù)控技術(shù)概述數(shù)控技術(shù)概述 第一節(jié)第一節(jié) 數(shù)控技術(shù)簡介數(shù)控技術(shù)簡介 第二節(jié)第二節(jié) 數(shù)控加工原理數(shù)控加工原理 第三節(jié)第三節(jié) 數(shù)控機床的分類數(shù)控機床的分類 第四節(jié)第四節(jié) 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展動向數(shù)控技術(shù)的發(fā)展動向 第一章第一章 數(shù)控技術(shù)概述數(shù)控技術(shù)概述2022-4-20數(shù)控技術(shù)8第一章第一章 數(shù)控技術(shù)概述數(shù)控技術(shù)概述 本章提要：本章提要： 本章主要介紹數(shù)控技術(shù)、數(shù)控裝備的基本概念、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）的發(fā)展動向；數(shù)控技術(shù)對國民經(jīng)濟的意義。第一章第一章 數(shù)控技術(shù)概述數(shù)控技術(shù)概述2022-4-20數(shù)控技

4、術(shù)9第一章第一章 數(shù)控技術(shù)概述數(shù)控技術(shù)概述2022-4-20數(shù)控技術(shù)10第一章第一章 數(shù)控技術(shù)概述數(shù)控技術(shù)概述數(shù)控技術(shù)是什么？第一章第一章 數(shù)控技術(shù)概述數(shù)控技術(shù)概述2022-4-20數(shù)控技術(shù)11 光刻機？鍵合機？包裝機？第一章第一章 數(shù)控技術(shù)概述數(shù)控技術(shù)概述第一章 數(shù)控技術(shù)概述2022-4-20數(shù)控技術(shù)12第一節(jié)第一節(jié) 數(shù)控技術(shù)簡介數(shù)控技術(shù)簡介一、數(shù)字控制與數(shù)控技術(shù)一、數(shù)字控制與數(shù)控技術(shù)數(shù)字控制（數(shù)字控制（Numerical Control NC）是一種借助數(shù)字、字符或其它符號對某一工作過程（如加工、測量、裝配等）進(jìn)行可編程控制的自動化方法。數(shù)控技術(shù)（數(shù)控技術(shù)（Numerical Contro

5、l Technology）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2022-4-20數(shù)控技術(shù)13數(shù)控裝備（數(shù)控裝備（Numerical Control Machine Tools） 是采用數(shù)控技術(shù)對機械的工作過程進(jìn)行自動控制的一類裝備。其中數(shù)控機床是數(shù)控技術(shù)應(yīng)用的經(jīng)典例子。數(shù)控系統(tǒng)（數(shù)控系統(tǒng)（Numerical Control System）實現(xiàn)數(shù)字控制的裝置。計算機數(shù)控系統(tǒng)（計算機數(shù)控系統(tǒng)（Computer Numerical Control CNC ）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)第一節(jié) 數(shù)控技術(shù)簡介數(shù)控技術(shù)簡介2022-4-20數(shù)控

6、技術(shù)14 裝備I/O電路和裝置 測量裝置 主軸驅(qū)動裝置 進(jìn)給驅(qū)動裝置 主軸伺服單元 進(jìn)給伺服單元 計算機數(shù) 控 裝 置 操作面板 PLC 計計算算機機數(shù)數(shù)控控系系統(tǒng)統(tǒng) 機機械械裝裝備備 輔助控制機構(gòu) 進(jìn)給傳動機構(gòu) 主運動機構(gòu) 鍵盤 輸入輸出 設(shè)備 第一章 數(shù)控技術(shù)概述第一節(jié)第一節(jié) 數(shù)控技術(shù)簡介數(shù)控技術(shù)簡介2022-4-20數(shù)控技術(shù)15BACKSPACECTRLINSCRTABALT0SHIFT畗 ZEND 瑌WHOME瘆 TPgDn瓆 OPgUp JRST E65“432？198:7 YXVU SRPQ NMKL IHFG DCABESC14彩 色顯 示 器空運行Z 軸鎖定MST 鎖定任選程序

7、段機床鎖定快進(jìn)+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(jìn)給保持冷卻液開/關(guān) 刀松/刀緊主軸修調(diào)16010進(jìn)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(jìn)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2010 090增量倍率1000101001坐標(biāo)軸選擇Z YX 1、操作面板、操作面板 它是操作人員與數(shù)控裝置進(jìn)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)第一節(jié) 數(shù)控技術(shù)簡介數(shù)控技術(shù)簡介2022-4-20數(shù)控技術(shù)16 2、 控制介質(zhì)與輸入

8、輸出設(shè)備控制介質(zhì)與輸入輸出設(shè)備 控制介質(zhì)控制介質(zhì)是記錄零件加工程序的媒介 輸入輸出設(shè)備輸入輸出設(shè)備是CNC系統(tǒng)與外部設(shè)備進(jìn)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(yīng)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、磁帶、磁盤等。第一章 數(shù)控技術(shù)概述第一節(jié)第一節(jié) 數(shù)控技術(shù)簡介數(shù)控技術(shù)簡介2022-4-20數(shù)控技術(shù)17 3、通訊、通訊 現(xiàn)代的數(shù)控系統(tǒng)除采用輸入輸出設(shè)備進(jìn)行信息交換外，一般都具有用通訊方式進(jìn)行信息交換的能力。它們是實現(xiàn)CAD/CAM的集成、FMS和CIMS的基

9、本技術(shù)。采用的方式有： 串行通訊串行通訊（RS-232等串口）、 自動控制專用接口和規(guī)范自動控制專用接口和規(guī)范（DNC方式，MAP協(xié)議等） 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)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)第一節(jié) 數(shù)控技術(shù)簡介數(shù)控技術(shù)簡介2022-4-20數(shù)控技術(shù)18 4、CNC裝置裝置(CNC單元單元) 組成組成：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(yīng)的控制軟件。 作用作用：根據(jù)輸入的零件加工程序進(jìn)行相應(yīng)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(yīng)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

10、協(xié)調(diào)配合，合理組織，使整個系統(tǒng)有條不紊地進(jìn)行工作的。CNC裝置是裝置是CNC系統(tǒng)的核心系統(tǒng)的核心第一章 數(shù)控技術(shù)概述第一節(jié)第一節(jié) 數(shù)控技術(shù)簡介數(shù)控技術(shù)簡介2022-4-20數(shù)控技術(shù)19 5、伺服單元、驅(qū)動裝置和測量裝置、伺服單元、驅(qū)動裝置和測量裝置 伺服單元和驅(qū)動裝置伺服單元和驅(qū)動裝置 主軸伺服驅(qū)動裝置和主軸電機 進(jìn)給伺服驅(qū)動裝置和進(jìn)給電機 測量裝置測量裝置 位置和速度測量裝置。以實現(xiàn)進(jìn)給伺服系統(tǒng)的閉環(huán)控制。 作用作用 保證靈敏、準(zhǔn)確地跟蹤保證靈敏、準(zhǔn)確地跟蹤CNC裝置指令裝置指令： 進(jìn)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

11、 數(shù)控技術(shù)概述第一節(jié)第一節(jié) 數(shù)控技術(shù)簡介數(shù)控技術(shù)簡介2022-4-20數(shù)控技術(shù)20 6、PLC、裝備裝備I/O電路和裝置電路和裝置 PLC (Programmable Logic Controller)：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； 機床機床I/O電路和裝置：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：功能： 接受CNC的M、S、T指令，對其進(jìn)行譯碼并轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的控制信號，控制輔助裝置完成裝備相應(yīng)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

12、備的動作。第一章 數(shù)控技術(shù)概述第一節(jié)第一節(jié) 數(shù)控技術(shù)簡介數(shù)控技術(shù)簡介2022-4-20數(shù)控技術(shù)21 三、 機械裝備 機械部分：機械部分：數(shù)控裝備的主體，是實現(xiàn)制造加工的執(zhí)行部件。 以機床為例以機床為例組成：組成：由主運動部件、進(jìn)給運動部件（工作臺、拖板以及相應(yīng)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)第一節(jié) 數(shù)控技術(shù)簡介數(shù)控技術(shù)簡介2022-4-20數(shù)控技術(shù)22第二節(jié)第二節(jié) 數(shù)控加工原理數(shù)控加工原理第一章 數(shù)控技術(shù)概述2022-4-20數(shù)控技術(shù)23第二節(jié)第二節(jié) 數(shù)控加工原理數(shù)控加工原理一、數(shù)控加工

13、與傳統(tǒng)加工的比較工藝分析工藝分析數(shù)控加數(shù)控加工程序工程序工序卡工序卡B A C KS P A C EC T RLIN SC RT A BA L T0S H IF T ZE N D WH OM E TP g Dn OP g Up JR S T E65“432？198:7 YXVU SRPQ NMKL IHFG DCABE S C1 4 彩 色顯 示 器空運行Z 軸鎖定MST 鎖定任選程序段機床鎖定快進(jìn)+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(jìn)給保持冷卻液開/關(guān) 刀松/刀緊主軸修調(diào)16010進(jìn)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(jìn)單段驅(qū) 動

14、器NC機床電源XYZA主軸超程報警-+手搖脈沖發(fā)生器2010 090增量倍率1000101001坐標(biāo)軸選擇Z YX傳統(tǒng)加工傳統(tǒng)加工數(shù)控加工數(shù)控加工圖圖2 傳統(tǒng)加工與數(shù)控加工的比較圖傳統(tǒng)加工與數(shù)控加工的比較圖第一章 數(shù)控技術(shù)概述2022-4-20數(shù)控技術(shù)24第二節(jié)第二節(jié) 數(shù)控加工原理數(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)概述圖圖3 數(shù)控加工中數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換過程數(shù)控加工中數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換過程譯譯 碼碼刀補處理刀補處理插補處理插補處理PLC控制控制進(jìn)給伺服系統(tǒng)進(jìn)給伺服系統(tǒng)切削運動、機床切削運動、機床I/O裝置裝置成形運動成形運動加工程序加工程序2022-4-20數(shù)控技術(shù)25第二節(jié)第二節(jié) 數(shù)控加工原

15、理數(shù)控加工原理 1、譯碼、譯碼(解釋解釋) 譯碼程序的主要功能是將用文本格式（通常用ASCII碼）表達(dá)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(biāo)值；進(jìn)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(biāo)志的存放順序和格式。第一章 數(shù)控技術(shù)概述2022-4-20數(shù)控技術(shù)26第二節(jié)第二節(jié) 數(shù)控加工原理數(shù)控加工原理 2、刀補處理、刀補處理(計算刀具中心軌跡計算刀具中心軌跡) 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

16、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2022-4-20數(shù)控技術(shù)27第二節(jié)第二節(jié) 數(shù)控加工原理數(shù)控加工原理 3、插補計算、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(jìn)給速度F，實時計算出各個進(jìn)給軸在t內(nèi)位移指令（X1、Y1、），并送給進(jìn)給伺服系統(tǒng)，實現(xiàn)成形運動。第一章 數(shù)控技術(shù)概述2022-4-20數(shù)控技術(shù)28第二節(jié)第二節(jié) 數(shù)控加工原理數(shù)控加工原理 4、 PLC控制控制 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，

17、并按預(yù)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(jìn)行的控制。第一章 數(shù)控技術(shù)概述2022-4-20數(shù)控技術(shù)29內(nèi)容小結(jié)內(nèi)容小結(jié)1幾個基本概念 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、各部分之間的關(guān)系、及其基本功能。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2022-4-20數(shù)控技術(shù)30習(xí)題與思考題習(xí)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機床由哪兒部分組成，試用框圖 表示各部分之間的關(guān)系，并簡述各部分的基本功能。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

18、，并簡述每個步驟的主要功能。第一章 數(shù)控技術(shù)概述2022-4-20數(shù)控技術(shù)31第三節(jié)第三節(jié) 數(shù)控機床的分類數(shù)控機床的分類第一章 數(shù)控技術(shù)概述2022-4-20數(shù)控技術(shù)32第三節(jié)第三節(jié) 數(shù)控機床的分類數(shù)控機床的分類 數(shù)控機床的種類很多，從不同角度對其進(jìn)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2022-4-20數(shù)控技術(shù)33第三節(jié)第三節(jié) 數(shù)控機床的分類數(shù)控機床的分類一、按工藝用途分類切削加工類：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：成型加工類：數(shù)控折彎機、數(shù)控彎管機等。特種加工類：特種加工類：數(shù)控線切割機、

19、電火花加工機、激光加工機等。其它類型：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2022-4-20數(shù)控技術(shù)34第三節(jié)第三節(jié) 數(shù)控機床的分類數(shù)控機床的分類二、按控制功能分類 點位控制數(shù)控系統(tǒng)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(jìn)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。第一章 數(shù)控技術(shù)概述2022-4-20數(shù)控技術(shù)35第三節(jié)第三節(jié) 數(shù)控機床的分類數(shù)控機床的分類 直線控制數(shù)控系統(tǒng)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(biāo)軸（如X、Y、Z）或兩軸等速的方向進(jìn)行

20、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2022-4-20數(shù)控技術(shù)36第三節(jié)第三節(jié) 數(shù)控機床的分類數(shù)控機床的分類 輪廓控制數(shù)控系統(tǒng)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(jìn)給軸同時諧調(diào)運動(坐標(biāo)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(jìn)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?，F(xiàn)代的數(shù)控機床基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2022-4-20數(shù)控技術(shù)37第三節(jié)第三節(jié) 數(shù)控機床的分類數(shù)控機床的分類三、按聯(lián)動軸數(shù)分，2軸聯(lián)動（平面曲線）軸聯(lián)動（平面曲線）3軸聯(lián)動（空

21、間曲面，球頭刀）軸聯(lián)動（空間曲面，球頭刀）4軸聯(lián)動（空間曲面）軸聯(lián)動（空間曲面）5軸聯(lián)動及軸聯(lián)動及6軸聯(lián)動（空間曲面）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(fù)雜。第一章 數(shù)控技術(shù)概述2022-4-20數(shù)控技術(shù)38第三節(jié)第三節(jié) 數(shù)控機床的分類數(shù)控機床的分類四、按進(jìn)給伺服系統(tǒng)的類型分類按數(shù)控系統(tǒng)的進(jìn)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)開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)和閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)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)全閉環(huán)和半閉環(huán)半閉環(huán)兩種。第一章 數(shù)控技術(shù)概述2022-4-20數(shù)控技術(shù)39第三節(jié)第三節(jié) 數(shù)控機床的分類數(shù)控機床的分類 開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)

22、 沒有位置測量裝置，信號流是單向的（數(shù)控裝置進(jìn)給系統(tǒng)），故系統(tǒng)穩(wěn)定性好。第一章 數(shù)控技術(shù)概述電機電機機械執(zhí)行部件機械執(zhí)行部件A相、相、B相相C相、相、f、nCNC插補指令插補指令脈沖頻率脈沖頻率f脈沖個數(shù)脈沖個數(shù)n換算換算脈沖環(huán)脈沖環(huán)形分配形分配變換變換功率功率放大放大2022-4-20數(shù)控技術(shù)40第三節(jié)第三節(jié) 數(shù)控機床的分類數(shù)控機床的分類無位置反饋，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(jìn)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(yīng)用。一般用

23、于經(jīng)濟型數(shù)控機床。第一章 數(shù)控技術(shù)概述2022-4-20數(shù)控技術(shù)41第三節(jié)第三節(jié) 數(shù)控機床的分類數(shù)控機床的分類 半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng) 半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)的位置采樣點如圖所示，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(jìn)行檢測，不是直接檢測運動部件的實際位置。位置控制調(diào)節(jié)器位置控制調(diào)節(jié)器速度控制速度控制調(diào)節(jié)與驅(qū)動調(diào)節(jié)與驅(qū)動檢測與反饋單元檢測與反饋單元位置控制單元位置控制單元速度控制單元速度控制單元+-電機電機機械執(zhí)行部件機械執(zhí)行部件CNC插補插補指令指令實際位實際位置反饋置反饋實際速實際速度反饋度反饋第一章 數(shù)控技術(shù)概述2022-4-20數(shù)控技術(shù)42第三節(jié)第三節(jié) 數(shù)控機床的分類數(shù)控

24、機床的分類半閉環(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(jìn)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(yīng)用。第一章 數(shù)控技術(shù)概述2022-4-20數(shù)控技術(shù)43第三節(jié)第三節(jié) 數(shù)控機床的分類數(shù)控機床的分類 全閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)全閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng) 全閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)的位置采樣點如圖的虛線所示，直接對運動部件的實際位置進(jìn)行檢測。第一章 數(shù)控機床概述位置控制調(diào)節(jié)器位置控制調(diào)節(jié)器速度控制速度

25、控制調(diào)節(jié)與驅(qū)動調(diào)節(jié)與驅(qū)動檢測與反饋單元檢測與反饋單元位置控制單元位置控制單元速度控制單元速度控制單元+-電機電機機械執(zhí)行部件機械執(zhí)行部件CNC插補插補指令指令實際位實際位置反饋置反饋實際速實際速度反饋度反饋2022-4-20數(shù)控技術(shù)44第三節(jié)第三節(jié) 數(shù)控機床的分類數(shù)控機床的分類從理論上講，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(dāng)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202

26、2-4-20數(shù)控技術(shù)45第四節(jié)第四節(jié) 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展動向數(shù)控技術(shù)的發(fā)展動向第一章 數(shù)控技術(shù)概述2022-4-20數(shù)控技術(shù)46第四節(jié)第四節(jié) 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展動向數(shù)控技術(shù)的發(fā)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2022-4-20數(shù)控技術(shù)47第四節(jié)第四節(jié) 數(shù)控機床的發(fā)展動向數(shù)控機床的發(fā)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(jìn)了制造業(yè)地發(fā)展。但它也存在固有的缺點： 初始投資大； 準(zhǔn)備周期長； 柔性差。 第一章 數(shù)控技術(shù)概述2022-4-20數(shù)控技術(shù)48第四節(jié)第四節(jié) 數(shù)控技術(shù)

27、的發(fā)展動向數(shù)控技術(shù)的發(fā)展動向數(shù)控技術(shù)產(chǎn)生和發(fā)展的內(nèi)在動力：數(shù)控技術(shù)產(chǎn)生和發(fā)展的內(nèi)在動力：市場競爭日趨激烈，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)生和發(fā)展的技術(shù)基礎(chǔ)：數(shù)控技術(shù)產(chǎn)生和發(fā)展的技術(shù)基礎(chǔ)：電子技術(shù)和計算機技術(shù)的飛速發(fā)展則為NC機床的進(jìn)步提供了堅實的技術(shù)基礎(chǔ)。 數(shù)控技術(shù)正是在這種背景下誕生和發(fā)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)的發(fā)展。第一章 數(shù)控技術(shù)概述2022-4-20數(shù)控技術(shù)49第四節(jié)第四節(jié) 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展動向數(shù)控技術(shù)的發(fā)展動向二、發(fā)展沿革 1952年，Parson

28、s公司和合作研制了世界上第一臺三座標(biāo)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)的發(fā)展經(jīng)歷的五代。第一章 數(shù)控技術(shù)概述2022-4-20數(shù)控技術(shù)50第四節(jié)第四節(jié) 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展動向數(shù)控技術(shù)的發(fā)展動向1955年 NC系統(tǒng)以電子管組成，體積大，功耗大。1959年 NC系統(tǒng)以晶體管組成，廣泛采用印刷電路板。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(jìn)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)，故歷史上又稱其為第一章 數(shù)控技術(shù)概述2022-4-20數(shù)控技術(shù)51第四節(jié)第四節(jié) 數(shù)控技術(shù)的發(fā)

29、展動向數(shù)控技術(shù)的發(fā)展動向1970年 NC系統(tǒng)采用小型計算機取代專用計算機，其部分功能由軟件實現(xiàn)，它具有價格低，可靠性高和功能多等特點。1974年 NC系統(tǒng)以微處理器為核心，不僅價格進(jìn)一步降低，體積進(jìn)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發(fā)展階段：第一章 數(shù)控技術(shù)概述2022-4-20數(shù)控技術(shù)52第四節(jié)第四節(jié) 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展動向數(shù)控技術(shù)的發(fā)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

30、制誕生，大慣量的交直流電機進(jìn)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2022-4-20數(shù)控技術(shù)53 1994年：基于PC的NC系統(tǒng)誕生，使NC系統(tǒng)的研發(fā)進(jìn)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(jì)末21世紀(jì)初：開放式系統(tǒng)規(guī)范（NGC、OMAC、OSACA、OSEC)和數(shù)控系統(tǒng)新標(biāo)準(zhǔn)（STEP-NC等）相繼開展研究和開發(fā)。它是數(shù)控技術(shù)發(fā)展的又一個里程碑。第四節(jié)第四節(jié) 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展動向數(shù)控技術(shù)的發(fā)展動向第一章 數(shù)控技術(shù)概述2022-4-20數(shù)控技術(shù)54第四節(jié)第四節(jié) 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展動向數(shù)控技術(shù)的發(fā)展動向三、發(fā)展趨勢進(jìn)入20世紀(jì)

31、90年代以來，隨著國際上計算機技術(shù)突飛猛進(jìn)的發(fā)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，使其朝著下述方向發(fā)展第一章 數(shù)控技術(shù)概述2022-4-20數(shù)控技術(shù)55第四節(jié)第四節(jié) 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展動向數(shù)控技術(shù)的發(fā)展動向 速度和精度是數(shù)控設(shè)備的兩個重要指標(biāo)，它們是數(shù)控技術(shù)永恒追求的目標(biāo)。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2022-4-20數(shù)控技術(shù)56第四節(jié)第四節(jié) 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展動向數(shù)控技術(shù)的發(fā)展動向使進(jìn)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(jìn)給率高速化：進(jìn)給率高速化

32、：在分辨率為1m時，F(xiàn)max=240m/min；在Fmax下可獲得復(fù)雜型面的精確加工；在程序段長度為1mm時，F(xiàn)max=60m/min，g的加減速率； 主軸高速化：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(dá)200000r/min。g ，r/min。 換刀速度換刀速度 0.6秒（刀到刀）；2.8秒（切削到切削） 工作臺（托盤）交換速度工作臺（托盤）交換速度 4.3秒。第一章 數(shù)控技術(shù)概述2022-4-20數(shù)控技術(shù)57第四節(jié)第四節(jié) 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展動向數(shù)控技術(shù)的發(fā)展動向提高機械設(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)。 提高提高CN

33、C系統(tǒng)控制精度：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(jìn)給，使CNC控制單位精細(xì)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106m/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)果表明，綜合誤差補償技術(shù)的應(yīng)用可將加工誤差減少6080。三井精機的JidicH5Dm。第一章 數(shù)控技術(shù)概述2022-4-20數(shù)控技術(shù)58第四節(jié)第四節(jié) 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展動向數(shù)控技術(shù)的發(fā)展動向 復(fù)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(fù)合加工中心（ATC）、五面加工中心（ATC，主軸立臥轉(zhuǎn)換）； 車銑復(fù)合車削中心（ATC，動力刀頭）； 銑鏜鉆車復(fù)合復(fù)合加工中心（ATC，可自動裝卸車刀架）； 銑鏜鉆磨復(fù)合復(fù)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2022-4-20數(shù)控技術(shù)59第四節(jié)第四節(jié) 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展動向數(shù)控技術(shù)的發(fā)展動向 隨著人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展，并為滿足制造業(yè)生產(chǎn)柔性化、制造自動化發(fā)展