第1章绪论(新)

1、1 数控技术 v华中科技大学 何雪明 吴晓光 常兴主编 v课件制作 v武汉科技大学 湖北工业大学 2 前言 v学好数控技术是非常重要的,对于国家、对于个 人的发展都是必须掌握的一门科学技术。 v学好数控技术的方法： v1.认真听讲 v2.勤于思考 v3.勇于实践 v4.有一定兴趣 3 第一章 绪论 1.1 数控技术的产生及特点数控技术的产生及特点 v1.1.1 数控技术的产生 v 上世纪40年代以来，生产力迅速发展，人们要加工的 零件越来越多，零件形状也越来越复杂，原来用自动 专用机床和仿形机床去满足要求生产的要求现在就显 得力不从心。（大家都经过金工实习，应该明白完成 一个零件需要多少步骤，

2、也有自动化的需求。仿形机 床不够通用，故：）因此： v灵活、通用、高精度、高效率的“柔性” 自动化生产技术-数控技术应运而生 v 1948年美国Persons公司受军方委托研制直升 机叶片轮廓检验样板的机床。他们与MIT 合作， 提出用计算机控制机床加工复杂曲线的新理念， 并于1952年研制出第一台立式数控铣床。1955 年实现该机床的产业化，成为数控机床技术的 “爷爷机床” v 由于该机床采用的是先进的数字控制技术， 具有普通机床和专用机床无法比拟的灵活、 通用、高精度、高效率的优点，故这种数 控技术具有强大的生命力。从此，数控技术数控技术在 世界各地得到了迅速的发展。现在发达国家数 控机床

3、在数量上占绝大多数。 5 1.1.2 数控加工的特点 v1. 可以 加工具有复杂形面的工件（如潜艇的螺旋浆） v2.加工精度高，质量稳定加工精度高，质量稳定 v3. 生产效率高生产效率高 v4.改善劳动条件改善劳动条件 v5.有利于生产过程的现代化：生产管理的现代化有利于生产过程的现代化：生产管理的现代化 v CAD/CAM的基础的基础 v 数控加工的对象数控加工的对象 v1.几何形状复杂的工件几何形状复杂的工件 2. 新产品的工件新产品的工件 v3. 精度及表面粗糙度要求高的工件精度及表面粗糙度要求高的工件 4.需要多道工序的工件需要多道工序的工件 v5.原材料特别贵重的工件（如人体亲和材料

4、钛合金）原材料特别贵重的工件（如人体亲和材料钛合金） 6 1.2数控机床特点及分类 v1.2.1数控机床特点 v适应性：强（对象.发展.CAD、CAM、FMS、CIMS） v自动化：优 v质量： 好 v效率： 高 v缺点：要求高素质的操作员（主要是编程人员） v （掌握了数控技术，招聘较易） 7 1.2 数控系统的组成及分类 v1.2.1 数控技术的基本概念 v 数控技术，简称数控（Numerical Control）是利用数数 字化信息字化信息对机械运动及加工过程进行控制控制的一种方法。 由于这种控制需要高速的计算机系统，故现在又称为计 算机数控技术（computer numerical c

5、ontrol， CNC） vCNC有三种含义： 1.代表一种控制技术控制技术 v 2.代表一种控制系统的实体实体 v 3.代表一种控制装置 8 1.2.2 数控系统的构成 v数控系统的构成如下图所示： 如步进 电机等 工作台 如编码器和如编码器和 光栅光栅 9 1.2.3 数控基本原理 v在进行数控加工之前，要预先编制加工程序清单： v 1.确定工件的加工工序工序及加工所用刀具刀具和切削速度 v 2.确定工件的轮廓衔接点轮廓衔接点 v 3.确定起刀起刀和收刀收刀的位置以及的位置 v 按规定的语句格式写出数控指令集，将指令集输入到 数控装置里进行处理（译码，运算等），通过驱动电 路把信号放大，驱

6、动伺服电机输出角位移及角速度， 又通过执行部件转换成工作台的直线位移以实现进给 v另外，数控装置还要通过PLC控制强电部件以进行一 些辅助性工作，如 ：照明、冷却、排屑等 10 1.2.4数控系统的分类 v1.2.4.1 按控制系统的特点分类按控制系统的特点分类 v1.点位控制系统。如数控钻床、冲床等点位控制系统。如数控钻床、冲床等 v2.直线控制系统。如平面铣床、数控磨床直线控制系统。如平面铣床、数控磨床 数控车床数控车床 v3.轮廓控制系统。轮廓控制系统。3维加工机床（中心）维加工机床（中心） 1 2 3 v1.2.4.2 按伺服系统的类型 v1.开环控制系统 v2.半闭环控制系统 v3.

7、闭环控制系统 2 1 3 12 v1.2.4.3按功能水平分类（价格10万元以下） v 低档：分辨率：10m（0.01） v 进给速度：8-15m/min v 进给类型：开环，步进电机 v 联动轴数：2-3 v 主CPU：8位(通信、显示、PLC) v 中档： 分辨率 1 m （10万100万） v 半闭环系统控制 v 高档： 分辨率 0.1 m （100万以上） v 闭环系统控制 v 5轴以上联动 13 1.3 数控技术的发展历史 1.3.1 机床数控系统的发展介绍 1952年 Persons与麻省理工学院试制第1台数控机床 其电路是电子管，继电器组成（求轮廓连接点困难） 1955年 美国空

8、军和麻省理工学院合作，研制成功APT语言 1954年 第1台工业用数控机床由Bendix公司研制成功（加工中心） 1967 柔性加工系统FMS(英国)（刀具较多，联动坐标轴较多） 以上机床使用的是“大型计算机大型计算机” 1970 小型计算机数控加工中心CNC, 多机床控制系统DNC 1973 微处理器数控机床CIMS 1980数控装置可以人机对话、动态图形显示的智能型数控机床 1981FMC的柔性制造单元 进入现代的CNC 时代 v 其中，80年代提出的计算机集成制造CIMS的概念 值得一提：企业生产的各个环节从市场分析、产品 设计、加工制造、经营管理到售后服务是一个不可分 割的整体。整个生

9、产过程实质上是一个数据的采集、 传递和加工处理过程，最终形成的产品可以看成是数 据的物质物质表现。数控机床是这个过程的节点数控机床是这个过程的节点 15 我国发展数控的过程 v1958年开始研究数控技术（电子管） v1965年开始研究晶体管数控系统 v70年代研制成功数控非园齿轮插齿机及立式数 控铣床 v80年代以来，引进技术与自行研制相结合，我 国的数控技术得到明显的进步（FANUC系统比 较流行 ）。现在我国多家机床厂均能生产5坐 标联动的数控机床（沈阳机床厂是一典范沈阳机床厂是一典范）。 v我国数控技术与先进国家的差距正在缩小我国数控技术与先进国家的差距正在缩小。 16 1.3.2 数控系统的发展趋势 1.3.2.1 数控系统本身 1. 模块化、小型化 2. 大容量存储器、大容量PLC。使机床能长时间工 作。 3. 配有多种接口 （与FMS,CIMS)形成通信网络 4. 可靠性高 (自诊断、自排除） 5. 经济、使用方便 17 1.3.2.1机床结构的发展 v1.提高机床的刚度：基于一个道理，即任何物 体在受力时均会变形，这种变形会导致加工的 误差。 v2.提高主轴的转速：转速较高时加工光洁度也 较高 v3.提高机床的精度：机床主轴主轴的跳动将导致加 工的误差。 v4.扩充机床的加工范围：组合机床(一次成