东南大学数控技术PPT课件

1、。1，东南大学机械工程学院，数控技术，2、本课程的主要内容、 1数控技术与数控机床概述2计算机数控系统3数控机床检测装置4数控机床伺服驱动系统5典型机械结构设计与功能部件选择数控机床6数控加工技术与数控编程基础7数控车削技术8数控铣削技术9加工中心加工技术10数控加工自动编程技术11数控机床科学选择与管理技术数控技术与概述数控机床，1.1数控技术和机床的基本概念1.2数控机床的基本组成和工作原理1.3数控机床的分类1.4数控机床的坐标系和工件坐标系1.5数控机床的加工特点和应用范围1.6普通数控机床简介1.7数控机床的主要性能指标1.8数控技术和机床的发展趋势，4，1.1数控技术和机床的基本概

2、念，制造技术的三个发展阶段：第一阶段：用机器代替手工工作，从车间形成工厂；第二阶段：从单一生产模式到大规模生产模式。第三阶段：柔性、系统化和智能化制造。先进的制造技术是经济发展的支撑。5、手工车间、机械工厂、6、单件和小批、大批量生产、7、8、产品和生产方法、刚性自动机床和设备如自动机床、组合机床和专用自动线等。数控机床等能适应产品频繁变化的灵活通用的自动化机床设备，在机械产品中，单件小批产品约占70%。9。数控是指用数字信号自动控制被控对象的技术。与模拟控制相比，数字控制系统中的控制信息是数字量，而不是模拟量。实现数控技术的设备称为数控系统，装有数控系统的机床称为数控机床。国外产品主要有日本

3、FANUC公司生产的FANUC系列数控系统和德国西门子公司生产的西诺美瑞克系列数控系统。经过八五攻关，国内数控系统基本形成了两个平台，开发了四个基础系统。其中，华中一号和中华一号为单机数控系统，专用数控模块嵌入通用pc机，航天一号和蓝天一号为多机数控系统，pc机嵌入数控，形成典型的前台和后台结构。2，数控系统，11，SIEMENS.数控控制的发展趋势，12，Fanuc，13，华中数控，14，国际信息处理联合会第五技术委员会对数控机床的定义如下：数控机床配有程序控制系统，可以逻辑地处理用数字或其他符号编码的指令程序。数控机床的起源和发展。20世纪中期，数控技术和数控机床的诞生标志着生产和控制领域

4、一个全新时代的到来。1948年，美国帕森斯公司在开发加工直升机桨叶剖面检测模板的机床时，提出了用计算机控制机床加工复杂曲线模板的新概念。帕森斯公司设想将坐标点的代码打印在穿孔卡片上，然后输入到机床的控制系统中，这样一台经过改造的铣床就可以按照小的增量步骤移动，得到所需的轨迹。1952年，受美国空军委托，帕森斯公司与麻省理工学院伺服机构研究所合作开发了世界上第一台三坐标立式数控铣床。采用自动控制、伺服驱动、精密测量和新型机械结构。1955年，数控机床被工业化并批量投放市场。数控机床的诞生在复杂曲线和轮廓的加工以及美国航空工业和军事工业的发展中发挥了重要作用。帕森斯公司的数控加工方案之所以得以实现

5、，是因为：首先，这个想法是正确的。第二，科学技术的发展使想法变成现实成为可能。数控加工、零件尺寸、零件形状、数控安装、伺服系统、速度反馈、位置反馈、机床单元运动的概念和实现、18、计算机的出现为数控技术的出现和发展奠定了基础，第一代数控系统：1952-1959年，用它被称为硬件数控系统。第二代数控系统：从1959年到1965年，晶体管元件和印刷电路板被广泛应用于数控系统。成为第二代数控系统的标志。第三代数控：1965年，由于中小规模集成电路的出现，其体积变小，功耗降低，数控系统的可靠性进一步提高，从而推动了数控系统的发展。第四代数控：1970年，随着微电子技术的发展，小型计算机逐渐取代了数控系

6、统中的专用计算机，使得许多控制功能可以通过编写专用程序来完成，而不是依靠硬件电路，实现软件控制，大大提高了数控系统的控制灵活性和数控设备的可靠性。1970年，在美国芝加哥举行的国际机床展览会上，首次展出了一台小型计算机控制的计算机数控装置和一台计算机直接控制多台机床的直接数控系统。第五代数控系统：1974年，中、大规模集成电路技术的成就促使价格低廉、体积较小、集成度较高、运行可靠的微处理器芯片的出现，并逐渐应用到数控系统中，进一步简化了数控系统的硬件结构，降低了数控机床的成本，从而产生了以微处理器为核心的第五代数控系统。也就是说，采用微机数控跨国公司。21岁。新一代数控：20世纪90年代以来，

7、数控系统的发展呈现出高速、高精度和智能化的特点。随着大规模和超大规模集成电路的进一步发展，微处理器的性能不断提高，软件的功能日益增强。随着外围电路和接口配置的不断完善，以及软件技术在人机交互对话和图形显示技术方面的成就，数控系统得到了发展。基于PC-NC的新一代数控系统充分利用了现有的PC软硬件资源，使数控系统高度集成、可靠、易于升级和实现开放系统。精密机械技术电子元件技术软件技术自动编程数控标准自动控制理论与伺服驱动技术精密检测与传感技术网络与通信技术可编程控制技术开放技术5数控加工涉及的基础技术精密机械技术精密机械技术是数控加工技术的基础。对于数控机床来说，机械结构和传动占很大比重，因此其

8、精度、刚度、体积、质量和寿命对数控机床有决定性的影响。在制造过程中使用的机电一体化系统中，传统的机械理论和加工技术借助于计算机辅助技术(计算机辅助设计、计算机辅助制造、计算机辅助工艺设计)、人工智能和专家系统，形成了新一代的机械制造技术。但是传统的机械技术以知识和技能的形式不能被任何其他技术所取代。先进的机械设计理论、精密的加工技术和新材料新工艺的采用，使数控机床具有高精度、高速度、高可靠性、小尺寸、低质量、维修方便和价格低廉的优点。数控加工技术的发展与电子元器件技术的发展密切相关。20世纪50年代初，世界上第一个数控系统由电子管组成，电子管占用空间大，运行速度慢。晶体管于1947年诞生于贝尔

9、实验室，集成电路于1958年由德克萨斯仪器公司发明。自那以后，微电子技术取得了巨大的进步。根据摩尔定律，微处理器的性能(由芯片上晶体管的数量定义)每18个月翻一番。由于电子元件技术的发展，它在推动数控技术方面发挥了巨大的作用。随着电子元器件技术的发展，计算机可以高速、准确地指挥和管理数控系统的有序运行。电子元件技术，25，软件技术和自动编程，数控系统软件完成管理和控制。采用软件控制可以减少系统的硬件配置，提高系统的可靠性。此外，可以大大增加系统的灵活性，并且可以降低系统的制造成本。目前，数控系统软件已扩展到计算机辅助设计/计算机辅助制造，由计算机辅助设计/计算机辅助制造生成的加工程序直接发送到

10、数控系统，控制机床的运动。随着计算机辅助设计/计算机辅助制造技术的不断发展和与计算机数控技术的融合，计算机集成制造系统技术的形成也得到了推动。随着数控标准和数控技术的发展，形成了许多国际标准：国际标准化组织标准、国际电工委员会标准和美国电子工业协会环境影响评价标准。中国在发展数控产业化的同时采用了这些标准。由于这些标准的建立，对规范和促进数控技术的发展起到了一定的作用。最近，基于用户的需求和对未来信息技术的预测，国际标准化组织正计划引入一个新的标准“计算机数控控制器的数据结构”。它把先进制造技术的内容集中在两个主要层次及其联系上：第一层次的先进制造技术是车间及其生产机械；第二层是上层，即数据生

11、成系统，由计算机辅助设计、计算机辅助工程分析、数控编程系统和相关数据库组成。自动控制理论和伺服驱动技术对数控机床的功能、动态特性和控制质量有决定性的影响。在特定控制装置或系统的设计、仿真和现场调试中，自动控制理论具有重要的理论指导作用。伺服速度环控制采用前馈控制，大大改善了传统位置环偏差控制的跟踪滞后，提高了系统的稳定性和伺服精度。为了适应不同类型数控机床复杂的控制算法，伺服系统的位置环和速度环由软件控制。伺服驱动技术经历了几代人的发展。目前，交流伺服电机驱动技术已经逐渐取代其他伺服驱动，发展到智能数字伺服技术。精密检测和传感技术一直是闭环和半闭环控制系统的关键技术，检测和传感装置是实现自动控

12、制的关键环节之一。世界上第一台数控铣床的工作台由液压驱动，其位置测量元件采用旋转变压器，系统的脉冲当量为0.0125毫米。随着机床精度要求的不断提高，对传感器的分辨率和精度提出了更高的要求，因此出现了高分辨率的“细分”电路传感器，少数高精度机床也使用激光传感器。网络通信技术和计算机网络通信技术的广泛应用，对数控机床和柔性制造单元、柔性制造系统和基于数控机床的计算机集成制造系统(CIMS)产生了巨大而深远的影响。通过网络仿真，发达国家已经成功实现了数控机床从概念到加工的全过程。信息资源的共享给数控加工带来了明显的效益。通过网络进行无纸远程管理和监控，可以方便产品的远程加工、装配和调试。可编程控制

13、技术。20世纪70年代以前，数控系统和高压机床的顺序控制主要依靠继电器。1969年，DEC公司开发了世界上第一台可编程序控制器PLC，1987年，IEC将其定义为“可编程序控制器是一种专门设计的数字计算电子系统它采用可编程存储器，用于存储执行逻辑运算、顺序控制、计时、计数和算术运算等特定功能的用户指令，并通过数字或模拟输入输出控制各种机器或生产过程。可编程控制器可以方便地显示、编辑、诊断、存储和传输程序。可编程控制器无继电器电路接触不良、触点焊接、磨损、线圈烧毁等缺陷。因此，它被迅速应用于数控机床中。使用可编程控制器可以大大减少系统的占用空间，提高系统的快速性和可靠性。1987年，美国空军在其

14、NGC(下一代控制器)计划中提出了开放系统架构标准规范(SOSAS)，并提出了“开放式数控系统”的概念。其目的是建立一个体系结构模型，定义模型中各模块的控制功能和接口，确定它们的内部关系规则，并提出一种新的描述语言，通过原型使其有效。开放架构被定义为允许多个制造商销售可以在竞争环境中相互交换和操作的模块。开放技术不仅产生了计算机数控系统的新体系结构，而且由于计算机控制的使用，极大地丰富了数控系统的人机界面功能。FANUC公司在其自有的数控系统中增加了IBM PC模块，不仅保证了系统的可靠性，而且使系统更加开放。数控装置根据输入指令进行解码、处理、计算和控制，实现其数控功能。在早期的数控系统中，

15、这些数控功能都是通过数字逻辑电路来实现的，这就是所谓的硬件数控。在现代数控技术中，数控设备的大部分工作是由计算机系统完成的。这种主要由计算机系统组成的数控系统称为计算机数控。数控、数控系统和数字化制造，数控系统有两层含义。20世纪80年代发布的ISO2806将DNC定义为“直接数控”，其概念是：“该系统使一组数控机床与通用零件程序或加工程序存储器相联系，一旦提出请求，就立即将数据分发给相关机床。”20世纪90年代发布的ISO2806将DNC定义为“分布式数控”，意思是“在生产管理计算机和多个数控系统之间分配数据的分组系统”。DNC的本质已经从“直接数控”转变为“分布式数控”。“分布式数控”表示一台计算机可以控制多台数控机床。这样，加工可以从单机自动化模式扩展到柔性生产线和计算机集成制造系统。1995年12月，美国中小企业主席欧林提出了“数字制造”的概念。所谓“数字化制造”，就是以数字化的方式存储、管理和传输制造过程中的所有信息。在计算机世界中，可以生成各种各样的信息来虚拟化物理过程，并且DNC还可以在不同的级别上传输和管理CAD/CAM/CAPP和CNC程序。此外，制造商联系在一起形成一个虚拟制造网络。现在的挑战是如何将这些信息从计算机“下