数控机床技术(第一章绪论)

1、数控技术，河北理工大学机械工程学院工程训练中心长江，1.1数控机床的创建和发展1.2数控机床的组成和工作过程1.3数控机床的特点1.4数控机床的分类1.5数控机床坐标系1.6数控机床的主要性能指标，第一章引言，1.1数控机床的创建和发展，现代制造业的水平和现代化程度决定了整个国民经济的水平和现代化程度21世纪机械制造业的竞争实质上是数控技术的竞争。各种经济时代的差异不是生产什么，而是如何生产，用什么劳动资料生产。马克思，第一章引言，1，数字控制设备的创建，第一章引言，1948年美国帕森斯公司受美国空军委托，开发了直升机螺旋桨刀片轮廓模型加工设备，提出了电脑控制机器构想。1949年，我们与美国M

2、IT伺服研究所合作，开始了数字控制机器的研究。是1952年成功试制的世界上第一台大型垂直轮廓铣床，改造成由专用计算机控制的三坐标垂直数控铣床。1955年实现了产业化并投放市场，由于技术和价格原因，仅限于航空工业。1959年，Keaney Trecker公司开发了具有自动刀具交换机、一次可夹多工艺加工的加工中心。1967年，英国首先是灵活的制造系统FMS展示了。20世纪80年代初，灵活的制造单位FMC在国际上再次出现。20世纪80年代末90年代初，电脑集成制造系统CIMS逐渐被使用。第一章引言，2，据各国数字控制机械现状德国机械设备制造商协会(VDMA)透露，2004年德国机械设备出口1: 3世

3、界第一，世界机械设备市场占有率19.3%，日本机械设备出口1: 3牙齿占市场份额的12.6%上升到13.3%，美国中国机械设备出口所占的市场份额从3.5%上升到4.3%，上升到世界第七位。第一章引言，1美国的数控发展史美国政府重视机械工业，提供足够的经费，吸引世界人才，特别重视“效率”和“创新”，重视基础科学研究。高性能数控机床技术在世界上处于领先地位。今天，美国不仅生产用于航空宇宙等的高性能数字控制机器，还为中小企业生产价格低廉、实用的数字控制机器(如Haas、Fadal等)。其存在的教训是，注重基础科学研究，忽略应用技术，上世纪80多岁政府一度推迟诱导，数控机器产量缓慢增长，1982年被落

4、后日本赶超，大量进口。(威廉莎士比亚，温斯顿，科学，科学，科学，科学，科学，科学，科学)从20世纪90年代开始纠正过去的偏向，转向数字控制机器技术上的实用，产量逐渐上升。第一章引言、第一章引言、第二章德国数控发展史德国政府一贯重视机床工业的重要战略地位，在很多方面大力培养。德国特别注重科学实验，理论与实际相结合，同时进行基础科学研究和应用技术科学研究。企业与大学科研部门紧密合作，努力在质量上做得更好。德国数字控制机床质量和性能良好，先进实用，货真价实，出口遍布世界各地。特别是大型、中型、精密数控机床。德国特别注重机械、传记、液体、气体、光、工具、测量、数控系统、各种功能组件等数字控制机器主机和

5、附件的先进实用性，在质量、性能方面居于世界领先地位。西门子的数字控制系统和Heidenhain的精密光栅都是世界闻名的。第一章引言，3日本的数控发展史日本和德国相似，充分发展了大量生产自动化后，全面发展了中小柔性生产自动化的数字控制机器。(威廉莎士比亚，北方(美国电视电视剧)，日本政府非常重视机床工业的发展，通过计划和法规引导发展。在重视人才及机械配件搭配的德国、品质管制及数字控制机械技术中学习美国。1978年年产量超过美国，至今产量和出口量一直居世界第一。战略上先模仿后创立，大量出口老师产量大、面积大的中级数字控制机床，占有世界广阔的市场。20世纪80年代以来，进一步加强了科学研究，发展成高

6、性能数字控制机器。日本在开发数控机床的过程中密切关注核心，强调数控系统的开发。日本FANUC系统。第一章引言，4我国数字控制机器的现状从1958年开始研究数字控制机器，1966年开发了成功的电晶体数控系统，生产了数控线切割机、数控铣削等产品。数控机床的开发处于初期阶段。20世纪80年代初期，我国在德国、日、美国等地引进了几个茄子数控系统和伺服技术，在一定程度上促进了数控机器的发展，数控机器的性能逐步提高，品种和数量继续增加。到1985年，我国已拥有加工中心、数控铣削、数控磨床等80多种数字控制机器，数字控制机器的发展进入了实用阶段。第一章引言，20世纪90年代以来，数字控制机器的发展速度加快，

7、多轴、全功能中先进的数控系统及交信、直流伺服系统相继开发成功，FMS和CIMS也相继使用，数字控制机器的发展进入了快速阶段。随着“95”数控车床和加工中心(包括CNC铣床)产业化生产基地的形成，中国生产的中级入门级数控机床的功能、性能和可靠性已经增强了市场竞争力。但是，在中、高级数字控制机器方面，与国外一些先进产品相比，仍然存在很大的差异。相比之下，我国的大部分数字控制机械产品在技术上处于跟踪阶段。第一章引言，3，数字控制设备的发展观(1952年)电晶体和印刷电路板(1960年)小型集成电路(1965年)小型电脑(1970年)微处理器或微电脑(1974年)基于PC-NT代码数控，电脑数控系统(

8、CNC)的前三代数控系统是使用专用控制计算机的硬逻辑(硬导线)数控系统(NC)，不使用。基于第一章引言、PC-NC的第六代数控系统充分利用现有PC的硬件和软件资源，实现下一代数控标准化。第六代数字控制的优点是：(1)部件集成度高，可靠性好。(2)技术进步快，升级容易。(3)提供非常丰富的可用软件和硬件资源的开放基础。第一章引言，第一章引言，第一章引言，1.2数字控制机器的组成和工作流程1，基本概念数字控制NC是使用数字、字符或其他符号进行加工、测量、装配等工作流程。数字控制技术是一种使用数字控制方法自动控制工作流程的技术。“数字控制机器”(Numerical Control Machine T

9、ools)是使用数字控制技术自动控制机床加工过程的机器类型。用于数字控制的数字控制系统(Numerical Control System)。电脑数控系统(Computer Numerical Control CNC)是以计算机为控制核心的数字控制系统。加工中心机械中心(MC)，第一章螺纹理论，计算机辅助设计计算机辅助设计(CAD)计算机辅助制造计算机辅助制造(CAM)电脑支持检查CAT(CAT)，第一章螺纹理论，FMC配置分为两个茄子主要类别：1、自动托盘系统(APC)和加工中心；2、数控机床用机器人。FMC可用作灵活制造系统(FMS)的基础和独立的自动化加工设备，因此发展迅速。第一章引言，灵

10、活制造系统FMS:基于FMC和加工中心，增加物流系统、工业机器人和相关设备，并由中央控制系统集中、集成控制和管理。这种制造系统称为柔性制造系统FMS。FMS是一个高度自动化的高级制造系统，不仅可以长时间进行无人加工，还可以实现多种零件的所有加工和装配，从而自动化工厂制造过程。第一章引言，电脑集成制造系统CIMS:从市场预测、生产决策、产品设计、产品制造、产品销售到电脑集成管理和控制整个过程，构成完整的自动化生产制造系统。CIMS将更长的生产、管理活动有机地整合在一起，实现更高效、更灵活的智能生产，是当今自动化制造技术发展的最高阶段。在CIMS中，除了生产设备的集成外，更重要的是以信息为中心的技

11、术集成和功能集成。第一章引言，第二章数控设备的工作原理，配置第一章数控设备的工作原理，第一章引言，根据部件要求编写数控节目，将数字控制程序写入节目介质(如穿孔带、光盘等)，将输入和输出接口输入数控设备，控制系统根据数控程序将设备执行机构输入数控设备主要步骤：1)根据零件图中说明的零件外观、大小、材料和技术要求确定零件加工过程、工艺参数，并以编程手册和程序格式编写零件加工程序。2)数控机床通过CNC加工程序、第一章线程理论、第一章线程理论、(1)输入设备CNC机床信息输入通道、加工部件程序和各种参数、输入设备向CNC设备发送数据。最初的输入方式是打孔磁带、磁带，现在使用的磁盘很多。在生产车间，特

12、别是某些简单的部件程序使用键输入、CRT (CRT)的手动数据输入(MDI)方法。手脉冲发生器输入常用于调整机床和刀。可以通过通信接口从父计算机输入。第一章引言，第一章引言，1)磁带输入方式。可以使用磁带光电阅读器读取部件程序，直接控制机器运动，或将磁带内容读入内存中存储的程序控制机器运动。2)MDI人工数据录入方法。可以使用操作面板上的键盘输入节目命令，适用于相对较短的程序。通过在剪辑状态下输入加工程序并将其保存在内存中，可以重复使用程序。3)DNC直接CNC输入方法。将程序保存到父计算机时，CNC系统在加工时接收计算机的后续节目段。(2)数控设备数控设备是由中央处理器(CPU)、内存、巴士

13、、I/o介面及其软件组成的专用计算机。接收输入信息，进行解码、轨迹计算(速度计算)、插值计算和校正计算，并将速度分配给每个坐标的伺服驱动系统。主要功能包括：多坐标控制(多轴参考)。插值功能，例如直线、圆弧和其他曲线插值。节目输入、剪辑和修改功能(人类对话、手动数据输入、父通信输入)。第一章螺纹理论、缺陷自诊断功能插值补偿功能：补偿主要包括刀具半径补偿、刀具长度补偿、传动间隙补偿、螺距误差补偿等。信息转换功能：包括EIA/ISO代码转换、英制/公制转换、坐标转换、绝对/增量值转换等。您可以选择多种加工方法，以循环不同的加工方法、重复加工、凹凸成型、镜像加工等。辅助功能辅助功能也称为m功能。显示器

14、功能使用CRT或LCD显示器节目、参数、各种校准量、坐标位置、错误源、图形等。通信和网络功能。，第一章引言，第一章引言，(3)伺服驱动器和检查反馈设备伺服驱动器(也称为伺服系统)接受电脑运算处理后分配的信号，曹征、平移、放大后驱动伺服电动机，驱动机床的执行部件运动，随时检测伺服电动机或工作台的实际运动，进行严格的速度和位置反馈控制。伺服系统分为：驱动执行器、第一章螺纹理论、驱动：主轴驱动单元(主要是速度控制)、进给驱动单元(包括速度控制和位置控制)、主轴伺服电动机、进给伺服电动机、旋转工作台、刀具库伺服控制单元等。步进电动机、直流伺服电动机和交流伺服电动机是常用的驱动设备。伺服系统分为直流伺服

15、系统和交流伺服系统。传感装置：速度发电机、旋转变压器、脉冲编码器、柔道同步器、光栅、磁旋转速度传感器、霍尔传感器等。(4)机器主体包括床主体、底座、柱、大梁、滑石粉、工作台、主轴、进给机构、刀柄和自动刀具更换装置等机器零件。数字控制机器本体具有以下结构特征：1)具有高刚度、高抗振性和小热变形的机械结构。2)高性能主轴伺服驱动器和进给伺服驱动器。3)传动效率高、高精度、水密传动装置和运动部件，如滚珠丝杠螺母对、塑料滑动导轨、塑料导轨对、直线滚动导轨、静压导轨等。第一章引言，(5)机械介面主轴的启动停止，自动工具更换，冷却液开关，各种辅助交流电动机的启动停止等逻辑开关容量的动力源由电源变压器、控制

16、变压器、各种断路器等组成的钢丝提供。电线不能直接连接到低压操作电路或弱电电路，只能通过通过断路器、热动开关、中间继电器等转换为直流低压操作的触点开关操作。成为可以从中继逻辑电路或可编程节目控制器(PLC)接收的信号。这些都是数字控制设备和机床之间的介面问题，统称为机器接口。第一章引言，第一章引言，1.3数控机床的特点1。适应性广。2.生产准备周期短。3.工程高度集中。4.生产效率高，加工高，质量稳定。5.能完成复杂面的加工。6.技术含量高。7.减少劳动强度，改善劳动条件。8.在有利于生产管理现代化的机械行业中，数字控制机器一般从以下几个角度分类：1按工序用途分类可根据工序用途分为以下四个茄子类别：(1)金属切削类是指使用汽车、铣削、镗、钻、铰、磨、刨床等各种切削工艺的数字控制机器。它可以分为两类：普通数控机床数控加工中心，第一章螺纹理论，(2)金属整形类是指使用挤压、压力、冲孔、拉和其他整形工艺的数控机床。常用的CNC管供应商、CNC压力机、CNC冲孔机、CNC弯曲机、CNC纺纱机等。(3)特殊加工类主要有数字火花线切割机、数字火花成型机、数字激光及火焰切割机等。(4)测量、绘图