《数控技术及应用》第1章-概论

1、第一篇 数控技术第1章 概述本章讲述的主要内容:第1章第2章第3章第4章第5章第6章第7章第8章第9章第10章第11章第12章1.1 基本知识 1.1.1 数控技术基本概念1.1.2 制造业的三次工业革命1.2 制造业自动化技术 1.2.1 制造业自动化的定义1.2.2 制造业自动化的特征1.2.3 制造业自动化的内涵1.2.4 制造业自动化所涉及的技术1.3 制造业自动化技术 第1章 概述知识点一：数控技术是机械、电子、自动控制理论、计算机和检测技术密切结合的机电一体化高新技术；数控技术是现代制造技术的一种；数控技术是现代制造业的基础；数控技术是现代制造业的集中体现；数控技术是现代制造业信息

2、化的重要组成部分。第1章 概述1.1 基本知识1.1.1 数控技术基本概念知识点三：当今：数控技术，也叫计算机数控技术（Computerized Numerical Control 简称：CNC），它是采用计算机实现数字程序控制的技术。这种技术用计算机按事先存贮的控制程序来执行对设备的控制功能。由于采用计算机替代原先用硬件逻辑电路组成的数控装置，使输入数据的存贮、处理、运算、逻辑判断等各种控制机能的实现，均可以通过计算机软件来完成。第1章 概述1.1 基本知识知识点二：早先：数控技术，简称数控（Numerical Control ）即采用数字控制的方法对某一工作过程实现自动控制的技术。它所控制

3、的通常是位置、角度、速度等机械量和与机械能量流向有关的开关量。数控的产生依赖于数据载体和二进制形式数据运算的出现。第1章 概述1.1 基本知识知识点四： 数控机床是数字控制机床（Numerical control machine tools）的简称，是一种装有程序控制系统的自动化机床。该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序，并将其译码，用代码化的数字表示，通过信息载体输入数控装置。经运算处理由数控装置发出各种控制信号，控制机床的动作，按图纸要求的形状和尺寸，自动地将零件加工出来。数控机床较好地解决了复杂、精密、小批量、多品种的零件加工问题，是一种柔性的、高效能的自动化机床

4、，代表了现代机床控制技术的发展方向，是数控技术应用的典型产品。图1-1 数控机床第1章 概述1.1 基本知识知识点五： 数控系统（Numerical Control System）是数字控制系统的简称，根据计算机存储器中存储的控制程序，执行部分或全部数值控制功能，并配有接口电路和伺服驱动装置的专用计算机系统。通过利用数字、文字和符号组成的数字指令来实现一台或多台机械设备动作控制，它所控制的通常是位置、角度、速度等机械量和开关量。是数控机床的核心部分。图1-2 数控系统1.1 基本知识第1章 概述1.1.2 制造业的三次工业革命第一次工业革命 18世纪从英国发起的技术革命是技术发展史上的一次巨大

5、革命，它开创了以机器代替手工劳动的时代。18世纪60年代，珍妮纺纱机（1765年）的发明和应用是工业革命开始的标志。 蒸汽机是第一次工业革命的主要标志。瓦特先后三次改良的蒸汽机，将人类带入了“蒸汽时代”。图1-3 蒸汽机1.1 基本知识第1章 概述1.1.2 制造业的三次工业革命第二次工业革命 1870年以后，科学技术的发展突飞猛进，各种新技术、新发明层出不穷，并被迅速应用于工业生产，大大促进了经济的发展。这就是第二次工业革命。 第二次工业革命以电力的广泛应用为显著特点。电力工业和电器制造业迅速发展起来。人类跨入了“电气时代”。图为莫尔斯的电报机。图1-4 莫尔斯电报机1.1 基本知识第1章

6、概述第三次工业革命 2013年4月，英国经济学人刊文认为，3D打印技术将与其他数字化生产模式一起，推动第三次工业革命的实现。 传统制造技术是“减材制造技术”，3D打印则是“增材制造技术”，它具有制造成本低、生产周期短等明显优势，被誉为“第三次工业革命最具标志性的生产工具”。图1-8 3D打印机1.1.2 制造业的三次工业革命1.2 制造业自动化技术第1章 概述1.2.1 制造业自动化的定义 “自动化”（Automation)是美国人D.S.Harder于1936年提出的， 他在通用汽车公司工作时，认为在一个生产过程中，机器之间的零件转移不用人去搬运就是“自动化”，这实质上是早期制造自动化的概念

7、。 制造业自动化的概念是一个动态发展发展过程，在很长一段时间内，人们对制造业自动化概念理解为用机器人（包括计算机）代替人的体力劳动或脑力劳动。 制造业自动化指的是在“大制造概念（广义）”下，制造过程的所有环节采用自动化技术，实现制造全过程的自动化，以使产品制造过程实现高效、优质、低耗、及时和洁净的目标。1.2 制造业自动化技术第1章 概述1.2.2 制造业自动化的特征归纳起来，主要有以下三个特征：1. 信息化 现代制造技术的第一特征就是信息化，即面对新的知识产业经济环境、竞争激烈的市场和迅速发展的信息技术，制造业日益信息化，形成决策、研究开发、设计、制造营销、管理技术与计算机、网络通信技术相融

8、合的信息化制造技术。其主要内容如下:（1）信息化的产品设计（CAD/RP）、工艺技术（CAPP/CAFD/CAID）、数字控制加工、测量（NC/CNC/CMM/FMC/CIMS）和快速成型技术（RP）。（2）信息化的营销与管理。主要是MIS/MRPII/PDM的开发和应用。1.2 制造业自动化技术第1章 概述1.2.2 制造业自动化的特征归纳起来，主要有以下几个特征：（3）以（1）（2）为基础的无图纸可重构快速制造技术。（4）制造仿真和虚拟制造技术。（5）基于因特网和局域网的制造技术和网上商务的开发和应用。（6）智能制造技术、智能制造系统和基于智能代理制造的研究开发和应用。（7）虚拟企业和供应

9、链的建造。（8）制造工业数据库和决策支持系统的建造。（9）集成、敏捷、创新型的制造模式。1.2 制造业自动化技术第1章 概述1.2.2 制造业自动化的特征归纳起来，主要有以下几个特征：2. 系统化 制造系统化是现代化制造技术的其中一个特征，既组织、物理系统和过程的信息集成化程度不断提高。并且以信息集成的方式，面对产品生命周期的全过程，通过动态联盟企业抓住商机、共创效益。3. 技术高新化 现代制造技术另一个特点是技术的高新化，既柔性、可重构和智能化的先进制造装备、过程技术和工装夹具的比例不断扩大，企业制造技术中的高新技术含量不断提高。智能化加工中心、点磨工艺和机床、车铣加工中心、敏捷夹具、智能化

10、刀具、新一代数控系统等研究开发和应用都是技术高新化的例子。1.2 制造业自动化技术第1章 概述1.2.3 制造业自动化的内涵TQCSE的含义如下：T时间（Time），是指采用自动化技术，缩短产品制造周期，产品上市快，提高资金周转率。Q产品质量（Quality），是指采用 自动化技术，提高和保证产品质量。C生产成本（Cost），是指采用自 动化技术有效地降低生产成本。S服务（Service），是指利用自动 化技术，更好地做好市场服务工作。E环境友善（Environment），是指制造业自动化应该有利于充分利用资源，减少废弃物和环境污染，有利于实现绿色制造及可持续发展制造。图1-10 TQCSE模

11、型1.2 制造业自动化技术第1章 概述1.2.3 制造业自动化的内涵 制造业自动化从其问世到目前一共经历了5个发展阶段：1、刚性自动化2、数控加工3、柔性制造4、计算机集成制造5、新的制造业自动 化模式图1-11 制造业自动化 的5个发展阶段1.2 制造业自动化技术第1章 概述1.2.4 制造业自动化所涉及的技术主要包括如下几个方面： 1）CAD/CAM/ CAPP/CAE /CIMS技术；2）以 NC/CNC/PLC和伺服控制、开关控制、局域网 和互联网为主体的自动化技术群；3）面向制造业自动化的虚拟制造技术研究；4）制造业自动化系统开放式智能体系结构研究；5）通用机械及通用电气的自动化技术。1.3 数控技术对制造业的影响第1章 概述包括如下几点： 数控加工技术的推广应用带来了机床行业的重大变革；2数控加工技术促进了制造技术向高层技术的发展；3数控技术改变了传统的制造方式；4数控技术改变了传统的加工理念。18 第1章 概述本章