数控技术 第1章绪论1

《数控技术》东芝事件

1983年早春的一个深夜，由苏联海运公司开到日本的万吨货轮“老共产党员”号，从日本芝浦码头出港，运走了数十箱“九余度推进器电脑工作母机”的部件。这就是轰动一时的“东芝公司违反巴统输出事件”

克格勃介入这次事件的后果是严重的：美国海军第一次丧失对苏联海军舰艇的水声探测优势，直到今天，美国海军仍没有绝对把握去发现新型的俄罗斯潜艇。

东芝赚钱苏联获利东芝公司的报价是每部母机10亿日元(按当时汇率，约为500万美元)。最后，交易以87折成交，4部工作母机能卖到35亿日元。然而，这场交易中真正得利的还是苏联：也们得到的产品是不能以价格来衡量的。因为这些技术的应用在海军舰艇方面使北约和美国一下子失去了原有的优势。

美人计苏联的技术人员对操作程序还不够了解，又不敢完全信赖日本人，便展开了对负责转运这4部机器的挪威康克斯佩鲁克公司派到苏联的电脑技师—波路斯塔特的“争取”工作。不到两个月，他就跟一位美丽的苏联女性结婚了。

东窗事发从上世纪80年代中期开始，北约各国的海军纷纷报告，苏联潜艇和军舰螺旋桨的噪声明显下降，跟踪难度加大，这使得美国开始怀疑，苏联是否获得了什么先进的技术，但是却苦于没有什么证据。一直到1985年，东芝公司负责该项目的熊古独因被公司解雇，他向“巴统”总部报告了这一事件，西方国家才展开对此事的调查。影响是深远而巨大的俄罗斯提供给中国海军的基洛潜艇被称为“大洋黑洞”。目前40多个国家共拥有300艘柴电潜艇，大多数国家要么是美国的盟国，要么使用着一些老式的高噪声柴电潜艇，但朝鲜、中国和伊朗都正从俄罗斯过去二十年所取得的技术突破中获益。美国海军在过去五十年里忽视了潜艇的威胁。前言希望大家能在本学期学好数控技术，为将来的专业课及工作打好基础！！学好数控技术的方法：

1.有一定兴趣

2.认真听讲

3.勤于思考

4.勇于实践第一章绪论1.1.1数控技术的产生上世纪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现在显得力不从心。因此：

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1.1数控技术的产生及特点1948年美国Persons受军方委托与MIT(麻省理工学院)合作研制直升机叶片轮廓检验机床，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（三坐标）。1955年实现该机床的产业化。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优点，故数控技术具有强大的生命力。从此，数控技术在世界各地得到了迅速的发展。数控系统的发展到现在已经有了两个阶段。普通数控（NC）阶段电子管时代（1952年）晶体管时代（1959年）小规模集成电路时代（1965年）计算机数控（CNC）阶段小型计算机控制的计算机数控基于个人计算机（PC）平台的数控系统（称为PC数控系统）微型机数控（MNC）上一页下一页1.1.2数控加工的特点柔性好

加工精度高

能加工复杂型面

生产效率高

劳动条件好

有利于生产管理

易于建立计算机通信网络

1)数控加工的优点数控机床价格较贵，加工成本高，提高了起始阶段的投资。

技术复杂，增加了电子设备的维护，维修困难。

对工艺和编程要求较高，加工中难以调整，对操作人员的技术水平要求高。2)数控加工的不足之处上一页下一页

几何形状复杂的零件数控加工技术的主要应用对象

多品种小批量生产的零件贵重的、不允许报废的关键零件

必须严格控制公差的零件1.2数控系统的组成及分类数控技术，简称数控（NumericalControl）是利用数字化信息对机械运动及加工过程进行控制的一种方法。现在又称为计算机数控（computernumericalcontrol，CNC）CNC有三种含义

1.代表一种控制技术

2.代表一种控制系统的实体

3.代表一种控制装置1.2.1数控技术的基本概念1.2.2数控系统的构成数控系统的构成如下图所示：信息载体如键盘如步进电机等工作台如编码器和光栅等工作台如编码器和光栅键盘如步进电机等CNC1.2.3数控基本原理首先：在进行数控加工之前，要预先编制加工程序清单1.确定工件的加工工序及加工所用刀具和切削速度2.确定工件的轮廓衔接点3.确定起刀和收刀的位置以及坐标原点的位置1.2.3数控基本原理然后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。排屑等加工准备阶段机床调整阶段程序调试阶段试切加工阶段正式加工阶段检测数控机床工作过程1.2.4数控系统的分类1.2.4按控制系统的特点分类

1.点位控制系统：如数控钻床、冲床等2.直线控制系统：如平面铣床、数控磨床数控车床3.轮廓控制系统：三维加工机床（中心）1.2.2.2按伺服系统的类型1.开环控制系统2.半闭环控制系统3.闭环控制系统低档：分辨率：10μm

进给速度：8-15m/min

进给类型：开环，步进电机联动轴数：2-3

主CPU：8位(通信、显示、PLC)中档：分辨率1μm

半闭环系统控制高档：分辨率0.1μm闭环系统控制

5轴以上联动1.2.2.4按功能水平分类：1.3数控技术的发展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1955年美国空军和麻省理工学院合作，研制成功APT语言1954年第1台工业用数控机床有Bendix公司研制成功（加工中心）1967柔性加工中心FMS(英国)1970小型计算机数控加工中心CNC,多机床控制系统DNC1973微处理器数控机床CIMS1980数控装置可以人机对话、动态图形显示的智能数控机床FMC柔性制造单元其中，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表现。数控机床是这个过程的节点我国发展数控的过程1958年开始研究数控技术（电子管）1965年开始研究晶体管数控系统70年代研制成功数控非圆齿轮插齿机及立式数控铣床80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系统比较广泛）。现在我国多家机床厂均能生产5坐标联动的数控机床。我国数控技术与先进国家的差距正在缩小。我国第一台数控机床

2002年，我国机床市场消费额达59亿美元，成为世界第一。

我国数控机床总量供给能力不凡，产品品种无重要缺门空白，数控机床进入成熟期。但与先进国家相比尚有30-50年的差距。

机床数控化率<10%，数控机床应用水平较低。

1.3.2数控技术的发展趋势一、数控系统的发展趋势

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（FMS,CIMS)形成通信网络4.可靠性高(自诊断、自排除）5.经济、使用方便二、数控机床结构的发展1.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。2.提高主轴的转速：转速较高时加工精度也较高3.提高机床的精度：机床主轴的跳动导致加工的误差。4.扩充机床的加工范围：组合机床1.3.2.3编制程序系统1.简化编程：G代码编程讲究格式，定义。且可读性很差。改进有：固定循环、子程序2.集成化编程：与CIMS