数控技术第一章

数控技术NumericalControlTechnology

任课教师：陈从平E-mail：Add.:M2306

考核方式：闭卷（实验成绩10%，平时成绩20%，卷面成绩70%）5/10/20231教材汤双清，数控技术，中国电力出版社，2007主要参考资料吴祖育等，数控机床（第三版），上海科学出版社，2003何学明等，数控技术，华中科技大学出版社，20085/10/20232

主要内容第一章绪论第二章数控加工编程技术第三章数控系统的加工控制原理第四章数控机床的位置检测与伺服控制第五章数控机床的结构特点5/10/20233第一章绪论第一节：概述第二节：数控机床的分类与应用第三节：数控技术的发展作业5/10/20234第一节概述1．基本概念

1）数控：2）数控技术：(NumericalControl,简称为NC),是以数字化的信息实现控制。

(ComputerNumericalControl,简称为CNC)，是指用计算机实现数控的功能3）数控机床

采用了数控技术的机床,或者说装备了数控系统的机床

1.1.1

数控技术与数控机床5/10/20235

普通机床加工:对机床的控制都是由人工直接控制;自动机床、仿形机床加工:通过设计好的凸轮、靠模和挡块等装置以模拟量的形式来控制，它们虽能加工比较复杂的零件，且有一定的灵活性和通用性，但是零件的加工精度受凸轮、靠模制造精度的影响，而且工序准备时间也很长。数控机床加工：只需要将零件图形和工艺参数、加工步骤等以数字信息的形式，编成程序代码输入到机床控制系控制系统中，再由其进行运算处理后转成驱动伺服机构的指令信号，从而控制机床各部件协调动作，自动地加工出零件来。当更换加工对象时，只需要重新编写程序代码，输入给机床，即可由数控装置控制加工的全过程。2.数控机床的产生5/10/20236数控机床加工视频一5/10/20237数控机床加工视频二5/10/20238多品种、小批量生产的零件；形状结构比较复杂的零件；需要频繁改型的零件；价值昂贵，不允许报废的关键零件；需要最短周期的急需零件；批量较大、精度要求高的零件；3.数控机床加工的主要对象5/10/202391.1.2数控机床的组成和工作过程数控机床一般由以下几部分组成，其中数控装置是数控系统的核心。程序载体；◆输入装置；◆数控装置；◆强电控制装置；◆机床本体；◆伺服控制装置；◆其他辅助控制装置1.数控机床的组成5/10/202310程序载体穿孔带、磁带、磁盘等，更多的是手工直接输入。

输入装置将程序载体（信息载体）上的数控代码传递并存入数控系统内。零件加工程序输入过程有两种方式：一种是边读入边加工（数控系统内存较小时），另一种是一次将零件加工程序全部读入数控装置内部的存储器，加工时再从內部存储器中逐段逐段调出进行加工。数控装置即CNC装置是CNC系统的核心，主要由计算机（包括硬件与软件）及接口组成。

数控装置5/10/202311强电控制装置数控机床的机电接口。

机床本体机床本体包括机床的主运动部件、进给运动部件、执行部件和基础部件，如底座、立柱、滑鞍、工作台（刀架）、导轨等。伺服控制装置伺服控制装置接受来自数控装置的位置控制信息，将其转换成相应坐标轴的进给运动和精确定位运动。常用的伺服驱动器件有功率步进电动机、直流伺服电动机和交流伺服电动机等（包括相应的驱动电路）。

组成：伺服驱动单元+伺服电机+机械传动环节。5/10/2023122数控机床的工作过程数控装置伺服系统加工程序数控机床的加工过程5/10/2023131.1.3数控机床涉及到的基本技术1精密机械技术2计算机及信息处理技术3自动控制理论和伺服驱动技术4精密检测和传感技术5网络和通信技术5/10/202314

数控机床与普通机床加工零件的区别在于，数控机床是按照程序自动加工零件，而普通机床由工人手工操作来加工零件。由于数控加工是一种程序控制过程，从而形成了数控机床的如下几条特点。1）数控机床是一种高度自动化、高效率、高精度的机床。2）数控机床加工零件的一致性好，加工精度高，加工质量稳定。1.1.4数控机床的特点5/10/2023153）数控机床能够加工很多普通机床难以完成或者根本无法实现的复杂曲面零件。4）数控机床的生产率高。5）一机多用，工序向度集中。6）数控机床是一种高新技术设备，它不仅价格较高，而且要求具有较高技术水平的人员来操作和维修，以利于充分发挥数控机床的优势。

5/10/2023161金属切削类数控机床金属切削类数控系统有数控车床、数控铣床、数控钻床、数控镗床、数控磨床、数控镗铣床和数控齿轮加工机床等。2金属成形类数控机床

金属成型类数控机床有数控折弯机、数控弯管机、数控压力机等。3数控特种加工机床

数控特种加工机床有数控线切割机床、数控电火花加工机床和数控激光加工机等。

第二节数控机床的分类与应用1.2.1按工艺用途分类5/10/2023171点位控制数控机床

点位控制点位控制数控机床的特点是机床的运动部件只能够实现从一个位置到另一个位置的精确运动，在运动和定位过程中不进行任何加工工序。1.2.2按运动动方式分类5/10/2023182点位直线控制数控机床点位直线控制的切削加工点位直线控制的特点：机床的运动部件不仅要实现一个坐标位置到另一个坐标位置的精确移动和定位，而且能实现平行于坐标轴的直线进给运动或控制两个坐标轴实现斜线的进给运动。

ab5/10/2023193轮廓竞控制轮廓控制轮廓控制梳（又称连味续控制）令数控机床偷的特点是肺机床的运挖动部件能厕够实现两都个或两个咳以上的坐始标轴同时饺进行联动注控制。4/2畅9/2旱023201开环换控制数控径机床开环数控消系统的结糟构图特点：不奸带位置反扮馈装置1.2.碎3按糕控制方式讲分类4/2恳9/2焰023212半闭屠环控制数俊控机床半闭环数驶控系统的例结构图特点：戒在伺服毙电机轴气上装有肾角位移宰检测装监置，通速过检测虏伺服电赠动机的肥转角间笨接地检折测出运果动部件蕉的位移纲（或角思位移）挪反馈给紧数控装腿置的比咬较器，覆与输入兴指令进请行比较昏，用差迟值控制特运动部柄件。4/2决9/2贼023223闭环胀控制机床闭环数控浇系统的结推构图特点：在惨机床最终啦的运动部算件的相应灯位置直接牛安装检测饭装置，将谱测量值反飞馈到数控括装置的比茎较器中与呆输入指令蝇位移量进格行比较，贡用差值控币制运动部急件，使运炭动部件严垒格按实际白需要的位足移量运动乓。4/2扇9/2穴023231.2.痰4按究功能水平绍分类1.起高级型更数控系焦统2.普惩及型数控炎系统3.叛经济型烫数控系谢统性能类别CPU位数联动轴数分辨率(um)进给速度(m/min)显示高级型325<0.1>24三维动态普及型2630.1~1010~24字符/图形经济型8<3<10<10字符表1.1盒数控御系统的功畅能分类4/29惩/202德324第四节固数控技术皆的发展状塌况数控技术诸是机械技呼术和计算林机控制技牺术的结合驼的产物。男自从美国靠帕森公司旅(Par为sons原Co)朱和麻省理宜工学院(嫩MIT)匠于195湖2年合作切研制成的仓第一代三直坐标数控验铣床以来撇，数控系征统的发展休已经历了样采用电子管和饼继电器、晶体管分止立元件、集成电路、小型机数条控、微处理疯器数控到19脂90年足基于工控P忙C机的通用淘型CN窜C系统宜的第六敬代。随纪着计算范机技术躺、信息因技术、俩网络技雨术以及笼系统工欣程学的面发展，尿为单机花数控化初向计算熔机控制缴的多机娱制造系百统自动螺化发展虑奠定了距基础。顾相继出惧现了直泳接数字访控制系惕统(D忽NC)尚、柔性少制造系泪统(F特MS)游和计算策机集成确制造系世统(C补IMS面)。一、数先控技术筝与数控都机床的小产生与月发展4/29猛/202替3253.计选算机集蜻成控制退系统（美ＣＩＭ萄Ｓ）Fle咳xib霞le蜻Man前ufa昌ctu牲rin济gS居yst匀em，逐它是由描统一的信息控制系统砖、物料储驾运系统和抓一组数字律控制加工洽设备组成汤，能适应劳加工对象尘变换的自乞动化机械精制造系统1.直虚接数字杠控制系或统(D谁ire柳ct敬NC猎，DN俊C)2.柔性防制造系统洲（FSM歼）Comp万uter京Int谅egra乒ted嗽Manu塔fact嚼ure蛛Syst阵em，其各基本思想筒是通过计栏算机网络及将企业的波各个生产史和管理环斑节的数据顶集成管理螺，从而达洁到降低库谱存、提高帜生产效率恼和管理水齿平。4/2暑9/2饿023264．加工灿中心铣削加工警中心4/29代/202阀327从第一台遥数控机床微诞生起，羞已经历过颠以下几代望变化。第一代臭数控：福195托2—1孔959绪年采用勒电子管汗构成的枯专用数着控系统葬（NC要）。第二代京数控：歌从19格59年革开始采突用晶体惧管电路很的NC个系统。第三代数阿控：从1胞965年蚕开始采用坊小、中规页模集成电制路的NC抖系统。第四代旷数控：丛从19扑70年伸开始采蹄用大规部模集成手电路的抢小型通巷用电子强计算机存控制的捐系统(筛CNC随)。第五代赔数控：毫从19里74年真开始采优用微型而电子计游算机控躲制的系角统(M乔icr浮oco怜mpu央ter蚂Nu拔mer茫ica名lC微ont因rol染——M陪NC)脉。197励6年美爽国Lo问ckh圈ead榜公司开共始使用肾图像编绒程。利旺用CA贯D(计躬算机辅柿助设计抬)绘出弯加工零关件的模梳型，在轨显示器苍上“指赚点”被剖加工的鸭部位，搅输入所孟需的工弊艺参数海，即可加由计算免机自动克计算刀迟具路径咽，模拟证加工状恭态，获厌得NC榨程序。二、数控巾机床的发孟展历程4/2高9/2屯02328DNC违(直接蹦数控)湖技术始祖于20酿世纪6成0年代才末期。勤它是使葱用一台编通用计即算机，窗直接控如制和管观理一群等数控机档床及数倡控加工摩中心，言进行多境品种、吗多工序艳的自动咸加工。镜DNC忽群控技埋术是FMS柔碑性制造技肚术的基础上，现代数辫控机床上持的DNC净接口就是赌机床数控树装置与通彩用计算机摩之间进行惩数据传送滩及通讯控碧制用的，迟也是数控迅机床之间邀实现通讯墙用的接口恨。随着D泪NC数控恐技术的发汗展，数控闹机床已成绩为无人控亚制工厂的亿基本组成浮单元。20世纪轻90年代真，出现了蓄包括市场批预测、生炉产决策、副产品设计眠与制造和踏销售等全舟过程均由覆计算机集岂成管理和送控制的计嫁算机集成角制造系统事CIMS够。其中，嗓数控是其密基本控制右单元。20世纪陶90年代格，基于P沾C-NC催的智能数旱控系统开争始得到发明展，它打炸破了原数跌控厂家各肝自为政的借封闭式专飞用系统结竟构模式，辆提供开放让式基础，至使升级换招代变得非邀常容易。证充分利用挡现有PC牧机的软硬阳件资源，逆使远程控肝制、远程势检测诊断胡能够得以隆实现。4/2喊9/2锁02329中国的数换控技术与鞋数控机床我国虽么然早在乘195盗8年就零开始研娇制数控核机床，裂但由于柄历史原普因，一舟直没有包取得实江质性成骂果。2坑0世纪凭70年祸代初期菠，曾掀牛起研制程数控机奴床的热娇潮，但狂当时是亏采用分孤立元件莫，性能刮不稳定搏，可靠便性差。螺198伞0年北材京机床死研究所麻引进日付本FA乖NUC们5、7方、3、蓄6数控怠系统，酬上海机珠床研究桶所引进厅美国G搬E公司灰的MT延C－1嘉数控系互统，辽桶宁精密撞仪器厂六引进美识国Be傲ndi喊x公司累的Dy私nap榴th爽LTD尺10数括控系统牙。在引疯进、消药化、吸河收国外样先进技猛术的基范础上，擦北京机极床研究级所又开养发出B盈S03陈经济型盘数控和淹BS0耐4全功孝能数控至系统，碎航天部银706幅所研制乓出MN竖C86厌4数控日系统。右“八五却”期间辅国家又狗组织近该百个单手位进行屠以发展爪自主版隐权为目传标的“纱数控技敬术攻关披”，从景而为数菊控技术权产业化饲建立了恐基础。4/2燥9/2凳0233020世纪矮90年代票末，华中肥数控自主宰开发出基糠于PC-关NC的H破NC数控躬系统，达顽到了国际龙先进水平浅，加大了鸽我国数控蝴机床在国钥际上的竞牌争力度。据19掌97年云不完全拳统计，越全国共袭拥有数愁控机床沿12万化台。目狭前，我奇国数控茎机床生答产企业愈有10岛0多家生，年产段量增加屠到1万合多台，删品种满遇足率达蓝80%妙，并在支有些企烛业实施什了FM屿S和C棋IMS饥工程，睁数控机帐床及其崇加工技坏术进入德了实用泻阶段。4/29想/202基331现代数控寨加工正在疯向高速化刻、高精度眠化、高柔均性化、高辜一体化、土网络化和歉智能化等跃方向发展。（1）嘱高速切晨削受高生虾产率的禽驱使，凡高速化嘉已是现圾代机床半技术发灭展的重在要方向描之一。栏高速切屠削可通原过高速排运算技铃术、快降速插补景运算技扬术、超遵高速通万信技术店和高速挨主轴等少技术来皱实现。三、数份控加工皮技术的暑发展方宣向4/2挥9/2暗02332（2）刻高精贩度控制高精度赢化一直向是数控杆机床技趋术发展遣追求的斤目标。谨它包括愁机床制犬造的几等何精度北和机床饰使用的贡加工精霜度控制季两方面越。（3）讲高柔性化柔性是摄指机床亚适应加微工对象拦变化的棚能力。轧目前，铺在进一抖步提高朋单机柔签性自动卫化加工悠的同时肢，正努声力向单第元柔性妇和系统挣柔性化遭发展。4/29荒/202汗333（4）尸高一体化CNC系轨统与加工喘过程作为州一个整体沃，实现机扰电光声综心合控制，润测量造型初、加工一雀体化，加线工、实时累检测与修阻正一体化放，机床主烦机设计与惑数控系统权设计一体废化。（5）兽网络哥化实现多纺种通讯炉协议，库既满足四单机需同要，又糕能满足朋FMS亿(柔性浅制造系面统)、销CIM穗S(计窗算机集正成制造虫系统)扩对基层济设备的抬要求。黑配置网芽络接口喉，通过肤Int固ern并et可虽实现远窃程监视穷和控制历加工，纯并进行腥远程检偷测和诊网断，使敞维修变系得简单禾。建立委分布式靠网络化曲制造系煌统，可树便于形徐成“全前球制造辟”。4/2逃9/2凯02334（6）智贪能化数控系统壶应在局部封或全部实歉现加工过德程的自适奋应、自诊膜断和自调菠整；多媒旁体人机接显口使用户给操作简单索，智能编押程使编程右更加直观剥，可使用猛自然语言歌编程；加嫂工数据的桨自生成及收智能数据咳库；智能训监控；采血用专家系她统以降低逗对操作者贞的要求等拴。（7）高际可靠性可靠性慨是数控贯机床用创户最为荣关注的界问题，弹提高可焰靠性通遮常可采躬取下列什一些措次施：州a被.提喇高线路她的集成延度。医b.酷建立巩由设计纲、试制炸到生产限的完整系质量保拾证体系咽。c.描增强故阴障自诊吼断功能茂和保护杀功能。4/29乱/202牛335(8)游数字工制造1995禽年12月翻，美国S锻ME主席述G.Ol兆ling限提出，“伤数字制造构”（“d横igit伴alm悉anuf椒actu死ring蛛”）将会误是我们的塌主要工作遣。什么是颗“数字制再造”呢？驴简单地说鸣，就是用碍数字的方喷式来存储