数控机床编程第2版杜国臣主编第1章xin28220新

在线教务辅导网：更多课程配套课件资源请访问在线教务辅导网9/8/20231普通高等教育“十一五〞国家级规划教材教育部高等职业教育示范专业规划教材机械工业出版社精品教材主编杜国臣数控机床编程〔第2版〕机械工业出版社9/8/20232?数控机床编程?电子课件〔第2版〕主编：杜国臣副主编：李传军李瑞斌刘秉亮毕世英本书第2版是普通高等教育“十一五〞国家级规划教材、机械工业出版社精品教材。本书第2版是在第l版的根底上，根据“高等职业教育机械类专业人才培养目标及根本规格〞的要求，并充分反映近年来数控机床的开展与应用而修订的。ISBN978-7-111-28220-4机械工业出版社杜国臣教授主编的普通高等教育“十一五”国家级规划教材数控机床编程，自第一次出版以来，受到广大师生和企业技术人员的青睐，先后被百余所院校所采用，成为我国高等职业教育机械类专业人才培养的首选教材，并祝贺该教材荣获机械工业出版社精品教材

称号！9/8/20234目录第1章数控机床概述第2章数控加工编程根底第3章数控加工工艺与图形的数学处理第4章数控车床编程第5章数控铣床编程第6章加工中心编程第7章自动编程9/8/20235

第1章数控机床概述9/8/202361.1数控机床的根本概念本章小结1.3数控机床的产生与开展及技术水平1.2数控机床的分类第1章数控机床概述第1章数控机床概述本章学习目标：

数控机床是典型的机电一体化产品，是现代制造业的关键设备。本章主要讲述数控机床的根本概念和工作原理、数控机床的分类以及数控机床的技术与开展水平等。本章要求理解并掌握数控机床的根本概念和分类，了解数控技术的开展趋势以及以数控机床为根底的自动化生产系统的开展。本章教学学时：4学时本章教学要求:第1章数控机床概述重点数控机床的根本概念；数控机床的分类。难点数控机床的工作过程和技术性能指标、数控机床按运动控制的特点和伺服系统的类型分类。1.1数控机床的根本概念1.1.1什么是机床的数字控制

数控，即数字控制〔NumericalControl，NC〕，在机床领域指用数字化信号对机床运动及其加工过程进行控制的一种方法。用这种控制技术控制的机床就称为“数控机床〞〔NumericallyControlledMachineTool〕或“NC机床〞。例如，要求机床执行如下一条指令程序段N003G01X90Z-20F0.2S1000T0101M03其含义为：第3个程序段，用1号刀具加工一条直线段，起点为刀具当前点或上一程序段指令点，终点为程序段中给定的点〔X90，Z-20〕；坐标值的计算以坐标原点为基准；还指明机床主轴需正转且转速为1000r/min，刀具的进给量为0.2mm/r。1.1数控机床的根本概念从上面的程序段可以看出，它由数字0～9，字母X、Z、S、F、T、M…，符号“+〞、“-〞、“.〞等组成，而这些都要转换成“二进制〞数字代码输入机床的数字控制装置〔即控制机床的专用计算机〕中去，经过计算机的计算处理、伺服控制、驱动机床各部件运动，完成上述直线段的加工。由于指令运动过程是以二进制数字代码进行的，所以称这种控制为数字控制。数字控制是与机床控制密切结合而开展起来的，因此，人们习惯把“机床数控〞简称为“数控〞或“NC〞，N003G01X90Z-20F0.2S1000T0101M031.1数控机床的根本概念数控机床是一种高效、新型的自动化机床，具有广泛的应用前景。它与普通机床相比具有以下特点：1．适应性、灵活性好；2．精度高、质量稳定；3．生产效率高；4．劳动强度低、劳动条件好；5．有利于现代化生产与管理；分布式数字控制〔DistributedNumericalControl，DNC〕柔性制造系统〔FlexibleManufacturingSystem，FMS〕计算机集成制造系统〔ComputerIntegratedManufacturingSystem，CIMS〕6．使用、维护技术要求高。1.1数控机床的根本概念1.1.2数控机床的组成数控机床的种类很多，但任何一种数控机床主要由控制介质、数控系统、伺服系统和机床主体四局部组成，如图1-1所示。此外数控机床还有许多辅助装置。图1-1数控机床的基本组成

〔1〕控制介质指将零件加工信息传送到控制装置中去的程序载体。常用的有磁带、磁盘和U盘等。此外，有的数控机床还采用穿孔带。如果程序简单，可通过编程面板直接将程序输入到系统内部。随着CAD/CAM技术的开展，现在大多数控机床都采用CAD/CAM软件先在个人计算机上进行编程，然后通过计算机与数控系统的RS232C接口进行通信，将程序直接传送给数控装置。1.1数控机床的根本概念磁带、磁盘U盘CF卡穿孔带机床传输线1.1数控机床的根本概念穿孔带ISO标准代码孔〔2〕数控系统数控系统数控机床的核心。现代数控系统由输入装置、控制运算器和输出装置构成。它将输入装置输入的数字化信息，经过控制软件或逻辑电路进行编译、运算插补和逻辑处理后，输出各种信号和指令控制机床的各个局部，进行规定的、有序的动作。1.1数控机床的根本概念〔3〕伺服系统是CNC装置和机床本体的联系环节，它把来自CNC装置的微弱指令信号通过调解、转换、放大后驱动伺服电机，通过执行部件驱动机床运动。数控机床的伺服驱动装置包括主轴控制单元、进给控制单元、可编程控制器〔ProgrammableLogicControl,PLC〕、主轴与进给伺服电机和测量反响装置等。1.1数控机床的根本概念面板控制单元主轴电机进给伺服电机电子手轮I/O模块机床控制面板CNC键盘驱动系统直线式光栅传感器1.1数控机床的根本概念AC伺服电机及其驱动器旋转编码器(增值型)交流直线电机及其驱动器步进电机及其驱动器1.1数控机床的根本概念〔4〕机床主体也称主机，它包括机床的主运动部件、进给运动部件、执行部件和根底部件，如主轴、滚动导轨、滚珠丝杠、工作台〔或刀架〕、底座、立柱、滑鞍等。1.1数控机床的根本概念数控车床斜置床身数控车床正置床身

数控机床的床身、立柱

1.1数控机床的根本概念卧式加工中心的框架式立柱

1.1数控机床的根本概念立式加工中心立柱数控机床的滚珠丝杠

1.1数控机床的根本概念滚珠丝杠螺母副的外循环方式

1—弯管；2—压板；3—丝杠；4—滚环；5—螺纹管道1.1数控机床的根本概念滚动导轨块的结构直线滚动导轨静压导轨工作原理

1.1数控机床的根本概念〔5〕辅助装置1〕液压和气动装置；2〕自动换刀装置〔AutomaticToolChanger，ATC〕；3〕自开工作台交换装置〔AutomaticPalletChanger，APC〕4〕自动对刀仪5〕自动排屑装置6〕电、液、气、冷却、润滑、防护装置等1.1数控机床的根本概念数控车床自动换刀装置双刀架带动力头卧式回转刀架卧式回转刀架立式回转方刀架1.1数控机床的根本概念斗笠式刀库

链式刀库盘式刀库加工中心自动换刀装置1.1数控机床的根本概念加工中心刀具测量、工件测量系统加工中心刀具预调仪1.1数控机床的根本概念车床用光学对刀仪车床用HPA〔HighPrecisionArm〕刀具测量系统1.1.3数控机床的工作过程

如图1-2所示，数控机床的加工，首先要将被加工零件图纸上的几何信息和工艺信息用规定的代码和格式编写成加工程序，然后将加工程序输入到数控系统，在数控系统控制软件的支持下，经过处理与计算后，发出相应的控制指令，通过伺服系统使机床按预定的轨迹运动，从而完成零件的加工。1.1数控机床的根本概念图1-2数控机床的工作原理

1.1数控机床的根本概念〔1〕零件图工艺处理工件的形状、尺寸、位置关系、技术要求等进行分析;确定合理的加工方案、加工路线、装夹方式、刀具及切削参数，同时还要考虑所用数控机床的指令功能。〔2〕数学处理主要是计算出轮廓轨迹上的坐标值。〔3〕数控编程编写数控加工程序、程序仿真。〔4〕程序输入目前采用的输入方法主要有键盘、软驱、USB接口、RS232C接口、DNC接口、网络接口等。数控系统一般有两种不同的输入工作方式：一种是边输入边加工，DNC即属于此类工作方式；另一种是一次将零件数控加工程序输入到计算机内部的存储器，加工时再由存储器一段一段地往外读出，软驱、USB接口即属于此类工作方式。〔5〕译码数控系统按一个程序段为单位，按照一定的语法规那么把数控程序解释、翻译成计算机内部能识别的数据格式，并以一定的数据格式存放在指定的内存内。同时还完成对程序段的语法检查。1.1数控机床的根本概念〔6〕数据处理一般包括刀具补偿、速度计算以及辅助功能的处理程序。刀具补偿有刀具半径补偿和刀具长度补偿。刀具半径补偿的任务是根据刀具半径补偿值和零件轮廓轨迹计算出刀具中心轨迹。刀具长度补偿的任务是根据刀具长度补偿值和程序值计算出刀具轴向实际移动值。速度计算是根据程序中所给的合成进给速度计算出各坐标轴运动方向的分速度。辅助功能的处理主要完成指令的识别、存储、设标志等。〔7〕插补数控系统运用一定的算法，完成在轮廓起点和终点之间的中间点的坐标值计算，即数据点的密化工作。通常把数控机床上刀具运动轨迹是直线的加工，称为直线插补。如图a所示。刀具运动轨迹是圆弧的加工，称为圆弧插补。如图b所示。数控系统一般都具有直线和圆弧插补功能。目前普遍应用的插补算法可分为两大类：一类是基准脉冲插补；另一类是数据采样插补。

a）直线插补1.1数控机床的根本概念b）圆弧插补〔8〕伺服控制与加工伺服系统接受插补运算后的脉冲指令信号或插补周期内的位置增量信号，经放大后驱动伺服电机，带动机床的执行部件运动。1.1数控机床的根本概念逐点比较法直线插补逐点比较法圆弧插补数字积分法直线插补数字积分法圆弧插补1.1.4数控机床的技术性能指标1．数控机床的精度指标〔1〕定位精度和重复定位精度定位精度是指数控机床工作台等移动部件在确定的终点所到达的实际位置的精度。因此移动部件实际位置与理想位置之间的误差称为定位误差。定位误差包括伺服系统、检测系统、进给系统、移动部件导轨的几何误差等误差等。定位误差将直接影响零件加工的位置精度。重复定位精度是指在同一台数控机床上，应用相同程序相同代码加工一批零件，所得到的连续结果的一致程度。重复定位精度受伺服系统特性、进给系统的间隙与刚性以及摩擦特性等因素的影响。一般重复定位精度是成正态分布的偶然性误差，它影响一批零件加工的一致性。对于中小型数控机床，定位精度一般0.015mm,重复定位精度为0.003mm。1.1数控机床的根本概念〔2〕分度精度分度精度是指分度工作台在分度时，理论要求回转的角度值和实际回转的角度值的差值。分度精度既影响零件加工部位在空间的角度位置，也影响孔系加工的同轴度等。〔3〕分辨度与脉冲当量分辨度是指两个相邻分散细节之间可以分辨的最小间隔。对测量系统而言，分辨度是可以测量的最小增量；对控制系统而言，分辨度是可以控制的最小位移增量，即数控装置每发出一个脉冲信号，反映到机床移动部件上的移动量，一般称为脉冲当量，脉冲当量是设计数控机床的原始数据之一，其数值的大小决定数控机床的加工精度和外表质量。目前普通数控机床的脉冲当量一般采用0.001mm，精密或超精密数控机床的脉冲当量采用0.1〔甚至0.01〕μm。脉冲当量越小，数控机床的加工精度和加工外表质量越高。1.1数控机床的根本概念2．数控机床的可控轴数与联动轴数数控机床的可控轴数是指机床数控装置能够控制的坐标数目。数控机床可控轴数和数控装置的运算处理能力、运算速度及内存容量等有关。世界上最高级数控装置的可控轴数已到达三十多轴。数控机床的联动轴数是指机床数控装置控制的坐标轴同时到达空间某一点的坐标数目。3．数控机床的运动性能指标数控机床的运动性能指标主要包括主轴转速、进给速度、坐标行程、摆角范围和刀库容量及换刀时间等。1.1数控机床的根本概念4．数控系统的技术性能指标〔1〕数控系统的CPU〔2〕数控系统的分辨率〔3〕控制功能〔4〕伺服驱动系统的性能〔5〕数控系统内置PLC功能〔6〕系统的通讯接口功能〔7〕系统的开放性〔8〕可靠性和故障自诊断数控系统的可靠性一般都以平均无故障时间〔MeanTimeBetweenFailure，MTBF〕来衡量，它是指一台数控机床在使用中两次故障的平均时间，即数控机床在寿命范围内总工作时间和总故障次数之比，即：

MTBF=

1.1数控机床的根本概念

1.2数控机床的分类1.2.1按运动控制的特点分类1．点位控制数控机床

1.2数控机床的分类

对于一些加工孔用的数控机床，如数控钻床，数控镗床，数控冲床，三坐标测量机，印刷电路板钻床等。它们只要求获得精确的孔隙坐标定位精度，而不管从一个孔到另一个孔是按照什么轨迹运动，在刀具运动过程中，不进行切削加工。如图1-2所示。2．直线控制数控机床

1.2数控机床的分类直线控制数控机床不仅要求控制点到点的精确定位，而且要求机床工作台或刀具〔刀架〕以给定的进给速度，沿平行于坐标轴的方向或与坐标轴成45°角的方向进行直线移动和切削加工。目前具有这种运动控制的数控机床很少。现代组合机床采用数控技术，驱动各种动力头、多轴箱轴向进给钻、镗、铣等加工，也算是一种直线控制数控机床。直线控制也称为单轴数控。3．轮廓控制的数控机床

1.2数控机床的分类可以加工斜线、曲线、曲面的数控的机床。如数控车床、数控铣床、加工中心等，它们都具有同时控制两个、或两个以上坐标进行联动〔即进行插补〕的数控机床。该类机床在加工过程中，每时每刻都对各坐标的位移和速度进行严格的不间断的控制，故称具有这种控制功能的机床为轮廓控制数控机床。现代数控机床绝大局部都具有这种控制功能。1.2.2按伺服系统的类型分类1．开环控制的数控机床这类数控机床没有位置检测反响装置，数控装置发出的指令信号流程是单向的，其精度主要决定于驱动元器件和电动机〔步进电动机〕的性能。这种数控机床调试简单，系统也较容易稳定，精度较低，本钱低廉，多见于经济型的中小型数控机床和旧设备的技术改造中。图1-7所示开环控制系统框图。图1-7开环控制系统框图

1.2数控机床的分类2．闭环控制的数控机床该类机床数控装置中插补器发出的位置指令信号与工作台〔或刀架〕上检测到的实际位置反响信号进行比较，根据其差值不断控制运动，进行误差修正，直至差值为零停止运动。这种具有反响控制的系统，在电气上称为闭环控制系统，如图1-8所示闭环控制系统框图。图1-8闭环控制系统框图

1.2数控机床的分类3．半闭环控制的数控机床大多数数控机床采用半闭环控制系统，它的检测元件装在电动机轴或丝杠轴的端部，这种系统的闭环控制环内不包括机械传动环节，因此可以获得稳定的控制特性，该系统反响的只是进给传动系统的局部误差；一般是电动机轴或丝杠轴的角位移、角速度，还要经过转换处理才是工作台〔或刀架〕的实际位移。图1-9半闭环控制系统框图

1.2数控机床的分类1.2.3按工艺方法分类

1．金属切削类数控机床

如：数控车床、数控铣床、数控钻床、数控磨床、带有刀库和能实现多工序加工的镗铣加工中心和车削中心等。

2．金属成型类及特种加工类数控机床

金属成形数控机床指使用挤、冲、压、拉等成形工艺的数控机床，如数控冲床、数控压力机、数控折弯机、数控弯管机、数控旋压机等。

3．特种加工数控机床特种加工数控机床主要指数控线切割机、数控电火花成形机床、数控激光切割机床、数控火焰切割机、数控三坐标测量机等。

1.2数控机床的分类1.2.4按功能水平分类通常把数控机床分为高、中、低档三类。数控机床水平的上下主要指它们的主要技术参数，功能指标和关键部件的功能水平等内涵。

另一种分法是将数控机床分为经济型〔简易〕、普及型〔全功能〕和高档型数控机床。1.2.5按加工方式分类数控机床和加工中心〔带刀库的数控机床〕。

1.2数控机床的分类CPU分辨率进给速度多轴联动显示通讯高档数控32或64位0.1μm或更小24～100m/min或更高3～5轴联动或更多三维动态图形显示MAP和联网中档数控16位1μm12～24m/min3～5轴联动或更多较齐全的CRT显示。RS232C或DNC低挡数控8位10μm6～15m/min2～3轴数码显示或简单的CRT字符显示无通讯功能

1.2数控机床的分类1.3.1数控机床的产生与开展1948年美国北密支安的一个小型飞机工业承包商帕森斯公司(ParsonsCo)与美国麻省理工学院(MIT)合作，于1952年研制出第一台三坐标数控铣床。1954年底，美国本迪克斯公司(BendixCo)在帕森斯专利的根底上生产出了第一台工业用的数控机床。这时数控机床的控制系统〔专用电子计算机〕采用的是电子管，其体积庞大，功耗高，仅在一些军事部门中承担普通机床难以加工的形状复杂的零件。这是第一代数控系统。1.3数控机床的产生与开展及技术水平2.1959年晶体管出现，电子计算机应用晶体管元件和印刷电路板，从而使机床数控系统跨入了第二代。而且1959年克耐·杜列克公司〔Keaney&TreckerCo简称K&T公司〕在数控机床上设置刀库，并在刀库中装有丝锥、钻头、铰刀等刀具，根据穿孔带的指令自动选择刀具，并通过机械手将刀具装在主轴上，以缩短刀具的装卸时间和减少零件的定位装卡时间。人们把这种带自动交换刀具的数控机床称为加工中心〔MachiningCenter，MC〕。3.20世纪60年代，出现了集成电路，数控系统开展到第三代。以上三代都属于硬件逻辑数控系统〔称为NC〕。1.3数控机床的产生与开展及技术水平4.随着计算机技术的开展，小型计算机应用于数控机床中，由此组成的数控系统称为计算机数控〔CNC〕，数控系统进入第四代。5.20世纪70年代初、微处理机出现，美、日、德等国都迅速推出了以微处理机为核心的数控系统，这样组成的数控系统，称为第五代数控系统〔MNC，通称为CNC〕。6.1974年美国约瑟夫·哈林顿〔JosephHarrington〕博士在?ComputerIntegratedManufacturing?一书中首先提出了计算机集成制造〔CIM〕的概念，由此组成的系统称为计算机集成制造系统〔CIMS〕。1.3数控机床的产生与开展及技术水平7.进入80年代，微处理机升档更加迅速，故极大地促进了数控机床向柔性制造单元〔FlexibleManufacturingCell即FMC〕、柔性制造系统〔FlexibleManufacturingSystem即FMS〕方向开展。并奠定了向规模更大、层次更高的生产自动化系统，如：计算机集成制造系统〔CIMS〕、自动化工厂〔FA〕方向开展的坚实根底。8.20世纪80年代末期，又出现了以提高综合效益为目的，以人为主体，以计算机技术为支柱，综合应用信息、材料、能源、环境等高新技术以及现代系统管理技术，研究并改造传统制造过程作用于产品整个生命周期的所有适用技术—通称为先进制造技术。1.3数控机床的产生与开展及技术水平我国从1958年开始研制数控机床，一些高等院校、科研单位、企业从采用电子管着手，到20世纪60年代曾研究出局部样机，1965年开始研制晶体管数控系统，到20世纪70年代初曾研究出数控立铣床、数控车床、数控镗床、数控磨床和加工中心等。这一时期国产数控系统的稳定性、可靠性尚未得到很好地解决，因而也限制了国产数控机床的开展。而数控线切割机床由于其结构简单，价格低廉，使用方便，得到了较快的开展，据资料统计，1973～1979年期间，我国共生产数控机床4180台，而其中数控线切割机床占86%左右。1.3数控机床的产生与开展及技术水平20世纪80年代初随着改革开放政策的实施，我国开发了立式、卧式加工中心，立式、卧式数控车床，数控铣床，数控钻镗床，数控磨床等。同时还在立式、卧式加工中心根底上，开发了柔性制造单元FMC和柔性制造系统FMS。20世纪80年代末期，我国还在一定范围内探索实施CIMS，且取得了一些有益的经验和教益。20世纪90年代我国还加强了自主知识产权数控系统的研制工作，而且取得一定的成效，如中国珠峰公司的中华Ⅰ型、北京航天机床数控系统集团公司的航天Ⅰ型、华中数控公司的华中Ⅰ型、沈阳高档数控国家工程研究中心的蓝天Ⅰ型、上海开通数控技术KT系统、北京凯恩帝的KND系统和广州数控设备厂的GSK系列等数控系统。1.3数控机床的产生与开展及技术水平1.3.2数控技术的开展趋势1.高速化二十年前，德国切削物理学家萨洛蒙〔Salomon〕提出高速加工的概念并对高速加工进行了深入的研究。其研究成果说明：随着切削线速度的增加，温度及刀具磨损会剧烈增加，当切削线速度到达超过某临界值时，切削温度及切削力会减小，然后又随着切削速度的增加而急剧增加。1.3数控机床的产生与开展及技术水平加工中心的主轴转速现已到达8000～12000r/min，最高的可达100000r/min以上，磨床的砂轮线速度提高到100～200m/s。正在开发的采用64位CPU的新型数控系统〔目前数控系统多采用32位以上的高速微处理器〕，可实现快速进给、高速加工、多轴控制功能，控制轴数最多可到达31个，同时联动轴数可达3～6轴，进给速度为20～24m/min，最快可达60m/min。自动换刀和自动交换工作台时间也大大缩短，现在数控车床刀架的转位时间可达0.4～0.6s，加工中心自动交换刀具时间可达3s，最快能到达1s以内，自动交换工作台时间也可到达6～10s，个别可到达2.5s。1.3数控机床的产生与开展及技术水平2.高精度化数控机床的精度主要表达在定位精度和重复定位精度。数控机床配置了新型、高速、多功能的数控系统，其分辨率可到达0.1μm，有的可到达0.01μm，并且超精密加工精度已开始进入纳米级〔0.001μm〕。伺服系统采用前馈控制技术、高分辨率的位置检测元件、计算机数控的补偿功能等，保证了数控机床的高加工精度。目前数控机床的定位精度可达0.001mm，重复定位精度可达0.0005mm。1.3数控机床的产生与开展及技术水平1.3数控机床的产生与开展及技术水平超精密数控车床NAM-800超精密数控车床是北京机床所精密机电最新一代的纳米级加工机床。它是当今数控技术、伺服技术及机械制造技术完美的统一。该机床为我国最前沿的科技开展提供了良好的加工手段，是我国纳米加工机床的最新成就。精密制造技术包括精密加工和超精密加工技术、微细加工和超微细加工技术、微型机械等。精密加工和超精密加工的主要方法是精密切削和精密磨削技术等。其加工精度已由微米〔μｍ〕向纳米〔１ｎｍ＝０.001μｍ〕级开展。超精密加工技术是指被加工零件的尺寸精度高于0．1µm，外表粗糙度Ra小于0．025µm，以及所用机床定位精度的分辨率和重复性高于0．01µm的加工技术，亦称之为亚微米级加工技术，纳米技术的根本概念是美国物理学家查特·范曼于1959年提出的。现在，梦想正在变成现实，科学家们预言，10-15年内纳米技术的开发将成为仅次于芯片制造的世界第二大制造业。目前，已研制成功纳米管、极小的微电机系统、微型机器人等。在精密制造技术中，纳米技术是目前最先进的技术。它对于21世纪科学的开展提供了一个新的技术根底。微细加工和超微细加工是一种特殊的精密加工，不仅精度高，而且尺寸十分微小。其主要工艺方法是光刻〔蚀〕、沉淀、扩散、离子注入等。1.3数控机床的产生与开展及技术水平我国超精密加工技术获新突破2003年5月的一天，一块亮如镜面的铝材凸球面车削样件被小心翼翼地从非球面曲面超精密加工机房上卸下，送入国家级光学计量检验中心检验。现场的人们焦急地等待着检验结果。一个多小时以后，检验结果出来了：车削加工样件的面形精度PV=0.228μm，外表粗糙度Ra=0.0078μm，这意味着外表粗糙度仅有不到8纳米。现场沸腾了，紧张工作了一个多月的人们击掌相庆，有人甚至流出了冲动的泪水。这是三○三所研制的非球面曲面超精密加工机床在用户西安应用光学研究所进行交付验收时的一个场景。---------------来源：中国机床商业网1.3数控机床的产生与开展及技术水平3.多功能化CNC装置功能的不断扩大，促进了数控机床的高度自动化及多功能化。数控机床的数控系统大多采用CRT〔CathodeRayTube〕显示，可实现二维图形的轨迹显示，有的还可以实现三维彩色动态图形显示；有的数控系统装有小型数据库，可以自动选择最正确刀具和切削用量；有的数控系统具有各种监控、检测等功能，如刀具寿命管理、刀具尺寸自动测量和补偿、工件尺寸自动测量及补偿、切削参数自动调整、刀具磨损或破损检测等功能，有的甚至可以实现无人化运行。1.3数控机床的产生与开展及技术水平4．加工功能复合化在一台机床上实现多工序、多方法加工是数控机床开展的又一趋势。已经出现了集钻、镗、铣功能于一身的数控机床，可完成钻、镗、铣、扩孔、铰孔、攻螺丝等工序的数控加工中心，以及车削加工中心，钻削、磨削加工中心，电火花加工中心等。近年来又出现了高复合化数控机床，如增加了车削和磨削功能的镗铣类加工中心等，不但有更高的加工精度，而且可以提高工作效率，节约占地面积和投资。1.3数控机床的产生与开展及技术水平多主轴正面铣床铣头回转MC

1.3数控机床的产生与开展及技术水平车铣复合中心高速铣-激光堆焊MC1.3数控机床的产生与开展及技术水平铣床-激光雕刻MC1.3数控机床的产生与开展及技术水平1.3数控机床的产生与开展及技术水平

铣车复合中心5．结构新型化一种完全不同于原来数控机床结构的新型数控机床，上世纪90年代被开发成功。这种被称为“6条腿〞的加工中心或虚拟轴机床(有的称并联机床)，在没有任何导轨和滑台，采用能够伸缩的“6条腿〞〔伺服轴〕支撑并联，并与安装主轴头的上平台和安装工件的下平台相连。它可实现多坐标联动加工，其控制系统结构复杂，加工精度、加工效率较普通加工中心高2~10倍。这种数控机床的出现将给数控机床技术带来重大变革和创新。1.3数控机床的产生与开展及技术水平并联机床1.3数控机床的产生与开展及技术水平1.3数控机床的产生与开展及技术水平1.3数控机床的产生与开展及技术水平1.3数控机床的产生与开展及技术水平快速原型机RPM及其产品1.3数控机床的产生与开展及技术水平未来机床1.3数控机床的产生与开展及技术水平6．编程技术自动化自动编程系统，如图形交互式编程系统、数字化自动编程系统、会话式自动编程系统、语音数控编程系统等，其中图形交互式编程系统的应用越来越广泛。图形交互式编程系统是以计算机辅助设计〔CAD〕软件为根底，首先形成零件的图形文件，然后再调用数控编程模块，自动编制加工程序，同时可动态显示刀具的加工轨迹。其特点是速度快、精度高、直观性好、使用简便，已成为国内外先进的CAD/CAM软件所采用的数控编程方法。目前常用的图形交互式软件有MasterCAM、Cimatron、Pro/E、UG、CAXA等。1.3数控机床的产生与开展及技术水平模拟车削模拟铣削1.3数控机床的产生与开展及技术水平7．数控系统的智能化数控系统的智能化包括多个方面，一是为追求加工效率和加工质量方面的智能化；二是为提高驱动性能及使用连接的智能化；三是简化编程和操作方面的智能化；四是数控系统的智能诊断、智能监控等。随着人工智能在计算机领域的渗透和开展，数控系统引入了自适应控制〔AdaptiveControl〕、模糊系统和神经网络的控制机理，不但具有自动编程、模糊控制、学习控制、自适应控制、工艺参数自动生成、三维刀具补偿、运动参数动态补偿等功能，而且人机界面极为友好。同时数控系统还具有故障诊断专家系统，其自诊断和故障监控功能更趋完善。此外，伺服系统智能化的主轴交流驱动和智能化进给伺服装置，能自动识别负载和优化调整参数。1.3数控机床的产生与开展及技术水平8．数控系统的开放性数控系统的开放性可以大量采用通用微机的先进技术，如多媒体技术、实现声控自动编程、图形扫描自动编程等。数控系统还可向高集成度方向开展，每个芯片上可以集成更多个晶体管，使系统更加小型化、微型化，可靠性大大提高。利用多CPU的优势，实现故障自动排除，增强通讯功能，提高进线和联网能力。开放式新一代数控系统，其硬件、软件和总线标准都是对外开放的。充足的软、硬件资源，不仅使数控系统制造商和用户进行的系统集成得到有力的支持，而且也为用户的二次开发带来极大的方便，促进了数控系统多档次、多品种的开发和广泛应用，既可通过升档或剪裁构成各种档次的数控系统，又可通过扩展构成不同类型数控机床的数控系统，开发生产周期大大缩短。这种数控系统可随CPU升级而升级，结构上不必变动。1.3数控机床的产生与开展及技术水平1.3数控机床的产生与开展及技术水平9．数控系统的高可靠性〔1〕数控系统将采用更高集成度的电路芯片，采用大规模或超大规模的专用及混合式集成电路，以减少元器件的数量，提高可靠性。〔2〕通过硬件功能软件化，以适应各种控制功能的要求。同时通过硬件结构的模块化、标准化、通用化及系列化，提高硬件的生产批量和质量。〔3〕增强故障自诊断、自恢复和保护功能，实现对系统内硬件、软件和各种外部设备进行故障诊断、报警。当发生加工超程、刀损、干扰、断电等各种意外时，自动进行相应的保护。10．数控系统的网络化数控机床的网络化将极大地满足柔性生产线、柔性制造系统、制造企业对信息集成的需求，也是实现新的制造模式。如敏捷制造〔AgileManufacturing，AM〕、虚拟企业〔VirtualEnterprise，VE〕、全球制造〔GlobalManufacturing，GM〕的根底单元。目前先进的数控系统为用户提供了强大的联网能力，除有RS232C串行接口、RS422等接口外，还带有远程缓冲功能的DNC接口，可以实现几台数控机床之间的数据通信和直接对几台数控机床进行控制。有的已配备与工业局域网〔LAN〕通信的功能以及MAP接口，促进系统集成化和信息综合化，使远程操作和监控、遥控及远程故障诊断成为可能。1.3