機 床 數(shù) 控 技 術(shù) 及 編 程 4/14/20244/14/2024課程內(nèi)容1 第 1 章 概述1 第 2 章 數(shù)控裝置的輪廓控制原理1 第 3 章 數(shù)控機床的程序編制1 第 4 章 計算機數(shù)字控制裝置1 第 5 章 位置檢測裝置1 第 6 章 伺服驅(qū)動系統(tǒng)4/14/20244/14/2024第一章 概 論&1.1 基本概念&1.2 數(shù)控機床的組成及分類&1.3 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展4/14/20244/14/2024目目 標(biāo)標(biāo) 掌握數(shù)控機床掌握數(shù)控機床 掌握數(shù)控機床的組成及各部分的作用與功能掌握數(shù)控機床的組成及各部分的作用與功能 了解數(shù)控機床的分類了解數(shù)控機床的分類 了解數(shù)控機床的特點了解數(shù)控機床的特點 了解數(shù)控機床及數(shù)控技術(shù)的發(fā)展了解數(shù)控機床及數(shù)控技術(shù)的發(fā)展4/14/20244/14/20241.1 基本概念1.1.1 數(shù)控機床的產(chǎn)生第第1章章 概論概論4/14/20244/14/2024第第1章章 概論概論精度高形狀復(fù)雜批量小改型頻繁計算機的出現(xiàn)為人們改進(jìn)加計算機的出現(xiàn)為人們改進(jìn)加工設(shè)備提供了新的思路和技術(shù)工設(shè)備提供了新的思路和技術(shù)保障保障4/14/20244/14/2024第第1章章 概論概論內(nèi)在動力：迫切需要一種精度高、柔性好迫切需要一種精度高、柔性好的加工設(shè)備的加工設(shè)備技術(shù)基礎(chǔ)：電子技術(shù)、計算機技術(shù)、控制電子技術(shù)、計算機技術(shù)、控制技術(shù)技術(shù)4/14/20244/14/2024第第1章章 概論概論1948年，美國帕森斯（Parsons Co.）公司在研制加工直升飛機葉片輪廓檢查用樣板的機床時，提出了數(shù)控機床的初始設(shè)想。4/14/20244/14/2024第第1章章 概論概論1952年在美國成功研制出第一臺三坐標(biāo)直線插補連續(xù)控制數(shù)控銑床。1955年進(jìn)入實用階段。4/14/20244/14/2024第第1章章 概論概論數(shù)控機床有哪些與傳統(tǒng)機床不同的特點？什么是數(shù)控？什么是數(shù)控？4/14/20244/14/2024第第1章章 概論概論數(shù)控數(shù)控（Numerical Control,簡稱NC）：利用數(shù)字化信息來實現(xiàn)自動控制的方法。數(shù)控機床（Numerical Control Machine Tools）:綜合應(yīng)用了自動控制、計算機技術(shù)、精密測量和機床結(jié)構(gòu)等方面的最新成就的一種計算機或?qū)Ｓ糜嬎阊b置控制的高效自動化機床。1.1.2 1.1.2 數(shù)控的基本概念數(shù)控的基本概念4/14/20244/14/2024提高加工精度提高生產(chǎn)效率提高加工零件的適應(yīng)性、靈活性減輕工人勞動強度提高生產(chǎn)管理水平第第1章章 概論概論1.1.3 1.1.3 數(shù)控機床的特點數(shù)控機床的特點4/14/20244/14/20241.2 數(shù)控機床的組成及分類1.2.1 1.2.1 數(shù)控機床的組數(shù)控機床的組成成第第1章章 概論概論控制介質(zhì)控制介質(zhì)數(shù)控裝置數(shù)控裝置伺服系統(tǒng)伺服系統(tǒng)機床機床測量裝置測量裝置4/14/20244/14/2024第第1章章 概論概論控制介質(zhì)控制介質(zhì)：在人和數(shù)控機床之間建立某種聯(lián)系的媒介在人和數(shù)控機床之間建立某種聯(lián)系的媒介物。物。把加工零件所需的動作及刀具相對于工件的位置把加工零件所需的動作及刀具相對于工件的位置等信息，用數(shù)控裝置所能接受的數(shù)字和文字代碼來等信息，用數(shù)控裝置所能接受的數(shù)字和文字代碼來表示，并把這些代碼儲存在控制介質(zhì)上。表示，并把這些代碼儲存在控制介質(zhì)上。穿孔卡穿孔卡穿孔帶穿孔帶磁帶磁帶磁盤磁盤4/14/20244/14/2024數(shù)控裝置數(shù)控裝置數(shù)控裝置數(shù)控裝置：是數(shù)控機床的中樞，接收輸入介質(zhì)的信息，：是數(shù)控機床的中樞，接收輸入介質(zhì)的信息，：是數(shù)控機床的中樞，接收輸入介質(zhì)的信息，：是數(shù)控機床的中樞，接收輸入介質(zhì)的信息，通過對代碼的通過對代碼的通過對代碼的通過對代碼的識別識別識別識別、存儲存儲存儲存儲和和和和運算運算運算運算等操作，最終輸出等操作，最終輸出等操作，最終輸出等操作，最終輸出指令脈沖驅(qū)動伺服系統(tǒng)進(jìn)而控制機床動作。指令脈沖驅(qū)動伺服系統(tǒng)進(jìn)而控制機床動作。指令脈沖驅(qū)動伺服系統(tǒng)進(jìn)而控制機床動作。指令脈沖驅(qū)動伺服系統(tǒng)進(jìn)而控制機床動作。第第1章章 概論概論數(shù)控裝置所具備的主要功能：數(shù)控裝置所具備的主要功能：1 多坐標(biāo)控制多坐標(biāo)控制1多種函數(shù)的插補多種函數(shù)的插補1多種程序輸入功能多種程序輸入功能1信息轉(zhuǎn)換功能信息轉(zhuǎn)換功能1補償功能補償功能1多種加工方式選擇多種加工方式選擇1故障診斷功能故障診斷功能1顯示功能顯示功能1通訊和聯(lián)網(wǎng)功能通訊和聯(lián)網(wǎng)功能4/14/20244/14/2024伺服系統(tǒng)伺服系統(tǒng)伺服系統(tǒng)伺服系統(tǒng)：把來自數(shù)控裝置的脈沖信號轉(zhuǎn)換為機床：把來自數(shù)控裝置的脈沖信號轉(zhuǎn)換為機床：把來自數(shù)控裝置的脈沖信號轉(zhuǎn)換為機床：把來自數(shù)控裝置的脈沖信號轉(zhuǎn)換為機床移動部件的運動，使工作臺（或溜板）精確定位移動部件的運動，使工作臺（或溜板）精確定位移動部件的運動，使工作臺（或溜板）精確定位移動部件的運動，使工作臺（或溜板）精確定位或按規(guī)定的軌跡作嚴(yán)格的相對運動?；虬匆?guī)定的軌跡作嚴(yán)格的相對運動?；虬匆?guī)定的軌跡作嚴(yán)格的相對運動?；虬匆?guī)定的軌跡作嚴(yán)格的相對運動。第第1章章 概論概論脈沖當(dāng)量：脈沖當(dāng)量：相對于每個脈沖信號，機床移動部件的位移量。相對于每個脈沖信號，機床移動部件的位移量。常用脈沖當(dāng)量：常用脈沖當(dāng)量：0.01mm/脈沖，脈沖，0.005mm/脈沖，脈沖，0.001mm/脈沖脈沖常用的伺服驅(qū)動元件：常用的伺服驅(qū)動元件：功率步進(jìn)電機，電液伺服馬達(dá)，直流功率步進(jìn)電機，電液伺服馬達(dá)，直流 伺服電機，交流伺服電機伺服電機，交流伺服電機4/14/20244/14/2024第第1章章 概論概論機床機床：執(zhí)行機構(gòu)執(zhí)行機構(gòu) 傳動鏈較短傳動鏈較短 動態(tài)特性好動態(tài)特性好 傳動效率高傳動效率高采用了高性能的主軸采用了高性能的主軸及進(jìn)給伺服系統(tǒng)及進(jìn)給伺服系統(tǒng) 機床的動態(tài)剛度，阻機床的動態(tài)剛度，阻尼精度，耐磨性以及尼精度，耐磨性以及抗熱變形性能都較高抗熱變形性能都較高 采用一些高效傳動件。采用一些高效傳動件。如：滾珠絲桿螺母副、如：滾珠絲桿螺母副、直線滾動導(dǎo)軌等直線滾動導(dǎo)軌等 4/14/20244/14/2024第第1章章 概論概論1.2.2 數(shù)控機床的分類 按工藝用途分類 按控制系統(tǒng)對運動軌跡的控制方式分類 按伺服系統(tǒng)的控制方式分類 按數(shù)控裝置分類 按功能水平分類普通數(shù)控機床普通數(shù)控機床數(shù)控加工中心數(shù)控加工中心多坐標(biāo)數(shù)控機床多坐標(biāo)數(shù)控機床成型機成型機特種加工特種加工點位控制數(shù)控機床點位控制數(shù)控機床點位直線數(shù)控機床點位直線數(shù)控機床輪廓控制數(shù)控機床輪廓控制數(shù)控機床u 開環(huán)控制開環(huán)控制u 閉環(huán)控制閉環(huán)控制u 半閉環(huán)控制半閉環(huán)控制u 開環(huán)補償型控制開環(huán)補償型控制u 硬線數(shù)控硬線數(shù)控u 軟線數(shù)控軟線數(shù)控&經(jīng)濟型經(jīng)濟型&中檔型中檔型&高檔型高檔型 3軸數(shù)控銑床曲面加工4/14/20244/14/2024數(shù)控系統(tǒng)主要技術(shù)指標(biāo)數(shù)控系統(tǒng)主要技術(shù)指標(biāo) qq 控制軸數(shù)控制軸數(shù)控制軸數(shù)控制軸數(shù) CNCCNCCNCCNC最多可以控制多少坐標(biāo)軸最多可以控制多少坐標(biāo)軸最多可以控制多少坐標(biāo)軸最多可以控制多少坐標(biāo)軸 （包括直線軸和回轉(zhuǎn)軸包括直線軸和回轉(zhuǎn)軸包括直線軸和回轉(zhuǎn)軸包括直線軸和回轉(zhuǎn)軸）q 聯(lián)動軸數(shù)聯(lián)動軸數(shù) CNCCNC可同時控制且按一定規(guī)律完成一定軌跡可同時控制且按一定規(guī)律完成一定軌跡 插補的協(xié)調(diào)運動的坐標(biāo)軸數(shù)插補的協(xié)調(diào)運動的坐標(biāo)軸數(shù) q 插補功能插補功能 插補直線、圓弧、插補直線、圓弧、拋物線、橢圓、正弦曲線拋物線、橢圓、正弦曲線、螺旋曲線、樣條函數(shù)等，甚至可對曲面直接插補螺旋曲線、樣條函數(shù)等，甚至可對曲面直接插補。插補坐標(biāo)系也從直角坐標(biāo)系擴展到極坐標(biāo)系、插補坐標(biāo)系也從直角坐標(biāo)系擴展到極坐標(biāo)系、圓筒坐標(biāo)系。圓筒坐標(biāo)系。第第1章章 概論概論4/14/20244/14/2024數(shù)控系統(tǒng)主要技術(shù)指標(biāo)數(shù)控系統(tǒng)主要技術(shù)指標(biāo) 機床坐標(biāo)軸可達(dá)到的控制精度，即機床坐標(biāo)軸可達(dá)到的控制精度，即機床坐標(biāo)軸可達(dá)到的控制精度，即機床坐標(biāo)軸可達(dá)到的控制精度，即CNCCNCCNCCNC每發(fā)出一個脈沖，每發(fā)出一個脈沖，每發(fā)出一個脈沖，每發(fā)出一個脈沖，坐標(biāo)軸移動的距離坐標(biāo)軸移動的距離坐標(biāo)軸移動的距離坐標(biāo)軸移動的距離 v 定位精度定位精度 實際位置與指令位置的一致程度，不一致量為誤差；實際位置與指令位置的一致程度，不一致量為誤差；v 重復(fù)精度重復(fù)精度 在相同條件下，操作方法不變，進(jìn)行規(guī)定次數(shù)操作所在相同條件下，操作方法不變，進(jìn)行規(guī)定次數(shù)操作所 得到的連續(xù)結(jié)果的一致程度。得到的連續(xù)結(jié)果的一致程度。q 脈沖當(dāng)量（分辨率）脈沖當(dāng)量（分辨率）q 定位精度與重復(fù)精度定位精度與重復(fù)精度第第1章章 概論概論4/14/20244/14/2024數(shù)控系統(tǒng)主要技術(shù)指標(biāo)數(shù)控系統(tǒng)主要技術(shù)指標(biāo) qq行程和插補范圍行程和插補范圍行程和插補范圍行程和插補范圍 CNCCNCCNCCNC的控制范圍和加工范圍的控制范圍和加工范圍的控制范圍和加工范圍的控制范圍和加工范圍 q 進(jìn)給速度和調(diào)節(jié)范圍進(jìn)給速度和調(diào)節(jié)范圍v 進(jìn)給速度進(jìn)給速度刀具每分鐘切削進(jìn)給距離；刀具每分鐘切削進(jìn)給距離；v 最大進(jìn)給速度最大進(jìn)給速度 CNCCNC在一定精度條件下所能達(dá)到的在一定精度條件下所能達(dá)到的 最大加工速度；最大加工速度；v 最大快進(jìn)速度最大快進(jìn)速度 不加工的最大移動速度；不加工的最大移動速度；v 速度調(diào)節(jié)速度調(diào)節(jié) 通過操作面板上的進(jìn)給倍率開關(guān)調(diào)整，通過操作面板上的進(jìn)給倍率開關(guān)調(diào)整，調(diào)節(jié)范圍一般是調(diào)節(jié)范圍一般是10%-120%10%-120%，每檔間隔，每檔間隔10%10%第第1章章 概論概論4/14/20244/14/2024數(shù)控系統(tǒng)主要技術(shù)指標(biāo)數(shù)控系統(tǒng)主要技術(shù)指標(biāo) q主軸轉(zhuǎn)速和調(diào)節(jié)范圍主軸轉(zhuǎn)速和調(diào)節(jié)范圍主軸轉(zhuǎn)速和調(diào)節(jié)范圍主軸轉(zhuǎn)速和調(diào)節(jié)范圍vv 主軸轉(zhuǎn)速主軸轉(zhuǎn)速主軸轉(zhuǎn)速主軸轉(zhuǎn)速主軸每分鐘的轉(zhuǎn)速；主軸每分鐘的轉(zhuǎn)速；主軸每分鐘的轉(zhuǎn)速；主軸每分鐘的轉(zhuǎn)速；vv 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)通過操作面板上的主軸倍率開關(guān)調(diào)整，通過操作面板上的主軸倍率開關(guān)調(diào)整，通過操作面板上的主軸倍率開關(guān)調(diào)整，通過操作面板上的主軸倍率開關(guān)調(diào)整，調(diào)節(jié)范圍一般是調(diào)節(jié)范圍一般是調(diào)節(jié)范圍一般是調(diào)節(jié)范圍一般是50%50%50%50%120%120%120%120%，每檔間隔，每檔間隔，每檔間隔，每檔間隔5%5%5%5%；vv 主軸恒線速主軸恒線速主軸恒線速主軸恒線速保證諸如車床端面切削的恒定切削速度。保證諸如車床端面切削的恒定切削速度。保證諸如車床端面切削的恒定切削速度。保證諸如車床端面切削的恒定切削速度。單位單位單位單位mm/minmm/minmm/minmm/min，第第1章章 概論概論4/14/20244/14/2024數(shù)控系統(tǒng)主要技術(shù)指標(biāo)數(shù)控系統(tǒng)主要技術(shù)指標(biāo) qq刀具管理和刀具補償?shù)毒吖芾砗偷毒哐a償?shù)毒吖芾砗偷毒哐a償?shù)毒吖芾砗偷毒哐a償vvT T T T指令指令指令指令CNCCNCCNCCNC從刀庫中選擇刀具從刀庫中選擇刀具從刀庫中選擇刀具從刀庫中選擇刀具vv刀具半徑補償、長度補償、刀具壽命管理、自動刀具測量等刀具半徑補償、長度補償、刀具壽命管理、自動刀具測量等刀具半徑補償、長度補償、刀具壽命管理、自動刀具測量等刀具半徑補償、長度補償、刀具壽命管理、自動刀具測量等q 準(zhǔn)備功能（準(zhǔn)備功能（G功能）功能）用來指令機床動作的方式功能用來指令機床動作的方式功能q 輔助功能（輔助功能（M功能）功能）規(guī)定主軸的起停、轉(zhuǎn)向，冷卻液的通斷，刀庫的起停等規(guī)定主軸的起停、轉(zhuǎn)向，冷卻液的通斷，刀庫的起停等第第1章章 概論概論4/14/20244/14/2024數(shù)控系統(tǒng)主要技術(shù)指標(biāo)數(shù)控系統(tǒng)主要技術(shù)指標(biāo) qq操作功能操作功能操作功能操作功能 程序段跳步、機械閉鎖、輔助功能閉鎖、單段、試運行、程序段跳步、機械閉鎖、輔助功能閉鎖、單段、試運行、程序段跳步、機械閉鎖、輔助功能閉鎖、單段、試運行、程序段跳步、機械閉鎖、輔助功能閉鎖、單段、試運行、錄返、示教等。錄返、示教等。錄返、示教等。錄返、示教等。q開關(guān)量接口開關(guān)量接口 M M、S S、T T功能以功能以BCDBCD碼形式輸出；機床其它開關(guān)量信號，碼形式輸出；機床其它開關(guān)量信號，如急停、循環(huán)起動、進(jìn)給保持等。如急停、循環(huán)起動、進(jìn)給保持等。q字符圖形顯示字符圖形顯示q自診斷功能自診斷功能q通信與通信協(xié)議通信與通信協(xié)議 第第1章章 概論概論4/14/20244/14/2024第第1章章 概論概論1.3 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展從從從從1952195219521952年至今，數(shù)控機床按照控制機的發(fā)展，已經(jīng)歷了六代。年至今，數(shù)控機床按照控制機的發(fā)展，已經(jīng)歷了六代。年至今，數(shù)控機床按照控制機的發(fā)展，已經(jīng)歷了六代。年至今，數(shù)控機床按照控制機的發(fā)展，已經(jīng)歷了六代。1952195219521952年年年年試制成功的世界上第一臺數(shù)控機床是一臺三坐標(biāo)數(shù)控立式銑床，試制成功的世界上第一臺數(shù)控機床是一臺三坐標(biāo)數(shù)控立式銑床，試制成功的世界上第一臺數(shù)控機床是一臺三坐標(biāo)數(shù)控立式銑床，試制成功的世界上第一臺數(shù)控機床是一臺三坐標(biāo)數(shù)控立式銑床，采用的是脈沖乘法器原理，其數(shù)控系統(tǒng)全部采用電子管元件，我們稱之采用的是脈沖乘法器原理，其數(shù)控系統(tǒng)全部采用電子管元件，我們稱之采用的是脈沖乘法器原理，其數(shù)控系統(tǒng)全部采用電子管元件，我們稱之采用的是脈沖乘法器原理，其數(shù)控系統(tǒng)全部采用電子管元件，我們稱之為第一代數(shù)控系統(tǒng)。為第一代數(shù)控系統(tǒng)。為第一代數(shù)控系統(tǒng)。為第一代數(shù)控系統(tǒng)。1959195919591959年年年年，由于在計算機行業(yè)中研制出晶體管元件，因而在數(shù)控系統(tǒng)中廣，由于在計算機行業(yè)中研制出晶體管元件，因而在數(shù)控系統(tǒng)中廣，由于在計算機行業(yè)中研制出晶體管元件，因而在數(shù)控系統(tǒng)中廣，由于在計算機行業(yè)中研制出晶體管元件，因而在數(shù)控系統(tǒng)中廣泛采用晶體管和印刷電路板，從而跨入了第二代。泛采用晶體管和印刷電路板，從而跨入了第二代。泛采用晶體管和印刷電路板，從而跨入了第二代。泛采用晶體管和印刷電路板，從而跨入了第二代。1959195919591959年年年年3 3 3 3月，美國發(fā)明月，美國發(fā)明月，美國發(fā)明月，美國發(fā)明了帶有自動換刀裝置的數(shù)控機床，稱為了帶有自動換刀裝置的數(shù)控機床，稱為了帶有自動換刀裝置的數(shù)控機床，稱為了帶有自動換刀裝置的數(shù)控機床，稱為“加工中心加工中心加工中心加工中心”。1965196519651965年年年年，出現(xiàn)了小規(guī)模集成電路，由于它體積小，功耗低，使數(shù)控系統(tǒng)，出現(xiàn)了小規(guī)模集成電路，由于它體積小，功耗低，使數(shù)控系統(tǒng)，出現(xiàn)了小規(guī)模集成電路，由于它體積小，功耗低，使數(shù)控系統(tǒng)，出現(xiàn)了小規(guī)模集成電路，由于它體積小，功耗低，使數(shù)控系統(tǒng)的可靠性得以進(jìn)一步提高。數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展到第三代。的可靠性得以進(jìn)一步提高。數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展到第三代。的可靠性得以進(jìn)一步提高。數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展到第三代。的可靠性得以進(jìn)一步提高。數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展到第三代。以上三代，都是采用專用控制的硬件邏輯數(shù)控系統(tǒng)（以上三代，都是采用專用控制的硬件邏輯數(shù)控系統(tǒng)（NCNC）。1967 1967 1967 1967年年年年，出現(xiàn)了柔性制造系統(tǒng)（，出現(xiàn)了柔性制造系統(tǒng)（，出現(xiàn)了柔性制造系統(tǒng)（，出現(xiàn)了柔性制造系統(tǒng)（FMSFMSFMSFMS）。由計算機作控制單元的數(shù)控系）。由計算機作控制單元的數(shù)控系）。由計算機作控制單元的數(shù)控系）。由計算機作控制單元的數(shù)控系統(tǒng)（統(tǒng)（統(tǒng)（統(tǒng)（CNCCNCCNCCNC）數(shù)控機床的第四代。數(shù)控機床的第四代。數(shù)控機床的第四代。數(shù)控機床的第四代。1974197419741974年年年年，美、日等國的數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠首先研制出以微處理器為核心的，美、日等國的數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠首先研制出以微處理器為核心的，美、日等國的數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠首先研制出以微處理器為核心的，美、日等國的數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠首先研制出以微處理器為核心的數(shù)控系統(tǒng)（數(shù)控系統(tǒng)（數(shù)控系統(tǒng)（數(shù)控系統(tǒng)（MNCMNCMNCMNC）。數(shù)控機床的第五代。數(shù)控機床的第五代。數(shù)控機床的第五代。數(shù)控機床的第五代。1990199019901990年年年年開始，出現(xiàn)了采用工控開始，出現(xiàn)了采用工控開始，出現(xiàn)了采用工控開始，出現(xiàn)了采用工控PCPCPCPC機的開放式機的開放式機的開放式機的開放式CNCCNCCNCCNC系統(tǒng)。系統(tǒng)。系統(tǒng)。系統(tǒng)。數(shù)控機床的數(shù)控機床的數(shù)控機床的數(shù)控機床的第六代。第六代。第六代。第六代。4/14/20244/14/2024我國第一臺數(shù)控機床4/14/20244/14/2024立式數(shù)控車床立式數(shù)控銑床4/14/20244/14/2024臥式數(shù)控銑床龍門數(shù)控銑床滑枕立式加工中心4/14/20244/14/2024固定立柱立式加工中心固定立柱立式加工中心4/14/20244/14/2024第第1章章 概論概論隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控技術(shù)不斷采用計算機、控制理技術(shù)不斷采用計算機、控制理技術(shù)不斷采用計算機、控制理技術(shù)不斷采用計算機、控制理論等領(lǐng)域的最新技術(shù)成就，使論等領(lǐng)域的最新技術(shù)成就，使論等領(lǐng)域的最新技術(shù)成就，使論等領(lǐng)域的最新技術(shù)成就，使其朝著下述方向發(fā)展。其朝著下述方向發(fā)展。其朝著下述方向發(fā)展。其朝著下述方向發(fā)展。1.1.運行高速化2.2.加工高精化3.3.控制智能化4.4.功能復(fù)合化5.5.交互網(wǎng)絡(luò)化4/14/20244/14/2024第第1章章 概論概論趨勢趨勢運行高速化運行高速化 進(jìn)給、主軸、刀具交換、托盤交換等實現(xiàn)高速化，并具有高加（減）速度。進(jìn)給率高速化：進(jìn)給率高速化：在分辨率為在分辨率為0.10.1 m m時，時，F(xiàn) Fmaxmax=24m/min=24m/min，可獲得復(fù)，可獲得復(fù)雜型面的精確加工；雜型面的精確加工；在程序段長度為在程序段長度為1mm1mm時，時，F(xiàn) Fmaxmax=30m/min=30m/min，并且具有，并且具有1.5g1.5g的加減速率的加減速率；4/14/20244/14/2024第第1章章 概論概論在高效加工中心上達(dá)到在高效加工中心上達(dá)到90 m/min90 m/min的快移速度和的快移速度和1g1g的加速度。的加速度。直線電機作為高效驅(qū)動元件正被廣為應(yīng)用，尤直線電機作為高效驅(qū)動元件正被廣為應(yīng)用，尤其在激光切割和高速加工中。其在激光切割和高速加工中。4/14/20244/14/2024第第1章章 概論概論換刀速度換刀速度0.90.9秒（刀到刀）秒（刀到刀）2.82.8秒（切削到切削）秒（切削到切削）工作臺（托盤）交換速度工作臺（托盤）交換速度工作臺（托盤）交換速度工作臺（托盤）交換速度 6.3 6.3秒。秒。主軸高速化主軸高速化：采用電主軸（內(nèi)裝式主軸電機），主軸電機的轉(zhuǎn)子軸就是主軸部件。主軸最高轉(zhuǎn)速達(dá)主軸最高轉(zhuǎn)速達(dá)40000400005000050000r/minr/min。主軸轉(zhuǎn)速的最高加（減）速為主軸轉(zhuǎn)速的最高加（減）速為1.0g 1.0g，即僅需，即僅需1.81.8秒即可從秒即可從0 0提速到提速到15000r/min15000r/min。4/14/20244/14/2024第第1章章 概論概論趨勢趨勢加工高精化加工高精化提高機械的制造和裝配精度；提高數(shù)控系統(tǒng)的控制精度；采用提高機械的制造和裝配精度；提高數(shù)控系統(tǒng)的控制精度；采用誤差補償技術(shù)。誤差補償技術(shù)。ICIC制造裝備、納米控制。制造裝備、納米控制。提高提高提高提高CNCCNCCNCCNC系統(tǒng)控制精度系統(tǒng)控制精度系統(tǒng)控制精度系統(tǒng)控制精度：采用高速插補技術(shù)，以微小程序段實現(xiàn)連續(xù)進(jìn)給，使采用高速插補技術(shù)，以微小程序段實現(xiàn)連續(xù)進(jìn)給，使CNCCNC控控制單位精細(xì)化；制單位精細(xì)化；采用高分辨率位置檢測裝置，提高位置檢測精度（日本交采用高分辨率位置檢測裝置，提高位置檢測精度（日本交流伺服電機已有裝上流伺服電機已有裝上106 106 脈沖脈沖/轉(zhuǎn)的內(nèi)藏位置檢測器，其位轉(zhuǎn)的內(nèi)藏位置檢測器，其位置檢測精度能達(dá)到置檢測精度能達(dá)到0.010.01 m m/脈沖）脈沖）位置伺服系統(tǒng)采用前饋控制與非線性控制等方法。位置伺服系統(tǒng)采用前饋控制與非線性控制等方法。采用誤差補償技術(shù)采用誤差補償技術(shù)采用誤差補償技術(shù)采用誤差補償技術(shù)：采用反向間隙補償、絲桿螺距誤差補償和刀具誤差補償采用反向間隙補償、絲桿螺距誤差補償和刀具誤差補償?shù)燃夹g(shù)等技術(shù);設(shè)備的熱變形誤差補償和空間誤差的綜合補償技術(shù)。研設(shè)備的熱變形誤差補償和空間誤差的綜合補償技術(shù)。研究表明，綜合誤差補償技術(shù)的應(yīng)用可將加工誤差減少究表明，綜合誤差補償技術(shù)的應(yīng)用可將加工誤差減少60608080。三井精機的。三井精機的JidicH5DJidicH5D型超精密臥式加工中心型超精密臥式加工中心的定位精度為的定位精度為0.10.1 m m。4/14/20244/14/2024第第1章章 概論概論趨勢趨勢控制智能化控制智能化 隨著人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展，為滿足制造業(yè)生產(chǎn)隨著人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展，為滿足制造業(yè)生產(chǎn)隨著人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展，為滿足制造業(yè)生產(chǎn)隨著人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展，為滿足制造業(yè)生產(chǎn)柔性化、制造自動化發(fā)展需求，數(shù)控技術(shù)智能化程度不斷柔性化、制造自動化發(fā)展需求，數(shù)控技術(shù)智能化程度不斷柔性化、制造自動化發(fā)展需求，數(shù)控技術(shù)智能化程度不斷柔性化、制造自動化發(fā)展需求，數(shù)控技術(shù)智能化程度不斷提高，體現(xiàn)在：提高，體現(xiàn)在：提高，體現(xiàn)在：提高，體現(xiàn)在：加工過程自適應(yīng)控制技術(shù)加工過程自適應(yīng)控制技術(shù)加工過程自適應(yīng)控制技術(shù)加工過程自適應(yīng)控制技術(shù)：通過通過監(jiān)測監(jiān)測監(jiān)測監(jiān)測主軸和進(jìn)給電機的主軸和進(jìn)給電機的功率、電流、電壓等信息，功率、電流、電壓等信息，辯識辯識辯識辯識出刀具的受力、磨損以及破出刀具的受力、磨損以及破損狀態(tài)，機床加工的穩(wěn)定性狀態(tài)；并實時損狀態(tài)，機床加工的穩(wěn)定性狀態(tài)；并實時修調(diào)修調(diào)修調(diào)修調(diào)加工參數(shù)（主加工參數(shù)（主軸轉(zhuǎn)速，進(jìn)給速度）和加工指令，使設(shè)備處于最佳運行狀態(tài)，軸轉(zhuǎn)速，進(jìn)給速度）和加工指令，使設(shè)備處于最佳運行狀態(tài)，以以提高提高提高提高加工精度、降低工件表面粗糙度以及設(shè)備運行的安全加工精度、降低工件表面粗糙度以及設(shè)備運行的安全性。性。加工參數(shù)的智能優(yōu)化加工參數(shù)的智能優(yōu)化加工參數(shù)的智能優(yōu)化加工參數(shù)的智能優(yōu)化:將零件加工的一般規(guī)律、特殊工藝經(jīng)將零件加工的一般規(guī)律、特殊工藝經(jīng)驗，用現(xiàn)代智能方法，驗，用現(xiàn)代智能方法，構(gòu)造構(gòu)造構(gòu)造構(gòu)造基于專家系統(tǒng)或基于模型的基于專家系統(tǒng)或基于模型的“加工參數(shù)的智能優(yōu)化與選擇器加工參數(shù)的智能優(yōu)化與選擇器”，獲得獲得獲得獲得優(yōu)化的加工參數(shù)，優(yōu)化的加工參數(shù)，提高提高提高提高編程效率和加工工藝水平，編程效率和加工工藝水平，縮短縮短縮短縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備時間。使加生產(chǎn)準(zhǔn)備時間。使加工系統(tǒng)始終處于較合理和較經(jīng)濟的工作狀態(tài)。工系統(tǒng)始終處于較合理和較經(jīng)濟的工作狀態(tài)。n 智能化交流伺服驅(qū)動裝置智能化交流伺服驅(qū)動裝置：自動識別負(fù)載、自動調(diào)整控制參數(shù)，包括智能主軸和智能化進(jìn)給伺服裝置，使驅(qū)動系統(tǒng)獲得最佳運行。目前已開發(fā)出自學(xué)習(xí)功能的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)電火花加工系統(tǒng)。日本大隈公司的目前已開發(fā)出自學(xué)習(xí)功能的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)電火花加工系統(tǒng)。日本大隈公司的目前已開發(fā)出自學(xué)習(xí)功能的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)電火花加工系統(tǒng)。日本大隈公司的目前已開發(fā)出自學(xué)習(xí)功能的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)電火花加工系統(tǒng)。日本大隈公司的7000700070007000系列數(shù)系列數(shù)系列數(shù)系列數(shù)控系統(tǒng)具有人工智能自動編程功能?？叵到y(tǒng)具有人工智能自動編程功能?？叵到y(tǒng)具有人工智能自動編程功能?？叵到y(tǒng)具有人工智能自動編程功能。4/14/20244/14/2024趨勢趨勢控制智能化控制智能化第第1章章 概論概論 智能故障診斷與自修復(fù)技術(shù)智能故障診斷與自修復(fù)技術(shù)智能故障診斷與自修復(fù)技術(shù)智能故障診斷與自修復(fù)技術(shù) 智能故障診斷技術(shù)：根據(jù)已有的故障信息，應(yīng)用現(xiàn)代智智能故障診斷技術(shù)：根據(jù)已有的故障信息，應(yīng)用現(xiàn)代智能方法，實現(xiàn)故障能方法，實現(xiàn)故障快速準(zhǔn)確定位快速準(zhǔn)確定位。智能故障自修復(fù)技術(shù)：根據(jù)診斷故障原因和部位，以智能故障自修復(fù)技術(shù)：根據(jù)診斷故障原因和部位，以自自動排除故障或指導(dǎo)故障的排除動排除故障或指導(dǎo)故障的排除技術(shù)。集故障自診斷、自技術(shù)。集故障自診斷、自排除、自恢復(fù)、自調(diào)節(jié)于一體，貫穿于全生命周期。排除、自恢復(fù)、自調(diào)節(jié)于一體，貫穿于全生命周期。智能故障診斷技術(shù)在有些數(shù)控系統(tǒng)中已有應(yīng)用，智能化智能故障診斷技術(shù)在有些數(shù)控系統(tǒng)中已有應(yīng)用，智能化自修復(fù)技術(shù)還在研究之中。自修復(fù)技術(shù)還在研究之中。4/14/20244/14/2024第第1章章 概論概論 INC(Intelligent NC)研究機構(gòu)研究機構(gòu)日本京都大學(xué)、大阪機工、三菱電機、日本京都大學(xué)、大阪機工、三菱電機、MAZAKMAZAK等等 具體目標(biāo)具體目標(biāo)實現(xiàn)安全、高效、高速實現(xiàn)安全、高效、高速加工的智能化數(shù)控機床加工的智能化數(shù)控機床系統(tǒng)特征系統(tǒng)特征數(shù)控系統(tǒng)各種控制參數(shù)自適應(yīng)數(shù)控系統(tǒng)各種控制參數(shù)自適應(yīng)數(shù)控機床加工條件自適應(yīng)數(shù)控機床加工條件自適應(yīng)加工過程數(shù)據(jù)采集及自律學(xué)習(xí)加工過程數(shù)據(jù)采集及自律學(xué)習(xí)4/14/20244/14/2024第第1章章 概論概論趨勢趨勢功能復(fù)合化功能復(fù)合化復(fù)合化：在一臺設(shè)備上實現(xiàn)多種工藝步驟的加復(fù)合化：在一臺設(shè)備上實現(xiàn)多種工藝步驟的加工，縮短加工鏈工，縮短加工鏈車銑復(fù)合車銑復(fù)合車削中心；車削中心；鏜銑鉆復(fù)合鏜銑鉆復(fù)合加工中心、五面加工中心；加工中心、五面加工中心；銑鏜鉆車復(fù)合銑鏜鉆車復(fù)合復(fù)合加工中心；復(fù)合加工中心；可更換主軸箱的數(shù)控機床可更換主軸箱的數(shù)控機床組合加工中心；組合加工中心；集車削和激光加工于一體的機床；集車削和激光加工于一體的機床；測量測量/制造復(fù)合，在加工后對工件進(jìn)行在線測量制造復(fù)合，在加工后對工件進(jìn)行在線測量多功能復(fù)合化機床消除了車床、銑床、磨床、激光設(shè)備等之間的傳多功能復(fù)合化機床消除了車床、銑床、磨床、激光設(shè)備等之間的傳多功能復(fù)合化機床消除了車床、銑床、磨床、激光設(shè)備等之間的傳多功能復(fù)合化機床消除了車床、銑床、磨床、激光設(shè)備等之間的傳統(tǒng)差異。統(tǒng)差異。統(tǒng)差異。統(tǒng)差異。4/14/20244/14/2024趨勢趨勢交互網(wǎng)絡(luò)化交互網(wǎng)絡(luò)化第第1章章 概論概論 支持網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議，既滿足單機支持網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議，既滿足單機支持網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議，既滿足單機支持網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議，既滿足單機DNCDNCDNCDNC需要，又需要，又需要，又需要，又能滿足能滿足能滿足能滿足FMCFMCFMCFMC、FMSFMSFMSFMS、CIMSCIMSCIMSCIMS、靈捷制造、靈捷制造、靈捷制造、靈捷制造TEAMTEAMTEAMTEAM（technology technology technology technology enabling agile manufactureenabling agile manufactureenabling agile manufactureenabling agile manufacture）對基層設(shè)備集成要求）對基層設(shè)備集成要求）對基層設(shè)備集成要求）對基層設(shè)備集成要求的數(shù)控系統(tǒng)。的數(shù)控系統(tǒng)。的數(shù)控系統(tǒng)。的數(shù)控系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)資源共享。網(wǎng)絡(luò)資源共享。網(wǎng)絡(luò)資源共享。網(wǎng)絡(luò)資源共享。數(shù)控機床的遠(yuǎn)程（網(wǎng)絡(luò)）控制。數(shù)控機床的遠(yuǎn)程（網(wǎng)絡(luò)）控制。數(shù)控機床的遠(yuǎn)程（網(wǎng)絡(luò)）控制。數(shù)控機床的遠(yuǎn)程（網(wǎng)絡(luò)）控制。數(shù)控機床故障的遠(yuǎn)程（網(wǎng)絡(luò)）診斷。數(shù)控機床故障的遠(yuǎn)程（網(wǎng)絡(luò)）診斷。數(shù)控機床故障的遠(yuǎn)程（網(wǎng)絡(luò)）診斷。數(shù)控機床故障的遠(yuǎn)程（網(wǎng)絡(luò)）診斷。數(shù)控機床的遠(yuǎn)程（網(wǎng)絡(luò)）培訓(xùn)與教學(xué)（網(wǎng)絡(luò)數(shù)控）數(shù)控機床的遠(yuǎn)程（網(wǎng)絡(luò)）培訓(xùn)與教學(xué)（網(wǎng)絡(luò)數(shù)控）數(shù)控機床的遠(yuǎn)程（網(wǎng)絡(luò)）培訓(xùn)與教學(xué)（網(wǎng)絡(luò)數(shù)控）數(shù)控機床的遠(yuǎn)程（網(wǎng)絡(luò)）培訓(xùn)與教學(xué)（網(wǎng)絡(luò)數(shù)控）數(shù)控系統(tǒng)中采用網(wǎng)絡(luò)與光纖通訊技術(shù)實現(xiàn)運動和數(shù)控系統(tǒng)中采用網(wǎng)絡(luò)與光纖通訊技術(shù)實現(xiàn)運動和數(shù)控系統(tǒng)中采用網(wǎng)絡(luò)與光纖通訊技術(shù)實現(xiàn)運動和數(shù)控系統(tǒng)中采用網(wǎng)絡(luò)與光纖通訊技術(shù)實現(xiàn)運動和I/OI/OI/OI/O的控制的控制的控制的控制是數(shù)控技術(shù)的發(fā)展方向。是數(shù)控技術(shù)的發(fā)展方向。是數(shù)控技術(shù)的發(fā)展方向。是數(shù)控技術(shù)的發(fā)展方向。德國德國德國德國IntrtamatIntrtamatIntrtamatIntrtamat的的的的SERCOSSERCOSSERCOSSERCOS、美國、美國、美國、美國DELTATAUDELTATAUDELTATAUDELTATAU的的的的Mcro-LinkMcro-LinkMcro-LinkMcro-Link、日本、日本、日本、日本FANUCFANUCFANUCFANUC的的的的SERVO-LinkSERVO-LinkSERVO-LinkSERVO-Link、日本三菱的、日本三菱的、日本三菱的、日本三菱的Tro-LinkTro-LinkTro-LinkTro-Link等。等。等。等。由于技術(shù)封鎖等原因，各系統(tǒng)中光纖通訊采用的協(xié)議沒有兼由于技術(shù)封鎖等原因，各系統(tǒng)中光纖通訊采用的協(xié)議沒有兼由于技術(shù)封鎖等原因，各系統(tǒng)中光纖通訊采用的協(xié)議沒有兼由于技術(shù)封鎖等原因，各系統(tǒng)中光纖通訊采用的協(xié)議沒有兼容性和互換性，要求伺服驅(qū)動器以及容性和互換性，要求伺服驅(qū)動器以及容性和互換性，要求伺服驅(qū)動器以及容性和互換性，要求伺服驅(qū)動器以及I/OI/OI/OI/O模塊必須具有相應(yīng)模塊必須具有相應(yīng)模塊必須具有相應(yīng)模塊必須具有相應(yīng)協(xié)議的光纖通訊接口，這樣的系統(tǒng)軟硬件開放性較差，而且協(xié)議的光纖通訊接口，這樣的系統(tǒng)軟硬件開放性較差，而且協(xié)議的光纖通訊接口，這樣的系統(tǒng)軟硬件開放性較差，而且協(xié)議的光纖通訊接口，這樣的系統(tǒng)軟硬件開放性較差，而且系統(tǒng)的成本也較高。系統(tǒng)的成本也較高。系統(tǒng)的成本也較高。系統(tǒng)的成本也較高。另外的網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議：另外的網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議：另外的網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議：另外的網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議：ARCNETARCNETARCNETARCNET、CAN BusCAN BusCAN BusCAN Bus、ProfibusProfibusProfibusProfibus、USBUSBUSBUSB、IEEE1394 IEEE1394 IEEE1394 IEEE1394?；诨贔ire Wire的數(shù)控系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖的數(shù)控系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖 4/14/20244/14/2024第第1章章 概論概論1.1.點位控制系統(tǒng)與輪廓控制的主要區(qū)別是什么點位控制系統(tǒng)與輪廓控制的主要區(qū)別是什么?2.2.什么叫脈沖當(dāng)量？它影響數(shù)控機床什么性能？它的什么叫脈沖當(dāng)量？它影響數(shù)控機床什么性能？它的值一般為多少？值一般為多少？3.什么是數(shù)控機床？它由哪些部分組成？什么是數(shù)控機床？它由哪些部分組成？4.數(shù)控機床的輸入介質(zhì)是什么？數(shù)控機床的輸入介質(zhì)是什么？5.數(shù)控的基本概念？數(shù)控的基本概念？6.數(shù)控機床發(fā)展的幾大趨勢？數(shù)控機床發(fā)展的幾大趨勢？習(xí)題習(xí)題4/14/20244/14/2024