【正文】 數(shù)控車?yán)韺?shí)一體化教案（浙江ningboshi）第一章 數(shù)控機(jī)床基本知識(shí)一、數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生1947年，美國(guó)巴森茲（Parson）公司在生產(chǎn)直升機(jī)機(jī)翼檢驗(yàn)樣板時(shí)，提出了數(shù)控機(jī)床的初始設(shè)想，這一設(shè)想迎合了美國(guó)空軍為開發(fā)航天及導(dǎo)彈產(chǎn)品的需要，于是在1949年與麻省理工學(xué)院（MIT）合作，開始了三坐標(biāo)銑床的數(shù)控化工作，到1952年3月公布了世界上第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床的試制成功，取名為：“Numerical Control”,這就是第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床。從此，其它一些國(guó)家，如德國(guó)、日本、英國(guó)等國(guó)都開始研制數(shù)控機(jī)床，其中發(fā)展最快的還是日本，當(dāng)今著名的數(shù)控系統(tǒng)廠商有：日本的法那科（FANUC）、德國(guó)的西門子（SIEMENS）等公司。1959年美國(guó)Keaneyamp。Treckre公司研制出具有刀庫(kù)、換刀裝置和回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的新一代數(shù)控機(jī)床——加工中心（Machining Center）誕生了，并成為數(shù)控機(jī)床的主力。自1952年開始，經(jīng)歷多次的發(fā)展演變，數(shù)控機(jī)床的發(fā)展大至可分為幾下六個(gè)階段：第一階段：1952年P(guān)arson公司與MIT合作開發(fā)的第一臺(tái)電子管數(shù)控系統(tǒng)。第二階段：1960年出現(xiàn)晶體管和印刷電路板的數(shù)控系統(tǒng)。第三階段：1965年出現(xiàn)小規(guī)模集成電路的數(shù)控系統(tǒng)。第四階段：1970年小型計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)硬件的出現(xiàn)，并以軟件形式開始實(shí)現(xiàn)數(shù)控功能的數(shù)控系統(tǒng)。第五階段：1974年出現(xiàn)了微處理器或微型計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)。第六階段：20世紀(jì)90年代后出現(xiàn)的PC+NC智能數(shù)控系統(tǒng)。二、數(shù)控技術(shù)的基本概念數(shù)字控制（Numerical Control），簡(jiǎn)稱NC，是用數(shù)字化信息實(shí)現(xiàn)機(jī)床控制的一種方法。數(shù)字控制機(jī)床（Numerically Controlled Machine Tool）是采用了數(shù)字控制技術(shù)的機(jī)床，也稱數(shù)控機(jī)床。這種NC機(jī)床是由硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)控功能。計(jì)算機(jī)數(shù)控（Computer Numerical Control）,簡(jiǎn)稱CNC，它是采用微處理器或?qū)Ｓ梦C(jī)的數(shù)控系統(tǒng)，由事先存入在存儲(chǔ)器中的系統(tǒng)程序來(lái)控制，從而實(shí)現(xiàn)部分或全部數(shù)控功能，這樣的機(jī)床一般稱為CNC機(jī)床。三、數(shù)控機(jī)床的組成現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床一般由控制介質(zhì)、數(shù)控裝置、伺服系統(tǒng)、測(cè)量反饋裝置和機(jī)床主機(jī)組成，如圖11所示。圖11 數(shù)控機(jī)床的組成控制介質(zhì)控制介質(zhì)是存儲(chǔ)數(shù)控加工所需程序的介質(zhì)，目前常用的控制介質(zhì)有穿孔帶、穿孔卡片、磁帶和磁盤等。早期常用的控制介質(zhì)是8單位標(biāo)準(zhǔn)穿孔帶。數(shù)控裝置數(shù)控裝置是數(shù)控機(jī)床的核心，它能夠完成信息的輸入、存儲(chǔ)、變換、插補(bǔ)運(yùn)算以及實(shí)現(xiàn)各種控制功能。伺服系統(tǒng)伺服系統(tǒng)是接收數(shù)控裝置的指令，是數(shù)控系統(tǒng)的執(zhí)行部分。它包括伺服驅(qū)動(dòng)電機(jī)、各種伺服驅(qū)動(dòng)元件和執(zhí)行機(jī)構(gòu)。每個(gè)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行部件都有相應(yīng)的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，而整個(gè)機(jī)床的性能主要取決于伺服系統(tǒng)。常用的伺服驅(qū)動(dòng)元件有交流伺服系統(tǒng)和直流伺服系統(tǒng)。測(cè)量反饋裝置測(cè)量反饋裝置是用來(lái)檢測(cè)速度和位移以及加工狀態(tài)，并將檢測(cè)到的信息轉(zhuǎn)化為電信號(hào)反饋給數(shù)控裝置，通過(guò)比較，計(jì)算出偏差，并發(fā)出糾正誤差指令。測(cè)量反饋裝置可分為半閉環(huán)和閉環(huán)兩種。機(jī)床主體機(jī)床主體是數(shù)控機(jī)床的本體，主要包括：床身、主軸、進(jìn)給機(jī)構(gòu)等機(jī)械部件，還有冷卻、潤(rùn)滑、轉(zhuǎn)位部件，如換刀裝置、夾緊裝置等輔助裝置。四、數(shù)控機(jī)床的分類（一）、按控制系統(tǒng)的特點(diǎn)分類點(diǎn)位控制數(shù)控機(jī)床（Positioing Control）這類機(jī)床只控制刀具從一個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)到另一個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)的位置，而不控制運(yùn)動(dòng)的軌跡，因?yàn)樵谝苿?dòng)的過(guò)程中不進(jìn)行任何切削加工。如數(shù)控鉆床、數(shù)控坐標(biāo)鏜銑床和數(shù)控沖床等。直線控制系統(tǒng)（Strainght–line Control）這類機(jī)床不僅要求控制刀具從一點(diǎn)到另一點(diǎn)的位置，而且還要具有準(zhǔn)確的定位功能。也稱點(diǎn)位直線控制系統(tǒng)。這類的機(jī)床有：數(shù)控車床、數(shù)控鏜銑床等。輪廓控制系統(tǒng)（Contour Control）輪廓控制系統(tǒng)是對(duì)兩個(gè)或兩個(gè)以上的坐標(biāo)軸同時(shí)進(jìn)行控制，具有插補(bǔ)功能。其運(yùn)動(dòng)軌跡可是任意斜率的直線、圓弧、螺旋線等。（二）、按伺服系統(tǒng)的類型分類開環(huán)控制系統(tǒng)（Open Loop Control）開環(huán)控制系統(tǒng)是沒(méi)有檢測(cè)反饋裝置，即系統(tǒng)沒(méi)有位置反饋元件。這類數(shù)控機(jī)床其精度主要取決于伺服系統(tǒng)的性能，優(yōu)點(diǎn)是比較穩(wěn)定，調(diào)試方便。閉環(huán)控制系統(tǒng)（closed Loop Control）這類機(jī)床是在機(jī)床移動(dòng)部件（工作臺(tái)）上直接裝有位置檢測(cè)裝置，將測(cè)量的結(jié)果直接反饋到數(shù)控裝置中，并與輸入的指令進(jìn)行比較，根據(jù)差值不斷控制運(yùn)動(dòng)，進(jìn)行誤差補(bǔ)償，最終實(shí)現(xiàn)精確定位。閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床主要用在一些精度要求很高的加工中心、數(shù)控鏜銑床、超精磨床等。半閉環(huán)控制系統(tǒng)（Semiclosed Loop Control）半閉環(huán)控制系統(tǒng)是在開環(huán)系統(tǒng)的絲杠或電機(jī)上裝有檢測(cè)元件。這類機(jī)床具有穩(wěn)定的控制特性。由于采用了高分辨率的測(cè)量元件，又可以獲得比較滿意的精度與速度，故大多數(shù)數(shù)控機(jī)床中采用這種半閉環(huán)控制系統(tǒng)。五、數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)數(shù)控機(jī)床與普通機(jī)床相比較，具有以下六個(gè)特點(diǎn)。適應(yīng)范圍廣在數(shù)控機(jī)床上加工零件是按照事先編制好的程序來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化加工，當(dāng)加工對(duì)象改變時(shí)，只須重新編制加工程序輸入到數(shù)控系統(tǒng)中，即可加工各種不