【正文】 數(shù)控車理實一體化教案（浙江ningboshi）第一章 數(shù)控機床基本知識一、數(shù)控機床的產(chǎn)生1947年，美國巴森茲（Parson）公司在生產(chǎn)直升機機翼檢驗樣板時，提出了數(shù)控機床的初始設想，這一設想迎合了美國空軍為開發(fā)航天及導彈產(chǎn)品的需要，于是在1949年與麻省理工學院（MIT）合作，開始了三坐標銑床的數(shù)控化工作，到1952年3月公布了世界上第一臺數(shù)控機床的試制成功，取名為：“Numerical Control”,這就是第一臺數(shù)控機床。從此，其它一些國家，如德國、日本、英國等國都開始研制數(shù)控機床，其中發(fā)展最快的還是日本，當今著名的數(shù)控系統(tǒng)廠商有：日本的法那科（FANUC）、德國的西門子（SIEMENS）等公司。1959年美國Keaneyamp。Treckre公司研制出具有刀庫、換刀裝置和回轉(zhuǎn)工作臺的新一代數(shù)控機床——加工中心（Machining Center）誕生了，并成為數(shù)控機床的主力。自1952年開始，經(jīng)歷多次的發(fā)展演變，數(shù)控機床的發(fā)展大至可分為幾下六個階段：第一階段：1952年Parson公司與MIT合作開發(fā)的第一臺電子管數(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年小型計算機數(shù)控系統(tǒng)硬件的出現(xiàn)，并以軟件形式開始實現(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算機數(shù)控系統(tǒng)。第六階段：20世紀90年代后出現(xiàn)的PC+NC智能數(shù)控系統(tǒng)。二、數(shù)控技術的基本概念數(shù)字控制（Numerical Control），簡稱NC，是用數(shù)字化信息實現(xiàn)機床控制的一種方法。數(shù)字控制機床（Numerically Controlled Machine Tool）是采用了數(shù)字控制技術的機床，也稱數(shù)控機床。這種NC機床是由硬件來實現(xiàn)數(shù)控功能。計算機數(shù)控（Computer Numerical Control）,簡稱CNC，它是采用微處理器或?qū)Ｓ梦C的數(shù)控系統(tǒng)，由事先存入在存儲器中的系統(tǒng)程序來控制，從而實現(xiàn)部分或全部數(shù)控功能，這樣的機床一般稱為CNC機床。三、數(shù)控機床的組成現(xiàn)代數(shù)控機床一般由控制介質(zhì)、數(shù)控裝置、伺服系統(tǒng)、測量反饋裝置和機床主機組成，如圖11所示。圖11 數(shù)控機床的組成控制介質(zhì)控制介質(zhì)是存儲數(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單位標準穿孔帶。數(shù)控裝置數(shù)控裝置是數(shù)控機床的核心，它能夠完成信息的輸入、存儲、變換、插補運算以及實現(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)動電機、各種伺服驅(qū)動元件和執(zhí)行機構(gòu)。每個進給運動的執(zhí)行部件都有相應的伺服驅(qū)動系統(tǒng)，而整個機床的性能主要取決于伺服系統(tǒng)。常用的伺服驅(qū)動元件有交流伺服系統(tǒng)和直流伺服系統(tǒng)。測量反饋裝置測量反饋裝置是用來檢測速度和位移以及加工狀態(tài)，并將檢測到的信息轉(zhuǎn)化為電信號反饋給數(shù)控裝置，通過比較，計算出偏差，并發(fā)出糾正誤差指令。測量反饋裝置可分為半閉環(huán)和閉環(huán)兩種。機床主體機床主體是數(shù)控機床的本體，主要包括：床身、主軸、進給機構(gòu)等機械部件，還有冷卻、潤滑、轉(zhuǎn)位部件，如換刀裝置、夾緊裝置等輔助裝置。四、數(shù)控機床的分類（一）、按控制系統(tǒng)的特點分類點位控制數(shù)控機床（Positioing Control）這類機床只控制刀具從一個坐標點到另一個坐標點的位置，而不控制運動的軌跡，因為在移動的過程中不進行任何切削加工。如數(shù)控鉆床、數(shù)控坐標鏜銑床和數(shù)控沖床等。直線控制系統(tǒng)（Strainght–line Control）這類機床不僅要求控制刀具從一點到另一點的位置，而且還要具有準確的定位功能。也稱點位直線控制系統(tǒng)。這類的機床有：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)是對兩個或兩個以上的坐標軸同時進行控制，具有插補功能。其運動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)是沒有檢測反饋裝置，即系統(tǒng)沒有位置反饋元件。這類數(shù)控機床其精度主要取決于伺服系統(tǒng)的性能，優(yōu)點是比較穩(wěn)定，調(diào)試方便。閉環(huán)控制系統(tǒng)（closed Loop Control）這類機床是在機床移動部件（工作臺）上直接裝有位置檢測裝置，將測量的結(jié)果直接反饋到數(shù)控裝置中，并與輸入的指令進行比較，根據(jù)差值不斷控制運動，進行誤差補償，最終實現(xiàn)精確定位。閉環(huán)控制數(shù)控機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)的絲杠或電機上裝有檢測元件。這類機床具有穩(wěn)定的控制特性。由于采用了高分辨率的測量元件，又可以獲得比較滿意的精度與速度，故大多數(shù)數(shù)控機床中采用這種半閉環(huán)控制系統(tǒng)。五、數(shù)控機床的特點數(shù)控機床與普通機床相比較，具有以下六個特點。適應范圍廣在數(shù)控機床上加工零件是按照事先編制好的程序來實現(xiàn)自動化加工，當加工對象改變時，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