【正文】 第一章 數(shù)控機(jī)床概述 內(nèi)容提要： 本章主要介紹數(shù)控技術(shù)、數(shù)控機(jī)床的基本概念、體系結(jié)構(gòu)、工作原理及分類；數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用范圍及發(fā)展動(dòng)向。第一章 數(shù)控機(jī)床概述* 1現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)第一章 數(shù)控機(jī)床概述n 產(chǎn)生背景n 從工業(yè)化革命以來人們實(shí)現(xiàn)機(jī)械加工自動(dòng)化的手段有：n 自動(dòng)機(jī)床；n 組合機(jī)床；n 專用自動(dòng)生產(chǎn)線。第一章 數(shù)控機(jī)床概述* 2現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)第一章 數(shù)控機(jī)床概述n 這些設(shè)備的使用大大地提高了機(jī)械加工自動(dòng)化地程度，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，促進(jìn)了制造業(yè)地發(fā)展。但它也存在固有的缺點(diǎn)：n 初始投資大；n 準(zhǔn)備周期長；n 柔性差。 第一章 數(shù)控機(jī)床概述* 3現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)第一章 數(shù)控機(jī)床概述n 數(shù)控技術(shù)產(chǎn)生和發(fā)展的內(nèi)在動(dòng)力： 市場競爭日趨激烈，產(chǎn)品更新?lián)Q代加快，大批量產(chǎn)品越來越少，小批量產(chǎn)品生產(chǎn)的比重越來越大，迫切需要一種精度高、柔性好加工設(shè)備來滿足上述需求。n 數(shù)控技術(shù)產(chǎn)生和發(fā)展的技術(shù)基礎(chǔ)： 電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展則為 NC機(jī)床的進(jìn)步提供了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。 數(shù)控技術(shù)正是在這種背景下誕生和發(fā)展起來的。它的產(chǎn)生給自動(dòng)化技術(shù)帶來了新的概念，推動(dòng)了加工自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展。第一章 數(shù)控機(jī)床概述* 4現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)第一章 數(shù)控機(jī)床概述n 發(fā)展沿革n 1952年， Parsons公司和 界上第一臺(tái)三座標(biāo)數(shù)控機(jī)床。n 1955年，第一臺(tái)工業(yè)用數(shù)控機(jī)床由美國Bendix公司生產(chǎn)出來。n 從 1952年至今， NC機(jī)床按 NC系統(tǒng)的發(fā)展經(jīng)歷的五代。第一章 數(shù)控機(jī)床概述* 5現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)第一章 數(shù)控機(jī)床概述n 第一代： 1955年 NC系統(tǒng)以電子管組成，體積大，功耗大。n 第二代： 1959年 NC系統(tǒng)以晶體管組成，廣泛采用印刷電路板。n 第三代： 1965年 NC系統(tǒng)采用小規(guī)模集成電路作為硬件，其特點(diǎn)是體積小，功耗低，可靠性進(jìn)一步提高。以上三代 NC系統(tǒng)，由于其數(shù)控功能均由硬件實(shí)現(xiàn)，故歷史上又稱其為 “ 硬線NC”* 6現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)第一章 數(shù)控機(jī)床概述n 第四代： 1970年 NC系統(tǒng)采用小型計(jì)算機(jī)取代專用計(jì)算機(jī)，其部分功能由軟件實(shí)現(xiàn)，它具有價(jià)格低，可靠性高和功能多等特點(diǎn)。n 第五代： 1974年 NC系統(tǒng)以微處理器為核心，不僅價(jià)格進(jìn)一步降低，體積進(jìn)一步縮小，使實(shí)現(xiàn)真正意義上的機(jī)電一體化成為可能。這一代又可分為六個(gè)發(fā)展階段：n 1979年：系統(tǒng)采用 CRT顯示， VLIC， 大容量磁泡存儲(chǔ)器，可編程接口和遙控接口等。n 1974年：系統(tǒng)以位片微處理器為核心，有字符顯示，自診斷功能。* 7現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)第一章 數(shù)控機(jī)床概述n 1981年：具有人機(jī)對話、動(dòng)態(tài)圖形顯示、實(shí)時(shí)精度補(bǔ)償功能。n 1986年：數(shù)字伺服控制誕生，大慣量的交直流電機(jī)進(jìn)入實(shí)用階段。n 1988年：采用高性能 32位機(jī)為主機(jī)的主從結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。n 1994年：基于 PC的 NC系統(tǒng)誕生，使 NC系統(tǒng)的研發(fā)進(jìn)入了開放型、柔性化的新時(shí)代，新型 NC系統(tǒng)的開發(fā)周期日益縮短。它是數(shù)控技術(shù)發(fā)展的又一個(gè)里程碑。第一章 數(shù)控機(jī)床概述* 8現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)第一節(jié) 數(shù)控技術(shù)與數(shù)控機(jī)床n 自從 20世紀(jì)中葉數(shù)控技術(shù)創(chuàng)立以來，它給 機(jī)械制造業(yè)帶來了革命性的變化。n 現(xiàn)在數(shù)控技術(shù)已成為制造業(yè)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、柔性化、集成化生產(chǎn)的基礎(chǔ)技術(shù)，現(xiàn)代的 CAD/CAM， FMS和 CIMS、 敏捷制造和智能制造等，都是建立在數(shù)控技術(shù)之上；第一章 數(shù)控機(jī)床概述* 9現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)第一節(jié) 數(shù)控技術(shù)與數(shù)控機(jī)床n 數(shù)控技術(shù)是提高產(chǎn)品質(zhì)量、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率必不可少的物質(zhì)手段；n 是國家的戰(zhàn)略技術(shù)：n 基于它的相關(guān)產(chǎn)業(yè)是體現(xiàn)國家綜合國力水平的重要基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè)；n 專家們預(yù)言 : 二十一世紀(jì)機(jī)械制造業(yè)的競爭，其實(shí)質(zhì)是數(shù)控技術(shù)的競爭。第一章 數(shù)控機(jī)床概述* 10現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)定義n 數(shù)字控制與數(shù)控技術(shù)n 數(shù)字控制（ Numerical Control NC） 是一種借助數(shù)字、字符或其它符號(hào)對某一工作過程（如加工、測量、裝配等）進(jìn)行可編程控制的自動(dòng)化方法。n 數(shù)控技術(shù)（ Numerical Control Technology） 采用數(shù)字控制的方法對某一工作過程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的技術(shù)。第一章 數(shù)控機(jī)床概述* 11現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)數(shù)控機(jī)床與數(shù)控系統(tǒng)n 數(shù)控機(jī)床（ Numerical Control Machine Tools） 是采用數(shù)字控制技術(shù)對機(jī)床的加工過程進(jìn)行自動(dòng)控制的一類機(jī)床。它數(shù)控技術(shù)典型應(yīng)用的例子。n 數(shù)控系統(tǒng)（ Numerical Control System） 實(shí)現(xiàn)數(shù)字控制的裝置。n 計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)（ Computer Numerical Control CNC ） 以計(jì)算機(jī)為核心的數(shù)控系統(tǒng)。第一章 數(shù)控機(jī)床概述* 12現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)數(shù)控系統(tǒng)與數(shù)控機(jī)床的組成數(shù)控系統(tǒng)與數(shù)控機(jī)床的組成第一章 數(shù)控機(jī)床概述* 13現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)第一節(jié) 數(shù)控技術(shù)與數(shù)控機(jī)床n 操作面板n 它是操作人員與數(shù)控裝置進(jìn)行信息交流的工具。n 組成：按鈕站、狀態(tài)燈、按鍵陣列（功能與計(jì)算機(jī)鍵盤一樣）和顯示器；。n 它是數(shù)控機(jī)床特有部件。第一章 數(shù)控機(jī)床概述* 14現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)* 15現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)控制介質(zhì)與輸入輸出設(shè)備n n 程序的存儲(chǔ)介質(zhì) 是記錄零件加工程序的媒介，如：紙帶（八單位標(biāo)準(zhǔn)穿孔紙帶）、磁帶或磁盤。n 輸入、輸出設(shè)備 是 CNC系統(tǒng)與外部設(shè)備進(jìn)行交互裝置。交互的信息通常是零件加工程序。即將編制好的記錄在控制介質(zhì)上的零件加工程序輸入 CNC系統(tǒng)或?qū)⒄{(diào)試好了的零件加工程序通過輸出設(shè)備存放或記錄在相應(yīng)的控制介質(zhì)上。第一章 數(shù)控機(jī)床概述* 16現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)第一節(jié) 數(shù)控技術(shù)與數(shù)控機(jī)床n 通訊 現(xiàn)代的數(shù)控系統(tǒng)除采用輸入輸出設(shè)備進(jìn)行信息交換外，一般都具有用通訊方式進(jìn)行信息交換的能力。它們是實(shí)現(xiàn) CAD/CAM的集成、 FMS和 CIMS的基本技術(shù)。采用的方式有：n 串行通訊（ RS232等串口）、n 自動(dòng)控制專用接口和規(guī)范 (DNC方式， MAP協(xié)議等 )n 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（ inter， LAN等）。第一章 數(shù)控機(jī)床概述* 17現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)第一節(jié) 數(shù)控技術(shù)與數(shù)控機(jī)床n CNC裝置 (CNC單元 )n 組成： 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、位置控制板、 PLC接口板，通訊接口板、特殊功能模塊以及相應(yīng)的控制軟件。n 作用： 根據(jù)輸入的零件加工程序進(jìn)行相應(yīng)的處理（如運(yùn)動(dòng)軌跡處理、機(jī)床輸入輸出處理等），然后輸出控制命令到相應(yīng)的執(zhí)行部件 (伺服單元、驅(qū)動(dòng)裝置和 PLC等 )，所有這些工作是由 CNC裝置內(nèi)硬件和軟件協(xié)調(diào)配合，合理組織，使整個(gè)系統(tǒng)有條不紊地進(jìn)行工作的。 CNC裝置是 CNC系統(tǒng)的核心第一章 數(shù)控機(jī)床概述* 18現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)第一節(jié) 數(shù)控技術(shù)與數(shù)控機(jī)床n 伺服單元、驅(qū)動(dòng)裝置和測量裝置n 伺服單元和驅(qū)動(dòng)裝置n 主軸伺服驅(qū)動(dòng)裝置和主軸電機(jī)n 進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)裝置和進(jìn)給