【正文】 數(shù)控技術(shù)及應(yīng)用數(shù)控技術(shù)及應(yīng)用l 第一章 緒論l 第二章 數(shù)控加工程序的編制l 第三章 計算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)l 第四章 數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)l 第五章 數(shù)控機(jī)床的位置傳感器l 第六章 數(shù)控機(jī)床的電氣驅(qū)動l 第七章 數(shù)控機(jī)床進(jìn)給伺服系統(tǒng)的控制原理l 第八章 數(shù)控機(jī)床的精度l 第九章 數(shù)控機(jī)床的故障診斷3/9/2023 1第一章 緒論l 數(shù)控技術(shù)是現(xiàn)代制造技術(shù)的基礎(chǔ)，數(shù)控技術(shù)水平的高低、數(shù)控設(shè)備的擁有量以及數(shù)控技術(shù)的普及程度，已經(jīng)成為衡量一個國家綜合國力和工業(yè)現(xiàn)代化水平的重要標(biāo)志。l 數(shù)控技術(shù)經(jīng)過幾十年的發(fā)展（ 1952年第一臺數(shù)控機(jī)床問世），已廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代工業(yè)的各領(lǐng)域，成為制造業(yè)現(xiàn)代化的基礎(chǔ)。數(shù)控技術(shù)不僅應(yīng)用于金屬切削機(jī)床，還應(yīng)用于其他多種設(shè)備。如機(jī)器人、坐標(biāo)測量機(jī)、數(shù)控雕刻機(jī)、數(shù)控繪圖機(jī)、電火花加工機(jī)床等。l 數(shù)控技術(shù)雖不附屬數(shù)控機(jī)床，但卻是伴隨數(shù)控機(jī)床發(fā)展起來的。 20世紀(jì) 40年代后期，汽車、飛機(jī)和導(dǎo)彈制造業(yè)發(fā)展迅速，原來的加工設(shè)備已無法承擔(dān)精度要求高、形狀復(fù)雜的工件的加工任務(wù)。數(shù)控技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。3/9/2023 2數(shù)控技術(shù)基本概念l 數(shù)控技術(shù)，簡稱數(shù)控（ numerical control， NC）以數(shù)字或數(shù)字代碼的形式實(shí)現(xiàn)控制的技術(shù)。如果一種設(shè)備的控制過程是以數(shù)字形式來描述，其工作過程在數(shù)控程序的控制下自動進(jìn)行，那么這種設(shè)備就稱為數(shù)控設(shè)備。l 數(shù)控設(shè)備工作原理工作要求數(shù)控程序數(shù)控設(shè)備工作結(jié)果l 數(shù)控技術(shù)是集計算機(jī)、自動控制、精密測量、電工電子、機(jī)械制造與信息管理為一體的現(xiàn)代控制技術(shù)，廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造領(lǐng)域，是制造業(yè)實(shí)現(xiàn)自動化、柔性化、集成化生產(chǎn)的基礎(chǔ)。3/9/2023 3 數(shù)控技術(shù)的產(chǎn)生和特點(diǎn) 在第一臺數(shù)控機(jī)床問世后，隨著微電子技術(shù)的迅猛發(fā)展數(shù)控系統(tǒng)也不斷更新?lián)Q代，先后經(jīng)歷電子管（ 1952年）、晶體管（ 1960年）、小規(guī)模集成電路（ 1965年）、小型計算機(jī)（ 1970年）、微處理器或微機(jī)（ 1974年）和 PC－NC智能數(shù)控系統(tǒng)（ 1990年以后）。前 3代采用專用的控制計算機(jī)硬邏輯數(shù)控系統(tǒng)，簡稱 NC（ numerical control）。第四代以后采用通用計算機(jī)，數(shù)控功能由軟件實(shí)現(xiàn)，提高了系統(tǒng)的功能特色與可靠性，稱為計算機(jī)數(shù)控 CNC（puter numerical control）。 由于數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠家自行設(shè)計軟硬件，具有多種不同的軟硬件模塊、不同編程語言、不同操作系統(tǒng)、非標(biāo)準(zhǔn)化接口，給用戶帶來使用維修的復(fù)雜性。第六代數(shù)控系統(tǒng)利用現(xiàn)有 PC機(jī)的軟硬件資源，規(guī)范設(shè)計具有許多優(yōu)勢。3/9/2023 41．?dāng)?shù)控加工技術(shù)的發(fā)展 1948年美國 Parson公司與美空軍簽訂合同，與麻省理工學(xué)院合作， 1952年麻省理工學(xué)院研制成功三坐標(biāo)數(shù)控系統(tǒng)，可以控制多種機(jī)床，并裝備三軸控制的數(shù)控銑床樣機(jī)，取名 “Numerical Control”。 1953年麻省理工學(xué)院開發(fā)出只需確定零件輪廓、指定切削路線，即可生成 NC程序的自動編程語言。 1959年美國 KeaneyTrecker公司開發(fā)成功了帶刀庫，能自動進(jìn)行刀具交換，一次裝夾中即能進(jìn)行銑、鉆、鏜、攻絲等多種加工功能的數(shù)控機(jī)床，這就是數(shù)控機(jī)床的新種類 —— 加工中心。3/9/2023 5 1968年英國首次將多臺數(shù)控機(jī)床、無人化搬運(yùn)小車和自動倉庫在計算機(jī)控制下連接成自動加工系統(tǒng)，這就是柔性制造系統(tǒng) FMS。 1974年微處理器開始用于機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)中，從此CNC(計算機(jī)數(shù)控系統(tǒng) )軟線數(shù)控技術(shù)隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展得以快速發(fā)展。 1976年美國 Lockhead公司開始使用圖像編程。利用CAD(計算機(jī)輔助設(shè)計 )繪出加工零件的模型，在顯示器上“指點(diǎn) ”被加工的部位，輸入所需的工藝參數(shù)，即可由計算機(jī)自動計算刀具路徑，模擬加工狀態(tài)，獲得 NC程序。3/9/2023 6 DNC(直接數(shù)控 )技術(shù)始于 20世紀(jì) 60年代末期。它是使用一臺通用計算機(jī)，直接控制和管理一群數(shù)控機(jī)床及數(shù)控加工中心，進(jìn)行多品種、多工序的自動加工。各臺數(shù)控機(jī)床只配置機(jī)床控制器用于數(shù)據(jù)傳送、驅(qū)動控制和手動操作。 DNC群控技術(shù)是 FMS柔性制造技術(shù)的基礎(chǔ)，現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床上的 DNC接口就是機(jī)床數(shù)控裝置與通用計算機(jī)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送及通訊控制用的，也是數(shù)控機(jī)床之間實(shí)現(xiàn)通訊用的接口。 DNC具有生產(chǎn)管理、作業(yè)調(diào)度、工況監(jiān)控、刀具管理等功能。實(shí)現(xiàn)分級管理，隨著DNC數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床已成為無人控制工廠的基本組成單元。3/9/2023 7 20世紀(jì) 90年代，出現(xiàn)了包括市場預(yù)測、生產(chǎn)決策、產(chǎn)品設(shè)計與制造和銷售等全過程均由計算機(jī)集成管理和控制的計算機(jī)集成制造系統(tǒng) CIMS。其中，數(shù)控是其基本控制單元。 20世紀(jì) 90年代，基于 PCNC的智能數(shù)控系統(tǒng)開始得到發(fā)展，它打破了原數(shù)控廠家各自為政的封閉式專用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模式，提供開放式基礎(chǔ)，使升級換代變得非常容易。充分利用現(xiàn)有PC機(jī)的軟硬件資源，使遠(yuǎn)程控制、遠(yuǎn)程檢測診斷能夠得以實(shí)現(xiàn)。 由于數(shù)控機(jī)床的優(yōu)越性和國防工業(yè)的需要，國際競爭日益激烈，各國都致力于開發(fā)和生產(chǎn)各種數(shù)控機(jī)床。3/9/2023 8 我國早在 1958年就開始研制數(shù)控機(jī)床，但由于歷史原因及工業(yè)基礎(chǔ)較差，一直沒有取得實(shí)質(zhì)性成果。 20世紀(jì) 60年代末 70年代初，我國曾掀起研制數(shù)控機(jī)床的熱潮，主要有數(shù)控線切割機(jī)、數(shù)控銑床等，采用晶體管分立元件或小規(guī)模集成電路，性能不穩(wěn)定，可靠性較差。我校數(shù)學(xué)系與校儀器廠在 1970年研制出晶體管的數(shù)控線切割機(jī)， 73年為龍巖風(fēng)動廠研制出小規(guī)模集成電路數(shù)控銑床。 改革開放以來，通過技術(shù)引進(jìn)、科學(xué)攻關(guān)和技術(shù)改造，我國的數(shù)控技術(shù)有了較大的進(jìn)步，逐步形成產(chǎn)業(yè)。 1980年北京機(jī)床研究所引進(jìn)日本 FANUC 6數(shù)控系統(tǒng)，上海機(jī)床研究所引進(jìn)美國 GE公司的 MTC－ 1數(shù)控系統(tǒng)，遼寧精密儀器廠引進(jìn)美國 Bendix公司的 Dynapth LTD10數(shù)控系統(tǒng)。3/9/2023 9 在引進(jìn)、消化、吸收國外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，北京機(jī)床研究所又開發(fā)出 BS03經(jīng)濟(jì)型數(shù)控和 BS04全功能數(shù)控系統(tǒng)，航天部 706所研制出 MNC864數(shù)控系統(tǒng)。 “八五 ”期間國家又組織近百個單位進(jìn)行以發(fā)展自主版權(quán)為目標(biāo)的 “數(shù)控技術(shù)攻關(guān) ”，從而為數(shù)控技術(shù)產(chǎn)業(yè)化建立了基礎(chǔ)。 20世紀(jì) 90年代末，華中數(shù)控自主開發(fā)出基于 PCNC的 HNC數(shù)控系統(tǒng)，達(dá)到了國際先進(jìn)水平，加大了我國數(shù)控機(jī)床在國際上的競爭力度。目前我國數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)企業(yè)有 200多家，品種滿足率達(dá) 80％，在有些企業(yè)實(shí)施了柔性制造系統(tǒng) FMS和計算機(jī)集成制造系統(tǒng) CIMS。3/9/2023 102. 數(shù)控技術(shù)的特點(diǎn)l 提高加工精度和同一批