第1章緒論數(shù)控技術(shù)經(jīng)過幾十年的發(fā)展，已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于現(xiàn)代工業(yè)的諸多領(lǐng)域之中，成為制造業(yè)現(xiàn)代化的基礎(chǔ)。本章將重點圍繞數(shù)控技術(shù)的特點、分類、組成及各組成部分的作用，介紹有關(guān)數(shù)控技術(shù)的基本知識及發(fā)展趨勢。21.1數(shù)控技術(shù)的產(chǎn)生和特點數(shù)字控制(NumericalControl)技術(shù)，簡稱為數(shù)控(NC)技術(shù)，是一種自動控制技術(shù)，它能夠?qū)C器的運動和動作進(jìn)行控制。采用數(shù)控技術(shù)的控制系統(tǒng)稱為數(shù)控系統(tǒng)。裝備了數(shù)控系統(tǒng)的機床稱為數(shù)控機床。由于數(shù)控機床的種類多、數(shù)量大，因此是促進(jìn)數(shù)控技術(shù)發(fā)展的重要實踐領(lǐng)域。如今，數(shù)控技術(shù)已不僅應(yīng)用于金屬切削機床，而且還應(yīng)用于其他多種設(shè)備，如電火花加工機床、剪切機、折彎機、坐標(biāo)測量機、機器人等。31.1.1數(shù)控技術(shù)的產(chǎn)生1952年，MIT研制成功了三坐標(biāo)數(shù)控系統(tǒng)，并在Cincinnate銑床上裝備了這種控制系統(tǒng)。它采用預(yù)制穿孔帶作為信息載體，可以控制多種機床。我國從1958年開始研制數(shù)控機床。到20世紀(jì)70年代末共生產(chǎn)了4108臺數(shù)控機床，其中86%是數(shù)控線切割機床；到20世紀(jì)80年代，隨著我國實行改革開放政策，引進(jìn)了日本、美國等先進(jìn)的數(shù)控技術(shù)，開始批量生產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)和伺服系統(tǒng)，使我國數(shù)控機床在質(zhì)量和數(shù)量上有了很大的提高。近十年來，我國開發(fā)并生產(chǎn)了數(shù)控銑床、車床、磨床、立式和臥式加工中心等40多個新品種；引進(jìn)和自行開發(fā)了多條柔性制造系統(tǒng)(FMS)生產(chǎn)線，并開始進(jìn)行計算機集成制造系統(tǒng)(CIMS)的研究及探索其在生產(chǎn)中的應(yīng)用。到了20世紀(jì)90年代初，我國生產(chǎn)的數(shù)控機床已達(dá)300余種，一些較高檔次的五軸聯(lián)動數(shù)控系統(tǒng)也已開發(fā)出來。41.1.2數(shù)控技術(shù)的特點數(shù)控機床是采用數(shù)控技術(shù)的機械設(shè)備中最具有代表性的一種。從數(shù)控機床具有的許多優(yōu)點中，可以看出數(shù)控技術(shù)的特點，例如：提高了加工精度和同一批工件尺寸的重復(fù)精度，保證了加工質(zhì)量的穩(wěn)定性。具有較高的生產(chǎn)效率。與普通機床相比，生產(chǎn)效率大致可提高2~3倍。增加了設(shè)備的柔性，可以適應(yīng)不同品種、規(guī)格和尺寸以及不同批量的工件加工。操作人員的勞動強度大為減輕。具有較高的經(jīng)濟效益。這是因為數(shù)控機床能一機多用，代替多臺普通機床，減少了工序間工件的運輸時間，節(jié)省廠房面積，減少工夾具數(shù)量和投資。能加工普通機床所不能加工的復(fù)雜型面?？上蚋呒壍闹圃煜到y(tǒng)發(fā)展。它的不足之處是：提高了起始階段的投資。增加了電子設(shè)備的維護(hù)。對操作人員的技術(shù)水平要求較高。51.1.3計算機數(shù)控隨著電子技術(shù)和計算機技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控系統(tǒng)經(jīng)歷了采用電子管、晶體管、集成電路，直到將計算機引進(jìn)數(shù)控系統(tǒng)的過程。將微型計算機(簡稱微機)引入數(shù)控系統(tǒng)后，使其在質(zhì)的方面完成了一次飛躍。計算機數(shù)控(ComputerNumericalControl，CNC)系統(tǒng)有許多優(yōu)點：(1) 柔性好(2) 功能強(3) 可靠性高(4) 易于實現(xiàn)機電一體化(5) 經(jīng)濟性好61.2數(shù)控機床的組成和作用雖然數(shù)控技術(shù)能用來控制多種機械，但用得最多的和最典型的是數(shù)控機床，所以先來簡單地介紹數(shù)控機床。71.2.1數(shù)控機床的組成部分如前所述，數(shù)控機床配備有數(shù)控系統(tǒng)，可以按照事先編好的加工程序?qū)崿F(xiàn)機床的運動和動作。數(shù)控機床由程序載體、輸入裝置、CNC裝置、伺服系統(tǒng)和機床的機械部件構(gòu)成，如圖1.1所示。81.2.2數(shù)控機床各組成部分的作用1.程序載體數(shù)控機床是按照輸入的工件加工程序運行的。加工程序存放在軟、硬磁盤等程序載體中，通過數(shù)控機床的輸入裝置，將加工程序信息讀入CNC裝置中。2.輸入裝置輸入裝置的作用是將加工程序的信息讀入CNC裝置內(nèi)。3.CNC裝置CNC裝置主要由信息的輸入、處理和輸出三部分組成。4.伺服系統(tǒng)伺服系統(tǒng)由伺服電動機以及伺服驅(qū)動控制裝置和有關(guān)軟件構(gòu)成。5.位置反饋系統(tǒng)位置反饋系統(tǒng)的作用是將機床運動部件的實際位置信息反饋給CNC裝置。6.機床的機械部件數(shù)控機床的機械部件，除了主運動系統(tǒng)以及輔助部分(如液壓、氣動、冷卻和潤滑部分)以外，尚有一些特殊部件，如儲備刀具的刀庫、自動換刀裝置(ATC)和自動托盤交換裝置等。91.繡3數(shù)字打控制輩系統(tǒng)1.打3.絞1數(shù)字升控制郵系統(tǒng)朋的組媽成和遣分類1.數(shù)字廉控制鄭系統(tǒng)臺的組上成數(shù)控役系統(tǒng)誼是一碗種能摩夠控歪制機舟器運右動的燦裝置脈，它扶是由抖輸入少和輸?shù)贸鲈O(shè)獻(xiàn)備、CN牌C裝置介、可停編程蹲控制址器(P架LC線)、主架軸驅(qū)脊動裝甩置和廈進(jìn)給目驅(qū)動譽裝置噴等組甩成的濱一個胳系統(tǒng)輸。2.機床扛數(shù)控祥系統(tǒng)退的類還型機床圾數(shù)控執(zhí)系統(tǒng)耽有不磚同的放類型領(lǐng)，以球適應(yīng)亭不同靜用途葵的需會要。(1帆)根據(jù)您伺服漏系統(tǒng)雷的控售制原阻理，兼機床捷數(shù)控醒系統(tǒng)過可分凝為開糧環(huán)控爛制系果統(tǒng)和絹閉環(huán)奮控制演系統(tǒng)晝，根拐據(jù)檢構(gòu)測裝草置安虜裝的別位置悲不同酒，閉木環(huán)控奶制系宵統(tǒng)又習(xí)可分僚為全債閉環(huán)爭控制鼠系統(tǒng)敬和半溉閉環(huán)敞控制附系統(tǒng)班。(2瞇)根據(jù)乒控制軟運動堵方式驅(qū)的不肉同，棒可分瓜為點勝位控豈制系圾統(tǒng)和址連續(xù)鼻控制綁系統(tǒng)琴。另絮外點電位/直線(或稱勉直線)控制驚系統(tǒng)寫也歸懸類于魔連續(xù)置控制循系統(tǒng)栗中。(3伶)根據(jù)微數(shù)控佳功能釣，可番分為兼經(jīng)濟添型數(shù)切控系宴統(tǒng)、振普及貝型數(shù)營控系凱統(tǒng)和格高級慮型數(shù)謀控系捆統(tǒng)。101.傲3.開2開環(huán)理和閉辰環(huán)控核制系夾統(tǒng)1.開環(huán)盆控制漏系統(tǒng)圖1.候2所示抹為開遵環(huán)控須制系絞統(tǒng)的容框圖間。2.全閉蹤蝶環(huán)控盛制系珠統(tǒng)針對嶄開環(huán)予控制舊系統(tǒng)前的缺噴點，干閉環(huán)襲控制扎系統(tǒng)憲在機烘床工驢作臺油運動其方向走上增惡加了盈測量趙工作從臺實豎際位拉移量魂的位艘置傳仔感器烘，如良圖1.液3所示怪。3.半閉蛾環(huán)控轉(zhuǎn)制系屋統(tǒng)半閉證環(huán)控含制系氧統(tǒng)的皂控制引方式擋與閉揪環(huán)控谷制系慕統(tǒng)相弱類似健，它撫們之干間的衛(wèi)主要斗區(qū)別擊在于梳前者黑的電烏動機屋軸上毀裝有蜂表示谷其角樸位移兩的編訴碼器肉。111.釀3.捆3點位逗控制兄系統(tǒng)誘與連矩續(xù)控頭制系墾統(tǒng)1.點位由控制蔽系統(tǒng)點位督控制熔系統(tǒng)扯僅控季制刀氣具相餓對于滔工件最的位腫置。瓜同時截，移決動的撒途徑淘和速論度原果則上么沒有如規(guī)定俯。點位勉控制捏系統(tǒng)葵多采蘿用于畏孔加習(xí)工的賓數(shù)控拾機床法。2.連續(xù)咸控制蝕系統(tǒng)(1沃)插補長運算量原理(2窯)連續(xù)赤控制建系統(tǒng)礙的工堡作特疑點121.魯3.藍(lán)4多功最能與趙經(jīng)濟雀型數(shù)笑控系稈統(tǒng)多功睡能機踩床數(shù)衛(wèi)控系帖統(tǒng)的針功能觀比較菊齊全底，適床用于菊功率甜較大溝、動倒作較把復(fù)雜康、定穴位精底度較若高的穴大、恰中型運數(shù)控鎖機床妻。這提種數(shù)縫控系械統(tǒng)大彈多是匹在專施業(yè)工賠廠生稼產(chǎn)。誓由于鐘批量憶較大漁，質(zhì)薯量較葡穩(wěn)定申，所草以可學(xué)靠性通高。顯配置厚這種雹系統(tǒng)拐的數(shù)憑控機吩床價掘格較書貴。有的生工廠遺為了迅提高售生產(chǎn)成率和晶穩(wěn)定模加工加質(zhì)量憑，在梳普通校機床貞基礎(chǔ)疼上，請對機籃械部撓分作遇必要淺的改紫造，基配上蹈功能偶較為編簡單軌的數(shù)國控系槍統(tǒng)，疑使之箭具備緒某些藍(lán)必要誼的數(shù)命控功慶能。汁這種烏數(shù)控扎系統(tǒng)膀就叫囑作經(jīng)扭濟型庸數(shù)控患系統(tǒng)蔥。配桌置經(jīng)規(guī)濟型義數(shù)控登系統(tǒng)皇的數(shù)鼓控機致床，圍一般怕采用腿控制臺較簡皆單、下成本牧較低增的步心進(jìn)電知動機蛙伺服賴系統(tǒng)霉。為虎了提彎高加太工精紀(jì)度，僵防止渾步進(jìn)秩電動醉機丟勉步，慌較高闖檔的丑經(jīng)濟雕型數(shù)戒控機掃床在洋步進(jìn)場電機劍端部滑裝有帥回轉(zhuǎn)垂編碼度器進(jìn)按行補散償。余計算累機的CP饒U一般擠采用51系列秋的單撥片機適，以販增強臣抗干附擾能冠力，傅提高塘工作畢的可眠靠性變。131.叔3.忍5適應(yīng)捎控制漁系統(tǒng)1.如前今所述晴的閉躍環(huán)控雁制系樹統(tǒng)為了異提高盡切削運效率森和加抱工精言度，肯機床殃的數(shù)公控系結(jié)統(tǒng)最駱好能賴在加泊工過至程中哭改變蒼機床鮮的切嬸削用辜量，泛以適我應(yīng)在甩一瞬愿間實牢際發(fā)侄生的奧加工籃情況榴。這東種控麗制方諷法稱愿為適設(shè)應(yīng)控吃制(A妥da劉pt差iv壯e雷Co穗nt侄ro織l簡稱AC容)，如面圖1.長5所示續(xù)。2.適應(yīng)恐控制灰銑床圖1.濾6為適慰應(yīng)控銜制銑知床的封框圖勤。141.曠3.幫6直接譜數(shù)控貼系統(tǒng)直接糠數(shù)控份系統(tǒng)(D抬ir懸ec產(chǎn)t滲Nu茅me節(jié)ri劑ca屠l與Co麥nt況ro茂l，DN優(yōu)C)，可鍬以理圾解為畫用一膝臺計嚴(yán)算機訂直接牲控制倍一群細(xì)機床程，所粉以它赤又稱騾為群訂控系蜻統(tǒng)。DN狐C系統(tǒng)釋的特峽點為豆：(1雕)可實胸現(xiàn)非涼實時訊分配落數(shù)控哭數(shù)據(jù)促，它呼可和茫車間艇的編小程機辱結(jié)合著起來竟，便境于實床現(xiàn)車宴間的掉監(jiān)控缺和管加理。(2淋)雪DN女C系統(tǒng)浩采用智了局斑域網(wǎng)臉絡(luò)(L禿AN榮)技術(shù)想進(jìn)行贏通信膊，所摩以DN頃C系統(tǒng)洋成為烘一種教“開也放式爛”系晌統(tǒng)，乳可以稍向上寺級機泛和下久級設(shè)涼備擴娃展延舞伸。(3境)封DN謎C系統(tǒng)鬧與數(shù)辜據(jù)采尺集系失統(tǒng)相祥結(jié)合扣，可運以采倉集機類床的鍬工作斤狀態(tài)薪，在托線檢畝測數(shù)蓮據(jù)，旅對加槐工質(zhì)貪量和幻玉機床償狀態(tài)康進(jìn)行餡實時盼控制鋸。(4各)元DN旬C系統(tǒng)捎既可權(quán)獨立劫使用總，也孤可作哨為工甩廠的夏計算僅機集乎成制門造系眠統(tǒng)的蓬一個暴層次狡。151.嫌4數(shù)控派技術(shù)瞧的應(yīng)磨用1.桿4.繩1數(shù)控遙技術(shù)胃在金廢屬切層削機百床中采的應(yīng)巨用數(shù)控域技術(shù)退在金顏屬切肚削機稅床上懼應(yīng)用紛的最鏡多。掃根據(jù)示數(shù)控腿機床抱用途仰的不禿同，栗大致協(xié)可分郵為以此下幾裂類。1.普通代數(shù)控衡機床(1掠)數(shù)控嗽車床(2恩)數(shù)控劑銑床(3鄭)數(shù)控除鉆床(4投)數(shù)控賞磨床(5撒)數(shù)控腿齒輪灰機床2.加工犁中心(1夕)銑削煮加工娛中心(2搶)車削六加工帽中心161.仿4.疼2數(shù)控糕技術(shù)核在電捧加工秀機床遵中的辰應(yīng)用數(shù)控哨電加盾工機遍床主茶要有剖兩類跑：數(shù)兄控電盼火花哭成形有機床塘和數(shù)膽控線浩切割賴機床爆。1.數(shù)控口電火餃花成敬形機茂床圖1.跌8所示虹為數(shù)鄰控電耀火花托成型盾機床煎的工去作原撤理。2.數(shù)控銜線切縣割機踢床圖1.房誠9所示孔為數(shù)掙控線哨切割叉機床尚的工偷作原猶理圖誰。171.澆4.清3數(shù)控內(nèi)技術(shù)形在工閱業(yè)機首器人訊中的派應(yīng)用圖1.畢10所示默為一摸工業(yè)輛機器掏人系囑統(tǒng)的嘆示意腿圖，蔽它由飄執(zhí)行且機構(gòu)討、動您力部專分和展控制湯部分肺組成板。對橋于較敏高級亞的機長器人盟，還麻有檢堡測傳習(xí)感系拒統(tǒng)、圈感覺廟系統(tǒng)涂。1.執(zhí)行桑機構(gòu)2.動力休部分3.控制嶺部分4.檢測性傳感嘆系統(tǒng)5.感覺洋系統(tǒng)181.捎4.目4合C溪NC三坐兄標(biāo)測裝量機三坐擁標(biāo)(或多廟坐標(biāo))測量城機用滑來檢號測箱取體、斥成形粉工件姨、模飄具以銀及其哄他形前狀復(fù)電雜的啞工件押。三坐尋標(biāo)測太量機謀主體滾結(jié)構(gòu)鉛形式駱較多嗽，常丈見的召一種偶如圖1.巡壽11所示付。三坐魄標(biāo)測危量機曾的測吊量控畝制系倉統(tǒng)如僑圖1.峽12所示察。191.咽5數(shù)控著技術(shù)飛的發(fā)夜展與破機械障加工什自動辯化1.程5.疫1數(shù)控授機床擋的發(fā)化展趨夢勢現(xiàn)代濃數(shù)控疫機床暴的發(fā)匹展趨誼勢是控高速些化、堵高精桂度化布、高瞇可靠稿性、向多功提能、痰復(fù)合深化、商智能未化和澤開放梢式結(jié)艇構(gòu)。鞋主要房誠發(fā)展叔動向垃是研跌制開里發(fā)軟獻(xiàn)、硬祥件都律具有形開放林式結(jié)棍構(gòu)的摸智能跌化全秀功能美通用兼數(shù)控弓裝置謀。下面址對現(xiàn)先代數(shù)榜控機察床的嚇主要紋發(fā)展觀趨勢工作一柱簡要尺介紹腥。1.高速忍化與嶼高精塞度化2.復(fù)合冠化3.智能訴化4.高柔墳性化5.小型浴化6.開放蹄式體保系結(jié)錦構(gòu)201.韻5.趕2先進(jìn)訴制造臘技術(shù)翻簡介1.計算烏機直陸接數(shù)旨控系障統(tǒng)(D姥NC校)計算燒機直旦接數(shù)證控系者統(tǒng)(D想NC詳)就是群使用割一臺驅(qū)通用年計算顏機直很接控陡制和聚管理倒一群尖數(shù)控早機床誦進(jìn)行貪零件礙加工味或裝全配的蝴系統(tǒng)吼，也康稱計忘算機框群控破系統(tǒng)勾。2.柔性詞制造絹系統(tǒng)(F溪MS丟)柔性晨制造爐技術(shù)雕的發(fā)罰展，終已經(jīng)里形成謝了在塘自動宰化程訪度和庸規(guī)模壇上不逮同的貧多種其層次記和級侵別的巨柔性暴制造方系統(tǒng)蒜。帶谷有自胳動換糕刀裝方置(A掛ut擱om嚼at終ic規(guī)T呈oo伯l隱Ch寶an暮ge忙r，AT宗C)的數(shù)眠控加垃工中且心，臘是柔父性制削造的晉硬件程基礎(chǔ)陜，是盡制造沈系統(tǒng)刊的基膝本級壞別。(1約)柔性虛制造吸單元(2納)柔性斷制造隨系統(tǒng)3.計算段機集奸成制淘造系口統(tǒng)(C新IM溫S)簡介(1繪)C濁IM娃S的定描義(2嚇)C槳IM蹄S的結(jié)飼構(gòu)211.誘6習(xí)糕題(1橋)數(shù)控叉機床奪有哪裳些優(yōu)音點和稅不足棒之處乏？(2李)數(shù)控牛機床叢由哪餡些部坑分組源成？(3拔)數(shù)控戶機床勒的各筐個組機成部芝分有塔什么晚功用薦？(4勤)數(shù)控溉系統(tǒng)套由哪灑些部煮分組益成？隨各個猾部分煎的功策用是唯什么烏？(5輝)機床君數(shù)控佩系統(tǒng)桃有哪舊些類帶型？割它們站之間叔有什揮么區(qū)尊別？(6區(qū))開環(huán)課控制鳳系統(tǒng)課由哪蔑些部偏分組唐成？盛它主析要用蘇于什脂么場甩合？(7全)閉環(huán)挖控制當(dāng)系統(tǒng)跌有什每么特苦點？難它的漲