1、第一章緒論,課程簡(jiǎn)介,數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)及組成,各類典型數(shù)控系統(tǒng),機(jī)床電氣控制系統(tǒng),數(shù)控機(jī)床安裝與調(diào)試,數(shù)控機(jī)床的維護(hù)與保養(yǎng),數(shù)控機(jī)床的故障診斷與維修,教學(xué)方法與考核方式,課堂教學(xué)實(shí)訓(xùn)基地教學(xué)自學(xué),考試平時(shí)成績作業(yè)課堂提問,教學(xué)方法,考核方式,內(nèi)容提要,一、數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生與發(fā)展歷史二、數(shù)控機(jī)床的加工功能三、數(shù)控技術(shù)發(fā)展趨勢(shì),第一節(jié)數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生與發(fā)展歷史,一、數(shù)控機(jī)床產(chǎn)生的背景,5.第五代：微處理器時(shí)代,1.第一代：電子管時(shí)代,2.第二代：晶體管時(shí)代,3.第三代：小規(guī)模集成電路時(shí)代,4.第四代：小型計(jì)算機(jī)時(shí)代,二、數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展經(jīng)歷的五代,第一節(jié)數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生與發(fā)展歷史,三、數(shù)控技術(shù)覆蓋領(lǐng)域,1.

2、機(jī)械制造技術(shù)2.自動(dòng)控制技術(shù)3.伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)4.傳感器技術(shù)5.軟件技術(shù)6.信息技術(shù),1.美國數(shù)控發(fā)展史,2.德國數(shù)控發(fā)展史,3.日本數(shù)控發(fā)展史,4.我國的現(xiàn)狀,第一節(jié)數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生與發(fā)展歷史,四、數(shù)控機(jī)床發(fā)展強(qiáng)國及我國的數(shù)控技術(shù)發(fā)展史,第二節(jié)數(shù)控機(jī)床的加工功能,一、數(shù)控車床的加工功能,第二節(jié)數(shù)控機(jī)床的加工功能,二、數(shù)控銑床的加工功能,1.葉輪,第二節(jié)數(shù)控機(jī)床的加工功能,二、數(shù)控銑床的加工功能,2.箱體,第二節(jié)數(shù)控機(jī)床的加工功能,二、數(shù)控銑床的加工功能,3.異形件,第二節(jié)數(shù)控機(jī)床的加工功能,三、數(shù)控加工中心的加工功能,1.端面銑削,第二節(jié)數(shù)控機(jī)床的加工功能,三、數(shù)控加工中心的加工功能,2.攻絲,

3、第二節(jié)數(shù)控機(jī)床的加工功能,三、數(shù)控加工中心的加工功能,3.鏜孔,第二節(jié)數(shù)控機(jī)床的加工功能,三、數(shù)控加工中心的加工功能,4.鉆孔,第二節(jié)數(shù)控機(jī)床的加工功能,三、數(shù)控加工中心的加工功能,5.內(nèi)外螺紋加工,第二節(jié)數(shù)控機(jī)床的加工功能,三、數(shù)控加工中心的加工功能,6.特殊程序加工,第二節(jié)數(shù)控機(jī)床的加工功能,三、數(shù)控加工中心的加工功能,7.銑內(nèi)孔槽,第二節(jié)數(shù)控機(jī)床的加工功能,三、數(shù)控加工中心的加工功能,8.銑曲面,第二節(jié)數(shù)控機(jī)床的加工功能,三、數(shù)控加工中心的加工功能,9.銑曲線,第二節(jié)數(shù)控機(jī)床的加工功能,三、數(shù)控加工中心的加工功能,10.銑箱體,1.車銑加工演示2.FANUC0M數(shù)控銑演示,第二節(jié)數(shù)控機(jī)床

4、的加工功能,四、數(shù)控機(jī)床的加工功能演示,第三節(jié)數(shù)控技術(shù)發(fā)展趨勢(shì),一、運(yùn)行高速化,1.進(jìn)給率2.主軸轉(zhuǎn)速3.刀具交換速4.托盤交換速度5.加/減速率,高速加工中心進(jìn)給速度可達(dá)100m/min,第三節(jié)數(shù)控技術(shù)發(fā)展趨勢(shì),一、運(yùn)行高速化,1.進(jìn)給率,2.主軸轉(zhuǎn)速,(1)主軸最高轉(zhuǎn)速達(dá)60000r/min。(2)主軸轉(zhuǎn)速的最高加（減）速為1.0g，即僅需1.8秒即可從0提速到15000r/min。,例如：速度可達(dá)到6.3秒,第三節(jié)數(shù)控技術(shù)發(fā)展趨勢(shì),一、運(yùn)行高速化,3.刀具交換速,4.托盤交換速度,例如：刀到刀的速度0.9秒;切削到切削的速度2.8秒。,1.設(shè)備的制造和裝配精度2.系統(tǒng)的控制精度3.誤差補(bǔ)

5、償技術(shù),第三節(jié)數(shù)控技術(shù)發(fā)展趨勢(shì),二、加工高精化,(1)高速插補(bǔ)技術(shù)(2)高分辨率位置檢測(cè)裝置(3)伺服系統(tǒng)采用前饋控制與非線性控制等方法,2.提高CNC系統(tǒng)控制精度,第三節(jié)數(shù)控技術(shù)發(fā)展趨勢(shì),二、加工高精化,(1)采用反向間隙補(bǔ)償、絲桿螺距誤差補(bǔ)償和刀具誤差補(bǔ)償?shù)燃夹g(shù);(2)設(shè)備的熱變形誤差補(bǔ)償和空間誤差的綜合補(bǔ)償技術(shù)。,3.采用誤差補(bǔ)償技術(shù),備注：研究結(jié)果表明，綜合誤差補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用可將加工誤差減少6080。,第三節(jié)數(shù)控技術(shù)發(fā)展趨勢(shì),二、加工高精化,在一臺(tái)設(shè)備能實(shí)現(xiàn)多種工藝手段加工的方法。,1.概念,2.舉例,鏜銑鉆復(fù)合,加工中心（ATC）,銑鏜鉆磨復(fù)合,復(fù)合加工中心(ATC，動(dòng)力磨頭),可換

6、主軸箱的數(shù)控機(jī)床,組合加工中心,第三節(jié)數(shù)控技術(shù)發(fā)展趨勢(shì),三、功能復(fù)合化,1.加工過程自適應(yīng)控制技術(shù)2.加工參數(shù)的智能優(yōu)化與選擇3.智能故障診斷與自修復(fù)技術(shù)4.智能化交流伺服驅(qū)動(dòng)裝置5.智能4M數(shù)控系統(tǒng),第三節(jié)數(shù)控技術(shù)發(fā)展趨勢(shì),四、控制智能化,1.加工過程自適應(yīng)控制技術(shù),(1)概念,實(shí)時(shí)修調(diào),(2)舉例,MiracleFuzzy,模糊邏輯的自適應(yīng)控制器,日本牧野電火花NC系統(tǒng),專家系統(tǒng),Mandelli公司數(shù)控系統(tǒng),可編程功率自適應(yīng)控制功能,第三節(jié)數(shù)控技術(shù)發(fā)展趨勢(shì),四、控制智能化,1)帶自學(xué)習(xí)功能的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)電火花加工專家系統(tǒng);2)日本大隈公司的7000系列數(shù)控系統(tǒng)帶有人工智能式自動(dòng)編程功能。,2

7、.加工參數(shù)的智能優(yōu)化與選擇,(1)涵義,(2)舉例,構(gòu)造基于專家系統(tǒng)或基于模型的“加工參數(shù)的智能優(yōu)化與選擇器”,第三節(jié)數(shù)控技術(shù)發(fā)展趨勢(shì),四、控制智能化,(1)智能故障診斷技術(shù)：根據(jù)已有的故障信息，應(yīng)用現(xiàn)代智能方法（AI、ES、ANN等），實(shí)現(xiàn)故障快速準(zhǔn)確定位的技術(shù)。,3.智能故障診斷與自修復(fù)技術(shù),(2)智能故障自修復(fù)技術(shù)：指能根據(jù)診斷確定故障原因和部位，以自動(dòng)排除故障或指導(dǎo)故障的排除技術(shù)。,第三節(jié)數(shù)控技術(shù)發(fā)展趨勢(shì),四、控制智能化,自動(dòng)識(shí)別電機(jī)及負(fù)載的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，并自動(dòng)對(duì)控制系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)整，使驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)獲得最佳運(yùn)行。,4.智能化交流伺服驅(qū)動(dòng)裝置,第三節(jié)數(shù)控技術(shù)發(fā)展趨勢(shì),四、控制智能化,在制造

8、過程中，將測(cè)量(Measurement)、建模(Modeling)、加工(Manufacturing)、機(jī)器操作(Manipulator)四者（即4M）融合在一個(gè)系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)信息共享，促進(jìn)測(cè)量、建模、加工、裝夾、操作一體化的4M智能系統(tǒng)。,5.智能4M數(shù)控系統(tǒng),第三節(jié)數(shù)控技術(shù)發(fā)展趨勢(shì),五、體系開放化,(1)標(biāo)準(zhǔn)化/多樣化/互換性(2)可移植的和透明的(3)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)“積木式”的集成,1.定義,在不同的工作平臺(tái)上均能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能、且可以與其他的系統(tǒng)應(yīng)用進(jìn)行互操作的系統(tǒng)。,2.特點(diǎn),3.優(yōu)點(diǎn),(1)向未來技術(shù)開放(2)標(biāo)準(zhǔn)化的人機(jī)界面(3)向用戶特殊要求開放,第三節(jié)數(shù)控技術(shù)發(fā)展趨勢(shì),五、體系開放化,

9、(1)美國1)NGC(TheNextGenerationWork-station/MachineController)2)OMAC(OpenModularArchitectureController)計(jì)劃(2)歐共體OSACA（OpenSystemArchitectureforControlwithinAutomationSystems)計(jì)劃,4.國內(nèi)外開放式數(shù)控系統(tǒng)的研究,第三節(jié)數(shù)控技術(shù)發(fā)展趨勢(shì),五、體系開放化,(3)日本OSEC(OpenSystemEnvironmentforController)計(jì)劃;(4)中國1)華中I型：基于IPC的CNC開放體系結(jié)構(gòu);2)航天I型CNC系統(tǒng)：基于PC的多機(jī)CNC開放體系結(jié)構(gòu)。,4.國內(nèi)外開放式數(shù)控系統(tǒng)的研究,第三節(jié)數(shù)控技術(shù)發(fā)展趨勢(shì),五、體系開放化,并聯(lián)機(jī)床,第三節(jié)數(shù)控技術(shù)發(fā)展趨勢(shì),六、驅(qū)動(dòng)并聯(lián)化,并聯(lián)機(jī)床視頻,第三節(jié)數(shù)控技術(shù)發(fā)展趨勢(shì),六、驅(qū)動(dòng)并聯(lián)化,1.結(jié)構(gòu),并聯(lián)機(jī)床視頻,(1)并聯(lián)結(jié)構(gòu)機(jī)床是現(xiàn)代機(jī)器人與傳統(tǒng)加工技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物;(2)由于它沒有傳統(tǒng)機(jī)床所必需的床身、立柱、導(dǎo)軌等制約機(jī)床性能提高的結(jié)構(gòu);(3)具有現(xiàn)代機(jī)器人的模塊化程度高、重量輕和速度快等優(yōu)點(diǎn)。,第三節(jié)數(shù)控技術(shù)發(fā)展趨勢(shì),六、驅(qū)動(dòng)并聯(lián)化,2.特點(diǎn),1.網(wǎng)絡(luò)資源共享2.數(shù)控機(jī)床的遠(yuǎn)程（網(wǎng)絡(luò)）監(jiān)視、控制3.數(shù)控機(jī)床的遠(yuǎn)程（網(wǎng)絡(luò)）培訓(xùn)與教學(xué)4.數(shù)控裝備的數(shù)字