數(shù)控機(jī)床與編程上課課件

1、數(shù)控機(jī)床與編程上課課件l 數(shù)字控制（數(shù)字控制（Numerical Control TechnologyNumerical Control Technology， NCNC）是一種借助數(shù)字化信息（數(shù)字、字符）對(duì)某一工作過程（如加工、測(cè)量、裝配等）發(fā)出指令并實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的技術(shù)。數(shù)控系統(tǒng)（數(shù)控系統(tǒng)（Numerical Control SystemNumerical Control System）采用數(shù)字控制技術(shù)的自動(dòng)控制系統(tǒng)。數(shù)控機(jī)床（數(shù)控機(jī)床（Numerical Control Machine ToolsNumerical Control Machine Tools） 是采用數(shù)字控制技術(shù)對(duì)機(jī)床的加

2、工過程進(jìn)行自動(dòng)控制的一類機(jī)床。數(shù)控機(jī)床是一種裝有程序控制系統(tǒng)（數(shù)控系統(tǒng)）的高效自動(dòng)化機(jī)床。是數(shù)控技術(shù)典型應(yīng)用的例子。1-1 1-1 數(shù)控系統(tǒng)及數(shù)控機(jī)床的基本概念數(shù)控系統(tǒng)及數(shù)控機(jī)床的基本概念 機(jī)床 I/O 電路和裝置 測(cè)量裝置 主軸驅(qū)動(dòng)裝置 進(jìn)給驅(qū)動(dòng)裝置 主軸伺服單元 進(jìn)給伺服單元 計(jì)算機(jī)數(shù) 控 裝 置（CNC裝置） 程序 PLC 計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng) 機(jī)機(jī) 床床 輔助控制機(jī)構(gòu) 進(jìn)給傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 主運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu) 輸出 設(shè)備 輸入 設(shè)備 1-1 1-1 數(shù)控系統(tǒng)及數(shù)控機(jī)床的基本概念數(shù)控系統(tǒng)及數(shù)控機(jī)床的基本概念 機(jī)床 I/O 電路和裝置 測(cè)量裝置 主軸驅(qū)動(dòng)裝置 進(jìn)給驅(qū)動(dòng)裝置 主軸伺服單元 進(jìn)給伺服單

3、元 計(jì)算機(jī)數(shù) 控 裝 置（CNC裝置） 程序 PLC 計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng) 機(jī)機(jī) 床床 輔助控制機(jī)構(gòu) 進(jìn)給傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 主運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu) 輸出 設(shè)備 輸入 設(shè)備 1-1 1-1 數(shù)控系統(tǒng)及數(shù)控機(jī)床的基本概念數(shù)控系統(tǒng)及數(shù)控機(jī)床的基本概念 機(jī)床 I/O 電路和裝置 測(cè)量裝置 主軸驅(qū)動(dòng)裝置 進(jìn)給驅(qū)動(dòng)裝置 主軸伺服單元 進(jìn)給伺服單元 計(jì)算機(jī)數(shù) 控 裝 置（CNC裝置） 程序 PLC 計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng) 機(jī)機(jī) 床床 輔助控制機(jī)構(gòu) 進(jìn)給傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 主運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu) 輸出 設(shè)備 輸入 設(shè)備 1-1 1-1 數(shù)控系統(tǒng)及數(shù)控機(jī)床的基本概念數(shù)控系統(tǒng)及數(shù)控機(jī)床的基本概念l組成：組成：計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、位置控制板、PLC接

4、口板，通訊接口板、特殊功能模塊以及相應(yīng)的控制軟件。l作用：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。CNCCNC裝置是裝置是CNCCNC系統(tǒng)的核心系統(tǒng)的核心1-1 1-1 數(shù)控系統(tǒng)及數(shù)控機(jī)床的基本概念數(shù)控系統(tǒng)及數(shù)控機(jī)床的基本概念 1-1 1-1 數(shù)控系統(tǒng)及數(shù)控機(jī)床的基本概念數(shù)控系統(tǒng)及數(shù)控機(jī)床的基本概念1) 硬件2) 計(jì)算機(jī)3) 管理軟件4) 軟件5) 控制軟件 機(jī)床 I/O 電路和裝置 測(cè)量裝置 主軸

5、驅(qū)動(dòng)裝置 進(jìn)給驅(qū)動(dòng)裝置 主軸伺服單元 進(jìn)給伺服單元 計(jì)算機(jī)數(shù) 控 裝 置（CNC裝置） 程序 PLC 計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng) 機(jī)機(jī) 床床 輔助控制機(jī)構(gòu) 進(jìn)給傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 主運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu) 輸出 設(shè)備 輸入 設(shè)備 1-1 1-1 數(shù)控系統(tǒng)及數(shù)控機(jī)床的基本概念數(shù)控系統(tǒng)及數(shù)控機(jī)床的基本概念2) PLC (Programmable Logic Controller)2) PLC (Programmable Logic Controller)：用于完成與邏輯運(yùn)算有關(guān)順序動(dòng)作的I/O控制，它由硬件和軟件組成；l功能：接受CNC的M、S、T指令，對(duì)其進(jìn)行譯碼并轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)，控制輔助裝置完成機(jī)床相應(yīng)的開關(guān)

6、動(dòng)作接受操作面板和機(jī)床側(cè)的I/O信號(hào)，送給CNC裝置，經(jīng)其處理后，輸出指令控制CNC系統(tǒng)的工作狀態(tài)和機(jī)床的動(dòng)作。1-1 1-1 數(shù)控系統(tǒng)及數(shù)控機(jī)床的基本概念數(shù)控系統(tǒng)及數(shù)控機(jī)床的基本概念3) 3) 接接 口口與上位機(jī)的通信接口:串行通信+網(wǎng)絡(luò)通信與各種輸入/輸出設(shè)備接口與機(jī)床側(cè)信號(hào)往來的I/O接口1-1 1-1 數(shù)控系統(tǒng)及數(shù)控機(jī)床的基本概念數(shù)控系統(tǒng)及數(shù)控機(jī)床的基本概念 機(jī)床 I/O 電路和裝置 測(cè)量裝置 主軸驅(qū)動(dòng)裝置 進(jìn)給驅(qū)動(dòng)裝置 主軸伺服單元 進(jìn)給伺服單元 計(jì)算機(jī)數(shù) 控 裝 置（CNC裝置） 程序 PLC 計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng) 機(jī)機(jī) 床床 輔助控制機(jī)構(gòu) 進(jìn)給傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 主運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu) 輸出

7、設(shè)備 輸入 設(shè)備 1-1 1-1 數(shù)控系統(tǒng)及數(shù)控機(jī)床的基本概念數(shù)控系統(tǒng)及數(shù)控機(jī)床的基本概念 l控制介質(zhì)控制介質(zhì)是記錄零件加工程序的媒介l輸入輸出設(shè)備輸入輸出設(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。l數(shù)控機(jī)床常用的控制介質(zhì)和輸入輸出設(shè)備見表1：1-1 1-1 數(shù)控系統(tǒng)及數(shù)控機(jī)床的基本概念數(shù)控系統(tǒng)及數(shù)控機(jī)床的基本概念表1 控制介質(zhì)和輸入輸出設(shè)備表1-1 1-1 數(shù)控系統(tǒng)及數(shù)控機(jī)床的基本概念數(shù)控系統(tǒng)及數(shù)控機(jī)床的基本概念 機(jī)床 I/O 電路和裝置 測(cè)

8、量裝置 主軸驅(qū)動(dòng)裝置 進(jìn)給驅(qū)動(dòng)裝置 主軸伺服單元 進(jìn)給伺服單元 計(jì)算機(jī)數(shù) 控 裝 置（CNC裝置） 程序 PLC 計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng) 機(jī)機(jī) 床床 輔助控制機(jī)構(gòu) 進(jìn)給傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 主運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu) 輸出 設(shè)備 輸入 設(shè)備 1-1 1-1 數(shù)控系統(tǒng)及數(shù)控機(jī)床的基本概念數(shù)控系統(tǒng)及數(shù)控機(jī)床的基本概念l 伺服單元和驅(qū)動(dòng)裝置主軸伺服驅(qū)動(dòng)裝置和主軸電機(jī)進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)裝置和進(jìn)給電機(jī)l 測(cè)量裝置 位置和速度測(cè)量裝置。以實(shí)現(xiàn)進(jìn)給伺服系統(tǒng)的閉環(huán)控制。l 作用 保證靈敏、準(zhǔn)確地跟蹤C(jī)NC裝置指令：進(jìn)給運(yùn)動(dòng)指令：實(shí)現(xiàn)零件加工的成形運(yùn)動(dòng)（速度和位置控制）。主軸運(yùn)動(dòng)指令，實(shí)現(xiàn)零件加工的切削運(yùn)動(dòng)（速度控制）1-1 1-1 數(shù)控

9、系統(tǒng)及數(shù)控機(jī)床的基本概念數(shù)控系統(tǒng)及數(shù)控機(jī)床的基本概念 機(jī)床 I/O 電路和裝置 測(cè)量裝置 主軸驅(qū)動(dòng)裝置 進(jìn)給驅(qū)動(dòng)裝置 主軸伺服單元 進(jìn)給伺服單元 計(jì)算機(jī)數(shù) 控 裝 置（CNC裝置） 程序 PLC 計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng) 機(jī)機(jī) 床床 輔助控制機(jī)構(gòu) 進(jìn)給傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 主運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu) 輸出 設(shè)備 輸入 設(shè)備 1-1 1-1 數(shù)控系統(tǒng)及數(shù)控機(jī)床的基本概念數(shù)控系統(tǒng)及數(shù)控機(jī)床的基本概念 機(jī)床：機(jī)床：數(shù)控機(jī)床的主體，是實(shí)現(xiàn)制造加工的執(zhí)行部件。組成：組成：由主運(yùn)動(dòng)部件、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)部件（工作臺(tái)、拖板以及相應(yīng)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)）、支承件（立柱、床身等）以及特殊裝置（刀具自動(dòng)交換系統(tǒng) 工件自動(dòng)交換系統(tǒng)）和輔助裝置（如排屑裝置等

10、）。1-1 1-1 數(shù)控系統(tǒng)及數(shù)控機(jī)床的基本概念數(shù)控系統(tǒng)及數(shù)控機(jī)床的基本概念 高剛度和高抗振性小的機(jī)床熱變形高效率、無間隙、低摩擦傳動(dòng)簡化的機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)1-1 1-1 數(shù)控系統(tǒng)及數(shù)控機(jī)床的基本概念數(shù)控系統(tǒng)及數(shù)控機(jī)床的基本概念 1. 適應(yīng)性強(qiáng),適合加工單件小批量復(fù)雜零件2. 加工精度高,產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定3. 自動(dòng)化程度高,勞動(dòng)強(qiáng)度低4. 生產(chǎn)效率高 減少輔助時(shí)間和機(jī)動(dòng)時(shí)間5. 良好的經(jīng)濟(jì)效率6. 有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化1-1 1-1 數(shù)控系統(tǒng)及數(shù)控機(jī)床的基本概念數(shù)控系統(tǒng)及數(shù)控機(jī)床的基本概念 數(shù)控機(jī)床的種類很多，從不同角度對(duì)其進(jìn)行考查，就有不同的分類方法，通常有以下幾種不同的分類方法：1-2 1-2

11、數(shù)控機(jī)床的分類數(shù)控機(jī)床的分類l 點(diǎn)位控制數(shù)控機(jī)床l (位置控制)l 輪廓控制數(shù)控機(jī)床l (連續(xù)控制)1-2 1-2 數(shù)控機(jī)床的分類數(shù)控機(jī)床的分類特點(diǎn):l僅能實(shí)現(xiàn)刀具相對(duì)于工件從一點(diǎn)到另一點(diǎn)的精確定位運(yùn)動(dòng)；僅能實(shí)現(xiàn)刀具相對(duì)于工件從一點(diǎn)到另一點(diǎn)的精確定位運(yùn)動(dòng)；l對(duì)軌跡不作控制要求；對(duì)軌跡不作控制要求；l運(yùn)動(dòng)過程中不進(jìn)行任何加工運(yùn)動(dòng)過程中不進(jìn)行任何加工l適用范圍：數(shù)控鉆床、數(shù)控鏜床、數(shù)控沖床和數(shù)控測(cè)量機(jī)。數(shù)控鉆床、數(shù)控鏜床、數(shù)控沖床和數(shù)控測(cè)量機(jī)。點(diǎn)位控制1-2 1-2 數(shù)控機(jī)床的分類數(shù)控機(jī)床的分類輪廓控制l輪廓控制輪廓控制( (連續(xù)控制連續(xù)控制) )系統(tǒng)：系統(tǒng)：具有控制幾個(gè)進(jìn)給軸同時(shí)諧調(diào)運(yùn)動(dòng)(坐標(biāo)聯(lián)

12、動(dòng))，使工件相對(duì)于刀具按程序規(guī)定的軌跡和速度運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)過程中進(jìn)行連續(xù)切削加工的數(shù)控系統(tǒng)。l適用范圍：適用范圍：數(shù)控車床、數(shù)控銑床、加工中心等用于加工曲線和曲面的機(jī)床。現(xiàn)代的數(shù)控機(jī)床基本上都是裝備的這種數(shù)控系統(tǒng)。1-2 1-2 數(shù)控機(jī)床的分類數(shù)控機(jī)床的分類l l 半閉環(huán)控制系統(tǒng)全閉環(huán)控制系統(tǒng)1-2 1-2 數(shù)控機(jī)床的分類數(shù)控機(jī)床的分類開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)電機(jī)電機(jī)機(jī)械執(zhí)行部件機(jī)械執(zhí)行部件A相、相、B相相C相、相、f、nCNC插補(bǔ)指令插補(bǔ)指令脈沖頻率脈沖頻率f脈沖個(gè)數(shù)脈沖個(gè)數(shù)n換算換算脈沖環(huán)脈沖環(huán)形分配形分配變換變換功率功率放大放大1-2 1-2 數(shù)控機(jī)床的分類數(shù)控機(jī)床的分類 開環(huán)控制框圖開環(huán)控制框圖工作

13、臺(tái)工作臺(tái)步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī)數(shù)控裝置數(shù)控裝置1-2 1-2 數(shù)控機(jī)床的分類數(shù)控機(jī)床的分類沒有位置測(cè)量裝置，信號(hào)流是單向的（數(shù)控裝置進(jìn)給系統(tǒng)），故系統(tǒng)穩(wěn)定性好。無位置反饋，精度相對(duì)閉環(huán)系統(tǒng)來講不高，其精度主要取決于伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的性能和精度。一般以功率步進(jìn)電機(jī)作為伺服驅(qū)動(dòng)元件。這類系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、工作穩(wěn)定、調(diào)試方便、維修簡單、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，在精度和速度要求不高、驅(qū)動(dòng)力矩不大的場合得到廣泛應(yīng)用。一般用于經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床。1-2 1-2 數(shù)控機(jī)床的分類數(shù)控機(jī)床的分類 半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)位置控制調(diào)節(jié)器位置控制調(diào)節(jié)器速度控制速度控制調(diào)節(jié)與驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)與驅(qū)動(dòng)檢測(cè)與反饋單元檢測(cè)與反饋單元位置控制單元位置控

14、制單元速度控制單元速度控制單元+-電機(jī)電機(jī)機(jī)械執(zhí)行部件機(jī)械執(zhí)行部件CNC插插補(bǔ)補(bǔ)指令指令實(shí)際位實(shí)際位置反饋置反饋實(shí)際速實(shí)際速度反饋度反饋1-2 1-2 數(shù)控機(jī)床的分類數(shù)控機(jī)床的分類工作臺(tái)工作臺(tái)伺服電動(dòng)機(jī)伺服電動(dòng)機(jī)數(shù)控裝置數(shù)控裝置伺服伺服放大器放大器位置檢測(cè)（編碼器）位置檢測(cè)（編碼器）半閉環(huán)控制框圖半閉環(huán)控制框圖1-2 1-2 數(shù)控機(jī)床的分類數(shù)控機(jī)床的分類半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)的位置采樣點(diǎn)如圖所示，是從驅(qū)動(dòng)裝置(常用伺服電機(jī))或絲杠引出，采樣旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行檢測(cè)，不是直接檢測(cè)運(yùn)動(dòng)部件的實(shí)際位置。半閉環(huán)環(huán)路內(nèi)不包括或只包括少量機(jī)械傳動(dòng)環(huán)節(jié)，因此可獲得穩(wěn)定的控制性能，其系統(tǒng)的穩(wěn)定性雖不如開環(huán)系統(tǒng)，但比閉環(huán)要好。

15、由于絲杠的螺距誤差和齒輪間隙引起的運(yùn)動(dòng)誤差難以消除。因此，其精度較閉環(huán)差，較開環(huán)好。但可對(duì)這類誤差進(jìn)行補(bǔ)償，因而仍可獲得滿意的精度。半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)試方便、精度也較高，因而在現(xiàn)代CNC機(jī)床中得到了廣泛應(yīng)用。1-2 1-2 數(shù)控機(jī)床的分類數(shù)控機(jī)床的分類 全閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)位置控制調(diào)節(jié)器位置控制調(diào)節(jié)器速度控制速度控制調(diào)節(jié)與驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)與驅(qū)動(dòng)檢測(cè)與反饋單元檢測(cè)與反饋單元位置控制單元位置控制單元速度控制單元速度控制單元+-電機(jī)電機(jī)機(jī)械執(zhí)行部件機(jī)械執(zhí)行部件CNC插補(bǔ)插補(bǔ)指令指令實(shí)際位實(shí)際位置反饋置反饋實(shí)際速實(shí)際速度反饋度反饋1-2 1-2 數(shù)控機(jī)床的分類數(shù)控機(jī)床的分類工作臺(tái)工作臺(tái)伺服電動(dòng)機(jī)伺服電動(dòng)機(jī)數(shù)

16、控裝置數(shù)控裝置伺服伺服放大器放大器 閉環(huán)控制框圖閉環(huán)控制框圖 檢測(cè)裝置（光柵）檢測(cè)裝置（光柵）1-2 1-2 數(shù)控機(jī)床的分類數(shù)控機(jī)床的分類閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)的位置采樣點(diǎn)如圖所示，直接檢測(cè)運(yùn)動(dòng)部件的實(shí)際位置， 精度高。閉環(huán)環(huán)路內(nèi)包括機(jī)械傳動(dòng)環(huán)節(jié)多，易導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)復(fù)雜、調(diào)試較難、成本高。1-2 1-2 數(shù)控機(jī)床的分類數(shù)控機(jī)床的分類 性能性能類別類別CPUCPU位位數(shù)數(shù)聯(lián)動(dòng)軸聯(lián)動(dòng)軸數(shù)數(shù)分辨率分辨率(um)(um)進(jìn)給速度進(jìn)給速度(m/min)(m/min)顯示顯示高級(jí)型高級(jí)型32325 50.12424三維動(dòng)三維動(dòng)態(tài)態(tài)普及型普及型26263 30.1100.11015241524字符字符/

17、/圖形圖形經(jīng)濟(jì)型經(jīng)濟(jì)型8 83310101515字符字符1-2 1-2 數(shù)控機(jī)床的分類數(shù)控機(jī)床的分類3 按工藝用途分類切削加工類：切削加工類：數(shù)控鏜銑床、數(shù)控車床、數(shù)控磨床、加工中心、數(shù)控齒輪加工機(jī)床、FMC等。成型加工類：成型加工類：數(shù)控折彎機(jī)、數(shù)控沖裁機(jī)等。特種加工類：特種加工類：數(shù)控線切割機(jī)、電火花加工機(jī)、激光加工機(jī)等。其它類型：其它類型：數(shù)控裝配機(jī)、數(shù)控測(cè)量機(jī)、機(jī)器人等。1-2 1-2 數(shù)控機(jī)床的分類數(shù)控機(jī)床的分類l產(chǎn)生要解決如下問題：l單件（小批量）生產(chǎn)l精度l復(fù)雜型面加工l發(fā)展l五代：電子管、晶體管、小規(guī)模集成電路、大規(guī)模集成電路及小型計(jì)算機(jī)、微型計(jì)算機(jī)第一代第一代: 1952:

18、1952年年 , ,電子管控制的第一臺(tái)三坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)的銑床；電子管控制的第一臺(tái)三坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)的銑床；第二代第二代: :19591959年年, ,出現(xiàn)了晶體管控制的出現(xiàn)了晶體管控制的“加工中心加工中心”；第三代第三代: :19651965年年, ,出現(xiàn)了小規(guī)模集成電路出現(xiàn)了小規(guī)模集成電路. .使數(shù)控系統(tǒng)的可靠性得到了進(jìn)一步的使數(shù)控系統(tǒng)的可靠性得到了進(jìn)一步的提高；提高；第四代第四代: :19671967年以計(jì)算機(jī)作為控制單元的數(shù)控制系統(tǒng)年以計(jì)算機(jī)作為控制單元的數(shù)控制系統(tǒng).FMS(Flexible .FMS(Flexible Manufacturing System) ,Manufacturing Syst

19、em) ,柔性制造系統(tǒng)。柔性制造系統(tǒng)。第五代第五代: :19701970年年, ,美國英特爾開發(fā)使用了微處理器美國英特爾開發(fā)使用了微處理器. .1-3 1-3 數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生與發(fā)展數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生與發(fā)展1 1） 數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)l1 高速高精度l2 智能化：l（1） 應(yīng)用自適應(yīng)控制技術(shù)l（2） 自動(dòng)編程技術(shù)l（3） 具有故障自動(dòng)診斷功能l（4） 應(yīng)用模式識(shí)別技術(shù)l3 開放式數(shù)控系統(tǒng)1-3 1-3 數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生與發(fā)展數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生與發(fā)展1 1） 數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)l1 高速高精度l2 智能化：l（1） 應(yīng)用自適應(yīng)控制技術(shù)l（2） 自動(dòng)編程技術(shù)l（3） 具有故

20、障自動(dòng)診斷功能l（4） 應(yīng)用模式識(shí)別技術(shù)l3 開放式數(shù)控系統(tǒng)1-3 1-3 數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生與發(fā)展數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生與發(fā)展4 基于網(wǎng)絡(luò)的數(shù)控系統(tǒng)u 數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部的CNC裝置與數(shù)字伺服間的 通信，主要通過SERCOS鏈?zhǔn)骄W(wǎng)絡(luò)傳送數(shù)字伺服控制信息；u 數(shù)控系統(tǒng)與上級(jí)主計(jì)算機(jī)間的通信；u 與車間現(xiàn)場設(shè)備及I/O裝置的通信，主要通過現(xiàn)場總線，如PROFIBUS等進(jìn)行通訊；u 通過因特網(wǎng)與服務(wù)中心的通信，傳遞維修數(shù)據(jù)；u 通過因特網(wǎng)與另一個(gè)工廠交換制造數(shù)據(jù)。1-3 1-3 數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生與發(fā)展數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生與發(fā)展2 2） 數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì)數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì)采用開放式結(jié)構(gòu)：進(jìn)線、聯(lián)網(wǎng)、專用要求。采用開放式結(jié)構(gòu)

21、：進(jìn)線、聯(lián)網(wǎng)、專用要求。向智能化發(fā)展向智能化發(fā)展 自動(dòng)編程、模糊控制、學(xué)習(xí)控制、自適應(yīng)控制、工藝參數(shù)自動(dòng)生成、三維刀具補(bǔ)自動(dòng)編程、模糊控制、學(xué)習(xí)控制、自適應(yīng)控制、工藝參數(shù)自動(dòng)生成、三維刀具補(bǔ)償、運(yùn)動(dòng)參數(shù)動(dòng)態(tài)補(bǔ)償，人機(jī)界面極為友好，有故障專家診斷系統(tǒng)。償、運(yùn)動(dòng)參數(shù)動(dòng)態(tài)補(bǔ)償，人機(jī)界面極為友好，有故障專家診斷系統(tǒng)。1-3 1-3 數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生與發(fā)展數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生與發(fā)展1-3 1-3 數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生與發(fā)展數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生與發(fā)展運(yùn)行高速化：使進(jìn)給率、主軸轉(zhuǎn)速、刀具交換速度、托盤交換速度實(shí)現(xiàn)高速化，并且具有高加（減）速率。l 進(jìn)給率高速化：進(jìn)給率高速化：在分辨率為1m時(shí)，F(xiàn)max=240m/min。在Fm

22、ax下可獲得復(fù)雜型面的精確加工；在程序段長度為1mm時(shí)，F(xiàn)max=30m/min，并且具有1.5g的加減速率；1-3 1-3 數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生與發(fā)展數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生與發(fā)展l主軸高速化：主軸高速化：采用電主軸（內(nèi)裝式主軸電機(jī)），即主軸電機(jī)的轉(zhuǎn)子軸就是主軸部件。主軸最高轉(zhuǎn)速達(dá)200000r/min。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。l換刀速度換刀速度 0.9秒（刀到刀）2.8秒（切削到切削）l工作臺(tái)（托盤）交換速度工作臺(tái)（托盤）交換速度 6.3秒。1-3 1-3 數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生與發(fā)展數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生與發(fā)展加工高精化：提高機(jī)械設(shè)備的制造和裝配精度；提高

23、數(shù)控系統(tǒng)的控制精度；采用誤差補(bǔ)償技術(shù)。l 提高提高CNCCNC系統(tǒng)控制精度：系統(tǒng)控制精度：采用高速插補(bǔ)技術(shù)，以微小程序段實(shí)現(xiàn)連續(xù)進(jìn)給，使CNC控制單位精細(xì)化采用高分辨率位置檢測(cè)裝置，提高位置檢測(cè)精度（日本交流伺服電機(jī)已有裝上106 脈沖/轉(zhuǎn)的內(nèi)藏位置檢測(cè)器，其位置檢測(cè)精度能達(dá)到0.01m/脈沖）位置伺服系統(tǒng)采用前饋控制與非線性控制等方法。1-3 1-3 數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生與發(fā)展數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生與發(fā)展l采用誤差補(bǔ)償技術(shù)：采用誤差補(bǔ)償技術(shù)：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)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); ;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)。研究結(jié)

24、果表明，綜合設(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)。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誤差補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用可將加工誤差減少60608080。三井精機(jī)的。三井精機(jī)的JidicH5DJidicH5D型型超精密臥式加工中心的定位精度為超精密臥式加工中心的定位精度為0.10.1 m m。1-3 1-3 數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生與發(fā)展數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生與發(fā)展功能復(fù)合化 復(fù)合化是指在一臺(tái)設(shè)備能實(shí)現(xiàn)多種工藝手段加工的方法。鏜銑鉆復(fù)合加工中心（ATC）、五面加工中心（ATC，主軸立臥轉(zhuǎn)換）；車銑復(fù)合車削中心（ATC，動(dòng)力刀頭）；銑鏜鉆車復(fù)合復(fù)合加工中心（ATC，可自動(dòng)裝卸車刀架）；銑鏜鉆磨復(fù)合復(fù)合加工

25、中心（ATC，動(dòng)力磨頭）；可更換主軸箱的數(shù)控機(jī)床組合加工中心；1-3 1-3 數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生與發(fā)展數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生與發(fā)展 控制智能化 隨著人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展，并為滿足制造業(yè)生產(chǎn)柔性化、制造自動(dòng)化發(fā)展需求，數(shù)控技術(shù)智能化程度不斷提高，具體體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：1-3 1-3 數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生與發(fā)展數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生與發(fā)展l 加工過程自適應(yīng)控制技術(shù)加工過程自適應(yīng)控制技術(shù) 通過監(jiān)測(cè)加工過程中的切削力、主軸和進(jìn)給電機(jī)的功率、電流、電壓等信息，利用傳統(tǒng)的或現(xiàn)代的算法進(jìn)行識(shí)別，以辯識(shí)出刀具的受力、磨損以及破損狀態(tài)，機(jī)床加工的穩(wěn)定性狀態(tài)；并根據(jù)這些狀態(tài)實(shí)時(shí)修調(diào)加工參數(shù)（主軸轉(zhuǎn)速，進(jìn)給速度）和加工指令，使設(shè)備處于最

26、佳運(yùn)行狀態(tài)，以提高加工精度、降低工件表面粗糙度以及設(shè)備運(yùn)行的安全性。1-3 1-3 數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生與發(fā)展數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生與發(fā)展l加工參數(shù)的智能優(yōu)化與選擇加工參數(shù)的智能優(yōu)化與選擇 將工藝專家或技工的經(jīng)驗(yàn)、零件加工的一般與特殊規(guī)律，用現(xiàn)代智能方法，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”，利用它獲得優(yōu)化的加工參數(shù)，從而達(dá)到提高編程效率和加工工藝水平，縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間的目的。采用經(jīng)過優(yōu)化的加工參數(shù)編制的加工程序，可使加工系統(tǒng)始終處于較合理和較經(jīng)濟(jì)的工作狀態(tài)。1-3 1-3 數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生與發(fā)展數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生與發(fā)展l 智能故障診斷與自修復(fù)技術(shù)智能故障診斷與自修復(fù)技術(shù) 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)。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)。智能自修復(fù)技術(shù)集故障自診斷、故障自排除、自恢復(fù)、自調(diào)節(jié)于一體，并貫穿于加工過程的整個(gè)生命周期。智能故障診斷技術(shù)在有些日本、美國公司生產(chǎn)的數(shù)控系統(tǒng)中已有應(yīng)用，基本上都是應(yīng)用專家系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的。智能化自修復(fù)技術(shù)還在研究之中。1-3 1-3 數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生與發(fā)展數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生與發(fā)展l 智能化交流伺服驅(qū)動(dòng)裝置智能化交流伺服驅(qū)動(dòng)裝置 目前已開始研究能自動(dòng)識(shí)別負(fù)載，并自動(dòng)調(diào)整參數(shù)的智能化伺服系統(tǒng)，包