《機床數(shù)控技術(shù)》 課件 第一章 緒論

主講：機床數(shù)控技術(shù)NumericalControltechnologyofmachinetools第一章緒論課程代號：01332120

授課學時：32學時課程性質(zhì)：專業(yè)核心課/必修課程目標及對畢業(yè)要求指標點的支撐：課程目標支撐畢業(yè)要求指標點畢業(yè)要求1.能正確表達CNC軟硬件系統(tǒng)架構(gòu)，提供開環(huán)伺服系統(tǒng)調(diào)速方法并能采取措施提供精度，具備采用合理的檢測裝置構(gòu)建進給伺服系統(tǒng)的能力。2-3能正確表達機械工程復(fù)雜問題的解決方案。2.問題分析：能夠應(yīng)用數(shù)學、自然科學和工程科學的基本原理，識別、表達，并通過文獻研究分析機械設(shè)計制造及其自動化復(fù)雜工程問題，以獲得有效結(jié)論。2.具備能運用逐點比較法、數(shù)字積分法和數(shù)據(jù)采樣法的基本原理實現(xiàn)數(shù)控數(shù)控機床輪廓控制的能力。2-4能運用應(yīng)用數(shù)學、自然科學和工程科學的基本原理獲得機械工程復(fù)雜問題有效結(jié)論。3.具備中等難度零件數(shù)控加工程序的編制、分析和調(diào)試能力；具備數(shù)控加工的工藝、工裝設(shè)計能力。3-2能夠設(shè)計機械系統(tǒng)的單元（部件），制定其制造工藝流程。3.設(shè)計/開發(fā)解決方案：能夠設(shè)計針對機械設(shè)計制造及其自動化復(fù)雜工程問題的解決方案，設(shè)計滿足特定需求的材料成形模具裝備和成形工藝，并能夠在設(shè)計環(huán)節(jié)中體現(xiàn)創(chuàng)新意識，考慮社會、健康、安全、法律、文化以及環(huán)境等因素。課程總體簡介第一章緒論第二章數(shù)控加工工藝基礎(chǔ)第七章數(shù)控機床機械結(jié)構(gòu)第六章數(shù)控機床伺服系統(tǒng)第五章計算機數(shù)控裝置第四章數(shù)控機床輪廓控制原理第三章數(shù)控加工編程課程內(nèi)容目錄第八章數(shù)控機床故障診斷第一節(jié)概述第二節(jié)數(shù)控機床的特點和分類第三節(jié)數(shù)控機床的發(fā)展歷程、現(xiàn)狀與趨勢本章內(nèi)容第一章緒論1.1.1數(shù)控技術(shù)的基本概念☆數(shù)字控制(NumericalControl)技術(shù)

簡稱數(shù)控(NC)技術(shù)，指用數(shù)字化信息進行控制，其控制對象可以是各種生成過程。早期用硬件邏輯電路構(gòu)建數(shù)控系統(tǒng)；目前，廣泛采用通用或?qū)Ｓ糜嬎銠C組建數(shù)控系統(tǒng)，即計算機數(shù)控(簡稱CNC)。采用數(shù)控技術(shù)的自動控制系統(tǒng)稱為數(shù)控系統(tǒng)。目前，數(shù)控技術(shù)已廣泛應(yīng)用于金屬切削機床、三坐標測量儀、工業(yè)機器人、數(shù)控繪圖儀，數(shù)控雕銑機和木工機床等機械設(shè)備。第一節(jié)概述1.1.1數(shù)控技術(shù)的基本概念(續(xù))☆數(shù)控機床(Numericalcontrolmachinetools,NC)

數(shù)字控制機床的簡稱，是一種裝有程序控制系統(tǒng)的自動化機床。按圖紙要求的形狀和尺寸，采用控制編碼和指令規(guī)定的程序自動地將零件加工出來。數(shù)控機床較好地解決了復(fù)雜、精密、小批量、多品種零件的加工問題，是一種典型的機電一體化產(chǎn)品。現(xiàn)代數(shù)控機床一般是計算機數(shù)字控制，縮寫即是CNC。第一節(jié)概述

加工制造和生產(chǎn)過程數(shù)控化，是當今制造業(yè)的發(fā)展方向，也是智能制造的技術(shù)基礎(chǔ)。數(shù)控產(chǎn)業(yè)關(guān)系國家戰(zhàn)略地位，體現(xiàn)國家制造業(yè)的裝備水平。VS第1軸PLC數(shù)控裝置

(計算機)進給伺服單元進給驅(qū)動單元檢測裝置主軸伺服單元主軸驅(qū)動單元主運動機構(gòu)

進給運動機構(gòu)輔助控制機構(gòu)機床本體機床I/O口和驅(qū)動控制面板鍵盤顯示器通訊接口第n軸進給伺服單元進給驅(qū)動單元檢測裝置……數(shù)控系統(tǒng)第一節(jié)概述1.1.2數(shù)控機床的組成控制面板輸入輸出裝置鍵盤顯示屏通訊口廣州數(shù)控GDK980T第一節(jié)概述1.1.2數(shù)控機床的組成(續(xù))第一節(jié)概述1.1.3數(shù)控機床的工作流程

根據(jù)所編數(shù)控加工程序(NC程序)，自動控制機床部件運動，從而加工出符合圖紙要求的零件。第二節(jié)數(shù)控機床的特點和分類1.2.1數(shù)控機床的特點與通用機床和專用機床相比，數(shù)控機床具有以下主要特點。加工精度高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定可加工復(fù)雜異形零件勞動生產(chǎn)率高加工零件的適應(yīng)性強，靈活性好工人勞動強度小生產(chǎn)管理水平高第二節(jié)數(shù)控機床的特點和分類1.2.2數(shù)控機床的適用范圍

中小批量的零件需要多次改型設(shè)計的零件加工精度要求高、結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜的零件，如箱體類，曲線、曲面類零件難測量、難控制進給、難控制尺寸的不開敞內(nèi)腔的殼體或盒型零件必須在一次裝夾中完成銑、鏜、鉸或攻絲等多工序符合加工的零件加工和檢測設(shè)備需要組網(wǎng)，構(gòu)建智能制造系統(tǒng)和云制造系統(tǒng)最適宜加工零件類型第二節(jié)數(shù)控機床的特點和分類1.2.3數(shù)控機床的分類

☆按機械加工的運動軌跡分類點位控制數(shù)控機床

直線控制數(shù)控機床

輪廓控制數(shù)控機床第二節(jié)數(shù)控機床的特點和分類1.2.3數(shù)控機床的分類

☆按機械加工的運動軌跡分類第二節(jié)數(shù)控機床的特點和分類1.2.3數(shù)控機床的分類

☆按伺服系統(tǒng)的控制原理分類開環(huán)控制數(shù)控機床全閉環(huán)控制數(shù)控機床半閉環(huán)控制數(shù)控機床1.3數(shù)控機床的發(fā)展歷程、現(xiàn)狀與趨勢1.3.1數(shù)控機床的發(fā)展歷程☆數(shù)控機床的起源美國PARSONS公司在1948年提出數(shù)控機床的設(shè)想，于1952年試制成功世界上第一臺數(shù)控機床樣機。發(fā)展歷程分2個階段共6代?！钇胀∟C階段第一代數(shù)控（1952-1959）：采用電子管、繼電器構(gòu)成的專用數(shù)控裝置第二代數(shù)控（1959-1965）：采用晶體管分立元件電路的專用數(shù)控裝置第三代數(shù)控（始于1965）：采用中、小規(guī)模集成電路的專用數(shù)控裝置☆CNC階段第四代數(shù)控（始于1970）：采用大規(guī)模集成電路的小型通用計算機控制的數(shù)控系統(tǒng)第五代數(shù)控（始于1974）：采用微處理器的微型計算機控制的數(shù)控系統(tǒng)第六代數(shù)控（始于90年代）：基于個人計算機(PC)平臺的數(shù)控系統(tǒng)（PC數(shù)控系統(tǒng)）1.3數(shù)控機床的發(fā)展歷程、現(xiàn)狀與趨勢1.3.2數(shù)控機床的技術(shù)現(xiàn)狀☆國外現(xiàn)狀兩大主要陣營：專業(yè)數(shù)控系統(tǒng)廠商：發(fā)那科(FANUC)、西門子(SIEMENS)自主開發(fā)數(shù)控系統(tǒng)的大型機床制造商：以山崎馬扎克(MAZAK)、德瑪吉(DMG)☆國內(nèi)現(xiàn)狀發(fā)展歷程：1958年始研數(shù)控機床，80年代后在質(zhì)量和性能上有了巨大提升。技術(shù)進步：我國數(shù)控機床逐步發(fā)展至高檔產(chǎn)品，實現(xiàn)高速、高精度和高效加工，完成復(fù)雜的五坐標曲面實時插補控制。市場規(guī)模：我國數(shù)控產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，現(xiàn)有20多家數(shù)控系統(tǒng)骨干企業(yè)，生產(chǎn)100多種數(shù)控機床，數(shù)控產(chǎn)品達幾千種以上。技術(shù)水平：國產(chǎn)數(shù)控機床的分辨率提高到0.001mm，成功開發(fā)出九軸聯(lián)動、可控16軸的高檔數(shù)控系統(tǒng)。1.3數(shù)控機床的發(fā)展歷程、現(xiàn)狀與趨勢1.3.3數(shù)控機床的發(fā)展趨勢

高速高效提高加工效率、降低成本，要求高速處理指令和伺服系統(tǒng)反應(yīng)，實現(xiàn)高精度位置控制高精度采用自動補償技術(shù)，實現(xiàn)微米級到納米級精密加工高可靠性采用專用電路和高速微處理器，提高系統(tǒng)可靠性復(fù)合化整合多功能于一臺機床，完成多種工序加工開放式滿足用戶需求，快速集成技術(shù)訣竅，推出多品種、多檔次的數(shù)控系統(tǒng)智能化應(yīng)用人工智能技術(shù)，實現(xiàn)優(yōu)化控制和故障診斷等智能功能。網(wǎng)絡(luò)化實現(xiàn)CAD、CAM、CAPP、MES等系統(tǒng)聯(lián)結(jié)，推動制造模式和生產(chǎn)方式的變革。云服務(wù)提供加工數(shù)據(jù)分析、生產(chǎn)流程優(yōu)化等功能，其云服務(wù)平臺對數(shù)控機床進行全生命周期管理。云制造通過云計算支持，構(gòu)建智能制造系統(tǒng)，實現(xiàn)資源共享和協(xié)同，促進信息技術(shù)與制造業(yè)的融合。1-1數(shù)控機床由哪些部分組成，各有什么作用？1-2數(shù)控系統(tǒng)中的PLC，主要承擔什么控制功能？1-3數(shù)控機床的工作流程是什么？1-4簡述在線編程和