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數(shù)控機床（Numerical Control Machine Tools ）Mot紅軟基地
教師：馬海燕Mot紅軟基地
1.1 定義Mot紅軟基地
數(shù)控技術(shù)（Numerical Control Technology）Mot紅軟基地
數(shù)控系統(tǒng)（Numerical Control System）Mot紅軟基地
計算機數(shù)控系統(tǒng)（Computer Numerical Control —— CNC ）Mot紅軟基地
數(shù)控機床（Numerical Control Machine Tools）Mot紅軟基地
1.1.1 數(shù)控技術(shù)Mot紅軟基地
利用數(shù)字化信息對機械運動及加工過程進行控制的一種方法。Mot紅軟基地
具體實現(xiàn)：數(shù)控機床、三坐標測量儀、機器人、繪圖儀、折彎機、彎管機、切割機（線、火焰、激光）等。Mot紅軟基地
1.1.2 數(shù)控系統(tǒng)Mot紅軟基地
用來實現(xiàn)數(shù)字信息控制的硬件和軟件的整體。Mot紅軟基地
核心：數(shù)控裝置。Mot紅軟基地
用計算機進行控制的稱為計算機數(shù)控系統(tǒng)。Mot紅軟基地
1.1.3 數(shù)控機床Mot紅軟基地
采用數(shù)控技術(shù)進行控制的機床。Mot紅軟基地
采用的技術(shù)：Mot紅軟基地
計算機技術(shù)Mot紅軟基地
自動控制技術(shù)Mot紅軟基地
精密測量技術(shù)Mot紅軟基地
機床設(shè)計技術(shù)Mot紅軟基地
1.2 NC發(fā)展歷史Mot紅軟基地
1、產(chǎn)生背景Mot紅軟基地
單件、小批量、復雜型面（圖）Mot紅軟基地
高效率、高精度、高自動化Mot紅軟基地
2、發(fā)展過程Mot紅軟基地
1952年，Parsons公司和M.I.T合作研制了世界上第一臺三座標數(shù)控機床。Mot紅軟基地
1955年，第一臺工業(yè)用數(shù)控機床由美國Bendix公司生產(chǎn)出來。Mot紅軟基地
從1952年至今，NC機床按NC系統(tǒng)的發(fā)展經(jīng)歷的五代。Mot紅軟基地
NC機床發(fā)展經(jīng)歷Mot紅軟基地
第一代：1955年  NC系統(tǒng)以電子管組成，體積大，功耗大。Mot紅軟基地
第二代：1959年  NC系統(tǒng)以晶體管組成，廣泛采用印刷電路板。Mot紅軟基地
第三代：1965年  NC系統(tǒng)采用小規(guī)模集成電路作為硬件，其特點是體積小，功耗低，可靠性進一步提高。Mot紅軟基地
以上三代NC系統(tǒng)，由于其數(shù)控功能均由硬件實現(xiàn)，故歷史上又稱其為“硬線NC”Mot紅軟基地
NC機床發(fā)展經(jīng)歷Mot紅軟基地
第四代：1970年  NC系統(tǒng)采用大規(guī)模集成電路，其部分功能由軟件實現(xiàn)，它具有價格低，可靠性高和功能多等特點。Mot紅軟基地
第五代：1974年  NC系統(tǒng)以微處理器為核心，不僅價格進一步降低，體積進一步縮小，使實現(xiàn)真正意義上的機電一體化成為可能。Mot紅軟基地
NC機床發(fā)展經(jīng)歷Mot紅軟基地
第五代又可分為六個發(fā)展階段：Mot紅軟基地
1974年：系統(tǒng)采用CRT顯示，大容量磁泡存儲器，可編程接口和遙控接口等。Mot紅軟基地
1979年：系統(tǒng)以位片微處理器為核心，有字符顯示，自診斷功能。Mot紅軟基地
1981年：具有人機對話、動態(tài)圖形顯示、實時精度補償功能。Mot紅軟基地
1986年：數(shù)字伺服控制誕生，大慣量的交直流電機進入實用階段。Mot紅軟基地
1988年：采用高性能32位機為主機的主從結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。Mot紅軟基地
1994年：基于PC的NC系統(tǒng)誕生，使NC系統(tǒng)的研發(fā)進入了開放型、柔性化的新時代，新型NC系統(tǒng)的開發(fā)周期日益縮短。它是數(shù)控技術(shù)發(fā)展的又一個里程碑。Mot紅軟基地
1.3 NC機床特點Mot紅軟基地
柔性高（能適應不同零件的自動加工）Mot紅軟基地
效率高Mot紅軟基地
精度高Mot紅軟基地
質(zhì)量穩(wěn)定Mot紅軟基地
有利于生產(chǎn)管理Mot紅軟基地
1.4 NC機床控制原理及組成Mot紅軟基地
1.4.1 NC機床控制原理Mot紅軟基地
1.4.2 NC機床的組成Mot紅軟基地
1.5 NC機床分類Mot紅軟基地
1.5.1 按運動軌跡分類Mot紅軟基地
點位控制數(shù)控機床Mot紅軟基地
直線控制數(shù)控機床Mot紅軟基地
輪廓控制數(shù)控機床Mot紅軟基地
1.5.2 按伺服系統(tǒng)分類Mot紅軟基地
開環(huán)Mot紅軟基地
半閉環(huán)Mot紅軟基地
閉環(huán)Mot紅軟基地
點位控制數(shù)控機床Mot紅軟基地
直線控制數(shù)控機床Mot紅軟基地
輪廓控制數(shù)控機床Mot紅軟基地
平面輪廓加工數(shù)控機床Mot紅軟基地
空間輪廓加工數(shù)控機床Mot紅軟基地
三坐標控制兩坐標聯(lián)動機床使用“行切法”進行加工Mot紅軟基地
三坐標聯(lián)動加工Mot紅軟基地
四坐標聯(lián)動加工Mot紅軟基地
五坐標聯(lián)動加工Mot紅軟基地
注：五軸聯(lián)動數(shù)控機床系統(tǒng)，從某種意義上說，反映了一個國家的工業(yè)發(fā)展水平狀況Mot紅軟基地
平面輪廓加工數(shù)控機床Mot紅軟基地
行切法加工空間輪廓Mot紅軟基地
三坐標聯(lián)動加工Mot紅軟基地
四坐標聯(lián)動加工Mot紅軟基地
重型燃機、汽輪機等的葉片制造Mot紅軟基地
葉片制造Mot紅軟基地
五軸五聯(lián)動加工中心 Mot紅軟基地
開環(huán)Mot紅軟基地
半閉環(huán)Mot紅軟基地
閉環(huán)Mot紅軟基地
按功能水平分類Mot紅軟基地
高級型數(shù)控系統(tǒng)Mot紅軟基地
普及型數(shù)控系統(tǒng)Mot紅軟基地
經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)Mot紅軟基地
表1.1  數(shù)控系統(tǒng)的功能分類Mot紅軟基地
存在的問題及主要技術(shù)指標Mot紅軟基地
問題：Mot紅軟基地
造價較高，很多企業(yè)特別是小企業(yè)還無法接受；Mot紅軟基地
調(diào)試和維修比較復雜，需要專門的技術(shù)人員;Mot紅軟基地
對編程人員的技術(shù)水平要求較高。Mot紅軟基地
數(shù)控裝置的主要技術(shù)指標Mot紅軟基地
控制軸數(shù)和聯(lián)動軸數(shù)Mot紅軟基地
脈沖當量（控制分辨率）Mot紅軟基地
定位精度和重復精度Mot紅軟基地
行程Mot紅軟基地
主軸轉(zhuǎn)速和調(diào)節(jié)范圍Mot紅軟基地
進給速度和調(diào)節(jié)范圍Mot紅軟基地
數(shù)控機床的應用范圍Mot紅軟基地
數(shù)控機床對刀具的要求Mot紅軟基地
精度較高、壽命高、尺寸穩(wěn)定、變化�。�Mot紅軟基地
快速換刀；Mot紅軟基地
刀柄應為標準系列；Mot紅軟基地
能很好地控制切屑的折斷、卷曲和排出；Mot紅軟基地
具有很好的可冷卻性能。Mot紅軟基地
數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢Mot紅軟基地
高速高精度Mot紅軟基地
智能化Mot紅軟基地
應用自適應控制技術(shù)Mot紅軟基地
自動編程技術(shù)Mot紅軟基地
具有故障自動診斷功能Mot紅軟基地
應用模式識別技術(shù)Mot紅軟基地
開放式數(shù)控系統(tǒng)Mot紅軟基地
基于網(wǎng)絡的數(shù)控系統(tǒng)Mot紅軟基地
提高數(shù)控系統(tǒng)的可靠性Mot紅軟基地
數(shù)字制造Mot紅軟基地
大型立式數(shù)控車床Mot紅軟基地
立式銑削加工中心Mot紅軟基地
臥式雙轉(zhuǎn)塔數(shù)控車床Mot紅軟基地
數(shù)控加工中心Mot紅軟基地
錐度電火花線切割機床Mot紅軟基地
數(shù)控刀具Mot紅軟基地
組合式刀具及刀桿Mot紅軟基地
數(shù)控車削刀具組成Mot紅軟基地
數(shù)控銑削刀具組成Mot紅軟基地
立式加工中心加工葉輪Mot紅軟基地
被加工出的各種工件Mot紅軟基地
在車削加工中心上進行銑削Mot紅軟基地
第一代數(shù)控機床Mot紅軟基地
效率高Mot紅軟基地
效率（p）與單件工時（t）相關(guān) Mot紅軟基地
p=1/tMot紅軟基地
t=t加工+t輔助Mot紅軟基地
t加工↓  機床功率大，可提供更大的進給、切深；無極調(diào)速，進給速度范圍廣，可找到合適的速度；復雜型面零件加工。Mot紅軟基地
t輔助↓  輔助設(shè)備：自動換刀、準備工作臺；可實現(xiàn)工序集中Mot紅軟基地
精度高Mot紅軟基地
機床本身的制造精度高Mot紅軟基地
采用數(shù)字量控制，不受零件形狀復雜程度影響Mot紅軟基地
采用補償機制Mot紅軟基地
間隙補償（齒輪側(cè)隙、絲杠螺母副間隙等）Mot紅軟基地
刀具磨損補償Mot紅軟基地
質(zhì)量穩(wěn)定Mot紅軟基地
加工按照數(shù)控程序進行，人為影響小Mot紅軟基地
記憶能力Mot紅軟基地
操作水平Mot紅軟基地
責任心Mot紅軟基地
有利于生產(chǎn)管理Mot紅軟基地
能準確計劃零件的加工工時Mot紅軟基地
簡化檢驗工作Mot紅軟基地
減輕了工夾具、半成品的管理工作Mot紅軟基地
減少了因誤操作而出廢品及損壞刀具的可能Mot紅軟基地
輸入/輸出裝置Mot紅軟基地
作用Mot紅軟基地
輸入：數(shù)控程序、加工與控制數(shù)據(jù)、機床參數(shù)Mot紅軟基地
輸出：坐標軸位置、檢測開關(guān)的狀態(tài)Mot紅軟基地
裝置Mot紅軟基地
鍵盤、顯示器、光電閱讀機、磁帶機、軟盤驅(qū)動器Mot紅軟基地
數(shù)控裝置（MCU）Mot紅軟基地
組成：輸入/輸出接口線路、控制器、運算器、存儲器Mot紅軟基地
作用：將輸入裝置輸入的數(shù)據(jù)，通過內(nèi)部邏輯電路或控制軟件進行編輯、運算和處理，并輸出各種信息和指令，以控制機床的各部分進行規(guī)定的動作Mot紅軟基地
伺服驅(qū)動Mot紅軟基地
作用Mot紅軟基地
根據(jù)數(shù)控裝置發(fā)來的速度和位移指令控制執(zhí)行部件的進給速度、方向和位移Mot紅軟基地
組成Mot紅軟基地
伺服放大器（驅(qū)動器、伺服單元）Mot紅軟基地
伺服驅(qū)動裝置（電機）Mot紅軟基地
機械部件Mot紅軟基地
組成Mot紅軟基地
主運動部件Mot紅軟基地
進給運動部件Mot紅軟基地
輔助裝置Mot紅軟基地
刀庫、換刀機械手（加工中心特有的）Mot紅軟基地
與普通機床類似，但傳動結(jié)構(gòu)要求更為簡單，在精度、剛度、抗震性等方面要求更高，而且其傳動和變速系統(tǒng)要便于實現(xiàn)自動化控制Mot紅軟基地

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