1、第一章 概论 本章重点：数控机床概念及其发展 数控机床加工原理及其组成 数控机床分类 1-1 数控机床基本概念 一 数控机床的产生 1 数控机床产生的客观要求 2 数控机床产生的技术必然性 3 数控机床的诞生 二数控机床概念、加工原理、基本组成 1 概念 NC（Numerical control）概念 CNC（Computer Numerical Control）数控机床 2 数控机床加工原理 3 数控机床组成 a 程序载体 b 输入装置 c 数控装置 d 强电控制装置 e 伺服控制装置 f 机床本体 三 数控机床涉及的基本技术 1 精密机械技术 2 计算机及信息处理技术 3 自动控制理论和伺
2、服驱动技术 4 精密监测和传感技术 5 网络和通讯技术 1-2 数控机床的分类 一 按工艺用途分类 1 金属切削类数控机床 2 特种加工类数控机床 3 板材加工类数控机床 数控车床 立式数控铣床 数控磨床 龙龙门门式式加加工工中中心心 立立式式加加工工中中心心 加工中心的结构及类型加工中心的结构及类型 数控镗床 数控冲床 数控线切割机 二 按运动方式分类 1 点位控制数控机床 2 点位直线控制数控机床 3 轮廓控制数控机床 三 按驱动装置控制方式分类 1 开环控制数控机床 2 半闭环控制数控机床 3 闭环控制数控机床 开环控制数控系统 没有位置反馈装置控制方式，信号流是单向的（数控装置 进给系
3、统）。这类系统具有结构简单、工作稳定、调试方便、维修简单、价格低廉等优点，在精度和速度要求不高、驱动力矩不大的场合得到广泛应用。电机电机 机械执行部件机械执行部件 A相、相、B相相 C相相、f、n CNC 插补指令插补指令 脉冲频率脉冲频率f 脉冲个数脉冲个数n 换算换算 脉冲环形脉冲环形分配变换分配变换 功率功率放大放大 半闭环控制数控系统 半闭环数控系统的位置反馈采样点是从驱动装置(伺服电机)引出，通过旋转角度进行位置的间接检测，不是直接检测运动部件的实际位置。位置控制调节器位置控制调节器 速度控制速度控制 调节与驱动调节与驱动 检测与反馈单元检测与反馈单元 位置控制单元位置控制单元 速度
4、控制单元速度控制单元+-电机电机 机械执行部件机械执行部件 CNC插补插补 指令指令 实际位实际位置反馈置反馈 实际速实际速度反馈度反馈 全闭环控制数控系统 闭环控制数控系统的位置反馈采样点是直接对运动部件的实际位置。从理论上讲，可以消除整个驱动和传动环节的误差、间隙和失动量。具有很高的位置控制精度 位置控制调节器位置控制调节器 速度控制速度控制 调节与驱动调节与驱动 检测与反馈单元检测与反馈单元 位置控制单元位置控制单元 速度控制单元速度控制单元+-电机电机 机械执行部件机械执行部件 CNC插补插补 指令指令 实际位实际位置反馈置反馈 实际速实际速度反馈度反馈 四 数控机床的精度与应用范围
5、1 数控机床的精度 脉冲当量 0.010.0005 mm/脉冲 加工精度约为脉冲当量 10倍 定位精度是加工精度1/2-1/3 重复定位精度是定位精度1/2 2 应用范围:数控机床的应用越来越广泛，不仅应用于多品种小批量生产，而且应用于高精度、结构复杂、较大批量零件的加工。1-3 数控机床的特点及发展 一 数控机床的加工特点 1 加工精度高 2 适应性强 3 自动化程度高、劳动强度低 4 质量稳定、效率高 5 具有良好的经济效益 6 有利于现代管理 二 数控机床的发展 1 概述 数控系统经历了从硬件数控到软件数控两个阶段和从电子管到基于个人计算机平台的六代发展。A.从速度来看：目前，在超高速加
6、工中，车削和铣削的切削速度已达到50008000m/min以上；主轴转数在30000转/分(有的高达10万r/min)以上；工作台的移动速度(进给速度)：在分辨率为1微米时，达100m/min(有的到200m/min)以上，在分辨率为0.1微米时，达24m/min以上；自动换刀速度在1秒以内；B.从精度来看：普通级数控机床的加工精度已到5m；精密级加工中心的加工精度则到11.5m，甚至更高；超精密加工精度进入纳米级(0.001微米)，主轴回转精度要求达到0.010.05微米，加工表面粗糙Ra=0.003微米等。C.从可靠性来看：国外数控装置的MTBF值已达10000小时以上，驱动装置达30000小时以上.2 从数控机床各组成部分发展看 1）机床结构的发展 2）数控系统的发展 3）伺服系统的发展 4）制造自动化技术 CNC-FMC-DNC-FMS 3 数控机床的发展趋势 A 高速、高效高速、高效 B 多功能多功能 C 智能化智能化 D 高精度高精度 E 高可靠性高可靠性 F 柔性化柔性化
