1-1数控机床的产生与发展.ppt

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1、福建省南平市工业技术学校教师：刘敏惠数控加工工艺学目录第一章：数控机床概述第二章：数控机床的机械结构第三章：数控加工工艺基础第四章：数控加工用刀具与夹具系统第五章：数控机床切削加工工艺第六章：数控电加工工艺附录：数控基本术语第一章数控机床概述一、数控机床的产生数控机床产生原因1.满足多品种、小批量的自动化生产2.灵活的、通用的、能够适应产品频繁变化数控机床的定义1.数控：用数字数据的装置（简称数控装置），在运行过程中，不断地引入数字数据，从而对某一生产过程实现自动控制。2.数控机床：采用了数字控制的机

2、床二、数控系统的发展1952年，美国帕森斯公司和麻省理工学院研制成功了世界上第一台数控机床。半个世纪以来，数控技术得到了迅猛的发展，加工精度和生产效率不断提高。数控机床至今已经历了两个阶段和六代的发展。第1代数控机床：1952年～1959年采用电子管元件构成的专用数控装置（NC）。第2代数控机床：从1959年开始采用晶体管电路的NC系统。第3代数控机床：从1965年开始采用小、中规模集成电路的NC系统。以上三代都是采用专用计算机的硬逻辑数控系统。装有这类数控系统的机床为硬件数控机床，简称NC机床。第4

3、代数控机床：从1970年开始采用大规模集成电路的小型通用电子计算机控制的系统（CNC）。第5代数控机床：从1974年开始采用微型计算机控制的系统（MNC）。第六代数控机床：基于工控PC机后三代为第二阶段，称作计算机软件数控，简称CNC从1952年第一台数控机床，经历了两个阶段和六代的发展电子管晶体管集成电路小型计算机微处理器工控PC机的通用CNC系统电子管晶体管第一阶段：硬件连接数控（CN）集成电路小型计算机微处理器第二阶段：计算机软件数控（CNC）工控PC机的通用CNC系统第一章数控机床概述2、数控

4、机床技术发展趋势高速、高效加工高精密、超精密加工高可靠性工序复合化和复合加工智能化、网络化、柔性化和集成化并联机床技术1）高速、高效加工高速CPU芯片：主轴高速化，采用电主轴采用全数字交流伺服机床动、静态性能的改善现代数控系统已经逐步由16位CPU过渡到32位CPU。日本产的FANUCl5系统开发出64位CPU系统，能达到最小移动单位0.1μm时，快进速度达240m/min，可获得复杂型面的精确加工加速度达2g主轴转速已达200,000r/min换刀速度少于1s2）高精密、超精密加工提高机械的制造和装

5、配精度；采用高速插补技术，以微小程序段实现连续进给，使CNC控制单位精细化采用高分辨率位置检测装置，提高位置检测精度（日本交流伺服电机已有装上1000000脉冲/转的内藏位置检测器，其位置检测精度能达到0.01μm/脉冲）位置伺服系统采用前馈控制与非线性控制等方法采用反向间隙补偿、丝杆螺距误差补偿和刀具误差补偿等技术设备的热变形误差补偿和空间误差的综合补偿技术。研究表明，综合误差补偿技术的应用可将加工误差减少60％～80％。数控机床和数控系统的发展随着先进生产技术的发展，要求现代数控机床向高速度、高精

6、度、高可靠性、智能化和更完善的功能方向发展。1．高速度、高精度化高速化指数控机床的高速切削和高速插补进给，目标是在保证加工精度的前提下，提高加工速度。这不仅要求数控系统的处理速度快，同时还要求数控机床具有大功率和大转矩的高速主轴、高速进给电动机、高性能的刀具、稳定的高频动态刚度。高精度包括高进给分辨率、高定位精度和重复定位精度、高动态刚度、高性能闭环交流数字伺服系统等。数控机床由于装备有新型的数控系统和伺服系统，使机床的分辨率和进给速度达到0.1μm(24m／min)，lμm(100~240m／m

7、in)，现代数控系统已经逐步由16位CPU过渡到32位CPU。日本产的FANUCl5系统开发出64位CPU系统，能达到最小移动单位0.1μm时，最大进给速度为100m／min。FANUCl6和FANUCl8采用简化与减少控制基本指令的RISC(ReducedInstructionSetComputer)精简指令计算机，能进行更高速度的数据处理，使一个程序段的处理时间缩短到0.5ms，连续lmm移动指令的最大进给速度可达到120m／min。日本交流伺服电动机已装上每转可产生100万个脉冲的内藏位置检测

8、器，其位置检测精度可达到0.01mm／脉冲及在位置伺服系统中采用前馈控制与非线性控制等方法。补偿技术方面，除采用齿隙补偿、丝杠螺距误差补偿、刀具补偿等技术外，还开发了热补偿技术，减少由热变形引起的加工误差。2“开放式”要求新一代数控机床的控制系统是一种开放式、模块化的体系结构：系统的构成要素应是模块化的，同时各模块之间的接口必须是标准化的；系统的软件、硬件构造应是“透明的”、“可移植的”；系统应具有“连续升级”的能力。为满足现代机械加工的多样化需求，新