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数 控 技 术

数 控 技 术. 数 控 技 术. 目 标. 掌握数控机床的组成及各部分的作用与功能 掌握数控机床的工作原理 了解数控机床的分类 了解数控机床的特点 了解数控机床及数控技术的发展. 数控技术. 给机械制造业带来了革命性的变化. 现代数控技术. 成为制造业实现自动化、柔性化、 集成化生产的基础技术. 数控机床. 是发展现代机械制造技术必需的基础设备. 的高低，数控机床拥有量的多少是 衡量一个国家工业现代化水平的重 要标志. 数控技术水平. 第一章 概论. 图片. 图片. 图片. 图片. 图片. 图片.

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  1. 数 控 技 术 数 控 技 术

  2. 目 标 • 掌握数控机床的组成及各部分的作用与功能 • 掌握数控机床的工作原理 • 了解数控机床的分类 • 了解数控机床的特点 • 了解数控机床及数控技术的发展

  3. 数控技术 给机械制造业带来了革命性的变化 现代数控技术 成为制造业实现自动化、柔性化、 集成化生产的基础技术 数控机床 是发展现代机械制造技术必需的基础设备 的高低，数控机床拥有量的多少是 衡量一个国家工业现代化水平的重 要标志 数控技术水平 第一章概论

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  10. 第一节 数字控制技术 • 数字控制（NC Numerical Control） 以数字量作为控制信息量 • 计算机数字控制（CNC Computer Numerical Control） 数字控制系统的特点： • 可用不同字长表示不同精度的信息; • 利用算术运算进行复杂的信息处理; • 利用逻辑运算实现按不同指令进行不同方式的信息处理， 用软件实现柔性加工；

  11. 第一节 数字控制技术 • 机床数控技术— 以数字化的信息实现机床控制 • 数控机床— 采用数字化的信息控制的机床 • 数字控制与顺序控制

  12. 测 量 装 置 I/O 设 备 计算机 数 控 装 置 进给伺服单元 进给运动 PLC 主轴伺服单元 主轴运动 操作 面板 电 气 回 路 辅助装置 第二节 数控机床的构成

  13. 第二节 数控机床的构成 (一) 程序编制及程序载体 (二) 输入装置 (三) 数控装置及强电控制装置 伺服驱动系统及位置检测装置 (四）

  14. 第四节 数控系统分类 • 按控制方式分 • 点位控制数控系统 • 轮廓控制数控系统 平面轮廓加工的 数控系统 空间轮廓加工的 数控系统 • 按有无反馈分 • 开环控制数控系统 • 闭环控制数控系统

  15. 第四节 数控系统分类 • 按性能分 • 经济型数控系统 • 普及型数控系统 • 高级型数控系统

  16. 经 济 型 普 及 型 高级型 CPU 8位 1~2个 16位 32位 联动轴数 ≤3 ≤5 ≥5 分辨率 0.005~0.01 1 um ≤1um 进给速度 6~8m/min ≤24m/min ≥24m/min 伺服驱动 开环，步进式 交流/直流 半闭/全闭 数字化交流/直流，全闭 显示 LCD，LED CRT，字符/图形 CRT，图形 通信 RS232简单通信 RS232DNC通信接口 高性能通信接口，联网 第四节 数控系统分类

  17. 第五节 数控技术发展趋势 • 高精度 • 超精密加工进入了纳米（0.001µm ）级； • 机床回转精度达0.01µm ； • 加工圆度为0.1µm ； • 表面粗糙度为Ra=0.03µm ；

  18. 第五节 数控技术发展趋势 实例： 液浮陀螺球面的球度 0.2-0.5µm ； 空对空导弹红外接受器的非球面反射镜的形状误差 0.1-0.3µm ； 激光打印机的平面反射镜和录像机磁头的平面度要求为0.04µm ，粗糙度为0.02µm ； 高精度轴承的滚动体圆度要求小于0.5µm ； 轿车气缸的缸体和连杆两端的圆孔的圆柱度要求<1µm

  19. 第五节 数控技术发展趋势 高速度，高效率 高速进给，高响应伺服 主轴高速回转，高刚度，高速传动，冷却高速 FANUC FS15系列CNC，多个32位CPU进行分散控制和处理， 最小设定单位在 0.1µm 时，进给速度可达24m/min； 最小设定单位在 1µm 时，进给速度可达240m/min 日本新泻铁工所的V240立式MC主轴转速高达50000RPM， 加工一个NAC55钢模具，用陶瓷刀具只需求12MIN， 而在普通机床上需9小时；

  20. 第五节 数控技术发展趋势 • 复合化 • 工序复合化 一次安装，完成多工序多表面加工。 刀库，机械手，主轴箱库，可交换工作台； • 功能复合化 车铣中心

  21. 第五节 数控技术发展趋势 • 智能化 • 自适用控制技术 • 专家系统 • 故障自诊断 • 智能化交流伺服驱动装置

  22. 第五节 数控技术发展趋势 • 开放式结构 定义（IEEE）：具有在不同的工作平台上均能实现系统功能、且可以与其他的系统应用进行互操作的系统。 • 开放式数控系统特点： • 系统构件（软件和硬件）具有标准化(Standardization)与多样化( Diversification)和互换性(Interchangeability)的特征 • 允许通过对构件的增减来构造系统，实现系统“积木式”的集成。构造应该是可移植的和透明的；

  23. 第五节 数控技术发展趋势 • 向未来技术开放：由于软硬件接口都遵循公认的标准协议，只需少量的重新设计和调整，新一代的通用软硬件资源就可能被现有系统所采纳、吸收和兼容，这就意味着系统的开发费用将大大降低而系统性能与可靠性将不断改善并处于长生命周期； • 标准化的人机界面：标准化的编程语言，方便用户使用，降低了和操作效率直接有关的劳动消耗；

  24. 第五节 数控技术发展趋势 • 向用户特殊要求开放：更新产品、扩充能力、提供可供选择的硬软件产品的各种组合以满足特殊应用要求，给用户提供一个方法，从低级控制器开始，逐步提高，直到达到所要求的性能为止。另外用户自身的技术诀窍能方便地融入，创造出自己的名牌产品； • 可减少产品品种，便于批量生产、提高可靠性和降低成本，增强市场供应能力和竞争能力。

  25. 数控功能 应用程序 软件配置 单元 应用程序接口 NC构件库 实时多任务操作系统RTM 硬件配置 单元 DOS(WINDOWS) 数控系统 基本硬件 标准计算机硬件 第五节 数控技术发展趋势 • 开放式数控装置的概念结构

  26. 第五节 数控技术发展趋势 • 国内外开放式数控系统的研究进展 • 美国：NGC( The Next Generation Work-station/Machine Controller)和OMAC(Open Modular Architecture Controller)计划 • 欧共体：OSACA（Open System Architecture for Control within Automation Systems)计划 • 日本：OSEC(Open System Environment for Controller)计划 • 华中I型——基于IPC的CNC开放体系结构 • 航天I型CNC系统——基于PC的多机CNC开放体系结构

  27. 第六节 NC机床的发展动向 MC：定位精度±2.5μm，重复定位精度1μs, S>1000r/min Fmax=36~40m/min，换刀时间T ~ T 1S，切削~切削 <2s 1. 数控加工中心机床MC (Machining Center) 现代MC：① 在NC镗或铣床上加ATC ② MC上加自动分度回转工作台或自动转角度的 主轴头，一次装夹完成多面、多角度加工 ③ MC上带交换工作台

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