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第1章 数控技术概论

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第一章 数控机床概论

第一章 数控机床概论

第一章 概论
1
（2）模块化、专门化与个性化；智能化；柔性化和集成化 模块化、专门化与个性化：机床结构模块化，数控功能专门 化，机床性能价格比显著提高并加快优化。个性化是近几年 来特别明显的发展趋势。 智能化：智能化的内容包括在数控系统中的各个方面：为追 求加工效率和加工质量方面的智能化，如自适应控制，工艺 参数自动生成；为提高驱动性能及使用连接方便方面的智能 化，如前馈控制、电机参数的自适应运算、自动识别负载自 动选定模型、自整定等；简化编程、简化操作方面的智能化， 如智能化的自动编程，智能化的人机界面等； 柔性化和集成化：柔性自动化技术是制造业适应动态市场需 求及产品迅速更新的主要手段，是各国制造业发展的主流趋 势，是先进制造领域的基础技术。
第一章 概论
1
3.
按伺服控制方式分类
1. 开环控制数控机床 开环控制系统的特点是不带反馈检测装置。这种数控机床主 要使用步进电机。数控装置经过控制运算发出脉冲信号，每 一脉冲信号使步进电机转动一定的角度，通过滚珠丝杠推动 工作台移动一定的距离。
开环控制系统图
第一章 概论
1
2. 闭环控制系统 闭环控制系统是指在机床的运动部件上安装位置测量装置。 是在机床移动部件位置上直接装有直线位置检测装置，将检 测到的实际位移反馈到数控装置的比较器中，与输入的原指 令位移值进行比较，用比较后的差值控制移动部件作补充位 移，直到差值消除时才停止移动，达到精确定
第一章 概论
1
1.4.2 数控机床的使用特点
1. 对操作维修人员的技术水平要求较高 2. 对夹具和刀具的要求较高 单件生成时，一般采用通用夹具，成批量生成时，为节省加 工时间，应采用专用夹具，而且夹具应该定位可靠，能自动 夹紧或松开工件，具有良好的排屑、冷却结构。

第01章机床数控技术概论

第01章机床数控技术概论

1.2 数控机床的特点
1.3 数控机床的组成结构及工作原理 1.4 数控机床的分类
前言
21世纪机械制造业的竟争，其 实质是数控技术的竟争。
覆盖领域：(1)机械制造技术；(2)信 息处理、加工、传输技术；(3)自动控制 技术；(4)伺服驱动技术；(5)传感器技术； (6)软件技术
1.1 数控机床的产生与发展
1.1.2 数控机床的发展简况
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。
第4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
1．计算机直接数控系统
所谓计算机直接数控（Direct
Numerical Control，DNC）系统，即使用
一台计算机为数台数控机床进行自动编程，
编程结果直接通过数据线输送到各台数控
机床的控制箱。
2．柔性制造系统
柔性制造系统（Flexible Manufacturing System，FMS）也叫做计 算机群控自动线，它是将一群数控机床用 自动传送系统连接起来，并置于一台计算 机的统一控制之下，形成一个用于制造的 整体。
二、数控机床的适用范围
1.批量小而又多次重复生产的零件； 2.几何形状复杂的零件； 3.贵重零件加工； 4.需要全部检验的零件； 5.试制件。
1.3 数控机床的组成结构及工作原理
1.3.1 数控机床的组成 1．控制介质
数控机床工作时，不需要操作工人 直接操纵机床，但机床又必须执行人的 意图，这就需要在人与机床之间建立某 种联系，这种联系的中间媒介物即称为 控制介质。

数控技术第1章绪论

数控技术第1章绪论
和可靠性。
电子制造业
数控技术用于电子产品 的精密制造和加工，如 半导体芯片、液晶显示
器等。
02 数控机床的组成与工作原 理
数控机床的组成
数控装置
数控装置是数控机床的核心部分，负责接收输入的加工信 息，经过译码、运算处理后，输出相应的控制指令，控制 机床各部件的运动。
主轴系统
主轴系统是数控机床的重要部分，用于驱动刀具进行切削 运动，通常包括主轴电机、主轴箱、主轴轴承等部件。
数控技术第1章绪论
目录
• 数控技术概述 • 数控机床的组成与工作原理 • 数控编程基础 • 数控技术的发展趋势与挑战
01 数控技术概述
数控技术的定义
数控技术（Numerical Control，简称NC）：是一种基于数字计算机和自动控制理 论的制造技术，通过编程控制机床或其他制造设备的运动，实现零件的加工和制造。
随着计算机集成制造系统（CIMS）和智能制造的兴起，数控技术不断向高精度、高速度、高 智能化方向发展。
数控技术的应用领域
机床制造业
数控技术广泛应用于机 床的加工和制造，包括 数控车床、数控铣床、
数控磨床等。
汽车制造业
数控技术用于汽车零部 件的加工和装配，提高 了生产效率和产品质量。
航空航天制造业
数控技术用于航空航天 器的精密制造和加工， 确保了零部件的高精度
04 数控技术的发展趋势与挑 战
数控技术的发展趋势
01
智能化
随着人工智能和大数据技术的进步，数控技术正朝着智能化方向发展。
智能数控系统能够实现自适应加工、故障预测和自动优化等功能，提高
加工效率和精度。
02
复合化
为了满足制造业对多品种、小批量、定制化生产的需求，数控技术正朝

数控技术-概论

数控技术-概论

2、机床数字控制的原理 （1）在钻削、镗削、攻螺纹中
KQ
P
R
（2）在轮廓加工中
允许的误差范围之内，用沿曲线的最小单位移动量合成的分段运动代替 任意曲线运动，以得出所需要的运动，是数字控制的基本构思之一。轮 廓控制也称轨迹控制，特点是对坐标的移动量和各坐标的速度同时进行 控制
（3）插补技术（直线、圆弧抛物线、螺旋线、极坐标、样条曲线、曲面插补）
插补：在被加工轨迹的起点和终点之间，插进许多中间点，进行 数据的密化工作，然后用已知线型逼近
3、数控机床的组成及特点
信息输入、数控装置、伺服驱动及检测反馈、机床本体、机电接口
（1）信息输入
早期：纸带、磁带 现在：磁盘；MDI；手动脉冲发生器；上位机
（2）数控装置（数控机床的核心）
组成：CPU、存储器、总线、相应的软件
课程内容
第一章 概论 第二章 数控加工的程序编制 补充基于UGCAM的自动编程 第三章 计算机数控装置的插补原理 补充机床结构 第四章 计算机数控装置 第五章 数控检测装置 第六章 数控伺服系统
数
加
控
工
铣
中
床
心
加 工 中 心
数控钻床
1.1 数控机床的基本概念
数控机床是制造装备的主流装备
•
船舶制造装备
作用过程：接受到输入信息后，经过译码、轨迹计算、插补计算和补偿计算， 再给各个坐标的伺服驱动系统分配速度、位移指令。
具体功能： 1）多轴联动、多坐标控制 2）多种函数的插补 3）多种程序输入功能 4）信息转换功能 5）补偿功能 6）多种加工方式的选择 7）故障自诊断 8）显示功能 9）通讯联网，等等
汽车制 造装备
IC装备
军工 制造装备

第1章机床数控技术概论

第1章机床数控技术概论

第1章机床数控技术概论
1.1数控技术发展概述
数控技术，是利用数据处理用计算机指挥机器工具来进行机械加工的
技术。

它可以将加工工艺、制造要求及加工条件记录在计算机内，提高了
加工的质量、精度和速度。

数控技术是现代制造业的主要技术，广泛应用
于机械、航空航天、汽车、工矿企业等行业，在大规模实现个性化制造，
改变传统制造方式及技术，提高了生产力和产品质量，改善了生产条件，
提高了劳动生产率，实现了精密加工的可能。

从上世纪50年代起，数控技术就开始了研究和发展，形成了工业上
应用最为广泛的数控设备，数控机床。

数控机床目前已经成为机械加工行
业的主要设备，它结合了计算机、机械、检测和测量等技术，具有高精度、高速度、自动化程度高等特点，在机械加工中得到了广泛的应用。

数控技术的发展已经取得较好的成绩，极大地改变和提高了传统机械
加工的工作效率。

无论是加工小件、复杂曲面还是加工特殊材料，数控机
床都可以实现，为实现高精度、高效率的加工提供了有力的保证。

1.2数控机床的通用结构
数控机床一般由主轴系统、工作台系统、进给系统和控制系统组成。

主轴系统由电机、传动装置和主轴组成。

机床数控技术 第五版 第一章 数控技术概论

机床数控技术 第五版 第一章 数控技术概论
2.闭环数控机床
1.3 数控机床的分类
第1章 数控技术概论
3.半闭环数控机床
1.3 数控机床的分类
第1章 数控技术概论
1.3 数控机床的分类
1.3.4 按功能水平分类
按数控系统功能水平的不同 , 数控机床可分为低 、 中 、 高三档 , 这种 分类方式在我国被广泛使用 。 低 、 中 、 高档的界线是相对的 , 不同时期的 划分标准有所不同 。 就目前的发展水平来看 , 可以根据表 1-2 所列举的功能 指标进行数控系统档次的区分 。 其中 , 中 、 高档一般称为全功能型数控或 标准型数控 。 在我国还有经济型数控的提法 , 经济型数控属于低档数控 ,是 由单片机和步进电动机组成的简易数控系统 , 或者是其他功能简单 、 价格较 低廉的数控系统 。 经济型数控系统主要用于车床 、 线切割机床以及由用户 自行改造的旧机床等 。
数控机床是指装备了计算机数控系统的机床 , 简称 CNC 机床 。
第1章 数控技术概论
1.2 数控机床的组成
3.数控技术(Numerical Control Technology)
数控技术是指用数字化信息对某一对象进行控制的技术 , 被控制对象可以是位移 、 转角 、 速度等机械量 , 也可以是温度 、 压力 、 流量 、 颜色等物理量 , 这些量的量值不仅可以测量 ,而 且可以经 A/D 或 D/A 转换 , 用数字信号来表达或控制 。 数控技术是近代发展起来的一种自动控 制技术 , 是机械加工现代化的重要基础与关键技术 。
早期的计算机运算速度低 , 不能适应数控机床实时控制的要求 , 人们只好 用与门 、 或门 、非门等数字逻辑电路 “ 搭 ” 成一台专用计算机作为数控系 统 , 这就是硬件连接数控 , 简称数控(NC)。 随着电子元器件的发展 , 硬件连接 数控阶段经历了三代 :

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1-1-2 数控技术发展的几个主要阶段
电子管
晶体管和印 刷电路板
计算机数控 装置
小规模的集 成电路
微计算机数 控装置
基于PC的通 用CNC系统
1-1-3 我国数控技术发展概况
1958年 开始研制 1966年 第一台晶体管数控系统 1970年 集成电路数控系统
1-1-4 数控技术发展趋势
高精度 高速度 高可靠性 高智能化 高通信功能
。2020年11月18日星期三上午11时24分13秒11:24:1320.11.18
• •
T H E E N D 15、会当凌绝顶，一览众山小。2020年11月上午11时24分20.11.1811:24November 18, 2020
16、如果一个人不知道他要驶向哪头，那么任何风都不是顺风。2020年11月18日星期三11时24分13秒11:24:1318 November 2020
1-2 数控机床的工作原理及基 本组成
1-2-1 数控机床的工作原理
数控机床是按数字形式给出的指令进行加工
1-2-2数控机床的组成
加
输
数
工
入
控
程装系
序
置
统
伺服系统
机
械
部
辅助控制装置
分
反馈系统
1-3 数控机床的分成型机床 3．特种加工机床 4．其它类
1-3-2按控制系统功能分类
• 13、志不立，天下无可成之事。20.11.1820.11.1811:24:1311:24:13November 18, 2020
• 14、Thank you very much for taking me with you on that splendid outing to London. It was the first time that I had seen the Tower or any of the other famous sights. If I'd gone alone, I couldn't have seen nearly as much, because I wouldn't have known my way about.

第章数控加工技术概论

目录页
• 2）朱晓春主编，《数控技术》，机械工业出版社，
2006.1
• 3）龙飞主编，《MastercamX应用基础教程》， 上海科学普及出版社，2008.2
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第一章 数控加工技术概论
目录
1.1 数控加工技术的基本概念
一、基本概念 二、数控机床的工作原理 三、数控加工特点 四、数控机床的主要性能指标
1.1数控加工技术的基本概念
一、基本概念
1、数字控制（Numerical Control，NC）， 简称数控：就是用数字化的信息对机床的运动 及其加工过程进行控制的一种方法。 例：数控程序指令N30 G90 G01 X35.0 Y279.3 Z-429.7 S1000 T02 F500 M07；
2、数控系统（Numerical Control System） 实现数字控制的装置。以计算机为核心的数控 系统称为计算机数控系统（Computer Numerical Control ），简称CNC系统.
• 课程的任务:是以数控机床为对象，研究数字 控制系统的工作原理、组成及其在数控机床 上的应用。通过本课程的学习，使学生掌握 数控技术的基本原理和基础知识，掌握数控 编程方法和技术，学会合理选用计算机数控 系统，培养学生正确使用数控设备的能力。
1.1 基本概念 1.2 数控机床的组 成与分类 1.3 数控加工技术 的发展
第一章 数控加工技术概论
二、数控机床的工作原理 1、数控机床的基本工作过程
零 件 处理 图 样
程 序 格式 设 计
程 记录 指令信息
序 编 输入
输入
制
输入装置
送进
数 控 命令
装
置
伺 服 驱动

第1章数控技术概论


点位控制(Point to Point Control )： 严格控制点到点之间的距离，而与所走的路径无关 。 轮廓加工控制(Contouring Control)： 不仅对坐标的移动量进行控制，而且对各坐标的速度 及它们之间的比率都要进行严格控制，以便加工出给 定的轨迹。 机床的数字控制是由数控系统完成的。数控能接收零 件图纸加工要求的信息，进行插补运算，实时地向各 坐标轴发出速度控制指令。伺服驱动装置能快速响应 数控装置发出的指令，驱动机床各坐标轴运动，同时 能提供足够的功率和扭矩。
25
中国机床消费额占全球机床销售总额的比 重已达到24％。
中国
世界机床制造业的发动机
26
中国机床工业的现状：拥有量大，构成比落后， 低档多、中高档少，成套性差，劳动生产率低 下。机床工业产业相对分散，人均机床产值是发 达国家的1/6~1/10，是日本人均产值的1/17。
我国整个机床工业从业人员有22万人之多（美国有4万 人、德国有6.7万人、日本有3.8万人），
排序 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 小计 世界总值 国别（地区） 日本 德国 中国 意大利 韩国 中国台湾 美国 瑞士 西班牙 巴西 产值（百万美元） 14443.5 12725.4 11190.0 7272.7 4550.0 4378.0 3578.0 3323.8 1436.8 1157.8 64056.0 70857.5 世界产值占比 （%） 20.3 17.8 15.7 10.2 6.4 6.1 5.0 4.7 2.0 1.6 89.8 100
公司名称 通快 山崎·马扎克 吉德曼 大隈 天田 MAG 森精机 沈阳机床 Jtekt 大连机床 斗山·英维高 阿奇·夏米尔 舒勒 牧野 哈斯 百超 伊玛格 格里申 日平富山 因代克斯

数控技术培训第一章数控技术概论教学课件


第1章 数控技术概论
1.1 数字控制的基本概念 1.1.2 机床数字控制的原理 数控机床的加工，首先要将被加工零件图纸上的 几何信息和工艺信息用规定的代码和格式编写成加工 程序，然后将加工程序输入数控装置，按照程序的要 求，经过数控系统信息处理、分配，使各坐标移动若 干个最小位移量，实现刀具与工件的相对运动，完成 零件的加工。
X
L 2
L L △ 3△ Y 4
X
L 5
L 1
L 6
L Y
T
轮廓控制
原理：在允许的误差范 围内,从微观上看,用沿直 线（精 确地说，沿逼近函 数）的各轴最小单位移动 量合 成的分段 运动来代 替曲线运动，从而加工出 轮廓。通常最小单位量为 0.001mm表示.
第1章 数控技术概论
1.1 数字控制的基本概念 1.1.2 机床数字控制的原理 名词术语 1. 点位控制：控制点到点的距离； 2. 轮廓控制：控制轮廓加工，实时控制位移和速度； 3. 分辨率：闭环数控机床的最小监测单位，也叫设定单位。 它代表了数控系统和数控机床的精度。 脉冲当量：数控系统中，一个指令脉冲代表的位移量(开环)； 4. 插补:是用被加工轨迹的有限信息（如起点和终点之间）， 计算插进刀具运动的许多中间点，进行数据点的密化工作， 然后用已知线型逼近，( 如直线、圆弧等）。 插补的两层含义：基本线型的形成及如何分段逼近。
第1章 数控技术概论
1.1 数字控制的基本概念 1.1.1 什么是机床的数字控制 机床的数字控制包括：轨迹控制和开关量控制。 直线、圆弧及其它各种平面,空间轨迹。由插 轨迹控制： 补指令实现。插补指令越丰富，数控功能越强。 开关量控制：为配合数控加工，所需要的开关动作控制， 如程序停、冷却液开停、主轴正反转等等。由辅助功能指 令实现。
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AM20.11.1220.11.12
•
1、
功的路 。20.11.1220.11.12Thursday, November 12, 2020
成功源于不懈的努力，人生最大的敌人是自己怯懦
•2、Biblioteka 。0 6:09:27 06:09:2 706:091 1/12/2 020 6:09:27 AM
每天只看目标，别老想障碍
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3、
。20.1 1.1206: 09:270 6:09Nov -2012-Nov-20
我们必须在失败中寻找胜利，在绝望中寻求希望
•
9、
。上 午6时9 分27秒 上午6时 9分06:0 9:2720. 11.12
• 10、一个人的梦想也许不值钱，但一个人的努力很值 钱。11/12/2020 6:09:27 AM06:09:272020/11/12
• 11、在真实的生命里，每桩伟业都由信心开始，并由 信心跨出第一步。11/12/2020 6:09 AM11/12/2020 6:09
。2 020年1 1月12 日星期 四上午6 时9分2 7秒06:0 9:2720. 11.12
人生就像骑单车，想保持平衡就得往前走
•
7、
。202 0年11 月上午6 时9分2 0.11.12 06:09Novembe r 12, 2020
•
8、业余生活要有意义，不要越轨。20 20年11 月12日 星期四 6时9分 27秒06 :09:271 2 November 2020
1、点位控制
2、直线控制
3、轮廓控制
1-3-3 按伺服控制方式分类
1、开环控制（无反馈）
2、闭环环控制（全反馈） 直接检测工作台的位移量
3、半闭环控制（半反馈） 检测丝杠的转角，反馈环内不包含工作台
1-3-4 按数控系统的功能水平分类
分为高档、中档、低档三种
本章结 束
每一个成功者都有一个开始。勇于开始，才能找到成
宁愿辛苦一阵子，不要辛苦一辈子
•
4、
。06:0 9:2706: 09:270 6:09Thursday, November 12, 2020
• •
积极向上的心态，是成功者的最基本要素 5、
。20.1 1.1220. 11.120 6:09:27 06:09:2 7November 12, 2020
生活总会给你谢另一个谢机会，大这个机家会叫明天 6、
第1章 数控技术概论
1-1 1-2 1-3 1-4 1-5
数控技术的发展 数控机床的工作原理及基本组成 数控机床的分类 数控机床的特点和应用范围 典型数控系统简介
1-1 数控技术的发展
1-1-1 数控机床的出现
1952年 1953年 1959年 1967年 1970年后
第一台数控机床 开始研制自动编程系统 加工中心诞生 柔性制造系统(FMS) 微处理器数控系统广泛应用
1-1-2 数控技术发展的几个主要阶段
电子管
晶体管和印 刷电路板
计算机数控 装置
小规模的集 成电路
微计算机数 控装置
基于PC的通 用CNC系统
1-1-3 我国数控技术发展概况
1958年 开始研制 1966年 第一台晶体管数控系统 1970年 集成电路数控系统
1-1-4 数控技术发展趋势
高精度 高速度 高可靠性 高智能化 高通信功能
1-2 数控机床的工作原理及基 本组成
1-2-1 数控机床的工作原理
数控机床是按数字形式给出的指令进行加工
1-2-2数控机床的组成
加
输
数
工
入
控
程装系
序
置
统
伺服系统
机
械
部
辅助控制装置
分
反馈系统
1-3 数控机床的分类
1-3-1按加工方式分类
1．切削机床 2．成型机床 3．特种加工机床 4．其它类
1-3-2按控制系统功能分类