先进制造装备及技术 PPT课件
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先进制造技术概述(PPT 30页)
图18-1 制造自动化发展的五个阶段
一、数控加工技术
数控机床集传统的机械制造技术、计算机技术、 现代控制技术、传感检测技术、信息处理技术、 网络通讯技术、液压气动技术、光机电技术于 一体，是现代制造技术的基础。它的广泛使用 给机械制造业的生产方式、产品结构、产业结 构带来了深刻的变化。数控机床是制造业实现 自动化、柔性化、集成化生产的基础，是关系 到国家战略地位和体现国家综合国力的重要基 础性产业，其水平的高低及拥有量是衡量一个 国家工业现代化水平的重要标志。
图18-2 FMS的基本组成
2．自动加工系统
加工系统主要由数控机床、加工中心等 加工设备；工件清洗、在线检测等辅助 设备构成。加工设备在工件、刀具和控 制三个方面都具有可与其它子系统相连 接的标准接口。加工系统的性能直接影 响着FMS的性能，加工系统也是FMS中 耗资最多的部分，因此恰当地配置和选 用加工系统是FMS成功与否的关键。
第一节 柔性自动化加工技术
制造自动化是制造业发展的标志，通常将 制造自动化的发展分为五个阶段。从早期的满 足大批大量生产要求的刚性自动化，发展到以 计算机数控为基础的柔性自动化，依靠了许多 基础单元技术、系统集成技术及其相关装备的 长足发展。其中，计算机数字控制技术 （CNC）、分布式数字控制技术（DNC）、 柔性制造系统（FMS）等的发展，已能较好地 解决多品种、中小批量的自动化加工问题。
二、精益生产
美国曾以福特方法（即用于汽车生产的 流水线技术）赢得了全世界制造技术的 优势，但是，这种优势因当今市场需求 的发生变化而逐渐丧失，而日本的绝大 多数企业在借鉴福特方法的基础上，不 断更新技术和改进管理，适应了不断变 化着的市场需求，创造出了一种“全企 业的灵活的生产系统”。
三、绿色制造
先进制造技术教学课件PPT先进制造工艺技术.ppt
19子线分析
手段：优化加工方法；开发和研制新型刀具材料；研
制超精密机床；对加工精度进行监控。
2020/7/2
7
21世纪的超精密加工将向分子级、原子级精度推进
2020/7/2
8
（2）切削加工速度迅速提高
刀具材料发展。
2020/7/2
9
20世纪前，碳素钢，耐热温度低于200ºC，切削速度不超 过10m/min；
、电火花、激光切割；
• 堆积成形 将材料有序地合并 堆积成形，如快速原形制造、焊 接等。
2020/7/2
6
二、先进制造工艺的产生和发展
先进制造工艺是在传统的机械制造工艺基础上发展来的， 优化后的工艺和新型加工方法。是核心和基础。
（1）制造加工精度不断提高
18世纪，其加工精度为1mm； 19世纪末，0.05mm； 20世纪初，μm级过渡； 20世纪50年代末，实现了μm级的加工精度； 目前达到10nm的精度水平。
1900
2020/7/2
普通加工
加工设备 车床,铣床
精密车床 磨床
测量仪器 卡尺
百分尺 比较仪
精密加工
坐标镗床 坐标磨床
气动测微仪 光学比较仪
金刚石车床 光学磁尺
精密磨床
电子比较仪
超精密加工
超精密磨床 激光测长仪 精密研磨机 圆度仪轮廓仪
超高精密磨床 激光高精度 超精密研磨机 测长仪
1920 1940
代 码
名称
0
1
2
3
4
5
6
7 89
中类名称
0 铸造
砂型铸造 特种铸造
1 压力加工
锻造
轧制
冲压 挤压 旋压 拉拔
机械制造--先进制造技术PPT(18张)
第12章 先进制造技术简介
12.1.3 先进制造技术的发展趋势
1.集成化 2.柔性化 3.智能化 4.虚拟化 5.绿色化 6.高精度
第12章 先进制造技术简介
12.2 计算机辅助工艺规程设计（CAPP）
计 算 机 辅 助 工 艺 规 程 设 计 （ Computer Aided Process Planning），简称 CAPP。它利用计算机的快速处理信息功能和具 有各种决策功能的软件来自动生成工艺文件，是连接产品设计 与产品制造的桥梁。
第12章 先进制造技术简介
4.先进制造技术的动态性 先进制造技术没有一个固定的模式，是针对一定的应用目标，不断地吸收各种高新技术，
并将其渗透到制造系统的各个部分和制造活动的整个过程，而逐渐形成、不断发展的新技术， 因而其内涵不是绝对的，也不是一成不变的。反映在不同的时期，先进制造技术有其自身的特 点。
教学重点
1．了解先进制造技术的特点、体系结构和发展趋势。 2．理解计算机辅助工艺规程设计的分类。 3．明确计算机辅助工艺规程设计的基本工作过程和设计步骤。 4．了解先进制造技术和自动化工艺设计系统。
教学难点
了解先进制造技术和自动化工艺设计系统。
课时安排
4学时
主要概念
1．创成式CAPP系统 2．成组编码法 3．型面描述法 4．工艺数据库
5.先进制造技术应用的广泛性 先进制造技术包括了设计技术、自动化技术、系统管理技术，并将其综合应用于制造的全过 程，覆盖了产品设计、生产准备、加工与装配、销售使用、维修服务甚至回收再生等整个过程。 6.先进制造技术的系统性
先进制造技术比传统的制造技术更加重视技术与管理的结合，更加重视制造过程组织和管 理体制的简化以及合理化，从而产生了一系列先进的制造模式。
先进制造技术介绍PPT课件
通常型腔冷 却超过80% ， 流道系统冷却 超过60%时,塑 件就可以顶出。
•12
结果: X-deflection
图中显示了X方向的变形分布。箭头所指的区域向里移动了约0.3~ 0.4 mm•13。
结果: Y-deflection
图中显示了Y 方向的变形 分布。
箭头所指的 区域向里移 动了约1.1 ~ 1.2 mm。
2、 先进制造技术发展趋势
★ 制造产品：
加工精度
“精确化”
操作尺寸 物理特性
★ 制造过程：
市场响应
“快、省”
生产重组 优化配置
“极限化” “效、绿”
几何形体
物理性能
个性化、大批量 高效、低耗 无污染
★ 制造方法： 数字化设计
数字化控制 数字化管理
“自动化” “集成化” “网络化” “智能化”
•1
3、产品制造过程及先进制造技术应用
•3
模具计算机辅助设计CAD
• 典型的数字化设计效果图(作品)
•4
汽车仪表板
•5
二板模
•6
三板模具
•7
汽车覆盖件模具
•8
精密手机模具
•9
模具CAE分析 填充形式
填充型式较为 均匀，因此锁 模力不会过大。 在本方 案中, 从浇口 到填充末端的 距离很长，因 此需要采用合 适的保压工艺。
•10
其它区域的 变形都较为 均匀，因此， 只需考虑上 部区域的变 形。
•14
结果: Z-deflection
图中显示了z方向的变形分布。
•15
红箭头所指的区域向下移动了约0.7 mm。
•16
•17
模具CAM三轴加工
•18
•12
结果: X-deflection
图中显示了X方向的变形分布。箭头所指的区域向里移动了约0.3~ 0.4 mm•13。
结果: Y-deflection
图中显示了Y 方向的变形 分布。
箭头所指的 区域向里移 动了约1.1 ~ 1.2 mm。
2、 先进制造技术发展趋势
★ 制造产品：
加工精度
“精确化”
操作尺寸 物理特性
★ 制造过程：
市场响应
“快、省”
生产重组 优化配置
“极限化” “效、绿”
几何形体
物理性能
个性化、大批量 高效、低耗 无污染
★ 制造方法： 数字化设计
数字化控制 数字化管理
“自动化” “集成化” “网络化” “智能化”
•1
3、产品制造过程及先进制造技术应用
•3
模具计算机辅助设计CAD
• 典型的数字化设计效果图(作品)
•4
汽车仪表板
•5
二板模
•6
三板模具
•7
汽车覆盖件模具
•8
精密手机模具
•9
模具CAE分析 填充形式
填充型式较为 均匀，因此锁 模力不会过大。 在本方 案中, 从浇口 到填充末端的 距离很长，因 此需要采用合 适的保压工艺。
•10
其它区域的 变形都较为 均匀，因此， 只需考虑上 部区域的变 形。
•14
结果: Z-deflection
图中显示了z方向的变形分布。
•15
红箭头所指的区域向下移动了约0.7 mm。
•16
•17
模具CAM三轴加工
•18
《先进制造技术》PPT课件
一个小的方块，做成一个无盖的盒子。试确定裁 去的四个小方块的边长，以使做成的盒子具有最 大的容积。
解：设裁去的四个小方块的边长为x，则 盒子的容积可表示成x的函数
f(x)＝x(6-2x)2
2021/3/26
22
第二章
于是，上述问题可描述为
变量
x—设计变量
f(x)＝x(6-2x)2—目标函数
g(x)＝x>0 —约束条件
牛顿法（二阶梯度法） DFP变尺度法
Powell法（方向加速） 单纯形法
网格法
有约束 直接法
随机方向法
非线性 规划算
法
间接法
复合形法 拉格郎日乘子法
罚函数法
2021/3/26
可变容差法
34
第二章
优 化 设 计 步 骤
2021/3/26
35
第二章
4)优化设计举例 如图对称两杆桁架：
2P＝300KN，2L＝1500mm，H＝900mm， E＝2.1×105N/mm，ρ ＝7.85×103Kg/m3， σs＝350N/mm2，D＝25-60mm、B＝3-8mm。 求解：满足强度前提下桁架重量最轻时的管径D及壁 厚B。
材料特征分为整体材料特征、表面处理特征及
局部处理特征，整体材料特征作为零件的属性，包
括材料种类代号、性能、热处理方法等，表面处理
特征作为表面的属性，包括表面淬火、渗碳、渗氮
等。
2021/3/26
13
第二章
2021/3/26
14
第二章
2021/3/26
15
第二章
只需要建立两张表就能描述任一复杂的物体， 一是点（立体的顶点）表；二是边（点的连线） 表，如图所示棱锥体，表2-1和2-2即为其全部 几何信息
解：设裁去的四个小方块的边长为x，则 盒子的容积可表示成x的函数
f(x)＝x(6-2x)2
2021/3/26
22
第二章
于是，上述问题可描述为
变量
x—设计变量
f(x)＝x(6-2x)2—目标函数
g(x)＝x>0 —约束条件
牛顿法（二阶梯度法） DFP变尺度法
Powell法（方向加速） 单纯形法
网格法
有约束 直接法
随机方向法
非线性 规划算
法
间接法
复合形法 拉格郎日乘子法
罚函数法
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可变容差法
34
第二章
优 化 设 计 步 骤
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第二章
4)优化设计举例 如图对称两杆桁架：
2P＝300KN，2L＝1500mm，H＝900mm， E＝2.1×105N/mm，ρ ＝7.85×103Kg/m3， σs＝350N/mm2，D＝25-60mm、B＝3-8mm。 求解：满足强度前提下桁架重量最轻时的管径D及壁 厚B。
材料特征分为整体材料特征、表面处理特征及
局部处理特征，整体材料特征作为零件的属性，包
括材料种类代号、性能、热处理方法等，表面处理
特征作为表面的属性，包括表面淬火、渗碳、渗氮
等。
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第二章
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第二章
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第二章
只需要建立两张表就能描述任一复杂的物体， 一是点（立体的顶点）表；二是边（点的连线） 表，如图所示棱锥体，表2-1和2-2即为其全部 几何信息
先进制造技术(PPT 78页)
传统制造技术+信息技术+自动化技术+现代管理技术=先进制造技术
AMT特征
传统制造技术
仅驾驭生产过程 系统性 物质流和能量流
先进制造技术
能驾驭生产过程 物质流、信息流和能量流
仅指将原材料变为 贯穿从产品设计、加工制造到产品销售 广泛性 成品的加工工艺 的整个过程
集成性 动态性
学科专业单一、独 立，相互间界限分 明
尤里卡计划（EREKA）：1988年用5亿美元资助16个欧洲
国家、600家公司的165个合作性高科技研究开发项目。
信息技术研究发展战略计划（ESPRIT）：在13个成员
国向5500名研究人员提供了资助，明确设计原理、工厂自动化、 生产过程管理三大课题。
欧洲工业技术基础研究计划（BRITE）：重点资助材
1.社会经济发展背景
（1）消费需求：主题化、个性化和多样化，产品寿命周期缩短。
（2）全球性产业结构调整：制造商之间既有激烈竞争，又有基 于实力的合作。
（3）快速响应市场：满足已有和潜在顾客需求，主动适应市场， 引导市场，是赢得竞争，获取最大利润的关键。
先进制造技术产生的背景
2.科学技术发展背景
（1）制造技术在向宏观(制造系统)和微观(超精密加工)两 个方向发展
5.系统性
随着微电子、信息技术的引入，先进制造技术能驾驭信息生成、 采集、传递、反馈、调整的信息流动过程。先进制造技术是可以 驾驭生产过程的物质流、能量流和信息流的系统工程。
6.动态性
不断地吸收各种高新技术成果，将其渗透到企业生产的所有领域 和产品寿命循环的全过程，实现优质、高效、低耗、清洁、灵活 的生产。
先进制造技术的体系结构及分类
先进制造技术的体系结构
AMT特征
传统制造技术
仅驾驭生产过程 系统性 物质流和能量流
先进制造技术
能驾驭生产过程 物质流、信息流和能量流
仅指将原材料变为 贯穿从产品设计、加工制造到产品销售 广泛性 成品的加工工艺 的整个过程
集成性 动态性
学科专业单一、独 立，相互间界限分 明
尤里卡计划（EREKA）：1988年用5亿美元资助16个欧洲
国家、600家公司的165个合作性高科技研究开发项目。
信息技术研究发展战略计划（ESPRIT）：在13个成员
国向5500名研究人员提供了资助，明确设计原理、工厂自动化、 生产过程管理三大课题。
欧洲工业技术基础研究计划（BRITE）：重点资助材
1.社会经济发展背景
（1）消费需求：主题化、个性化和多样化，产品寿命周期缩短。
（2）全球性产业结构调整：制造商之间既有激烈竞争，又有基 于实力的合作。
（3）快速响应市场：满足已有和潜在顾客需求，主动适应市场， 引导市场，是赢得竞争，获取最大利润的关键。
先进制造技术产生的背景
2.科学技术发展背景
（1）制造技术在向宏观(制造系统)和微观(超精密加工)两 个方向发展
5.系统性
随着微电子、信息技术的引入，先进制造技术能驾驭信息生成、 采集、传递、反馈、调整的信息流动过程。先进制造技术是可以 驾驭生产过程的物质流、能量流和信息流的系统工程。
6.动态性
不断地吸收各种高新技术成果，将其渗透到企业生产的所有领域 和产品寿命循环的全过程，实现优质、高效、低耗、清洁、灵活 的生产。
先进制造技术的体系结构及分类
先进制造技术的体系结构
相关主题
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（7）机床本体
——进给系统（滚珠丝杠、滚动导轨）
5.2 数控机床及技术
（7）机床本体
——数控回转工作台
5.2 数控机床及技术
（7）机床本体
——刀具及自动换刀系统
5.2 数控机床及技术
5.2.3 数控机床的分类与特点
（1）分类
——按工艺用途分
金属切削类数控机床
金属成形类数控机床 数控特种加工机床 ——按伺服控制系统分 开环控制数控机床 闭环控制数控机床
（3）机床操作面板（Operator Panel）
——主要用于手动方式下对机床的操作以及自动方式下 对机床的操作或干预。
（4）数控面板
——主要由显示器、手动数据输入（Manual Data Input，简称MDI）键盘组成，又称为MDI面板。
5.2 数控机床及技术
（5）进给伺服系统
——由进给伺服单元和伺服电机组成，还应包括位置检测 反馈装置。 ——脉冲当量或最小设定单位，CNC装置每发出一个控制 脉冲，机床刀架或工作台的移动距离
Y T ΔLi ΔXi ΔL2 ΔL1 ΔL0 ΔYi
Δti
L
5.2 数控机床及技术
（2）坐标系
——数控机床坐标轴系及运动方向
+Y +Y +B +Z’
+X、+Y或+Z
+A 、 +B 或+C
+X’ +C +Z
+Z +X
+X +A +Y’
标准坐标系
5.2 数控机床及技术
（2）坐标系
——数控机床坐标轴系及运动方向
第5章 先进制造装备及技术
主要内容
5.1 制造自动化简述
5.2 数控机床及技术
5.3 加工中心 5.4 虚拟轴机床 5.5 工业机器人 5.6 装配线
5.7 自动导向车
5.8 质量检测及装备 5.9 柔性制造系统（FMS）
5.1 制造自动化简述
5.1.1 制造自动化技术的发展
（1）发展
——单机自动化
——过程设备工况监测与控制
5.2 数控机床及技术
5.2.1 数控机床的发展
（1）发展
——第一代数控系统：1952年 MIT研制出一台二坐标联 动数控铣床 ——第二代数控系统：1959年3月，Kenney＆Trecker Corp．发明了带有自动换刀装置的数控机床MC ——第三代数控系统：1965年，出现体积小，功耗低的 小规模集成电路 ——第四代数控系统：1970年前后，大规模集成电路及 小型计算机 ——第五代数控系统：1974年，以微处理器为核心的数 控系统 ——第六代数控系统：1990年，基于PC(微机) 数控系统
输入脉冲 步进电机 驱动电路 功率步进 电动机 机械传动链 机床运动 部件
半闭环控制数控机床
输入脉冲 比较器 功率放 大电路 直流或交流 伺服电动机 机械传动链 机床运动 部件
输入脉冲 比较器 前置及功率 放大电路 直流或交流 伺服电动机 脉冲编码器 机械传动链 机床运动 部件
位置检测 装置
5.2 数控机床及技术
5.2 数控机床及技术
（2）可编程逻辑控制器PLC（辅助控制）
——可编程逻辑控制器PLC，也是一种以微处理器为基础 的通用型自动控制装置，又称为PC（Programmable Controller）或PMC（Programmable Machine Controller），用于完成数控机床的各种逻辑运算和 顺序控制。
5.2 数控机床及技术
（6）主轴伺服系统
——主轴驱动与进给驱动区别很大，电机功率输出应为 2.2~250KW； ——进给电机一般是恒转矩调速，而主电机除了有较大范 围的恒转矩调速外，还要有较大范围的恒功率调速。
5.2 数控机床及技术
（7）机床本体
——主传动系统及主轴部件（电主轴）；
5.2 数控机床及技术
（1）分类
——按数控系统的功能水平分 高档数控机床 中档数控机床 低档数控机床
（2）特点
——高精度 ——高效率 ——高柔性 ——高自动化 ——高效益
5.2 数控机床及技术
5.2.4 数控加工原理
（1）运动控制
——点位控制
刀具
工件
① ②
刀具点到另点精确定位运动
对轨迹不作控制要求 运动过程中不进行任何加工
——自动线 ——数控机床 ——加工中心 ——柔性制造系统 ——计算机集成制造系统
（2）发展方向
——柔性化 ——集成化 ——智能化
5.1 制造自动化简述
5.1.2 制造自动化技术的内容
（1）制造自动化
——是指用机电设备工具取代或放大人的体力，甚至取
代和延伸人的智力，以自动完成特定的作业，实现
人机系统的协调和优化。 ——包括:物料的存储、运输、加工、装配和检验等各个
生产环节的自动化
——任务：研究制造过程的规划、管理、组织、控制与 操作等的自动化
5.1 制造自动化简述
（——制造系统管理自动化
（3）制造自动化技术内容
——数控技术 ——工业机器人 ——柔性制造系统（FMS） ——自动检测及信号识别技术
③
A
A
适用范围：数控钻床、数控镗床、数控冲床和数控 测量机 ——直线控制 控制点到点的精确定位
要求以给定的进给速度 进行直线移动和切削加工
5.2 数控机床及技术
（1）运动控制
——轮廓控制：对多个坐标轴同时进行控制，使之协调 运动(坐标联动)，使刀具相对工件按程序规定的轨 迹和速度运动，在运动过程中进行连续切削加工。
5.2 数控机床及技术
5.2.2 数控机床的组成
电气回路 机床操作面板 PLC 计算机 数 控 装 置 主轴伺服单元 进给伺服单元 测量反馈装置 辅助装置 主轴驱动电机 进给驱动电机 机 床 本 体
数控操作面板
（1）CNC装置
——计算机数控装置，即CNC装置，是CNC系统的核心，由 微处理器（CPU）、存储器、各种I/O接口及外围逻辑 电路等构成，主要功能有：① 多坐标控制；② 实现 多种函数的插补；③ 信息转换功能；④ 补偿功能； ⑤ 多种加工方式选择；⑥ 具有故障自诊断功能； ⑦ 通信和联网功能等。
+C’
+Z
+ X
数控车床的标准坐标系
立式升降台数控铣床
5.2 数控机床及技术
（3）插补原理（Interpolation）
——概念：机床数控系统依据一定方法确定刀具运动轨 迹、进而产生基本廓型的过程。 ——种类 直线插补 圆弧插补 ——方法 基准脉冲插补：步进电机驱动的开环系统
——进给系统（滚珠丝杠、滚动导轨）
5.2 数控机床及技术
（7）机床本体
——数控回转工作台
5.2 数控机床及技术
（7）机床本体
——刀具及自动换刀系统
5.2 数控机床及技术
5.2.3 数控机床的分类与特点
（1）分类
——按工艺用途分
金属切削类数控机床
金属成形类数控机床 数控特种加工机床 ——按伺服控制系统分 开环控制数控机床 闭环控制数控机床
（3）机床操作面板（Operator Panel）
——主要用于手动方式下对机床的操作以及自动方式下 对机床的操作或干预。
（4）数控面板
——主要由显示器、手动数据输入（Manual Data Input，简称MDI）键盘组成，又称为MDI面板。
5.2 数控机床及技术
（5）进给伺服系统
——由进给伺服单元和伺服电机组成，还应包括位置检测 反馈装置。 ——脉冲当量或最小设定单位，CNC装置每发出一个控制 脉冲，机床刀架或工作台的移动距离
Y T ΔLi ΔXi ΔL2 ΔL1 ΔL0 ΔYi
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L
5.2 数控机床及技术
（2）坐标系
——数控机床坐标轴系及运动方向
+Y +Y +B +Z’
+X、+Y或+Z
+A 、 +B 或+C
+X’ +C +Z
+Z +X
+X +A +Y’
标准坐标系
5.2 数控机床及技术
（2）坐标系
——数控机床坐标轴系及运动方向
第5章 先进制造装备及技术
主要内容
5.1 制造自动化简述
5.2 数控机床及技术
5.3 加工中心 5.4 虚拟轴机床 5.5 工业机器人 5.6 装配线
5.7 自动导向车
5.8 质量检测及装备 5.9 柔性制造系统（FMS）
5.1 制造自动化简述
5.1.1 制造自动化技术的发展
（1）发展
——单机自动化
——过程设备工况监测与控制
5.2 数控机床及技术
5.2.1 数控机床的发展
（1）发展
——第一代数控系统：1952年 MIT研制出一台二坐标联 动数控铣床 ——第二代数控系统：1959年3月，Kenney＆Trecker Corp．发明了带有自动换刀装置的数控机床MC ——第三代数控系统：1965年，出现体积小，功耗低的 小规模集成电路 ——第四代数控系统：1970年前后，大规模集成电路及 小型计算机 ——第五代数控系统：1974年，以微处理器为核心的数 控系统 ——第六代数控系统：1990年，基于PC(微机) 数控系统
输入脉冲 步进电机 驱动电路 功率步进 电动机 机械传动链 机床运动 部件
半闭环控制数控机床
输入脉冲 比较器 功率放 大电路 直流或交流 伺服电动机 机械传动链 机床运动 部件
输入脉冲 比较器 前置及功率 放大电路 直流或交流 伺服电动机 脉冲编码器 机械传动链 机床运动 部件
位置检测 装置
5.2 数控机床及技术
5.2 数控机床及技术
（2）可编程逻辑控制器PLC（辅助控制）
——可编程逻辑控制器PLC，也是一种以微处理器为基础 的通用型自动控制装置，又称为PC（Programmable Controller）或PMC（Programmable Machine Controller），用于完成数控机床的各种逻辑运算和 顺序控制。
5.2 数控机床及技术
（6）主轴伺服系统
——主轴驱动与进给驱动区别很大，电机功率输出应为 2.2~250KW； ——进给电机一般是恒转矩调速，而主电机除了有较大范 围的恒转矩调速外，还要有较大范围的恒功率调速。
5.2 数控机床及技术
（7）机床本体
——主传动系统及主轴部件（电主轴）；
5.2 数控机床及技术
（1）分类
——按数控系统的功能水平分 高档数控机床 中档数控机床 低档数控机床
（2）特点
——高精度 ——高效率 ——高柔性 ——高自动化 ——高效益
5.2 数控机床及技术
5.2.4 数控加工原理
（1）运动控制
——点位控制
刀具
工件
① ②
刀具点到另点精确定位运动
对轨迹不作控制要求 运动过程中不进行任何加工
——自动线 ——数控机床 ——加工中心 ——柔性制造系统 ——计算机集成制造系统
（2）发展方向
——柔性化 ——集成化 ——智能化
5.1 制造自动化简述
5.1.2 制造自动化技术的内容
（1）制造自动化
——是指用机电设备工具取代或放大人的体力，甚至取
代和延伸人的智力，以自动完成特定的作业，实现
人机系统的协调和优化。 ——包括:物料的存储、运输、加工、装配和检验等各个
生产环节的自动化
——任务：研究制造过程的规划、管理、组织、控制与 操作等的自动化
5.1 制造自动化简述
（——制造系统管理自动化
（3）制造自动化技术内容
——数控技术 ——工业机器人 ——柔性制造系统（FMS） ——自动检测及信号识别技术
③
A
A
适用范围：数控钻床、数控镗床、数控冲床和数控 测量机 ——直线控制 控制点到点的精确定位
要求以给定的进给速度 进行直线移动和切削加工
5.2 数控机床及技术
（1）运动控制
——轮廓控制：对多个坐标轴同时进行控制，使之协调 运动(坐标联动)，使刀具相对工件按程序规定的轨 迹和速度运动，在运动过程中进行连续切削加工。
5.2 数控机床及技术
5.2.2 数控机床的组成
电气回路 机床操作面板 PLC 计算机 数 控 装 置 主轴伺服单元 进给伺服单元 测量反馈装置 辅助装置 主轴驱动电机 进给驱动电机 机 床 本 体
数控操作面板
（1）CNC装置
——计算机数控装置，即CNC装置，是CNC系统的核心，由 微处理器（CPU）、存储器、各种I/O接口及外围逻辑 电路等构成，主要功能有：① 多坐标控制；② 实现 多种函数的插补；③ 信息转换功能；④ 补偿功能； ⑤ 多种加工方式选择；⑥ 具有故障自诊断功能； ⑦ 通信和联网功能等。
+C’
+Z
+ X
数控车床的标准坐标系
立式升降台数控铣床
5.2 数控机床及技术
（3）插补原理（Interpolation）
——概念：机床数控系统依据一定方法确定刀具运动轨 迹、进而产生基本廓型的过程。 ——种类 直线插补 圆弧插补 ——方法 基准脉冲插补：步进电机驱动的开环系统