数控技术与数控机床(ppt 73张)
数控机床 PPT课件
3.开放化发展新趋势 由于计算机硬件的标准化和模块化,以 及软件模块化,开放化技术的日益成熟, 数控技术开始进入开放化的阶段。开放式 数控系统有更好的通用性、柔性、适应性、 扩展性。美国、欧共体和日本等国纷纷实 施战略发展计划,并进行开放式体系结构 数控系统规范(OMAC、OSACA、OSEC) 的研究和制定,世界3个最大的经济体在短 期内进行了几乎相同的科学计划和技术规 范的制定,预示了数控技术的一个新的变 革时期的来临。我国在2000年也开始进行 中国的ONC数控系统的规范框架的研究和 制定。
2.精密化发展新趋势 随着伺服控制技术和传感器技术的进 步,在数控系统的控制下,机床可以 执行亚微米级的精确运动。在加工精 度方面,近10年来,普通级数控机床 的加工精度已由10μm提高到5μm,精 密级加工中心则从3~5μm,提高到 1~1.5μm,并且超精密加工精度已开 始进入纳米级(0.01μm)。
与传统的机械加工技术相比,数控 技术主要有以下特点
1、高速化 由于高速加工技术普及,机床普遍提高各方 面速度,车床主轴转速由3 000~4 000r / min提 高 到8 000~10 000r / min,铣床和 加工中心主轴转速由4 000~8 000r / min 提高到12 000r / min、24 000r / min、 40 000r / min以 上 快 速 移 动 速 度由过 去的0 ~20m / min提 高 到48m /
min、60m /min、80m / min、 120m / min,在提高速度的同时 要求提高运动部件起动的加速度, 其已由过去一般机床的0.5G(重 力加速度)提高到1.5~2G,最 高可达15G,直线电机在机床上开 始使用,主轴上大量采用内装式主 轴电
2、高精度化 数控机床的定位精度已由一般的 0.01~0.02mm提 高 到0.008mm左 右, 亚微米级机床达到0.0005mm左右,纳米 级机床达到0.005~0.01μm,最小分辨 率为1nm(0.000001mm)的 数 控 系 统 和 机床已有产品。数控中两轴以上插补技 术大大提高,纳米级插补使两轴联动出的 圆弧都可以达到1μ的圆度,插补前多程 序 段 预 读,大 大 提 高 插 补 质 量,并 可进 行自动拐角处理等。
-数控技术PPT课件
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2
2.NC机床与程控机床
满足机床动作顺序的程序控制以及主电动机与 辅助电动机的起动、停止、变速,冷却、润滑、 排屑、自动换刀等辅助机能的控制的加工设备, 称为程序控制机床,简称程控机床。
在数控机床上,通过数控系统的“插补”运算, 实现了坐标轴的联动功能。它不仅可以控制移 动部件的起点与终点坐标,而且还能同时控制 各运动部件每一时刻的速度和位移,以及各运 动部件间的相互关系,从而可以将工件加工成 要求的轮廓形状。这是数控机床与其他机床的 本质区别.
1)工程绘图 2)几何造型 3)计算分析 4)结构分析 5)优化设计
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3.CAD/CAM系统的主要任务
6)装配及干涉分析 7)可制造性分析 8)计算机辅助工艺规程设计(CAPP) 9)NC自动编程 10)模拟仿真 11)工程数据库管理
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4.CAD/CAM的一般流程
1)输入产品设计要求 2)确定产品设计方案及结构 3)交互产品设计改进 4)制定产品加工工艺规程 5)交互产品工艺规程改进 6)产品模拟仿真 7)生成产品加工指令 8)产品加工制造
第一章 数控技术及SolidCAM 基础
1.1 数控技术基础
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1.1.1 数控技术的基本概念
1.数控技术与数控机床
数控技术,简称数控(Numerical Control--NC)是利用数字化信息对机械运 动及加工过程进行控制的一种方法。由于 现代数控都采用了计算机进行控制,因此, 也可以称为计算机数控(Computerized Numerical Control—CNC)
在普通数控机床增加自动换刀装置(ATC) 可以成为加工中心。
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二、 数控机床的发展过程
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随着微电子技术和计算机技术的不断发展,数控技术也随之不断更新, 先后出现了计算机直接数控(DNC)、柔性制造系统(FMS)和计算机集成制造系统
(CIMS)等先进制造系统 数控技术的发展速度非常迅速,计算机数控在制造领域的加工优势进一步被突出体现
出来。
三、我国数控机床的发展概况
四、 按进给伺服系统的类型分类
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按有无位置检测装置可分为:
开环数控系统 闭环数控系统
四、 按进给伺服系统的类型分类
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按检测装置的安装位置可分为:
全闭环数控系统 半闭环数控系统
(按检测装置的安装位置)
全闭环和半闭环
三、按加工方式分类
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(1)开环数控系统 没有位置检测装置,信号流是单向的(数控装置→进给系统),故系统的稳定性好。
三、按加工方式分类
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按加工方式的不同,常将数控机床分为两种:一般数控机床和加工中心机床。 (1)一般数控机床 最常见的有数控车床、数控钻床、数控铣床、数控镗床、数控磨床、数控齿轮加工机床等。 这类数控机床的特点与传统机床相似,但具有很高的精度,较高的生产率和较高的自动化程 度,适合于加工单件、小批量、高精度和复杂形状的工件。 由于一般的数控机床不带刀库,只能实现一道工序中的自动化。当改变工序时,需要人工完 成刀具的更换和调整等工作,阻碍了生产率的进一步提高。
二、按控制方式分类(按控制系统的功能)
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(3)轮廓控制数控机床 轮廓控制数控机床的特点是能够同时对两个及 以上的坐标轴进行加工控制。 加工时不仅能控制起点和终点的坐标,而且能 控制整个加工过程中每一刀位点的坐标和速度,即控 制刀具运动轨迹,将工件加工成所需的特定轮廓形状。
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航空航天领域
航空航天零件具有复杂形状和 高精度要求,数控技术可以满 足其加工需求。
汽车制造领域
汽车制造中需要大量的零部件 加工,数控技术可以提高生产 效率和降低成本。
其他领域
如模具制造、能源装备等领域 也可以应用数控技术,提高生
产效率和产品质量。
02
数控机床结构与分类
数控机床的结构特点
高刚度
为确保加工精度和稳定 性,数控机床采用高刚
度材料和结构。
高精度
通过先进的制造工艺和 装配技术,实现高精度
加工。
高速度
采用高性能伺服驱动系 统和高速主轴,提高加
工效率。
高自动化
配备自动换刀装置、自 动排屑装置等,实现自
动化加工。
数控机床的分类方法
按工艺用途分类
如数控车床、数控铣床、数控磨床等。
F指令
02
用于设定进给速度。
T指令
03
用于选择刀具和设定刀具补偿值。
数控编程的常用指令与格式
地址符+数字
如G01 X100 F100,表示以F100的 进给速度,沿X轴方向直线插补到 X=100的位置。
程序段格式
一个完整的程序段由若干个字组成, 每个字由地址符和数字组成,程序段 结束以分号或回车符表示。
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contents
目录
• 数控技术概述 • 数控机床结构与分类 • 数控编程基础 • 数控加工工艺与刀具选择 • 数控机床操作与维护 • 数控技术发展趋势与展望
01
数控技术概述
数控技术的定义与发展
数控技术的定义
数控技术的现状与趋势
采用数字化信息对机床运动及其加工 过程进行控制的技术。
数控技术与数控机床(ppt 73页)
二 机床数控技术图示
机床 数控 技术
外围技术
数控系统
机床
配套件 基础件
导轨 丝杠 刀库 刀架
工作台 立柱 床身
数 控 装 置
驱 动 系 统
系统:是一些机构的组合,这些机构由信息联系在一 起,完成一定的任务。
系统
计算机(完成比较器、控制器等功能) 被控对象或过程 测量机构或传感器等
控制:通过信息给对象以命令。
对象:为完成一定任务的被控制机构。
过程:被控制的连续运行状态。如机械加工过程(车 削、铣削、磨削等)、化学反应过程等。
20世纪中叶数控技术和数控机床的诞生标志着 生产和控制领域一个崭新时代的到来
数控技术与数控机床
一、数控技术的产生 二、数控机床 三、数控机床涉及的基本技术 四、数控技术的过去、现在与
未来
先进制造技术是经济发展的支撑
制造技术的三个发展阶段: 第一阶段:用机器代替手工,从作坊形成工厂。 第二阶段:从单件生产方式发展到大量生产方式。 第三阶段:制造的柔性化、系统化、智能化。
产品与生产方式: 自动机床、组合机床、专用自动线等刚性自动化机床
设备
大批量 生产 采用“刚性”自动化 设备 小批量 生产 采用“柔性”自动化 设备
在机械产品中,单件和小 批量产品约占70%~80%
设备
数字控制机床等灵活通用的、能适应产品频繁变化的 柔性自动化机床
信息已成为当今社会的主导资源
人类社会技术发展史,经历了石器朝代、青铜 器朝代和铁器朝代,每一个朝代都是以该朝代的主 导资源和主导工具命名的。
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一 数控机床定义
由国际信息处理联盟IFIP——International Federation of Information Processing第五技术委 员会对数控机床作如下定义:
机床数控技术PPT课件
3、按伺服系统分类
(1)开环数控系统;(2)半闭环数控系统;(3)闭环数控系统
(1)开环数控系统 没有位置测量装置,信号流是单向的(数控装置→进给系统), 故系统稳定性好。
CNC 插补指令
脉冲频率f 脉冲个数n
换算
f、n
脉冲环 形分配
变换
A相、B
相
功率
放大
C相、…
机械执行部件
电机
(2) 半闭环数控系统
第一节拍——偏差判别 第二节拍——进给 第三节拍——偏差计算 第四节拍——终点判别
如此不断重复上述四个节拍就可 以加工出所要求的轮廓。
开始
偏差判别
坐标进给
y
偏差计算
3 2
终点判 1 别
O1
Y
2N 3
E(4,3)
4
x
给 结束
(2) 直线插补的运算程序流程
3)不同象限的直线插补
对第二象限,只要用| x |取
出一进给脉冲,刀具从这点向 y 方向迈进一步,新加工点
P(xi , y j1 ) 的偏差值为
Fi, j1 xe ( y j 1) xi ye
xe y j xi ye xe Fi, j xe
即: Fi, j1 Fi, j xe
2)节拍控制和运算程序流程 (1) 直线插补的节拍控制 逐点 比较法直线插补的全过程,每走一步 要进行以下四个拍节:
的加工偏差有以下三种情况:
若点 P(xi , y j ) 正好落在圆弧上,则下式成立
xi2
y
2 j
x02
y02
R2
若加工点 P(xi , y j ) 落在圆弧外侧,则 RP R ,即:
xi2
y
数控技术与数控加工编程PPT(88张)
数控系统的组成、数控机床特点与分类
1.2 数控机床的组成
1.2 数控机床组成
数控系统的组成 ① 输入输出装置;
② 计算机数控装置(Computer Numerical Control,CNC); ③ 主轴伺服驱动装置和进给伺服驱动装置以及检测装
置等组成。 ④ 可编程控制器(Programmable Logic Control, PLC);
开环数控 数控机床
经济型 数控机床
金属切削 数控机床
数控机床类型
直线控制 数控机床
3轴联动 数控机床
半闭环控制 数控机床
中档型 数控机床
金属成形 数控机床
轮廓控制 数控机床
4、5轴联动 数控机床
闭环控制 数控机床
高档型 数控机床
特种加工 数控机床
1.4 数控机床的特点与分类
按运动控制方式分类 点位控制 (Poi主n要t t内o容Point Control Systems)
按伺服系统方式分类:
半闭环控制 (Half-Closed-Loop Servo-Drive)
伺服电机
工作台
指令脉冲 位置比较
电路
速度控制 电路
速度反馈
检测元件
位置反馈
带有位置检测装置,常安装在伺服电机上或丝杠的端部;不 包括丝杠螺母副及机床工作台导轨副等大惯量环节,可获 得稳定的控制特性,而且调试比较方便。
+Y
+B +A′ +X′
+Z′
+C
+C′
+Z
+B′ +A +X
图2-1 右+Y′ 手直角笛卡尔坐标系
机床数控技术课件
机床数控技术课件一、概述机床数控技术是现代制造业的核心技术之一,是现代机械制造业实现自动化、数字化、智能化改造的关键。
本次课件的主要内容将围绕机床数控技术的相关知识展开。
机床数控技术,简称数控技术,是指通过数字化信息对机床进行操作和控制的一种技术。
它将传统的机械加工与计算机技术、电子技术、自动化技术相结合,实现了机床加工过程的自动化和智能化。
数控技术的应用范围非常广泛,包括航空航天、汽车制造、模具制造、五金加工等领域。
随着科技的发展,数控技术不断更新换代,从最初的简单数控系统发展到现在的多功能、智能化数控系统,其技术水平和应用范围得到了极大的提高。
数控技术的出现大大提高了机械加工的生产效率、加工精度和加工质量,同时也降低了工人的劳动强度,为企业的发展带来了巨大的经济效益。
1. 数控技术的定义与发展历程全称为数字控制技术,是现代制造业中不可或缺的核心技术之一。
它通过计算机程序控制机床的运动和操作,实现对机械零件的高效、高精度加工。
数控技术就是使用数字化的信息对机床进行操作和控制的技术。
数控技术的发展历程可以追溯到上个世纪。
初期的数控技术是在传统机床的基础上,通过电子元件的控制实现简单的自动化操作。
随着计算机技术的飞速发展,数控技术也迎来了巨大的变革。
计算机的出现使得数控系统能够实现更为复杂的运算和控制功能,从而大大提高了机床的加工精度和效率。
自上世纪中叶以来,数控技术经历了多次技术革新。
从初期的模拟控制到数字控制,再到计算机数控(CNC),以及现代的智能数控技术,每一步发展都标志着制造业技术的一次飞跃。
特别是近年来,随着工业互联网、大数据、人工智能等新一代信息技术的兴起,数控技术正在向智能化、网络化、集成化的方向发展。
数控技术的应用范围也越发广泛。
从最初的机械加工领域,逐步扩展到焊接、装配、检测等制造全过程。
不仅在传统的制造业中,数控技术发挥着重要的作用,在航空航天、汽车制造、模具制造等高端制造业领域,数控技术更是不可或缺的关键技术。
机床数控技术及应用PPT课件
所以,在编制与X轴有关的各项尺寸时,一定要用直径值编程。
用半径值编程时,称为半径编程法。如需用半径编程,则要改变系统
中相关的参数。
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4
2.3 数控车床的编程
机机械械 操操作 面作板 面 板
主主 轴轴
转转 位位刀 架刀 架
防防 护护门 门
数 数控控 面面板 板
数数控控 柜柜 光光 电电 读读带带 机机
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6
2.3.1 数控车床的编程基础
2.机床参考点 机床参考点是机床上的一 个特殊点,一般机床安装 完毕.其位置便确定下来。 该点是编程的绝对零点, 也是机床各轴的返回点。 一般每次开机或机床急停 之后,各轴都要作参考点 返回,以确定机床坐标系。 编程时该点一般作为程序 的起点和换刀点。
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7
2.3.1 数控车床的编程基础
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12
2.3.2 数控车床的基本编程功能
由于此时主轴转速在变,为了保证恒定的输出功率,可以用M40和M41选 搀主轴转速范围。 例如,G96 S150;表示刀尖的线速度恒为150m/min。主轴的转速 可以由下式求出:
n 1000v D
式中:为切削线速度(m/min);D为刀尖位置的工件直径(mm);为 主轴转速(rpm)。 由上式可知,切削速度恒定时,当D=0(车端面至中心)时,主轴转速为 无穷大,会造成飞车现象,这是不允许的。因此在采用恒切削速度控制 时,必须限制主轴的最高转速。
①设定每转进给量(mm/r)
指令格式:G99 F口口口.口口;
例如,G99 F0.3表示进给速度为0.3mm/r。加工螺纹时F的值即为 螺距。
②设定每分钟进给速度(mm/min)
指令格式:G98 F口口口.口口;
机床数控技术及应用73
n 所谓可能性,就是在现有的生产手段、投资决策、工艺条件、元器 件来源等条件下,数控系统可能达到的可靠性指标。目前,根据机 械加工的特点及具体要求,对于一般用途的数控系统,
n 平均故障间隔时间 MTBF〉=3000h
n 可利用率
A>0.95
n 对于特殊要求,或用于柔性制造系统和计算机集成制造系统的数控 系统,其可靠性要求要高得多。
7.4.4 故障诊断的方法
n 1.概述 n 所谓故障诊断,就是确认故障原因和部位。通过故障诊断程序 的运行,就能在系统运行之前及时发现和排除故障,又能在发 现故障以后准确定位故障。 n 早期的故障诊断主要是考核系统的功能,如果检查出错误, 并不能定位故障点,仍需维修人员凭经验和电路基本理论 判断。 n 随着人工智能专家系统在数控技术领域的应用,故障诊断 又进入了才崭新的阶段。
n 自诊断系统的设计思想是,向被诊断的部件或装置写入一串称为 测试码的数据,观测相应的输出数据(称为校验码)。通过对观测 结果的分析,根据事先已知的测试码、校验码和故障的对应关系 确定故障。为了使故障诊断具有良好的诊断性能(即诊断时间短、 诊断准确度高、诊断分辨能力强),选择测试码、确定校验码与故 障之间的对应关系、研究实行诊断的方法等是故障诊断的关键技 术。
n 另一类是国内的数控系统,其MTBF可能很小,但可维护性却 比国外系统好得多,从而可利用率也相当高。
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机床数控技术及应用73
7.4.1 系统可靠性及故障的基本概念
n 另外,在评价国内数控系统时必须要有合理的指标,应当结合必要性和 可能性进行评价。
n 所谓必要性,是指使用者根据生产需要对数控系统提出的可靠性要 求,数控系统必须达到此要求才有使用价值。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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第二代数控:1959~,晶体管元件和印刷电路板广泛应用 于数控系统。成为第二代数控系统的标志。 第三代数控:1965~,由于小规模集成电路的出现 ,使 其体积变小、功耗降低,数控系统的可靠 性得以进一步提高,从而推动了数控系统 的发展。
第四代数控:1970~,随着微电子技术的发展,小 型计算机逐渐取代数控系统中的专用 计算机,使许多控制功能可以依靠编 制专用程序来完成,而不必依靠硬件 电路,实现软件控制,大大提高了数 控系统控制的灵活性和数控设备的可 靠性。1970年,美国芝加哥国际机床 展览会上第一次展出了采用小型计算 机控制的计算机数控(Computer Numerical Control—CNC)装置和由计 算机直接控制多台机床的直接数控 (Direct Numerical Control—DNC)系 统。
新一代数控:进入90年代,数控系统的发展以高速 度、高精度、智能化为显著特点。大 规模和超大规模集成电路的进一步发 展,使微处理器的性能不断提高,软 件功能日益增强,CNC系统随着外围 电路和接口配置的不断完善,以及软 件技术在交互式人机对话和图形显示 技术方面所取得的成就而得到发展。 基于PC-NC的新一代数控充分利用了 现有PC机的软硬件资源,使得数控系 统集成度高,可靠性好,升级换代容 易,易于实现开放式系统。
Parsons Co.公司的数控加工方案实现了,这是因为:
第一:构思正确。 第二:科学技术的发展使构思变为现实成为可能。
数控加工的构思与实现
零件尺寸
零件形状
数 控 装 置
伺服系统
速度反馈
机 床 单 位 运 动
位置反馈
返回
计算机的出现为数控技术的出现与发展奠定了基础
第一代数控:1952~1959年,以MIT研制的三坐标数控系 统为标志,系统全部采用电子管元件,逻 辑运算与控制采用硬件电路完成。称之为 硬件数控系统(Numerical Control—NC)。
20世纪中叶数控技术和数控机床的诞生标志着 生产和控制领域一个崭新时代的到来
1948年美国帕森斯(Parsons Co.)公司在研制 加工直升机叶片轮廓检验样板的机床时,首先提出利 用电子计算机控制机床加工复杂曲线样板的新概念。 Parsons Co.公司设想的方案是:把坐标点的代 码打在穿孔卡上,然后输入到机床的控制系统中,使 一台改装过的铣床按照微小增量的步距移动得到需要 的轨迹。
在机械产品中,单件和小 批量产品约占ห้องสมุดไป่ตู้0%~80%
设备
数字控制机床等灵活通用的、能适应产品频繁变化的 柔性自动化机床
信息已成为当今社会的主导资源
人类社会技术发展史,经历了石器朝代、青铜 器朝代和铁器朝代,每一个朝代都是以该朝代的主 导资源和主导工具命名的。 当今社会已进入了信息时代,信息成为起主导 作用的资源,而以电子计算机为主的电子交换器件 则成为起主导作用的工具。 信息具有可共享性、可识别性、可转换性、可 传递性、可处理性、可再生性的特点,所以,人们 借助计算机系统的辅助,将有关的信息转换到产品 与服务中,使之成为更好的产品和更好的服务。
计算机控制系统
系统:是一些机构的组合,这些机构由信息联系在一 起,完成一定的任务。 计算机(完成比较器、控制器等功能) 系统 被控对象或过程 测量机构或传感器等 控制:通过信息给对象以命令。 对象:为完成一定任务的被控制机构。 过程:被控制的连续运行状态。如机械加工过程(车 削、铣削、磨削等)、化学反应过程等。
数控技术与数控机床
一、数控技术的产生
二、数控机床
三、数控机床涉及的基本技术
先进制造技术是经济发展的支撑
制造技术的三个发展阶段:
第一阶段:用机器代替手工,从作坊形成工厂。 第二阶段:从单件生产方式发展到大量生产方式。
第三阶段:制造的柔性化、系统化、智能化。
产品与生产方式:
自动机床、组合机床、专用自动线等刚性自动化机床 设备 大批量 小批量 生产 生产 采用“刚性”自动化 设备 采用“柔性”自动化 设备
Parsons Co.公司受美国空军委托与麻省理工学 院(MIT)伺服机构研究所合作研制于1952年研制出 世界上第一台三坐标立式数控铣床。 采用了自动控制、伺服驱动、精密测量、新型 机械结构。
1955年数控机床形成了产业化,并批量投放市场。 数控机床的诞生在对复杂曲线、型面的加工以及对美 国航空工业和军事工业的发展起到了重要作用。
第五代数控:1974~,中、大规模集成电路技术所 取得的成就,促使价格低廉、体积 更小、集成度更高、工作可靠的微 处理器芯片问世,并逐步应用于数 控系统,进一步简化了CNC系统的 硬件结构,降低了CNC机床的成本, 由此产生了以微处理器为CNC系统 核心的第五代数控系统,即采用微 型电子计算机控制的数控系统 (Microcomputer Numerical Control——MNC)
二 机床数控技术图示
机床 数控 技术
数控系统
外围技术
机床 数 控 装 置
驱 动 系 统
位置 反馈 系统
工 具 系 统
编 程 技 术
数控技术——数字控制(Numerical Control)技术 (NC技术):用数字化信息(数字量及字符)发 出指令并实现自动控制的技术。
数控(NC)——硬件数控:数控设备的数控功能是用 专用计算机的硬件结构来实现的。 计算机数控(CNC)——软件数控(Computer Numerical Control):在硬件数控的基础上发 展起来的,以小型通用计算机或微型计算机的 系统控制程序来实现部分或全部数控功能。若 改变相应的控制程序,即可改变其控制功能, 而无需改变其硬件电路。因此CNC系统具有更大 的通用性和灵活性,即具有很好的“柔性”。
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一
数控机床定义
由国际信息处理联盟IFIP——International Federation of Information Processing第五技术委 员会对数控机床作如下定义: 数控机床是一个装有程序控制系统的机床,该系统能 够逻辑地处理具有使用号码或其它符号编码指令规定 的程序。 数控系统: 采用数控技术 的控制系统。