先进制造技术与管理第四章120

构等统称数控控制系统。它由程序输入、输出设备
、计算机数字控制装置、可编程控制器、主轴进给
及驱动装置等组成。
3. 数控机床（NC Machine Tools）
数控机床是一种装有程序控制系统（数控
系统）的高效自动化机床。它综合了计算机、自动
控
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制、精密测量、机床机构设计与制造等方面的最新 成果。 4.分布式数字控制系统（DNC）
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数控机床的类型
经济型数控车床
全功能数控车床
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双主轴数控车削中心
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车削中心
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立式数控铣床
卧式数控铣床
龙门数控铣床
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• 制造全球化:市场国际化，产品制造跨国化，制造 资源跨国家的协调、共享和优化利用；
• 制造绿色化:使产品从设计、制造、使用到报废处 理全生命周期中，对环境影响最小，资源利用率最 高。
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第二节 机床数控技术
4.2.1 机床数控系统 4.2.2 机床伺服系统 4.2.3 数控加工编程技术 4.2.4 机床数控技术发展趋势
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数控机床的诞生
1948年，美国帕森斯(Parsons)公司在研制 加工直升机叶片轮廓检验用样板的机床时， 首先提出了应用电子计算机控制机床来加工 样板曲线的设想。后来受美国空军委托，帕 森斯公司与麻省理工学院（MIT）伺服机构实 验室合作进行研制工作，于1952年研制成功 世界上第一台三坐标立式数控铣床。
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计算机数控系统
一般数控系统由三大部分组成，即:控制系统，伺 服系统和位置测量系统。
数控系统包括：用户程序、输入输出设备、计算
机数字控制装置（CNC装置）、可编程控制器（PLC
）、主轴驱动装置和进给驱动装置等组成。
输入设备 程序
计算机 数字控 制装置 （CNC 装置）
可编程控 制器（PLC）
经营管理、开发设计、加工装配、质量保证自 动化，CIMS、CE、LP、AM等。
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当前制造自动化技术研究领域和方向
• 集成技术和系统技术研究(信息、过程、企业） • 自动化系统中人因作用的研究（人-机一体化） • 数控单元系统的研究 • 制造过程的计划和调度研究（精益生产） • 柔性制造技术的研究(DNC-分布式数控，信息流、 物流） • 现代生产模式制造环境的研究（CE\LP\AM\BM) • 底层加工系统的智能化和集成化研究
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4.1.2 制造自动化技术的发展及现状
•刚性自动化
设备--自动/半自动机床、组合机床、组合机床自 动线；
对象--单一品种大批量生产自动化；
特点--生产效率高、加工品种单一。 •柔性自动化
设备--NC、CNC、FMC、FMS等。
对象--多品种小批量甚至单件生产自动化； •综合自动化
第三代：小规模集成电路；
G3:1959~1965
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计算机数控阶段CNC（1970-现在) 第四代：小型计算机；
G4: 1970s (1970~1974)
第五代：微处理器；
G5: 1974-微处理器 (MCNC) 1979超大规模集成电路 (VLIC)
第六代：PC微机(PCNC)
自动化：自动去完成特定的作业。 制造自动化（狭义）：生产车间内产品机械加工和 装配检验过程的自动化； 制造自动化（广义）：包含产品设计、企业管理、 加工过程和质量控制等产品制造全过程综合集成自 动化。 制造自动化意义：显著提高劳动生产率、提高产品 质量、降低制造成本、提高经济效益，改善劳动条 件、提高劳动者的素质、有利于产品更新、带动相 关技术的发展、提高企业的市场竞争能力。
主轴控制单元
主轴电机
机 床
输出设备
速度控制单元
进给电机 位置检测器
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机床数控系统的功能
控制功能-单轴、多轴联动控制； 准备功能-包括移动、暂停、坐标设定、固定循环 等功能； 插补功能-直线插补、圆弧插补、抛物线等； 辅助功能-主轴启停、冷却润滑通断、刀库的启停 等； 补偿功能-刀具半径/刀具、反向间隙、螺距、温 度等补偿功能。 PLC功能： 控制面板、主轴停启与换向、刀具更换、冷却润 滑启停、工件夹紧与松开、工作台分度等开关量的控 制。
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4.1.3 制造自动化技术发展趋势
• 制造敏捷化:使企业面临市场竞争作出快速响应；
• 制造网络化:实现制造过程的集成，异地制造、远 程协调作业；
• 制造虚拟化:保证产品和制造过程一次成功，发现 设计与生产中可避免的缺陷和错误；
• 制造智能化:扩大、延伸、部分取代人类专家在制 造过程中的脑力劳动，以实现优化的制造过程。
G6: 1994~
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基本概念
1. 数字控制 (数控NC) (Numerical Control )
它是指用数字化信号对机床运动及其加工过
程中进行控制的一种方法。
2. 数控系统（NC Control System）
数控设备的数据处理和控制电路以及伺服机
使用一台通用计算机直接控制和管理一群数 控机床进行零件加工或装配的系统。
5.开放式数控系统
世界上许多数控系统生产厂家利用PC机丰 富的软、硬件资源开发开放式体系结构的新一代数 控系统。开放式体系结构使数控系统有更好的通用 性、柔性、适应性、可扩展性，并可以较容易的实 现智能化、网络化。
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高速数控铣床
经济型数控铣床
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立式加工中心
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卧式加工中心
先进ຫໍສະໝຸດ Baidu造技术与管理第四章120
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4.2.1 机床数控系统
数控技术的发展 硬件数控阶段NC(1952-1970)
第一代：电子管；
G1: 1952~1955
第二代：晶体管；
G2: 1955~1959
先进制造技术与管理第 四章120
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2020/11/5
先进制造技术与管理第四章120
第一节 制造自动化技术概述
4.1.1 制造自动化技术内涵 4.1.2 制造自动化技术的发展及现状 4.1.3 制造自动化技术发展趋势
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4.1.1 制造自动化技术内涵