数控技术

控铣床。1955年进入实用阶段。
1.2

数控技术的几个基本概念
数控及数控机床

数控系统

计算机数控系统

开放式数控系统
数控及数控机床
1．数控 国家标准 (GB8129—87)把机床数控技术定义为“用数 字化信息对机床运动及其加工过程进行控制的一种方 法”，简称数控(Numerical Control，NC)。 这种用数 字化信息进行自动控制的技术就叫数控技术。 2.数控机床 数控机床就是采用了数控技术的机床。 ”换言之，数控机床是一种采用计算机，利用数字信 息进行控制的高效、能自动化加工的机床，它能够按照 机床规定的数字化代码，把各种机械位移量、工艺参数、 辅助功能(如刀具交换、冷却液开与关等)表示出来，经 过数控系统的逻辑处理与运算，发出各种控制指令，实 现要求的机械动作，自动完成零件加工任务

源自文库


1.3 机床数控技术的组成
Z轴伺服电动机
主轴电动机
CRT /MDI
模电 接口 CPU 运算插 补控制 位置 控制 位置反馈 速度 控制 速度反馈
Z 主轴
纸 带
X
磁 盘
Y Y轴伺服电动机
1.3 机床数控技术的组成
机床数控技术 机床本体 数控系统 数 控 装 置 外围技术
基 础 件
配 套 件
输入输出装置
3 、数控系统一般有两种不同的输入工作方式：一种是边输入边加工， DNC即属于此类工作方式；另一种是一次将零件数控加工程序输入到 计算机内部的存储器，加工时再由存储器一段一段地往外读出，软驱、 USB接口即属于此类工作方式。 二、输出装置：各种CRT显示器、各种工业PC机，触摸屏等。
数控系统




除此之外，数控机床还配备有冷却、自动排屑、对刀、测 量等配套装置，以利于更大地发挥数控机床的功能。
数控系统

数控系统是一种逻辑控制系统 ,它能逻辑的处理输入到系 统中的数控加工程序,控制数控机床运动并加工出零件.
数控系统 电气回路 操作面板 辅助装置 主轴驱动装置 机 床 本 体
PLC
主轴伺服单元
数控加工技术的发展

“八五”期间国家又组织近百个单位进行以发展自 主版权为目标的“数控技术攻关”，从而为数控技 术产业化建立了基础。 20 世纪 90 年代末，华中数控 自主开发出基于 PC-NC 的 I-INC 数控系统，达到了国 际先进水平，加大了我国数控机床在国际上的竞争 力度。

据 1997 年不完全统计，全国共拥有数控机床 12 万台。 目前，我国数控机床生产企业有100多家，年产量增 加到1万多台，品种满足率达80％，并在有些企业实 施了FMS和CIMS工程，数控机床及其加工技术进入了 实用阶段。
第一代数控（1952—1959年）：采用电子管构成的 硬件数控系统；
第二代数控（1959—1965年）：采用晶体管电路 为主的硬件数控系统； 第三代数控（1965年开始）：采用小、中规模集成 电路的硬件数控系统；
第四代数控（1970年开始）：采用大规模集成电 路的小型通用电子计算机数控系统； 第五代数控（1974年开始）：采用微型计算机控 制的系统； 第六代数控（1990年开始）：采用工控PC机的通 用CNC系统。
第一章 数控技术概论

1.1 1.2 1.3 1.4 1.5
数控技术的发展历程 数控技术的基本概念 机床数控技术的组成 数控加工零件的过程 数控机床的特点





1.6
1.7
数控机床的分类
数控技术的发展趋势

1.1
数控技术的发展历程
由于微电子和计算机技术的不断发展，数控机床的数控系 统一直在不断更新，到目前为止已经历过以下几代变化：
数控技术

课程简介 、 概 述
1
2小时
2 、 数 控 机 床 的 控 制 （ 插 补 ） 原 理 8+2小时 3 、 计 4小时 算 机 数 字 控 制 装 置
4 5
、 数 8+5小时 、
控 位
机 置
床
的 检
程 测
序
编 装
制 置
数控技术

参考书目 《机床数控技术及编程》，黄新燕，南京理工大学 《机床电气自动控制》，陈远龄，重庆大学出版社
数控技术
数控技术课程简介 本课程的讲解以目前成熟的数控技术为主，测重介绍 数控技术的基本概念、基本控制（插补）原理和各种软 硬件工作原理。
重点掌握以下内容
计算机数控分类及组成 数控机床的插补原理 CNC位置检测与伺服系统 CNC硬件与软件 数控程序的编制 机床电气控制的基本原理、环节和控制方法
1.1
数控技术的发展历程
国外数控技术发展历程
1949年美国Parson公司与麻省理工学院开始合作历 时三年研制出能进行三轴控制的数控铣床样机，取名 “NumericalControl”，其数控系统采用电子管元件。 1953年麻省理工学院开发出只需确定零件轮廓、 指定切削路线，即可生成NC程序的自动编程语言。 1959年美国Keaney&Trecker公司开发成功了带刀库， 能自动进行刀具交换，一次装夹中即能进行铣、钻、 镗、攻丝等多种加工功能的数控机床，这就是数控机 床的新种类——加工中心。
数控技术
重庆工商学校 机械工程系 万若愚
数控技术

学习对象: 机电控制工程专业、机械制造自动化专业等领域

作用：
是实现柔性制造（Flexible Manufacturing， FM）、计算机集成制 造（ Computer Integrated Manufacturing ， CIM ）、工厂自动化 （Factory Automation， FA）的重要基础技术之一

数控加工技术的发展

20世纪90年代，基于PC—NC的智能数控系统开始得到发展，它打破了 原数控厂家各自为政的封闭式专用系统结构模式，提供开放式基础， 使升级换代变得非常容易。充分利用现有PC机的软硬件资源，使远程 控制、远程检测诊断能够得以实现。
国内数控技术的发展



1958年就开始研制数控机床。 20世纪60年代，针对壁椎、非圆齿轮等形状复杂的 零件，开发研制了数控壁椎铣床、数控非圆齿轮插 齿机等； 70年代开始，掀起研制数控机床的热潮。主要是数 控线切割机床。 1980 年北京机床研究所引进日本 FANUC5 、 7 、 3 、 6 数控系统，上海机床研究所引进美国 GE 公司的 MTC 一 1 数控系统，辽宁精密仪器厂引进美国 Bendix 公 司的DynapthLTDl0数控系统。在引进、消化、吸收 国外先进技术的基础上，北京机床研究所又开发出 BS03 经济型数控和 BS04 全功能数控系统，航天部 706所研制出MNC864数控系统。
数控系统

2．数控系统 数控系统是实现数控技术相关功能的软硬件模块的有机集成系统，是 数控技术的载体。


能自动阅读程序，译码，使机床按指令运动并加工零件
硬件数控系统和计算机数控系统两类

计算机数控系统

3．计算机数控系统 计算机数控系统CNC(Computer Numerical Control)是以计算机为核 心的数控系统，由装有数控系统程序的专用计算机、输入输出设备、 可编程逻辑控制器 (PLC)、存储器、主轴驱动及进给驱动装置等部分 组成，习惯上又称为CNC系统
输入/输出 设备
计算机 数控 装置
进给伺服单元 测量装置
进给驱动装置
数控系统
输入输出装置

一、输入装置: 1、早期: 穿孔纸带
2、目前:MDI(Manual Data Input)手工数据输入、 软驱、 USB 接口、 RS232 接口、分布式数字控制 （Direct Numerical Control,DNC）、网络接口等， 有些高档的数控装置本身就包含有一套自动编程系 统或 CAD/CAM 系统，只需键盘输入相应的零件几何 信息和加工信息，就能生成数控加工程序。

CNC装置
计算机数字控制 CNC 装置是数控系统的核心。数控装置接收 输入介质的信息，并将其代码加以识别，储存、运算，输出 响应的指令脉冲以驱动伺服系统，进而控制机床动作。在普 通数控机床中一般由输入输出接口、存储器、运算器和控制 器（或微处理器）等构成。
数控加工技术的发展
1968年英国首次将多台数控机床、无人化搬运小车 和自动仓库在计算机控制下连接成自动加工系统，这就 是柔性制造系统FMS。 1974年微处理器开始用于机床的数控系统中，从此 CNC(计算机数控系统)软线数控技术随着计算机技术的 发展得以快速发展。
1976年美国Lockhead公司开始使用图像编程。利用 CAD(计算机辅助设计)绘出加工零件的模型，在显示器 上“指点”被加工的部位，输入所需的工艺参数，即可 由计算机自动计算刀具路径，模拟加工状态，获得NC程 序。
开放式数控系统的特征

五个特征：
(1) 对使用者是开放的：可采用先进的图形交互方式 支持下的简易编程方法，使得数控机床的操作更加容 易
(2) 对机床制造商是开放的：应允许机床制造商在开 放式 CNC 系统软件的基础上开发专用的功能模块及用 户操作界面。 (3)对硬件的选择是开放的：即一个开放式 CNC系统应 能在不同的硬件平台上运行。 (4) 对主轴及进给驱动系统是开放的：即能控制不同 厂商提供的主轴及进给驱动系统。 (5)对数据传输及交换等是开放的


1982年，青海第一机床生产了 XHK754卧式加工中 心，长城机床厂生产了 CK7815 数控车床，北京机 床研究所生产了 JCS018立式加工中心，上海机床 厂生产了H160数控外圆磨床，这些均代表中国数 控机床产业有了相当大的发展，已经达到国外 70 年代的水平。 1984 年，北京机床研究所研制成功了 FMC-1 和 FMC-2 柔性制造单元，之后又开始了柔性制造系 统 FMS开发工作，并与日本FANUC公司合作，在北 京机床研究所内建立了第一条柔性制造系统 （ JCS-FMC-1 型），用于加工直流伺服电机、法 兰盘类、刷架体类和壳体类的14种零件。
1.2 数控技术的基本概念

1.2.1 数控机床的产生
※ ※ ※ ※
精度高 形状复杂 批量小
改型频繁
第1章 概论
•内在动力：迫切需要一种精度高、柔性好
的加工设备
•技术基础：电子技术、计算机技术、控制
技术
第1章 概论
1948年，美国帕森斯（Parsons Co.）公司在研制加工直升飞机叶 片轮廓检查用样板的机床时，提 1952年在美国成功研制出第一 出了数控机床的初始设想。 台三坐标直线插补连续控制数
伺服 驱动 装置
测 量 反 馈 装 置
工 具 系 统
编 程 技 术
管 理 技 术
机床本体

机床本体主要由床身、立柱、工作台、导轨等基础件和刀 库、刀架等配套件组成。 数控加工是自动控制，不能像普通机床那样由人工进行调 整、补偿。数控机床的主运动、进给运动都由单独的伺服 电机驱动，所以传动链短、结构较简单。 为保证数控机床的快速响应特性，数控机床普遍采用精密 滚珠丝杠和直线滚动导轨副。 为保证数控机床的高精度、高效率和高自动化加工，机械 结构应具有较高的动态特性、动态刚度、抗变形性能、耐 磨性。




4．开放式CNC系统 定义：开放式数控系统是一种模块化的、可重构 的、可扩充的通用数控系统，它以工业 PC机作为 CNC 装置的支撑，再由各专业数控厂商根据需要 装入自己的控制卡和数控软件构成的相应的 CNC 装置。 开放式数控系统采用系统、子系统和模块的分布 式控制结构，各模块相互独立，各模块相互独立， 各模块接口协议明确，可移植性好。 一个开放式 CNC 系统，应保证使开发的应用软件 能在不同厂商提供的不同的软硬件平台上运行， 且能与其他应用软件系统协调工作
数控加工技术的发展

DNC( 直接数控)技术始于20世纪 60年代末期。它是使用 一台通用计算机，直接控制和管理一群数控机床及数控 加工中心，进行多品种、多工序的自动加工。 DNC 群控 技术是FMS柔性制造技术的基础，现代数控机床上的DNC 接口就是机床数控装置与通用计算机之间进行数据传送 及通讯控制用的，也是数控机床之间实现通讯用的接口。 随着 DNC数控技术的发展，数控机床已成为无人控制工 厂的基本组成单元。 20世纪 90年代，出现了包括市场预测、生产决策、产 品设计与制造和销售等全过程均由计算机集成管理和控 制的计算机集成制造系统CIMS。其中，数控是其基本控 制单元。