数控机床组成及数字控制原理
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图1－4b 数控弯管机
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图1－4c 数控冲模回转头压力机
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图1－5b 数控电火花线切割机床
图1－5a 数控线切割机床
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图1－5c 数控激光切割机
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上篇
数控机床控制技术
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第1 章
数控机床组成 及
数字控制原理
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1.1．数控装置的概念
• 1.1 数控机床的组成及分类
• 1.1.1 数控机床的控制技术 • 1.1.2 数控机床组成 • 1.1.3 数控机床的分类
• 1.2 国内外数控机床的现状及发展趋势
• 1.2.1 国外数控机床的发展与现状 • 1.2.2 我国数控机床的现状 • 1.2.3 数控机床的发展趋势
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1.1.1．数控机床的控制技术
数控装置是一种控制系统，它自动阅读输入载体上预先 给定的数字值，并对其译码、运算，并据此而控制刀具 与工件相对运动，加工出所需要的零件。
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图1－5d 数控等离子切割机
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图1－5f 柔性三坐标测量臂
图1－5e 数控三坐标测量机
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• 2．如果以数控系统的特征进行分类时，可将数控机床 分成三大类：
• （1）点位控制的数控机床 • （2）直线控制数控机床 • （3）轮廓控制的数控机床
• 为了适应市场需求多变的形势，对现代制造业来说， 不仅需要发展车间制造过程的自动化，而且要实现从 市场预测、生产决策、产品设计、产品制造直到产品 销售的全面自动化。将这些要求综合，构成的完整的 生产制造系统，称为计算机集成制造系统（ computer Integrated Manufacturing system－CIMS ）,CIMS将一个 工厂的生产、经营活动进行了有机的集成，实现了更 高效益、更高柔性的智能化生产，是当今自动化制造 技术发展的最高阶段。
• 在加工中心的基础上，通过增加多工作台（托盘）自动 交换装置（ Auto Pallet changer－APC ）以及其他相关装 置，组成的加工单元称为柔性加工单元（ Flexible Manufacturing Cell－FMC ）。
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• 在 FMC 和加工中心的基础上，通过增加物流系统、工 业机器人以及相关设备，并由中央控制Fra Baidu bibliotek统进行集中、 统一控制和管理，这样的制造系统称为柔性制造系统 （ Flexible Manufacturing System－FMS ）。
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图1
图1
图1
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• 4．按照功能水平分类
• 对于按数控功能的水平分类方法，目前尚无明确定义， 因此，涵义也不十分清楚。这种分类方法没有一个确 切定义，但可以给人们一个清晰的一般水平概念，可 将数控机床分为高、中、低档三类。
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图1
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图1
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图1－3c 全功能数控铣床
图1－3d 高速数控铣床
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图1－3e 立式数控铣床
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图1－3f 立式加工中心
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图1－4a 数控液压板料折弯机
• 带有自动刀具交换装置（ Automatic Tool change－ATC ） 的数控机床（带有回转刀架的数控车床除外）称为加工 中心（ Machine Center－MC ）。它通过刀具的自动交换， 可以一次装夹完成多工序的加工，实现了工序的集中和 工艺的复合，从而缩短了辅助加工时间，提高了机床的 效率；减少了零件安装、定位次数，提高了加工精度。
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1．逼近处理
ΔLi = FΔt （i＝1,2,…） 则当Δt → 0 时，折线段之 和接近曲线 L，即：
2．插补运算
且有：Fx = Δxi／Δt Fy = Δyi／Δt
图1－0 数控加工原理
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• 数控机床种类繁多，有钻铣镗床类、车削类、磨削类、 电加工类、锻压类、激光加工类和其他特殊用途的专用 数控机床等等，凡是采用了数控技术进行控制的机床统 称 NC 机床。
• ① 平面轮廓加工的数控机床 • ② 空间轮廓加工的数控机床
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• 3．按伺服系统的类型分类 • 根据有无检测反馈元件及其检测装置，机床的伺服系
统可分为开环伺服、闭环伺服和半闭环伺服。
• （1）开环控制数控机床 • （2）闭环控制数控机床 • （3）半闭环控制数控机床
• 1949年作为这一方案的主要承包者的帕尔森斯公司，正式接受美 空军委托，在麻省理工学院伺服机构试验室（Servo Mechanism Laboratory of the Massachusetts Institute of Technology）的协助下， 开始从事数控机床的研制工作。经过三年时间的研究，于1952年 试制成功世界第一台数控机床试验性样机。这是一台采用脉冲乘 法器原理的直线插补三坐标连续控制铣床（Cincinnati Hydromel）， 这便是数控的第一代。
• 数控机床水平高低由主要技术参数、功能指标和关键 部件的功能水平决定。下列几个方面可作为评价数控 机床档次的参考条件。
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1.2.1 国外数控机床的发展与现状
• 采用数字控制技术进行机械加工的思想，最早是在20世纪40年代 初提出的。当时，美国密执安北部的一个小型飞机工业承包商帕 尔森斯公司在制造飞机框架及直升机叶片轮廓用样板时，利用全 数字电子计算机对轮廓路径进行数据处理，并考虑了刀具直径对 加工路径的影响，提高了加工精度。
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1.1.2．数控机床组成
1．数控机床加工零件的过程
图1－1 数控加工过程示意图
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2．数控机床的组成
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1.1.3．数控机床的分类
• 1．按工艺用途分类 • （1）金属切削类数控机床 • （2）金属成型类数控机床 • （3）特种加工及其它类型数控机床
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图1－4b 数控弯管机
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图1－5b 数控电火花线切割机床
图1－5a 数控线切割机床
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图1－5c 数控激光切割机
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数控机床控制技术
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第1 章
数控机床组成 及
数字控制原理
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1.1．数控装置的概念
• 1.1 数控机床的组成及分类
• 1.1.1 数控机床的控制技术 • 1.1.2 数控机床组成 • 1.1.3 数控机床的分类
• 1.2 国内外数控机床的现状及发展趋势
• 1.2.1 国外数控机床的发展与现状 • 1.2.2 我国数控机床的现状 • 1.2.3 数控机床的发展趋势
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1.1.1．数控机床的控制技术
数控装置是一种控制系统，它自动阅读输入载体上预先 给定的数字值，并对其译码、运算，并据此而控制刀具 与工件相对运动，加工出所需要的零件。
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图1－5d 数控等离子切割机
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图1－5f 柔性三坐标测量臂
图1－5e 数控三坐标测量机
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• 2．如果以数控系统的特征进行分类时，可将数控机床 分成三大类：
• （1）点位控制的数控机床 • （2）直线控制数控机床 • （3）轮廓控制的数控机床
• 为了适应市场需求多变的形势，对现代制造业来说， 不仅需要发展车间制造过程的自动化，而且要实现从 市场预测、生产决策、产品设计、产品制造直到产品 销售的全面自动化。将这些要求综合，构成的完整的 生产制造系统，称为计算机集成制造系统（ computer Integrated Manufacturing system－CIMS ）,CIMS将一个 工厂的生产、经营活动进行了有机的集成，实现了更 高效益、更高柔性的智能化生产，是当今自动化制造 技术发展的最高阶段。
• 在加工中心的基础上，通过增加多工作台（托盘）自动 交换装置（ Auto Pallet changer－APC ）以及其他相关装 置，组成的加工单元称为柔性加工单元（ Flexible Manufacturing Cell－FMC ）。
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• 在 FMC 和加工中心的基础上，通过增加物流系统、工 业机器人以及相关设备，并由中央控制Fra Baidu bibliotek统进行集中、 统一控制和管理，这样的制造系统称为柔性制造系统 （ Flexible Manufacturing System－FMS ）。
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• 4．按照功能水平分类
• 对于按数控功能的水平分类方法，目前尚无明确定义， 因此，涵义也不十分清楚。这种分类方法没有一个确 切定义，但可以给人们一个清晰的一般水平概念，可 将数控机床分为高、中、低档三类。
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图1－3c 全功能数控铣床
图1－3d 高速数控铣床
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图1－3f 立式加工中心
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图1－4a 数控液压板料折弯机
• 带有自动刀具交换装置（ Automatic Tool change－ATC ） 的数控机床（带有回转刀架的数控车床除外）称为加工 中心（ Machine Center－MC ）。它通过刀具的自动交换， 可以一次装夹完成多工序的加工，实现了工序的集中和 工艺的复合，从而缩短了辅助加工时间，提高了机床的 效率；减少了零件安装、定位次数，提高了加工精度。
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ΔLi = FΔt （i＝1,2,…） 则当Δt → 0 时，折线段之 和接近曲线 L，即：
2．插补运算
且有：Fx = Δxi／Δt Fy = Δyi／Δt
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• 数控机床种类繁多，有钻铣镗床类、车削类、磨削类、 电加工类、锻压类、激光加工类和其他特殊用途的专用 数控机床等等，凡是采用了数控技术进行控制的机床统 称 NC 机床。
• ① 平面轮廓加工的数控机床 • ② 空间轮廓加工的数控机床
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• 3．按伺服系统的类型分类 • 根据有无检测反馈元件及其检测装置，机床的伺服系
统可分为开环伺服、闭环伺服和半闭环伺服。
• （1）开环控制数控机床 • （2）闭环控制数控机床 • （3）半闭环控制数控机床
• 1949年作为这一方案的主要承包者的帕尔森斯公司，正式接受美 空军委托，在麻省理工学院伺服机构试验室（Servo Mechanism Laboratory of the Massachusetts Institute of Technology）的协助下， 开始从事数控机床的研制工作。经过三年时间的研究，于1952年 试制成功世界第一台数控机床试验性样机。这是一台采用脉冲乘 法器原理的直线插补三坐标连续控制铣床（Cincinnati Hydromel）， 这便是数控的第一代。
• 数控机床水平高低由主要技术参数、功能指标和关键 部件的功能水平决定。下列几个方面可作为评价数控 机床档次的参考条件。
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1.2.1 国外数控机床的发展与现状
• 采用数字控制技术进行机械加工的思想，最早是在20世纪40年代 初提出的。当时，美国密执安北部的一个小型飞机工业承包商帕 尔森斯公司在制造飞机框架及直升机叶片轮廓用样板时，利用全 数字电子计算机对轮廓路径进行数据处理，并考虑了刀具直径对 加工路径的影响，提高了加工精度。
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1．数控机床加工零件的过程
图1－1 数控加工过程示意图
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1.1.3．数控机床的分类
• 1．按工艺用途分类 • （1）金属切削类数控机床 • （2）金属成型类数控机床 • （3）特种加工及其它类型数控机床