数控的的技术与应用[清华版—1—绪论].ppt

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数控的的技术与应用[清华版—1—绪论]

第1章 绪 论 数控技术经过几十年的发展,已经广泛地应用于现代工业的诸多领域之中,成为制造业现代化的基础。 本章将重点围绕数控技术的特点、分类、组成及各组成部分的作用,介绍有关数控技术的基本知识及发展趋势。 1.1 数控技术的产生和特点 数字控制(Numerical Control)技术,简称为数控(NC)技术,是一种自动控制技术,它能够对机器的运动和动作进行控制。采用数控技术的控制系统称为数控系统。装备了数控系统的机床称为数控机床。由于数控机床的种类多、数量大,因此是促进数控技术发展的重要实践领域。如今,数控技术已不仅应用于金属切削机床,而且还应用于其他多种设备,如电火花加工机床、剪切机、折弯机、坐标测量机、机器人等。 1.1.1 数控技术的产生 1952年,MIT研制成功了三坐标数控系统,并在Cincinnate铣床上装备了这种控制系统。它采用预制穿孔带作为信息载体,可以控制多种机床。 我国从1958年开始研制数控机床。到20世纪70年代末共生产了4108台数控机床,其中86%是数控线切割机床;到20世纪80年代,随着我国实行改革开放政策,引进了日本、美国等先进的数控技术,开始批量生产数控系统和伺服系统,使我国数控机床在质量和数量上有了很大的提高。 近十年来,我国开发并生产了数控铣床、车床、磨床、立式和卧式加工中心等40多个新品种;引进和自行开发了多条柔性制造系统(FMS)生产线,并开始进行计算机集成制造系统(CIMS)的研究及探索其在生产中的应用。 到了20世纪90年代初,我国生产的数控机床已达300余种,一些较高档次的五轴联动数控系统也已开发出来。 1.1.2 数控技术的特点 数控机床是采用数控技术的机械设备中最具有代表性的一种。从数控机床具有的许多优点中,可以看出数控技术的特点,例如: 提高了加工精度和同一批工件尺寸的重复精度,保证了加工质量的稳定性。 具有较高的生产效率。与普通机床相比,生产效率大致可提高2~3倍。 增加了设备的柔性,可以适应不同品种、规格和尺寸以及不同批量的工件加工。 操作人员的劳动强度大为减轻。 具有较高的经济效益。这是因为数控机床能一机多用,代替多台普通机床,减少了工序间工件的运输时间,节省厂房面积,减少工夹具数量和投资。 能加工普通机床所不能加工的复杂型面。 可向更高级的制造系统发展。 它的不足之处是: 提高了起始阶段的投资。 增加了电子设备的维护。 对操作人员的技术水平要求较高。 1.1.3 计算机数控 随着电子技术和计算机技术的发展,数控系统经历了采用电子管、晶体管、集成电路,直到将计算机引进数控系统的过程。将微型计算机(简称微机)引入数控系统后,使其在质的方面完成了一次飞跃。计算机数控(Computer Numerical Control,CNC)系统有许多优点: (1) 柔性好 (2) 功能强 (3) 可靠性高 (4) 易于实现机电一体化 (5) 经济性好 1.2 数控机床的组成和作用 虽然数控技术能用来控制多种机械,但用得最多的和最典型的是数控机床,所以先来简单地介绍数控机床。 1.2.1 数控机床的组成部分 如前所述,数控机床配备有数控系统,可以按照事先编好的加工程序实现机床的运动和动作。数控机床由程序载体、输入装置、CNC装置、伺服系统和机床的机械部件构成,如图1.1所示。 1.2.2 数控机床各组成部分的作用 1. 程序载体 数控机床是按照输入的工件加工程序运行的。加工程序存放在软、硬磁盘等程序载体中,通过数控机床的输入装置,将加工程序信息读入CNC装置中。 2. 输入装置 输入装置的作用是将加工程序的信息读入CNC装置内。 3. CNC装置 CNC装置主要由信息的输入、处理和输出三部分组成。 4. 伺服系统 伺服系统由伺服电动机以及伺服驱动控制装置和有关软件构成。 5. 位置反馈系统 位置反馈系统的作用是将机床运动部件的实际位置信息反馈给CNC装置。 6. 机床的机械部件 数控机床的机械部件,除了主运动系统以及辅助部分(如液压、气动、冷却和润滑部分)以外,尚有一些特殊部件,如储备刀具的刀库、自动换刀装置(ATC)和自动托盘交换装置等。 1.3 数字控制系统 1.3.1 数字控制系统的组成和分类 1. 数字控制系统的组成 数控系统是一种能够控制机器运动的装置,它是由输入和输出设备、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的一个系统。 2. 机床数控系统的类型 机床数控系统有不同的类型,以适应不同用途的需要。 (1) 根据伺服系统的控制原理,机床数控系统可分为开环控制系统和闭环控制系统,根据检测装置安装的位置不同,闭环控制系统又可分为全闭环控制系统和半闭环控制系统。 (2) 根据控制运动方式的不同,

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