第章数控机床概述.pptx

第一章 数控机床概述;1.1 数控机床的产生与发展;普通机床或专业化程度高的自动化机床显然无法适应这些要求。同时，随着市场竞争的日益加剧，企业生产也迫切需要进一步提高其生产效率，提高产品质量及降低生产成本。 一种新型的生产设备——数控机床就应运而生了 。;数控机床的定义;1.1.1 数控机床的产生 帕森斯公司正式接受委托，与麻省理工学院伺服机构实验室合作，于1952年试制成功世界上第一台数控机床试验性样机。 1959年，美国克耐·杜列克公司首次成功开发了加工中心（Machining Center） 。;1.1.2 数控机床的发展简况 第1代数控机床：1952年～1959年采用电子管元件构成的专用数控装置（NC）。 第2代数控机床：从1959年开始采用晶体管电路的NC系统。 第3代数控机床：从1965年开始采用小、中规模集成电路的NC系统。;第4代数控机床：从1970年开始采用大规模集成电路的小型通用电子计算机控制的系统（CNC）。 第5代数控机床：从1974年开始采用微型计算机控制的系统（MNC）。 ;1．计算机直接数控系统 所谓计算机直接数控（Direct Numerical Control，DNC）系统，即使用一台计算机为数台数控机床进行自动编程，编程结果直接通过数据线输送到各台数控机床的控制箱。 ;2．柔性制造系统 柔性制造系统（Flexible Manufacturing System，FMS）也叫做计算机群控自动线，它是将一群数控机床用自动传送系统连接起来，并置于一台计算机的统一控制之下，形成一个用于制造的整体。 ;3．计算机集成制造系统 计算机集成制造系统（Computer-Integrated Manufacturing System，CIMS），是指用最先进的计算机技术，控制从定货、设计、工艺、制造到销售的全过程，以实现信息系统一体化的高效率的柔性集成制造系统。 ;1.1.3 我国数控机床发展概况 1958年开始并试制成功第一台电子管数控机床。1965年开始研制晶体管数控系统，直到20世纪60年代末至70年代初成功。从20世纪80年代开始，先后从日本、美国、德国等国家引进先进的数控技术。如北京机床研究所从日本FANUC公司引进FANUC3、FANUC5、FANUC6、FANUC7系列产品的制造技术；上海机床研究所引进美国GE公司的MTC-1数控系统等。 ;1.1.4数控机床的发展趋势;1.加工高速化、高精度化 1）加工高速化 高速CPU芯片 主轴高速化，采用电主轴 采用全数字交流伺服 机床动、静态性能的改善;　　在分辨率为1μm时，快进速度达 240m/min. 　　主轴转速已达200,000rpm 　　换刀速度少于1 s;2）加工高精度化 提高机械的制造和装配精度； 采用高速插补技术，以微小程序段实现连续 进给，使CNC控制单位精细化 采用高分辨率位置检测装置，提高位置检测精度（日本交流伺服电机已有装上1000000 脉冲/转的内藏位置检测器，其位置检测精度能达到0.01μm/脉冲） 位置伺服系统采用前馈控制与非线性控制等方法;采用反向间隙补偿、丝杆螺距误差补偿和刀具误差补偿等技术 设备的热变形误差补偿和空间误差的综合补偿技术。研究表明，综合误差补偿技术的应用可将加工误差减少60％～80％。 ;2. 控制智能化 随着人工智能技术的不断发展，为满足制造业生产柔性化、制造自动化发展需求，数控技术智能化程度不断提高，体现在： 加工过程自适应控制技术：通过监测主轴和进给电机的功率、电流、电压等信息，辩识出刀具的受力、磨损以及破损状态，机床加工的稳定性状态；并实时修调加工参数（主轴转速，进给速度）和加工指令，使设备处于最佳运行状态，以提高加工精度、降低工件表面粗糙度以及保证设备运行的安全性;加工参数的智能优化：将零件加工的一般规律、特殊工艺经验，用现代智能方法，构造基于专家系统或基于模型的“加工参数的智能优化与选择”，获得优化的加工参数，提高编程效率和加工工艺水平，缩短生产准备时间。使加工系统始终处于较合理和较经济的工作状态。 智能化交流伺服驱动装置：自动识别负载、自动调整控制参数，包括智能主轴和智能化进给伺服装置，使驱动系统获得最佳运行。 ;智能故障诊断与自修复技术 智能故障诊断技术：根据已有的故障信息，应用现代智能方法，实现故障快速准确定位。 智能故障自修复技术：根据诊断故障原因和部位，以自动排除故障或指导故障的排除技术。集故障自诊断、自排除、自恢复、自调节于一体，贯穿于全生命周期。 智能故障诊断技术在有些数控系统中已有应用，智能化自修复技术还在研究之中。;3. 加工网络化 数控系统网络化是先进制造模式的要求，数控机床作为网络中的一个节点，有助于解