第1章 數(shù)控機(jī)床概述

Click to edit Master title style,,Click to edit Master text styles,,Second level,,Third level,,Fourth level,,Fifth level,,*,,*,,,,,,,,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,,單擊此處編輯母版文本樣式,,第二級(jí),,第三級(jí),,第四級(jí),,第五級(jí),,*,*,*,第1章 數(shù)控機(jī)床概述,數(shù)控機(jī)床概述,數(shù)控機(jī)床的工作原理,,數(shù)控機(jī)床分類,,數(shù)控插補(bǔ)原理,,數(shù)控機(jī)床發(fā)展概況,1.1 數(shù)控機(jī)床的工作原理,數(shù)控機(jī)床的組成,,數(shù)控機(jī)床加工的基本工作原理,,數(shù)控機(jī)床加工特點(diǎn),,數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用范圍,數(shù)控機(jī)床的工作原理,數(shù)控：,數(shù)字控制（Numerical Control—NC），在機(jī)床領(lǐng)域指用數(shù)字化信號(hào)對(duì)機(jī)床運(yùn)動(dòng)及其加工過(guò)程進(jìn)行控制的一種自動(dòng)化技術(shù)它所控制的一般是位置、角度、速度等機(jī)械量，但也有溫度、流量、壓力等物理量計(jì)算機(jī)數(shù)控：,（Computerized Numerical Control—CNC， 又稱Micro Computerized Numerical Control—MNC）是用一個(gè)存儲(chǔ)程序的專用計(jì)算機(jī)由控制程序來(lái)實(shí)現(xiàn)部分或全部基本控制功能，并通過(guò)接口與各種輸入輸出設(shè)備建立聯(lián)系。

更換不同的控制程序，可以實(shí)現(xiàn)不同的控制功能數(shù)控機(jī)床：,它是一種靈活、通用、能夠適應(yīng)產(chǎn)品頻繁變化的柔性自動(dòng)化機(jī)床一、數(shù)控機(jī)床的組成,數(shù)控機(jī)床主要由機(jī)床本體、數(shù)控系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)裝置、輔助裝置等幾個(gè)部分組成機(jī)床本體：,是數(shù)控機(jī)床加工運(yùn)動(dòng)的機(jī)械部分，主要包括支承部件（床身、立柱）等、主動(dòng)部件（主軸箱）、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)部件（工作臺(tái)滑板、刀架）等數(shù)控系統(tǒng)（CNC裝置）,：是數(shù)控機(jī)床的控制核心，一般是一臺(tái)專用的計(jì)算機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置：,是數(shù)控機(jī)床執(zhí)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)部分，包括主軸電動(dòng)機(jī)、進(jìn)給伺服電動(dòng)機(jī)等輔助裝置：,指數(shù)控機(jī)床的一些配套部件，包括刀庫(kù)、液壓裝置、氣動(dòng)裝置、冷卻系統(tǒng)、排屑裝置、夾具、換刀機(jī)械手等數(shù)控機(jī)床的組成,機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的基本工作流程如圖l.1所示數(shù)控機(jī)床的組成,機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)是由加工指令程序、計(jì)算機(jī)控制裝置、可編程邏輯控制器、主軸進(jìn)給驅(qū)動(dòng)裝置、速度控制單元及位置檢測(cè)裝置等組成其核心部分是計(jì)算機(jī)控制裝置計(jì)算機(jī)控制裝置由硬件和軟件兩部分組成硬件的主體是計(jì)算機(jī)，包括中央處理器、輸入輸出部分和位置控制部分軟件有管理軟件和控制軟件管理軟件包括輸入輸出、顯示和診斷程序等控制軟件包括譯碼、刀具補(bǔ)償、速度控制、插補(bǔ)運(yùn)算和位置控制等程序。

數(shù)控機(jī)床的組成,數(shù)控系統(tǒng)的基本功能:數(shù)控系統(tǒng)即位置控制系統(tǒng)，具有三個(gè)基本功能：,（1）輸入功能 指零件加工程序和各種參數(shù)的輸入2）插補(bǔ)功能 在加工零件的實(shí)際輪廓或軌跡的已知點(diǎn)之間確定一些中間點(diǎn)的方法通常在給定直線或圓弧的起點(diǎn)和終點(diǎn)之間插補(bǔ)中間點(diǎn)插補(bǔ)方法主要有兩種：1）脈沖增量法 2）數(shù)字增量法3）伺服控制 將計(jì)算機(jī)送出的位置進(jìn)給脈沖或進(jìn)給速度指令，經(jīng)變換和放大后化為伺服電動(dòng)機(jī)（步進(jìn)或直、交流電動(dòng)機(jī)）的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)機(jī)床工作臺(tái)移動(dòng)數(shù)控機(jī)床的組成,數(shù)控系統(tǒng)的工作過(guò)程,,對(duì)輸入的零件加工程序、控制參數(shù)、補(bǔ)償數(shù)據(jù)等進(jìn)行識(shí)別和譯碼，并執(zhí)行所需要的邏輯運(yùn)算，發(fā)出相應(yīng)的指令脈沖，控制機(jī)床的驅(qū)動(dòng)裝置，操作機(jī)床實(shí)現(xiàn)預(yù)期的加工功能數(shù)控機(jī)床的組成,主軸控制單元,,主要控制機(jī)床主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)速度控制單元,,進(jìn)給驅(qū)動(dòng)裝置是由交、直流電動(dòng)機(jī)、速度檢測(cè)元件和速度控制元件組成速度控制單元主要控制機(jī)床各坐標(biāo)軸的切削進(jìn)給運(yùn)動(dòng)數(shù)控機(jī)床的組成,可編程邏輯控制器,這是一種專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作電子系統(tǒng)PLC處于計(jì)算機(jī)控制裝置與機(jī)床之間，對(duì)計(jì)算機(jī)控制裝置和機(jī)床的輸入輸出信號(hào)進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)輔助功能M、主軸轉(zhuǎn)速S及刀具功能T的控制和譯碼。

即按照預(yù)先規(guī)定的邏輯順序?qū)χT如主軸的起動(dòng)、停止、轉(zhuǎn)向、轉(zhuǎn)速、刀具的更換、工件的夾緊松開(kāi)、液壓、冷卻、潤(rùn)滑、氣動(dòng)等進(jìn)行控制二、數(shù)控機(jī)床的基本工作原理,數(shù)控機(jī)床加工時(shí)，是根據(jù)工件圖樣要求及加工工藝過(guò)程，將所用刀具及機(jī)床各部件的移動(dòng)量、速度及動(dòng)作先后順序、主軸轉(zhuǎn)速、主軸旋轉(zhuǎn)方向及冷卻等要求，以規(guī)定的數(shù)控代碼形式，編制成程序單，并輸入到機(jī)床專用計(jì)算機(jī)中然后，數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)輸入的指令，進(jìn)行編譯、運(yùn)算和邏輯處理，輸出各種信號(hào)指令，控制機(jī)床各部分進(jìn)行規(guī)定的位移和有順序的動(dòng)作，加工出各種不同形狀的工件三、數(shù)控機(jī)床加工特點(diǎn),1．適應(yīng)性強(qiáng),,2．精度高,,3．效率高,,4．減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、改善勞動(dòng)條件,四、數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用范圍,1）多品種小批量零件（合理生產(chǎn)批量為10～100件之間）；,2）結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，精度要求較高或必須用數(shù)學(xué)方法確定的復(fù)雜曲線、曲面等零件；,3）需要頻繁改型的零件；,4）鉆、鏜、鉸、锪、攻螺紋及銑削工序聯(lián)合進(jìn)行的零件，如箱體、殼體等；,5）價(jià)格昂貴，不允許報(bào)廢的零件；,6）要求百分之百檢驗(yàn)的零件；,7）需要最小生產(chǎn)周期的急需零件1.2 數(shù)控機(jī)床分類,按控制刀具與零件相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡分類,,按加工方式分類,,按控制坐標(biāo)軸數(shù)分類,,按驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的控制方式分類,一、按控制刀具與零件相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡分類,1．點(diǎn)位控制或位置控制數(shù)控機(jī)床,,這類機(jī)床只能控制工作臺(tái)或刀具從一個(gè)位置精確地移動(dòng)到另一位置，在移動(dòng)過(guò)程中不進(jìn)行加工，各個(gè)運(yùn)動(dòng)軸可以同時(shí)移動(dòng)，也可以依次移動(dòng)，見(jiàn)圖1.3a。

如數(shù)控鏜、鉆、沖，數(shù)控點(diǎn)焊機(jī)及數(shù)控折彎?rùn)C(jī)等均屬此類機(jī)床按控制刀具與零件相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡分類,2．輪廓控制數(shù)控機(jī)床,這類機(jī)床能夠同時(shí)對(duì)兩個(gè)或兩個(gè)以上坐標(biāo)軸進(jìn)行連續(xù)控制，具有插補(bǔ)功能，工作臺(tái)或刀具邊移動(dòng)邊加工，見(jiàn)圖1.3b、c如數(shù)控銑、車、磨及加工中心等是典型的輪廓控制數(shù)控機(jī)床，數(shù)控火焰切割機(jī)、數(shù)控線切割及數(shù)控繪圖機(jī)等也都采用輪廓控制系統(tǒng)二、按加工方式分類,1）金屬切削類：如數(shù)控車、鉆、鏜、銑、磨、加工中心等2）金屬成形類：如數(shù)控折彎?rùn)C(jī)、彎管機(jī)、四轉(zhuǎn)頭壓力機(jī)等3）特殊加工類：如數(shù)控線切割、電火花、激光切割機(jī)等4）其他類：如數(shù)控火焰切割機(jī)、三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)等三、按控制坐標(biāo)軸數(shù)分類,1）兩坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床：兩軸聯(lián)動(dòng)，用于加工各種曲線輪廓的回轉(zhuǎn)體，如數(shù)控車床2）三坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床：三軸聯(lián)動(dòng)，多用于加工曲面零件，如數(shù)控銑床、數(shù)控磨床3）多坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床：四軸或五軸聯(lián)動(dòng)，多用于加工形狀復(fù)雜的零件圖l.4為兩種不同類的四軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床四、按驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的控制方式分類,1．開(kāi)環(huán)控制數(shù)控機(jī)床,,,2．閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床,,,,3．半閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床,,1.3 數(shù)控插補(bǔ)原理,插補(bǔ)方法,,基準(zhǔn)脈沖插補(bǔ),,數(shù)字積分插補(bǔ)法,一、插補(bǔ)方法,插補(bǔ)的基本概念,所謂插補(bǔ)，就是指數(shù)據(jù)密化的過(guò)程，對(duì)輸入數(shù)控系統(tǒng)的有限坐標(biāo)點(diǎn)（例如起點(diǎn)、終點(diǎn)），計(jì)算機(jī)根據(jù)曲線的特征，運(yùn)用一定的計(jì)算方法，自動(dòng)地在有限坐標(biāo)點(diǎn)之間生成一系列的坐標(biāo)數(shù)據(jù)，以滿足加工精度的要求。

數(shù)控系統(tǒng)（包括硬件NC系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)CNC系統(tǒng)）必須具備插補(bǔ)功能，但采取的插補(bǔ)方式會(huì)有所不同在CNC系統(tǒng)中，一般采用軟件或軟件和硬件相結(jié)合的方法完成插補(bǔ)運(yùn)算，稱為軟件插補(bǔ)；在NC系統(tǒng)中，有一個(gè)專門實(shí)現(xiàn)插補(bǔ)計(jì)算的計(jì)算裝置（插補(bǔ)器），稱為硬件插補(bǔ)軟件插補(bǔ)和硬件插補(bǔ)的原理相同，其作用都是根據(jù)給定的信息進(jìn)行計(jì)算，在計(jì)算過(guò)程中不斷向各坐標(biāo)軸發(fā)出相互協(xié)調(diào)的進(jìn)給脈沖，使數(shù)控機(jī)床按指定的軌跡運(yùn)動(dòng)插補(bǔ)方法,插補(bǔ)功能的基本要求,（1）必須保證插補(bǔ)計(jì)算的精度，插補(bǔ)結(jié)果沒(méi)有累積誤差，局部偏差不能超過(guò)允許的誤差（一般小于規(guī)定的分辨率）2）對(duì)于硬件插補(bǔ)，要求控制電路簡(jiǎn)單可靠；對(duì)于軟件插補(bǔ)，要求計(jì)算方法簡(jiǎn)潔，計(jì)算速度快3）控制系統(tǒng)運(yùn)行速度快且輸出脈沖均勻，使進(jìn)給速度恒定且能滿足加工要求4）插補(bǔ)計(jì)算所需的原始數(shù)據(jù)較少插補(bǔ)方法,插補(bǔ)方法的分類,（1）基準(zhǔn)脈沖插補(bǔ),基準(zhǔn)脈沖插補(bǔ)又稱為脈沖增量插補(bǔ)或行程標(biāo)量插補(bǔ)，適用于以步進(jìn)電機(jī)為驅(qū)動(dòng)裝置的開(kāi)環(huán)數(shù)控系統(tǒng)其特點(diǎn)是每次插補(bǔ)結(jié)束后產(chǎn)生一個(gè)行程增量，以脈沖的方式輸出到步進(jìn)電機(jī)，驅(qū)動(dòng)坐標(biāo)軸運(yùn)動(dòng)單個(gè)脈沖使坐標(biāo)軸產(chǎn)生的移動(dòng)量稱為脈沖當(dāng)量，一般用δ來(lái)表示脈沖當(dāng)量是脈沖的基本單位，按加工精度選定，普通機(jī)床取δ=0.01mm，較精密的機(jī)床取δ=0.005mm、0.0025mm或0.001mm。

由于基準(zhǔn)脈沖插補(bǔ)算法只用加法和移位即可完成，故運(yùn)算速度很快一般用于中等精度（0.01mm）和中等速度（l～3m／min）的數(shù)控系統(tǒng)插補(bǔ)方法的分類,（2）數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ),數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ)又稱為數(shù)字增量插補(bǔ)或時(shí)間標(biāo)量插補(bǔ)，適用于交、直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的閉環(huán)（或半閉環(huán)）控制系統(tǒng)這類插補(bǔ)算法的特點(diǎn)是插補(bǔ)運(yùn)算分兩步進(jìn)行首先為粗插補(bǔ)，即在給定起點(diǎn)和終點(diǎn)的曲線之間插入若干點(diǎn)，用若干微小直線段來(lái)逼近給定曲線，每一微小直線段的長(zhǎng)度△L相等，且與給定的進(jìn)給速度有關(guān)在每一插補(bǔ)周期中，粗插補(bǔ)程序被調(diào)用一次，因而每一微小直線段的長(zhǎng)度△L與進(jìn)給速度F和插補(bǔ)周期T成正比，即△L=FT粗插補(bǔ)的特點(diǎn)是把給定的曲線用一組直線段來(lái)逼近第二步為精插補(bǔ)，它在粗插補(bǔ)計(jì)算出的每一微小直線段的基礎(chǔ)上再作“數(shù)據(jù)點(diǎn)的密化”工作這一步相當(dāng)于對(duì)直線的脈沖增量插補(bǔ)在實(shí)際應(yīng)用中，粗插補(bǔ)由軟件完成，即通常所說(shuō)的插補(bǔ)運(yùn)算；精插補(bǔ)可以由軟件完成，也可以由硬件完成這類插補(bǔ)算法都是采用時(shí)間分割的思想，根據(jù)程序編制的進(jìn)給速度，將輪廓曲線分割為采樣周期的進(jìn)給段（輪廓步長(zhǎng)），即用直線或圓弧逼近輪廓曲線二、基準(zhǔn)脈沖插補(bǔ),逐點(diǎn)比較插補(bǔ)法,逐點(diǎn)比較插補(bǔ)法又稱代數(shù)運(yùn)算法、醉步法，它是一種最早的插補(bǔ)算法，其原理是：CNC系統(tǒng)在控制加工過(guò)程中，能逐點(diǎn)計(jì)算和判別刀具的運(yùn)動(dòng)軌跡與給定軌跡的偏差，并根據(jù)偏差控制進(jìn)給軸向給定輪廓方向靠近，使加工輪廓逼近給定輪廓曲線。

逐點(diǎn)比較法是以折線來(lái)逼近直線或圓弧曲線，它與給定的直線或圓弧之間的最大誤差不超過(guò)一個(gè)脈沖當(dāng)量，因此只要將脈沖當(dāng)量，即坐標(biāo)軸進(jìn)給一步的距離取得足夠小，就可滿足加工精度的要求逐點(diǎn)比較插補(bǔ)法,逐點(diǎn)比較直線插補(bǔ),逐點(diǎn)比較直線插補(bǔ),逐點(diǎn)比較直線插補(bǔ),逐點(diǎn)比較直線插補(bǔ),逐點(diǎn)比較直線插補(bǔ),從上述過(guò)程可以看出，逐點(diǎn)比較法中刀具每進(jìn)給一步都要完成以下四項(xiàng)內(nèi)容：,（1）偏差符號(hào)判別,確定加工點(diǎn)是在規(guī)定零件輪廓線外側(cè)還是在內(nèi)側(cè)，即判斷是否2）坐標(biāo)進(jìn)給,根據(jù)偏差情況，控制x坐標(biāo)軸或y坐標(biāo)軸進(jìn)給一步，使加工點(diǎn)向零件輪廓線靠攏，以縮小偏差當(dāng)時(shí)，向+x方向前進(jìn)一步；當(dāng)時(shí)，向+y方向前進(jìn)一步3）新偏差計(jì)算,進(jìn)給一步后，計(jì)算新加工點(diǎn)與零件輪廓的偏差，作為下一步偏差判別的依據(jù)計(jì)算公式為式（1.1）或式（1.2）4）終點(diǎn)判別,判別終點(diǎn)的方法有兩種，一是計(jì)算出x和y方向坐標(biāo)所要進(jìn)給的總步數(shù)，即,,每向x或y方向進(jìn)給一步，均進(jìn)行∑N減1計(jì)算，當(dāng)∑N減至零時(shí)即到終點(diǎn)，停止插補(bǔ)另一種方法是分別求出x坐標(biāo)和y坐標(biāo)應(yīng)進(jìn)給的步數(shù)，即∣xe∣和∣ye∣的值，當(dāng)沿x方向進(jìn)給一步時(shí)，Nx－1；當(dāng)沿y方向進(jìn)給一步時(shí)，Ny－1；當(dāng)Nx和Ny都為零時(shí)，達(dá)到終點(diǎn)，停止插補(bǔ)。

逐點(diǎn)比較直線插補(bǔ),舉例,,設(shè)在第一象限插補(bǔ)直線段OA，起點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)O（0，0），終點(diǎn)為A（8，6）試用點(diǎn)比較法進(jìn)行插補(bǔ)，并畫出插補(bǔ)軌跡解：用第一種終點(diǎn)判別法插補(bǔ)完這段直線，刀具沿x、y軸應(yīng)走的總步數(shù)為,,,逐點(diǎn)比較直線插補(bǔ),逐點(diǎn)比較直線插補(bǔ),逐點(diǎn)比較直線插補(bǔ),逐點(diǎn)比較法直線插補(bǔ)可以用硬件實(shí)現(xiàn)，也可以用軟件實(shí)現(xiàn)用硬件實(shí)現(xiàn)時(shí)，采用兩個(gè)坐標(biāo)寄存器、偏差寄存器、加法器、終點(diǎn)判別器等組成邏輯電路即可實(shí)現(xiàn)逐點(diǎn)比較法的直線插補(bǔ)用軟件實(shí)現(xiàn)插補(bǔ)的程序流程圖如圖1.8和插補(bǔ)軌跡如圖1.9所示逐點(diǎn)比較直線插補(bǔ),逐點(diǎn)比較插補(bǔ)法,逐點(diǎn)比較圓弧插補(bǔ),圖1.10 圓弧插補(bǔ)原理,逐點(diǎn)比較圓弧插補(bǔ),逆時(shí)針圓弧插補(bǔ),逆時(shí)針圓弧插補(bǔ),逐點(diǎn)比較圓弧插補(bǔ),順時(shí)針圓弧插補(bǔ),順時(shí)針圓弧插補(bǔ),逐點(diǎn)比較圓弧插補(bǔ),逐點(diǎn)比較圓弧插補(bǔ),圓弧插補(bǔ)每進(jìn)給一步，也要完成偏差判別、坐標(biāo)進(jìn)給、新偏差計(jì)算和終點(diǎn)判別四項(xiàng)內(nèi)容，只是偏差計(jì)算公式、進(jìn)給方向和終點(diǎn)判別步數(shù)N的計(jì)算公式與直線插補(bǔ)不一樣其中，偏差計(jì)算公式和進(jìn)給方向可利用公式（1.3）～式（1.6），終點(diǎn)判別方法有如下兩種逐點(diǎn)比較圓弧插補(bǔ),舉例：,第一象限逆時(shí)針圓弧AB，起點(diǎn)為A（6，0），終點(diǎn)為B（0，6）。

試對(duì)此段圓弧進(jìn)行插補(bǔ)，并畫出插補(bǔ)軌跡圖解：用第二種終點(diǎn)判別方法插補(bǔ)完這段圓弧，刀具沿x軸和y軸應(yīng)走的步數(shù)分別為,逐點(diǎn)比較圓弧插補(bǔ),逐點(diǎn)比較圓弧插補(bǔ),逐點(diǎn)比較圓弧插補(bǔ),舉例：,,第一象限順時(shí)針圓弧AB，起點(diǎn)為A（0，6），終點(diǎn)為B（6，0）試對(duì)此段圓弧進(jìn)行插補(bǔ)，并畫出插補(bǔ)軌跡圖解：終點(diǎn)判別用第一種方法，則,逐點(diǎn)比較圓弧插補(bǔ),逐點(diǎn)比較圓弧插補(bǔ),圖1.16 逐點(diǎn)比較圓弧插補(bǔ),三、數(shù)字積分插補(bǔ)法,,數(shù)字積分插補(bǔ)法又稱為數(shù)字微分分析法（DDA，digital differential analyzer），它是利用數(shù)字積分的方法確定刀具沿各坐標(biāo)軸的位移，使得刀具沿著所設(shè)定的曲線進(jìn)行加工數(shù)字積分插補(bǔ)法運(yùn)算速度快、脈沖分配均勻、易于實(shí)現(xiàn)空間曲線插補(bǔ)，能夠插補(bǔ)出各種平面曲線其缺點(diǎn)是速度調(diào)節(jié)不便，插補(bǔ)精度需要采取一定的措施才能滿足要求但由于計(jì)算機(jī)有較強(qiáng)的計(jì)算功能，采用軟件插補(bǔ)時(shí)，能夠克服上述缺點(diǎn)數(shù)字積分插補(bǔ)法,數(shù)字積分插補(bǔ)法,DDA直線插補(bǔ),DDA直線插補(bǔ),DDA直線插補(bǔ),DDA直線插補(bǔ),DDA直線插補(bǔ),舉例：,對(duì)第一象限的直線OA進(jìn)行DDA插補(bǔ)，各點(diǎn)的坐標(biāo)分別是O（0，0），A（8，6）寫出插補(bǔ)計(jì)算過(guò)程，并畫出插補(bǔ)軌跡圖。

DDA直線插補(bǔ),DDA直線插補(bǔ),數(shù)字積分插補(bǔ)法,數(shù)字積分法圓弧插補(bǔ),數(shù)字積分法圓弧插補(bǔ),數(shù)字積分法圓弧插補(bǔ),與直線插補(bǔ)類似，圓弧插補(bǔ)也可由數(shù)字積分器來(lái)實(shí)現(xiàn)，如圖1.23所示數(shù)字積分法圓弧插補(bǔ),數(shù)字積分法圓弧插補(bǔ),舉例：,插補(bǔ)第一象限圓弧AB，圓弧起點(diǎn)為A（6，0），終點(diǎn)為B（0，6），試寫出用DDA插補(bǔ)方法的計(jì)算過(guò)程，并畫出插補(bǔ)軌跡解：因?yàn)閤A＝6，yA＝0，xB＝0，yB＝6，所以用三位寄存器即可，即n＝3數(shù)字積分法圓弧插補(bǔ),數(shù)字積分法圓弧插補(bǔ),數(shù)字積分法圓弧插補(bǔ),1.4 數(shù)控機(jī)床發(fā)展概況,工業(yè)化國(guó)家數(shù)控機(jī)床的發(fā)展概況,,我國(guó)數(shù)控機(jī)床的發(fā)展概況,,數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì),一、工業(yè)化國(guó)家數(shù)控機(jī)床的發(fā)展概況,數(shù)控機(jī)床的研制最早是從美國(guó)開(kāi)始的1952年帕森斯公司和麻省理工學(xué)院合作研制成功了世界第一臺(tái)三坐標(biāo)數(shù)控銑床，它用來(lái)加工直升飛機(jī)葉片輪廓檢查用樣板這是一臺(tái)采用專用計(jì)算機(jī)進(jìn)行運(yùn)算與控制和直線插補(bǔ)與輪廓控制的數(shù)控銑床，專用計(jì)算機(jī)使用電子管元件，經(jīng)過(guò)三年的改進(jìn)與自動(dòng)編程研究，1955年進(jìn)入實(shí)用階段，在復(fù)雜曲面的加工中發(fā)揮了重要作用但由于技術(shù)上和價(jià)格上的原因，只局限在航空工業(yè)中應(yīng)用隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)控系統(tǒng)也不斷地更新?lián)Q代。

由使用電子管過(guò)渡到晶體管、印制電路及小規(guī)模集成電路，數(shù)控系統(tǒng)的可靠性得到了進(jìn)一步提高但上述專用計(jì)算機(jī)都是采用硬接線數(shù)控系統(tǒng)，使用局限性大，屬一般數(shù)控系統(tǒng)，即所謂的NC20世紀(jì)70年代初，計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展使得用小型計(jì)算機(jī)代替專用計(jì)算機(jī)在經(jīng)濟(jì)上成為可能數(shù)控的許多功能可以用編制的專用程序來(lái)實(shí)現(xiàn)，而這些專用程序可以存儲(chǔ)在小型計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器中，這就是所謂的軟接線數(shù)控，即計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)CNC微處理器的誕生使得CNC系統(tǒng)的控制功能大部分由軟件技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，其可靠性進(jìn)一步提高，功能更加完善，性能價(jià)格比大為提高，使數(shù)控機(jī)床產(chǎn)生了一個(gè)大的飛躍工業(yè)化國(guó)家數(shù)控機(jī)床的發(fā)展概況,進(jìn)入20世紀(jì)80年代，數(shù)控機(jī)床進(jìn)一步發(fā)展近年來(lái)具有代表性的數(shù)控系統(tǒng)如下：,,1．計(jì)算機(jī)直接控制系統(tǒng),,計(jì)算機(jī)直接控制系統(tǒng)又稱群控其特點(diǎn)是：使用計(jì)算機(jī)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程加強(qiáng)管理，使程序的編制、生產(chǎn)的準(zhǔn)備與計(jì)劃安排等工作和機(jī)床工作協(xié)調(diào)一致，以提高各個(gè)數(shù)控機(jī)床的使用效率工業(yè)化國(guó)家數(shù)控機(jī)床的發(fā)展概況,2．自適應(yīng)控制機(jī)床,一般數(shù)控機(jī)床，是按預(yù)先編好的程序進(jìn)行加工的但在編程時(shí)，實(shí)際上有許多參數(shù)只能參照過(guò)去的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)決定，不可能準(zhǔn)確地考慮到它們的一切變化，如毛坯的不均勻，刀具與工件材質(zhì)的變化，刀具的磨損，工件的變形，熱傳導(dǎo)性的差別等等，這些變化直接或間接地影響著加工質(zhì)量，使加工不能在最佳狀態(tài)下進(jìn)行。

如果控制系統(tǒng)能對(duì)實(shí)際加工中的各種加工狀態(tài)的參數(shù)及時(shí)地測(cè)量并反饋給機(jī)床進(jìn)行修正，則可使切削過(guò)程隨時(shí)都處在最佳狀態(tài)所謂最佳狀態(tài)，指的是最高生產(chǎn)率、最低加工成本、最好的加工質(zhì)量等由于CNC系統(tǒng)自身帶有計(jì)算機(jī)，只要加上相應(yīng)的檢測(cè)元件、控制線路和有關(guān)軟件就可以制造出這種自適應(yīng)控制機(jī)床工業(yè)化國(guó)家數(shù)控機(jī)床的發(fā)展概況,3．柔性制造系統(tǒng),柔性制造系統(tǒng)是在柔性制造單元（Flexible Manufacturing Cell —FMC）基礎(chǔ)上研制和發(fā)展起來(lái)的柔性制造單元是一種在人的參與減到最少時(shí)，能連續(xù)地對(duì)同一組零件內(nèi)不同的工件進(jìn)行自動(dòng)化加工（包括工件在單元內(nèi)部的運(yùn)輸和交換）的最小單元它既可以作為獨(dú)立使用的加工設(shè)各，又可以作為更大更復(fù)雜的柔性制造系統(tǒng)或柔性自動(dòng)線的基本組成模塊柔性制造系統(tǒng)是由加工系統(tǒng)（由一組數(shù)控機(jī)床和其他自動(dòng)化工藝設(shè)各，如清洗機(jī)、成品試驗(yàn)機(jī)、噴漆機(jī)等組成）、智能機(jī)器人、全自動(dòng)輸送系統(tǒng)及自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)組成（見(jiàn)圖l.25）這種系統(tǒng)可按任意順序加工一組不同工序與不同加工節(jié)拍的工件，工藝流程可隨工件不同而調(diào)整，全部生產(chǎn)過(guò)程由一臺(tái)中央計(jì)算機(jī)進(jìn)行生產(chǎn)程序的調(diào)度，若干臺(tái)計(jì)算機(jī)進(jìn)行工位控制其中各個(gè)制造單元相對(duì)獨(dú)立，能適時(shí)地平衡資源的利用。

4．計(jì)算機(jī)集成生產(chǎn)系統(tǒng),為實(shí)現(xiàn)整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化，人們正著手研制包括計(jì)劃設(shè)計(jì)、工藝、加工、裝配、檢驗(yàn)、銷售等全過(guò)程都由計(jì)算機(jī)控制的集成生產(chǎn)系統(tǒng)它具有計(jì)算機(jī)控制的自動(dòng)化信息流和物質(zhì)流，對(duì)產(chǎn)品的構(gòu)思和設(shè)計(jì)直到最終裝配、檢驗(yàn)這一全過(guò)程進(jìn)行控制，以實(shí)現(xiàn)工廠自動(dòng)化這一偉大的目標(biāo)工業(yè)化國(guó)家數(shù)控機(jī)床的發(fā)展概況,二、我國(guó)數(shù)控機(jī)床的發(fā)展概況,我國(guó)數(shù)控機(jī)床的研制始于1958年，由清華大學(xué)研制出了最早的樣機(jī)1966年誕生了第一臺(tái)用于直線—圓弧插補(bǔ)的晶體管數(shù)控系統(tǒng)1970年北京第一機(jī)床廠的XK5040型數(shù)控升降臺(tái)銑床作為商品，小批量生產(chǎn)并推向市場(chǎng)但由于相關(guān)工業(yè)基礎(chǔ)差，尤其是數(shù)控系統(tǒng)的支撐工業(yè)——電子工業(yè)薄弱，致使在1970～1976年間開(kāi)發(fā)出的加工中心、數(shù)控鏜床、數(shù)控磨床及數(shù)控鉆床因系統(tǒng)不過(guò)關(guān)，多數(shù)機(jī)床沒(méi)有在生產(chǎn)中發(fā)揮作用20世紀(jì)80年代前期，在引入了日本FANUC數(shù)控技術(shù)后，我國(guó)的數(shù)控機(jī)床才真正進(jìn)入小批量生產(chǎn)的商品化時(shí)代目前我國(guó)已經(jīng)有自主版權(quán)的數(shù)控系統(tǒng)，但絕大多數(shù)全功能數(shù)控機(jī)床還是采用國(guó)外的CNC系統(tǒng)從機(jī)床的整體來(lái)看，無(wú)論是可靠性、精度、生產(chǎn)效率和自動(dòng)化程度，與國(guó)外相比，還存在著不小的差距三、數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì),未來(lái)數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì)主要表現(xiàn)在以下三個(gè)方面：,1．?dāng)?shù)控技術(shù)水平,高精度 定位精度微米級(jí)、納米級(jí)；,高速度 主軸轉(zhuǎn)速l0000r／min、快速進(jìn)給100m／min、換刀時(shí)間2～3s；,高柔性 多主軸、多工位、多刀庫(kù)；,多功能 立臥并用、復(fù)合加工；,高自動(dòng)化 自動(dòng)上下料、自動(dòng)監(jiān)控、自動(dòng)測(cè)量、自動(dòng)通信。

對(duì)單臺(tái)主機(jī)不僅要求提高其柔性和自動(dòng)化程度，還要求其具有進(jìn)入更高層次的柔性制造系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)的適應(yīng)能力數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì),2．?dāng)?shù)控系統(tǒng)方面,目前世界上幾個(gè)著名的數(shù)控裝置生產(chǎn)廠家，如日本的FANUC、德國(guó)的SIEMENS和美國(guó)的AB公司產(chǎn)品都在向系列化、模塊化、高性能和成套性方向發(fā)展它們的數(shù)控系統(tǒng)都采用了16位、32位甚至64位微處理器、標(biāo)準(zhǔn)總線及軟件模塊和硬件模塊結(jié)構(gòu)，內(nèi)存容量擴(kuò)大到了數(shù)十兆字節(jié)以上，機(jī)床分辨率可達(dá)，高速進(jìn)給可達(dá)100m/min以上，一般控制軸數(shù)在3～15軸，最多可達(dá)24軸，并采用先進(jìn)的電裝工藝3．驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)方面,交流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)發(fā)展迅速，交流傳動(dòng)系統(tǒng)已由模擬式向數(shù)字式方向發(fā)展，以運(yùn)算放大器等模擬器件為主的控制器正在被以微處理器為主的數(shù)字集成元件所取代，從而克服了零點(diǎn)漂移、溫度漂移等弱點(diǎn)演講完畢，謝謝觀看！,內(nèi)容總結(jié),第1章 數(shù)控機(jī)床概述驅(qū)動(dòng)裝置：是數(shù)控機(jī)床執(zhí)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)部分，包括主軸電動(dòng)機(jī)、進(jìn)給伺服電動(dòng)機(jī)等硬件的主體是計(jì)算機(jī)，包括中央處理器、輸入輸出部分和位置控制部分2）結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，精度要求較高或必須用數(shù)學(xué)方法確定的復(fù)雜曲線、曲面等零件3）多坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床：四軸或五軸聯(lián)動(dòng)，多用于加工形狀復(fù)雜的零件。

數(shù)控系統(tǒng)（包括硬件NC系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)CNC系統(tǒng)）必須具備插補(bǔ)功能，但采取的插補(bǔ)方式會(huì)有所不同3）控制系統(tǒng)運(yùn)行速度快且輸出脈沖均勻，使進(jìn)給速度恒定且能滿足加工要求單個(gè)脈沖使坐標(biāo)軸產(chǎn)生的移動(dòng)量稱為脈沖當(dāng)量，一般用δ來(lái)表示粗插補(bǔ)的特點(diǎn)是把給定的曲線用一組直線段來(lái)逼近用軟件實(shí)現(xiàn)插補(bǔ)的程序流程圖如圖1.8和插補(bǔ)軌跡如圖1.9所示但由于技術(shù)上和價(jià)格上的原因，只局限在航空工業(yè)中應(yīng)用隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)控系統(tǒng)也不斷地更新?lián)Q代一般數(shù)控機(jī)床，是按預(yù)先編好的程序進(jìn)行加工的演講完畢，謝謝觀看,。