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数控车理实一体化教案2012.2（浙江ningboshi）第一章数控机床基本知识一、数控机床的产生1947年，美国巴森兹（Parson）公司在生产直升机机翼检验样板时，提出了数控机床的初始设想，这一设想迎合了美国空军为开发航天及导弹产品的需要，于是在1949年与麻省理工学院（MIT）合作，开始了三坐标铣床的数控化工作，到1952年3月公布了世界上第一台数控机床的试制成功，取名为：“NumericalControl”,这就是第一台数控机床。从此，其它一些国家，如德国、日本、英国等国都开始研制数控机床，其中发展最快的还是日本，当今著名的数控系统厂商有：日本的法那科（FANUC）、德国的西门子（SIEMENS）等公司。1959年美国Keaney&Treckre公司研制出具有刀库、换刀装置和回转工作台的新一代数控机床——加工中心（MachiningCenter）诞生了，并成为数控机床的主力。自1952年开始，经历多次的发展演变，数控机床的发展大至可分为几下六个阶段：第一阶段：1952年Parson公司与MIT合作开发的第一台电子管数控系统。第二阶段：1960年出现晶体管和印刷电路板的数控系统。第三阶段：1965年出现小规模集成电路的数控系统。第四阶段：1970年小型计算机数控系统硬件的出现，并以软件形式开始实现数控功能的数控系统。第五阶段：1974年出现了微处理器或微型计算机数控系统。第六阶段：20世纪90年代后出现的PC+NC智能数控系统。二、数控技术的基本概念数字控制（NumericalControl），简称NC，是用数字化信息实现机床控制的一种方法。数字控制机床（NumericallyControlledMachineTool）是采用了数字控制技术的机床，也称数控机床。这种NC机床是由硬件来实现数控功能。计算机数控（ComputerNumericalControl）,简称CNC，它是采用微处理器或专用微机的数控系统，由事先存入在存储器中的系统程序来控制，从而实现部分或全部数控功能，这样的机床一般称为CNC机床。三、数控机床的组成现代数控机床一般由控制介质、数控装置、伺服系统、测量反馈装置和机床主机组成，如图1-1所示。图1-1数控机床的组成1、控制介质控制介质是存储数控加工所需程序的介质，目前常用的控制介质有穿孔带、穿孔卡片、磁带和磁盘等。早期常用的控制介质是8单位标准穿孔带。2、数控装置数控装置是数控机床的核心，它能够完成信息的输入、存储、变换、插补运算以及实现各种控制功能。3、伺服系统伺服系统是接收数控装置的指令，是数控系统的执行部分。它包括伺服驱动电机、各种伺服驱动元件和执行机构。每个进给运动的执行部件都有相应的伺服驱动系统，而整个机床的性能主要取决于伺服系统。常用的伺服驱动元件有交流伺服系统和直流伺服系统。4、测量反馈装置测量反馈装置是用来检测速度和位移以及加工状态，并将检测到的信息转化为电信号反馈给数控装置，通过比较，计算出偏差，并发出纠正误差指令。测量反馈装置可分为半闭环和闭环两种。5、机床主体机床主体是数控机床的本体，主要包括：床身、主轴、进给机构等机械部件，还有冷却、润滑、转位部件，如换刀装置、夹紧装置等辅助装置。四、数控机床的分类（一）、按控制系统的特点分类1、点位控制数控机床（PositioingControl）这类机床只控制刀具从一个坐标点到另一个坐标点的位置，而不控制运动的轨迹，因为在移动的过程中不进行任何切削加工。如数控钻床、数控坐标镗铣床和数控冲床等。2、直线控制系统（Strainght–lineControl）这类机床不仅要求控制刀具从一点到另一点的位置，而且还要具有准确的定位功能。也称点位直线控制系统。这类的机床有：数控车床、数控镗铣床等。3、轮廓控制系统（ContourControl）轮廓控制系统是对两个或两个以上的坐标轴同时进行控制，具有插补功能。其运动轨迹可是任意斜率的直线、圆弧、螺旋线等。（二）、按伺服系统的类型分类1、开环控制系统（OpenLoopControl）开环控制系统是没有检测反馈装置，即系统没有位置反馈元件。这类数控机床其精度主要取决于伺服系统的性能，优点是比较稳定，调试方便。2、闭环控制系统（closedLoopControl）这类机床是在机床移动部件（工作台）上直接装有位置检测装置，将测量的结果直接反馈到数控装置中，并与输入的指令进行比较，根据差值不断控制运动，进行误差补偿，最终实现精确定位。闭环控制数控机床主要用在一些精度要求很高的加工中心、数控镗铣床、超精磨床等。3、半闭环控制系统（Semi-closedLoopControl）半闭环控制系统是在开环系统的丝杠或电机上装有检测元件。这类机床具有稳定的控制特性。由于采用了高分辨率的测量元件，又可以获得比较满意的精度与速度，