数控技术复习综述

一.数控机床的产生与发展

•数控系统： NC à CNC à多CPU集散式控制 , 开放式结构体系

•伺服系统：步进à直流伺服à交流伺服à全数字交流伺服

•控制接口：脉冲à模拟电压(电流) à总线通信

•插补算法：脉冲增量à数字增量

二.数控技术的基本概念及知识体系

•【数控技术】

应用数控技术对机床工作过程进行自动控制的技术。

【数控机床】

对包括机床在内的工作机械进行控制的装备称为数控装备，采用数控技术对

加工过程进行控制的机床称为数控机床。

•优点：

o可以加工复杂型面工件

o自动化程度高，劳动强度低

o柔性高，适应性强

o效率高，减小辅助时间和机动时间

o加工质量稳定

o有利于生产管理的现代化

•CNC系统组成

o CNC装置：计算机+接口+PLC

o输入输出设备和控制介质

o伺服单元、驱动装置和测量装置

三.数控机床的分类

▪按控制刀具与工件相对运动的轨迹分类

o点位控制数控机床(位置控制)

o轮廓控制数控机床(连续控制)

•按加工精度分类：普通机床——精密机床——超精机床

•按伺服驱动系统的控制方式分类

o开环控制系统

▪信号流是单向的，故系统稳定性好；

▪精度相对闭环系统来讲不高；

▪步进电机驱动。

▪结构简单、工作稳定、调试方便、维修简单、价格低廉。

o半闭环控制系统

▪半闭环数控系统的位置采样点是从驱动装置(常用伺服电机)或

丝杠引出，采样旋转角度进行检测；

▪只包括少量机械传动环节，稳定性虽不如开环系统，但比闭环

要好；

▪螺距误差和反向间隙

▪结构简单、调试方便、精度也较高

o全闭环控制系统

▪精度高；

▪系统不稳定；

▪复杂、调试较难、成本高。

•按加工工艺及用途分类

o切削加工类：数控镗铣床、数控车床、数控磨床、加工中心、数控齿轮加工机床、FMC等。

o成型加工类：数控折弯机、数控冲裁机等。

o特种加工类：数控线切割机、电火花加工机、激光加工机等。

o其它类型：数控装配机、数控测量机、机器人等。

•按照CNC装置的功能水平分类：高级——普及——经济

四.数控机床的发展趋势

•运行高速化

o使进给率、主轴转速、刀具交换速度、托盘交换速度实现高速化，并且具有高加（减）速率。

•加工高精化

o提高数控系统的控制精度

▪采用高速插补技术；

▪采用高分辨率位置检测装置；

▪位置伺服系统采用前馈控制与非线性控制。

o采用误差补偿技术（加工误差减少60％～80％）

▪反向间隙补偿；

▪丝杆螺距误差补偿；

▪刀具误差补偿。

•功能复合化

•控制智能化

o加工过程自适应控制技术

切削力、功率—刀具的受力、磨损以及破损—加工参数、指令o加工参数的智能优化与选择

构造基于专家系统或基于模型

o智能故障诊断与自修复技术

应用现代智能方法（AI、ES、ANN等）

o智能化交流伺服驱动装置

自动识别负载，动调整参数的智能化伺服系统，包括智能主轴交流驱

动装置和智能化进给伺服装置。

•体系开放化

o定义：不同的工作平台上均能实现系统功能、且可以与其他的系统应用进行互操作的系统。

o特点：

▪系统构件标准化、多样化、互换性；

▪构件的增减、“积木式”的集成、可移植的和透明

o优点：

▪向未来技术开放

▪标准化的人机界面

▪向用户特殊要求开放

▪可减少产品品种

•交互网络化

o支持网络通讯协议，既满足单机需要，又能满足FMC、FMS、CIMS对基层设备集成要求的数控系统。

作业

1、简述数控机床的基本组成部分及其基本功能

2、数控技术的发展趋势（要求参考3篇以上相关参考文献，并注明作者、文献名称、期刊名称或出版社，出版时间）

一. 概述

•程序编制的基本概念

o【传统加工】分析图纸要求—制订工艺规程—工人操作机床加工。

o【数控加工】分析图纸要求—编制数码程序—工件和工具的相对运动。

o【程序编制】从零件图纸到数控加工指令的有序排列的全过程。（工艺分析、加工顺序、零件轮廓轨迹尺寸、工艺参数及辅助动作—→加工

程序单）

o分类：手工+自动

•数控机床程序编制的内容和步骤

o图纸工艺分析

o计算运动轨迹

o编制程序及校验

o制备控制介质

o程序的校验和试切（阅读法、模拟法、试切法）

•数控加工工艺和数控加工方法

o工艺分析

▪选择合适的对刀点和换刀点

▫对刀点应便于数学处理和程序编制；

▫容易校准；

▫便于检查；

▫加工误差小。

▫换刀点往往设在零件的外面

▪加工路线的确定

▫缩短走刀路线；

▫加工精度和表面粗糙度；

▫工艺要求；

▫利于简化计算，减少程序段数目和程序编制工作量。

▪工件的装夹方式

▫标准夹具；

▫装卸工件方便可靠；

▫避免刀具与工件、刀具与夹具产生碰撞；

▫夹具的安装要准确可靠，具备足够的强度和刚度；

▫应尽可能采用气、液压夹具。

▪切削用量的选择

▫机床、工具、刀具及工件的刚性；

▫切削速度、切削深度、切削进给率；

▫工件精度；

▫刀具预期寿命；