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1、2.12.1数控机床的组成分类数控机床的组成分类2.2数控机床的电气控制系统数控机床的电气控制系统2.32.3国内外数控机床的现状国内外数控机床的现状2.42.4数控机床的发展趋势数控机床的发展趋势复习与思考题 1/3/202312.1数控机床的组成分类数控机床是一个装有程序控制系统的机床。该系统能够逻辑地处理具有使用号码，或其他符号编码指令规定的程序。2.1.12.1.1数控机床的控制技术数控机床的控制技术2.1.22.1.2数控机床组成数控机床组成2.1.32.1.3数控机床的分类数控机床的分类1/3/202322.1.1数控机床的控制技术数控机床种类繁多，有钻铣镗床类、车削类、磨削类、电
2、加工类、锻压类、激光加工类和其他特殊用途的专用数控机床等等，凡是采用了数控技术进行控制的机床统称 NC 机床。带有自动刀具交换装置（Automatic Tool changeATC）的数控机床（带有回转刀架的数控车床除外）称为加工中心（Machine CenterMC）。它通过刀具的自动交换，可以一次装夹完成多工序的加工，实现了工序的集中和工艺的复合，从而缩短了辅助加工时间，提高了机床的效率；减少了零件安装、定位次数，提高了加工精度。在加工中心的基础上，通过增加多工作台（托盘）自动交换装置（Auto Pallet changerAPC）以及其他相关装置，组成的加工单元称为柔性加工单元（Flex
3、ible Manufacturing CellFMC）。1/3/20233在 FMC 和加工中心的基础上，通过增加物流系统、工业机器人以及相关设备，并由中央控制系统进行集中、统一控制和管理，这样的制造系统称为柔性制造系统（Flexible Manufacturing SystemFMS）。为了适应市场需求多变的形势，对现代制造业来说，不仅需要发展车间制造过程的自动化，而且要实现从市场预测、生产决策、产品设计、产品制造直到产品销售的全面自动化。将这些要求综合，构成的完整的生产制造系统，称为计算机集成制造系统（computer Integrated Manufacturing systemCIMS
4、）,CIMS将一个工厂的生产、经营活动进行了有机的集成，实现了更高效益、更高柔性的智能化生产，是当今自动化制造技术发展的最高阶段。1/3/202342.1.2数控机床组成图图21数控加工数控加工过过程示意程示意图图1 1数控机床加工零件的过程数控机床加工零件的过程 1/3/202352 2数控机床的组成数控机床的组成 1/3/202362.1.3数控机床的分类1按工艺用途分类按工艺用途分类（1）金属切削类数控机床）金属切削类数控机床（2）金属成型类数控机床）金属成型类数控机床（3）特种加工及其它类型数控机床）特种加工及其它类型数控机床 1/3/202371/3/20238图图23c全功能数控全
5、功能数控铣铣床床图图23d高速数控铣床高速数控铣床1/3/20239图图23e立式数控立式数控铣铣床床图图23f立式加工中心立式加工中心1/3/202310图图24a数控液数控液压压板料折弯机板料折弯机1/3/202311图图24b数控弯管机数控弯管机1/3/202312图图24c数控冲模回数控冲模回转头压转头压力机力机1/3/202313 图图25a数控数控线线切割机床切割机床图图25b数控电火花线切割机床数控电火花线切割机床1/3/202314图图25c数控激光切割机数控激光切割机1/3/202315图图25d数控等离子切割机数控等离子切割机1/3/202316 图图25e数控三坐数控三坐
6、标测标测量机量机图图25f柔性三坐标测量臂柔性三坐标测量臂1/3/2023172如果以数控系统的特征进行分类时，可将数控机床分成三大类：（1）点位控制的数控机床（2）直线控制数控机床（3）轮廓控制的数控机床 平面轮廓加工的数控机床 空间轮廓加工的数控机床 1/3/2023183按伺服系统的类型分类根据有无检测反馈元件及其检测装置，机床的伺服系统可分为开环伺服、闭环伺服和半闭环伺服。（1）开环控制数控机床（2）闭环控制数控机床（3）半闭环控制数控机床 1/3/2023191/3/2023204按照功能水平分类对于按数控功能的水平分类方法，目前尚无明确定义，因此，涵义也不十分清楚。这种分类方法没有
7、一个确切定义，但可以给人们一个清晰的一般水平概念，可将数控机床分为高、中、低档三类。数控机床水平高低由主要技术参数、功能指标和关键部件的功能水平决定。下列几个方面可作为评价数控机床档次的参考条件。1/3/2023211/3/2023222.2数控机床的电气控制系统2.2.1数控系统的电气控制2.2.2数控机床的电气控制1/3/2023232.2.12.2.1数控系统的电气控制数控系统的电气控制1 1数控系统的电源控制数控系统的电源控制 1/3/202324图图217机床机床连连接框接框图图2 2数控系数控系统的连接统的连接 1/3/2023252.2.2数控机床的电气控制 1/3/202326
8、1/3/202327图图218TK1640强强电电回路回路1/3/202328图图219TK1640电电源回路源回路1/3/202329图图220TK1640交流控制回路交流控制回路图图1/3/202330图图221TK1640直流控制回路直流控制回路图图1/3/2023312.3国内外数控机床的现状2.3.12.3.1国外数控机床的发展与现状国外数控机床的发展与现状2.3.22.3.2我国数控机床的现状我国数控机床的现状1/3/2023322.3.1国外数控机床的发展与现状1949 年作为这一方案的主要承包者的帕尔森斯公司，正式接受美空军委托，在麻省理工学院伺服机构试验室（Servo Mec
9、hanism Laboratory of the Massachusetts Institute of Technology）的协助下，开始从事数控机床的研制工作。经过三年时间的研究，于 1952 年试制成功世界第一台数控机床试验性样机。这是一台采用脉冲乘法器原理的直线插补三坐标连续控制铣床（Cincinnati Hydromel)，这便是数控的数控的第一代第一代。1/3/2023331953 年，美空军与麻省理工学院协作，开始从事计算机自动编程的研究，这就是创制 APT(Automatically Programmed Tools）自动编程系统的开始。1955 年，美空军花费巨额经费订购了大
10、约 100 台数控机床，此后两年，数控机床在美国进入迅速发展阶段，市场上出现了商品化数控机床。1958 年，美国克耐杜列克公司（Kearney&Trekker Co.）在世界上首先研制成功带自动换刀装置的数控机床，称为“加工中心”。1959 年，计算机行业研制出晶体管元器件，因而数控装置中广泛采用晶体管和印刷电路板，从而跨入第二代数控第二代数控。同时美国航空工业协会（AIA）和麻省理工学院发展 APT 程序语言。1/3/2023341960 年以后，点位控制机床在美国得到迅速发展，数控技术不仅在机床上得到了实际应用，而且逐步推广到冲压机、绕线机、焊接机、火焰切割机、包装机和坐标测量机等，在程序
11、编制方面，已由手工编程逐步发展到采用计算机自动编程。除了 APT 数控语言外，又发展了许多自动编程语言。从 1960 年开始，德国、日本等先进工业国家都陆续开发、生产及使用了数控机床。1965 年，出现了小规模集成电路。由于它体积小、功耗低，使数控系统的可靠性得以进一步提高，数控系统发展到第三代数控系统发展到第三代。以上三代，都是采用专用控制计算机的硬逻辑数控系统。装有这类数控系统的机床为普通数控机床（简称 NC 机床）。1/3/2023351967 年，英国首先把几台数控机床联接成具有柔性的加工系统，这就是最初的 FMS（Flexible Manufacturing system 柔性制造系
12、统）。之后，美、欧、日也相继进行开发与应用随着计算机技术的发展，小型计算机的价格急剧下降。小型计算机开始取代专用数控计算机，数控的许多功能由软件程序实现。这样组成的数控系统称为计算机数控系统（CNC）。1970 年，在美国芝加哥国际机床展览会上，首次展出了这种系统，称为第四代数控第四代数控。而由计算机直接对许多机床进行控制的控制系统，称为直接数控系统（DNC）。1/3/2023361970 年前后，美国英特尔公司开发和使用了微处理器。1974 年美、日等国首先研制出以微处理器为核心的数控系统。近 20 年来，微处理机数控系统的数控机床得到了飞速发展和广泛应用，这就是第五代数控第五代数控系统（M
13、NC）。80 年代初，国际上又出现了柔性制造单元 FMC(Flexible Manufacturing cell）。FMC 和 FMS 被认为是实现 CIMS(computer Integrated Manufacturing system 计算机集成制造系统）的必经阶段和基础。1/3/2023372.3.2我国数控机床的现状我国数控机床的现状可以从应用和生产两个方面来看，在“七五”与“八五”两个五年计划期间、数控机床的水平与产量均有令人瞩目的提高。“九五”及“十五”期间更有明显地增长，2019年，我国生产数控机床将达到100000多台，比2000年的14000台增长723.1，高精度机床和大
14、型机床也分别增长了192和147.18，而1992年数控机床只有4200多台。10多年间，我国数控机床增长了20倍，在数控机床的品种看，普及型数控机床所占比例从1992年的10增长到2019年的38.2。现在，我国已建立了以中、低档数控机床为主的产业体系，一些较高档次的数控系统，如 5 轴联动的数控系统、分辨率为 0.01m 的高精度车床用数控系统、数字仿型的数控系统、为柔性制造单元配套的数控系统，也陆续开发出来，并制造出样机。1/3/2023382.4 数控机床的发展趋势2.4.12.4.1高速、高效、高精度与高可靠性高速、高效、高精度与高可靠性2.4.22.4.2复合化、多轴化、柔性化、网络化、智复合化、多轴化、柔性化、网络化、智能化与绿色化能化与绿色化2.4.32.4.3新型功能部件新型功能部件2.4.42.4.4重视新技术标准、规范的建立重视新技术标准、规范的建立 1/3/202339复习思考题1/3/202340供娄浪颓蓝辣袄驹靴锯澜互慌仲写绎衰斡染圾明将呆则孰盆瘸砒腥悉漠堑脊髓灰质炎(讲课2019)脊髓灰质炎(讲课2019)供娄浪颓蓝辣袄驹靴锯澜互慌仲写绎衰斡染圾明将呆则孰盆瘸砒腥悉漠堑脊髓灰质炎(讲课2019)脊髓灰质炎(讲课2019)