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1、2012.2.10数控机床结构与故障检修数控机床结构与故障检修Structure and maintenance of NC第第1章章 数控机床概述数控机床概述NC Overview 目目 录录CONTENTSCONTENTS数控机床的组成、分类和典型的数控机床数控系统数控机床的产生、特点和应用范围一二二三三四四数控机床的现状和发展趋势数控机床概述数控机床概述 五轴联动数控机床是为适应多面体和曲面零件加工而出现的。五轴联动数控是当前数控技术中难度最大的。集计算机控制、高性能伺服驱动和精密加工技术于一体，应用于复杂曲面的高效、精密、自动化加工。五轴联动数控机床是发电、船舶、航天航空、模具、高精密
2、仪器等民用工业和军工部门迫切需要的关键加工设备。国际上把五轴联动数控技术作为一个国家工业化水平的标志。DMG公司车削加工中心能在一次装夹中完成回转体零件上所有面的加工。课程导引 为了改变以往传统机床结构，采用连杆运动实现主轴多自由度运动以完成工件复杂曲面的加工，此类机床称为虚轴机床。虚轴机床一般采用六根可以伸缩的伺服轴，故该类机床又称为“六条腿机床”。支承并连接装有主轴的上平台与装有工作台的下平台的构架结构形式，取代了传统的机床上所具备的床身、立柱等基础件。数控机床概述数控机床概述课程导引数控机床概述数控机床概述课程导引图1-2Hexa 6X虚轴加工中心图1-3Linapod立式虚轴加工中心
3、20世纪人类社会最伟大的科技成果之一是计算机的发明与应用，计算机及控制技术在机械制造设备中的应用是制造业发展最重大的技术进步。自从1952年美国第一台数控机床问世至今已经历了半个多世纪，现在数控设备已包括车、铣、加工中心、镗、磨、冲压、电加工以及各类专用加工设备，形成了庞大的数控制造设备家族，每年全世界数控设备的产量有15万25万台，产值达数百亿美元。数控机床概述数控机床概述1.1数控机床的产生、特点和应用范围 1.1.1数控机床的产生 1949年美国Parsons公司接受美国空军的委托，研制一种计算装置，用以实现日益复杂的飞机零部件的自动加工。1952年美国麻省理工学院研制出了基于电子管和继
4、电器的机床数字控制装置，用于控制铣床。随着集成电路技术的发展，1965年出现了小规模集成电路数控机床，以上为数控机床发展的第一阶段，称为NC阶段，即逻辑数字控制阶段，其特点是数控系统的所有功能均由硬件(数控装置)来实现，故又称为硬件数控。1970年小型计算机开始用于数控机床，数控机床的发展由此进入第二阶段，称为CNC阶段，即计算机数字控制阶段。数控机床概述数控机床概述1.1数控机床的产生、特点和应用范围1.1.2数控机床的特点和应用范围 数控机床是采用了数控技术的机床，或者说是装备了数控系统的机床。国际信息处理联盟(International Federation of Information
5、 Processing，IFIP)第五技术委员会对数控机床定义如下：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。数控机床概述数控机床概述1.1数控机床的产生、特点和应用范围普通数控机床数控机床概述数控机床概述1.1数控机床的产生、特点和应用范围ATC及刀库加工中心FMC APC自动检测、监控功能 物流系统 计算机控制系统FMS市场预测 生产决策产品设计产品销售CIMS1）根据零件加工图样进行工艺分析，确定加工方案、工艺参数和位移数据。2）用规定的程序代码和格式编写零件加工程序单，或用自动编程软件，进行CADCAM工作，直接生成零件的加工程
6、序文件。3）程序的输入。4）运行加工程序，进行机床加工试运行、刀具路径模拟等。5）通过对机床的正确操作，运行程序，完成零件的加工。数控机床概述数控机床概述1.1数控机床的产生、特点和应用范围1.2.1数控机床的组成 由零件的加工过程可知，作为数控机床的基本组成，它应包括：加工程序、输入设备、数控装置、伺服驱动和测量反馈装置、辅助控制装置以及机床本体等部分，如图15所示。数控机床概述数控机床概述1.2数控机床的组成、分类及典型数控机床数控机床概述数控机床概述1.2数控机床的组成、分类及典型数控机床图1-5数控机床的组成及框图（1）加工程序 包含加工出合格零件所需的全部操作信息和刀具相对工件的位移
7、信息等。数控机床工作时，不需要人直接操纵机床，但机床又必须执行人的意图。EIA、ISO（2）输入装置 将控制介质上的数控代码转变成相应的电脉冲信号，传递并存入数控系统。穿孔带、磁带、磁盘、MDI、RS232/RS485、网络接口 数控机床概述数控机床概述1.2数控机床的组成、分类及典型数控机床（3）数控装置 数控装置(CNC单元)是数控机床的控制中心，被喻为“中枢系统”。输入输出接口控制器运算器存储器数控机床概述数控机床概述1.2数控机床的组成、分类及典型数控机床图1-6FANUC数控装置图1-7SIEMENS数控装置数控系统接受输入装置传送的脉冲信息，经过数控系统的逻辑电路或软件进行编译、运
8、算和逻辑处理，输出各种信息和指令，控制机床的各个部分进行规定的有序动作。经插补运算确定的各坐标轴的进给速度、方向和位移量指令；主运动的启停、变速、换向指令；刀具的选择、交换指令；冷却润滑的启停等。（4）伺服系统和测量反馈系统 伺服系统是数控系统的执行机构，包括驱动装置、执行机构。测量反馈系统。（脉冲当量、分辨率）（5）机床本体 数控机床的本体是指其机械结构实体，是实现加工零件的执行部件。1）数控机床采用了高性能的主轴及伺服系统，机械传动结构简化，传动链较短。2）机械结构具有较高的刚度、阻尼精度及耐磨性，热变形小。3）更多地采用高效传动部件，如滚珠丝杠副、直线滚动导轨等。数控机床概述数控机床概述
9、1.2数控机床的组成、分类及典型数控机床数控机床概述数控机床概述1.2数控机床的组成、分类及典型数控机床图1-8床身图1-9APC（6）辅助装置 辅助装置主要包括换刀机构、工件自动交换机构、工件夹紧机构、润滑装置、冷却装置、照明装置、排屑装置、液压气动系统、过载保护与限位保护装置等。数控机床概述数控机床概述1.2数控机床的组成、分类及典型数控机床图1-10刀库图1-11排屑示意图1.2.2数控机床的分类 数控机床通常按以下最基本的几个方面进行分类：1.按加工方式和工艺用途分类 分为一般数控机床及加工中心。按加工方式不同，可分为数控车床、数控铣床、数控镗床、数控磨床等。另外还有数控电火花机床、冲
10、床等。有些数控机床具有两种以上切削功能，例如以车削为主兼顾铣、钻削的车削中心；具有铣、镗、钻削功能带刀库和自动换刀装置的镗铣加工中心。数控机床概述数控机床概述1.2数控机床的组成、分类及典型数控机床2.按刀具与工件相对运动方式（运动轨迹控制）分类（1）点位控制数控机床 点位控制方式就是刀具与工件相对运动时，只控制从一点运动到另一点的准确性，而不考虑两点之间的运动路径和方向，如图1-12a所示。（2）点位直线控制数控机床 直线控制方式就是刀具与工件相对运动时，除控制从起点到终点的准确定位外，还要保证平行坐标轴的直线切削运动，如图1-12b所示。（3）轮廓切削(连续轨迹)控制数控机床 轮廓控制就是
11、刀具与工作相对运动时，能对两个或两个以上坐标轴的运动同时进行控制。数控机床概述数控机床概述1.2数控机床的组成、分类及典型数控机床数控机床概述数控机床概述1.2数控机床的组成、分类及典型数控机床图1-12数控机床分类a)点位控制b)直线控制c)轮廓控制3.按伺服系统类型的分类（1）开环伺服系统数控机床 开环伺服系统是不带测量反馈装置的控制系统，如图1-13所示。数控机床概述数控机床概述1.2数控机床的组成、分类及典型数控机床图1-13开环伺服系统框图（2）闭环伺服系统数控机床 闭环伺服系统如图1-14所示，它在机床移动部件的位置上直接装有直线位置检测装置，检测刀具或工作台的实际位移值并将检测到
12、的位移值及时反馈到CNC装置中，与所要求的位移指令值进行比较，用比较的差值进行控制，直到差值消除为止。数控机床概述数控机床概述1.2数控机床的组成、分类及典型数控机床图1-14闭环伺服系统框图(3)半闭环伺服系统数控机床 半闭环控制系统如图1-15所示，它在开环控制系统的丝杠端头或电动机端头上装有检测装置，通过检测丝杠的角位移(转角)和转速，间接地检测移动部件的实际位移量，然后反馈到CNC装置中进行位置比较，用比较的差值进行控制。数控机床概述数控机床概述1.2数控机床的组成、分类及典型数控机床图1-15半闭环伺服系统框图4.按数控系统功能水平的分类数控机床概述数控机床概述1.2数控机床的组成、
13、分类及典型数控机床功能功能低档数控机床低档数控机床中档数控机床中档数控机床高档数控机床高档数控机床进给当量和进给速度进给当量为10m，进给速度为815m/min进给当量为1m，进给速度为1524m/min进给当量为01m，进给速度为15100m/min伺服进给系统开环、步进电动机半闭环直流伺服系统或交流伺服系统闭环伺服系统，交流、直流伺服电动机联动轴数23轴34轴3轴以上通信功能无RS232或DNC接口RS232、RS485、DNC、MAP接口显示功能数码管显示或简单的CRT字符显示功能较齐全的CRT显示或液晶显示功能齐全的CRT(三维动态图形显示)内装PLC无有有强功能的PLC，有轴控制的扩
14、展功能主CPU8位或16位CPU由16位向32位CPU过渡32位向64位CPU发展表1-1数控机床分类表1.2.3典型的数控机床1.CK6140数控车床（1）总体布局 CK6140数控车床的总体布局是在C6140普通车床的基础上设计开发的数控产品。数控机床概述数控机床概述1.2数控机床的组成、分类及典型数控机床1床身2主轴箱3电气控制箱4数控操作箱5刀架6尾座7床鞍及中滑板8卡盘脚踏开关图1-16CK6140数控车床的外形图 1）床身部件：包括床身与床身底座。2）主轴箱：主轴箱用于固定机床主轴。3）床鞍：床鞍包括床鞍与床鞍滑板，床鞍滑板俗称“中滑板”。4）刀架：刀架固定于床鞍滑板上。5）尾座：
15、尾座在长轴类零件加工时，起支承作用。6）数控操作箱：安装显示器、机床操作按钮与部分控制芯板。7）电气控制箱：电气控制箱内部用于安装各种机床电气控制元件、数控伺服控制单元及部分控制芯板。数控机床概述数控机床概述1.2数控机床的组成、分类及典型数控机床（2）主要技术参数 1）主机的主要规格 2）电动机功率 3）数控装置主要参数（3）主传动部件特点 主传动部件是机床结构中最主要的部件之一，CK6140的主电动机采用交流变频电动机，实现主轴无级变速，主轴的支承采用双支承结构，前支承采用高精密双列短圆柱滚子轴承，后支承采用向心推力球轴承与推力球轴承的组合，使主轴具有足够的刚度。数控机床概述数控机床概述1
16、.2数控机床的组成、分类及典型数控机床2.XKA5750数控铣床（1）机床的基本构成及基本运动 图1-17是XKA5750数控立式铣床的外形图，该机床由机床本体部分和控制部分构成。数控机床概述数控机床概述1.2数控机床的组成、分类及典型数控机床1底座2伺服电动机3、14行程限位挡铁4强电柜5床身6横向限位开关7后壳体8滑枕9万能铣头10数控柜11操作面板12纵向限位开关13工作台15伺服电动机16升降滑座图1-17XKA5750数控立式铣床（2）机床的主要技术参数3.VMC-15加工中心的布局与组成（1）VMC-15加工中心的布局 VMC-15加工中心是美国FADAL公司的产品，布局形式为立式
17、。数控机床概述数控机床概述1.2数控机床的组成、分类及典型数控机床1对刀仪2工作台(X，Y轴进给)3第四轴旋转头4刀库5防护装置6主轴箱(Z轴进给)7操作面板图1-18VMC-15型加工中心的外形图（2）VMC-15加工中心的组成1）主传动驱动：主电动机通过传动比为11的V带直接驱动主轴，无齿轮传动，具有噪声小、热量少、振动较小及功率损失小等优点。2）刀库：21把刀具的刀库，其换刀过程靠刀库的移动、转位以及主轴箱的上、下移动来完成，无须机械手交换刀具，结构简单，动作可靠。3）进给驱动：X、Y、Z向的进给运动是由交流伺服电动机通过联轴器直接驱动滚珠丝杠来实现的，其最高移动速度为400inmin(
18、英寸每分钟，1 in=2.54 cm)。数控机床概述数控机床概述1.2数控机床的组成、分类及典型数控机床 4）高性能交流向量驱动主轴电动机：具有主轴周向定位即准停功能，变频无级调速，低速档范围为1502500rmin，恒转矩；高速档范围25007500rmin，恒功率。5）FADALCNC 88HS数控系统：由机床制造公司生产的数控系统，所有的机床功能以菜单形式用英文快速显示，不需要繁琐的键盘输入，具有功能强大、易于使用的特点，另外还具有图形显示功能。6）VH-65第四轴旋转头：除了VMC-15型的标准配置以外，该加工中心还具有第四轴旋转头和对刀仪两项附加部件。7）TS-27R对刀仪：英国RE
19、NISHAW的TS-27R对刀仪能测量刀具直径、长度，并对其进行补偿。（3）VMC-5型自动换刀数控镗铣床的技术性能数控机床概述数控机床概述1.2数控机床的组成、分类及典型数控机床1.3.1CNC系统的组成 CNC系统(又称计算机数控系统)是数控机床的重要部分，它随着计算机技术的发展而发展。现在的数控装置都是由计算机完成以前由硬件数控所做的工作。数控系统是由操作面板、输入输出设备、CNC装置、可编程序控制器(PLC)、主轴伺服单元、进给伺服单元、主轴驱动装置和进给驱动装置(包括检测装置)等组成，有时也称为CNC系统。CNC系统框图见图119所示。CNC系统的核心是CNC装置。CNC装置由硬件和
20、软件组成，CNC装置的软件在硬件的支持下，合理地组织、管理整个系统正常运行。随着计算机技术的发展，CNC装置性能越来越优，价格越来越低。数控机床概述数控机床概述1.3数控系统数控机床概述数控机床概述1.3数控系统图1-19CNC系统框图1.3.2CNC装置的功能特点 CNC装置的硬件采用计算机式微处理器，它靠执行系统内的软件来实现许多复杂的功能。CNC装置的功能通常包括基本功能和选择功能。基本功能是数控系统必备的功能；而选择功能是供用户根据机床特点和用途进行选择的功能。不同类型、档次的数控机床，其CNC装置的功能有很大差异，但主要功能是相同的。下面介绍CNC装置的一些主要功能。（1）轴控制功能
21、控制功能是指CNC装置能够控制的以及能够同时控制联动的轴数，它是CNC装置的重要性能指标，也是档次之分的重要依据。（2）主轴功能主轴功能又称主轴转速功能。（3）进给功能进给功能给出各进给轴的进给速度。数控机床概述数控机床概述1.3数控系统（4）准备功能准备功能用来指明机床下一步如何动作。（5）轮廓插补功能插补功能用于对零件轮廓加工的控制，一般的CNC装置有直线插补、圆弧插补功能，特殊的还有其他二次曲线和样条曲线的插补功能。（6）固定循环功能（宏程序）固定循环功能指令是将一些典型的加工工序(如钻孔、铰孔、攻螺纹、深孔钻削、切螺纹等)事先编好程序并储存在内存中，用代码进行指定。（7）辅助功能辅助功
22、能主要用于指定主轴的正转、反转、停止，冷却泵的打开和关闭及换刀等动作，用地址符和其后的两位数表示。（8）刀具功能刀具功能用来选择刀具并且指定有效刀具的几何参数地址。数控机床概述数控机床概述1.3数控系统（9）补偿功能补偿包括刀具补偿(刀具半径补偿、刀具长度补偿、刀具磨损补偿)和丝杠螺距误差补偿等。（10）通信功能通信功能是CNC装置与外界进行信息和数据传送的功能。（11）自诊断功能CNC装置安装了各种诊断程序，这些程序可以嵌入其他功能程序，在CNC装置运行前或因故障停机后进行诊断，查找故障的部位。（12）显示功能CNC装置配置CRT显示器或液晶显示器，用作显示程序、零件图形、人机对话编程菜单、
23、故障信息等。数控机床概述数控机床概述1.3数控系统1.3.3CNC装置的硬件结构 当前，常用的各种微机数控系统皆以1974年出现的微处理器作为基础，它使机床的数控系统由硬件连接过渡到软件连接，导致机床内部结构的巨大变化，一些原来由机械承担的功能已转化为电气功能。（见书P17）数控机床概述数控机床概述1.3数控系统图1-20华中I型数控系统硬件结构图1.计算机主板 1）微机基本系统（CPU芯片及其外围芯片，内存单元、Cache及其外围芯片）；2）人机界面接口；3）通信接口(串口、并口、网络接口)。4）主轴控制、进给轴位置控制、辅助功能控制驱动接口。2.系统总线(母板)1）数据总线：它是各模块间数
24、据交换的通道，线的根数与数据宽度相等，它是双向总线。2）地址总线：它是传送数据存放地址的总线，与数据总线结合，可以确定数据总线上的数据的来源地或目的地，它是单向总线。3）控制总线：它是一组传送管理或控制信号的总线(如数据的读、写、控制、中断、复位、IO读写及各种确认信号等)，它是单向总线。数控机床概述数控机床概述1.3数控系统3.显示模块(显示卡)4.输入输出模块(多功能卡)1）输入设备：纸带阅读机。2）输出设备：打印机、纸带穿孔机。3）输入输出设备：磁盘驱动器、录音机、磁带机等。4）通信接口：RS232。5.存储模块1）系统软件、系统固有数据。2）系统的配置参数(系统所能控制的进给轴数、轴的
25、定义、系统增益等)。3）用户的零件加工程序。数控机床概述数控机床概述1.3数控系统 目前在计算机领域所用存储器件有以下三类：1）磁性存储器件，如软磁盘、硬磁盘，它们都是可随机读写的。2）光存储器件，如光盘。3）半导体存储器件，又称电子存储器件，如RAM、ROM、FLASH等数控机床概述数控机床概述1.3数控系统1.3.4CNC装置的软件结构 CNC装置的软件是为完成CNC数控机床的各项功能而专门设计和编制的，是一种专用软件，其结构取决于软件的分工，也取决于软件本身的工作特点。软件功能是CNC装置的功能体现。1.CNC软件的组成数控机床概述数控机床概述1.3数控系统图1-23CNC装置的软件框图
26、（1）输入程序CNC系统中的零件加工程序，一般都是通过键盘、磁盘、纸带阅读机或通信等方式输入的。（2）译码程序译码程序对零件程序进行处理，把零件加工程序中的各种零件轮廓信息(如起点、终点、直线或圆弧等)、加工速度信息和其他辅助信息按照一定的语法规则解释成计算机能够识别的数据形式，并以一定的数据格式存放在指定的内存单元里。（3）数据处理和插补计算数据处理即预计算，通常包括刀具长度补偿、刀具半径补偿、反向间隙补偿、丝杠螺距补偿、过象限及进给方向判断、进给速度换算、加减速控制及机床辅助功能处理等。插补计算的任务是在一条给定起点、终点和形状的曲线上进行“数据点的密化”，根据规划的进给速度和曲线形状，计
27、算在一个插补周期内各坐标轴的进给长度。数控机床概述数控机床概述1.3数控系统（4）伺服（位置）控制伺服（位置）控制的主要任务是在伺服系统的每个采样周期内，将插补计算出的理论位置与实际反馈位置进行比较，其差值作为伺服调节的输入，经伺服驱动器控制伺服电动机。（5）管理与诊断程序管理程序是实现计算机数控装置协调工作的主体软件，主要是CPU管理和外设管理。诊断程序可以防止故障的发生或扩大，在故障出现后，可以帮助用户迅速查明故障类型和部位，减少停机时间。数控机床概述数控机床概述1.3数控系统2.CNC软件与硬件的关系 硬件处理速度快，但造价高；软件设计灵活，适应性强，但处理速度较慢。故其相互关系由性能价
28、格比所决定。数控机床概述数控机床概述1.3数控系统图1-24三种典型CNC装置的软硬件分工关系3.CNC软件的结构特点（1）多任务并行处理 CNC装置同时进行管理和控制的多个任务，如管理软件中的显示与控制中的插补、位置控制同时进行；“时间重叠”或“资源共享”；运行速度高，对设备要求高。数控机床概述数控机床概述1.3数控系统图1-25多任务的并行处理时间重叠是根据流水线处理技术，使多个处理过程在时间上相互错开，轮渡使用同一套设备的不同部分。资源共享是根据“分时共享”原则，使多个处理过程按时间顺序使用同一套设备。（2）前后台型软件结构 前后台型软件结构适合于采用集中控制的单微处理器CNC装置。前台
29、程序为实时功能程序，实现与机床动作直接相关的功能；后台程序是循环执行的、实时性要求不高的。数控机床概述数控机床概述1.3数控系统图1-26前后台型软件结构（3）中断型软件结构 中断型软件结构（见图1-27）没有前后台之分，其特点是除了初始化程序之外，整个系统软件的各种任务模块分别安排在不同级别的中断程序中，整个软件就是一个大的中断系统。数控机床概述数控机床概述1.3数控系统图1-27中断型软件结构数控机床概述数控机床概述1.3数控系统表1-2控制程序中断级别中断级别中断级别主要功能主要功能中断源中断源0控制CRT显示硬件1译码、刀具中心轨迹计算、显示处理软件，16ms定时2键盘监控、I/O信号
30、处理、穿孔机控制软件，16ms定时3外部操作面板、电传打字机处理硬件4插补计算、终点判别及转段处理软件，8ms定时5阅读机中断硬件6位置控制4ms硬件时钟7测试硬件1.3.5辅助控制接口模块 数控装置对设备的控制分为两类：一类是对各坐标轴的速度和位置的“轨迹控制”；另类是对设备动作的“顺序控制”。对数控机床而言，“顺序控制”是指在数控机床运行过程中，以CNC内部和机床各行程开关、传感器、按钮、继电器等开关量信号状态为条件，并按预先规定的逻辑顺序对诸如主轴的起停、换向，刀具的更换，工件的夹紧、松开，液压、冷却、润滑系统的运行等进行控制。1）对上述信号进行相应的转换，以满足数控装置输入/输出的要求
31、。2）阻断外部的干扰信号进入计算机，防止噪声引起误动作。数控机床概述数控机床概述1.3数控系统1.3.6数控系统的PLC PLC是由计算机简化而来的，为适应顺序控制的要求，PLC省去了计算机的一些数字运算功能，而强化了逻辑运算功能，是一种介于继电器控制和计算机控制之间的自动控制装置。PLC代替数控机床上的继电器逻辑，使顺序控制的控制功能、响应速度和可靠性大大提高，而且柔性好。PLC已成为现代数控系统重要的组成部分。数控机床概述数控机床概述1.3数控系统图1-28PLC系统的基本结构图1-28PLC系统的基本结构1.3.7位置控制模块(伺服系统)伺服驱动通常由伺服放大器(亦称驱动器、伺服单元)和
32、执行机构等部分组成。在数控机床上，目前一般都采用交流伺服电动机作为执行机构：在先进的高速加工机床上，已经开始使用直线电动机。另外，在20世纪80年代以前生产的数控机床上，也有采用直流伺服电动机的情况；对于简易数控机床，步进电动机也可以作为执行器件。伺服放大器的形式决定于执行器件，它必须与驱动电动机配套使用。1.位置控制模块的工作过程1）进给伺服驱动把放大的指令信号变成为机械运动，通过机械联接部件驱动机床工作台，使工作台精确定位或按规定的轨迹做严格的相对运动，最后加工出符合图样要求的零件。数控机床概述数控机床概述1.3数控系统 2）主轴驱动和进给伺服驱动有很大的差别，主轴驱动系统主要是旋转运动。
33、2.位置控制模块的组成原理1）速度指令转换部分：它由锁存器、光电隔离器、DA转换器和方向控制与功率放大电路组成。2）位置反馈脉冲回收部分：它由幅值比较电路、反馈脉冲倍频电路、展宽选通电路、光电隔离器和计数器组成。3）速度反馈电压转换部分：进给伺服系统的速度控制单元需要一个速度反馈电压，以形成速度闭环。3.测量反馈装置数控机床概述数控机床概述1.3数控系统图1-29闭环位置控制模块原理框图数控机床概述数控机床概述1.3数控系统1.3.8功能接口模块 该模块是实现用户特定功能要求的接口板，如对仿形数控铣床，需增加仿形控制器，激光切割机的焦点自动跟踪功能(Z轴浮动控制器)和刀具监控系统中的信号采集器
34、等。所有增加的功能，必须在CNC装置中增加相应的接口板才能实现。就目前的情况而言，用户特殊的功能要求，必须向CNC系统的生产厂家定制，一般来讲用户是无法自行开发的。其原因是由于现在的CNC系统是封闭的，而不是开放的。现在数控技术的发展趋势之一就是研究开放式结构的CNC系统，一旦研制成功并推广使用，用户即可根据自己的要求来增减CNC系统的功能，这正是人们所追求的目标。数控机床概述数控机床概述1.3数控系统1.4.1国内外数控机床的发展与现状 数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，它对国计民生的一些重要行业(IT、汽
35、车、轻工、医疗等)的发展起着越来越重要的作用，因为这些行业所需装备的数字化已是现代发展的大趋势。大力发展以数控技术为核心的先进制造技术，已成为世界各发达国家加速经济发展、提高综合国力和国家地位的重要途径。当前世界上数控技术及其装备呈现如下发展趋势：数控机床概述数控机床概述1.4数控机床的现状和发展趋势1.4.2高速、高效、高精度与高可靠性 效率、质量是先进制造技术的主体。高速、高精度加工技术可极大地提高效率，提高产品的质量和档次，缩短生产周期和提高市场竞争能力。20世纪90年代以来，欧、美、日各国争相开发应用新一代高速数控机床，加快机床高速化发展步伐。高速主轴单元(电主轴，转速为1500010
36、0000rmin)、高速且高加速度的进给运动部件(快移速度60120mmin，切削进给速度高达60mmin)、高性能数控和伺服系统以及数控工具系统都出现了新的突破，达到了新的技术水平。数控机床概述数控机床概述1.4数控机床的现状和发展趋势1.4.3多功能化、复合化、智能化、网络化、柔性化、集成化1.多功能化（1）用户界面图形化图形用户界面极大地方便了非专业用户的使用，人们可以通过窗口和菜单进行操作，便于蓝图编程和快速编程、三维彩色立体动态图形显示、图形模拟、图形动态跟踪和仿真、不同方向的视图和局部显示比例缩放功能的实现。（2）科学计算可视化科学计算可视化可用于高效处理数据和解释数据，使信息交流
37、不再局限于用文字和语言表达，而可以直接使用图形、图像、动画等可视信息。（3）插补和补偿方式多样化多种插补方式包括直线插补、圆弧插补、圆柱插补、空间椭圆曲面插补、螺纹插补、极坐标插补、2D+2螺旋插补、NAN0插补、多项式插补等。数控机床概述数控机床概述1.4数控机床的现状和发展趋势(4)内装高性能PLC数控系统可直接用梯形图或高级语言编程，具有直观的在线调试和在线帮助功能。(5)多媒体技术应用应用多媒体技术可以做到信息处理综合化、智能化，在实时监控系统和生产现场设备的故障诊断、生产过程参数监测等方面有着重大的应用价值。2.复合化3.智能化、网络化、柔性化、集成化1.4.4新技术标准化、规范化美国、欧共体和日本等国纷纷实施战略发展计划，并进行开放式体系结构数控系统规范(OMAC、OSACA、OSEC)的研究和制定，我国在2000年也开始进行中国的ONC数控系统的规范框架的研究和制定。数控机床概述数控机床概述1.4数控机床的现状和发展趋势谢谢 谢谢Thank You