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第一章 概论 1.1 数控技术与数控机床的基本概念 1.2 机床控制技术的产生和发展 1.3 机床数控系统的组成和分类 1.4 数控机床的自由度和数控标准 1.1 数控技术与数控机床的基本概念 1.1.1 数控技术和机床数控技术 数字控制是采用数字化信息实现各种控制功能的一种方法，是近代发展起来的一种自动控制技术。 应用数控技术或装有数控系统的机床简称为数控机床。 数字量和模拟量的概念 数字量：物理量的变化在时间上和数量上都是离散的。它们数值的大小和每次的增减变化都是某一个最小数量单位的整数倍。 模拟量：物理量的变化在时间上和数值上都是连续的。 1.1 数控技术与数控机床的基本概念 1.1.2 机床数控基本原理 1.1 数控技术与数控机床的基本概念 1.1.2 机床数控基本原理 1.1 数控技术与数控机床的基本概念 1.1.2 机床数控基本原理 1.2 机床控制技术的产生和发展 帕森斯公司与麻省理工学院伺服机构实验室（Servo Mechanism Laboratory of the Massachusetts Institute of Technology）合作，于1952年试制成功世界上第一台数控 机床试验性样机。 1959年，美国克耐·杜列克公司（Keaney Trecker）首次成功开发了加工中心（Machining Center，MC） 。 1.2 机床控制技术的产生和发展 第1代数控机床：1952年～1959年采用电子管元件构成的专用数控装置（Numerical Control，NC）。 第2代数控机床：从1959年开始采用晶体管电路的NC系统。 第3代数控机床：从1965年开始采用小、中规模集成电路的NC系统。 第4代数控机床：从1970年开始采用大规模集成电路的小型通用电子计算机控制的系统（Computer Numerical Control，CNC）。 第5代数控机床：从1974年开始采用微型计算机控制的系统（Microcomputer Numerical Control，MNC）。 1.2 机床控制技术的产生和发展 柔性制造单元（Flexible Manufacturing Cell，FMC） 所谓柔性是指一个生产加工系统适应加工对象变化的能力。柔性和生产率是评价系统自动化程度的的主要因素。 柔性制造单元由一台数控机床或加工中心加上辅助装卸装置构成的加工单元。可以根据需要可以自动更换刀具和夹具，加工不同的工件。 柔性制造单元适合加工形状复杂，加工工序简单，加工工时较长，批量小的零件。 1.2 机床控制技术的产生和发展 柔性制造系统（Flexible Manufacturing Cell，FMC） 柔性制造系统具有多台加工设备，即包括两组以上的FMC，由一个物料运输系统连接，并且由计算机进行高度自动化的多级控制和管理。 1.2 机床控制技术的产生和发展 计算机集成制造系统 （Computer Integrated Manufacturing System，CIMS） 是指用最先进的计算机技术，控制从定货、设计、工艺、制造到销售的全过程，以实现信息系统一体化的高效率的柔性集成制造系统。 1.2 机床控制技术的产生和发展 我国数控机床的研制始于1958年，由清华大学研制出了最早的样机。1966年诞生了第一台用于直线——圆弧插补的晶体管数控系统。1970年北京第一机床厂的XK5040型数控升降台铣床作为商品，小批量生产并推向市场。但由于相关工业基础差，尤其是数控系统的支撑工业——电子工业薄弱，致使在1970～1976年间开发出的加工中心、数控镗床、数控磨床及数控钻床因系统不过关，多数机床没有在生产中发挥作用。 1.2 机床控制技术的产生和发展 上世纪80年代前期，在引入了日本FANUC数控技术后，我国的数控机床才真正进入小批量生产的商品化时代。 目前我国已经有自主版权的数控系统，但绝大多数全功能数控机床还是采用国外的CNC系统。从机床的整体来看，无论是可靠性、精度、生产效率和自动化程度，与国外相比，还存在着不小的差距。 1.2 机床控制技术的产生和发展 1.加工质量稳定，劳动强度低； 2.工件加工周期短，生产效率高； 3.易于加工形状复杂的零件，加工精度高； 4.可实现精确的成本计算和科学管