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机床的电气改造1、数控系统的发展数值控制(简称“数控”或“NC”)的概念是把被加工的机槭零件的要求，如形状、尺寸等信息，转换成数值数据指令信号传送到电子控制装置，由该装置控制驱动机床刀具的运动而加工出零件。而在传统的手动机械加工中。这些过程都需要经过人工操纵机械而实现，很难满足复杂零件对加工的要求，特别是对于多品种、小批量的零件，加工效率低、精度差。1952年，美国麻省理工学院与帕森斯公司进行合作。发明了世界上第一台三坐标数控车床。这台NC机床的研制成功标志着NC技术的开创和机械制造的一个新的、数值控制时代的开始。现代NC系统的功能、性能大大提高，故障率已降至0．01次／(月／台)。以FANUC公司为例，1991开发成功的FS15系统与1971年开发的FS220系统相比，体积只有后者的十分之一，而加工精度提高了10倍，加工速度提高了20倍。可靠性提高了30倍以上。现在，NC技术已成为先进制造技术和关键技术。NC技术的发展已有50多年的历史，它是在多种技术交叉的基础上发展起来的。其中主要的关键技术有，(1)电子元件技术的发展：微电予技术的发展，对数控技术起着极大的推动作用。日本FANUC公司在1955年开始采用电子警研究NC，1963年采用硅晶体管研制出FS220、FS240等系统。1996年，FANUC采用必威体育精装版专用芯片352Pin的微电子工艺BGA封装及采用MCM工艺生产的微处理器．推出了小型化高性能的数控系统，大小只有原有系统的1／4，大大减小了占用的空间，提高了系统的性能和可靠性。(2)软件的应用：1974年，美、日等国相继研制出以微处理器为核心的CNC．它运用计算机存储器里的程序完成数控要求的功能。其全部和部分控制功能出软件实现。包括译码、刀具补偿、速度处理、插扑、证制控制。采用半导体存储器存储零件加工程序，可以代替打孔的零件纸带程序进行加工，这种程序便于显示、检查、修改和编辑，因而可以减少系统的硬件配置，提高系统的可靠性。采用软件控制大大增加了系统的柔性，降低了系统的制造成本。(3)伺服技术的发展：伺服装置是数控系统的重要组成部分。20世纪50年代初，世界第一台NC机床的进给驱动采用液压驱动。70年代初期，由于石油危机，加上液压对环境的污染以及系统笨重、效率低等原因，美国OEITYS公司开发出直流大惯量伺服电动机，静力矩和起动力矩大，性能良好，FANUC公司报快予1974年引进并在NC机床上得到了应用。从此，开环的系统逐渐被闭环的系统所取代，液压伺服系统逐渐被电气伺服系统所取代。电气伺服技术的初期阶段为模拟控制，这种控制方法噪声太、漂移大。随着微处理器的采用，引用了数字控制。它有以下优点：①无漂移，稳定性好。②基于数值计算、精度高。③通过参数对系统设定，调整减少。对现代数控系统，饲服技术取得的最大突破可以归结为：交流驱动取代直流驱动、数字控制取代模拟控制。20世纪90年代。许多公司又研制了直线电动机，由全数字饲服驱动，刚性好、频响好，因而可获得高速度。(4)自动编程的采用：自动编程需要有自动化编程语言，麻省理工学院研制的APT语言是最典型的一种数控语言，它大大地提离了编程效率，从70年代开始出现的图像数控编程技术有效地解决了几何造型、零件几何形状的显示、交互设计、修改及刀具轨迹生成、走刀过程的仿真显示、验证等，从而推动了CAD和CAM向一体化方向发展。(5)可编程控制器的采用：在20世纪70年代以前NC控制器与机床强电顺序控制主要靠继电器进行，1969年美国DEC公司研制出世界上第一台可犏程序控制器——PLC，报快就显示出优越性：设计的图形与继器电路相似，形象直观，可以方便地实现程序的显示、编辑、诊断、存储和传送；PLC没有继电器电路那种接触不良，触点熔焊、磨损、线圈烧断等缺点。因此报快在NC机床上得到应用。使用PLC还可以大大减少系统的占用空间，提高系统的快速性和可靠性。(6)传感器技术的发展：一台NC系统与机械连接在一起时，它能控制的几何精度除受机械因素的影响外，闭环系统还主要取于所采用的传感器，特别是位置和速度传感器，如可测量直线位移和旋转角度的直线感应同步器和四感应同步器、直线和圆光栅、磁尺、利用磁阻的传感器等，这些传感器由光学、精密仪器、电子部件组成，一般分辨率为0.01——0.001mm，测量精度为0.02——0.002mm/m，机床工作台速度为2m／min以下。随着机床精度的不断提高，对传感器的分辨率和精度也提出了更高的要求，于是出现了具有“细分”电路的高分辨率传感器，比如FANUC公司研制的编码器通过细分可做到分辨率为10——7r。利用它构成的高精度数控系统为超精控制及加工创造了条件。(7)制造技术的发展：CNC机床的发展建立在NC技术、机械构造技术和制造技术的基础上。而且，NC本身的发展也是建立在机械