第1章 数控技术概论 数控编程技术教学课件.ppt

第1章 数控技术概论 1. 1数控机床的概念及发展概况 1. 2数控机床的工作原理及基本组成 1. 3数控机床的分类 1. 4数控机床的特点和应用范围 1. 5数控编程概述 1. 6数控编程工艺基础 1. 7数控程序编制中的数学处理方法 1. 1数控机床的概念及发展概况 1. 1. 1数字控制的基本概念 数字控制(Numerical Control )，简称为数控，是一种自动控制技术，是用数字化信号对控制对象加以控制的一种方法。数字控制是相对模拟控制而言的，数字控制中的控制信息是数字量，而模拟控制系统中的控制信息是模拟量。数字控制与模拟控制相比有许多优点，如可用不同的字长表示不同精度的信息，可对数字化信息进行逻辑运算、数学运算等复杂的信息处理工作，特别是可用软件来改变信息处理的方式或过程，而不用改动电路或机械机构，从而使机械设备具有很大的“柔性”。因此数字控制已被广泛用于机械运动的轨迹控制和机械系统的开关量控制，如机床的控制、机器人的控制等。 1. 1数控机床的概念及发展概况 1. 1. 2数控机床的产生与发展过程 数字控制的对象是多种多样的，但数控机床是最早应用数控技术的控制对象，也是最典型的数控化设备。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 Processing, IFIP)第五技术委员会，对数控机床作了如下定义:数控机床是一种装了程序控制系统的机床，该系统能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。 定义中所提到的程序控制系统，就是数控系统(Numerical Control Svstem )。 1. 1数控机床的概念及发展概况 数控系统是一种控制系统，它自动输入载体上事先给定的数字量，并将其译码，再进行必要的信号处理和运算后，控制机床动作和加工零件。最初的数控系统是由数字逻辑电路构成的专用硬件数控系统。随着微型计算机的发展，硬件数控系统已逐渐被淘汰，取而代之的是计算机数控系统Computer Numerical Control, CNC )。CNC系统是由计算机承担数控中的命令发生器和控制器的数控系统。由于计算机可完全由软件来确定数字信息的处理过程，从而具有真正的“柔性”，并可以处理硬件逻辑电路难以处理的复杂信息，使数字控制系统的性能大大提高。 1. 1数控机床的概念及发展概况 1.数控机床的发展 第一台数控机床是由美国Parson*公司与美国麻省理工学院(MIT)于1952年合作研制成功的，当时是为了加工直升机螺旋桨叶片轮廓的检查样板。此后，其他一些国家(如德国、英国、日本、前苏联等)都开展了数控机床的研制开发和生产。1959年，美国克耐·杜列克公司(KeaneyTrecker)首次成功开发了加工中心(Machining Center, MC )，这是一种有自动换刀装置和回转工作台的数控机床，可以在一次装夹中对工件的多个平面进行多工序的加工，包括钻孔、惚孔、攻丝、锁削、平面铣削、轮廓铣削等。 1. 1数控机床的概念及发展概况 20世纪60年代末，出现了直接数控系统(Direct NC , DNC ) ,即由一台计算机直接管理和控制一群数控机床1967年，英国出现了由多台数控机床连接而成的柔性加工系统，这便是最初的柔性制造系统(Flexible Manufacturing System , FMS )。 20世纪80年代初，出现了以加工中心或车削中心为主体，配备工件自动装卸和监控检验装置的柔性制造单元(Flexible Manufacturing Cell,FMC )。近几年，又出现了以数控机床为基本加工单元的计算机集成制造系统(ComputerIntegrated Manufacturing即stems, CIMS )，实现了生产决策、产品设计及制造、经营等过程的计算机集成管理和控制。 1. 1数控机床的概念及发展概况 2.数控系统发展的几个主要阶段 数控机床发展到今天，完全依赖于数控系统的发展。自1952年美国研制出第一台数控铣床起，数控系统经历了两个阶段和六代的发展。 (1)数控阶段(1952-1970年) 早期计算机的运算速度低，这对当时的科学计算和数据处理影响还不大，但不能适应机床适时控制的要求。人们不得不采用数字逻辑电路“搭”成一台机床专用计算机作为数控系统，这被称为硬件连接数控，简称为数控CNC。随着元器件的发展，这个阶段共经历了3代。 1. 1数控机床的概念及发展概况 第一代数控:1952-1959年，采用电子管元件构成的专用(NC)装置。 第二代数控:1959-1964年，采用晶体管电路的NC