第一章 数控机床的产生与发展历史

第一章绪论课程简介数控机床的特点及组成各类典型数控系统机床电气控制系统数控机床安装与调试数控机床的维护与保养数控机床的故障诊断与维修教学方法与考核方式课堂教学实训基地教学自学考试平时成绩–作业–课堂提问教学方法考核方式第一章绪论内容提要一、数控机床的产生与发展历史二、数控机床的加工功能三、数控技术发展趋势第一章绪论第一节数控机床的产生与发展历史一、数控机床产生的背景5.第五代：微处理器时代1.第一代：电子管时代2.第二代：晶体管时代3.第三代：小规模集成电路时代4.第四代：小型计算机时代二、数控系统的发展经历的五代第一章绪论第一节数控机床的产生与发展历史三、数控技术覆盖领域1.机械制造技术2.自动控制技术3.伺服驱动技术4.传感器技术5.软件技术6.信息技术第一章绪论1.美国数控发展史2.德国数控发展史3.日本数控发展史4.我国的现状第一节数控机床的产生与发展历史四、数控机床发展强国及我国的数控技术发展史第一章绪论第二节数控机床的加工功能一、数控车床的加工功能第一章绪论第二节数控机床的加工功能二、数控铣床的加工功能1.叶轮第一章绪论第二节数控机床的加工功能二、数控铣床的加工功能2.箱体第一章绪论第二节数控机床的加工功能二、数控铣床的加工功能3.异形件第一章绪论第二节数控机床的加工功能三、数控加工中心的加工功能1.端面铣削第一章绪论第二节数控机床的加工功能三、数控加工中心的加工功能2.攻丝第一章绪论第二节数控机床的加工功能三、数控加工中心的加工功能3.镗孔第一章绪论第二节数控机床的加工功能三、数控加工中心的加工功能4.钻孔第一章绪论第二节数控机床的加工功能三、数控加工中心的加工功能5.内外螺纹加工第一章绪论第二节数控机床的加工功能三、数控加工中心的加工功能6.特殊程序加工第一章绪论第二节数控机床的加工功能三、数控加工中心的加工功能7.铣内孔槽第一章绪论第二节数控机床的加工功能三、数控加工中心的加工功能8.铣曲面第一章绪论第二节数控机床的加工功能三、数控加工中心的加工功能9.铣曲线第一章绪论第二节数控机床的加工功能三、数控加工中心的加工功能10.铣箱体第一章绪论1.车铣加工演示2.FANUC0M数控铣演示第二节数控机床的加工功能四、数控机床的加工功能演示第一章绪论第三节数控技术发展趋势一、运行高速化1.进给率2.主轴转速3.刀具交换速4.托盘交换速度5.加/减速率第一章绪论高速加工中心进给速度可达100m/min第三节数控技术发展趋势一、运行高速化1.进给率2.主轴转速(1)主轴最高转速达60000r/min。(2)主轴转速的最高加（减）速为1.0g，即仅需1.8秒即可从0提速到15000r/min。第一章绪论例如：速度可达到6.3秒第三节数控技术发展趋势一、运行高速化3.刀具交换速4.托盘交换速度例如：刀到刀的速度0.9秒;切削到切削的速度2.8秒。第一章绪论1.设备的制造和装配精度2.系统的控制精度3.误差补偿技术第三节数控技术发展趋势二、加工高精化第一章绪论(1)高速插补技术(2)高分辨率位置检测装置(3)伺服系统采用前馈控制与非线性控制等方法2.提高CNC系统控制精度第三节数控技术发展趋势二、加工高精化第一章绪论(1)采用反向间隙补偿、丝杆螺距误差补偿和刀具误差补偿等技术;(2)设备的热变形误差补偿和空间误差的综合补偿技术。3.采用误差补偿技术备注：研究结果表明，综合误差补偿技术的应用可将加工误差减少60％～80％。第三节数控技术发展趋势二、加工高精化第一章绪论在一台设备能实现多种工艺手段加工的方法。1.概念2.举例镗铣钻复合加工中心（ATC）铣镗钻磨复合复合加工中心(ATC，动力磨头)可换主轴箱的数控机床组合加工中心第三节数控技术发展趋势三、功能复合化第一章绪论1.加工过程自适应控制技术2.加工参数的智能优化与选择3.智能故障诊断与自修复技术4.智能化交流伺服驱动装置5.智能4M数控系统第三节数控技术发展趋势四、控制智能化第一章绪论1.加工过程自适应控制技术(1)概念实时修调(2)举例MiracleFuzzy模糊逻辑的自适应控制器日本牧野电火花NC系统专家系统Mandelli公司数控系统可编程功率自适应控制功能第三节数控技术发展趋势四、控制智能化第一章绪论1)带自学习功能的神经网络电火花加工专家系统;2)日本大隈公司的7000系列数控系统带有人工智能式自动编程功能。2.加工参数的智能优化与选择(1)涵义(2)举例构造基于专家系统或基于模型的“加工参数的智能优化与选择器”第三节数控技术发展趋势四、控制智能化第一章绪论(1)智能故障诊断技术：根据已有的故障信息，应用现代智能方法（AI、ES、ANN等），实现故障快速准确定位的技术。3.智能故障诊断与自修复技术(2)智能故障自修复技术：指能根据诊断确定故障原因和部位，以自动排除故障或指导故障的排除技术。第三节数控技术发展趋势四、控制智能化第一章绪论自动识别电机及负载的转动惯量，并自动对控制系统参数进行优化和调整，使驱动系统获得最佳运行。4.智能化交流伺服驱动装置第三节数控技术发展趋势四、控制智能化在制造过程中，将测量(Measurement)、建模(Modeling)、加工(Manufacturing)、机器操作(Manipulator)四者（即4M）融合在一个系统中，实现信息共享，促进测量、建模、加工、装夹、操作一体化的4M智能系统。5.智能4M数控系统第一章绪论硬件配置单元软件配置单元标准计算机硬件数控系统基本硬件数控功能应用程序DOS(WINDOWS)实时多任务操作系统RTM应用程序接口NC构件库开放式数控装置的概念结构第三节数控技术发展趋势五、体系开放化第一章绪论(1)标准化/多样化/互换性(2)可移植的和透明的(3)实现系统“积木式”的集成1.定义在不同的工作平台上均能实现系统功能、且可以与其他的系统应用进行互操作的系统。2.特点3.优点(1)向未来技术开放(2)标准化的人机界面(3)向用户特殊要求开放第三节数控技术发展趋势五、体系开放化第一章绪论(1)美国1)NGC(TheNextGenerationWork-station/MachineController)2)OMAC(OpenModularArchitectureController)计划(2)欧共体OSACA（OpenSystemArchitectureforControlwithinAutomationSystems)计划4.国内外开放式数控系统的研究第三节数控技术发展趋势五、体系开放化第一章绪论(3)日本OSEC(OpenSystemEnvironmentforController)计划;(4)中国1)华中I型：基于IPC的CNC开放体系结构;2)航天I型CNC系统：基于PC的多机CNC开放体系结构。4.国内外开放式数控系统的研究第三节数控技术发展趋势五、体系开放化第一章绪论并联机床第三节数控技术发展趋势六、驱动并联化并联机床视频第一章绪论驱动杆机架动平台主轴电机伺服电机主轴刀具柔性夹具工件静平台并联机床结构示意图第三节数控技术发展趋势六、驱动并联化1.结构并联机床视频第一章绪论(1)并联结构机床是现代机器人与传统加工技术相结合的产物;(2)由于它没有传统机床所必需的床身、立柱、导轨等制约机床性能提高的结构;(3)具有现代机器人的模块化程度高、重量轻和速度快等优点。第三节数控技术发展趋势六、驱动并联化2.特点第一章绪论1.网络资源共享2.数控机床的远程（网络）监视、控制3.数控机床的远程（网络）培训与教学4.数控装备的数字化服务（数控机床故障的远程（网络）诊断、远程维护、电子商务等）第三节数控技术发展趋势七、交互网络化第一章绪论阅读资料请在下列的专题中选择一项，查阅相关资料：•进给伺服系统和驱动电机发展趋势；•主轴驱动系统和主轴电机发展趋势；•国外最新数控系统或机床介绍、比较要求：•阅读2005年以后的文献资料第一章绪论TheEndThanks!