l 1952年美国PARSONS公司与麻省理工学院(MIT)合作研制了第一台三坐标数控铣床。l 自动换刀数控机床即加工中心（MC）、直接数字控制系统即计算机群控系统（DNC）、自适应控制系统（AC）、柔性制造系统（FMS）、计算机集成（综合）制造系统（CIMS）、自动引导小车（AGV）l 数控机床的特点：1、能适应不同零件的加工，2、生产效率和加工精度、加工质量稳定，3、能高效优质完成复杂型面零件的加工，其生产效率比之通用机床加工可提高十几倍甚至几十倍，4、工序集中，一机多用，5、数控机床是一种高技术的设备。l 数控机床是一种高度自动化的机床，在加工工艺与加工表面形成方法上，与普通机床是基本相同的，最根本的不同在于实现自动化控制的原理与方法。l 数控机床的工作原理：是用数字化的信息来实现自动控制，将与加工零件有关的信息，工件与刀具相对运动轨迹的尺寸参数，切削加工的工艺参数，以及各种辅助操作等加工信息用规定的文字、数字和符号组成的代码，按一定的格式编写成加工程序单，将加工程序通过控制介质输入到控制装置中，由数控装置经过分析处理后，发出各种与加工程序相对应的信号和指令控制机床进行自动加工。l 输入装置的作用是将程序载体上的数控代码变成相应的电脉冲信号，传送并保存入数控装置内。l 数控装置是数控机床的核心，它接受输入装置送来的脉冲信号，经过数控装置的系统软件或逻辑电路进行编译、运算和逻辑处理后，输出各种信号和指令控制机床的各个部分。l 数控机床的分类：按加工功能分类：1、点位控制数控机床，2、直线控制数控机床，3、轮廓控制数控机床。按所用数控装置分类：1、硬线数控机床，2、计算机数控机床。l 按所用进给伺服系统的类型分类：1、开环数控机床，特点：结构简单，价格便宜，精度低，多用于经济性数控机床或对旧机床的改造2、闭环数控机床，特点：精度高、速度快、规律大。3、半闭环数控机床，特点：精度低、易于实现系统的稳定性。l 如果将检测装置安装在驱动电路的端部，或安装在传动丝杆端部，间接测量执行部件的实际位置或位移，这种系统就是半闭环进给系统。l 柔性制造单元（FMC）是由加工中心(MC)与自动交换工作（AW,APC）的装置所组成。l 一般认为FMS应由加工，物流，信息流三个子系统组成。l 加工系统可以由FMS组成，但是多数还是由传统的CNC机床。l 物流系统包括工件和刀具两个物流系统组成。还包括有工件、夹具的输送、装卸以及仓储等装置。l 信息流系统包括加工系统及物流系统的自动控制，在线状态监控及其信息处理以及在线监测和处理等。、l 1974年，美国的约瑟夫。哈林顿首先提出了计算机集成制造系统(CIMS)概念。l CIMS的五个层是工厂层、区间层、单元层、工作层、设备层。l 普通机床加工零件前，一般先由工艺人员制定零件加工工艺规程l 这种从零件图纸到制成控制介质的过程，称为数控机床的程序控制。l 模态代码又称续效代码，字母相同的为一组，同组的任意两个代码不能同时出现在一个程序段中，模态代码表示，这种代码一经在一个程序段中指定，便保持有效到以后的程序段中出现同组的另一个代码时才失效，在某一程序中一经应用某一模态G代码，如果其后续的程序段中还有相同的功能的操作且没有出现过同组的G代码时，则在后续的程序中可以不再指令和书写这一功能代码。表内第二栏中没有字母的表示对应的G代码为非模态代码，即只有书写了该代码时才有效。l 机床坐标系是机床上固有的坐标系，并设有固定的坐标原点。l 工件坐标系是编程人员编制时使用的，由编程人员以工件图纸上的某一固定点为原点（也称工件原点）所建立的坐标系。l 运动轨迹的终点坐标是相对于起点计量的坐标系，称为相对坐标系（或增量坐标系）l 所有坐标点的坐标值均从某一固定坐标原点计量的坐标系，称为绝对坐标系。l G40、G41、G42为刀具半径补偿指令。l 一般的数控系统都有刀具半径补偿功能，又称刀具半径偏移l G40、G41、G42都是续效代码.l 非圆曲线节点的计算有：1、等间距的直线逼近的节点计算，2、等弦长直线逼近的节点计算，3、等误差直线逼近的节点计算，4、圆弧逼近的节点计算。l I、J、K、可以是圆弧起点相对于圆心的矢量，也可以是圆心相对于起点的矢量。l 数控机床在加工过程中，它所控制的是刀具中心的轨迹，为了方便起见，用户总是按零件轮廓编制加工程序，因而为了加工所需的零件轮廓，在进行内轮廓加工时，刀具中心必须向零件的内侧偏移一个刀具半径值；在进行外轮廓加工时，刀具中心必须向零件的外侧偏移一个刀具半径值。而这个值就叫刀具半径补偿。l 这种根据按零件轮廓编制的程序和预先设定的偏置参数，数控装置能实时自动生成刀具中心轨迹的功能称为刀具半径补偿功能。l CNC装置由硬件和软件组成。l CNC装置的优点：一、具有灵活性和通用性。二、数控功能丰富，三、可靠性高，四、使用维护方便。五、易于实现机电一体化。l CNC装置的功能：1、控制功能，2、准备功能，3、插补功能和固定循环功能。4、进给功能，5、主轴功能，6、辅助功能，7、刀具管理功能，8、补偿功能，9、人机对话功能，10、自诊断功能，11、通信功能。l CNC机床用的PLC分为两类：1、CNC系统的生产厂家为实现数控机床的数序控制，而将CNC和PLC结合起来设计，成为内装型；2、由专业化生产厂家生产的PLC产品来实现顺序控制，称为独立型。l 并行处理是指软件系统在同一时间或同一时刻间隔内完成两个或两个以上任务处理的方法。l CNC装置软件的结构模式有：1、前后台型结构模式，2、中断型结构模式3、基于实时操作系统的结构模式，l 基于实时操作系统的结构模式的特点：1、弱化功能模块间的耦合关系，2、系统的开发性和可维护性好，3、减少系统开发的工作量。l 插补的分类：1、脉冲增量插补，这种插补法有逐点比较法、最小偏差法。目标点跟踪法、单步跟踪法，主要用在采用步进电机的数控系统。2、数字增量插补，这种插补有数字积分法、二阶近似插补法、双DNA插补法、角度逼近插补法、时间分割法主要用于交、直流伺服电机为伺服驱动系统的闭环。半闭环系统。也可用于步进电机为驱动的开环数控系统，目前，大多数都采用这种插补法。l 插补计算时，每走一步，都要进行以下四个步的逻辑运算和算术运算：偏差判别、坐标计算、偏差计算、中点判别l 刀具半径补偿的用途：（1）由于刀具的磨损或因换刀引起的刀具半径变化时，不必重新编程，只需修改相应的偏置参数即可。2）加工余量的预留可通过修改偏置参数实现，而不必为粗、精加工各编制一个程序l 刀具半径补偿的过程分三步：1刀补建立、2刀补进行、3刀补撤消l 刀具中心轨迹从一编程段到另一编程段的段间连接方式有缩短型、伸长型、插入型。缩短型连接其夹角180，伸长型连接其夹角90180，插入型连接其夹角90。l 进给伺服系统，是数控机床的重要组成部分。它由伺服驱动电路、伺服驱动装置（电机）、位置检测装置、机械传动机构以及执行部件等组成。l 进给伺服系统的的技术要求：1、调速范围宽：调速范围是指最高进给速度与最低进给速度之比、2、位移精度高：即输出的位移量有较高的精度，也就是实际位移与指令位移之差指要小。3、稳定性好：即负载特性要硬。4、动态响应快;即有较高的灵敏度，达到最大稳态速度的时间要短。l 由于步进电机的角位移量和角速度分别与指令脉冲的数量和频率成正比，而且旋转方向决定与脉冲电流的通电顺序。因此，只要控制指令的脉冲的数量、频率以及通电顺序，便可控制执行机构部件运动的位移、速度和运动方向。l 步距角 m定子相数；z转子齿数；k通电系数，m相m拍，k1；m相2m拍，k2l 直流电机的基本调速方式有三种：在电枢回路中串联调节电阻Ra、调节电枢电压U（常用的）和改变磁通的值。l 晶体管脉冲调宽调速系统，简称PWM系统是近几年来出现的一种调速系统。l 闭环控制系统的加工精度在很大程度上由位置控制系统的精度决定。l 旋转变压器的工作原理：旋转变压器是按互感原理工作的，在分解器定子的两个绕组上分别加上交变激磁电压（频率为2-4KHZ），分解器绕组的结构保证了定子与转子之间的气隙磁通成正、余弦规律分布布，当转子旋转时，通过电磁耦合，转子绕组内产生感应电动势，感应电压的大小取决于定子绕组轴线在空间的相对角位置。l 旋转变压器作为位置检测装置有两种应用方式：鉴相工作方式、鉴幅工作方式l 鉴相工作方式给定子输入的两相电压分别是幅值相等、频率相等但相位不相等。l 鉴幅工作方式给定子输入的两相电压分别是相位相等、频率相等但幅值不相等。l 感应同步器有两种：圆感应同步器用于半闭环伺服系统、直线感应同步器用于闭环伺服系统，前者用于测量角位移，后者用于测量直线位移。l 感应同步器与旋转变压器的工作原理相同。l 磁尺是一种精度较高的位置检测装置，由磁性标尺，磁头和检测电路组成。l 磁头是进行磁电转换的变换器，他把反映空间位置的磁信号转换为电信号输送到检测电路中区。l 开环进给系统的影响进给位移精度因素：步进电机的步距角精度、机械传动部件的精度，丝杠、支撑的传动间隙以及传动支撑件的变形。l 补偿措施：1、传动间隙补偿，2、螺距误差补偿。l 加工中心在自动换刀时必须有准停装置。l 齿轮间隙调整有柔性调整和刚性调整。l 滚珠的循环方式有：外循环、内循环。l 滚珠丝杠螺母副的预紧有：利用双螺母来调整间隙实现预紧、通过改变垫片的厚度、齿差式预紧结构。l 一端固定、一端自由适用于短丝杠和垂直安装丝杠；一端固定、一端浮沉适用于长丝杠或卧式安装丝杠；两端固定适用于长丝杠和对刚度及位移精度较高的场合。l 静压丝杠螺母副是在丝杠和螺母的螺纹之间供给压力油使之保持有一定厚度、一定刚度的静压油膜，使丝杠和螺母之间由辩解摩擦变为液体摩擦。l