數(shù)控機(jī)械床基礎(chǔ).doc

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1、基礎(chǔ)篇課題一數(shù)控機(jī)床基礎(chǔ)教學(xué)目標(biāo)1．了解數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生和發(fā)展。2．了解數(shù)控機(jī)床的概念和組成。3．了解數(shù)控機(jī)床的種類與應(yīng)用。4．了解數(shù)控機(jī)床加工的特點(diǎn)及應(yīng)用。1.1數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生與發(fā)展隨著社會(huì)生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，各類工業(yè)新產(chǎn)品層出不窮。機(jī)械制造產(chǎn)業(yè)作為國民工業(yè)的基礎(chǔ)，其產(chǎn)品更是日趨精密復(fù)雜，特別是宇航、航海、軍事等領(lǐng)域所需的機(jī)械零件，精度要求更高、形狀更為復(fù)雜且往往批量較小，加工這類產(chǎn)品需要經(jīng)常改裝或調(diào)整設(shè)備，普通機(jī)床或?qū)I(yè)化程度高的自動(dòng)化機(jī)床顯然無法適應(yīng)這些要求。同時(shí)，隨著市場競爭的日益加劇

2、，生產(chǎn)企業(yè)也迫切需要進(jìn)一步提高生產(chǎn)效率，提高產(chǎn)品質(zhì)量及降低生產(chǎn)成本。在這種背景下，一種新型的生產(chǎn)設(shè)備——數(shù)控機(jī)床就應(yīng)運(yùn)而生了，它綜合應(yīng)用了電子計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制、伺服驅(qū)動(dòng)、精密測量及新型機(jī)械結(jié)構(gòu)等多方面的技術(shù)成果，形成了今后機(jī)械工業(yè)的基礎(chǔ)并指明了機(jī)械制造工業(yè)設(shè)備的發(fā)展方向。1．?dāng)?shù)控機(jī)床的產(chǎn)生數(shù)控機(jī)床的研制最早是從美國開始的。1948年，美國帕森斯公司（ParsonsCo.）在完成研制加工直升機(jī)漿葉輪廓用檢查樣板的加工機(jī)床任務(wù)時(shí)，提出了研制數(shù)控機(jī)床的初步設(shè)想。1949年，在美國空軍后勤部的支持下，帕森

3、斯公司正式接受委托，與麻省理工學(xué)院伺服機(jī)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室（ServoMechanismLaboratoryoftheMassachusettsInstituteofTechnology）合作，開始數(shù)控機(jī)床的研制工作。經(jīng)過3年的研究，世界上第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床試驗(yàn)樣機(jī)于1952年試制成功。這是一臺(tái)采用脈沖乘法器原理的直線插補(bǔ)三坐標(biāo)連續(xù)控制系統(tǒng)銑床，其數(shù)控系統(tǒng)全部采用電子管元件，其數(shù)控裝置體積比機(jī)床本體還要大。后來經(jīng)過3年的改進(jìn)和自動(dòng)編程研究，該機(jī)床于1955年進(jìn)入試用階段。此后，其他一些國家（如德國、英國、日本、

4、前蘇聯(lián)和瑞典等）也相繼開展數(shù)控機(jī)床的研制開發(fā)和生產(chǎn)。1959年，美國克耐·杜列克公司（Keaney&Trecker）首次成功開發(fā)了加工中心（MachiningCenter），這是一種有自動(dòng)換刀裝置和回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的數(shù)控機(jī)床，可以在一次裝夾中對工件的多個(gè)平面進(jìn)行多工序的加工。但是，直到20世紀(jì)50年代末，由于價(jià)格和其他因素的影響，數(shù)控機(jī)床僅限于航空、軍事工業(yè)應(yīng)用，品種也多為連續(xù)控制系統(tǒng)。直到20世紀(jì)60年代，由于晶體管的應(yīng)用，數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)一步提高了可靠性且價(jià)格下降，一些民用工業(yè)開始發(fā)展數(shù)控機(jī)床，其中多數(shù)為

5、鉆床、沖床等點(diǎn)定位控制的機(jī)床。數(shù)控技術(shù)不僅在機(jī)床上得到實(shí)際應(yīng)用，而且逐步推廣到焊接機(jī)、火焰切割機(jī)等，使數(shù)控技術(shù)應(yīng)用范圍不斷地得到擴(kuò)展。2．?dāng)?shù)控機(jī)床的發(fā)展概況自1952年美國研制成功第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床以來，隨著電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制和精密測量等技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床也在迅速地發(fā)展和不斷地更新?lián)Q代，先后經(jīng)歷了5個(gè)發(fā)展階段。第1代數(shù)控機(jī)床：1952—1959年采用電子管元件構(gòu)成的專用數(shù)控裝置（NumericalControl，NC）。第2代數(shù)控機(jī)床：從1959年開始采用晶體管電路的NC系統(tǒng)。第3代數(shù)控

6、機(jī)床：從1965年開始采用小、中規(guī)模集成電路的NC系統(tǒng)。第4代數(shù)控機(jī)床：從1970年開始采用大規(guī)模集成電路的小型通用電子計(jì)算機(jī)控制的系統(tǒng)（ComputerNumericalControl，CNC）。第5代數(shù)控機(jī)床：從1974年開始采用微型計(jì)算機(jī)控制的系統(tǒng)（MicrocomputerNumericalControl，MNC）。近年來，微電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)日益成熟，其成果正不斷滲透到機(jī)械制造的各個(gè)領(lǐng)域中，先后出現(xiàn)了計(jì)算機(jī)直接數(shù)控（DNC）系統(tǒng)、柔性制造系統(tǒng)（FMS）和計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）。這些

7、高級(jí)的自動(dòng)化生產(chǎn)系統(tǒng)均以數(shù)控機(jī)床為基礎(chǔ)，它們代表著數(shù)控機(jī)床今后的發(fā)展趨勢。（1）計(jì)算機(jī)直接數(shù)控系統(tǒng)所謂計(jì)算機(jī)直接數(shù)控（DirectNumericalControl，DNC）系統(tǒng)，即使用一臺(tái)計(jì)算機(jī)為數(shù)臺(tái)數(shù)控機(jī)床進(jìn)行自動(dòng)編程，編程結(jié)果直接通過數(shù)據(jù)線輸送到各臺(tái)數(shù)控機(jī)床的控制箱。中央計(jì)算機(jī)具有足夠的內(nèi)存容量，因此可統(tǒng)一存儲(chǔ)、管理與控制大量的零件程序。利用分時(shí)操作系統(tǒng)，中央計(jì)算機(jī)可以同時(shí)完成一群數(shù)控機(jī)床的管理與控制，因此也稱它為計(jì)算機(jī)群控系統(tǒng)。目前DNC系統(tǒng)中的各臺(tái)數(shù)控機(jī)床都有各自獨(dú)立的數(shù)控系統(tǒng)，并與中央計(jì)

8、算機(jī)連成網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)分級(jí)控制，而不再考慮讓一臺(tái)計(jì)算機(jī)去分時(shí)完成所有數(shù)控裝置的功能。隨著DNC技術(shù)的發(fā)展，中央計(jì)算機(jī)不僅用于編制零件的程序以控制數(shù)控機(jī)床的加工過程，而且進(jìn)一步控制工件與刀具的輸送，形成了一條由計(jì)算機(jī)控制的數(shù)控機(jī)床自動(dòng)生產(chǎn)線，它為柔性制造系統(tǒng)的發(fā)展提供了有利條件。（2）柔性制造系統(tǒng)柔性制造系統(tǒng)（FlexibleManufacturingSystem，F(xiàn)MS）也叫做計(jì)算機(jī)群控自動(dòng)線，它是將一群數(shù)控機(jī)床用自動(dòng)傳送系統(tǒng)連接起來，并置于一臺(tái)計(jì)算機(jī)的統(tǒng)一控制之下，形成一個(gè)用于制造的