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主要结论

面向最终用户,通过改变、增加或剪裁结构对象(数控功能) ,形成系列 化,并可方便地将用户的特殊应用和技术诀窍集成到控制系统中,快速实 现不同品种、不同档次产品的开发。 开放式体系结构使数控系统有更好的通用性、柔性、适应性、扩展性, 并向智能化、网络化方向发展。 近几年来,由于对切割质量、劳动环境等的要求越来越高,其相应产 品在我国的市场需求量也逐年上升。在我国的数控铣床设备生产行业中, 由于缺乏切割理论研究与生产实践相转换的机制,因此新技术运用不广、 新产品开发速度不快,制约了数控铣床技术的进一步发展和运用。 五 数控技术的发展趋势

1 性能发展方向 高速高精高效化 柔性化 工艺复合性和多轴化 实时智能化 2 功能发展方向 用户界面图形化 科学计算可视化 多媒体技术应用 3 体系结构的发展 集成化 模块化 网络化 通用型开放式闭环控制模

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第二节 数控机床概述 数控机床 (Numerical Control Machine Tools)是技术密集度及 自动化程度很高的机电一体化加工装备。简单地说就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 (Internaional Federation of Information Proceccing,简称 IFIP) 第五技术委员会对数控机床作了如下定义:数控机床是一种装有程序控制 系统的机床,该系统能逻辑地处理具有特定代码和其他符号编码指令规定 的程序。 一 数控机床的组成

数控机床的种类很多,但是任何一种数控机床都主要由数控系统、伺 服系统和机械系统组成: 1 数控系统 数控系统是数控机床的核心,是数控机床的“指挥系统” 。 数控系统 通常是一台带有专门系统软件的专用微型计算机。 2 伺服系统 伺服系统(或称驱动系统)是数控机床的执行机构,是由驱动和执行 两大部分组成。用于实现数控机床的进给伺服控制和株洲伺服控制。它接 受数控装置的指令信息,并按指令信息的要求控制执行部件的进给熟读、 方向和位移。 3 机械系统 数控机床的机械系统,除机床基础件意外,有下列各部分组成: (1)主轴部件:包括主轴电动机和主轴传动系统。 (2)进给系统:包括进给执行电动机和进给传动系统。 (3)实现共建回转、定位的装置和附件。 (4)实现某些部件动作和辅助功能的系统和装置。 (5)刀库和自动换刀装置(Autormatic Tools Changer, 简称 ATC) (6)自动托盘交换装置(Autormatic Pallet Changer,简称 APC)

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机床基础件或称机床大件,通常是指床身(或底座)、立柱、滑座和工 作台等,它是整台机床的基础和框架。 二 1 数控机床的分类 按工艺用途分

按照工艺的不同,数控机床可分为数控车床、数控铣床、数控钻床、 数控镗床、数控齿轮加工机床、数控电火花加工机床、数控线切割机床、 数控冲床、数控剪床、数控液压机等各种工艺用途的数控机床。 2 按运动方式划分

按运动方式即刀具与工件相对运动方式, 数控机床可分为: 点位控制、 直线控制和轮廓控制。 3 按伺服系统类型划分

按伺服系统类型的不同,数控机床可分为:开环伺服系统数控机床、 闭环伺服系统数控机床和半闭环伺服系统时空机床。 (1) 开环伺服系统数控机床 开环伺服系统数控机床是一种不叫原始的数控机床。这类机床的数控 系统将零件的程序处理后,输出数据指令给伺服系统,驱动机床运动,没 有来自位置传感器的反馈信号。最典型的系统就是采用步进电动机的伺服 系统。这类系统的信息流是单向的,即进给脉冲发出去以后,实际移动值 不再反馈回来,所以称为开环控制。这类机床较为经济,但加工速度和加 工精度较低。 (2) 闭环伺服系统数控机床 闭环伺服系统数控机床带有检测装置,直接对工作台的位移量进行检 测。这类控制系统,因为把机床工作台纳入位置控制环,故称为闭环控制 系统。该系统可以消除包括工作台传动链在内的运动误差,因而定位精度 高、调节速度快。但由于该系统受进给丝杠的拉压刚度、扭转刚度、摩擦 阻尼特性和间隙等非线性因素的影响,给调试工作造成较大的困难。

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由于闭环伺服系统复杂和成本高,故适用于精度要求很高的数控机床,如 精密镗铣床、超精密数控机床等。 (3) 半闭环伺服系统数控机床 大多数数控机床是半闭环伺服系统,这类系统介于开环和闭环之间, 精度没有闭环高,调试却比闭环方便,因而得到了广泛的应用。 4 按数控机床系统的功能水平划分

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按数控机床系统的功能水平可分为:低档、中档和高档。按控制轴数 和联动轴数可分为几轴联动等多种数控机床;按数控机床功能多少可分为 经济型数控机床和全功能型数控机床等。

数控机床的特点

(1) 自动化程度高。 (2) 进给传动机构简单。 (3) 工艺复合化和功能集成化。 (4) 具有加工复杂形状两件的能力。 (5) 具有高度柔性,适用性强。 (6) 加工精度高、质量稳定。 (7) 生产效率高。 四 数控机床的发展趋向

第七届中国国际机床展获悉,随着科学技术不断发展,数控机床的发 展也越来越快,数控机床也正朝着高性能、高精度、高速度、高柔性 化和模块化方向发展 高性能:随着数控系统集成度的增强,数控机床也实现多台集中控 制,甚至远距离遥控。 高精度:数控机床本身的精度和加工件的精度越来越高,而精度的 保持性要好。
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高速度:数控机床各轴运行的速度将大大加快。 高柔性:数控机床的柔性化将向自动化程度更高的方向发展,将管 理、物流及各相应辅机集成柔性制造系统。 模块化:数控机床要缩短周期和降低成本,就必然向模块化方向发 展,这既有利于制造商又有利于客户。 我国近几年数控机床虽然发展较快,但与国际先进水平还存在一定 的差距,主要表现在:可靠性差,外观质量差,产品开发周期长,应变能 力差。为了缩小与世界先进水平的差距,有关专家建议机床企业应在以下 6 个方面着力研究: 1.加大力度实施质量工程,提高数控机床的无故障率。 2.跟踪国际水平,使数控机床向高效高精方面发展。 3.加大成套设计开发能力上求突破。 4.发挥服务优势,扩大市场占有率。 5.多品种制造,满足不同层次的用户。 6.模块化设计,缩短 开发周期,快速响应市场。 五 现代数控机床主要发展主流 1 高转速加工中心 转速>8000r/min,加工切削时间占工时大半带

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