我国数控系统的发展史.doc文档23页全文免费阅读

来表示，通过控制介质将数字信息送入专用的或通用的计算机，计算机 对输入的信息进行处理与运算，发出各种指令来控制机床的伺服系统或其他执行元件， 是机床自动加工出所需要的零件。

从应用来 说，数控机床就是将加工过程所需的各种操作如主轴变速松加工件进刀与退刀。

它为单件小批量生产的精密复杂零件提供了自动化的加工手段。

根据国家标准，对机床数字控制的定义用数字控 制的装置简称数控装置，在运行过程中，不断地引入数字数据，从而对生产过 程实现自动控制，叫数字控制，简称数控。

用计算机控制加工功能，称计算机数控 ，缩写。

数控机床即使采加工中心机床使工序集中在台机床上完成，减少了由于工序分散， 工件多次安装引起的定位误差，提高了加工精度，同时也减少了机床的台数与占地面积， 压缩了半成品的库存量，减少了工序间的辅助时间，有效的提高了数控机床的生产效率 和数控加工的经济效益。

高速高效高精度 高速高效高精度是机械加工的目标，数控机床因其价格昂贵，在上述三方面的发展 也就更为突出。

方便使用 数控机床制造厂把建立友好的人机界面提高数控机床的可靠性作为提高竞争能 力的主要方面。

目前，加工中心机床的刀具库容量可达到多把刀具，自动换刀装置的换刀时 间仅需秒。

数控机床即使采用了数控技术的机床，或者说装备了数控系统的机床。

用计算机控制加工功能，称计算机数控 用数字控 制的装置简称数控装置，在运行过程中，不断地引入数字数据，从而对生产过 程实现自动控制，叫数字控制，简称数控。

杂零件提供了自动化的加工手段。

数控机床就是在这样的背景下诞生与发展起来的。

它为单件小批量生产的精密复部分内容简介化生产，迫切需要种灵活的，通用的，能够适 用产品频繁变化的柔性自部分内容简介化生产，迫切需要种灵活的，通用的，能够适 用产品频繁变化的柔性自动化机床。

数控机床就是在这样的背景下诞生与发展起来的。

它为单件小批量生产的精密复杂零件提供了自动化的加工手段。

根据国家标准，对机床数字控制的定义用数字控 制的装置简称数控装置，在运行过程中，不断地引入数字数据，从而对生产过 程实现自动控制，叫数字控制，简称数控。

用计算机控制加工功能，称计算机数控 ，缩写。

数控机床即使采用了数控技术的机床，或者说装备了数控系统的机床。

从应用来 说，数控机床就是将加工过程所需的各种操作如主轴变速松加工件进刀与退刀 开车与停车选择刀具供给切削液等和步骤，以及刀具与工件之间的相对位移量都 用数字化的代码来表示，通过控制介质将数字信息送入专用的或通用的计算机，计算机 对输入的信息进行处理与运算，发出各种指令来控制机床的伺服系统或其他执行元件， 是机床自动加工出所需要的零件。

第页共页 第二章数控机床的发展 第节数控系统的发展 从年第台数控机床问世后，数控系统已经先后经历了两个阶段和六代 的发展，其六代是指电子管晶体管集成电路小型计算机微处理器和基于工控 机的通用系统。

其中前三代为第阶段，称作为硬件连接数控，简称系统 后三代为第二阶段，乘坐计算机软件数控，简称系统。

第二节机床的发展趋势 数控机床总的发展趋势是工序集中高速高效高精度以及方便使用提高可 靠性等。

工序集中世纪年代末期，在般数控机床的基础上开发了数控加工 中心，即自备刀具库的自动换刀数控机床。

在加工中心机床上，工件次装夹后，机床 的机械手可以自动更换刀具，连续的对工件进行多种工序加工。

目前，加工中心机床的刀具库容量可达到多把刀具，自动换刀装置的换刀时 间仅需秒。

加工中心机床使工序集中在台机床上完成，减少了由于工序分散， 工件多次安装引起的定位误差，提高了加工精度，同时也减少了机床的台数与占地面积， 压缩了半成品的库存量，减少了工序间的辅助时间，有效的提高了数控机床的生产效率 和数控加工的经济效益。

高速高效高精度 高速高效高精度是机械加工的目标，数控机床因其价格昂贵，在上述三方面的发展 也就更为突出。

方便使用 数控机床制造厂把建立友好的人机界面提高数控机床的可靠性作为提高竞争能 力的主要方面。

加工编程方便 手工编程和自动编程已经使用了几十年，有了长足的发展，在手工编程方面，开 第页共页 发了多种加工循环参数编程和除直线圆弧以外的各种插补功能，的研究发 展，从技术上来讲可以替代手工编程。

但是套适用的软件加上计算机硬件， 投资较大，学习掌握时间较长，对大多数的简单工件很不经济。

近年来，发展起来的图形交互式编程系统，又称面向车间编程，很受用户 欢迎。

这种编程方式不使用代码，而是借助图形菜单，输入整个图形块以及相应 参数作为加工指令，形成加工程序，与传统加工时的思维方式类似。

图形交互编程方法 在制定标准后，有可能成为各种型号的数控机床统的编程方法。

使用方法 数控机床普遍采用彩色进行人机对话图形显示和图形模拟的。

有的数控机床将采 用说明书编程指南润滑指南等存入系统共使用者调阅。

线控制的简易数控车床，只有两个坐标轴，可加工阶梯轴。

直线控制的数控铣床，有 三个坐标轴，可用于平面的铣削加工。

现代组合机床采用数控进给伺服系统，驱动动力 头带有多轴箱的轴向进给进行钻镗加工，它也可算是种直线控制数控机床。

数控镗铣床加工中心等机床，它的各个坐标方向的进给运动的速度能在定范围内进 行调整，兼有点位和直线控制加工的功能，这类机床应该称为点位直线控制的数控机 床。

轮廓控制数控机床 轮廓控制数控机床能够对两个或两个以上运动的位移及速度进行连续相关的控制， 使合成的平面或空间的运动轨迹能满足零件轮廓的要求。

它不仅能控制机床移动部件的 起点与终点坐标，而且能控制整个加工轮廓每点的速度和位移，将工件加工成要求的 轮廓形状。

常用的数控车床数控铣床数控磨床就是典型的轮廓控制数控机床。

数控火焰切 割机电火花加工机床以及数控绘图机等也采用了轮廓控制系统。

轮廓控制系统的结构 要比点位直线控系统更为复杂，在加工过程中需要不断进行插补运算，然后进行相应 第页共页 的速度与位移控制。

现在计算机数控装置的控制功能均由软件实现，增加轮廓控制功能不会带来成本的 增加。

因此，除少数专用控制系统外，现代计算机数控装置都具有轮廓控制功能。

第三节按驱动装置的特点分类 开环控制数控机床 这类控制的数控机床是其控制系统没有位置检测元件，伺服驱动部件通常为反应式 步进电动机或混合式伺服步进电动机。

数控系统每发出个进给指令，经驱动电路功率 放大后，驱动步进电机旋转个角度，再经过齿轮减速装置带动丝杠旋转，通过丝杠螺 母机构转换为移动部件的直线位移。

移动部件的移动速度与位移量是由输入脉冲的频率 与脉冲数所决定的。

此类数控机床的信息流是单向的，即进给脉冲发出去后，实际移动 值不再反馈回来，所以称为开环控制数控机床。

开环控制系统的数控机床结构简单，成本较低。

但是，系统对移动部件的实际位移 量不进行监测，也不能进行误差校正。

因此，步进电动机的失步步距角误差齿轮与 丝杠等传动误差都将影响被加工零件的精度。

开环控制系统仅适用于加工精度要求不很 高的中小型数控机床，特别是简易经济型数控机床。

闭环控制数控机床 接对工作台的实际位移进行检测，将测量的实际位移值反馈到数控装置中，与输入 的指令位移值进行比较，用差值对机床进行控制，使移动部件按照实际需要的位移量运 动，最终实现移动部件的精确运动和定位。

从理论上讲，闭环系统的运动精度主要取决 于检测装置的检测精度，也与传动链的误差无关，因此其控制精度高。

图所示的为 闭环控制数控机床的系统框图。

图中为速度传感器为直线位移传感器。

当位移指 令值发送到位置比较电路时，若工作台没有移动，则没有反馈量，指令值使得伺服电动 机转动，通过将速度反馈信号送到速度控制电路，通过将工作台实际位移量反馈回 去，在位置比较电路中与位移指令值相比较，用比较后得到的差值进行位置控制，直至 差值为零时为止。

这类控制的数控机床，因把机床工作台纳入了控制环节，故称为闭环 第页共页 控制数控机床。

闭环控制数控机床的定位精度高，但调试和维修都较困难，系统复杂，成本高。

半闭环控制数控机床 半闭环控制数控机床是在伺服电动机的轴或数控机床的传动丝杠上装有角位移电 流检测装置如光电编码器等，通过检测丝杠的转角间接地检测移动部件的实际位移， 然后反馈到数控装置中去，并对误差进行修正。

通过测速元件和光电编码盘可间接 检测出伺服电动机的转速，从而推算出工作台的实际位移量，将此值与指令值进行比较， 用差值来实现控制。

由于工作台没有包括在控制回路中，因而称为半闭环控制数控机床。

半闭环控制数控系统的调试比较方便，并且具有很好的稳定性。

目前大多将角度检 测装置和伺服电动机设计成体，这样，使结构更加紧凑。

混合控制数控机床 将以上三类数控机床的特点结合起来，就形成了混合控制数控机床。

混合控制数控 机床特别适用于大型或重型数控机床，因为大型或重型数控机床需要较高的进给速度与 相当高的精度，其传动链惯量与力矩大，如果只采用全闭环控制，机床传动链和工作台 全部置于控制闭环中，闭环调试比较复杂。

混合控制系统又分为两种形式 开环补偿型。

它的基本控制选用步进电动机的开环伺服机构，另外附加个校正 电路。

用装在工作台