1、1,数控技术,第一章 数控技术概述,1.2 数控机床的分类,1.2.2 按运动轨迹分类,3轮廓控制数控机床,轮廓控制数控机床按所控制的联动坐标轴数，轮廓控制数控机床又可分为以下几种形式：,(a)二轴联动 (b)三轴联动 (c)二轴半联动,2,数控技术,第一章 数控技术概述,1.2 数控机床的分类,1.2.2 按运动轨迹分类,3轮廓控制数控机床,轮廓控制数控机床按所控制的联动坐标轴数，轮廓控制数控机床又可分为以下几种形式：,(4)四轴联动。即同时控制x、y、z三个直线坐标轴与某一旋转坐标轴联动，如图所示为同时控制x、y、z三个直线坐标轴与一个工作台回转轴(B轴)联动的数控机床。,3,数控技术,第
2、一章 数控技术概述,1.2 数控机床的分类,1.2.2 按运动轨迹分类,3轮廓控制数控机床,轮廓控制数控机床按所控制的联动坐标轴数，轮廓控制数控机床又可分为以下几种形式：,(5)五轴联动。除了控制x、y、z三个直线坐标轴联动外，还同时控制围绕这三个直线坐标轴旋转的A、 B、C坐标轴中的两个坐标轴，即形成同时控制5个轴联动。,4,数控技术,第一章 数控技术概述,1.2 数控机床的分类,1.2.3 按伺服控制方式分类,1开环控制数控机床,这类机床的进给伺服系统是开环的，即没有位置检测反馈装置。其驱动电机只能采用步进电机，这类电机的主要特征是控制电路每变换一次指令脉冲信号，电机就转动一个步距角。,5
3、,数控技术,第一章 数控技术概述,1.2 数控机床的分类,1.2.3 按伺服控制方式分类,2闭环控制数控机床,闭环数控机床的进给伺服系统是按闭环反馈控制方式工作的。其驱动电机可采用直流或交流两种伺服电机，并需同时配有速度反馈和位置反馈。其位置检测装置安装在进给系统末端的执行部件上，实测它的位置或位移量。,6,数控技术,第一章 数控技术概述,1.2 数控机床的分类,1.2.3 按伺服控制方式分类,3半闭环控制数控机床,将位置检测装置安装在伺服电机或丝杠的端部 ，间接测量执行部件的实际位置或位移，因大部分机械传动环节未包括在系统闭环环路内，故易于实现系统的稳定性。现在大多数数控机床都广泛采用这种半
4、闭环控制方式。,7,数控技术,第一章 数控技术概述,1.2 数控机床的分类,1.2.4 按数控系统功能水平分类,3半闭环控制数控机床,按数控系统的功能水平通常把数控系统分为低、中、高三档。,8,数控技术,第一章 数控技术概述,1.3 现代数控技术在机械制造中的应用与发展,1.3.1 数控技术的诞生与发展,1数控机床的诞生,1948，美国帕森斯(Parsons)公司,麻省理工学院（MIT）伺服机构实验室,9,数控技术,第一章 数控技术概述,1.3 现代数控技术在机械制造中的应用与发展,1.3.1 数控技术的诞生与发展,2数控机床的发展,19551959，晶体管,19521955，电子管,1959
5、1965，小规模集成电路,硬线数控,10,数控技术,第一章 数控技术概述,1.3 现代数控技术在机械制造中的应用与发展,1.3.1 数控技术的诞生与发展,2数控机床的发展,1974-微处理器 (MCNC)1979超大规模集成电路 (VLIC),1970s (19701974)，小型计算机,1994 PC-NC.,计算机数控,11,数控技术,第一章 数控技术概述,1.3 现代数控技术在机械制造中的应用与发展,1.3.2 柔性制造系统(FMS, Flexible Manufacturing System),1柔性制造系统的概念和特征,主要特征是： (1) 高柔性 能在不停机调整的情况下，实现多种不
6、同工艺要求的零件加工。 (2) 高效率 能采用合理的切削用量实现高效加工，同时使辅助时间和准备终结时间减小到最低程度。 (3) 高度自动化 自动更换工件、刀具、夹具，实现自动装夹和输送，自动监测加工过程，有很强的系统软件功能。,12,数控技术,第一章 数控技术概述,1.3 现代数控技术在机械制造中的应用与发展,1.3.2 柔性制造系统(FMS, Flexible Manufacturing System),2柔性制造系统的类型,(1) 柔性制造单元（FMC,Flexible Manufacturing Cell）。,13,数控技术,第一章 数控技术概述,1.3 现代数控技术在机械制造中的应用与
7、发展,1.3.2 柔性制造系统(FMS, Flexible Manufacturing System),2柔性制造系统的类型,(1) 柔性制造单元（FMC,Flexible Manufacturing Cell）。,14,数控技术,第一章 数控技术概述,1.3 现代数控技术在机械制造中的应用与发展,1.3.2 柔性制造系统(FMS, Flexible Manufacturing System),2柔性制造系统的类型,(2) 柔性制造系统 (FMS, Flexible Manufacturing System) 有两个以上柔性制造单元或多台数控机床、加工中心组成，并用一个物料输送系统将机床联系起
8、来。,15,数控技术,第一章 数控技术概述,1.3 现代数控技术在机械制造中的应用与发展,1.3.2 柔性制造系统(FMS, Flexible Manufacturing System),2柔性制造系统的类型,(3) 柔性生产线（FTL, Flexible Transfer Line）。,16,数控技术,第一章 数控技术概述,1.3 现代数控技术在机械制造中的应用与发展,1.3.2 柔性制造系统(FMS, Flexible Manufacturing System),3柔性制造系统的组成,由加工、物流、信息流三个子系统组成，每一个子系统还可以有分系统。加工系统可以由FMC组成，但是多数还是由C
9、NC机床按DNC的控制方式构成，可以自动更换刀具和工件并进行自动加工。 物流系统包括工件和刀具两个物流系统。 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检测和处理等。,17,数控技术,第一章 数控技术概述,1.3 现代数控技术在机械制造中的应用与发展,1.3.3 计算机集成制造系统(CIMS),J. Harringtong 博士 Computer Integrated Manufacturing计算机集成制造 CIM基本思想 企业的各个生产环节是不可分割的，应该加以统一处理； 整个生产过程实质上也是对信息的采集、传递和加工处理的过程，在企业中主要存在信息流和物
10、流这两种运动过程，而物流又是受信息流控制的。,18,数控技术,第一章 数控技术概述,1.3 现代数控技术在机械制造中的应用与发展,1.3.3 计算机集成制造系统(CIMS),CIM和CIMS的定义,CIM是一种组织、管理与运行企业的哲理。它将传统的制造技术与现代信息技术、管理技术、自动化技术、系统工程技术等有机结合，借助计算机（硬、软件），使企业产品全生命周期市场需求分析、产品定义、研究开发、设计、制造、支持（包括质量、销售、采购、发送、服务）以及产品最后报废、环境处理等各阶段活动中有关人/组织、经营管理和技术三要素及其信息流、物流和价值流有机集成并优化运行，实现企业制造活动的计算机化、信息化
11、、智能化、集成优化，以达到产品上市快、高质、低耗、服务好、环境清洁，进而提高企业的柔性、健壮性、敏捷性，使企业赢得市场竞争。,19,数控技术,第一章 数控技术概述,1.3 现代数控技术在机械制造中的应用与发展,1.3.3 计算机集成制造系统(CIMS),CIM和CIMS的定义,CIMS是一种基于CIM哲理构成的计算机化、信息化、智能化、集成优化的制造系统。(1) 在功能上，CIMS包含了一个工厂的全部生产经营活动，即从市场预测、产品设计、加工制造、管理到售后服务的全部活动。CIMS比传统的工厂自动化的范围大得多，是一个复杂的大系统。 (2) CIMS模式的自动化不是工厂各个环节的计算机化或自动
12、化(有人称自动化孤岛)的简单叠加，而是有机的集成，并且这里的集成不仅仅是物质、设备的集成，更主要的是体现在以信息集成为特征的技术集成，以至于人的集成。,20,数控技术,第一章 数控技术概述,1.3 现代数控技术在机械制造中的应用与发展,1.3.3 计算机集成制造系统(CIMS),CIMS的组成,(1)工程设计系统。,(2)经营管理系统。,(3)加工制造系统。,21,数控技术,第一章 数控技术概述,1.3 现代数控技术在机械制造中的应用与发展,1.3.3 计算机集成制造系统(CIMS),CIMS的组成,(1)工程设计系统。主要包括计算机辅助工程分析(CAE，Computer Aided Engi
13、neering)、计算机辅助设计(CAD，Computer Aided Design)、成组技术(GT，Group Technology)、计算机辅助工艺过程设计(CAPP，Computer Aided Process Planning)和计算机辅助制造(CAM，Computer Aided Manufacturing)等。,22,数控技术,第一章 数控技术概述,1.3 现代数控技术在机械制造中的应用与发展,1.3.3 计算机集成制造系统(CIMS),CIMS的组成,(2)经营管理系统。,主要包括管理信息系统(MIS，Management Information System)、制造资源计划(
14、MRPII，Manufacturing Resource Planning)、生产管理(PM，Production Management)、质量控制(QC，Quality Contro1)、财务管理(FM，Financial Management)、经营计划管理(BM，Business Management)和人力资源管理(MP，Man Power Resources Management)等。,23,数控技术,第一章 数控技术概述,1.3 现代数控技术在机械制造中的应用与发展,1.3.3 计算机集成制造系统(CIMS),CIMS的组成,(3)加工制造系统。,主要包括FMS柔性制造系统、FMC
15、柔性制造单元、CNC数控机床、可编程控制器PLC、机器人控制器(RC，Robot Controller)、自动测试(CAT，Computer Automated Testing)和物流系统等。,24,数控技术,第一章 数控技术概述,1.3 现代数控技术在机械制造中的应用与发展,从“计算机集成制造系统” 到“现代集成制造系统”,经营管理与决策系统技术-包括MIS、OA、制造资源规划（MRP）、 准时生产（JIT）、业务流程重组（BPR）、企业资源规划（ERP）、供应链管理（SCM）及电子商务等技术； 设计自动化技术-包括CAD、CAPP、CAM、CAE，基于仿真的设计（SBD）、面向下游工作的设
16、计（DFX）及虚拟样机（VP）等技术； 加工生产自动化技术-包括DNC、CNC、FMC、FMS、虚拟加工及快速成形制造（RPM）技术等； 支撑平台技术-包括网络、数据库、集成平台/框架、计算机辅助工程、产品数据管理（PDM）、计算机支持协同工作（CSCW）及人/机接口技术等。,25,数控技术,第一章 数控技术概述,1.3 现代数控技术在机械制造中的应用与发展,1.3.4 并联运动机床,并联运动机床是以空间并联机构为基础，充分利用计算机数字控制的潜力，以软件取代部分硬件，以电气装置和电子器件取代部分机械传动，使将近两个世纪以来以笛卡尔坐标直线位移为基础的机床结构和运动学原理发生了根本变化。,26
17、,数控技术,第一章 数控技术概述,1.3 现代数控技术在机械制造中的应用与发展,1.3.4 并联运动机床,并联运动机床布局的基本特点是，以机床框架为固定平台的若干杆件组成空间并联机构，主轴部件安装在并联机构的动平台上，改变杆件的长度或移动杆件的支点，按照并联运动学原理形成刀头点的加工表面轨迹。,有六杆、三杆、立式、卧式并联机床，结构形式为并联、串联和混合结构，可采用直线电机和电主轴。,27,数控技术,第一章 数控技术概述,1.3 现代数控技术在机械制造中的应用与发展,1.3.4 并联运动机床,由于并联运动机床结构以桁架杆系取代传统机床结构的悬臂梁和两支点梁来承载切削力和部件重力，加上运动部件的质量明显减小以及主要由电主轴、滚珠丝杆、直线电动机等机电一体化部件组成，因而具有刚度高、动态性能好、机床的模块化程度高、易于重构以及机械结构简单等优点，是新一代机床结构的重要发展方向。,28,数控技术,第一章 数控技术概述,本章小结,本章重点：数控机床的组成；各类数控机床的应用范围。 本章难点：CIMS；并联机床。 知识拓展：认真学习后续各章内容，会加深对本章内容的理解。结合生产实习，尽可能多看数控加工方面的内容，以增加感性认识。熟悉数控设备的组成和结构，了解数控操作方面的知识。,29,数控技术,第一章 数控技术概述,第1章结束了！谢谢大家,
