1、直升飞机螺旋桨叶片数控机床的产生数控机床的产生数控机床的产生数控机床的产生这是第一台真正的这是第一台真正的NCNC机床。机床。我国第一台数控机床（我国第一台数控机床（19581958）数控机床的组成数控机床的组成信息载体信息载体计算机数控系统计算机数控系统伺服系统伺服系统机床本体机床本体 FANUC 系列 150i B型数控装置数控装置数控装置图1-1 CNC机床框图程序输入设备计算机数字控制装置（CNC装置）可 编 程 控制器（PLC）主轴控制单元速度控制单元输出设备主轴电机进给电机位置检测器机床主轴伺服单元数 控装置输出设备PLC进给伺服单元主 轴电机进 给电机位 置检测机床本体接口电路操
2、作面板输入设备三个过程之三三个过程之三 CNC CNC系统的工作过程系统的工作过程计算机集成制造计算机集成制造(CIM)(CIM)是一种制造模式理论。是一种制造模式理论。“CIMCIM”运运用系统工程整体优化的观点，将用系统工程整体优化的观点，将生产全过程生产全过程(市场分析、产市场分析、产品设计、加工制造、经营管理到售后服务品设计、加工制造、经营管理到售后服务)的各个工作系统的各个工作系统通过信息技术集成为一整体，以便有效地提高企业对市场通过信息技术集成为一整体，以便有效地提高企业对市场需求的响应能力，提高生产率，从而保持企业的生存和发需求的响应能力，提高生产率，从而保持企业的生存和发展。展
3、。CIMSCIMS是指将是指将CIMCIM具体应用到一个企业，按照集成思想具体应用到一个企业，按照集成思想构成的一个具体的系统。它从企业的经营战略目标出发，构成的一个具体的系统。它从企业的经营战略目标出发，综合考虑企业中人、技术和管理的作用，用各种先进的技综合考虑企业中人、技术和管理的作用，用各种先进的技术手段，包括计算机硬、软件，实现企业生产经营全过程术手段，包括计算机硬、软件，实现企业生产经营全过程中中信息流和物流信息流和物流的集成，并在产品质量、生产成本、生产的集成，并在产品质量、生产成本、生产周期诸方面达到总体优化，为企业带来更大的经济效益。周期诸方面达到总体优化，为企业带来更大的经济
4、效益。CIMS 数控加工工艺处理的主要内容为：确定走刀路线和安排工步顺序、数控加工工艺处理的主要内容为：确定走刀路线和安排工步顺序、确定定位基准与夹紧方案、选择夹具、选择刀具、确定对刀点和换刀点，确定定位基准与夹紧方案、选择夹具、选择刀具、确定对刀点和换刀点，确定测量方法、确定加工用量等。确定测量方法、确定加工用量等。零零件件图图零零件件源源程程序序翻翻译译计计算算后后置置处处理理通用计算机通用计算机编译程序编译程序（软件程序）（软件程序）加加 工工程序单程序单纸纸 带带（一）工作原理（一）工作原理（一）工作原理（一）工作原理（一）工作原理（一）工作原理1 1构造几何图形构造几何图形 图形交互
5、式自动编程系统，可通过三种方法获取和建立零图形交互式自动编程系统，可通过三种方法获取和建立零件几何模型：件几何模型：(1)(1)软件本身提供的软件本身提供的CADCAD设计模块。设计模块。(2)(2)其他其他CADCADCAMCAM系统生成的图形，通过标准图形转换接口，系统生成的图形，通过标准图形转换接口，转换成编程系统的图形格式。转换成编程系统的图形格式。(3)(3)三坐标测量机数据或三坐标测量机数据或三维多层扫描数据三维多层扫描数据。（二）图形交互式自动编程系统简介（二）图形交互式自动编程系统简介（二）图形交互式自动编程系统简介（二）图形交互式自动编程系统简介（二）图形交互式自动编程系统简
6、介（二）图形交互式自动编程系统简介（二）图形交互式自动编程系统简介（二）图形交互式自动编程系统简介（二）图形交互式自动编程系统简介（二）图形交互式自动编程系统简介制。制。（二）图形交互式自动编程系统简介（二）图形交互式自动编程系统简介（二）图形交互式自动编程系统简介（二）图形交互式自动编程系统简介（二）图形交互式自动编程系统简介（二）图形交互式自动编程系统简介码反读，后置处理等功能。码反读，后置处理等功能。（二）图形交互式自动编程系统简介（二）图形交互式自动编程系统简介 数控技术是机械技术和计算机控制技术的结合的产物，因此计算机技术数控技术是机械技术和计算机控制技术的结合的产物，因此计算机技术
7、的每一点进步都在推动数控技术向前发展。的每一点进步都在推动数控技术向前发展。“六代六代”1 1 电子管，电子管，19521952，Parsons Corp.,MIT,Parsons Corp.,MIT,美空军后勤司令部合作，第一台立美空军后勤司令部合作，第一台立式铣；式铣；2 2 晶体管、印刷电路，晶体管、印刷电路，19591959，晶体管元件的出现使电子设备的体积大大，晶体管元件的出现使电子设备的体积大大减小，数控系统中广泛采用晶体管和印刷电路板，减小，数控系统中广泛采用晶体管和印刷电路板，K&TK&T开发第一台加工中心开发第一台加工中心MILWAUKEE-MATICMILWAUKEE-MA
8、TIC。3 3 小规模集成电路小规模集成电路,1965,1965,由于它体积小、功耗低，使数控系统的可靠由于它体积小、功耗低，使数控系统的可靠性得以进一步提高，这是第三代数控系统。性得以进一步提高，这是第三代数控系统。19671967英国最初的英国最初的FMS.FMS.4 4 通用小型计算机通用小型计算机,1970,1970，在美国芝加哥国际机床展览会上，首次展出了，在美国芝加哥国际机床展览会上，首次展出了一台以通用小型计算机作为数控装置的数控系统，特征为许多数控功能由软一台以通用小型计算机作为数控装置的数控系统，特征为许多数控功能由软件完成件完成,被人们成为第四代数控系统，被人们成为第四代数
9、控系统，5 5 微处理器，微处理器，19741974，开始出现的以微处理器为核心的数控系统被人们誉，开始出现的以微处理器为核心的数控系统被人们誉为第五代数控系统，近为第五代数控系统，近3030年来，装备微处理机数控系统的数控机床得到飞速年来，装备微处理机数控系统的数控机床得到飞速发展和广泛应用。发展和广泛应用。6 6 基于基于PCPC（PC-BASEDPC-BASED）,1990.,1990.基于基于PCPC开发式数控系统。开发式数控系统。现达到现达到15001500多个品种，年生产能力多个品种，年生产能力400004000020002000年的统计数据年的统计数据 数控机床厂家：数控机床厂家
10、：100100 数控系统厂家：数控系统厂家：5050 数控机床配套厂家：数控机床配套厂家：300300 年产量：年产量：1405314053台台 数控机床品种：数控机床品种：13001300 产量数控化率：产量数控化率：8%8%（9595年年 3.6%3.6%）2.20192.2019年产量年产量3600036000台，产值台，产值295295亿元。亿元。3.20193.2019年年1 19 9月，海关统计机床进口月，海关统计机床进口297482.6297482.6万美元，万美元，出口出口26630.826630.8万美元万美元4.20194.2019年年9 9月，国产数控机床国内占有率月，国
11、产数控机床国内占有率27277 7 十五目标十五目标数控机床年增长率数控机床年增长率:18%:18%到到20192019年年 产量产量:2500030000:2500030000台台 品种品种:2000:2000种种 数控化率数控化率:20%:20%，5 5 北京一机床北京一机床 五坐标数控螺旋桨铣床，加工直径达五坐标数控螺旋桨铣床，加工直径达6 6米，可米，可加工加工1010万吨级远洋海轮用螺旋桨叶轮面；万吨级远洋海轮用螺旋桨叶轮面；武汉重型机床厂武汉重型机床厂 数控立车，可加工数控立车，可加工3030万万KWKW水轮机，直水轮机，直径达径达1616米，精度米，精度0.02mm0.02mm。
12、常州机床厂常州机床厂 五轴联动机床；秦川机床厂五轴联动机床；秦川机床厂 六轴五联动全六轴五联动全数控螺旋齿锥齿轮切齿机。数控螺旋齿锥齿轮切齿机。北京机电院北京机电院 定位精度定位精度+-3um+-3um 立式加工中心；宁江机床厂立式加工中心；宁江机床厂+-8um+-8um卧式加工中心。卧式加工中心。6 6 国产数控系统有国产数控系统有 中国东方数控公司；中国科偌达，航天中国东方数控公司；中国科偌达，航天数控，珠峰数控数控，珠峰数控,北大方正北大方正,兰州电机厂兰州电机厂,南京四开南京四开,华中等开华中等开发的华中发的华中、中华、中华、航天、航天和蓝天和蓝天；上海开通数控技术；上海开通数控技术有
13、限公司有限公司KTKT；北京凯恩帝的；北京凯恩帝的KNDKND系列数控系统、广州数控设备系列数控系统、广州数控设备厂的厂的GSKGSK系列数控系统。系列数控系统。1 1 高速高精度高速高精度高速主轴单元（电主轴，转速高速主轴单元（电主轴，转速1500015000100000r/min100000r/min）高速且高加高速且高加/减速度的进给运动部件（快移速度减速度的进给运动部件（快移速度6060200m/min200m/min，在分辨率为，在分辨率为1 1微米时，在微米时，在100100米米/分（有的到分（有的到200200米米/分）分）以上，在分辨率为以上，在分辨率为0.10.1微米时，在微
14、米时，在2424米米/分以上；切削进给速度高分以上；切削进给速度高达达60m/min60m/min，自动换刀速度在，自动换刀速度在1 1秒以内；秒以内；）、）、关键技术：关键技术：超高速切削机理，超硬耐磨长寿命刀具材料和磨料磨具，超高速切削机理，超硬耐磨长寿命刀具材料和磨料磨具，切削速度已达到切削速度已达到50005000米米80008000米米/分以上分以上大功率高速电主轴大功率高速电主轴高加高加/减速度直线电机驱动减速度直线电机驱动当前，机械加工精度要求：当前，机械加工精度要求：普通加工：普通加工：5 5微米；微米；精密加工：精密加工：1 1微米，微米，超精密加工：（超精密加工：（0.00
15、10.001微米）微米）加工圆度为加工圆度为0.10.1微米微米加工表面粗糙度加工表面粗糙度Ra=0.003Ra=0.003微米微米主轴回转精度要求：主轴回转精度要求：0.010.010.050.05微米微米 近近1010多年来，普通级数控机床的加工精度已由多年来，普通级数控机床的加工精度已由10m10m提提高到高到5m5m，精密级加工中心的加工精度则从，精密级加工中心的加工精度则从3 35m5m，提，提高到高到1 11.5m1.5m2 智能化数控系统的智能化主要体现在以下几个方面：（1）智能化适应控制技术图 智能化适应控制下的进给速率（2）自动编程技术（3）具有故障自动诊断功能（4）智能寻位
16、加工 （5）刀具监测智能化刀具监测智能化 4 网络化数控技术 外部网络化管理与控制 内部网络化功能模块的网络化 5 提高数控系统的可靠性数控系统平均无故障时间大于10000-30000（小时）电子与电气元件高集成、抗干扰，零部件制造专业化标准化高可靠性高可靠性 当前国外数控装置的当前国外数控装置的MTBF值已达值已达6000小时以上，驱动装置达小时以上，驱动装置达30000小小时以上。时以上。6.实现数控装备的复合化 数字制造就是用数字的方式来存储、管理和传递制造过程中的所有信息。在计算机世界里，可以产生各种各样的信息，并把物理过程虚拟化；DNC还可以对CAD/CAPP/CAM以及CNC的程序
17、进行传送和分级管理。DNC技术使CNC与通信网络联系在一起,还可以传送维修数据，使用户与数控生产厂家直接通信；进而把制造厂家联系在一起，构成虚拟制造网络。现在的问题是，如何把这些信息从计算机“下载”到生产线，在生产过程中利用这些信息控制机器，生产出合格产品；这个全过程就是数字制造。7.CAD/CAM/CNC一体化，实现数字化制造图 数字化工厂瑞士米克朗瑞士米克朗 HSM 600U5HSM 600U5轴联动高速加工中心轴联动高速加工中心(图文图文)(2019-4-22)HSM600U是5轴采用门架式设计的立式高速机加工中心。在高速状态下，HSM 600U允许高精度5轴同时进行的刀具和模具制造、制
18、造电极或进行小型到中型尺寸元件的精密制造。但是由于其结构坚固，电机轴转矩大，所以也适用于加工粗糙的工件以及进行抛光处理。因此HSM 600U可通过5轴同时对工件进行五面的抛光处理。这型机床最突出的特点就是具有高速的直接驱动式转盘。即使是5轴同时运行时，对于对角线尺寸达630mm、重量120kg以上的工件也可进行高速机加工。可选的工件托盘转换器能够实现自动运行。工件托盘转换由机床的控制系统(iTNC)直接控制。操作优势操作优势 真正的真正的5 5轴高速铣削轴高速铣削加速度(旋转）达2100/秒加速度 达40 m/分高范围的大功率电机轴速36000/分最佳的切削速度适合于加工大型工件 循环周期限定
19、循环周期限定自动控制系统工件托盘转换器为可选件 可加工各种材料可加工各种材料+62 HRC以上的硬度钢 同类型的加工中心与数控铣床的结构布局相似，主要在同类型的加工中心与数控铣床的结构布局相似，主要在刀库的结构和位置上有区别，一般由床身、主轴箱、工作刀库的结构和位置上有区别，一般由床身、主轴箱、工作台、底座、立柱、横梁、进给机构、自动换刀装置、辅助台、底座、立柱、横梁、进给机构、自动换刀装置、辅助系统（气液、润滑、冷却）、控制系统等组成。系统（气液、润滑、冷却）、控制系统等组成。00000000排屑器排屑器副主轴副主轴集屑车集屑车动力刀架动力刀架VDI刀架刀架标准刀架标准刀架三爪卡盘三爪卡盘弹
20、簧夹头弹簧夹头自动送料机自动送料机主轴电动机主轴电动机C轴控制主轴电动机轴控制主轴电动机工件接收器工件接收器接触式机内对刀仪接触式机内对刀仪尾架尾架机型配置与加工能力范围机型配置与加工能力范围加工能力加工能力机型配置机型配置标准标准2轴轴C轴轴+动力刀架动力刀架副主轴副主轴卡盘卡盘工件工件转塔转塔具有具有8工位的转塔式刀架工位的转塔式刀架12横向溜板横向溜板1底座底座2强电柜强电柜3变压器箱变压器箱4伺服电动机伺服电动机5主轴变速手主轴变速手柄和按钮板柄和按钮板6床身床身7数控柜数控柜11保护开关保护开关10操纵台操纵台8保护开关保护开关13纵向进给纵向进给伺服电动机伺服电动机14横向进给横向进给伺服电动机伺服电动机15升降台升降台9挡铁挡铁16纵向纵向工作台工作台XK5040A型数控铣床的布局型数控铣床的布局虚轴加工中心虚轴加工中心加工中心的结构加工中心的结构1数控柜数控柜2刀库工作台刀库工作台3主轴箱主轴箱4操作面板操作面板5驱动电源驱动电源6工作台装置工作台装置7滑枕滑枕8床身床身9进给伺服电动机进给伺服电动机10换刀机械手换刀机械手
