数控技术及应用教案及讲稿 上部分：数控技术及编程 计算机及信总处理、精密机械、精密检测和智能化的传感、网络和通讯等技术。这些技术的核心是 由微电子技术向精密机械技术参透所形成的机电一体化技术。数控机床的诞生和发展主要依懒于这 些相关技术的问世和不断进步 一、自动控制及智能化的数字伺服技术 目前世界上几个著名的数控装置生产厂家，如日本的FANUC、德国的SIEMENS和美国的A 一B公司产品都在向系列化、模块化、高性能和成套性方向发展。自动控制理论和同服驱动技术对 数控机床的功能、动态特性和控制品质具有决定性的影响。在对一个具体的控制装置或系统的设计 仿真和现场调试中，自动控制理论具有重要的理论指导作用。在伺服速度环控制中采用前馈控制， 使传统的位置环偏差控制的跟踪滞后现象得到了很大改善，而且增加了系统的稳定性和伺服精度 为适应不同类型数控机床复杂的控制算法，同服系统的位置环和速度环都采用了软件控制 伺服驱动技术已历经了几代演变过程。交流驱动系统发展迅速，交流传动系统已由模拟化向数字 化方向发展，而且向智能化的数字伺服技术发展。以运算放大器等摸拟器件为主的控制器正在被以 微处理器为主的数字集成元件所取代，从而克服了零点漂移、温度漂移等弱点。与交流伺服电动机 取动技术相配套的是电力电子技术。它提供了时输出很大的峰值电流和完善的保护功能」 二、计算机信息处理技术 计算机技术在数控机床诞生半个世纪中发生了最具革命性的进步，它包括计算机软件和硬件技 术、数据库技术以及网络通信技术。而信息处理技术包括信总的存取、运算、判断、决策和交换， 计算机作为信息处理的工具，两者之间具有极为密切的关系。数控系统中计算机指挥和管理整个系 统的有序运行，信息处理的高速、及时和正确将直接影响系统的工作质量和效率。因此，计算机技 术的发展已成为数控机床发展和变革中最活跃的因素。目前的数控系统还引入人工智能、专家系统 模糊控制、人工神经网络和仿真等技术。除了计算机技术自身的继续发展外，数控机床的智能化为 柔性制造系统(Flexible Manufacturing System,FMS)提供了重要的技术保证 三、精密机械技术 精密机械技术是数控机床的基础，它包括精密机械设计和精密机械加工两大方面。精密机械 术，当今正面临者重大的挑战。机械系统自身在结构及传动的精度、刚度、体积、质量和寿命等方 面对数控机床仍具有举足轻重的影响。在制造过程所使用的机电一体化系统中，虽然传统的机械理 论与加工工艺借助于计算机辅助技术（如：Computer Aided Deigning,简称CAD:Computer Aided Manufacturing,简称CAM:Computer Aided Process Planning,简称CAPP等)、人工智能和专家系 统，形成新一代的机械制造技术。但传统的以知识和技能形式存在的机根技术是任何其他技术所无 法取代的。对一台数控机床而言，机械结构和传动占了很大比例，因此不断发展各种新的设计计算 方法和新型结构，采用新材料和新工艺，使新一代数控机床的主机只有高精度、高速度、高可靠性 体积小、质量小、维修方便和价格低廉的机械结构。 四、网络及通信技术 随着计算机网络技术在通信领域的广泛应用，正在对数控机床和以数控机床为基础的柔性制造 单元(FMC)、柔性制造系统(FMS)以及计算机集成制造系统(Computer Integrated Manufacturing System,CIMS)产生重大而深远的影响。 数控系统控制单台机床到控制多台机床的分级式控制，需要网铬进行通信，这种通信通常分 级： 1、工厂管理级 一般由以太网组成。 2、车间单元控制级。 一般由DNC功能进行控制。通过DNC功能形成网络可以实现对零件程 兰州交通大学机电工程学院 数控技术及应用教案及讲稿 上部分：数控技术及编程 兰州交通大学机电工程学院 7 计算机及信息处理、精密机械、精密检测和智能化的传感、网络和通讯等技术。这些技术的核心是 由微电子技术向精密机械技术渗透所形成的机电一体化技术。数控机床的诞生和发展主要依赖于这 些相关技术的问世和不断进步。 一、自动控制及智能化的数字伺服技术 目前世界上几个著名的数控装置生产厂家，如日本的 FANUC、德国的 SIEMENS 和美国的 A －B 公司产品都在向系列化、模块化、高性能和成套性方向发展。自动控制理论和伺服驱动技术对 数控机床的功能、动态特性和控制品质具有决定性的影响。在对一个具体的控制装置或系统的设计、 仿真和现场调试中，自动控制理论具有重要的理论指导作用。在伺服速度环控制中采用前馈控制， 使传统的位置环偏差控制的跟踪滞后现象得到了很大改善，而且增加了系统的稳定性和伺服精度。 为适应不同类型数控机床复杂的控制算法，伺服系统的位置环和速度环都采用了软件控制。 伺服驱动技术已历经了几代演变过程。交流驱动系统发展迅速，交流传动系统已由模拟化向数字 化方向发展，而且向智能化的数字伺服技术发展。以运算放大器等模拟器件为主的控制器正在被以 微处理器为主的数字集成元件所取代，从而克服了零点漂移、温度漂移等弱点。与交流伺服电动机 驱动技术相配套的是电力电子技术。它提供了瞬时输出很大的峰值电流和完善的保护功能。 二、计算机信息处理技术 计算机技术在数控机床诞生半个世纪中发生了最具革命性的进步，它包括计算机软件和硬件技 术、数据库技术以及网络通信技术。而信息处理技术包括信息的存取、运算、判断、决策和交换， 计算机作为信息处理的工具，两者之间具有极为密切的关系。数控系统中计算机指挥和管理整个系 统的有序运行，信息处理的高速、及时和正确将直接影响系统的工作质量和效率。因此，计算机技 术的发展已成为数控机床发展和变革中最活跃的因素。目前的数控系统还引入人工智能、专家系统、 模糊控制、人工神经网络和仿真等技术。除了计算机技术自身的继续发展外，数控机床的智能化为 柔性制造系统（Flexible Manufacturing System， FMS）提供了重要的技术保证。 三、精密机械技术 精密机械技术是数控机床的基础，它包括精密机械设计和精密机械加工两大方面。精密机械技 术，当今正面临着重大的挑战。机械系统自身在结构及传动的精度、刚度、体积、质量和寿命等方 面对数控机床仍具有举足轻重的影响。在制造过程所使用的机电一体化系统中，虽然传统的机械理 论与加工工艺借助于计算机辅助技术（如：Computer Aided Deigning，简称 CAD；Computer Aided Manufacturing，简称 CAM；Computer Aided Process Planning，简称 CAPP 等）、人工智能和专家系 统，形成新一代的机械制造技术。但传统的以知识和技能形式存在的机械技术是任何其他技术所无 法取代的。对一台数控机床而言，机械结构和传动占了很大比例，因此不断发展各种新的设计计算 方法和新型结构，采用新材料和新工艺，使新一代数控机床的主机具有高精度、高速度、高可靠性、 体积小、质量小、维修方便和价格低廉的机械结构。 四、网络及通信技术 随着计算机网络技术在通信领域的广泛应用，正在对数控机床和以数控机床为基础的柔性制造 单元（FMC）、柔性制造系统（FMS）以及计算机集成制造系统（Computer Integrated Manufacturing System ,CIMS）产生重大而深远的影响。 数控系统控制单台机床到控制多台机床的分级式控制，需要网络进行通信，这种通信通常分三 级： 1、工厂管理级。一般由以太网组成。 2、车间单元控制级。一般由 DNC 功能进行控制。通过 DNC 功能形成网络可以实现对零件程