数控系统驱动支承装置的研究
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摘要
回顾已过去的20世纪，科学技术发展成果超过了过去所有世纪的总和。传统
的科学正在脱胎换骨，新的科学正在不断地问世，技术的融合程度比任何一次产
业革命都高。数控技术产生于这一背景之下，自然符合科技发展的规律，也是机械
学科发展的必然结果。它使古老的机械工业焕发青春，也对社会的发展产生着极为
深刻的影响。
数控技术是从系统的观点出发，将机械技术、微电子技术、信息技术、控制技
术、计算机技术、传感器技术、接口技术等在系统工程的基础上有机地加以综合，实
现整个系统最优化而建立起来的一种新的科学技术。
数控的产生与迅速发展的根本原因在于社会的发展和科学的进步。系统工程、控
制论和信息论是数控理论基础，也是数控技术的方法论。微电子技术的发展，促进
了数控技术的发展，反过来，数控技术的发展又为微电子的高集成度奠定了坚实的物
质基础。没有高精密的数控机床，想要实现电子的高度集成化是根本不可能的，所以
探讨数控机床中的驱动支承装置是非常必要的。
1947年诞生第一只晶体管，1959年出现了集成电路，70年代开发出微处理器芯
片。与此同时，为实现各种功能的专用大规模集成电路芯片如雨后春笋不断涌现，
可以说，现在几乎每天都有新型芯片问世。微电子技术的飞速发展，使大规模集成
电路具有高集成度、高性能、高可靠性和低价格等优点，这无疑促进了机电一体化
技术的发展。但是，微电子技术发展也必须依赖精密加工技术的发展。比如，大规
模集成电路芯片的制造有赖于超精密机械加工，而超精密加工设备本身是一种计算
机控制的自动化设备，即典型的数控系统，它对精度的保障必须依靠机械技术的进
步，尤其是驱动支承装置。如果说控制部分是整个数控系统的大脑，那么驱动支承装
置就是数控系统的四肢，所有的动作完全要依靠它们去完成，所以，驱动支承装置的
精度、稳定性等对加工的精度具有决定性的作用。
驱动支承装置中的定位精度、形变误差、微动装置等都直接影响加工精度，所以
探讨了驱动支承装置的这些相关技术，为机械制造方面提供一定的借鉴作用。
Looking back on the twentieth century, the production of the technology development has exceeded the total of all the past centuries. With traditional science thoroughly remoulding oneself, new science is coming out incessantly. The degree of the technology amalgamation is higher than any industry revolution. NC technology comes into being based on this background, according with rule of the scientific development of course, and it is necessary result of the mechanical subject development. It makes the antiquated mechanical industry bloom and has a profound effect on the social development.
NC technology which is a new science technology beginning with the system viewpoint, make the technology of the machine,micro-electronics,information, contro, computer, sensor and connection synthesize based on the systems engineering, to make the whole system optimize.
The radical reason of the NC arising and developing quickly lies in the social development and science progress. Systems engineering,control theory and information theory are the basis of the NC theory and methodology of the NC technology. The development of the micro-electronics promotes the NC development; on the contrary, the NC technology development is the profound matter basis for the micro-electronics' high degree of integration. Without high precision NC machine tool, it is impossible to realize high degree of integration of the electro. So it is very necessary to probe into equipment to drive and supporting in the NC machine tool.
The first transistor came out in 1947, then molectron appeared in 1959 and microprocessor chip was developed in the 1970s. Micro-electronics developing rapidly, makes the large scale molectron has the advantages of high degree of integration,high capability,high reliability and low price. It promotes the development of technology to put machine and electric together. But the development of the micro-electronics technology must rely on the development of the precision machining technology. For example, the making of the large-scale molectron chip is relied on the high precision mechanical
machining. The high precision machining equipment itself is an automatic device controlled by the computer, which is typical NC system. To insure the precision, it must rely on progress of the mechanical technology, specially the drive and supporting equipment. If the control part is the brain of the whole NC system, the drive and supporting equipment is the limb of the NC system. All the motion relies on them to complete absolutely. So the precision and stability of the drive and supporting equipment has the crucial effect on the machining precision.
Orientation precision,the error of shape change,jiggle device in the drive and supporting equipment affect machining precision directly. So probing into the relative technology of the drive and supporting equipment, gives some use for reference in the mechanical manufacture.
的科学正在脱胎换骨，新的科学正在不断地问世，技术的融合程度比任何一次产
业革命都高。数控技术产生于这一背景之下，自然符合科技发展的规律，也是机械
学科发展的必然结果。它使古老的机械工业焕发青春，也对社会的发展产生着极为
深刻的影响。
数控技术是从系统的观点出发，将机械技术、微电子技术、信息技术、控制技
术、计算机技术、传感器技术、接口技术等在系统工程的基础上有机地加以综合，实
现整个系统最优化而建立起来的一种新的科学技术。
数控的产生与迅速发展的根本原因在于社会的发展和科学的进步。系统工程、控
制论和信息论是数控理论基础，也是数控技术的方法论。微电子技术的发展，促进
了数控技术的发展，反过来，数控技术的发展又为微电子的高集成度奠定了坚实的物
质基础。没有高精密的数控机床，想要实现电子的高度集成化是根本不可能的，所以
探讨数控机床中的驱动支承装置是非常必要的。
1947年诞生第一只晶体管，1959年出现了集成电路，70年代开发出微处理器芯
片。与此同时，为实现各种功能的专用大规模集成电路芯片如雨后春笋不断涌现，
可以说，现在几乎每天都有新型芯片问世。微电子技术的飞速发展，使大规模集成
电路具有高集成度、高性能、高可靠性和低价格等优点，这无疑促进了机电一体化
技术的发展。但是，微电子技术发展也必须依赖精密加工技术的发展。比如，大规
模集成电路芯片的制造有赖于超精密机械加工，而超精密加工设备本身是一种计算
机控制的自动化设备，即典型的数控系统，它对精度的保障必须依靠机械技术的进
步，尤其是驱动支承装置。如果说控制部分是整个数控系统的大脑，那么驱动支承装
置就是数控系统的四肢，所有的动作完全要依靠它们去完成，所以，驱动支承装置的
精度、稳定性等对加工的精度具有决定性的作用。
驱动支承装置中的定位精度、形变误差、微动装置等都直接影响加工精度，所以
探讨了驱动支承装置的这些相关技术，为机械制造方面提供一定的借鉴作用。
Looking back on the twentieth century, the production of the technology development has exceeded the total of all the past centuries. With traditional science thoroughly remoulding oneself, new science is coming out incessantly. The degree of the technology amalgamation is higher than any industry revolution. NC technology comes into being based on this background, according with rule of the scientific development of course, and it is necessary result of the mechanical subject development. It makes the antiquated mechanical industry bloom and has a profound effect on the social development.
NC technology which is a new science technology beginning with the system viewpoint, make the technology of the machine,micro-electronics,information, contro, computer, sensor and connection synthesize based on the systems engineering, to make the whole system optimize.
The radical reason of the NC arising and developing quickly lies in the social development and science progress. Systems engineering,control theory and information theory are the basis of the NC theory and methodology of the NC technology. The development of the micro-electronics promotes the NC development; on the contrary, the NC technology development is the profound matter basis for the micro-electronics' high degree of integration. Without high precision NC machine tool, it is impossible to realize high degree of integration of the electro. So it is very necessary to probe into equipment to drive and supporting in the NC machine tool.
The first transistor came out in 1947, then molectron appeared in 1959 and microprocessor chip was developed in the 1970s. Micro-electronics developing rapidly, makes the large scale molectron has the advantages of high degree of integration,high capability,high reliability and low price. It promotes the development of technology to put machine and electric together. But the development of the micro-electronics technology must rely on the development of the precision machining technology. For example, the making of the large-scale molectron chip is relied on the high precision mechanical
machining. The high precision machining equipment itself is an automatic device controlled by the computer, which is typical NC system. To insure the precision, it must rely on progress of the mechanical technology, specially the drive and supporting equipment. If the control part is the brain of the whole NC system, the drive and supporting equipment is the limb of the NC system. All the motion relies on them to complete absolutely. So the precision and stability of the drive and supporting equipment has the crucial effect on the machining precision.
Orientation precision,the error of shape change,jiggle device in the drive and supporting equipment affect machining precision directly. So probing into the relative technology of the drive and supporting equipment, gives some use for reference in the mechanical manufacture.
引文
[1] 刘书华，数控机床与编程[M]，机械工业出版社，2001。
[2] 盛鸿亮，机密设计基础[M]，国防工业出版社，2003。
[3] 王贵成，张银喜，精密与特种加工[M]，武汉理工大学出版社[M]，2001。
[4] 李圣怡，戴一帆，国防科技参考[M]，1997。
[5] 刘贺云，精密加工技术[M]，华中理工大学出版社，1991。
[6] 伊庭刚二，机械 研究[M]，1993。
[7] 杨辉，吴明根．航空精密制造技术[J]，1997(1) 。
[8] Jiro OTSUKA, Shigeo FUKADA. JSPE, 1993．
[9] 安丰光，压电陶瓷驱动微进给伺服控制系统设计[J]，国防科技大学，1998。
[10] 张绍宗，超精密加工技术学术交流会论文集[J]，北京，1997。
[11] 王宪平，超精密直线度测量技术研究[J]，国防科技大学，1998。
[12] 李善术，数控机床及其应用，机械工业出版社，2001。
[13] 宋福生，朱江，戴高男，机电一体化设备结构与维修[M]，东南大学出版社，2000。
[14] 丁立娟，数值计算方法[M]，北京理工大学出版社，2000。
[15] 刘跃南，机床计算机数控及其应用[M]，机械工业出版社，2000。
[16] 李云，机械制造工艺及设备设计指导手册[M]，机械工业出版社，2001。
[17] Robert L. Norton, An introduction to the synthesis and introduction of Mechanisms and Machines，机械工业出版社，2002。
[18] 孔庆华，黄午阳，制造技术实习，同济大学出版社，2002。
[19] 高健，机械优化设计基础，科学出版社，2000。
[20] 毕承恩，丁乃建等，现代数控机床[M]，机械工业出版社，2003。
[21] 吴正毅，测试技术与测试信号处理，清华大学出版社，1999。
[22] 白建华，黄海峰，开放式CNC与现代运动控制技术的发展，机电工程，2001。
[23] 王宇晗， 开放式控制器对数控机床低成本改造的策略， 机械设计与研究， 2000。
[24] Hiroshi EDA. Computer Simulations in Abrasive Grinding Process[J], Int, J. Japan Soc. Prec. Eng., 1998o
[25] Parallel Port complete [America]Jan Axetson.
[26] 解旭辉，超精机床数控系统与伺服控制技术研究，国防科技大学，1997。
[27] 潘炼东，黄心汉，基于PMAC的机器人控制器设计，华中理工大学学报，2000。
[26] 彭丽标，徐耀生，王志，可编程控制器原理及应用，西安电子科技大学出版社， 2000。
[27] PEWIN32 Software Manual,DELTA TAU Data Systems, Inc.
[28] Pcomm Software Manual, DELTA TAU Data Systems, Inc. April 2000c
[29] 孙斌，扬汝清，基于PC的数控系统的研究现状和发展趋势，机床与液压，2001。
[30] 朱国力，基于PC的数控系统的研究现状和发展趋势，现代数控系统的特点和发
展方向，机械与电子，2001。
[31] 杨东勇，新一代智能数控的研究现状与发展，组合机床与自动化技术，2001。
[32] 廖德刚，开放式数控系统的研究及其发展现状，机械，1999(26) 。
[33] Powell JW著，丁维刚，林向群译．空气静压轴承设计．北京：国防工业出版 1995。
[34] (日)十合鲁一著，韩焕臣译，气体轴承、设计、制作和应用，宇航出版社，1981．
[35] 孙健利，直线滚动导轨机构承受垂直载荷时的刚度计算，华中理工大学，1988。
[36] Shigeo Shimizu. Load distribution and accuracy/ rigidity of linear motion ball guides system. Japan Soc. Prec. Eng, 1993
[37] 朱位秋，随机振动，科学出版社，1992
[38] 周传宏，孙健利．滚动直线导轨副的振动研究．华中理工大学学报，1996(8) 1。
[39] 孙健利．直线滚动导轨设计基础．华中理工大学出版社，1988
[40] NSK. PRECISION MACHINE PARTS LINEAR MOTION PRODUCTS
[41] Shigeo Shimizu. Load Distribution and Accuracy / Rigidity of Linear Motion Ball Guides System. Japan Soc. Prec. Eng. , 1993 (27) 119-125
[42] THE株式会社．机械电子装置中不可缺少的LM导轨的使用技术
[43] 谢峰，数控工作台静刚度，寿命及定位精度的理论研究，华中理工大学硕士 论文，1993
[2] 盛鸿亮，机密设计基础[M]，国防工业出版社，2003。
[3] 王贵成，张银喜，精密与特种加工[M]，武汉理工大学出版社[M]，2001。
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[10] 张绍宗，超精密加工技术学术交流会论文集[J]，北京，1997。
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[15] 刘跃南，机床计算机数控及其应用[M]，机械工业出版社，2000。
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[17] Robert L. Norton, An introduction to the synthesis and introduction of Mechanisms and Machines，机械工业出版社，2002。
[18] 孔庆华，黄午阳，制造技术实习，同济大学出版社，2002。
[19] 高健，机械优化设计基础，科学出版社，2000。
[20] 毕承恩，丁乃建等，现代数控机床[M]，机械工业出版社，2003。
[21] 吴正毅，测试技术与测试信号处理，清华大学出版社，1999。
[22] 白建华，黄海峰，开放式CNC与现代运动控制技术的发展，机电工程，2001。
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[24] Hiroshi EDA. Computer Simulations in Abrasive Grinding Process[J], Int, J. Japan Soc. Prec. Eng., 1998o
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[26] 解旭辉，超精机床数控系统与伺服控制技术研究，国防科技大学，1997。
[27] 潘炼东，黄心汉，基于PMAC的机器人控制器设计，华中理工大学学报，2000。
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[27] PEWIN32 Software Manual,DELTA TAU Data Systems, Inc.
[28] Pcomm Software Manual, DELTA TAU Data Systems, Inc. April 2000c
[29] 孙斌，扬汝清，基于PC的数控系统的研究现状和发展趋势，机床与液压，2001。
[30] 朱国力，基于PC的数控系统的研究现状和发展趋势，现代数控系统的特点和发
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[31] 杨东勇，新一代智能数控的研究现状与发展，组合机床与自动化技术，2001。
[32] 廖德刚，开放式数控系统的研究及其发展现状，机械，1999(26) 。
[33] Powell JW著，丁维刚，林向群译．空气静压轴承设计．北京：国防工业出版 1995。
[34] (日)十合鲁一著，韩焕臣译，气体轴承、设计、制作和应用，宇航出版社，1981．
[35] 孙健利，直线滚动导轨机构承受垂直载荷时的刚度计算，华中理工大学，1988。
[36] Shigeo Shimizu. Load distribution and accuracy/ rigidity of linear motion ball guides system. Japan Soc. Prec. Eng, 1993
[37] 朱位秋，随机振动，科学出版社，1992
[38] 周传宏，孙健利．滚动直线导轨副的振动研究．华中理工大学学报，1996(8) 1。
[39] 孙健利．直线滚动导轨设计基础．华中理工大学出版社，1988
[40] NSK. PRECISION MACHINE PARTS LINEAR MOTION PRODUCTS
[41] Shigeo Shimizu. Load Distribution and Accuracy / Rigidity of Linear Motion Ball Guides System. Japan Soc. Prec. Eng. , 1993 (27) 119-125
[42] THE株式会社．机械电子装置中不可缺少的LM导轨的使用技术
[43] 谢峰，数控工作台静刚度，寿命及定位精度的理论研究，华中理工大学硕士 论文，1993