研究生数控PPT课件PPT文档格式.pptx

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基于它的相关产业是体现国家综合国力水平的重要基础性产业；

专家们预言:

二十一世纪机械制造业的竞争，其实质是数控技术的竞争。

第一章,数控机床概述,6/8/2021,7,数控技术,第一节,数控技术与数控机床,数字控制与数控技术数字控制（NumericalControlNC）是一种借助数字、字符或其它符号对某一工作过程（如加工、测量、装配等）进行可编程控制的自动化方法。

数控技术（NumericalControlTechnology）采用数字控制的方法对某一工作过程实现自动控制的技术。

第一章,数控机床概述,6/8/2021,8,数控技术,第一节,数控技术与数控机床,数控机床（NumericalControlMachineTools）是采用数字控制技术对机床的加工过程进行自动控制的一类机床。

它数控技术典型应用的例子。

数控系统（NumericalControlSystem）实现数字控制的装置。

计算机数控系统（ComputerNumericalControlCNC）以计算机为核心的数控系统。

第一章,数控机床概述,6/8/2021,数控技术,9,第一节数控技术与数控机床,第一章,数控机床概述,数控系统与数控机床的组成,6/8/2021,数控技术,10,第一节,数控技术与数控机床,操作面板它是操作人员与数控装置进行信息交流的工具。

组成：

按钮站、状态灯、按键阵列（功能与计算机键盘一样）和显示器；

。

它是数控机床特有部件。

第一章,数控机床概述,6/8/2021,11,数控技术,第一节,数控技术与数控机床,控制介质与输入输出设备控制介质是记录零件加工程序的媒介输入输出设备是CNC系统与外部设备进行交互装置。

交互的信息通常是零件加工程序。

即将编制好的记录在控制介质上的零件加工程序输入CNC系统或将调试好了的零件加工程序通过输出设备存放或记录在相应的控制介质上。

数控机床常用的控制介质和输入输出设备见表1：

第一章,数控机床概述,6/8/2021,12,数控技术,表1控制介质和输入输出设备表,第一节数控技术与数控机床,第一章,数控机床概述,6/8/2021,数控技术,13,第一节,数控技术与数控机床,通讯现代的数控系统除采用输入输出设备进行信息交换外，一般都具有用通讯方式进行信息交换的能力。

它们是实现CAD/CAM的集成、FMS和CIMS的基本技术。

采用的方式有：

串行通讯（RS-232等串口）、自动控制专用接口和规范（DNC方式，MAP协议等）网络技术（internet，LAN等）。

第一章,数控机床概述,6/8/2021,数控技术,14,第一节,数控技术与数控机床,CNC装置（CNC单元）组成：

计算机系统、位置控制板、PLC接口板，通讯接口板、特殊功能模块以及相应的控制软件。

作用：

根据输入的零件加工程序进行相应的处理（如运动轨迹处理、机床输入输出处理等），然后输出控制命令到相应的执行部件（伺服单元、驱动装置和PLC等），所有这些工作是由CNC装置内硬件和软件协调配合，合理组织，使整个系统有条不紊地进行工作的。

CNC装置是CNC系统的核心,第一章,数控机床概述,6/8/2021,15,数控技术,第一节,数控技术与数控机床,伺服单元、驱动装置和测量装置伺服单元和驱动装置主轴伺服驱动装置和主轴电机进给伺服驱动装置和进给电机测量装置位置和速度测量装置。

以实现进给伺服系统的闭环控制。

作用保证灵敏、准确地跟踪CNC装置指令：

进给运动指令：

实现零件加工的成形运动（速度和位置控制）。

主轴运动指令，实现零件加工的切削运动（速度控制）,第一章,数控机床概述,6/8/2021,16,数控技术,第一节,数控技术与数控机床,第一章,数控机床概述,6/8/2021,PLC、机床I/O电路和装置PLC（ProgrammableLogicController）：

用于完成与逻辑运算有关顺序动作的I/O控制，它由硬件和软件组成；

机床I/O电路和装置：

实现I/O控制的执行部件（由继电器、电磁阀、行程开关、接触器等组成的逻辑电路；

功能：

接受CNC的M、S、T指令，对其进行译码并转换成对应的控制信号，控制辅助装置完成机床相应的开关动作接受操作面板和机床侧的I/O信号，送给CNC装置，经其处理后，输出指令控制CNC系统的工作状态和机床的动作。

17,数控技术,第一节,数控技术与数控机床,机床机床：

数控机床的主体，是实现制造加工的执行部件。

由主运动部件、进给运动部件（工作台、拖板以及相应的传动机构）、支承件（立柱、床身等）以及特殊装置（刀具自动交换系统工件自动交换系统）和辅助装置（如排屑装置等）。

第一章,数控机床概述,6/8/2021,18,数控技术,第二节数控机床的分类,数控机床的种类很多，从不同角度对其进行考查，就有不同的分类方法，通常有以下几种不同的分类方法：

第一章,数控机床概述,6/8/2021,19,数控技术,第二节,数控机床的分类,按工艺用途分类切削加工类：

数控镗铣床、数控车床、数控磨床、加工中心、数控齿轮加工机床、FMC等。

成型加工类：

数控折弯机、数控弯管机等。

特种加工类：

数控线切割机、电火花加工机、激光加工机等。

其它类型：

数控装配机、数控测量机、机器人等。

第一章,数控机床概述,6/8/2021,20,数控技术,第二节,数控机床的分类,按控制功能分类点位控制数控系统仅能实现刀具相对于工件从一点到另一点的精确定位运动；

对轨迹不作控制要求；

运动过程中不进行任何加工。

适用范围：

数控钻床、数控镗床、数控冲床和数控测量机。

第一章,数控机床概述,6/8/2021,21,数控技术,第二节,数控机床的分类,轮廓控制数控系统轮廓控制（连续控制）系统：

具有控制几个进给轴同时谐调运动（坐标联动），使工件相对于刀具按程序规定的轨迹和速度运动，在运动过程中进行连续切削加工的数控系统。

数控车床、数控铣床、加工中心等用于加工曲线和曲面的机床。

现代的数控机床基本上都是装备的这种数控系统。

第一章,数控机床概述,6/8/2021,22,数控技术,第二节,数控机床的分类,按联动轴数分，2轴联动（平面曲线）3轴联动（空间曲面，球头刀）4轴联动（空间曲面）5轴联动及6轴联动（空间曲面）。

联动轴数越多数控系统的控制算法就越复杂。

第一章,数控机床概述,6/8/2021,23,数控技术,第二节,数控机床的分类,按进给伺服系统的类型分类按数控系统的进给伺服子系统有无位置测量装置可分为开环数控系统和闭环数控系统，在闭环数控系统中根据位置测量装置安装的位置又可分为全闭环和半闭环两种。

第一章,数控机床概述,6/8/2021,24,数控技术,第二节,数控机床的分类,开环数控系统没有位置测量装置，信号流是单向的（数控装置进给系统），故系统稳定性好。

第一章,数控机床概述,电机,机械执行部件,A相、B相,C相、,f、n,CNC插补指令,脉冲频率f脉冲个数n换算,脉冲环形分配变换,功率放大,6/8/2021,25,数控技术,第二节,数控机床的分类,第一章,数控机床概述,6/8/2021,无位置反馈，精度相对闭环系统来讲不高，其精度主要取决于伺服驱动系统和机械传动机构的性能和精度。

一般以功率步进电机作为伺服驱动元件。

这类系统具有结构简单、工作稳定、调试方便、维修简单、价格低廉等优点，在精度和速度要求不高、驱动力矩不大的场合得到广泛应用。

一般用于经济型数控机床。

26,数控技术,第二节,数控机床的分类,半闭环数控系统半闭环数控系统的位置采样点如图所示，是从驱动装置（常用伺服电机）或丝杠引出，采样旋转角度进行检测，不是直接检测运动部件的实际位置。

位置控制调节器,速度控制,调节与驱动,检测与反馈单元,位置控制单元,速度控制单元,+,+,-,-,电机,机械执行部件,CNC插补指令,实际位置反馈,实际速度反馈,第一章,数控机床概述,6/8/2021,27,数控技术,第二节,数控机床的分类,半闭环环路内不包括或只包括少量机械传动环节，因此可获得稳定的控制性能，其系统的稳定性虽不如开环系统，但比闭环要好。

由于丝杠的螺距误差和齿轮间隙引起的运动误差难以消除。

因此，其精度较闭环差，较开环好。

但可对这类误差进行补偿，因而仍可获得满意的精度。

半闭环数控系统结构简单、调试方便、精度也较高，因而在现代CNC机床中得到了广泛应用。

第一章,数控机床概述,6/8/2021,28,数控技术,第二节,数控机床的分类,全闭环数控系统全闭环数控系统的位置采样点如图的虚线所示，直接对运动部件的实际位置进行检测。

第一章,数控机床概述,位置控制调节器,速度控制调节与驱动,检测与反馈单元,位置控制单元,速度控制单元,+,+,-,-,电机,机械执行部件,CNC插补指令,实际位置反馈,实际速度反馈,6/8/2021,29,数控技术,第二节,数控机床的分类,从理论上讲，可以消除整个驱动和传动环节的误差、间隙和失动量。

具有很高的位置控制精度。

由于位置环内的许多机械传动环节的摩擦特性、刚性和间隙都是非线性的，故很容易造成系统的不稳定，使闭环系统的设计、安装和调试都相当困难。

该系统主要用于精度要求很高的镗铣床、超精车床、超精磨床以及较大型的数控机床等。

第一章,数控机床概述,6/8/2021,30,数控技术,第三节,数控加工原理,数控加工与传统加工的比较,数控加工程序,工序卡工艺分析,传统加工,数控加工,图2传统加工与数控加工的比较图,第一章,数控机床概述,6/8/2021,31,数控技术,第三节,数控加工原理,数控加工中数据转换过程,图3数控加工中数据转换过程,第一章,数控机床概述,译,码,刀补处理,插补处理,PLC控制,进给伺服系统,切削运动、机床I/O装置,成形运动,加工程序,6/8/2021,32,数控技术,第三节,数控加工原理,译码（解释）译码程序的主要功能是将用文本格式（通常用ASCII码）表达的零件加工程序，以程序段为单位转换成刀补处理程序所要求的数据结构（格式）。

该数据结构用来描述一个程序段解释后的数据信息。

它主要包括：

X、Y、Z等坐标值；

进给速度；

主轴转速；

G代码；

M代码；

刀具号；

子程序处理和循环调用处理等数据或标志的存放顺序和格式。

第一章,数控机床概述,6/8/2021,33,数控技术,第三节,数控加工原理,刀补处理（计算刀具中心轨迹）用户零件加工程序通常是按零件轮廓编制的，而数控机床在加工过程中控制的是刀具中心轨迹，因此在加工前必须将零件轮廓变换成刀具中心的轨迹。

刀补处理就是完成这种转换的程序。

第一章,数控机床概述,6/8/2021,34,数控技术,第三节,数控加工原理,插补计算本模块以系统规定的插补周期t定时运行，它将由各种线形（直线，园弧等）组成的零件轮廓，按程序给定的进给速度F，实时计算出各个进给轴在t内位移指令（X1、Y1、），并送给进给伺服系统，实现成形运动。

这个过程将在下面进一步叙