数控原理与数控机床PPT文档格式.ppt

1、数控加工数控加工 根据零件图样及工艺要求等原始条件编制零件数控加工程序，输入数控系统，控制数控机床中刀具与工件的相对运动，从而完成零件的加工。第1章 概 述 二、二、数控技术的优点和缺点数控技术的优点和缺点优点：优点：1.加工精度高，重复精度高加工精度高，重复精度高 缺点：缺点：1.起点投资高起点投资高 2.生产率高（生产率高（23倍）倍）2.电子设备维护要求高电子设备维护要求高 3.设备的柔性高设备的柔性高（适应范围广）（适应范围广）3.操作人员要求高操作人员要求高 4.经济效益高经济效益高 5.劳动强度降低劳动强度降低 6.可加工很复杂的型面可加工很复杂的型面 数控技术不依附于数控机床，但

2、它却是随数控机床数控技术不依附于数控机床，但它却是随数控机床发展起来的，因此数控技术多指机床数控技术。发展起来的，因此数控技术多指机床数控技术。第1章 概 述 数数控控机机床床综综合合应应用用了了计计算算机机技技术术、自自动动控控制制技技术术、传传感感测测量量技技术术、光光机机电电技技术术、精精密密机机械械的的设设计计制制造造技技术术等等各各方方面面现现代代科科技技各各方方面面的的最最新新成成果果，是是现现代代制制造造业业的的主主要要加加工工装装备备，也也是数控技术的重要应用方面。是数控技术的重要应用方面。数数控控机机床床是是制制造造机机器器的的机机器器，是是先先进进的的“母机母机”。第1章

3、概 述 1.2 1.2 数控系统的组成及分类数控系统的组成及分类 数控机床由加工程序、输入装置、数控系统、伺服系统、辅助控制装置、反馈系统以及机床本体等部分组成。数控机床的组成用框图表示如下：一、数控机床的组成一、数控机床的组成第1章 概 述 1.1.程序编制及程序载体程序编制及程序载体 数控程序由数控机床自动加工零件所需工作指令组成，包含切削过程中所必需的机械运动、零件轮廓尺寸、工艺参数等加工信息。编制程序的工作可以人工进行，也可以在数控机床以外用计算机自动编程系统来完成。对于几何形状比较简单的零件，程序段不多，可以采用手工编程；对于比较复杂特别是空间曲面零件，由于手工编程繁琐而费时，且易出

4、错，需采用自动编程的方法。常用的程序载体有穿孔纸带、磁卡、磁盘、光盘等。程序载体我们称它为控制介质。第1章 概 述 CNC机床在进行加工前，必须接受由操作人员输入的零件加工程序，然后才能根据输入的加工程序进行加工控制，从而加工出所需的零件。在加工过程中，操作人员要向机床数控装置输入操作命令，数控装置要为操作人员显示必要的信息，如坐标值、报警信号等。此外，输入的程序有时并非全部正确，还需要编辑、修改和调试。以上工作都是机床数控系统和操作人员进行信息交流的过程，要进行信息交流，CNC系统中就必须具备必要的交互设备，即输入输出装置。输入装置的作用是将程序载体上的数控代码信息转换成相应的电脉冲信号并传

5、送至数控装置的存储器。根据程序控制介质的不同，输入装置可以是光电阅读机、录放机或软盘驱动器。最早使用光电阅读机对穿孔纸带进行阅读，之后大量使用磁带机和软盘驱动器。有些数控机床不用任何程序存储载体，而是将程序清单的内容通过数控装置上的键盘，用手工的方式输入。也可以用通信方式将数控程序由编程计算机直接传送至数控装置。2输入输出装置输入输出装置第1章 概 述 3.3.数控装置（很可靠的计算机加数控软件）数控装置（很可靠的计算机加数控软件）数控装置是数控机床的核心，包括微型计算机、各种接口电路硬件及相应的软件。它能完成信息的输入、存储、变换、插补运算以及各种控制功能。数控装置接受输入装置送来的脉冲信号

6、，经过编译、运算和逻辑处理后，输出各种信号和指令来控制机床的各个部分，并按程序要求实现规定的、有序的动作。输出：主运动信号（速度、位置指令）辅控信号（换刀、冷却液和润滑液的控制、主轴的起停、加紧和松开）输入：位置、温度、压力等信号。第1章 概 述 数控装置具备的功能有：多坐标控制；实现多种函数的插补；信息转换功能，如英制/公制转换、坐标转换、绝对值/增量值转换；补偿功能，如刀具半径补偿、长度补偿、传动间隙补偿、螺距误差补偿；多种加工方式选择，如可以实现各种加工循环、重复加工；具有故障自诊断功能；通信和联网功能等。多种程序输入功能（人机对话、手动数据输入、由上级计算机及其他计算机输入设备的程序输

7、入），以及编辑和修改功能。显示功能第1章 概 述 4 4伺服驱动装置伺服驱动装置伺服驱动装置包括主轴伺服驱动装置和进给伺服驱动装置两部分。伺服驱动装置由驱动电路和伺服电动机组成，并与机床上的机械传动部件组成数控机床的主传动系统和进给传动系统。主轴伺服驱动装置接收来自PLC的转向和转速指令，经过功率放大后驱动主轴电动机转动。进给伺服驱动装置在每个插补周期内接收数控装置的位移指令，经过功率放大后驱动进给电动机转动，同时完成速度控制和反馈控制功能。根据所选电动机的不同，伺服驱动装置的控制对象可以是步进电动机、直流伺服电动机或交流伺服电动机。伺服驱动装置有开环、半闭环和闭环之分。由于主轴的运动没有进给

8、轴的要求高，因此，有时普通数控车、铣床的主轴电机不是伺服电动机，而是普通电动机。第1章 概 述 5 5辅助控制装置辅助控制装置辅助控制装置的主要作用是接受数控装置输出的主运动换向、变速、起停、刀具的选择和交换，以及其他辅助装置动作等指令信号，经过必要的编译、逻辑判断和运算，经功率放大后直接驱动相应的驱动源，带动机床的机械部件，液压、气动装置等完成相应指令规定的动作，如工件的装夹、刀具的更换、切削液的开关等一些辅助功能。它接收机床操作面板和来自数控装置的指令，一方面通过接口电路直接控制机床的动作；另一方面通过伺服驱动装置控制主轴电动机的转动。第1章 概 述 6.反馈系统反馈系统 测量元件将数控机

9、床各坐标轴的位移指令值检测出来并经反馈系统输入到机床的数控装置中，数控装置对反馈回来的实际位移值与设定值进行比较，并向伺服系统输出达到设定值所需的位移量指令。7.机床本体机床本体 与传统的机床比较，数控机床本体仍然由主传动装置、进给传动装置、床身、工作台、辅助运动装置、液压气动系统、润滑系统以及冷却系统等组成。但数控机床的整体布局、外观造型、传动系统、刀具系统的结构和操作结构等方面都发生了很大的改变。主要是为了满足数控系统对数控机床的要求。第1章 概 述 二、数控系统的分类二、数控系统的分类 1、按工艺用途分类按工艺用途分类 1）1）金属切削类数控机床金属切削类数控机床这类数控机床如数控车床、

10、数控铣床、数控镗床、数控磨床、数控钻床、数控齿轮加工机床、加工中心等。尽管这些机床在加工工艺方面存在很大差异，具体的控制方法也各不相同，但它们都适合于单件、小批量和多品种的零件加工，具有很高的生产率和自动化程度。第1章 概 述 2）金属成型类数控机床金属成型类数控机床这类数控机床如数控折弯机、数控弯管机、数控冲床等。3）数控特种加工及其他类型机床数控特种加工及其他类型机床这类数控机床如数控线切割机床、数控火焰切割机、数控三坐标测量机、数控电火花加工机床等。第1章 概 述 2、按运动轨迹分类按运动轨迹分类1）点位控制点位控制 这类机床只控制运动部件从一个位置到另一个位置的准确定位，不管中间的移动

11、轨迹如何，在移动的过程中不进行切削加工，对两点之间的移动速度及运动轨迹没有严格要求。但通常为了提高加工效率，一般先快速移动，在以慢速接近终点。常见的有数控钻床、数控坐标镗床、数控冲床等。第1章 概 述 2）点位直线控制 这类机床的特点是运动部件不仅要实现由一个位置到另一个位置的精确移动定位，而且能够实现平行坐标轴方向或45的直线轨迹运动的直线切削加工运动。常见的有简易数控车床。数控镗铣床等。第1章 概 述 3）轮廓控制 这类数控机床能够对两个或两个以上的运动坐标的位移及速度进行连续相关的控制，可以进行曲线或曲面的加工。控制X、Y坐标控制Y、Z和Z、X坐标第1章 概 述 轮廓控制数控机床1.平面

12、轮廓加工的数控机床2.空间轮廓加工的数控机床（1）2坐标联动用“行切法”加工（2）2坐标半联动加工（3）3坐标联动加工（4）4坐标联动加工（5）5坐标联动加工第1章 概 述 1.3.3按伺服系统分类按伺服系统分类 1.开环数控机床开环数控机床开环控制数控机床的特点是其控制系统不带反馈装置，通常使用步进电机作为伺服执行机构。开环控制系统结构简单，制造成本低，系统对移动部件的实际位移量不进行测量，也不进行误差校正。开环系统仅适用与加工精度要求不是很高的中小型数控机床。具有结构简单、价格低廉、调试方便等优点，但通常输出的扭矩值大小受到限制，而且当输入的频率较高时，容易产生失步，难以实现运动部件的控制

13、。第1章 概 述 开环控制机床图例第1章 概 述 2.闭环数控机床闭环数控机床这类机床带有检测装置，直接对工作台的位移量进行测量。该系统可以消除包括工作台传动链在内的运动误差，定位精度高，调节速度快。但调试工作比较困难，制造成本高。适用于精度要求很高的数控机床。第1章 概 述 相比于开环数控机床，闭环数控机床精度更高，速度更快，驱动功率更大，但是，这类机床价格昂贵，对机床结构及传动链依然提出了严格的要求。传动链的刚度、间隙，导轨的低速运动特性，机床结构的抗振性等因素都会增加系统调试困难。闭环系统设计和调整得不好，很容易造成系统的不稳定。所以，闭环控制数控机床主要用于一些精度要求很高的镗铣床、超

14、精车床、超精磨床等。第1章 概 述 3.半闭环数控机床半闭环数控机床这类数控机床是在进给电动机的轴端安装角位移测量元件，通过测量电动机轴的旋转角位移并经过一定的换算来代替测量工作台的直线位移。这类系统未将丝杆螺母副、齿轮传动副等传动误差包含在控制系统中，其精度介于开环和闭环之间，但调试却比较方便，得到广泛的应用。第1章 概 述 1.3.4按控制系统功能水平分按控制系统的功能水平，可以把数控机床分为经济型、普及型、高级型三类，主要由技术参数、功能指标、关键部件的功能水平来决定。这些指标具体包括CPU性能、分辨率、进给速度、伺服性能、通信功能、联动轴数等。1）经济型数控机床经济型数控机床这类数控机床通常为低档数控机床，一般采用8位CPU或单片机控制，分辨率为10 m，进给速度为815 m/min，采用步进电机驱动。低档数控机床最多联动轴数为二轴或三轴，具有简单CRT字符显示或数码管显示功能，