数控机床第1章.ppt

1、数数 控控 机机 床床 福州大学机械工程学院第一章第一章 概论概论第二章第二章 数控加工程序的编制数控加工程序的编制第三章第三章 计算机数控装置计算机数控装置第四章第四章 进给伺服驱动系统进给伺服驱动系统第五章第五章 机床运动系统与典型部件机床运动系统与典型部件第六章第六章 典型数控机床典型数控机床第七章第七章 数控加工技术的发展趋势数控加工技术的发展趋势数数 控控 机机 床床11.1 数控机床的基本概念数控机床的基本概念1.2 数控机床的分类数控机床的分类1.3 数控加工的原理、特点及应用范数控加工的原理、特点及应用范围围1.4 数控的指标与功能数控的指标与功能第第1章章 概论概论2主要应用

2、于：主要应用于：机床、自动线、机器人、火炮、雷达机床、自动线、机器人、火炮、雷达跟踪等自动化设备。跟踪等自动化设备。数控单元数控单元伺服驱动伺服驱动电器控制电器控制数控系统数控系统1.1 数控机床的基本概念数控机床的基本概念 3数控数控机床的产生：数控数控机床的产生：1.1 数控机床的基本概念数控机床的基本概念 20世世纪纪40年年代代世世界界上上诞诞生生第第一一台台计计算算机机，使使数数控控技技术术的的出现成为可能出现成为可能。1948年年美美国国帕帕森森斯斯公公司司（Parsons Co.）在在研研制制加加工工直直升升机机叶叶片片轮轮廓廓检检验验样样板板的的机机床床时时，受受美美国国空空军

3、军的的委委托托与与麻麻省省理工学院（理工学院（MTT）伺服机构研究所进行合作伺服机构研究所进行合作.1952年年研研制制成成功功世世界界上上第第一一台台专专用用电电子子计计算算机机控控制制的的三三坐标立式数控铣床。坐标立式数控铣床。1955年实现产业化，并批量投放市场。年实现产业化，并批量投放市场。4制造装备中应用数控技术的作用：制造装备中应用数控技术的作用：简化机械结构简化机械结构简化机械结构简化机械结构缩短制造周期缩短制造周期缩短制造周期缩短制造周期提高制造精度提高制造精度提高制造精度提高制造精度提升装备性能提升装备性能提升装备性能提升装备性能1.1 数控机床的基本概念数控机床的基本概念

4、5数控机床是制造装备的主流装备数控机床是制造装备的主流装备数控机床广泛应用于制造业的各个领域数控机床广泛应用于制造业的各个领域IC装备装备 船舶制造装备纺织印染装备纺织印染装备汽车制造汽车制造装备装备军工军工制造装备制造装备1.1 数控机床的基本概念数控机床的基本概念 6数控机床的技术水平是制造业持续发展的保证数控机床的技术水平是制造业持续发展的保证数控系统是数控机床的核心数控系统是数控机床的核心数控系统是数控机床的核心数控系统是数控机床的核心;数控机床整体水平和拥有量，将体现一个数控机床整体水平和拥有量，将体现一个数控机床整体水平和拥有量，将体现一个数控机床整体水平和拥有量，将体现一个国家工

5、业现代化的水平国家工业现代化的水平国家工业现代化的水平国家工业现代化的水平;高档数控机床是国家的战略物资，是一个高档数控机床是国家的战略物资，是一个高档数控机床是国家的战略物资，是一个高档数控机床是国家的战略物资，是一个国家综合国力与实力的重要体现。国家综合国力与实力的重要体现。国家综合国力与实力的重要体现。国家综合国力与实力的重要体现。1.1 数控机床的基本概念数控机床的基本概念 7 高档数控机床是西方对我国封锁与限制的重点高档数控机床是西方对我国封锁与限制的重点 中国不能没有自己的数控技术中国不能没有自己的数控技术东芝事件东芝事件考克斯报告考克斯报告1.1 数控机床的基本概念数控机床的基本

6、概念 8主要内容数控技术（数控技术（Numerical ControlNumerical Control，NCNC）：）：用数字、字母和特定符号对某一工作过程，如加工、用数字、字母和特定符号对某一工作过程，如加工、测量、装配等进行自动控制的技术。测量、装配等进行自动控制的技术。数控（数控（NCNC）系统：）系统：为实现数控技术相关功能而专门设计的软、硬件模为实现数控技术相关功能而专门设计的软、硬件模块等有机集成的系统，是数控技术的载体。块等有机集成的系统，是数控技术的载体。计算机数控计算机数控(Computer Numerical(Computer Numerical Control,CNCC

7、ontrol,CNC)系统系统 以以通通用用计计算算机机为为核核心心的的软软、硬硬件件模模块块等等有有机机集集成成的的系统。系统。实际应用中实际应用中NCNC系统系统与与CNCCNC系统系统统称统称为为数控系统数控系统。1.1.1 数控技术与数控机床数控技术与数控机床 9主要内容机床数控技术机床数控技术 用数字化信息对机床运动及其加工过程进行控制用数字化信息对机床运动及其加工过程进行控制的一种技术。的一种技术。数控机床（数控机床（Numerical Control Machine ToolsNumerical Control Machine Tools）应用数控技术对机床加工过程进行控制的机床

8、。应用数控技术对机床加工过程进行控制的机床。1.1.1 数控技术与数控机床数控技术与数控机床 10主要内容数控机床数控机床机床本体机床本体数控系统数控系统外围技术外围技术数数控控装装置置伺伺服服驱驱动动装装置置测测量量反反馈馈装装置置工工具具系系统统编编程程技技术术管管理理技技术术1.1.2 数控机床的组成数控机床的组成111.机床本体机床本体(Machine Tools)机机床床本本体体组组成成-主运动部件、进给运动部件主运动部件、进给运动部件-支承件（立柱、床身等）支承件（立柱、床身等）-特殊装置特殊装置-辅助装置辅助装置2.数控系统数控系统（Numerical Control Syste

9、m）是一种程序控制系统，它是一种程序控制系统，它能处理输入到系统中的数控加能处理输入到系统中的数控加工程序，控制数控机床运动并工程序，控制数控机床运动并加工出零件。加工出零件。1.1.2 数控机床的组成数控机床的组成12主要内容数数控控系系统统组组成成 机床机床I/OI/O电路和装置电路和装置检测装置检测装置主轴驱动装置主轴驱动装置进给驱动装置进给驱动装置主轴伺服单元主轴伺服单元进给伺服单元进给伺服单元计算机计算机数数 控控 装装 置置 操作面板操作面板PLC计算机数控系统计算机数控系统机机床床辅辅助助控控制制机机构构进进给给传传动动机机构构主主运运动动机机构构输入输出输入输出装置装置3.计算

10、机数控系统（计算机数控系统（Computer Numerical Control，CNC）是以计算机为核心的数控系统。是以计算机为核心的数控系统。1.1.2 数控机床的组成数控机床的组成13主要内容1)1)操操作作面面板板 人人机机交交互互1.1.2 数控机床组成数控机床组成14主要内容主要内容世纪星世纪星HNC-21Fanuc 0i西门子西门子810、8021.1.2 数控机床组成数控机床组成15主要内容2)输入输出装置：输入输出装置：可以通过多种方式获得数控加工程序可以通过多种方式获得数控加工程序:软驱软驱 现已较少使用现已较少使用 MDI（Manual Data Input）方式）方式

11、USB接口接口 RS232C接口接口 DNC接口接口 存储卡存储卡 未来会广泛使用未来会广泛使用 以太网以太网 1.1.2 数控机床组成数控机床组成16主要内容组成：组成：计算机系统、位置控制板、计算机系统、位置控制板、PLCPLC接口板，接口板，通讯接口板、特殊功能模块以及相应的控制通讯接口板、特殊功能模块以及相应的控制软件。软件。作用：作用：根据输入的零件加工程序进行相应的根据输入的零件加工程序进行相应的处理，然后输出控制命令到伺服驱动装置和处理，然后输出控制命令到伺服驱动装置和PLCPLC。CNCCNC装置是装置是CNCCNC系统的核心。系统的核心。3)计算机数控装置计算机数控装置1.1

12、.2 数控机床组成数控机床组成17主要内容4)4)伺服单元和驱动装置：伺服单元和驱动装置：主轴伺服单元和主轴电机主轴伺服单元和主轴电机 进给伺服单元和进给电机进给伺服单元和进给电机5)5)检测装置：检测装置：位置和速度测量装置。以实现进给伺服系统的闭环控制。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：作用：保证灵敏、准确地跟踪保证灵敏、准确地跟踪CNCCNC装置指令；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）；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）。主轴运动指令：实现零件加工的切削运动（速度控制

13、）。1.1.2 数控机床组成数控机床组成18主要内容6)PLC、机床机床I/O电路和装置电路和装置-PLC(Programmable Logic Controller)用于完成与逻辑运算有关顺序动作的用于完成与逻辑运算有关顺序动作的I/O控制；控制；-机床机床I/O电路和装置电路和装置 实现实现I/O控制的执行部件控制的执行部件(由继电器、电磁阀、行程开关、由继电器、电磁阀、行程开关、接触器等组成的逻辑电路）接触器等组成的逻辑电路）;-功能功能 接受接受CNC的的M、S、T指令指令,对其进行译码并转换成对应的控对其进行译码并转换成对应的控制信号制信号,控制辅助装置完成机床相应的开关动作；接受操

14、作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面板和机床侧的I/O信号信号,送给送给CNC装置装置,经其处理后经其处理后,输出输出指令控制指令控制CNC系统的工作状态和机床的动作。系统的工作状态和机床的动作。1.1.2 数控机床组成数控机床组成19分分 类类 方方 法法数控机床类型数控机床类型按运动控制按运动控制方式方式点位点位控制控制数控机床数控机床直线直线控制控制数控机床数控机床轮廓轮廓控制控制数控机床数控机床按伺服系统按伺服系统开环开环数控数控数控机床数控机床半闭环半闭环控制控制数控机床数控机床闭环闭环控制控制数控机床数控机床按功能水平按功能水平经济型经济型数控机床数控机床

15、中档型中档型数控机床数控机床高档型高档型数控机床数控机床按工艺方法按工艺方法金属切削金属切削数控机床数控机床金属成形金属成形数控机床数控机床特种加工特种加工数控机床数控机床按联动轴数按联动轴数2 2轴联动轴联动数控机床数控机床3 3轴联动轴联动数控机床数控机床4 4、5 5轴联动轴联动数控机床数控机床1.2 数控机床的分类数控机床的分类20主要内容1.点位控制点位控制(Point to Point Control Systems)1.2.11.2.1按运动控制方式分类按运动控制方式分类仅实现刀具相对于工件从一点到另一点的精确定位运动；仅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

16、控制要求；对轨迹不作控制要求；运动过程中不进行任何加工。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。适用范围：数控钻床、数控镗床、数控冲床和数控测量机。1.2 数控机床的分类数控机床的分类21主要内容2.直线控制：直线控制：(Line Control Systems)不仅要求控制点到点的精确定位，而且要求机床工不仅要求控制点到点的精确定位，而且要求机床工作台或刀具（刀架）以给定的进给速度，沿平行于坐作台或刀具（刀架）以给定的进给速度，沿平行于坐标轴的方向或与坐标轴成标轴的方向或与坐标轴成45角的方向进行直线移动角的方向进行直线移动和切削加工。和切削加工。1.2.11.2.1按运动控制方式分类按运动控制方式分类:1.2 数控机床的分类数控机床的分类22主要内容 3.3.轮廓控制轮廓控制 (Contouring Control Systems)(Contouring Control Systems)对多个坐标轴同时进行控制，使之协调运动对多个坐标轴同时进行控制，使之协调运动(坐坐标联动标联动)，使刀具相对工件按程序规定的轨迹和速，使刀具相对工件按程序规定的