数控技术基础与应用课件.

上午10时40分数控技术基础与应用1数控技术基础与应用西安思源学院机电系数控技术教研室第一章数控技术概述上午10时40分数控技术基础与应用21、产生背景从工业化革命以来人们实现机械加工自动化的手段有：自动机床组合机床专用自动生产线它们存在固有的缺点：初始投资大准备周期长柔性差主轴承盖加工数控组合机床轴承盖加工自动线1.1数控机床的产生于发展第一章数控技术概述上午10时40分数控技术基础与应用3上述方法仅适用批量较大的零件生产。然而，随着市场竞争的日趋激烈产品更新换代周期缩短，批量大的产品越来越少，而小批量产品的生产所占的比重越来越大，约占总加工量的80％以上。在航空、航天、重型机床以及国防部门尤其如此。因此，迫切需要一种精度高、柔性好的加工设备来满足上述需求，这是机床数控技术产生和发展的内在动力。另一方面，电子技术和计算机技术的飞速发展则为NC机床的进步提供了坚实的技术基础，这是机床NC技术产生和发展的可能性。NC技术正是在这种背景下诞生和发展起来的。它极其有效地满足了上述要求，为小批量、精密复杂的零件生产提供了自动化加工手段。它的产生给自动化技术带来了新的概念，推动了加工自动化技术的发展。1.2数控加工的基本知识第一章数控技术概述上午10时40分数控技术基础与应用4数控加工与传统加工的比较工艺分析数控加工程序工序卡BACKSPACECTRLINSCRTABALT0SHIFTZENDWHOMETPgDnOPgUpJRSTE65“432？198:7YXVU[]SRPQNMKLIHFGDCABESC14''彩色显示器空运行Z轴锁定MST锁定任选程序段机床锁定快进+JOG-JOG主轴正转主轴停主轴反转急停超程解除循环驱动进给保持冷却液开关刀松/刀紧主轴修调16010进给修调16050403020100电源关开1自动方式选择回零手摇点动步进单段驱动器NC机床电源XYZA主轴超程报警手摇脉冲发生器2010090增量倍率1000101001坐标轴选择ZYX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技术概述第一章数控技术概述上午10时40分数控技术基础与应用51-1数控技术的基本概念与特点二数控技术的特点提高加工精度提高生产效率改善工作条件有利于生产管理便于实现自动化便于实现网络化便于实现智能化第一章数控技术概述上午10时40分数控技术基础与应用61.2数控加工的基本知识数字控制：NumericalControl—NC数控技术：用数字信号控制机床的技术。数控机床：装备了数控系统的机床。第一章数控技术概述上午10时40分数控技术基础与应用71、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。2、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。1.2.1数控加工的基本术语第一章数控技术概述上午10时40分数控技术基础与应用83、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。4、数控系统（NumericalControlSystem）实现数字控制的装置。5、计算机数控系统（ComputerNumericalControlCNC）以计算机为核心的数控系统。1.2.1数控加工的基本术语第一章数控技术概述上午10时40分数控技术基础与应用92、发展沿革1952研制了世界第一台三坐标立式数控铣床。50-60年代，发展到NC（硬件数控）阶段。70年代，发展到CNC（计算机数控）阶段。80年代，出现高速高精度CNC的开发和应用阶段。90年代，基于PC的开放式CNC的开发与应用。当代，也主要是基于PC的CNC开放式系统，软件有所提高。1.2数控加工的基本知识第一章数控技术概述2019年12月29日数控技术基础与应用101-2数控技术的产生与发展一、数控技术的产生1948年：麻省理工学院&帕森斯公司研制1952年：世界第一台三坐标数控铣床诞生1955年：投入实用阶段注：该数控机床是在1946年计算机问世的前提下诞生的，数控系统由电子管构成且为硬线数控系统第一章数控技术概述上午10时40分数控技术基础与应用11*1952年，第一台数控机床在MIT问世，成为世界机械工业史上一件划时代的事件，推动了自动化的发展。当时控制程序是记录在纸带上的字符和数字，故称数字控制机床。*1955年，第一台商业数控机床在美国全国机床展览会上展出。图第一台数控机床第一章数控技术概述上午10时40分数控技术基础与应用121.4.1数控技术的产生与发展计算机技术的每一点进步都在推动数控技术向前发展。“六代”1电子管，1952，ParsonsCorp.,MIT,美空军后勤司令部合作，第一台立式铣；2晶体管、印刷电路，1959，晶体管元件的出现使电子设备的体积大大减小，数控系统中广泛采用晶体管和印刷电路板，K&T开发第一台加工中心MILWAUKEE-MATIC。3小规模集成电路,1965,由于它体积小、功耗低，，使数控系统的可靠性得以进一步提高。1967英国最初的FMS.4通用小型计算机,1970，在美国芝加哥国际机床展览会上，首次展出了一台以通用小型计算机作为数控装置的数控系统，特征为许多数控功能由软件完成。5微处理器，1974，开始出现的以微处理器为核心的数控系统被人们誉为第五代数控系统，近30年来，装备微处理机数控系统的数控机床得到飞速发展和广泛应用。6基于PC（PC-BASED）的数控,20世纪80年代，基于PC开发式数控系统。1.4数控技术的发展第一章数控技术概述上午10时40分数控技术基础与应用131-2数控技术的产生与发展二、数控技术的发展•从NC发展到CNC•MC（加工中心）的发展•DNC（直接数字控制）的发展•FMC（柔性制造单元）的发展•FMS（柔性制造系统）的发展•CIMS（计算机集成制造系统）的发展•IMS（智能制造系统）的发展第一章数控技术概述上午10时40分数控技术基础与应用141-2数控技术的产生与发展“六五”（1981~1985年）引进国外技术“七五”（1986~1990年）消化吸收“八五”（1991~1995年）科技攻关“九五”（1996~2000年）产业化攻关三、我国数控技术的发展1958年：开始进行数控机床研制（JCS-018）富有成效的研制四阶段第一章数控技术概述上午10时40分数控技术基础与应用151-2数控技术的产生与发展所取得的成果（达到当时世界先进水平）“华中Ⅰ型”数控系统（华中科技大学）“中华Ⅰ型”数控系统（珠峰数控公司）“蓝天Ⅰ型”数控系统“航天Ⅰ型”数控系统第一章数控技术概述上午10时40分数控技术基础与应用161.4.2数控技术发展趋势1．高速高精度机床向高速化方向发展，可充分发挥现代刀具材料的性能，可大幅度提高加工效率、降低加工成本，提高零件的表面加工质量和精度。上世纪90年代以来，高速主轴单元（电主轴，转速15000－100000r/min）、高速且高加/减速度的进给运动部件（快移速度60~120m/min，切削进给速度高达60m/min）、高性能伺服系统以及工具系统都出现了新的突破。图切削速度的发展第一章数控技术概述上午10时40分数控技术基础与应用17现代科学技术的发展，对机械加工高精度的提出了新的要求：普通的加工精度提高了一倍，达到5微米；精密加工精度提高了两个数量级，超精密加工精度进入纳米级（0.001微米），主轴回转精度要求达到0.01~0.05微米，加工圆度为0.1微米，加工表面粗糙度Ra=0.003微米等。近10多年来，普通级数控机床的加工精度已由±10μm提高到±5μm，精密级加工中心的加工精度则从±3~5μm，提高到±1~1.5μmRaδVFVC250.10100002500200.0880002000150.0660001500100.044000100050.0220005000RaδVfVC19931994199519961997年度Ra——表面粗糙度（um），δ——加工误差（um），Vf——进给速度（mm/min），Vc——切削速度（m/min）图1-8数控机床的高速化对加工质量的影响1.2数控技术发展趋势第一章数控技术概述上午10时40分数控技术基础与应用18工艺分析数控加工程序工序卡BACKSPACECTRLINSCRTABALT0SHIFTZENDWHOMETPgDnOPgUpJRSTE65“432？198:7YXVU[]SRPQNMKLIHFGDCABESC14''彩色显示器空运行Z轴锁定MST锁定任选程序段机床锁定快进+JOG-JOG主轴正转主轴停主轴反转急停超程解除循环驱动进给保持冷却液开关刀松/刀紧主轴修调16010进给修调16050403020100电源关开1自动方式选择回零手摇点动步进单段驱动器NC机床电源XYZA主轴超程报警手摇脉冲发生器2010090增量倍率1000101001坐标轴选择ZYX传统加工数控加工传统加工与数控加工的比较图1.4数控机床的工作原理及组成第一章数控技术概述上午10时40分数控技术基础与应用19微型计算机机床本体数控系统工艺处理编制工件加工程序加工好的零件零件图0112数控加工过程示意图1.4数控机床的工作原理及组成第一章数控技术概述上午10时40分数控技术基础与应用20数控机床加工零件的工作过程分以下几个步骤：根据被加工零件的图样与工艺方案，用规定的代码和程序格式编写加工程序所编写程序指令输入数控装置数控装置将程序(代码)进行译码、运算之后，向机床各个坐标的伺服机构和辅助控制装置发出信号，以驱动机床的各运动部件，并控制所需要的辅助动作，最后加工出合格的零件1.4数控机床的工作原理及组成第一章数控技术概述上午10时40分数控技术基础与应用21机床I/O电路和装置测量装置主轴驱动装置进给驱动装置主轴伺服单元进给伺服单元计算机数控装置操作面板PLC计算机数控系统机床辅助控制机构进给传动机构主运动机构键盘输入输出设备1-3数控机床的工作原理与数控系统的分类数控机床的组成与工作原理第一章数控技术概述上午10时40分数控技术基础与应用22BACKSPACECTRLINSCRTABALT0SHIFTZENDWHOMETPgDnOPgUpJRSTE65“432？198:7YXVU[]SRPQNMKLIHFGDCABESC14''彩色显示器空运行Z轴锁定MST锁定任选程序段机床锁定快进+JOG-JOG主轴正转主轴停主轴反转急停超程解除循环驱动进给保持冷却液开关刀松/刀紧主轴修调16010进给修调16050403020100电源关开1自动方式选择回零手摇点动步进单段驱动器NC机床电源XYZA主轴超程报警手摇脉冲发生器2010090增量倍率1000101001坐标轴选择ZYX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。1-3数控机床的工作原理与数控系统的分类第一章数控技术概述上午10时40分数控技术基础与应用23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1：1-3数控机床的工作原理与数控系统的分类第一章数控技术概述上午10时40分数控技术基础与应用24表1控制介质和输入输出设备表控制介质输入设备输入设备穿孔纸带纸带阅读机纸带穿孔机磁盘磁盘驱动器光盘光盘驱动器1-3数控机床的工作原理与数控系统的分类第一章数控技术