单元1数控机床概述

单元1数控机床概述数控编程与操作1单元1数控机床概述1.1数控机床简介数控机床的产生和发展数控机床的组成数控机床的工作原理数控机床的分类数控机床的性能指标与功能数控机床的特点数控机床的本体结构典型的数控系统简介1.2数控机床安全使用及日常维护数控机床安全使用数控机床日常维护单元1数控机床概述数控编程与操作2MV4VACYCLESTARTFEEDHOLDEDITAUTOMDIJOGHANDLEZERORETURNMODE0%100%200%FEEDRATEOVERRIDE10%25%50%100%RAPIDOVERRIDE112TURRETINDEX234567891011SLOWFASTEMERGENCYSTOPFANUC10MPOWERONOFFONGPAXYZQBIJKRCFDHL#MST/EOBUVWSpE?@@,[]()*PAGECURSORSHIFT789456123-0+=CANRESETSTARTCALCINPUTNC/PCAUXX00.0000Y00.0000Z00.0000XZX1X10X1000ONOFFDRYRUNSINGLEBLOCKMACHINELOCKOPTIONALSTOPBLOCKDELETEX+X-Z-JOYSTICKZ+ONOFFSPINDLEORIGINXZ0%100%130%SPINDLELOAD0%100%130%AXISLOADXZODIDCLAMPDIRECTIONOFFONMEMORYPROTECT数控加工：根据被加工零件的图样和工艺要求，编制成以数码表示的程序，输入到机床的数控装置或控制计算机中，以控制工件和刀具的相对运动，使之加工出合格零件的方法。1.1数控机床简介单元1数控机床概述数控编程与操作3一、数控机床的产生和发展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、专用自动生产线等。它们存在固有的缺点有：初始投资大、准备周期长、柔性差。数控（NumericallyControlled）机床是一种装有程序控制系统（数控系统）的自动化机床。该系统能够逻辑地处理具有使用号码，或其他符号编码指令（刀具移动轨迹信息）规定的程序。具体地讲，把数字化了的刀具移动轨迹的信息输入到数控装置，经过译码、运算，从而实现控制刀具与工件的相对运动，加工出所需要的零件的机床，即为数控机床。单元1数控机床概述数控编程与操作4发展沿革1949年美国帕森斯（Parsons）公司接受美国空军的委托，加工飞机零部件，1952年，Parsons公司和麻省理工学院（MIT）合作研制了世界上第一台数控铣床，加工直升飞机螺旋桨叶片轮廓的检查样板。1955年，在Parsons专利的基础上，第一台工业用数控机床由美国Bendix公司生产出来。（46年第一台计算机诞生）从1952年至今，数控系统经历了两个阶段（NC和CNC阶段）和六代的发展。第一代：1952-1959年采用电子管元件构成的专用数控装置，体积大，功耗大。第二代：1959-1964年采用晶体管电路的数控装置，广泛采用印刷电路板。第三代：1965-1970年采用小、中规模集成电路的数控装置，体积小功耗低可靠性有了提高。第四代：1970-1974年采用大规模集成电路的小型通用计算机取代专用计算机。第五代：1974-1990年微处理器应用于数控系统，不仅价格进一步降低，体积进一步缩小，使实现真正意义上机电一体化成为可能。第六代：1990年-现在进入基于PC（个人计算机）时代。一、数控机床的产生和发展单元1数控机床概述数控编程与操作5二、数控机床的组成机床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、计算机数控装置（CNC装置）图1-1数控机床的组成数控装置是数控机床的核心，其主要作用是接受输入的零件加工程序或操作命令，经过数控装置的系统软件和逻辑电路进行译码、运算和逻辑处理，向伺服单元、驱动装置、PLC等输出相应的控制命令，并通过伺服系统控制机床运动部件按加工程序指令运动，完成零件加工程序或操作所需的工作。单元1数控机床概述数控编程与操作6二、数控机床的组成2、伺服单元、驱动装置和测量装置伺服单元和驱动装置包括：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是指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、准确地实现CNC装置指令：主轴运动指令：实现零件加工的切削运动（速度控制）；进给运动指令：实现零件加工的成形运动（速度和位置控制）。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伺服电机单元1数控机床概述数控编程与操作7BACKSPACECTRLINSCRTABALT0SHIFT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二、数控机床的组成3、控制面板又叫操作面板。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；。它是数控机床一个特有的输入输出部件。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单元1数控机床概述数控编程与操作8二、数控机床的组成4、控制介质与输入输出设备机床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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。单元1数控机床概述数控编程与操作9二、数控机床的组成通信现代的数控系统除采用输入输出设备进行信息交换外，一般都具有用通信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）单元1数控机床概述数控编程与操作10二、数控机床的组成5、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。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单元1数控机床概述数控编程与操作11二、数控机床的组成6、机床本体•机床本体：数控系统的控制对象，是实现加工零件的执行部件。•组成：由主运动部件（主轴、主运动传动机构）、进给运动部件（工作台、拖板及相应的传动机构）、支承件（立柱、床身等）以及特殊装置（工件自动交换系统、自动工作台交换APC系统、自动刀具交换ATC系统）和辅助装置（如冷却、润滑、排屑、转位和夹紧装置等）。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单元1数控机床概述数控编程与操作12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。三、数控机床的工作原理数控装置伺服系统加工程序仿真演示单元1数控机床概述数控编程与操作13四、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：单元1数控机床概述数控编程与操作14四、数控机床的分类1.按控制功能分类(1)点位控制数控机床仅能控制两个坐标轴，实现刀具或工作台从一个点到另一个点的精确定位运动；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单元1数控机床概述数控编程与操作15四、数控机床的分类(2)直线控制数控机床控制刀具或工作台以给定的速度从一点以直线准确地移动到下一个点运动过程中不进行任何加工同时控制的坐标轴只有一个，CNC无插补功能适用范围：现代组合机床采用数控进给伺服系统，驱动动力头带动多轴箱沿工件轴向进给进行钻削、镗削等切削加工，它可以算作这种数控机床。单元1数控机床概述数控编程与操作16四、数控机床的分类(3)轮廓控制（连续控制）数控机床具有控制2~5个进给轴同时谐调运动(坐标联动)的能力，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。运动轨迹是任意斜率的直线、圆弧、螺旋线等。适用范围：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。单元1数控机床概述数控编程与操作17四、数控机床的分类2.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。单元1数控机床概述数控编程与操作18四、数控机床的分类（1）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。电机机械执行部件A相、B相C相、…f、nCNC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图1-3开环进给伺服系统简图单元1数控机床概述数控编程与操作19四、数控机床的分类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。单元1数控机床概述数控编程与操作20四、数控机床的分类（2）半闭环数控系统半闭环数控系统的位置采样点是从驱动装置(常用伺服电机)或丝杠引出，采用转角检测元件（旋转变压器、脉冲编码器、圆光栅直接安装在伺服电机或丝杠端部），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图1-4半闭环进给伺服系统简图单元1数控机床概述数控编程与操作21四、数控机床的分类半闭环环路内