数控技术朱晓春主编-绪论

RaymondDing©NumericalControlTechnology机床数控技术数控技术与编程NCTechnology&ProgrammingRaymondDing©NumericalControlTechnology机床数控技术丁晚景Mobile：13986576675→66675e-Mail:[e-mail]:23995301RaymondDing©NumericalControlTechnology机床数控技术13254绪论（2h）工程资料的计算机化（2h）CAD/CAM系统构成（2h）图形变换（2h）6AutoCAD系统开发（2h）参数化设计技术（2h）7适时上机操作（16h）几何造型方法（2h）89相关技术简介（10h）RaymondDing©NumericalControlTechnology机床数控技术数控技术绪论Chapter1IntroductiontoNCTechnologyRaymondDing©NumericalControlTechnology机床数控技术13254基本概念——数字控制与数控机床数控机床的特点数控机床的组成和加工过程数控机床的分类及适用范围数控技术的发展历程6数控技术的发展趋势RaymondDing©NumericalControlTechnology机床数控技术1数字控制与数控机床NCandNCTools基本概念数字控制(NC，numericalcontrol)[GB8129-87]用数字化信号对机床运动及其加工过程进行控制的一种方法数控系统(NCsystem)实现数控技术的机电控制设备数控机床(NCtools)装备了数控系统的机床*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。RaymondDing©NumericalControlTechnology机床数控技术1数字控制与数控机床NCandNCTools基本概念ThefirstsuccessfulN/Cmachine,fundedbytheAirForce,wasdemonstratedbytheMassachusettsInstituteofTechnologyin1952.Itwasa“retrofitted”Cincinnatimillingmachine(Figure1.15).Ithadtheabilitytocoordinatetheaxismotionstomachineacomplexsurface.ThefirstcommercialN/Cmachineswereshownatthe1955NationalMachineToolShow.RaymondDing©NumericalControlTechnology机床数控技术1数字控制与数控机床NCandNCTools数控机床加工过程首先由编程人员按照零件的几何形状和加工工艺要求将加工过程编成加工程序。数控系统读入加工程序后，将其翻译成机器能够理解的控制指令，再由伺服系统将其变换和放大后驱动机床上的主轴电机和进给伺服电机转动，并带动机床的工作台移动，实现加工过程。数控系统实质上是完成了手工加工中操作者的部分工作。RaymondDing©NumericalControlTechnology机床数控技术1数字控制与数控机床NCandNCTools计算机数控CNC一种控制系统，它自动读入载体上的数字信息，经过译码，控制机床运动。整个系统包括信息输入、运算和控制、进给伺服驱动和主轴驱动以及机电接口等。其中运算和控制部分，是数控系统的核心,称为数控装置NCU。以计算机系统为主构成的数控系统，运算和控制部分是一个专用的计算机，也称为计算机数控CNC。数控装置有时也简称为数控系统。ComputerizedNumericalControlRaymondDing©NumericalControlTechnology机床数控技术2数控机床的组成ComponentsofNCMachineTools1．输入/输出设备2．数控装置3．伺服单元4．PLC及接口5．机床本体6．测量装置除了机床本体以外的部分统称为数控系统。数控装置是数控系统的核心。数控机床的逻辑组成RaymondDing©NumericalControlTechnology机床数控技术2数控机床的组成ComponentsofNCMachineTools数控机床的物理组成RaymondDing©NumericalControlTechnology机床数控技术2数控机床的组成ComponentsofNCMachineToolsCRT/MDI纸带磁盘CPU运算插补控制模电接口位置控制速度控制速度反馈位置反馈Y轴伺服电动机Y主轴主轴电动机Z轴伺服电动机ZXRaymondDing©NumericalControlTechnology机床数控技术2数控机床的组成ComponentsofNCMachineTools1零件图工艺处理确定合理的加工方案、加工路线、装夹方式、刀具及切削参数、对刀点、换刀点等；2数学处理计算刀具中心运动轨迹，获得刀位数据；3数控编程根据加工路线、工艺参数、刀位数据及数控系统规定的功能指令代码及程序段格式，编写数控加工程序；4程序输入5译码6数据处理包括刀具补偿、速度计算以及辅助功能的处理程序；7插补运算插补是通过插补计算程序，根据程序规定的进给速度要求，完成在轮廓起点和终点之间的中间点的坐标值计算，也即数据点的密化工作8伺服控制与加工伺服系统接受插补运算后的脉冲指令信号或插补周期内的位置增量信号，经放大后驱动伺服电机，带动机床的执行部件运动，从而加工出零件数控机床加工零件的过程RaymondDing©NumericalControlTechnology机床数控技术3数控机床的特点Characteristics优点适应性强加工精度高、质量稳定生产效率高、经济效益好减轻操作者的劳动强度、操作简单有利于生产管理的现代化具有故障诊断和监控能力问题造价较高加工精度高、质量稳定调试和维修比较复杂，需要专门的技术人员生产效率高、经济效益好对编程人员的技术水平要求较高RaymondDing©NumericalControlTechnology机床数控技术4数控机床的分类Classification分类方法数控机床类型运动控制方式点位控制数控机床直线控制数控机床轮廓控制数控机床伺服系统类型开环数控系统半闭环数控系统闭环数控系统功能水平经济型数控系统中档型数控系统高档型数控系统工艺方法金属切削数控机床金属成型数控机床特种加工数控机床数控装置普通数控计算机数控RaymondDing©NumericalControlTechnology机床数控技术4数控机床的分类Classification按运动控制方式分类A点位控制数控机床B直线控制数控机床C轮廓控制数控机床A点位控制③②①AA刀具工件一些孔加工数控机床，如数控钻床、数控冲床等，数控系统只控制刀具从一点到另一点的准确定位，从一个孔到另一个孔的移动轨迹则无严格要求。在机床移动部件的移动过程中，不进行切削加工。具有这种运动控制的机床称为点位控制数控机床Point-to-pointControlRaymondDing©NumericalControlTechnology机床数控技术4数控机床的分类Classification按运动控制方式分类A点位控制数控机床B直线控制数控机床C轮廓控制数控机床B直线控制AxialControl直线控制数控机床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，沿平行于坐标轴的方向进行直线移动和切削加工。这类机床主要有简易数控车床、数控镗铣床和数控加工中心等。RaymondDing©NumericalControlTechnology机床数控技术4数控机床的分类Classification按运动控制方式分类A点位控制数控机床B直线控制数控机床C轮廓控制数控机床C轮廓控制ContouringControlXYZ刀具工件对一些数控机床，如数控铣床、加工中心等，要求能够对两个或两个以上运动坐标的位移和速度同时进行连续相关的控制，使刀具与工件间的相对运动符合工件加工轮廓要求。具有这种运动控制的机床称为轮廓控制数控机床。continuoustracecontrolRaymondDing©NumericalControlTechnology机床数控技术4数控机床的分类Classification按伺服系统分类A开环控制系统B闭环控制系统C半闭环控制系统A开环控制系统Open-loopControlSystem步进驱动器指令脉冲步进电机工作台没有位移检测反馈装置的数控机床称为开环控制数控机床。数控装置发出的控制指令直接通过驱动装置控制步进电机的运转，然后通过机械传动系统转化成刀架或工作台的位移。由于这种控制系统没有检测反馈，无法通过反馈自动进行误差检测和校正，因此位移精度一般不高。RaymondDing©NumericalControlTechnology机床数控技术4数控机床的分类Classification按伺服系统分类A开环控制系统B闭环控制系统C半闭环控制系统B闭环控制系统Closed-loopControlSystem位置反馈速度控制电路工作台伺服电机位置比较电路指令脉冲速度反馈检测元件这种闭环控制方式可以消除由于机械传动部件误差给加工精度带来的影响，因此可得到很高的加工精度，但由于它将丝杠螺母副及工作台导轨副这些大惯量环节放在闭环之内，系统稳定性受到影响，调试困难，且结构复杂、价格昂贵。RaymondDing©NumericalControlTechnology机床数控技术4数控机床的分类Classification按伺服系统分类A开环控制系统B闭环控制系统C半闭环控制系统C半闭环控制系统Half-closed-loopControlSystem速度控制电路工作台伺服电机位置比较电路指令脉冲速度反馈位置反馈检测元件这种机床的闭环控制环内不包括丝杠螺母副及机床工作台导轨副等大惯量环节，因此可以获得稳定的控制特性，而且调试比较方便，价格也较全闭环系统便宜。RaymondDing©NumericalControlTechnology机床数控技术4数控机床的分类Classification按功能水平分类A经济型数控机床B普及型数控机床C高级数控机床性能类别CPU位数联动轴数分辨率(μm)进给速度(m/min)其它高级型325=0.1=24,(1μm)=10,(0.1μm)三维动态，MAP,数字交流伺服普及型165,30.1,1024,(1μm)10,(0.1μm)字符/图形交流伺服经济型8/163108字符,步进电机数控系统的功能分类RaymondDing©NumericalControlTechnology机床数控技术4数控机床的分类Classification按功能水平分类A经济型数控机床B普及型数控机床C高级数控机床A经济型数控机床•伺服进给驱动一般是由步进电机实现的开环驱动•功能比较简单、价格比较低廉•精度中等•能满足加工形状比较简单的直线、圆弧及螺纹加工•一般控制轴数在3轴以下•脉冲当量（分辨率）多为10m，快速进给速度在10m／min以下RaymondDing©NumericalControlTechnology机床数控技术4数控机床的分类Classification按功能水平分类A经济型数控机床B普及型数控机床C高级数控机床B普及型数控机床•中档型数控机床也称标准型数控机床•采用交流或直流伺服电机实现半闭环驱动•能实现4轴或4轴以下联动控制•脉冲当量为1m，进给速度为15-24m／min•一般采用16位或32位处理器，RS232C通信接口、DNC接口和内装PLC•具