1-数控技术概述1

上午7时8分数控技术1数控技术上午7时8分数控技术2课程名称：数控技术任课教师：张君电话：[phone]电子邮箱：[e-mail]办公室：实验大楼A405上午7时8分数控技术3本课程学习的基本要求：l不迟到、不早退、不缺课、不打瞌睡l考试方法：本课程为考试课，平时成绩占总成绩30-50％（包括考勤，课上讨论和课后作业，实验成绩），其余为期末试卷成绩。实验成绩不及格，课程考核不及格。l先修课程：机械制造技术基础，微机原理，电工电子学，测试技术，机床电器与PLC，机电传动控制等本课程学习任务：l学习数控技术的基本原理和基本知识。（*）l掌握数控插补原理和数控系统的结构组成。（*）l培养对数控系统的分析设计能力。上午7时8分4数控技术课程的主要结构第一章数控技术概述第二章数控加工程序的预编制第三章数控插补原理及数控装置(CNC)第四章检测系统与进给伺服系统第五章数控机床的机械结构上午7时8分5数控技术教材和参考书教材及参考书：汪木兰《数控原理与系统》机械工业出版社朱晓春《数控技术》机械工业出版社王佩夫《数控机床控制技术与系统》机械工业出版社上午7时8分6数控技术参考资料网址中国数控在线：数控中国：华中数控：上海开通数控：南京数控：深圳福斯特数控：数控技术西门子：法那克：中国制造业信息化网：中国机电信息网：数控技术第一章数控技术概述本章提要：本章主要介绍数控技术、数控装备的基本概念、体系结构、工作原理及分类；数控技术及数控装备（机床）的发展动向；数控技术对国民经济的意义。第一章数控技术概述上午7时8分11数控技术第一节数控技术简介第一章数控技术概述上午7时8分12数控技术第一章数控技术概述数控技术是什么？第一章数控技术概述上午7时8分13数控技术光刻机？印刷机？键合机？绣花机？包装机？铣床？车床？加工中心？γ刀？机器人？……第一章数控技术概述第一章数控技术概述上午7时8分14数控技术上午7时8分15数控技术上午7时8分16数控技术上午7时8分17数控技术第一节数控技术简介一、数字控制与数控技术数字控制（NumericalControl，NC）是一种借助数字信息（数字、字符）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。对机床运动轨迹和状态的控制。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。第一章数控技术概述上午7时8分18数控技术数控装备（NumericalControlMachineTools）是采用数控技术对机械的工作过程进行自动控制的一类装备。其中数控机床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。实现了高度的机、电、液、光、气一体化。数控系统（NumericalControlSystem）实现数字控制的装置。计算机数控系统（ComputerNumericalControlCNC）是以计算机为核心的数控系统。第一章数控技术概述第一节数控技术简介上午7时8分19数控技术上午7时8分20数控技术第一章数控技术概述二、数控机床的组成第一节数控技术简介CNC机床一般由操作面板、输入输出设备、CNC装置(或称CNC单元)、伺服单元、驱动装置(或称执行机构)、可编程控制器PLC及电气控制装置、辅助装置、机床本体、测量装置组成。图1-1是CNC机床的组成框图。其中除机床本体之外的部分统称为计算机数控系统(CNC)。下面分别介绍其中的主要组成部分：上午7时8分21数控技术第一章数控技术概述二、数控机床的组成第一节数控技术简介装备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计算机数控系统机械装备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上午7时8分22数控技术BACKSPACECTRLINSCRTABALT0SHIFT畗ZEND瑌WHOME瘆TPgDn瓆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1、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：工程面板、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。第一章数控技术概述第一节数控技术简介上午7时8分23数控技术2、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有：穿孔纸带、磁盘，光盘等。第一章数控技术概述第一节数控技术简介上午7时8分24数控技术3、通讯现代的数控系统除采用输入输出设备进行信息交换外，一般都具有用通讯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）。第一章数控技术概述第一节数控技术简介上午7时8分25数控技术4、CNC装置(CNC单元)组成：计算机系统、位置控制板、PLC接口板，通讯接口板、特殊功能模块以及相应的控制软件。作用：根据输入的零件加工程序进行相应的处理（如运动轨迹处理、机床输入输出处理等），然后输出控制命令到相应的执行部件(伺服单元、驱动装置和PLC等)，所有这些工作是由CNC装置内硬件和软件协调配合，合理组织，使整个系统有条不紊地进行工作的。CNC装置是CNC系统的核心。第一章数控技术概述第一节数控技术简介数控装置主要功能：正确识别和解释数控加工程序，对解释结果进行各种数据计算和逻辑判断处理，完成各种输入、输出任务。数控装置形式：•1.由数字逻辑电路构成的专用硬件数控装置——NC装置；速度快，但功能扩展性和灵活性差•2.计算机数控装置——CNC装置主要功能由软硬件共同实现，软件模块化，便于扩展数控装置的输出：•连续控制量——伺服系统（驱动）•离散控制量——机床电器逻辑控制装置上午7时8分26数控技术5、伺服单元、驱动装置和测量装置它是数控系统的执行部分。其性能好坏直接决定加工精度、表面质量和生产率。伺服单元和驱动装置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位置和速度测量装置。以实现进给伺服系统的闭环控制。作用是把来自数控装置的脉冲信号转换成机床移动部件的运动或使执行部件动作，以加工出符合要求的零件。保证灵敏、准确地跟踪CNC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）主轴运动指令，实现零件加工的切削运动（速度控制）第一章数控技术概述第一节数控技术简介上午7时8分27数控技术6、PLC、装备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，控制辅助装置完成装备相应的开关动作接受操作面板和装备侧的I/O信号，送给CNC装置，经其处理后，输出指令控制CNC系统的工作状态和装备的动作。第一章数控技术概述第一节数控技术简介6、PLC、装备I/O电路和装置主要功能是接受数控装置所控制的内置式可编程控制器(PLC)输出的主轴变速、换向、启动或停止，刀具的选择和更换，分度工作台的转位和锁紧，工件装夹，冷却、液压、润滑的开或关等辅助操作的信号，经功率放大直接驱动相应的执行元件，诸如接触器、电磁阀等，从而实现数控机床在加工过程中的全部自动操作。上午7时8分28数控技术三、机械装备机械部分：数控装备的主体，是实现制造加工的执行部件。以机床为例－组成：由主运动部件、进给运动部件（工作台、拖板以及相应的传动机构）、支承件（立柱、床身等）以及特殊装置（刀具自动交换系统，工件自动交换系统）和辅助装置（如排屑装置等）。第一章数控技术概述第一节数控技术简介上午7时8分29数控技术第一章数控技术概述第一节数控技术简介三、机械装备具有以下特点：1)数控机床采用了高性能的主轴及伺服传动系统，机械传动结构简化，传动链较短。2)数控机床机械结构具有较高的刚度、阻尼精度及耐磨性，热变形小。3)更多地采用高效传动部件，如滚珠丝杠副、直线滚动导轨等。上午7时8分30数控技术第二节数控加工原理第一章数控技术概述上午7时8分31数控技术第二节数控加工原理一、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上午7时8分32数控技术第二节数控加工原理二、数控加工中数据转换过程第一章数控技术概述图3数控加工中数据转换过程译码刀补处理插补处理PLC控制进给伺服系统切削运动、机床I/O装置成形运动加工程序上午7时8分33数控技术第二节数控加工原理1、译码(解释)译码程序的主要功能是将用文本格式（通常用ASCII码）表达的零件加工程序，以程序段为单位转换成刀补处理程序所要求的数据结构（格式）。该数据结构用来描述一个程序段解释后的数据信息。它主要包括：X、Y、Z等坐标值；进给速度；主轴转速；G代码；M代码；刀具号；子程序处理和循环调用处理等数据或标志的存放顺序和格式。第一章数控技术概述上午7时8分34数控技术第二节数控加工原理2、刀补处理(计算刀具中心轨迹)用户零件加工程序通常是按零件轮廓编制的，而数控机床在加工过程中控制的是刀具中心轨迹，因此在加工前必须将零件轮廓变换成刀具中心的轨迹。刀补处理就是完成这种转换的程序。第一章数控技术概述上午7时8分35数控技术第二节数控加工原理3、插补计算本模块以系统规定的插补周期△t定时运行，它将由各种线