數控技術數控技術（第4版）緒論本章主要內容第一節(jié)機床數控技術的基本概念第二節(jié)數控機床的構成與分類第三節(jié)數控機床加工特點及適用范圍第一節(jié)機床數控技術的基本概念數控即數字控制（NumericalControl）簡稱NC，是指利用數字化信息進行控制，其控制對象可以是各種生成過程。機床數控技術用數字化信息對機床運動及其加工過程進行控制的一種技術。一、概述數控機床是一個裝有數字控制系統(tǒng)的機床，該系統(tǒng)能夠處理加工程序,控制機床自動完成各種加工運動和輔助運動。數控系統(tǒng)數控設備的數據處理和控制電路以及伺服機構等統(tǒng)稱。由數控裝置、可編程控制器、主軸驅動及進給裝置等組成。第一節(jié)機床數控技術的基本概念一、概述數控技術的發(fā)展與應用自從20世紀中葉數控技術創(chuàng)立以來，它給機械制造業(yè)帶來了革命性的變化；數控技術已成為制造業(yè)實現自動化、柔性化、集成化生產的基礎技術，CAD/CAM，FMS和CIMS、敏捷制造和智能制造等，都建立在數控技術之上；是國家的戰(zhàn)略技術，基于它的相關產業(yè)是體現國家綜合國力水平的重要基礎性產業(yè)；二十一世紀機械制造業(yè)的競爭，其實質是數控技術的競爭。第一節(jié)機床數控技術的基本概念一、概述數控機床是制造裝備的主流裝備數控機床廣泛應用于制造業(yè)的各個領域IC裝備

船舶制造裝備紡織印染裝備汽車制造裝備軍工制造裝備第一節(jié)機床數控技術的基本概念普通機床數控機床第一節(jié)機床數控技術的基本概念二、數控機床的工作流程數控加工與傳統(tǒng)加工的比較工藝分析工序卡數控加工程序傳統(tǒng)加工數控加工第一節(jié)機床數控技術的基本概念二、數控機床的工作流程數控加工零件的過程工藝處理加工圖紙數學處理編程手冊數控編程程序仿真輸入裝置加工程序毛坯或半成品數控系統(tǒng)數控機床程序編制成品譯碼、數據處理、插補、伺服驅動N5G01G41X100.0Y100.0D01F100M08;第一節(jié)機床數控技術的基本概念二、數控機床的工作流程1.數控加工程序的編制在零件加工前，首先根據被加工零件圖樣所規(guī)定的零件形狀、尺寸、材料及技術要求等，確定零件的工藝過程、工藝參數、幾何參數及切削用量等，然后根據數控機床編程手冊規(guī)定的代碼和程序格式編寫零件加工程序單。手工編程自動編程N5G01G41X100.0Y100.0D01F100M08;第一節(jié)機床數控技術的基本概念二、數控機床的工作流程2.輸入把零件程序、控制參數和補償數據通過輸入裝置輸入到數控裝置中。目前采用的輸入方法主要有軟驅、USB接口、RS232C接口、MDI手動輸入、分布式數字控制（DirectNumericalControl，DNC）接口、網絡接口等。兩種不同的輸入工作方式：一種是邊輸入邊加工，DNC即屬于此類工作方式；另一種是一次將零件數控加工程序輸入到計算機內部的存儲器，加工時再由存儲器一段一段地往外讀出，軟驅、USB接口即屬于此類工作方式。第一節(jié)機床數控技術的基本概念二、數控機床的工作流程3.譯碼數控系統(tǒng)按一個程序段為單位，按照一定的語法規(guī)則把數控程序解釋、翻譯成計算機內部能識別的數據格式，并以一定的數據格式存放在指定的內存區(qū)內。在譯碼的同時還完成對程序段的語法檢查。一旦有錯，立即給出報警信息。N5G01G41X100.0Y100.0D01F100M08;01001011000101111101011101010110000011101;第一節(jié)機床數控技術的基本概念二、數控機床的工作流程4.刀具補償刀具補償的作用是把零件輪廓軌跡轉換成刀具中心軌跡運動，加工出所要求的零件輪廓。刀具補償有刀具半徑補償和刀具長度補償。除了刀具補償之外，還包括速度計算以及輔助功能的處理程序等其它數據處理。第一節(jié)機床數控技術的基本概念二、數控機床的工作流程5.插補插補的目的：控制加工運動，使刀具相對于工件做出符合零件輪廓軌跡的相對運動。任務：通過插補計算程序，根據程序規(guī)定的進給速度要求，完成在輪廓起點和終點之間的中間點的坐標值計算，也即數據點的密化工作。第一節(jié)機床數控技術的基本概念二、數控機床的工作流程6.位置控制和機床加工伺服系統(tǒng)接受插補運算后的脈沖指令信號或插補周期內的位置增量信號，經放大后驅動伺服電機，帶動機床的執(zhí)行部件運動，從而加工出零件。第一節(jié)機床數控技術的基本概念二、數控機床的工作流程第二節(jié)數控機床的組成與分類基本組成一、數控機床的組成第二節(jié)數控機床的組成與分類1.輸入輸出裝置主要實現程序編制、程序和數據的輸入以及顯示、存儲和打印。是CNC系統(tǒng)與外部設備進行交互裝置。交互的信息通常是零件加工程序及輔助信息等。

MDI（ManualDataInput）方式USB接口RS232C接口DNC接口

存儲卡未來會廣泛使用以太網

一、數控機床的組成第二節(jié)數控機床的組成與分類2.數控裝置（或計算機數控裝置）組成：計算機系統(tǒng)、位置控制板、PLC接口板，通訊接口板、特殊功能模塊以及相應的控制軟件。作用：根據輸入的零件加工程序進行相應的處理，然后輸出控制命令到伺服驅動裝置和PLC。功能：多坐標控制、插補功能、故障自診斷功能、補償功能、信息轉換功能、輔助功能、顯示功能等。是數控系統(tǒng)的核心。一、數控機床的組成第二節(jié)數控機床的組成與分類3.伺服系統(tǒng)接受數控裝置的指令，驅動機床執(zhí)行機構運動的驅動部件

主軸伺服單元和主軸電機進給伺服單元和進給電機一、數控機床的組成第二節(jié)數控機床的組成與分類數控機床的伺服驅動數控裝置機床伺服電機伺服系統(tǒng)第二節(jié)數控機床的組成與分類4.測量反饋裝置包括：位置和速度測量裝置。作用：以實現進給伺服系統(tǒng)的閉環(huán)控制，保證靈敏、準確地跟蹤CNC裝置指令：－進給運動指令：實現零件加工的成形運動（速度和位置控制）。－主軸運動指令：實現零件加工的切削運動（速度控制）一、數控機床的組成第二節(jié)數控機床的組成與分類5.機床本體完成各種切削加工的機械部分--主運動部件、進給運動部件--支承件（立柱、床身等）--配套裝置（冷卻、排屑、潤滑等）--輔助裝置（編程機、對刀儀等）一、數控機床的組成第二節(jié)數控機床的組成與分類數控機床的組成主要內容數控系統(tǒng)組成

機床I/O電路和裝置檢測裝置主軸驅動裝置進給驅動裝置主軸伺服單元進給伺服單元計算機數控

裝置

操作面板PLC計算機數控系統(tǒng)機床輔助控制機構進給傳動機構主運動機構輸入輸出裝置計算機數控裝置和計算機數控系統(tǒng)的區(qū)別？第二節(jié)數控機床的組成與分類PLC、機床I/O電路和裝置PLC(ProgrammableLogicController)用于完成與邏輯運算有關順序動作的I/O控制；機床I/O電路和裝置實現I/O控制的執(zhí)行部件(由繼電器、電磁閥、行程開關、接觸器等組成的邏輯電路）;功能

接受CNC的M、S、T指令,對其進行譯碼并轉換成對應的控制信號,控制輔助裝置完成機床相應的開關動作；接受操作面板和機床側的I/O信號,送給CNC裝置,經其處理后,輸出指令控制CNC系統(tǒng)的工作狀態(tài)和機床的動作。第二節(jié)數控機床的組成與分類分類方法數控機床類型按機械加工的運動軌跡點位控制數控機床直線控制數控機床輪廓控制數控機床按伺服系統(tǒng)的控制原理開環(huán)數控數控機床半閉環(huán)控制數控機床閉環(huán)控制數控機床按功能水平經濟型數控機床中檔型數控機床高檔型數控機床按工藝方法金屬切削數控機床金屬成形數控機床特種加工數控機床二、數控機床的分類第二節(jié)數控機床的組成與分類1.按機械加工的運動軌跡分類（1）點位控制僅實現刀具相對于工件從一點到另一點的精確定位運動；對軌跡不作控制要求；運動過程中不進行任何加工。適用范圍：數控鉆床、數控鏜床、數控沖床和數控測量機。二、數控機床的分類第二節(jié)數控機床的組成與分類（2）直線控制不僅要求控制點到點的精確定位，而且要求機床工作臺或刀具（刀架）以給定的進給速度，沿平行于坐標軸的方向或與坐標軸成45°角的方向進行直線移動和切削加工。簡易數控車床和簡易數控銑床1.按機械加工的運動軌跡分類二、數控機床的分類第二節(jié)數控機床的組成與分類（3）輪廓控制對多個坐標軸同時進行控制，使之協(xié)調運動(坐標聯(lián)動)，使刀具相對工件按程序規(guī)定的軌跡和速度運動，在運動過程中進行連續(xù)切削加工?？杉庸で妗⑷~輪等復雜形狀的零件數控車床、數控銑床、加工中心1.按機械加工的運動軌跡分類二、數控機床的分類第二節(jié)數控機床的組成與分類（1）開環(huán)控制系統(tǒng)步進驅動器指令脈沖步進電機工作臺數控裝置特點:沒有位置檢測裝置，信號單向。結構簡單，制造成本較低，價格便宜,精度一般不高。用于經濟型數控車、銑、線切割機床。2.按伺服系統(tǒng)的控制原理分類二、數控機床的分類第二節(jié)數控機床的組成與分類特點:帶有位置檢測裝置,安裝在機床刀架或工作臺等執(zhí)行部件上，控制精度高；但系統(tǒng)穩(wěn)定性受到影響,調試困難,且結構復雜、價格昂貴。

位置反饋速度控制電路工作臺伺服電機位置比較電路指令脈沖速度反饋（2）閉環(huán)控制2.按伺服系統(tǒng)的控制原理分類二、數控機床的分類第二節(jié)數控機床的組成與分類（3）半閉環(huán)控制速度控制電路工作臺伺服電機位置比較電路指令脈沖速度反饋位置反饋檢測元件特點:帶有位置檢測裝置，常安裝在伺服電機上或絲杠的端部;不包括絲杠螺母副及機床工作臺導軌副等大慣量環(huán)節(jié)，可獲得穩(wěn)定的控制特性，而且調試比較方便。2.按伺服系統(tǒng)的控制原理分類二、數控機床的分類第二節(jié)數控機床的組成與分類高級型、普及型、經濟型3.按功能水平分類二、數控機床的分類第三節(jié)數控機床的特點及適用范圍加工零件的適應性強且靈活性好加工精度高且產品質量穩(wěn)定生產率高減少工人勞動強度生產管理水平提高一、數控機床的