数控技术复习

数控技术复习第一章 概述 2015/6/3 13:44:00一. 数控机床的产生与发展 数控系统： NC CNC 多 CPU 集散式控制 , 开放式结构体系 伺服系统：步进 直流伺服 交流伺服 全数字交流伺服 控制接口：脉冲 模拟电压(电流) 总线通信 插补算法：脉冲增量 数字增量 二. 数控技术的基本概念及知识体系 【数控技术】应用数控技术对机床工作过程进行自动控制的技术。【数控机床】对包括机床在内的工作机械进行控制的装备称为数控装备，采用数控技术对加工过程进行控制的机床称为数控机床。 优点：o 可以加工复杂型面工件o 自动化程度高，劳动强度低o 柔性高，适应性强o 效率高，减小辅助时间和机动时间o 加工质量稳定o 有利于生产管理的现代化 CNC 系统组成o CNC 装置：计算机+接口+PLCo 输入输出设备和控制介质o 伺服单元、驱动装置和测量装置三. 数控机床的分类 按控制刀具与工件相对运动的轨迹分类o 点位控制数控机床(位置控制)o 轮廓控制数控机床(连续控制) 按加工精度分类：普通机床精密机床超精机床 按伺服驱动系统的控制方式分类o 开环控制系统 信号流是单向的，故系统稳定性好； 精度相对闭环系统来讲不高； 步进电机驱动。 结构简单、工作稳定、调试方便、维修简单、价格低廉。o 半闭环控制系统 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，采样旋转角度进行检测； 只包括少量机械传动环节，稳定性虽不如开环系统，但比闭环要好； 螺距误差和反向间隙 结构简单、调试方便、精度也较高o 全闭环控制系统 精度高； 系统不稳定； 复杂、调试较难、成本高。 按加工工艺及用途分类o 切削加工类：数控镗铣床、数控车床、数控磨床、加工中心、数控齿轮加工机床、FMC 等。o 成型加工类：数控折弯机、数控冲裁机等。o 特种加工类：数控线切割机、电火花加工机、激光加工机等。o 其它类型：数控装配机、数控测量机、机器人等。 按照 CNC 装置的功能水平分类：高级普及经济四. 数控机床的发展趋势 运行高速化o 使进给率、主轴转速、刀具交换速度、托盘交换速度实现高速化，并且具有高加（减）速率。 加工高精化o 提高数控系统的控制精度 采用高速插补技术； 采用高分辨率位置检测装置； 位置伺服系统采用前馈控制与非线性控制。o 采用误差补偿技术（加工误差减少 6080） 反向间隙补偿； 丝杆螺距误差补偿； 刀具误差补偿。 功能复合化 控制智能化o 加工过程自适应控制技术 切削力、功率刀具的受力、磨损以及破损加工参数、指令o 加工参数的智能优化与选择 构造基于专家系统或基于模型o 智能故障诊断与自修复技术应用现代智能方法（AI、ES、ANN 等）o 智能化交流伺服驱动装置 自动识别负载，动调整参数的智能化伺服系统，包括智能主轴交流驱动装置和智能化进给伺服装置。 体系开放化o 定义：不同的工作平台上均能实现系统功能、且可以与其他的系统应用进行互操作的系统。o 特点： 系统构件标准化、多样化、互换性； 构件的增减、 “积木式”的集成、可移植的和透明o 优点： 向未来技术开放 标准化的人机界面 向用户特殊要求开放 可减少产品品种 交互网络化o 支持网络通讯协议，既满足单机需要，又能满足 FMC、FMS、CIMS 对基层设备集成要求的数控系统。作业1、 简述数控机床的基本组成部分及其基本功能2、 数控技术的发展趋势（要求参考 3 篇以上相关参考文献，并注明作者、文献名称、期刊名称或出版社，出版时间） 数控技术复习第二章 数控程序编制 2015/6/3 13:44:00一. 概述 程序编制的基本概念o 【传统加工】分析图纸要求制订工艺规程工人操作机床加工。o 【数控加工】分析图纸要求编制数码程序工件和工具的相对运动。o 【程序编制】从零件图纸到数控加工指令的有序排列的全过程。 （工艺分析、加工顺序、零件轮廓轨迹尺寸、工艺参数及辅助动作加工程序单）o 分类：手工+自动 数控机床程序编制的内容和步骤o 图纸工艺分析o 计算运动轨迹o 编制程序及校验o 制备控制介质o 程序的校验和试切（阅读法、模拟法、试切法） 数控加工工艺和数控加工方法o 工艺分析 选择合适的对刀点和换刀点 对刀点应便于数学处理和程序编制； 容易校准； 便于检查； 加工误差小。 换刀点往往设在零件的外面 加工路线的确定 缩短走刀路线； 加工精度和表面粗糙度； 工艺要求； 利于简化计算，减少程序段数目和程序编制工作量。 工件的装夹方式 标准夹具； 装卸工件方便可靠； 避免刀具与工件、刀具与夹具产生碰撞； 夹具的安装要准确可靠，具备足够的强度和刚度； 应尽可能采用气、液压夹具。 切削用量的选择 机床、工具、刀具及工件的刚性； 切削速度、切削深度、切削进给率； 工件精度； 刀具预期寿命； 切削液； 工件材料； 工件数量； 机床的寿命。 程序编制中的误差（数控系统+工艺系统） f程 逼 插 圆 （ ， ， ）o 数控加工方法 平面孔系零件的加工方法：数控钻床与镗床 旋转体类零件的加工方法：数控车床或数控磨床 平面轮廓零件的加工方法：数控铣床 空间轮廓表面的加工方法：n 轴联动o 数控程序编制中的数学处理 【数值计算】根据零件图样，按照已确定的加工路线和允许的编程误差，计算编程时所需要的资料。包括计算零件轮廓的基点和节点的坐标以及刀具中心运动轨迹的坐标。 【基点】各几何元素间的连接点，如直线与直线的交点，直线与圆弧的交点或切点，圆弧与圆弧的交点或切点等。 【节点】逼近轮廓曲线时，直线小段和圆弧小段与轮廓曲线的交点或切点二. 数控机床的坐标系 Z 坐标正方向规定：刀具远离工件的方向。三. 程序编制的代码及格式 代码及其分类o G 指令 准备功能 o M 指令 辅助功能o F 指令 指定（合成）进给速度指令o S 指令（切削速度） 指定主轴转速指令o T、D 指令 指定刀具号和刀具长度、半径存放寄存器号指令。o X、Y、Z 、U、V、W 指令 尺寸指令 o I、J、K、R 指令 圆弧插补圆心位置和半径指定指令o 其它指令 数控加工程序的结构 o 程序名：“%” 、 “O”、 “P”o 程序体o 程序结束：M02 或 M30 与坐标系有关的指令 o G90/G91：绝对坐标/相对坐标o G92：坐标系设定的预置寄存指令（绝对坐标编程） 与控制方式有关的指令 o G00 指令快速定位指令: G00 X_ Y_ Z_o G01 指令直线插补指令: G01 X_a_ Y_b_ Z_c_ F_f_ o G02,G03 指令顺/逆圆弧插补指令 圆弧所对应的圆心角小于 180时，用“R”表示半径； 圆心角大于 180时，用 “-R”表示半径； o G40 G41 G42 指令刀具半补偿指令： 格式：G00（或 G01） G41（或 G42）Dxx X_Y_F_G00（或 G01） G40 X_Y_ G41 ：左刀补，即沿加工方向看刀具在左边 G42 ：右刀补，即沿加工方向看刀具在右边 G40：取消刀补 其它指令o G04暂停指令：G04 X_ 或 G04 F_o G80、G81G89固定循环指令四. 镗铣数控加工及其手工编程五. 车削数控加工及其手工编程 六. 自动编程概述 分类o 语言o 图像 工作原理：图样模型数控编程加工一体化 主要过程：零件几何造型生成刀具路径文件模拟仿真 基本步骤o 加工零件及其工艺分析o 加工部位造型o 工艺参数输入o 刀具轨迹生成与编辑o 刀具轨迹的验证与仿真o 后置处理o 加工程序输出 发展趋势：o 系统结构模块化o 工艺处理能力将逐步得到加强。o 系统输入发展到面向面、孔、槽等工程要素o 系统的集成化o 系统的智能化与自动化o 系统的网络化o 系统的虚拟化数控技术复习第三章 数控系统的硬件与软件 2015/6/3 13:44:00一. CNC 装置的硬件结构二. CNC 装置的软件结构三. 插补原理与算法 逐点比较法直线插补算法o 偏差函数 eiieYXFo 当 F0 +X 向进一步；当 F0 +Y 向进一步o 插补步骤 偏差判别 坐标进给 偏差计算 终点判别 逐点比较法圆弧插补算法o 偏差函数: F=(x i2 +yi2) R2o 当 F0 -X 向进一步； 当 F0 +Y 向进一步 数字积分法四. 刀具补偿原理五. 速度与加减速控制六. 数控机床参数数控技术复习第四章 数控逻辑控制与通信 2015/6/3 13:44:00一. 数控系统的 PLC 原理 结构组成：CPU、存储器、输入/输出接口模块、外围接口模块及编程器、扩展接口和扩展模块 编程语言：电气原理图梯形图指令语言 梯形图的设计原理:o 截取某一时刻的状态，作为输入的映像，按用户设计逻辑，计算该时刻输出的映像，在运算过程中，输入的映像保持不变，每个程序循环周期结束，在将输出映像输出到状态锁存器，再次读输入端子的状态到到输入映像寄存器，进行下个周期的运算。 电器原理图和梯形图的差别o 电器原理图是并行电路,没有先后之分。梯形图的执行是有先后顺序的，次序不同，执行结果不同。o 梯形图设计中加入了很多计算机语言类的运算指令和功能指令，使设计更灵活、方便。o 梯形图设计中输入、输出和软元件（内部辅助继电器）可无限次作为运算条件使用。二. PLC 在数控机床上的应用 形式：嵌入式、独立式 PLC 在数控机床上配置方式o 机床：m+n 个输入输出点o CNC 控制柜：m 个输入输出点o 控制柜：一条光缆 PLC 与外部的信息交换o 机床到 PLC(MTPLC)：IO 单元o PLC 到机床(PLCMT)：开关量输出接口o CNC 到 PLC(CNC PLC):由 CNC 直接送入 PLC 的寄存器中o PLC 到 CNC (PLC CNC):开关量信号或寄存器,PLC 编程者只可使用，不可改变和增删 数控机床的 PLC 功能o S 功能处理 若用 S 4 位代码，CNC 送出 S4 位代码至 PLC，将进行二十进制数转换，然后进行限位 若用 S2 位代码指定主轴的转速，应首先制定 S2 位代码与主轴转速的对应表，CNC 输出 S2 位代码进入 PLC，经过一系列处理，很容易实现对主轴转速的控制o T 功能处理(管理刀库) 包括选刀方式，刀具累计使用的次数，刀具剩余寿命和刀具刃磨次数o M 功能处理 可控制主轴的正、反转和停止，主轴齿轮箱的换档变速，主轴准停，切削液的开、关三.数控机床通信及接口 机床 I/O 接口o 功能：用来接收机床操作面板上的开关、按钮信号及机床的各种限位开关信号；且用来把机床工作状态指示灯信号送到机床操作面板，把控制机床动作的信号送到接触器、电磁阀等执行元件。o 要求： 进行必要电隔离，防止干扰信号