数控技术华侨大学.ppt

数控技术,谢明红研究员,第一部分绪论,数控技术涉及学科机械、控制、计算机、电子涉及课程：数控技术、微机原理及接口技术、控制工程、汇编语言、数据结构、C语言、数字电路、模拟电路、机床、工艺,数控系统概况1）国外数控系统FUNUCSIMENS三菱NUMHAASFAGOR2）国内数控系统凯恩帝华兴广州数控华中数控蓝天数控航天数控,FANUC0iMODELC系列最大控制轴数/最大同时控制轴数：4轴,FANUCSeries160i/180i/210i/160is/180is,步进电机和驱动器,42、57、86、90、110、130相数2、3、52相，步距角1.8度，3相，1.2度5相，步距角0.72度,交流伺服电机和驱动器,三菱J3S,安川YSKAWA,三洋伺服、富士伺服,东源伺服、华中伺服,数控机床组成,输入输出设备,数控装置,伺服系统,机床本体,测量反馈装置,数控机床组成图,1.2数控机床分类,按机械加工的运动轨迹分类(1)点位控制数控机床(2)轮廓控制数控机床,按伺服系统的控制原理分类(1)开环控制数控机床(2)半闭环控制数控机床(3)闭环控制数控机床,工作台,减速器,开环控制系统框图,步进电机,控制电路,数控装置,输入,数控装置,控制电路,伺服电机,工作台,速度检测元件,转角检测元件,半闭环控制系统框图,速度反馈,位置反馈,输入,按功能水平分(1)高档型(2)普及型(3)经济型按工艺用途分(1)金属切削机床(2)金属成型机床(3)特种加工机床(4)其它类型机床,1.3数控加工的原理、特点及应用,1.3.1数控加工原理,加工程序,译码,刀补计算,插补计算,伺服控制和PLC控制,1.3.2数控加工特点及应用范围,适应不同零件生产效率和加工精度高功能复合程序高，一机多用,1.4.1数控的指标与功能1.数控机床的指标1）行程范围2）工作台面尺寸3）承载能力4）主轴功率和进给轴扭矩5）控制轴数和联动轴数2.数控机床的精度指标1）几何精度2）位置精度3.数控机床的性能指标1）最高主轴转速和最大加速度2）最高快移速度和最高进给速度3）分辨率和脉冲当量,1.4数控指标和功能,1.4.2数控系统的指标与功能,1.数控系统指标1）插补精度2）位置指令范围3）通道数（控制轴数）4）最大联动轴数5）可靠性指标6）其它2.数控系统功能1）控制功能2）准备功能3）插补功能4）进给功能5）主轴功能6）辅助功能,数控车床,数控铣床,加工中心,五轴加工中心,机器人控制,数控激光加工机,数控水切割机,CNCCADCAMCAD/CAM软件FMSCIMSCAPPCAE,第二部分数控编程,1.手工编程和自动编程2.对刀点原则设计基准或工艺基准，如孔中心对刀方便位置，便于观察和检测便于坐标计算安全换刀位置3.加工路径减少空行程切向切入和切出，引刀线走刀路线（水平，垂直，环形等）4.编程误差（径向允差）,（一）工艺分析,平面孔系加工旋转体类零件加工平面轮廓零件加工立体轮廓表面加工二轴半加工三轴联动四轴联动五轴联动,（二）加工方法,机床坐标系机床原点工件坐标系工件零点绝对编程相对编程重复精度定位精度脉冲当量轴名的确定Z坐标轴X坐标轴Y坐标轴,（二）数控机床坐标系,G代码,G00空行程G01直线G02顺园G03逆园G90绝对编程G91相对编程G04G41左刀补G42右刀补G40取消刀补G17(XY)G18(XZ)G19(YZ)G54G55G56定坐标系G73,G80G83,G88,G89,其它指令,M00程序停止M01计划停止M02程序结束M03主轴顺时针M04主轴逆时针M05主轴停止M07，M082号，1号冷却液开M09冷却液关T,S,F,N,%()R,UVW,刀具半径补偿,直线与直线园弧与直线直线与园弧园弧与园弧,缩短型：矢量夹角180刀具中心轨迹短于编程轨迹的过渡方式。伸长型：矢量夹角90180刀具中心轨迹长于编程轨迹的过渡方式。插入型：矢量夹角90在两段刀具中心轨迹之间插入一段直线的过渡方式。,绝对编程G00X0Y0G42G01X10Y10G01X30G03X40Y20J10G02X30Y30J10G01X10Y20G01Y10G40G00X0Y0,相对编程G00X0Y0G42G91G01X10Y10G01X20G03X10Y10J10G02X-10Y10J10G01X-20Y-10G01Y-10G40G90G00X0Y0,N01G00X-20Y-20N02G00X0Y0N03G01X0Y39.57N04G02X10Y49.57I10J0N05G01X31.09N06G03X64.92Y46.95I-18.83J-23.36N07G02X89.06Y43.77I10J-17.32N08G01X103.2Y29.63N09G01Y10N10G02X93.2Y0I-10J0N11G01X74.92N12G03X24.92I-25J-54.54N13G01X10N14G02X0Y0I0J10N15G00G40X0Y0,%O0000(PROGRAMNAME-3轴连动环扫)(DATE=DD-MM-YY-22-09-08TIME=HH:MM-15:26)N100G21N102G0G17G40G49G80G90(TOOL-0DIA.OFF.-0LEN.-0DIA.-3.)N104T0M6N106G0G90G54X36.019Y-36.79A0.S0M5N108G43H0Z63.531N110Z4.531N112G1Z3.531F0.N114X36.102Y-36.707Z4.032F.3N116X36.366Y-36.443Z4.566N118X36.477Y-36.332Z4.7N9676G0Z4.531N9678Z63.531N9680M5N9682G91G28Z0.N9684G28X0.Y0.A0.N9686M30%,%,MX-,G00G53Z-3S15000M03M09G17G90G71;Thispostisforcimatron;(D=0.6,R=0.3)G54G43D1G04K500G51E0.01G00X0.Y0.G01Z0.1F300X51.857Y17.57Z0.098X51.9Y17.499Z0.091X51.97Y17.453Z0.083X52.054Y17.442Z0.076X52.133Y17.469Z0.069.G03X42.334Y19.446I0.154J1.279G02X42.616Y19.43I0.133J-0.15G53Z-5M05M09G53X-5Y-5M30%,MX-,CAM,第四部分插补原理,逐点比较法数字积分法时间分割法目标跟踪法,逐点比较法,直线,偏差判别,进给,新偏差计算,终点判别,X,Y,O,outportb(sInputData.wOutPort,bOutputValue);for(i=0;iiMotorTime;i+);outportb(sInputData.wOutPort,0);,圆弧,时间分割法(数据采样法),粗插补：采用时间分割思想，根据进给速度F和插补周期T，将廓型曲线分割成一段段的轮廓步长L,L=FT(一个插补采样周期的轮廓步长)，然后计算出每个插补周期的坐标增量。精插补：根据位置反馈采样周期的大小，由伺服系统完成。,目标跟踪法,初始化B_AXIE，A_AXIE;R_OUT+=A_AXIE;长轴输出if(B_AXIE-2*R_OUT)JFx=Fy*J/R;I0)diry=1;elsediry=-1;,voidinterruptG02_Interpolation(void)disable();if(bGCode_End_Status=TRUE)return;temp=labs(count0)+labs(count1);if(temp=0)/终点判断bGCode_End_Status=TRUE;return;if(Interpolation_decide()=-1)return;if(temp0)bDirection=1;Interpolation_send_pulse(m);if(m=0)i+;elsej+;elseif(countm0)bDirection=-1;Interpolation_send_pulse(m);if(m=0)i-;elsej-;return;四个象限判断，调整i,j位置控制,outportb(0 x20,0 x20);enable();,PLC控制,桥式组合切石机,下一页,60个点，36个输入，24个输出出,返回,第五章机床运动系统与典型部件,带有简单变速机构通过皮带传动电机直接驱动,5.2.2主运动的传动形式,5.2.3主轴部件,1.主轴部件主要性能要求旋转精度刚度要求温升要求可靠性要求精度保持性要求,2主轴部件的组成和轴承选型,前端定位后端定位两端定位,5.2.4主轴典型控制功能,1.主轴准停装置机械式电气式（接近开关）编码器2.自动换刀夹紧装置3.C轴控制与同步速度控制装置,5.2.5电主轴,概述特点：内装式电机直接驱动，振动小，精度高可在额定转速内无级变速可实现精确的主轴定位及C轴传动高速化，动态精度和稳定性更好动平衡，温度控制和冷却是关键,影响促进了高速切削技术与机床的发展简化了结构，促进了机床结构模块化发展降低了成本，缩短了机床研制周期改善了机床性能，提高了机床可靠性满足了部分高档数控机床要求2.类型根据控制方式分为交流变频和交流伺服两类根据输出特性分为恒转矩和恒功率3解决振动措施高精度对称性,动平衡4散热风冷水冷5支承6润滑油脂油雾油气,7发展趋势高速高刚度高速大功率，低速大转矩高精度高可靠性，寿命长新形式快速启停多功能，智能化,5.3数控机床的进给运动,要求：提高传动部件的刚度减少传动部件的惯量减小传动部件间的间隙减小系统的摩擦阻力,5.3.2齿轮传动副,齿轮副传动间隙的消除：刚性调整