第1章 概述.ppt

数控技术 NumericalControlTechnology 课时 34 6教师 周丹联系方式 zhoudan80 主要参考书 龚仲华 数控技术 北京 机械工业出版社 2004白恩远等 现代数控机床伺服及检测技术 北京 国防工业出版社 2005顾冠群等 机电一体化设计手册 上 下 江苏 江苏科学技术出版社 1992 教学方法与考核方式 教学方法课堂教学 34学时 实验 6学时 自学 考核方式考试 70 平时成绩 30 作业实验考勤 数控技术 课程体系 数控技术概述 2 3 数控程序编制 8 10 计算机数控装置 6 8 软硬件结构 插补 补偿机制进给伺服系统 10 14 步进 直流 交流电机驱动的伺服系统位置检测装置数控机床的机械传动结构 2 4 第一章数控技术概述 几个定义发展历史特点控制原理及组成分类 1 1定义 数控技术 NumericalControlTechnology 数控系统 NumericalControlSystem 计算机数控系统 ComputerNumericalControl CNC 数控机床 NumericalControlMachineTools 1 1 1数控技术 利用数字化信息对机械运动及加工过程进行控制的一种方法 具体实现 数控机床 三坐标测量仪 机器人 绘图仪 折弯机 弯管机 切割机 线 火焰 激光 等 1 1 2数控系统 用来实现数字信息控制的硬件和软件的整体 核心 数控装置 用计算机进行控制的称为计算机数控系统 1 1 3数控机床 采用数控技术进行控制的机床 采用的技术 计算机技术自动控制技术精密测量技术机床设计技术 1 2NC发展历史 1 产生背景单件 小批量 复杂型面 图 高效率 高精度 高自动化2 发展过程1952年 Parsons公司和M I T合作研制了世界上第一台三座标数控机床 1955年 第一台工业用数控机床由美国Bendix公司生产出来 从1952年至今 NC机床按NC系统的发展经历的五代 NC机床发展经历 第一代 1955年NC系统以电子管组成 体积大 功耗大 第二代 1959年NC系统以晶体管组成 广泛采用印刷电路板 第三代 1965年NC系统采用小规模集成电路作为硬件 其特点是体积小 功耗低 可靠性进一步提高 以上三代NC系统 由于其数控功能均由硬件实现 故历史上又称其为 硬线NC NC机床发展经历 第四代 1970年NC系统采用大规模集成电路 其部分功能由软件实现 它具有价格低 可靠性高和功能多等特点 第五代 1974年NC系统以微处理器为核心 不仅价格进一步降低 体积进一步缩小 使实现真正意义上的机电一体化成为可能 NC机床发展经历 第五代又可分为六个发展阶段 1974年 系统采用CRT显示 大容量磁泡存储器 可编程接口和遥控接口等 1979年 系统以位片微处理器为核心 有字符显示 自诊断功能 1981年 具有人机对话 动态图形显示 实时精度补偿功能 1986年 数字伺服控制诞生 大惯量的交直流电机进入实用阶段 1988年 采用高性能32位机为主机的主从结构系统 1994年 基于PC的NC系统诞生 使NC系统的研发进入了开放型 柔性化的新时代 新型NC系统的开发周期日益缩短 它是数控技术发展的又一个里程碑 1 3NC机床特点 柔性高 能适应不同零件的自动加工 效率高精度高质量稳定有利于生产管理 1 4NC机床控制原理及组成 1 4 1NC机床控制原理 数控系统实质上是完成了手工加工中操作者的部分工作数控程序几何信息 刀具 工件的相对运动工艺信息 主运动和进给运动的速度 切深等辅助信息 主运动变速 刀具更换 冷却液启 停 工件夹紧 松开 1 4 2NC机床的组成 1 5NC机床分类 1 5 1按运动轨迹分类点位控制数控机床直线控制数控机床轮廓控制数控机床1 5 2按伺服系统分类开环半闭环闭环 点位控制数控机床 用于加工平面内的孔系 如数控钻床 数控镗床 数控冲床 印刷电路板钻孔机 三坐标测量机等 直线控制数控机床 平面轮廓加工数控机床空间轮廓加工数控机床三坐标控制两坐标联动机床使用 行切法 进行加工三坐标联动加工四坐标联动加工五坐标联动加工注 五轴联动数控机床系统 从某种意义上说 反映了一个国家的工业发展水平状况 轮廓控制数控机床 平面轮廓加工数控机床 行切法加工空间轮廓 三坐标联动加工 四坐标联动加工 重型燃机 汽轮机等的叶片制造 叶片制造 五轴五联动加工中心 开环 半闭环 闭环 按功能水平分类 高级型数控系统普及型数控系统经济型数控系统 表1 1数控系统的功能分类 存在的问题及主要技术指标 问题 造价较高 很多企业特别是小企业还无法接受 调试和维修比较复杂 需要专门的技术人员 对编程人员的技术水平要求较高 数控装置的主要技术指标控制轴数和联动轴数脉冲当量 控制分辨率 定位精度和重复精度行程主轴转速和调节范围进给速度和调节范围 准备功能 G功能 辅助功能 M功能 自动加减速功能开关量接口 数控机床的应用范围 数控机床对刀具的要求 精度较高 寿命高 尺寸稳定 变化小 快速换刀 刀柄应为标准系列 能很好地控制切屑的折断 卷曲和排出 具有很好的可冷却性能 数控技术的发展趋势 高速高精度智能化应用自适应控制技术自动编程技术具有故障自动诊断功能应用模式识别技术开放式数控系统基于网络的数控系统提高数控系统的可靠性数字制造 大型立式数控车床 立式铣削加工中心 卧式双转塔数控车床 数控加工中心 锥度电火花线切割机床 数控刀具 组合式刀具及刀杆 数控车削刀具组成 数控铣削刀具组成 立式加工中心加工叶轮 被加工出的各种工件 在车削加工中心上进行铣削 第一代数控机床 效率高 效率 p 与单件工时 t 相关p 1 tt t加工 t辅助t加工 机床功率大 可提供更大的进给 切深 无极调速 进给速度范围广 可找到合适的速度 复杂型面零件加工 t辅助 辅助设备 自动换刀 准备工作台 可实现工序集中 精度高 机床本身的制造精度高采用数字量控制 不受零件形状复杂程度影响采用补偿机制间隙补偿 齿轮侧隙 丝杠螺母副间隙等 刀具磨损补偿 质量稳定 加工按照数控程序进行 人为影响小记忆能力操作水平责任心 有利于生产管理 能准确计划零件的加工工时简化检验工作减轻了工夹具 半成品的管理工作减少了因误操作而出废品及损坏刀具的可能 输入 输出装置 作用输入 数控程序 加工与控制数据 机床参数输出 坐标轴位置 检测开关的状态装置键盘 显示器 光电阅读机 磁带机 软盘驱动器 数控装置 MCU 组成 输入 输出接口线路 控制器 运算器 存储器作用 将输入装置输入的数据 通过内部逻辑电路或控制软件进行编辑 运算和处理 并输出各种信息和指令 以控制机床的各部分进行规定的动作 伺服驱动 作用根据数控装置发来的速