数控技术及应用-第一章 PPT课件

1 数控技术 2 数控技术 目录 第二章数控加工工艺基础 第三章数控加工程序的编制 第四章数字控制原理 第五章计算机数控装置 第六章数控机床检测装置 第一章数控技术概述 第七章数控机床伺服系统 第八章数控机床的机械结构 3 第一章数控技术概述 1 1 数控加工技术的基本概念 1 2 数控机床的组成 4 数字控制 NumericalControlNC 是一种借助数字 字符或其它符号对某一工作过程 如加工 测量 装配等 进行可编程控制的自动化方法 1 1数控加工技术的基本概念 5 数控技术最早在机床行业中得到应用 技术也最成熟 但它不仅仅局限于机床这个行业 在日常生活和工业生产的各个领域都得到广泛应用 在物料搬运中的应用 在机器人中的应用 在汽车生产中的应用 数控加工技术的基本概念 6 数控系统 NumericalControlSystem 是一种程序控制系统 它能逻辑地处理输入到系统中的数控加工程序 控制数控机床运动并加工出零件 计算机数控系统 ComputerNumericalControl CNC 是以计算机为核心的数控系统 数控加工技术的基本概念 7 数控机床装备了数控系统的机床 数控机床是一个装有数字控制系统的机床 该系统能够处理加工程序 控制机床自动完成各种加工运动和辅助运动 数控加工 数控加工技术的基本概念 8 数控机床的组成框图 1 2数控机床的组成 9 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 按钮站 状态灯 按键阵列和显示器 它是数控机床特有部件 数控机床的组成 10 主要内容 液晶显示器 MDI键盘 功能键 机床控制面板 急停按钮 数控机床的组成 11 控制介质与输入输出设备 控制介质 记录零件加工程序的媒介 如穿孔纸带 磁带 磁盘 U盘 CF卡 未来广泛使用 数控机床的组成 12 输入输出设备 人机交互设备 CNC系统与外部设备进行交互的装置 交互的信息通常是零件加工程序 表1控制介质和输入输出设备表 数控机床的组成 13 CNC装置 CNC单元 CNC装置是CNC系统的核心 作用 根据输入的零件加工程序进行相应的处理 然后输出控制命令到伺服驱动装置和PLC 数控装置 位置控制板 PLC接口板 通讯接口板 辅助功能模块 数控机床的组成 14 伺服系统 数控机床的组成 1 伺服单元 驱动装置和伺服电机主轴伺服单元 驱动装置和主轴电机进给伺服单元 驱动装置和进给电机 15 FANUC数控系统与伺服系统的连接 作用 用是把来自数控系统的脉冲信号 经功率放大和处理后 转换成机床执行部件的运动 如工作台的直线运动和主轴的旋转运动 常用的伺服电动机 步进电动机 直流伺服电动机 交流伺服电动机和数字伺服电动机 数控机床的组成 16 伺服系统的主要部分由伺服单元 驱动装置和伺服电动机组成 驱动单元包括位置控制单元和速度控制单元 一般情况下 多将位置控制单元与数控系统做在一起 所以通常所说的驱动单元是指速度控制单元 数控机床的组成 17 2 测量装置位置和速度测量装置 实现进给伺服系统的闭环控制作用 检测速度和位移 并将信息反馈给数控装置 构成闭环控制系统 保证灵敏 准确地跟踪CNC装置指令 进给运动指令 速度和位置控制 主轴运动指令 速度控制 数控机床的组成 18 常用的测量部件 脉冲编码器 旋转变压器 感应同步器 光栅和磁尺等 直线光栅 圆光栅 脉冲编码器 当数控装置输出指令脉冲信号给伺服系统时 伺服系统就使机床上的移动部件作相应的移动 并对定位精度 位置 和速度加以控制 伺服系统的性能将直接影响数控机床部件的运动精度和速度 因此是影响数控机床加工精度和加工效率的主要因素之一 数控机床的组成 19 华中世纪星系列数控装置 伺服驱动器及伺服电机 数控机床的组成 20 FANUC系列150i型数控装置及伺服驱动器 数控机床的组成 21 PLC 机床I O电路和装置 强电控制柜 PLC 用于完成与逻辑运算有关顺序动作的I O控制 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 数控机床的组成 22 PLC的功能 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 控制辅助装置完成机床相应的开关动作 如主轴的起停 工作台的交换 刀具的交换和切削液的开关等 接受操作面板 按钮站 和机床侧的I O信号 如 工件 刀具夹紧松开等 送给CNC装置 经其处理后 输出指令控制CNC系统的工作状态和机床的动作 例如 操作模式的选择 机床急停 限位等 数控机床的组成 23 机床本体机床 数控机床的主体 是实现制造加工的执行部件 数控机床的组成 24 数控机床最基本的分类方法是按工艺用途分类 1 按工艺用途分2 按控制运动的轨迹分3 按伺服驱动系统的控制方式分 1 3数控机床的分类 25 数控三坐标测量仪数控对刀仪数控绘图仪 金属切削类数控机床 特种加工类数控机床 其他类型数控机床 一 按工艺用途分类 数控弯管机数控板料择弯机数控压力机 数控电火花数控线切割机床数控激光切割机床 普通数控机床数控加工中心 数控机床的分类 26 1 金属切削类数控机床 五轴加工中心 卧式数控铣床 数控机床的分类 27 2 金属成型类数控机床 数控弯管机 数控压力机 数控机床的分类 28 慢走丝线切割技术加工精度可达到 1 5 m 加工表面粗糙度Ra0 1 0 2 m 3 特种加工类数控机床 激光切割机床 数控机床的分类 29 4 其他类型数控机床 三坐标数控测量仪 数控机床的分类 30 二 按控制运动的轨迹分类 数控机床的分类 31 主要内容 1 点位控制 PointtoPointControlSystems 特点 仅实现刀具相对于工件从一点到另一点的精确定位运动 对点与点之间运动轨迹不作控制要求 运动过程中不进行任何加工 一般先快速移动 然后慢速趋近定位点 适用范围 数控钻床 数控镗床 数控冲床和数控测量机 数控机床的分类 32 主要内容 要求控制点到点的精确定位 要求机床工作台或刀具 刀架 以给定的进给速度和轨迹运动 运动路线沿平行于坐标轴的方向或与坐标轴成45 角的方向进行直线移动和切削加工 适用范围 数控镗铣床 数控组合机床等 一般只能加工矩形 台阶形零件 数控机床的分类 2 直线控制 平行控制 LineControlSystems 特点 33 主要内容 3 轮廓控制 ContouringControlSystems 适用范围 数控车床 数控铣床 加工中心等用于加工曲线和曲面的机床 特点 对多个坐标轴的位移和速度同时进行控制 使之协调运动 坐标联动 数控机床的分类 34 主要内容 1 开环控制 Open LoopServo Drive 三 按伺服驱动系统的控制方式分类 定义 不具有位移检测与反馈 数控机床的分类 35 2 半闭环控制 Half Closed LoopServo Drive 速度控制 电路 工作台 伺服电机 位置比较 电路 指令脉冲 速度反馈 位置反馈 检测元件 定义 检测元件位于运动执行件前 电机 丝杠 特点 精度较高 稳定性较好 价格较低 应用相当普遍 数控机床的分类 36 主要内容 3 闭环控制 Closed LoopServo Drive 定义 有位移检测与反馈 检测元件装在运动执行件上 优点 补偿误差精度高 缺点 参数匹配不当引起系统振荡 稳定性差 结构复杂 维护难 适合 大型 精密数控机床 数控机床的分类 37 1 4数控加工技术的特点 数控加工与传统加工的比较 优点 精度高 质量稳定 0 01 0 001mm 复杂型面 多坐标联动加工