机床数控技术义PPT课件

1 机床数控技术 李晓雪Lixiaoxue217 华东理工大学机械与动力工程学院 2 第一章机床数控技术概述 机床数控技术 基于数字化信息的应用于数控机床的自动控制技术 数控机床 数控机床的机械结构数控机床的数控技术数控机床的机械结构 精密机械数控机床的数控技术 自动控制技术的分支 自动控制技术是指利用模拟电路 数字电路或微处理器实现自动的连续过程控制与逻辑顺序控制的技术 3 一 数控机床原理 数控技术即数字控制 NC 技术是指用数字化信息实现对控制对象自动化控制的技术 计算机数控 CNC 技术是指利用计算机实现的数控技术 基于计算机数控技术的自动化机床称为计算机数控机床 数控机床是典型的机电一体化产品 4 数字量 数字化信息 数字量的数学意义 1 0 二进制数 数字量的物理意义 高电平 低电平TTL电平 高电平2 4V 5V 低电平0 0 8V数字化信息 一连串的二进制数据 用于表达指令 数值 符号等信息 数字化信息的特点 高速 可靠 可编程数字化信息的实现基础 超大规模集成电路与微型计算机 5 数字化信息与自动控制 开关式的逻辑控制与顺序控制数学上数字量与开关量是一致的 物理上的区别是驱动能力不同 通过配置功率开关 继电器等 所以数字电路可以很方便地实现开关式的逻辑控制与顺序控制 连续的模拟量过程控制数学上数字量在数值上是离散的在时间上是断续的 但物理上可以用足够细微的离散的 足够密集的断续的数字量逼近连续的模拟量 通过配置功率放大器 所以利用数字电路同样可以实现模拟量的自动过程控制 6 机械凸轮控制器 查表运算 顺序控制凸轮 7 电子凸轮控制器 离线编程 在线编程 8 数字量与模拟量 9 数控机床与传统的普通机床 基于数字控制的数控机床具有普通机床无法比拟的优越性能 普通机床 集中驱动 各运动轴的运动关系固定 庞大的传动部件 繁复的切换操作 数控机床 独立驱动 各运动轴的运动任意可调 机械结构简单可靠 操作简单 加工质量稳定 10 数控机床的应用特点 灵活 适应性强可完成复杂型面的加工生产效率高 复杂零件 加工精度高 加工质量稳定工序集中 一机多用操作简单 避免人为因数对质量的影响实现柔性自动化制造的基础成本高 维修困难 11 数控机床的基本技术路线 获得某种可以根据输入的数字信息 指令 改变其输出运动参数 位移 速度等 的动力单元 伺服驱动 电动机 驱动器 电源 电能 数字指令 动力运动 机械能 机床每个运动方向 轴 均由一个这样的动力单元驱动 由计算机根据加工图纸计算确定机床各轴的运动关系 输出控制指令 使各轴的运动合成加工轨迹 插补 12 数控机床的伺服驱动 脉冲个数决定执行机构的位移 脉冲信号频率决定执行机构的位移 13 数控机床的坐标系统 14 数控机床的运行控制 控制目的 通过进给速度控制与插补运算获得满足零件加工的加工轨迹 插补脉冲 进给速度 插补输出 运动合成 15 二 数控机床的组成 输入装置 输出装置 计算机数控装置 PLC 主轴控制单元 主轴 机床辅助 伺服电机 速度控制单元 工作台 位置检测反馈装置 CNC系统 稳定性与可靠性 机械主体 性能优越 16 数控机床的组成特点 CNC系统 MPU PLC 稳定性与可靠性计算机 提供人机界面 图形 数据显示 参数输入 故障诊断 状态显示 运算 刀具补偿 插补运算 速度处理 位置控制等 以及与外部设备的通讯 PLC 实现对数控系统中开关量的逻辑运算 联锁控制 接口 系统内部各输入输出设备间及与上位机通讯接口 检测与伺服执行装置 精确 高速 稳定机床的机械主体 结构件 刚度高 抗振 热变形小运动副 间隙小 摩擦系数小 17 三 数控机床的分类 按运动方式 点位控制或位置控制与轮廓控制按控制方式 开环控制与闭环控制 半闭环控制与开环补偿型控制按加工方式 切削 板金 电火花 激光 测量按功能水平 高档 中档 低档联动轴数 分辨力 加工速度 通讯能力 18 点位控制与直线控制 19 轮廓 连续 控制 二轴联动加工示意二轴半联动加工示意 20 轮廓 连续 控制 三轴联动加工示意四轴联动数控机床 21 轮廓 连续 控制 五轴联动数控机床 22 开环控制与闭环控制系统 23 半闭环控制系统 不包括或只包括少量机械传动环节 因此可获得稳定的控制性能 半闭环控制系统结构简单 调试方便 精度也较高 若对这类误差进行补偿 可获得满意的精度 在现代数控机床中得到了广泛应用 24 四 数控机床的适用范围 批量小而又多次重复生产的零件 几何形状复杂的零件 贵重零件加工 需要全部检验的零件 试制件 25 五 数控机床的产生发展概况 原因 社会生产发展 军备竞赛的产物 目的 解决单件 中小批量精密复杂零件的加工问题时间NC 1948研究开发1952 真空管 1959 晶体管 1965 集成电路 CNC 1970微处理器出现 1974 CNC 26 六 数控机床的发展趋势 高速 高精度 高可靠性自动编程技术通讯能力智能化开放化 国内的数控机床发展现状 经济型数控 普及应用 数控技术人才培养 高新技术跟踪 个别技术领域有突破 并具有自主知识产权 27 七 数控机床与自动化制造技术 CNC 数控机床 自动化制造系统的基础MC 加工中心CNC 刀库 可实现一次装夹多工序加工FMC 柔性制造单元MC 多工位托板或机器人 工件库 FMS 柔性制造系统多台数控设备 传输系统 以完成零件族的加工CIMS 计算机集成制造系统生产调度 信息管理 自动化设计 制造技术并行工程 精良生产 敏捷制造 虚拟制造 28 FMC 29 FMC 30 FMS 31 CI