数控技术概述PPT课件

1,工厂电气控制技术数控技术,主讲：陈桂友,E-mail:chenguiyouchenguiyou网址：,2,（1）数控系统,采用数控技术的控制系统称为数控系统（NumericalControlSystem）实现数字控制的装置。,(2)数控机床将数字代码输入机床的数字控制装置（即控制机床的专用计算机）中去，经过计算机的计算处理、伺服控制、驱动机床各部件运动，完成空间直线段的加工。用这种控制技术控制的机床就称为“数控机床”或“NC机床”。（NumericallyControlledMachineTool）数控机床以数字指令方式控制机床各部件的相对运动和动作。例：,1.2数控系统的基本概念和数控机床的组成,1、数控系统的基本概念,3,（3）计算机数控系统,以计算机为核心的数控系统称为计算机数控系统（ComputerNumericalControlCNC）。,N003G90G01X+35Y+279.3Z-429.7S1000T02F500M07；含义：N003第三个程序段；G90绝对值方式编程；G01直线插补；T02用2号刀具加工一条空间直线段。起点为坐标原点或上一个程序段指令点；（+35，+279.3，-429.7）直线段的终点；S1000机床主轴转速为1000r/min；F500进给部件的运动速度为500mm/min；M072号冷却液开。,1.2数控系统的基本概念和数控机床的组成,4,2、数控机床的组成,数控机床一般由控制介质、数控装置、伺服系统和机床本体所组成，图1-3中实线部分为开环系统，虚线部分包含位置反馈构成了闭环系统。,图1-3数控机床组成,1.2数控系统的基本概念和数控机床的组成,5,（1）控制介质,数控机床操作时不需人参与直接操作，但人的意图又必须参与。人与数控机床之间必须建立某种联系，这种联系的媒介物称为控制介质。控制介质存储加工零件所需全部操作信息和刀具相对工件的移动信息，控制介质按数控装置的类型而异，可以是穿孔纸带、穿孔卡、磁带和磁盘。,1.2数控系统的基本概念和数控机床的组成,6,（2）数控装置,数控装置是数控机床的控制核心，通常由一台通用或专用微型计算机构成，有输入接口、存储器、运算器、输出接口和控制电路等。其组成如图1-4所示。,图1-4数控装置的组成,1.2数控系统的基本概念和数控机床的组成,7,1.2数控系统的基本概念和数控机床的组成,各部分作用：,输入接口接受控制介质或操作面板上的信息，并将其信息代码加以识别，经译码后送入相应的存储器。存储器中的代码或数据是控制和运算的原始依据。控制器根据输入的指令控制运算器和输出接口，实现对机床各种操作的执行。如控制主轴变速和起动、控制刀架或工作台移动等，同时控制机床的整个工作循环。运算器主要是对输入的数据进行某种运算，按运算结果不断的由输出接口输出脉冲信号，驱动伺服机构按规定要求运动。,8,关于硬件数控和软件数控,数控装置中的译码、处理、计算公式和控制的步骤都是预先安排好的，这种“安排”可用两种方式实现:专用计算机的硬件结构来实现，称为硬件数控；小型通用计算机或微机的系统控制程序来实现，称为软件数控。用微机构成数控装置，其CPU实现控制和运算，内部存储器中只读存储器(ROM)存放系统控制程序，读写存储器(RAM)存放零件的加工程序和系统运行时的工作参数。IO接口实现输入输出的功能。数控机床的功能强弱主要由数控装置功能决定，它是数控机床的核心部分。,1.2数控系统的基本概念和数控机床的组成,9,（3）伺服系统,伺服系统包括驱动部分和执行机构两大部分。伺服系统把数控装置输出的脉冲信号通过放大和驱动元件使机床移动部件运动或使执行机构动作，加工出符合要求的零件。每一脉冲使机床移动部件产生的位移量叫做脉冲当量，常用脉冲当量为0.01mm/脉冲、0.005mm/脉冲、0.001mm/脉冲等。伺服系统的精度、快速性及动态响应是影响加工精度、表面质量与生产率的主要因素。目前在数控机床的伺服系统中，常用的位移执行机构有功率步进电机、直流伺服电机和交流伺服电机，后二种都带有感应同步器、光电编码器等位置测量元件，所以，伺服机构的性能决定了数控机床的精度与快速性。,1.2数控系统的基本概念和数控机床的组成,10,（4）机床,由于数控机床需承受大切削用量及运动部件的快速性、灵敏性，所以与普通机床相比其机床的外型结构、整体布局及刀架结构等部件均有很大变化。其设计要求应充分发挥数控机床的特点，使机床：,结构刚性好,热变形小,精度高,传动灵敏,1.2数控系统的基本概念和数控机床的组成,11,3、计算机数控系统,图1-5计算机数控系统的组成,计算机数控系统的组成如图1-5所示。,1.2数控系统的基本概念和数控机床的组成,（1）操作面板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（功能与计算机键盘一样）和显示器；是数控机床特有部件。,1.2数控系统的基本概念和数控机床的组成,13,操作面板,14,（2）控制介质与输入输出设备,控制介质是记录零件加工程序的媒介。输入输出设备是CNC系统与外部设备进行交互装置。交互的信息通常是零件加工程序。即将编制好的记录在控制介质上的零件加工程序输入CNC系统或将调试好了的零件加工程序通过输出设备存放或记录在相应的控制介质上。,1.2数控系统的基本概念和数控机床的组成,15,（3）通讯,现代的数控系统除采用输入输出设备进行信息交换外，一般都具有用通讯方式进行信息交换的能力。它们是实现CAD/CAM的集成、FMS和CIMS的基本技术。采用的方式有：串行通讯（RS-232等串口）。自动控制专用接口和规范（DNC方式，MAP协议等）。网络技术（internet，LAN等）。,1.2数控系统的基本概念和数控机床的组成,16,（4）CNC装置(CNC单元),组成：计算机系统、位置控制板、PLC接口板，通讯接口板、特殊功能模块以及相应的控制软件。作用：根据输入的零件加工程序进行相应的处理（如运动轨迹处理、机床输入输出处理等），然后输出控制命令到相应的执行部件(伺服单元、驱动装置和PLC等)，所有这些工作是由CNC装置内硬件和软件协调配合，合理组织，使整个系统有条不紊地进行工作的。CNC装置是CNC系统的核心！,1.2数控系统的基本概念和数控机床的组成,17,（5）伺服单元、驱动装置和测量装置,伺服单元和驱动装置主轴伺服驱动装置和主轴电机进给伺服驱动装置和进给电机测量装置位置和速度测量装置。以实现进给伺服系统的闭环控制。作用保证灵敏、准确地跟踪CNC装置指令：进给运动指令：实现零件加工的成形运动（速度和位置控制）。主轴运动指令，实现零件加工的切削运动（速度控制）,1.2数控系统的基本概念和数控机床的组成,18,（6）PLC、机床I/O电路和装置,PLC(ProgrammableLogicController)：用于完成与逻辑运算有关顺序动作的I/O控制，它由硬件和软件组成；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；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接受操作面板和机床侧的I/O信号，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。,1.2数控系统的基本概念和数控机床的组成,19,（7）机床,机床：数控机床的主体，是实现制造加工的执行部件。组成：由主运动部件、进给运动部件（工作台、拖板以及相应的传动机构）、支承件（立柱、床身等）以及特殊装置（刀具自动交换系统工件自动交换系统）和辅助