数控技术概论.ppt

计算机数控技术,王雯,欢迎同学们,2,Mechanics,Mechatronics,+,Electronics,=,感官,外界信息,内脏,手、足,头脑,骨骼,食物,排泄,肌肉,眼、耳,行动,血液、神经,控制,运作,构造,计测,动作,传输,计算机,动力源,机构,传感器,执行元件,接口,控制,动力,构造,计测,操作,信息传输,3,4,5,6,图片,1.课堂教学部分,2.1数控加工编程的基础知识2.2手工编程的数学处理,第一章数控技术概述(2学时),1.1数控技术基本概念1.2数控系统的分类1.3数控技术的产生与发展,第二章数控加工编程技术基础(2学时),3.1数控系统硬件组成及功能3.2数控装置的硬件体系结构3.3计算机数控装置的I/O设备及其接口,第三章计算机数控系统硬件技术（4学时）,4.1数控系统软件组成及结构特点4.2刀具半径补偿4.3插补原理与程序设计4.4速度与加速度控制4.5可编程序控制器编程原理,第四章计算机数控系统软件技术（10学时）,1.课堂教学部分,第六章数控技术应用实例（2学时）,第五章数控伺服系统及检测技术（8学时）,5.1伺服系统概述5.2常用检测装置5.3常用伺服驱动系统,6.1机床数控系统6.2机器人数控系统,1.课堂教学部分,2.实验教学部分（4学时）,1、开放式数控系统的基本认知及实验系统的基本操作2、插补原理实现3、数控代码编程实验,教材:张福润数控技术清华大学出版社2009.9,新编机床数控技术北京理工大学出版社，任玉田现代数控原理及控制系统（第3版）国防工业出版社，张吉堂现代数控机床伺服及检测技术（第3版）国防工业出版社，王爱玲数控技术原理及现代控制系统西南交通大学出版社，关美华数控技术清华大学出版社，黄国权数控原理机械工业出版社，全国数控培训网络天津分中心机床数控原理与系统机械工业出版社，严爱珍,http:/www.c-,主要参考资料（图书馆分类号TG659）,数控技术网站,第一章数控技术概述,1.1数控技术基本概念1.2数控系统分类1.3数控机床的产生与发展,目标,掌握数控机床的组成及各部分的作用与功能掌握数控机床的工作原理了解数控机床的分类了解数控机床的特点了解数控机床及数控技术的发展,第一章数控技术概述,图片,图片,图片,图片,图片,1.1数控技术基本概念,数字控制（NCNumericalControl）,计算机数字控制（CNCComputerNumericalControl）用计算机实现部分或全部基本数控功能。,以数字量作为控制信息量,可用不同字长表示不同精度的信息;利用算术运算进行复杂的信息处理;利用逻辑运算实现按不同指令进行不同方式的信息处理；用软件实现柔性加工；,数字控制系统的特点：,1.1数控技术基本概念,机床数控技术,数控机床,以数字化的信息实现机床控制,采用数字化的信息控制的机床,（NumericalControlMachineTools）是一种采用计算机，利用数字化信息进行控制的高效、自动化加工机床，是具有高附加值的技术密集型机电一体化设备。,数控系统-（NumericalControlSystem）采用数控技术的自动控制系统。,1.1数控技术基本概念,计算机数控系统,机床本体,辅助装置,程序,输入设备,输出设备,数控装置（CNC）,主轴伺服单元,进给伺服单元,主轴电机,进给电机,强电控制装置,检测装置,PLC,1.1.1数控系统与数控机床的组成,1.1.2数控设备的工作原理（数控加工中数据转换过程）,译码,刀补处理,插补处理,PLC控制,进给伺服系统,切削运动、机床I/O装置,成形运动,加工程序,1.1.2数控设备的工作原理（数控加工中数据转换过程）,S,提高基础件静、动刚度减小热变形减小运动副摩擦，提高传动精度提高精度保持性减少辅助时间良好宜人操作和安全性宜人造型,1.1.3数控机床的结构特点与性能要求,对数控机床结构性能的基本要求,提高数控机床结构性能的主要措施,1.1.3数控机床的结构特点与性能要求,提高静、动刚度结构形式,封闭箱体形状隔板、加强筋局部连接,无悬伸工作台：改善工作台承载条件；,1.1.3数控机床的结构特点与性能要求,结构布局,框架对称结构：有利于合理分配结构受力和变形,并联机床：提高结构刚度；,整体混凝土床身,1.1.3数控机床的结构特点与性能要求,结构材料,钢板焊接结构,保留铸件砂芯,采用滚动传动副贴塑导轨无隙齿轮传动,简化的机械传动结构,1.1.3数控机床的结构特点与性能要求,减小热变形,减热、散热、隔热热对称结构加工精度敏感方向垂直于热变形方向热变形补偿,减小运动副摩擦，提高传动精度,1.1.4数控机床的特点,机械结构简单、传动链较短生产效率高高的加工精度、稳定的加工质量能加工复杂型面工序集中，一机多用降低劳动强度，改善生产环境便于生产进度安排和成本核算是实现柔性自动加工和CAM的基础机械结构有较高的动态刚度及耐磨性、热变形小加工中心带刀库、自动换刀装置采用各种辅助装置：冷却、排屑、防护、润滑、储运等装置,1.2数控机床的分类,特种加工类：数控线切割机、电火花加工机、激光加工机等。,1.2.1按加工方式分类,切削加工类：如数控铣床、数控车床、数控磨床、加工中心、数控齿轮加工机床、FMC等。,成型加工类：数控折弯机、数控弯管机等。,其它类型：数控装配机、数控测量机、机器人等。,切削加工类,1.2.1按加工方式分类,2成型加工类,3特种加工类,4其它加工类,1.2.1按加工方式分类,点位控制（PointtoPointControl）或位置控制（PositioningControl）数控机床,轮廓控制（ContouringControl）数控机床,1.2.2按能够控制刀具与工件间相对运动轨迹分类,开环进给伺服系统,闭环进给伺服系统,半闭环进给伺服系统,1.2.3按伺服驱动系统的控制方式分类,按有无反馈分,1.2.4按CNC功能水平分类,第一台数控机床（1952）NC（电子管晶体管SSI）CNC（LSI）MNC（ULSI）FMSCIMS第一代第二代第三代第四代第五代第六代现代1955195919651970197419901998电子管晶体管SSILSIULSIPc-based并联机床1.3.2我国数控机床的发展趋势（虚拟机床）1958年我国开始研究数控技术。几十年来，经历了发展、停滞、引进技术及消化吸收等几个阶段。1958年开始，我国有上百家高校、研究所、工厂开展了NC机床研究和试制。,1.3数控技术的发展,1.3.1数控机床的产生及发展过程,至1989年底品种超过300种，数控车床占40%加工中心占27%,1962年研制成功晶体管数控系统，线切割机、外圆齿轮插齿机,1972年研制成功集成电路数控系统,1980年引进了日本70年代末期水平微处理器和直流伺服拖动技术,目前我国数控机床（包括经济型、中、低档数控机床）品种约有500个，现能提供产品的有200多种。,1.3.2我国数控机床的发展趋势,高精度超精密加工进入了纳米（0.001m）级；机床回转精度达0.01m；加工圆度为0.1m；表面粗糙度为Ra=0.03m；,实例：液浮陀螺球面的球度0.2-0.5m；空对空导弹红外接受器的非球面反射镜的形状误差0.1-0.3m；激光打印机的平面反射镜和录像机磁头的平面度要求为0.04m，粗糙度为0.02m；高精度轴承的滚动体圆度要求小于0.5m；轿车气缸的缸体和连杆两端的圆孔的圆柱度要求1000r/minFmax=36-40m/min，换刀时间T-T1S，切削-切削2s,现代MC：在NC镗或铣床上加ATCMC上加自动分度回转工作台或自动转角度的主轴头，一次装夹完成多面、多角度加工MC上带交换工作台,第一章数控技术概述,第一章概