数控技术基础培训课件

数控技术基础培训课件2345立式加工中心

6卧式加工中心

7数控车削中心

8910111.绪论发展历史数控机床的工作原理和组成数控机床分类数控机床特点与适用范围12发展历史20世纪40年代初，JohnT.Parsons采用数字技术进行机械加工1952年，麻省理工学院伺服机构研究所，试制成功第一台由计算机控制的三坐标立式铣床。13发展历史1954年，美国本迪克斯公司正式生产出来第一台工业用的数控机床。1959年，美国克耐·杜列克公司开发出来加工中心。1970年，在美国芝加哥国际机床展览会上，首次展出了利用小型计算机取代专用数控计算机，数控的许多功能由软件程序实现的计算机数控（CNC：ComputerNumericalControl）系统，称为第四代系统。14发展历史1967年，英国首先把几台数控机床连接成具有柔性的加工系统，1975年，日本研制出实用化FMS1974年，美国学者哈灵顿博士首先提出了计算机集成制造系统（CIMS）的概念。20世纪80年代中期以来，以CIMS为标志的综合生产自动化日渐成为制造业的热点，它把制造业推到了一个新的发展阶段。15数控机床的工作原理和组成数控机床的工作原理P0P1P1P0a0a1a2a3a4a5a0a1a2a3a4数控系统将刀具运动轨迹在工作坐标系中分割成一些最小位移量（脉冲当量）。数控系统经过信息处理、分配，控制各坐标轴移动若干个最小位移量，把要求的轨迹用以“最小位移量”为单位的等效折线进行拟合。插补原理16数控机床的工作原理和组成数控机床的组成程序载体输入装置数控装置辅助控制装置位置反馈系统机床本体伺服驱动系统17数控机床分类按工艺用途分类金属切削类数控机床金属成型类数控机床数控特种加工机床18金属切削类数控机床数控车床加工中心数控磨床数控铣镗床19金属成型类数控机床数控折弯机数控弯管机20数控特种加工机床数控电火花线切割机数控激光切割机床数控火焰切割机床21数控机床分类按运动方式分类点位控制数控机床直线控制数控机床点位控制的钻削加工直线控制的车削加工

22数控机床分类按运动方式分类轮廓控制数控机床2轴联动

2.5轴联动

3轴联动

23数控机床分类按伺服系统控制方式分类开环控制数控机床数控装置步进电动机驱动器进给脉冲步进电动机工作台丝杠齿轮箱24数控机床分类按伺服系统控制方式分类闭环控制数控机床数控装置伺服电动机驱动器进给脉冲伺服电动机工作台丝杠齿轮箱直线光栅位置反馈25数控机床分类按伺服系统控制方式分类半闭环控制数控机床数控装置伺服电动机驱动器进给脉冲伺服电动机工作台丝杠齿轮箱编码器位置反馈编码器26数控机床分类数控机床的种类控制系统类别执行机构类别加工对象类别数控车床点位、直线控制开环、半闭环没锥度、圆弧的轴轮廓控制开环、半闭环、闭环有锥度、圆弧的轴加工中心机床点位、直线控制开环、半闭环齿轮箱、框架等箱体特殊用途的轮廓控制开环、半闭环、闭环飞机零件的轮廓加工数控铣床点位、直线控制开环、半闭环箱体轮廓控制开环、半闭环、闭环平面轮廓的凸轮、样板、冲模、压模、铸模数控钻床点位控制开环、半闭环PCB板、多孔零件数控镗床点位、直线控制开环、半闭环箱体闭环精密箱体数控磨床轮廓控制半闭环、闭环凸轮、轧辊、冲模数控电加工机床轮廓控制开环、半闭环模具数控金属成型机床点位、直线轮廓控制开环、半闭环冲压、板材、弯管等27数控机床特点与适用范围

数控机床的特点适应性强加工精度高，加工质量稳定生产效率高减轻劳动强度，改善劳动条件有利于生产管理现代化28数控机床特点与适用范围

数控机床的适用范围产品件数生产成本数控机床专用机床普通机床050100工件复杂度产品件数普通机床数控机床专用机床292.插补原理插补的基本知识逐点比较插补法数字积分插补法30插补的基本知识脉冲增量插补逐点比较法数字积分法数据采样插补31逐点比较插补法逐点比较法插补的基本原理是：在刀具加工过程中，数控系统每次仅向一个坐标轴输出一个进给脉冲，每走一步都要比较刀具与被加工零件轮廓之间的相对位置，并根据比较结果决定下一步的进给方向，使刀具向减小偏差的方向进给。偏差判别坐标进给偏差计算终点判断插补开始插补结束YN逐点比较法工作循环32逐点比较插补法逐点比较法直线插补偏差判别P（Xi，Yi）E（Xe，Ye）P’P’’XOYP点

P’点

P’’点

偏差判别函数Fi偏差判别函数的符号反映了加工点与要求轮廓之间的偏离情况。33逐点比较插补法逐点比较法直线插补进给P（Xi，Yi）E（Xe，Ye）P’P’’XOY当Fi

＞0时，加工点处在直线上方，为减少与直线轮廓的偏差，刀具应向＋X方向进给一步；当Fi＜0时，加工点处在直线下方，为减少偏差，刀具应向＋Y方向进给一步；当加工点正好处在直线上，一般情况下约定向＋X方向进给，从而将Fi＝0与Fi

＞0两种情况归并为一类（Fi

≥0）34逐点比较插补法逐点比较法直线插补偏差计算P（Xi，Yi）E（Xe，Ye）P’P’’XOY若Fi

≥0，沿＋X方向走一步，到达（Xi＋1，Yi＋1）点新的偏差值为若Fi

＜0，沿＋Y方向走一步，到达（Xi＋1，Yi＋1）点新的偏差值为35逐点比较插补法逐点比较法直线插补终点判别P（Xi，Yi）E（Xe，Ye）P’P’’XOY计数长度N为两个方向进给步数之和，每送出一个进给脉冲，都要进行N－1计算，即计数长度减1，当计数长度减到零时，即N＝0时，表示到达终点，插补结束。

36逐点比较插补法逐点比较法直线插补插补开始初始化Xe,Ye,F＝0N＝Xe＋YeF≥0？＋Y走一步＋X走一步N－1→NF－Ye→FF＋Xe→FN＝0？插补结束YNNY37例

设欲加工第一象限直线OE，起点在原点，终点坐标Xe＝5，

Ye＝3，试写出插补计算过程并绘制插补轨迹。逐点比较插补法步数偏差判别坐标进给偏差计算终点判别0F0＝0N＝5＋3＝81F0＝0＋XF1＝F0－Ye＝0－3＝－3N＝8－1＝72F1＜0＋YF2＝F1＋Xe＝－3＋5＝2N＝7－1＝63F2＞0＋XF3＝F2－Ye＝2－3＝－1N＝6－1＝54F3＜0＋YF4＝F3＋Xe＝－1＋5＝4N＝5－1＝45F4＞0＋XF5＝F4－Ye＝4－3＝1N＝4－1＝36F5＞0＋XF6＝F5－Ye＝1－3＝－2N＝3－1＝27F6＜0＋YF7＝F6＋Xe＝－2＋5＝3N＝2－1＝18F7＞0＋XF8＝F7－Ye＝3－3＝0N＝1－1＝0XYOE(5,3)1234567838逐点比较插补法例

设欲加工第一象限直线OE，起点在原点，终点坐标Xe＝5，

Ye＝3，试写出插补计算过程并绘制插补轨迹。步数偏差判别坐标进给01F0＝0＋X2F1＜0＋Y3F2＞0＋X4F3＜0＋Y5F4＞0＋X6F5＞0＋X7F6＜0＋Y8F7＞0＋XXYOE(5,3)1234567839逐点比较插补法逐点比较法直线插补其他象限的直线插补象限坐标进给偏差计算终点判别F≥0F＜0F≥0F＜0Ⅰ＋X＋YFi＋1＝Fi－|Ye|Fi＋1＝Fi＋|Xe|N＝|Xe|＋|Ye|Ⅱ－X＋YⅢ－X－YⅣ＋X－YF＜0F≥0F＜0F≥0F＜0F≥0F＜0F≥0XY40逐点比较插补法逐点比较法圆弧插补偏差判别E（Xe，Ye）S（Xs，Ys）P（Xi，Yi）RXOYF＞0F＜0偏差判别函数Fi为

若Fi＝0，加工点P位于圆弧SE上；若Fi＞0，加工点P位于圆弧SE外侧；若Fi＜0，加工点P位于圆弧SE内侧。41逐点比较插补法逐点比较法圆弧插补坐标进给E（Xe，Ye）S（Xs，Ys）P（Xi，Yi）RXOYF＞0F＜0对于第一象限的逆圆，当Fi≥0时，应向－X方向进给一步；当Fi＜0时，应向＋Y方向进给一步。42逐点比较插补法逐点比较法圆弧插补偏差计算E（Xe，Ye）S（Xs，Ys）P（Xi，Yi）RXOYF＞0F＜0若Fi≥0，，沿－X方向走一步，到达（Xi＋1，Yi＋1）点，若Fi＜0，，沿＋Y方向走一步，到达（Xi＋1，Yi＋1）点，43逐点比较插补法逐点比较法圆弧插补终点判别E（Xe，Ye）S（Xs，Ys）P（Xi，Yi）RXOYF＞0F＜0每进给一步，进行N－1计算，直至N＝0停止插补。44逐点比较插补法逐点比较法圆弧插补插补开始初始化Xe,Ye,Xs,Ys,F＝0N＝│Xe－Xs│＋│Ye－Ys│F≥0？＋Y走一步－X走一步N－1→NF－2X＋1→FX－1→XF＋2Y＋1→FY＋1→YN＝0？插补结束YNNY45逐点比较插补法例

设欲加工第一象限逆时针圆弧SE，起点为S（8，6），终点为E（0，10），试写出插补计算过程并绘制插补轨迹。

步数偏差判别坐标进给偏差计算终点判别0F0＝0，X0＝Xs

＝8，Y0＝Ys

＝6N

＝8

＋4

＝121F0＝0－XF1＝F0－2X0＋1＝0

－2

×8

＋1

＝－15X1＝X0－1

＝7，Y1＝Y0＝6N

＝12

－1

＝112F1＜0＋YF2＝F1＋2Y1＋1＝－15

＋2

×

6

＋1

＝－2X2＝X1＝7，Y2＝Y1＋1

＝7N

＝11

－1

＝103F2＜0＋YF3＝F2＋2Y2＋1＝－2

＋2

×

7

＋1

＝13X3＝X2＝7，Y3＝Y2＋1

＝8N

＝10

－1

＝94F3＞0－XF4＝F3－2X3＋1＝13

－2

×

7

＋1

＝0X4＝X3－1

＝6，Y4＝Y3＝8N

＝9

－1

＝85F4＝0－XF5＝F4－2X4＋1＝0

－2

×

6

＋1

＝－11X5＝X4－1

＝5，Y5＝Y4＝8N

＝8

－1

＝76F5＜0＋YF6＝F5＋2Y5＋1＝－11

＋2

×

8

＋1

＝6X6＝X5＝5，Y6＝Y5＋1

＝9N

＝7

－1

＝646逐点比较插补法例

设欲加工第一象限逆时针圆弧SE，起点为S（8，6），终点为E（0，10），试写出插补计算过程并绘制插补轨迹。

步数偏差判别坐标进给偏差计算终点判别7F6＞0－XF7＝F6－2X6＋1＝6

－2

×

5

＋1

＝－3X7＝X6－1

＝4，Y7＝Y6＝9N

＝6

－1

＝58F7＜0＋YF8＝F7＋2Y7＋1＝－3

＋2

×

9

＋1

＝16X8＝X7＝4，Y8＝Y7＋1

＝10N

＝5

－1

＝49F8＞0－XF9＝F8－2X8＋1＝16

－2

×

4

＋1

＝9X9＝X8－1

＝3，Y9＝Y8＝10N

＝4

－1

＝310F9＞0－XF10＝F9－2X9＋1＝9

－2

×

3

＋1

＝4X10＝X9－1

＝2，Y10＝Y9＝10N

＝3

－1

＝211F10＞0－XF11＝F10－2X10＋1＝4

－2

×

2

＋1

＝1X11＝X10－1

＝1，Y11＝Y10＝10N

＝2

－1

＝112F11＞0－XF12＝F11－2X11＋1＝1

－2

×

1

＋1

＝0X12＝X11－1

＝0，Y12＝Y11＝10N

＝1

－1

＝047逐点比较插补法例

设欲加工第一象限逆时针圆弧SE，起点为S（8，6），终点为E（0，10），试写出插补计算过程并绘制插补轨迹。

XYOS(8,6)E(0,10)48逐点比较插补法逐点比较法圆弧插补其他象限的圆弧插补线型F≥0F＜0进给偏差计算进给偏差计算SR1－YYi＋1＝|Yi|－1Xi＋1＝XiFi＋1＝Fi－2|Yi|＋1＋XXi＋1＝|Xi|＋1Yi＋1＝YiFi＋1＝Fi＋2|Xi|＋1NR2－Y－XSR3＋Y－XNR4＋Y＋XNR1－XXi＋1＝|Xi|－1Yi＋1＝YiFi＋1＝Fi－2|Xi|＋1＋YYi＋1＝|Yi|＋1Xi＋1＝XiFi＋1＝Fi＋2|Yi|＋1SR2＋X＋YNR3＋X－YSR4－X－YNR4SR4XYONR1SR1NR2SR2NR3SR3F≥0F＜049逐点比较插补法逐点比较法圆弧插补圆弧过象限问题NR1NR2NR3NR4X=0Y=0X=0Y=0SR1SR4SR3SR2Y=0X=0Y=0X=0逆时针圆弧过象限后线型转换顺序是顺时针圆弧过象限后线型转换顺序是50数字积分插补法

数字积分法的基本原理vtt0tntiv=f(t)Δt可将求位移的积分运算转化为求纵坐标值（速度值）的累加运算。不妨设一个累加器，令累加器容量为一个单位位移，当累加过程超过一个单位位移时产生溢出，这样，累加过程中所产生的溢出脉冲总数就等于所求的积分值，也就是所求的总位移。51数字积分插补法

DDA法直线插补XYOE(Xe,Ye)vvXvY动点（刀具）从原点出发走向终点的过程，可以看作是各坐标轴每隔一个单位时间Δt，分别以增量KXe及KYe同时累加的过程。当累加值超过一个坐标单位（脉冲当量）时产生溢出，溢出脉冲驱动伺服系统进给一个脉冲当量，从而走出给定直线。52数字积分插补法

DDA法直线插补XYOE(Xe,Ye)vvXvY若经过m次累加后，X，Y分别都到达终点E（Xe，Ye）

一般取

53数字积分插补法

DDA法直线插补X被积函数寄存器(Xe)＋X积分累加器Y被积函数寄存器(Ye)＋Y积分累加器ΔXX轴溢出脉冲ΔYY轴溢出脉冲Δt插补迭代控制脉冲直线插补器直线插补器由两个数字积分器组成，其被积函数寄存器中分别存放终点坐标值Xe和Ye,Δt相当于插补控制源发出的控制信号。每发出一个插补迭代脉冲Δt，控制被积函数Xe和Ye向各自的积分累加器相加一次。相加后的溢出作为驱动相应坐标轴的进给脉冲ΔX（或ΔY），而余数仍寄存在积分累加器中。54例设直线OE的起点在原点O（0，0），终点为E（6，4），试写出直线OE的DDA插补过程并绘制插补轨迹。取被积函数寄存器分别为JVX、JVY，余数寄存器分别为JRX、JRY，终点计数器为JE，均为三位二进制寄存器。累加次数X积分器Y积分器终点计数器JE备注JVXJRX溢出（ΔX）JVYJRY溢出（ΔY）0110000100000000初始状态1110110100100111第一次迭代，JE-1211010011000001110ΔX，ΔY同时溢出31100101100100101ΔX溢出411000011000001100ΔX，ΔY同时溢出5110110100100011611010011000001010ΔX，ΔY同时溢出71100101100100001ΔX溢出811000011000001000ΔX，ΔY同时溢出，JE=0，插补结束55例设直线OE的起点在原点O（0，0），终点为E（6，4），试写出直线OE的DDA插补过程并绘制插补轨迹。取被积函数寄存器分别为JVX、JVY，余数寄存器分别为JRX、JRY，终点计数器为JE，均为三位二进制寄存器。累加次数备注0初始状态1第一次迭代，JE-12ΔX，ΔY同时溢出3ΔX溢出4ΔX，ΔY同时溢出56ΔX，ΔY同时溢出7ΔX溢出8ΔX，ΔY同时溢出，JE=0，插补结束XOY1234561234E56数字积分插补法

DDA法圆弧插补ABvvYvXRXOYPαα57数字积分插补法

DDA法圆弧插补X被积函数寄存器＋X积分累加器Y被积函数寄存器＋Y积分累加器ΔXX轴溢出脉冲ΔYY轴溢出脉冲Δt插补迭代控制脉冲+1-1直线插补积分器的被积函数寄存器JV中的数值是常数，是直线的终点坐标值，而圆弧插补时被积函数寄存器中存放的是动点坐标，是变量。在插补过程中随刀具相对工件的移动，坐标值做相应的变化。X轴坐标值Xi存放在Y积分器的被积函数寄存器JVY中，而Y轴坐标值Yi存放在X积分器的被积函数寄存器JVX中，与直线插补时存放被积函数的情况相反。圆弧插补积分器与直线插补积分器的主要区别58数字积分插补法

DDA法圆弧插补DDA法圆弧插补的进给方向和被积函数的修正关系插补方向逆圆顺圆象限ⅠⅡⅢⅣⅠⅡⅢⅣ动点修正JVX(Yi)＋1－1＋1－1－1＋1－1＋1JVY(Xi)－1