数控原理与系统第一章 PPT课件

1、数控技术,第一章 绪论,第一节 基本概念,一、数字控制的基本概念,数字控制（ Numerical Control ） 利用数字化信息对被控对象的工作过程进行自动控制的一种方法。数控（NC）特指对机床轨迹和状态进行控制。,数控加工的基本过程,根据各部分的功能，数控系统的组成可分为4部分：输入/输出装置、数控装置、伺服系统、机床电器控制装置。,二、数控系统的组成,一种数控系统的组成单元,数控机床集现代制造技术、计算机技术、通信技术、控制技术、液压气动技术、光电技术为一体，具有高效率、高精度、高柔性等特点。,保证能够加工各种机器零件的轨迹控制技术；,高性能驱动各个坐标的伺服驱动技术；,开关量控制技术

2、；,将上述各项统一协调的控制技术。,数控技术的内涵,二、数控系统中的有关约定,（一）数控加工程序的格式,数控加工程序以程序段为基本组成单位。每个程序段又由若干功能字构成，功能字由一些字符组成。,数控加工程序包含了机床加工控制所需的几何、工艺信息以及一些辅助开关控制信息。,（二）数控加工程序采用的编码, ISO编码 8位二进制码，最高位是补偶位。表示128种字符。 EIA编码 8位二进制码，第五位是补奇位。表示64种字符。 ASCII 数控加工程序在数控系统内存中的常用编码。,数控加工程序保存于存储介质上，对程序中的字母、数字和其他符号所采用的编码。,（三）数控机床坐标系 JB/T 3051-1

3、999, 数控机床坐标系统 采用右手直角笛卡尔坐标系。,1. 数控机床的坐标系统, 机床某一部件运动的正方向，是增大工件和刀具距离（即增大工件尺寸）的方向。工件静止时的正方向用不带“”的字母表示运动正方向，当工件运动（刀具静止）时的正方向用带“”字母表示。,2.机床坐标系坐标轴的规定,（1）Z轴的规定, Z轴是平行于机床主轴的坐标轴。如机床上有几个主轴，则选一垂直于工件装卡面的主轴作为主要的主轴。如机床没有主轴（如牛头刨床），则Z 坐标垂直于工件装卡面。, X坐标是水平的，它平行于工件的装卡面。 在工件旋转的机床上（如车床、磨床等），X坐标的方向是在工件的径向上，且平行于横滑座。 在刀具旋转的

4、机床上：如Z 坐标水平，从主要刀具主轴向工件看时，+X 运动方向指向右方；如Z 坐标垂直，对单立柱机床，当从主要刀具主轴向立柱看时，+X 运动的方向指向右方，对桥式龙门机床，当从主要主轴向左侧立柱看时，+X 运动的方向指向右方。 在没有主轴的机床上（如牛头刨床），X坐标平行于主要的切削方向，且以该方向为正方向。,卧式镗床,3、机床原点、机床参考点和刀架相关点, 机床零点M（机械原点、机床原点） 在机床上设置的一个固定点，由机床制造厂在机床装配调试时确定。, 机床参考点R（电气原点） 用于对机床运动进行检测、控制的固定位置点。机床参考点的位置是由机床厂确定，其坐标值作为系统参数存储在数控系统中。

5、, 刀架相关点C 机床制造厂在刀架上设置的一个点，当机床回参考点时，刀架相关点与机床参考点重合。,四、数控系统的分类,（一）按数控机床运动轨迹分类, 点位数控系统, 直线数控系统, 轮廓数控系统,五轴联动轮廓加工, 五坐标联动加工,理论上可实现空间在不干涉情况下任何复杂结构零件的加工，如加工曲面变斜角、各种叶轮、闭式叶盘、带有空间斜孔的复杂壳体类零件。,（二）按数控机床伺服系统分类, 开环数控系统, 闭环数控系统, 半闭环数控系统,（三）按数控机床功能水平分类, 经济型数控系统 步进电机、3轴以下联动、10m分辨率、10m/min快进速度。 普及型数控系统 伺服电机、 4轴以下联动、1m分辨率

6、、1020m/min快进速度。 高档型数控系统 伺服电机、 5轴联动、 0.1m分辨率、 100m/min快进速度。,评价数控机床的性能的综合指标: 机床精度- 定位精度 重复定位精度 机床的主轴转速转/分钟, rpm 机床的快速进给毫米/分钟, mm/min. 机床坐标轴数-X Y Z A B C 机床行程及工作台大小-圆形、方、长方 XYZ ABC 机床的脉冲当量-0.001、0.005 、0.01 开、闭环系统- 开、闭、半闭 是否为加工中心及刀库数量 数控系统类别型号- FANUC 、SIEMENS、HEIDENHAIN 等,（四）按数控机床工艺用途分类,五、数控机床的特点及适用范围,

7、 能加工复杂型面的零件，有较强的适应性和柔性； 可保证较高的加工精度，并且产品质量稳定，一致性好； 具有较高的生产效率； 可以改善生产条件，减轻劳动强度； 便于联网实现现代化管理及规模大的自动化生产。,六、数控机床的产生与发展, 第一代1952年 电子管数控机床 第二代1959年 晶体管数控机床 第三代1965年 集成电路数控机床 第四代1970年 小型计算机数控机床 第五代1974年 微型计算机数控机床 第六代1990 基于PC机的数控系统,1952年，美国的PARSONS公司和MIT合作，研制出了世界上第一台数控机床，用于加工航空制造领域的复杂表面零件。1955年，美国空军斥巨资订购了约1

8、00台数控机床，标志着数控机床进入了实用阶段。1958年，美国在世界上又率先研制成功带有自动换刀装置的加工中心。,世界著名的数控系统和数控机床厂商,米拉克龙,20世纪60年代末，前苏联情报机关在美国海军机要部门建立的间谍网不断获得美国核潜艇跟踪苏联潜艇的情报。苏联潜艇的噪音很大，美国海军在200海里以外就能侦测到。要消除潜艇噪音，必须制造出先进的螺旋桨，而这必须要有计算机控制的高精度机床才行。高性能的机床是“巴黎统筹委员会”（由北约国家和日本等15国组成）严格限制的产品，该委员会明文规定，具有三轴以上的数控机床属战略物资，禁止向苏联、东欧等共产主义国家出口。为了改变本国潜艇面临的危险局面，苏联

9、千方百计地从西方获取精密加工方面的高新技术。 1979年底，苏联克格勃通过重金买通东芝公司和挪威康士堡公司。在巨大的商业利益的诱惑下，东芝公司和康士堡公司向苏联提供四台MBP11OS型九轴数控大型船用螺旋桨铣床。这四台精密机床顺利到达苏联并很快发挥作用。到1985年，苏联制造出的新型潜艇噪音仅相当于原来潜艇的10，使美国海军只能在20海里以内才能侦测出来。1986年10月，一艘美国核潜艇因为没有侦测到它正在追踪的苏联潜艇的噪音而与苏联潜艇相撞。,东芝事件, “六五”（19811985年）引进国外技术 “七五”（19861990年）消化吸收 “八五”（19911995年）科技攻关 “九五”（19

10、962000年）产业化攻关,我国数控技术的发展,1958年：开始进行数控机床研制（JCS-018）,国内数控系统主要厂家,第二节 计算机数控系统,一、CNC的工作过程,与运动控制有关的信息转换过程,二、CNC的硬件与软件,CNC装置的硬件组成,华中I型数控系统硬件结构,CNC装置的硬件组成,CNC系统的软件,第三节 数控机床与现代机械制造系统,一、现代机械制造系统, DNC（Distributed Numerical Control）,上世纪80年代之前，DNC(Direct Numerrical Control)指用一台中央计算机控制多台CNC机床，主要解决纸带的制作、管理与维护等问题。 随着计算机、网络技术的发展，DNC概念产生了质的变化。现代DNC指对加工作业进行分散控制与集中监测及管理，并可全方位相互交换信息，是功能强大、全面、可靠的车间信息网络。, 柔性制造系统（FMS/FMC）,柔性制造系统通常由两台以上数控加工设备和自动化物流系统组成，能在计算机系统的控制和管理下，对加工对象、工艺过程、工序内容和生产节拍进行自动调整的自动化制造系统。, 加工子系统 物料储运子系统 刀具子系统 质量检验及监控