数控机床概述1.ppt

1、项目1 数控机床概述,项目1 数控机床概述,任务1.1 认识数控机床 认识数控机床 了解数控机床的构成 了解数控机床的工作原理 掌握数控机床坐标系的建立方法,1.1 数控机床的基本概念,1.1.1 数控及数控技术,数控（Numerical Control，NC） 数字控制，用数字、字母和符号构成的数字化信号对机床运动及其加工过程进行控制的一种方法。 数控技术 用数字化信息进行自动控制的技术,1.1.1 数控及数控技术,1.1.1 数控及数控技术,1.1.1 数控及数控技术,1.1.1 数控及数控技术,1.1.1 数控及数控技术,数控机床与普通机床比较： 数控机床在普通机床基础上增加了对机床运动

2、和动作自动控制 的功能部件，使数控机床能够自动完成 对零件加工的全过程。,其控制的媒介：数字程序（学习重点）,二、不同加工方式示例,成型零件,成形车刀,仿型加工,靠模板,数控加工,采用数控机床加工零件时,只需要将零件图形和工艺参数、加工步骤等以数字信息的形式，编成程序代码输入到机床控制系统中，数控机床便按照事先编好的加工程序,自动地对被加工零件进行加工.,1.1.2 数控系统 数控装置 硬件数控系统 主轴驱动 进给驱动装置 专用计算机 输入/输出设备 计算机数控系统 PLC 存储器 主轴驱动及进给驱动,CNC系统构成,CNC装置 控制软件 (软件功能) 硬件电路 (硬件功能),主轴伺服单元,主

3、轴 驱动装置,可编程控制器,进给伺服单元,进给 驱动装置,测量装置(位置速度),程 序,操作面板,输入输出设备,机 床,M.S.T辅助指令信号,主轴电机,主轴动作,完成进给动作,PLC,完成开关动作,伺服驱动系统,进给电机 电机,信号转换放大,1. 2 数控机床加工零件的工作过程及其组成,（1）编写加工程序 （2）将编写的加工程序输入数控装置 （3）数控装置进行译码、运算处理，并向各坐标轴的伺服驱动装置和辅助机能控制装置输出相应的控制信号，以控制机床各部件的运动。 （4）在运动过程中，数控系统需要随时检测机床的坐标轴位置、行程开关的状态，并与程序的要求相比较，以决定下一步的动作，直到加工出合格

4、的零件为止。 （5）对机床动作和加工程序进行调整。,1.2.1数控机床加工零件的工作过程,形（零件图纸）,编写数控程序,程序输入,CNC系统发出脉冲信号,驱动机床各部件完成零件的加工,零件图纸的工艺处理,数(数控程序）,形（成型零件）,数学处理,数控机床的工作过程,将加工程序翻译成便于计算机处理的格式,包括刀具补偿（长度、半径、磨损补偿）、速度计算和辅助指令的处理,经插补运算可确定各坐标轴的进给速度、方向和位移量，并以脉冲信号的方式传输给伺服系统。,传输主轴的变速、换向、启停；刀具的选择和交换；工件夹紧和松开、冷却液启停等辅助指令,1.2.2数控机床的组成,辅助控制装置,伺服系统,1.程序载体

5、 以指令的形式记载各种加工信息，将这些信息输入到数控装置，控制数控机床对零件的切削加工。,手动,通过控制面板，在MDI或编辑操作 状态下从键盘输入。,利用通信的方式，可实现与计算机或 其他数控机床间的信息交互。,自动,输入装置 作用：输入程序（人机）、控制参数、补偿量等 方式：键盘输入 纸带输入（穿孔纸带） 磁盘输入（硬盘、软盘、U盘） 网络通讯(RS232、DNC、TCP/IP）,2.数控装置数控机床的核心,2. 数控装置（NC)_数控机床大脑 作用：数控机床核心部件（战略物资、东芝事件） 接受输入信息 运算与处理(译码、运算、逻辑处理) 产生输出脉冲（动作、运动指令） 计算机的功能 CNC

6、：计算机数字控制装置,3.伺服系统 数控机床的动力装置 作用：接受数控装置的输出 驱动与放大 实现电机转换 数控系统的执行部分，接受CNC装置的指令信号，转换和放大后驱动机床运动部件。 进给伺服系统实现零件加工所需的成型运动，控制机床移动部件的位置和速度； 主轴伺服系统实现零件加工的切削运动，控制机床主轴的转速。 测量反馈装置减少误差，提高加工精度。包括位置和速度测量装置。,4.检测反馈系统 用来检测机床的实际运动参数，同时反馈给数控装置。 常用的检测装置：光电编码器、测速发电机、光栅尺。,a）编码器,b）光栅尺,5.机床主体 包括机床的主运动部件、执行部件和基础部件。 如主轴、滚动导轨、滚珠

7、丝杠、工作台（或刀架）、底座、立柱等。,插补 在被加工轨迹的起点和终点之间，进行“数据密化”，并求取中间点 坐标，然后利用已知线性逼近的过程。,1.3 数控机床的加工原理,1.4 数控机床的坐标系,1.4 .1 机床坐标轴的命名,标准规定，X、Y、Z表示直线进给坐标轴， X、Y、Z坐标轴的相互关系用右手定则决定。,1.4.2 坐标轴判定的方法和步骤,1.坐标轴命名原则,（1）不论机床的具体结构，一律看做是零件固定，刀具运动。 （2）机床的直线坐标轴X、Y、Z的判定顺序是：先X轴、再Z轴、最后按右手定则判定Y轴。 （3）运动方向的规定：增大刀具与工件距离的方向即为各坐标轴的正方向。 （4）坐标轴

8、名不带的表示刀具运动,带的表示工件运动。,2. 坐标轴判定的方法和步骤,1）先确定Z轴。 以平行于机床主轴的刀具运动坐标为Z轴， Z轴正方向是使刀具远离工件的方向。 如果机床有几个主轴，则选一个垂直于工件装夹平面的主轴方向为Z坐标方向。 如果没有主轴或主轴能摆动，则规定垂直于工件装夹表面的坐标轴为Z轴。 2）再确定X轴 X轴为水平方向且垂直于Z轴并平行于工件的装夹面。正方向也是使刀具远离工件的方向。 （1）工件做旋转运动：X轴为径向方向 （2）刀具做旋转运动 a.主轴垂直 b.主轴水平 3） 最后确定Y轴 可按右手定则定出Y轴正方向。 4）A、B、C旋转轴 A、B、C的正方向可按右手螺旋定则确

9、定。,机床操作时注意,操作面板上各轴的标示与机床坐标系的规定是一致的(P18) 操作数控车床时各轴的移动方向与规定一致。 操作数控铣床时注意X、Y轴实际移动方向与规定方向相反。,1.4.3 基本术语,1.机床坐标系 机床坐标系是机床上固有的坐标系，是用来确定工件坐标系的基本坐标系，是确定刀具或工件位置的参考系，并建立在机床原点上。 2.工件坐标系 编程人员在编程时设定的坐标系，也称为编程坐标系。工件坐标系坐标轴的确定与机床坐标系坐标轴方向一致。,3.机床原点 机床原点就是机床坐标系的原点。它是机床上的一个固定的点，由制造厂家确定。(是数控机床位置控制的参照点) 数控车床 的机床原点多定在主轴前

10、端面的中心。 数控铣床 的机床原点位置因生产厂家而异，有的设置在机床工作台中心，有的设置在进给行程范围的正极限点。可由机床用户手册中查到。,4.机床参考点 是用于对机床移动部件与刀具相对运动的测量系统 进行定标与控制的点，是用来确立机床坐标系的参照点（各坐标轴测量的起点）。也是机床上固有的点.,为什么要设立机床参考点? 数控系统的处理器能计算所有坐标轴相对于机床原点的位移量，但系统通电时并不知道各轴测量的起点，每个坐标轴的机械行程是由最大限位开关和最小限位开关来限定的。 为了正确地在机床工作时建立机床坐标系,通常在每个坐标轴的移动范围内设置一个测量起点(即机床参考点). 所以,数控机床开机启动

11、时，通常都要进行返回参考点操作，进行一次位置校准，以正确地在机床工作时建立机床坐标系。,机床参考点位置,参考点一般地都是设定在各轴正向行程极限点的位置上。该位置是在每个轴上用档块和限位开关精确地预先调整好的，它相对于机床原点的坐标是一个已知数，一个固定值。 参考点与机床原点的位置可以重合，也可以不重合，通过机床参数指定参考点到机床原点的距离。,机床原点与参考点图示,通常在数控车床上,机床参考点和机床原点不重合。,通常在数控铣床上机床原点和机床参考点是重合的,5.工件坐标系原点 是指零件被装夹好后，相应的编程原点在机床坐标系中的位置。（也有称加工原点）,编程坐标系一般供编程使用，确定编程坐标系时

12、不必考虑工件毛坯在机床上的实际装夹位置,可以说：当数控程序用于加工时，编程坐标系在机床上就表现为工件坐标系，编程原点就为工件原点。 工件原点是零件安装好后,通过“对刀”找正确定的.,工件原点一般按如下原则选取： 1、工件原点应选在工件图样的尺寸基准上。便于计算,简化编程. 2、能使工件方便地装夹、测量和检验。 3、尽量选在尺寸精度、光洁度比较高的工件表面上. 4、对于有对称几何形状的零件，工件原点最好选在对称中心点上。 车床的工件原点 一般设在主轴中心线上，多定在工件的左端面或右端面。 铣床的工件原点，一般设在工件外轮廓的某一个角上或工件对称中心或轴心线处，进刀深度方向上的零点，大多取在工件表

13、面。,1.5 数控机床的安全规则1. 人身安全2.机床和刀具安全3.加工安全措施4.车间环境安全,几个数控加工常用术语,1、坐标联动加工 数控机床加工时的横向、纵向等进给量都是以轴坐标数据控制的。如：两坐标车床、三坐标铣床、五轴加工中心等。 坐标联动：坐标轴的非独立运动。即：一个轴的运动要受到其它轴运动的制约。,2、脉冲当量 脉冲当量:单位脉冲作用下进给轴移动的距离。 单位：mm/脉冲 如0.001mm/P 脉冲当量的大小与数控系统的水平有关。 0.050.001 脉冲产生：运动控制指令（自动）、按键触发或手摇脉冲发生器（手动操作）,3、进给速度与速度修调 进给速度：单位时间内坐标轴移动的距离。 （加工时刀具相对于工件的移动速度） 单位：mm/min mm/r 速度修调：通过修调倍率对速度进行适量 修调。 数控机床在加工过程中能通过速度修调实时调整进给速度和主轴转速，便于加工。,4. 插补运算,在组成轨迹的直线段或曲线段的起点和终点之间，按一定的算法进行数据点的密化工作，以确定一些中间点的方法就称之为“插补”。 计算插补点的运算称为插补运算. 插补运算的任务就是把这种实时计算出的各个轴的位移指令输入伺服系统,实现成形运动.,逐点比较法,逐点比较法插补运算是以区域判别为特征，每走一步都要将加工点的