数控技术基础培训课件(ppt 62页).ppt

1、1,数控技术基础,2,3,4,5,6,立式加工中心,7,卧式加工中心,8,数控车削中心,9,10,11,12,1.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,13,发展历史,20世纪40年代初，John T. 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。,14,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

2、控的许多功能由软件程序实现的计算机数控（CNC：Computer Numerical Control）系统，称为第四代系统。,15,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FMS 1974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。,16,数控机床的工作原理和组成,数控机床的工作原理,P0,P1,P1,P0,a0,a1,a2,a3,a4,a5,a0,a1,a2,a3,a4,数控系统将刀具运动轨迹在工

3、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,17,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,18,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,19,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,20,金属成型类数控机床,数控折弯机,数控弯管机,21,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

4、,22,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,23,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,24,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,25,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,26,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

5、机,工作台,丝杠,齿轮箱,编码器,位置反馈,编码器,27,数控机床分类,28,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,29,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,0,50,100,工件复杂度,产品件数,普通机床,数控机床,专用机床,30,2.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,31,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,32,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

6、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,Y,N,逐点比较法工作循环,33,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,X,O,Y,P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。,34,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,X,O,Y,当Fi 0时，加工点处在直线上方，为减少与直线轮

7、廓的偏差，刀具应向X方向进给一步； 当F i 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）,35,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,X,O,Y,若Fi 0，沿X方向走一步，到达（Xi1，Yi1）点 新的偏差值为,若Fi 0，沿Y方向走一步，到达（Xi1，Yi1）点 新的偏差值为,36,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,X,O,Y,计数长度N 为两个方向进给步数

8、之和， 每送出一个进给脉冲，都要进行N1计算，即计数长度减1，当计数长度减到零时，即N0时，表示到达终点，插补结束。,37,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, F0 NXeYe,F0？,Y走一步,X走一步,N1N,FYeF,FXeF,N0？,插补结束,Y,N,N,Y,38,例 设欲加工第一象限直线OE，起点在原点，终点坐标Xe5， 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,X,Y,O,E(5, 3),1,2,3,4,5,6,7,8,39,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Xe5， Ye 3，试写出插补计算过程

9、并绘制插补轨迹。,X,Y,O,E(5, 3),1,2,3,4,5,6,7,8,40,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,41,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）,R,X,O,Y,F0,F0,偏差判别函数Fi为,若Fi0，加工点P 位于圆弧SE 上； 若Fi0，加工点P 位于圆弧SE 外侧； 若Fi0，加工点P 位于圆弧SE 内侧。,42,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）,R,X,O,Y,F0,F0,对于第一象限的逆圆， 当Fi0时，应向X方向进给

10、一步； 当Fi0时，应向Y方向进给一步。,43,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）,R,X,O,Y,F0,F0,若Fi0，沿X方向走一步，到达（Xi1，Y i1）点，,若Fi0，沿Y方向走一步，到达（Xi1，Y i1）点，,44,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）,R,X,O,Y,F0,F0,每进给一步，进行N1计算，直至N0停止插补。,45,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, F0 NXeXsYeYs,F0？,Y走一

11、步,X走一步,N1N,F2X1F X1X,F2Y1F Y1Y,N0？,插补结束,Y,N,N,Y,46,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。,47,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。,48,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。,X,Y,O,S(8,6),E(0,10),49,逐点比较插补法,逐点比较法圆弧插补 其他象限的圆

12、弧插补,X,Y,O,F0 F0,50,逐点比较插补法,逐点比较法圆弧插补 圆弧过象限问题,NR1,NR2,NR3,NR4,X=0,Y=0,X=0,Y=0,SR1,SR4,SR3,SR2,Y=0,X=0,Y=0,X=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,51,数字积分插补法,数字积分法的基本原理,v,t,t0,tn,ti,v=f(t),t,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。,52

13、,数字积分插补法,DDA法直线插补,X,Y,O,E(Xe, Ye),v,vX,vY,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t，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。,53,数字积分插补法,DDA法直线插补,X,Y,O,E(Xe, Ye),v,vX,vY,若经过m次累加后，X，Y分别都到达终点E（Xe，Ye）,一般取,54,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,X,X轴溢出脉冲,Y,

14、Y轴溢出脉冲,t,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, t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t，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X（或Y）， 而余数仍寄存在积分累加器中。,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。,56,例 设直线OE的起点在原点O（0，0）

15、，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。,X,O,Y,1,2,3,4,5,6,1,2,3,4,E,57,数字积分插补法,DDA法圆弧插补,A,B,v,vY,vX,R,X,O,Y,P,58,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,X,X轴溢出脉冲,Y,Y轴溢出脉冲,t,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