重慶科創(chuàng)職業(yè)學(xué)院(項(xiàng)目一)數(shù)控車床基本知識(shí)下

1、下午2時(shí)48分1數(shù)控機(jī)床編程與操作重慶科創(chuàng)職業(yè)學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院陳佰江下午2時(shí)48分2 數(shù)控機(jī)床的種類與常見數(shù)控機(jī)床數(shù)控機(jī)床的種類與常見數(shù)控機(jī)床 數(shù)控機(jī)床的種類數(shù)控機(jī)床的種類 1按工藝方式分類按工藝方式分類1) 1) 金屬切削類數(shù)控機(jī)床金屬切削類數(shù)控機(jī)床這類數(shù)控機(jī)床如數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控鏜床、數(shù)控這類數(shù)控機(jī)床如數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控鏜床、數(shù)控磨床、數(shù)控鉆床、數(shù)控齒輪加工機(jī)床、加工中心等。盡管這磨床、數(shù)控鉆床、數(shù)控齒輪加工機(jī)床、加工中心等。盡管這些機(jī)床在加工工藝方面存在很大差異，具體的控制方法也各些機(jī)床在加工工藝方面存在很大差異，具體的控制方法也各不相同，但它們都適合于單件、小批量和多品種的

2、零件加工，不相同，但它們都適合于單件、小批量和多品種的零件加工，具有很高的生產(chǎn)率和自動(dòng)化具有很高的生產(chǎn)率和自動(dòng)化程度。程度。 下午2時(shí)48分32) 2) 金屬成型類數(shù)控機(jī)床金屬成型類數(shù)控機(jī)床這類數(shù)控機(jī)床如數(shù)控折彎?rùn)C(jī)、數(shù)控彎管機(jī)、數(shù)控沖床等。這類數(shù)控機(jī)床如數(shù)控折彎?rùn)C(jī)、數(shù)控彎管機(jī)、數(shù)控沖床等。3) 3) 數(shù)控特種加工及其他類型機(jī)床數(shù)控特種加工及其他類型機(jī)床這類數(shù)控機(jī)床如數(shù)控線切割機(jī)床、數(shù)控火焰切割機(jī)、數(shù)控這類數(shù)控機(jī)床如數(shù)控線切割機(jī)床、數(shù)控火焰切割機(jī)、數(shù)控三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)、數(shù)控電火花加工機(jī)床等。三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)、數(shù)控電火花加工機(jī)床等。 下午2時(shí)48分4按控制方式分，最常用的數(shù)控機(jī)床可分為以下三類：按控制方式

3、分，最常用的數(shù)控機(jī)床可分為以下三類：1) 1) 開環(huán)數(shù)控機(jī)床開環(huán)數(shù)控機(jī)床這類數(shù)控機(jī)床采用開環(huán)進(jìn)給伺服系統(tǒng)。其數(shù)控裝置發(fā)出的這類數(shù)控機(jī)床采用開環(huán)進(jìn)給伺服系統(tǒng)。其數(shù)控裝置發(fā)出的指令信號(hào)是單向的，沒有檢測(cè)反饋裝置對(duì)運(yùn)動(dòng)部件的實(shí)際位移指令信號(hào)是單向的，沒有檢測(cè)反饋裝置對(duì)運(yùn)動(dòng)部件的實(shí)際位移量進(jìn)行檢測(cè)，不能進(jìn)行運(yùn)動(dòng)誤差的校正，因此步進(jìn)電機(jī)的步距量進(jìn)行檢測(cè)，不能進(jìn)行運(yùn)動(dòng)誤差的校正，因此步進(jìn)電機(jī)的步距角誤差、齒輪和絲杠組成的傳動(dòng)鏈誤差都將直接影響加工零件角誤差、齒輪和絲杠組成的傳動(dòng)鏈誤差都將直接影響加工零件的精度。的精度。 2按控制系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方式分類按控制系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方式分類下午2時(shí)48分5這類機(jī)床通常為經(jīng)濟(jì)型、中

4、小型機(jī)床，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格這類機(jī)床通常為經(jīng)濟(jì)型、中小型機(jī)床，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、調(diào)試方便等優(yōu)點(diǎn)，但通常輸出的扭矩值大小受到限制，而低廉、調(diào)試方便等優(yōu)點(diǎn)，但通常輸出的扭矩值大小受到限制，而且當(dāng)輸入的頻率較高時(shí)，容易產(chǎn)生失步，難以實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)部件的控且當(dāng)輸入的頻率較高時(shí)，容易產(chǎn)生失步，難以實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)部件的控制，因此已不能充分滿足數(shù)控機(jī)床日益提高功率、運(yùn)動(dòng)速度和加制，因此已不能充分滿足數(shù)控機(jī)床日益提高功率、運(yùn)動(dòng)速度和加工精度的控制要求。圖工精度的控制要求。圖1-1是開環(huán)控制的系統(tǒng)框圖。是開環(huán)控制的系統(tǒng)框圖。 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路功率步進(jìn)電動(dòng)機(jī)機(jī)械傳動(dòng)鏈機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件輸入脈沖圖1-1 開環(huán)控制的系統(tǒng)框圖 下

5、午2時(shí)48分6 這類機(jī)床的位置檢測(cè)裝置安裝在進(jìn)給系統(tǒng)末段端的執(zhí)行部件上，該位置檢測(cè)裝置可實(shí)測(cè)進(jìn)給系統(tǒng)的位移量或位置。數(shù)控裝置將位移指令與工作臺(tái)端測(cè)得的實(shí)際位置反饋信號(hào)進(jìn)行比較，根據(jù)其差值不斷控制運(yùn)動(dòng)，使運(yùn)動(dòng)部件嚴(yán)格按照實(shí)際需要的位移量運(yùn)動(dòng)；還可利用測(cè)速元器件隨時(shí)測(cè)得驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，將速度反饋信號(hào)與速度指令信號(hào)相比較，對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速隨時(shí)進(jìn)行修正。這類機(jī)床的運(yùn)動(dòng)精度主要取決于檢測(cè)裝置的精度，與機(jī)械傳動(dòng)鏈的誤差無關(guān)，因此可以消除由于傳動(dòng)部件制造過程中存在的精度誤差給工件加工帶來的影響。圖1-2是閉環(huán)控制的系統(tǒng)框圖。 2) 閉環(huán)數(shù)控機(jī)床閉環(huán)數(shù)控機(jī)床下午2時(shí)48分7比較器功率放大電路直流或交流伺服電動(dòng)

6、機(jī)機(jī)械傳動(dòng)鏈輸入脈沖機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件位置檢測(cè)裝置圖1-2 閉環(huán)控制的系統(tǒng)框圖 下午2時(shí)48分8相比于開環(huán)數(shù)控機(jī)床，閉環(huán)數(shù)控機(jī)床精度更高，速度更快，驅(qū)相比于開環(huán)數(shù)控機(jī)床，閉環(huán)數(shù)控機(jī)床精度更高，速度更快，驅(qū)動(dòng)功率更大，但是，這類機(jī)床價(jià)格昂貴，對(duì)機(jī)床結(jié)構(gòu)及傳動(dòng)鏈依然動(dòng)功率更大，但是，這類機(jī)床價(jià)格昂貴，對(duì)機(jī)床結(jié)構(gòu)及傳動(dòng)鏈依然提出了嚴(yán)格的要求。傳動(dòng)鏈的剛度、間隙，導(dǎo)軌的低速運(yùn)動(dòng)特性，提出了嚴(yán)格的要求。傳動(dòng)鏈的剛度、間隙，導(dǎo)軌的低速運(yùn)動(dòng)特性，機(jī)床結(jié)構(gòu)的抗振性等因素都會(huì)增加系統(tǒng)調(diào)試?yán)щy。閉環(huán)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和機(jī)床結(jié)構(gòu)的抗振性等因素都會(huì)增加系統(tǒng)調(diào)試?yán)щy。閉環(huán)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和調(diào)整得不好，很容易造成系統(tǒng)的不穩(wěn)定。所以，閉環(huán)控制數(shù)控

7、機(jī)床調(diào)整得不好，很容易造成系統(tǒng)的不穩(wěn)定。所以，閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床主要用于一些精度要求很高的鏜銑床、超精車床、超精磨床等。主要用于一些精度要求很高的鏜銑床、超精車床、超精磨床等。 下午2時(shí)48分9這類機(jī)床的檢測(cè)元件裝在驅(qū)動(dòng)電機(jī)或傳動(dòng)絲杠的端部，這類機(jī)床的檢測(cè)元件裝在驅(qū)動(dòng)電機(jī)或傳動(dòng)絲杠的端部，可間接測(cè)量執(zhí)行部件的實(shí)際位置或位移。這種系統(tǒng)的閉環(huán)環(huán)可間接測(cè)量執(zhí)行部件的實(shí)際位置或位移。這種系統(tǒng)的閉環(huán)環(huán)路內(nèi)不包括機(jī)械傳動(dòng)環(huán)節(jié)，控制系統(tǒng)的調(diào)試十分方便，因此路內(nèi)不包括機(jī)械傳動(dòng)環(huán)節(jié)，控制系統(tǒng)的調(diào)試十分方便，因此可以獲得穩(wěn)定的控制特性。由于采用高分辨率的測(cè)量元件，可以獲得穩(wěn)定的控制特性。由于采用高分辨率的測(cè)量元件，

8、如脈沖編碼器，因此可以獲得比較滿意的精度與速度。半閉如脈沖編碼器，因此可以獲得比較滿意的精度與速度。半閉環(huán)數(shù)控機(jī)床可以獲得比開環(huán)系統(tǒng)更高的精度，但由于機(jī)械傳環(huán)數(shù)控機(jī)床可以獲得比開環(huán)系統(tǒng)更高的精度，但由于機(jī)械傳動(dòng)鏈的誤差無法得到消除或校正，因此它的位移精度比閉環(huán)動(dòng)鏈的誤差無法得到消除或校正，因此它的位移精度比閉環(huán)系統(tǒng)的要低。大多數(shù)數(shù)控機(jī)床采用半閉環(huán)控制系統(tǒng)。圖系統(tǒng)的要低。大多數(shù)數(shù)控機(jī)床采用半閉環(huán)控制系統(tǒng)。圖1-3是半閉環(huán)控制的系統(tǒng)框圖。是半閉環(huán)控制的系統(tǒng)框圖。 3) 半閉環(huán)數(shù)控機(jī)床半閉環(huán)數(shù)控機(jī)床下午2時(shí)48分10比較器輸入脈沖前置及功率放大電路直流或交流伺服電動(dòng)機(jī)脈沖編碼器機(jī)械傳動(dòng)鏈機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件

9、圖1-3 半閉環(huán)控制的系統(tǒng)框圖 下午2時(shí)48分113按控制系統(tǒng)功能水平分按控制系統(tǒng)的功能水平，可以把數(shù)控機(jī)床分為經(jīng)濟(jì)型、普及型、高級(jí)型三類，主要由技術(shù)參數(shù)、功能指標(biāo)、關(guān)鍵部件的功能水平來決定。這些指標(biāo)具體包括CPU性能、分辨率、進(jìn)給速度、伺服性能、通信功能、聯(lián)動(dòng)軸數(shù)等。1) 經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床這類數(shù)控機(jī)床通常為低檔數(shù)控機(jī)床，一般采用8位CPU或單片機(jī)控制，分辨率為10 m，進(jìn)給速度為615 m/min，采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，具有RS232接口。低檔數(shù)控機(jī)床最多聯(lián)動(dòng)軸數(shù)為二軸或三軸，具有簡(jiǎn)單CRT字符顯示或數(shù)碼管顯示功能，無通信功能。 下午2時(shí)48分12這類數(shù)控機(jī)床通常為中檔數(shù)控機(jī)床，一般

10、采用16位或更高性能的CPU，分辨率在1 m以內(nèi)，進(jìn)給速度為1524 m/min，采用交流或直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)；聯(lián)動(dòng)軸數(shù)為35軸；有較齊全的CRT顯示及很好的人機(jī)界面，大量采用菜單操作，不僅有字符，還有平面線性圖形顯示功能、人機(jī)對(duì)話、自診斷等功能；具有RS232或DNC接口，通過DNC接口，可以實(shí)現(xiàn)幾臺(tái)數(shù)控機(jī)床之間的數(shù)據(jù)通信，也可以直接對(duì)幾臺(tái)數(shù)控機(jī)床進(jìn)行控制。 2) 普及型數(shù)控機(jī)床普及型數(shù)控機(jī)床下午2時(shí)48分13這類數(shù)控機(jī)床通常為高檔數(shù)控機(jī)床，一般采用32位或64位CPU，并采用精簡(jiǎn)指令集RISC作為中央處理單元，分辨率可達(dá)0.1 m，進(jìn)給速度為15100 m/min，采用數(shù)字化交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)

11、，聯(lián)動(dòng)軸數(shù)在五軸以上，有三維動(dòng)態(tài)圖形顯示功能。高檔數(shù)控機(jī)床具有高性能通信接口，具備聯(lián)網(wǎng)功能，通過采用MAP(制造自動(dòng)化協(xié)議)等高級(jí)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)或Ethernet (以太網(wǎng))，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程故障診斷和維修，為解決不同類型不同廠家生產(chǎn)的數(shù)控機(jī)床的聯(lián)網(wǎng)和數(shù)控機(jī)床進(jìn)入FMS(柔性制造系統(tǒng))和CIMS(計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng))等制造系統(tǒng)創(chuàng)造了條件。3) 高級(jí)型數(shù)控機(jī)床高級(jí)型數(shù)控機(jī)床下午2時(shí)48分14上述這種分類方式?jīng)]有嚴(yán)格的界限，經(jīng)濟(jì)型數(shù)控是相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)上述這種分類方式?jīng)]有嚴(yán)格的界限，經(jīng)濟(jì)型數(shù)控是相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)數(shù)控而言的，在不同時(shí)期、不同國(guó)家的含義是不一樣的。區(qū)別于經(jīng)數(shù)控而言的，在不同時(shí)期、不同國(guó)家的含義是不一樣的。區(qū)別于經(jīng)濟(jì)型數(shù)控，把功能比較齊全的數(shù)控系統(tǒng)稱為全功能數(shù)控，也稱為標(biāo)濟(jì)型數(shù)控，把功能比較