第一章數(shù)控技術(shù)概述

1、1 濟(jì)南大學(xué)濟(jì)南大學(xué) 機械學(xué)院機械學(xué)院數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)21.0.1 課程說明課程說明 以掌握數(shù)控技術(shù)的基本概念和基本原理以掌握數(shù)控技術(shù)的基本概念和基本原理為重點，同時結(jié)合代表先進(jìn)數(shù)控技術(shù)的數(shù)控為重點，同時結(jié)合代表先進(jìn)數(shù)控技術(shù)的數(shù)控設(shè)備設(shè)備數(shù)控機床，通過實驗和理論教學(xué)相數(shù)控機床，通過實驗和理論教學(xué)相結(jié)合，實現(xiàn)對數(shù)控技術(shù)的深入學(xué)習(xí)。結(jié)合，實現(xiàn)對數(shù)控技術(shù)的深入學(xué)習(xí)。 本課程的先修課程有：微機原理與應(yīng)用，本課程的先修課程有：微機原理與應(yīng)用，微機接口技術(shù)，微機控制技術(shù)，機電傳動控微機接口技術(shù)，微機控制技術(shù)，機電傳動控制。制。 3 推薦教材及主要參考書推薦教材及主要參考書 數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù) 張建綱，華中科

2、技出版社張建綱，華中科技出版社 機床數(shù)控技術(shù)機床數(shù)控技術(shù) 劉文信，機械工業(yè)出版社劉文信，機械工業(yè)出版社 微機數(shù)控系統(tǒng)微機數(shù)控系統(tǒng) 黃大貴，電子科技出版社黃大貴，電子科技出版社 課程考核方案課程考核方案 考試方式考試方式: :閉卷。閉卷。 出勤率、作業(yè)和課堂表現(xiàn)占總成績的出勤率、作業(yè)和課堂表現(xiàn)占總成績的20%20%， 結(jié)課考試成績占總成績的結(jié)課考試成績占總成績的80%80%。1.0.1 課程說明課程說明4 數(shù)控機床的組成及工作原理數(shù)控機床的組成及工作原理 零件加工程序的編制零件加工程序的編制 數(shù)控裝置的插補原理數(shù)控裝置的插補原理 檢測反饋裝置檢測反饋裝置 伺服驅(qū)動裝置伺服驅(qū)動裝置 數(shù)控裝置數(shù)控裝

3、置1.0.2 主要內(nèi)容主要內(nèi)容5 通過本課程的教學(xué)，了解數(shù)控技術(shù)在通過本課程的教學(xué)，了解數(shù)控技術(shù)在機床中的應(yīng)用，掌握數(shù)控機床的工作原理機床中的應(yīng)用，掌握數(shù)控機床的工作原理，掌握簡單零件的數(shù)控編程及加工，掌握，掌握簡單零件的數(shù)控編程及加工，掌握數(shù)控插補原理，掌握數(shù)控機床常用的檢測數(shù)控插補原理，掌握數(shù)控機床常用的檢測、驅(qū)動、控制系統(tǒng)，了解數(shù)控機床的結(jié)構(gòu)、驅(qū)動、控制系統(tǒng)，了解數(shù)控機床的結(jié)構(gòu)特點。特點。1.0.3 目的要求目的要求6 第一章第一章緒緒 論論7數(shù)字控制數(shù)字控制 是一種借助數(shù)字、字符或其它符號對某一工作過是一種借助數(shù)字、字符或其它符號對某一工作過程進(jìn)行可編程控制的自動化方法。程進(jìn)行可編程控

4、制的自動化方法。特點：柔性好，可實現(xiàn)復(fù)雜控制，可同時控制多路信號特點：柔性好，可實現(xiàn)復(fù)雜控制，可同時控制多路信號數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù) 采用數(shù)字控制的方法對某一工作過程實現(xiàn)自動控采用數(shù)字控制的方法對某一工作過程實現(xiàn)自動控制的技術(shù)。制的技術(shù)。數(shù)控機床數(shù)控機床 是采用數(shù)字控制技術(shù)對機床的加工過程進(jìn)行自動是采用數(shù)字控制技術(shù)對機床的加工過程進(jìn)行自動控制的一類機床。它是數(shù)控技術(shù)典型應(yīng)用的例子?？刂频囊活悪C床。它是數(shù)控技術(shù)典型應(yīng)用的例子。數(shù)控系統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng) （NCNC）實現(xiàn)數(shù)字控制的裝置。）實現(xiàn)數(shù)字控制的裝置。計算機數(shù)控系統(tǒng)計算機數(shù)控系統(tǒng)(CNC) (CNC) 以計算機為核心的數(shù)控系統(tǒng)。以計算機為核心的數(shù)控系統(tǒng)。

5、1.1數(shù)控技術(shù)與數(shù)控機床數(shù)控技術(shù)與數(shù)控機床1.1.1基本概念基本概念8 數(shù)控技術(shù)最早在機床行業(yè)中得到應(yīng)用，技術(shù)也數(shù)控技術(shù)最早在機床行業(yè)中得到應(yīng)用，技術(shù)也最成熟，但它不僅僅局限于機床這個行業(yè)，在日最成熟，但它不僅僅局限于機床這個行業(yè)，在日常生活和工業(yè)生產(chǎn)的各個領(lǐng)域都得到廣泛應(yīng)用。常生活和工業(yè)生產(chǎn)的各個領(lǐng)域都得到廣泛應(yīng)用。數(shù)控技術(shù)的典型應(yīng)用數(shù)控技術(shù)的典型應(yīng)用在物料搬運中的應(yīng)用在物料搬運中的應(yīng)用在機器人中的應(yīng)用在機器人中的應(yīng)用在汽車生產(chǎn)中的應(yīng)用在汽車生產(chǎn)中的應(yīng)用在數(shù)控機床中的應(yīng)用在數(shù)控機床中的應(yīng)用9適應(yīng)性強適應(yīng)性強精度高，質(zhì)量穩(wěn)定精度高，質(zhì)量穩(wěn)定生產(chǎn)效率高生產(chǎn)效率高能實現(xiàn)復(fù)雜的運動能實現(xiàn)復(fù)雜的運動良

6、好的經(jīng)濟(jì)效益良好的經(jīng)濟(jì)效益有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化1.1.2 1.1.2 數(shù)控機床的加工特點數(shù)控機床的加工特點10 機床 I/O 電路和裝置 測量裝置 主軸驅(qū)動裝置 進(jìn)給驅(qū)動裝置 主軸伺服單元 進(jìn)給伺服單元 計算機數(shù) 控 裝 置 操作面板 PLC 計算機數(shù)控系統(tǒng)計算機數(shù)控系統(tǒng) 機機 床床 輔助控制機構(gòu) 進(jìn)給傳動機構(gòu) 主運動機構(gòu) 鍵盤 輸入輸出 設(shè)備 1.1.3 1.1.3 數(shù)控系統(tǒng)與數(shù)控機床的組成數(shù)控系統(tǒng)與數(shù)控機床的組成 11各組成部分作用各組成部分作用 操作面板操作面板它是操作人員與數(shù)控裝置它是操作人員與數(shù)控裝置進(jìn)行信息交流的工具。進(jìn)行信息交流的工具。組成組成：按鈕站、狀

7、態(tài)燈、：按鈕站、狀態(tài)燈、按鍵陣列（功能與計算機按鍵陣列（功能與計算機鍵盤一樣）和顯示器。它鍵盤一樣）和顯示器。它是數(shù)控機床特有部件。是數(shù)控機床特有部件。12 控制介質(zhì)與輸入輸出設(shè)備控制介質(zhì)與輸入輸出設(shè)備控制介質(zhì)控制介質(zhì)是記錄零件加工程序的媒介是記錄零件加工程序的媒介輸入輸出設(shè)備輸入輸出設(shè)備是是CNCCNC系統(tǒng)與外部設(shè)備進(jìn)行交互裝置。系統(tǒng)與外部設(shè)備進(jìn)行交互裝置。交互的信息通常是零件加工程序。交互的信息通常是零件加工程序。通訊通訊 現(xiàn)代的數(shù)控系統(tǒng)除采用輸入輸出設(shè)備進(jìn)行信息現(xiàn)代的數(shù)控系統(tǒng)除采用輸入輸出設(shè)備進(jìn)行信息交換外，一般都具有用通訊方式進(jìn)行信息交換的能力。交換外，一般都具有用通訊方式進(jìn)行信息交換

8、的能力。它們是實現(xiàn)它們是實現(xiàn)CAD/CAMCAD/CAM的集成、的集成、FMSFMS和和CIMSCIMS的基本技術(shù)。的基本技術(shù)。采用的方式有：串行通訊、網(wǎng)絡(luò)通訊采用的方式有：串行通訊、網(wǎng)絡(luò)通訊 （internetinternet，LANLAN）等）等各組成部分作用各組成部分作用 13CNCCNC裝置裝置(CNC(CNC單元單元) ) 組成：組成：計算機系統(tǒng)、位置控制板、計算機系統(tǒng)、位置控制板、PLCPLC接口板，通訊接口板，通訊接口板、特殊功能模塊以及相應(yīng)的控制軟件。接口板、特殊功能模塊以及相應(yīng)的控制軟件。作用：作用：根據(jù)輸入的零件加工程序進(jìn)行相應(yīng)的處理（如根據(jù)輸入的零件加工程序進(jìn)行相應(yīng)的處理

9、（如運動軌跡處理、機床輸入輸出處理等），然后輸出運動軌跡處理、機床輸入輸出處理等），然后輸出控制命令到相應(yīng)的執(zhí)行部件控制命令到相應(yīng)的執(zhí)行部件( (伺服單元、驅(qū)動裝置伺服單元、驅(qū)動裝置和和PLCPLC等等) )，所有這些工作是由，所有這些工作是由CNCCNC裝置內(nèi)硬件和軟裝置內(nèi)硬件和軟件協(xié)調(diào)配合，合理組織，使整個系統(tǒng)有條不紊地進(jìn)件協(xié)調(diào)配合，合理組織，使整個系統(tǒng)有條不紊地進(jìn)行工作的，行工作的，CNCCNC裝置是裝置是CNCCNC系統(tǒng)的核心。系統(tǒng)的核心。各組成部分作用各組成部分作用 14伺服單元、驅(qū)動裝置和測量裝置伺服單元、驅(qū)動裝置和測量裝置 1 1）伺服單元和驅(qū)動裝置）伺服單元和驅(qū)動裝置主軸伺服驅(qū)

10、動裝置和主軸電機、進(jìn)給伺服驅(qū)動裝置和主軸伺服驅(qū)動裝置和主軸電機、進(jìn)給伺服驅(qū)動裝置和進(jìn)給電機進(jìn)給電機2 2）測量裝置）測量裝置 位置和速度測量裝置，實現(xiàn)進(jìn)給伺服系統(tǒng)的閉環(huán)控制位置和速度測量裝置，實現(xiàn)進(jìn)給伺服系統(tǒng)的閉環(huán)控制作用：保證靈敏、準(zhǔn)確地跟蹤作用：保證靈敏、準(zhǔn)確地跟蹤CNCCNC裝置指令。裝置指令。各組成部分作用各組成部分作用 15PLCPLC、機床、機床I/OI/O電路和裝置電路和裝置 PLC PLC ：用于完成與邏輯運算有關(guān)順序動作的：用于完成與邏輯運算有關(guān)順序動作的I/OI/O控制控制機床機床I/OI/O電路和裝置：實現(xiàn)電路和裝置：實現(xiàn)I/OI/O控制的執(zhí)行部件，由繼控制的執(zhí)行部件，由

11、繼電器、電磁閥、行程開關(guān)、接觸器等組成的邏輯電路電器、電磁閥、行程開關(guān)、接觸器等組成的邏輯電路功能：接受功能：接受CNCCNC的的M M、S S、T T指令，對其進(jìn)行譯碼并轉(zhuǎn)換指令，對其進(jìn)行譯碼并轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的控制信號，控制輔助裝置完成機床相應(yīng)的開成對應(yīng)的控制信號，控制輔助裝置完成機床相應(yīng)的開關(guān)動作；關(guān)動作； 接受操作面板和機床側(cè)的接受操作面板和機床側(cè)的I/OI/O信號，送給信號，送給CNCCNC裝置，經(jīng)其處理后，輸出指令控制裝置，經(jīng)其處理后，輸出指令控制CNCCNC系統(tǒng)的工作系統(tǒng)的工作狀態(tài)和機床的動作。狀態(tài)和機床的動作。各組成部分作用各組成部分作用 16 機床機床 機床：數(shù)控機床的主體，是實現(xiàn)

12、制造加工的執(zhí)行部件機床：數(shù)控機床的主體，是實現(xiàn)制造加工的執(zhí)行部件組成：由主運動部件、進(jìn)給運動部件（工作臺、拖板組成：由主運動部件、進(jìn)給運動部件（工作臺、拖板以及相應(yīng)的傳動機構(gòu)）、支承件（立柱、床身等）以以及相應(yīng)的傳動機構(gòu)）、支承件（立柱、床身等）以及特殊裝置（刀具自動交換系統(tǒng)、工件自動交換系統(tǒng)）及特殊裝置（刀具自動交換系統(tǒng)、工件自動交換系統(tǒng)）和輔助裝置（如排屑裝置等）。和輔助裝置（如排屑裝置等）。各組成部分作用各組成部分作用 171.1.4 1.1.4 數(shù)控機床的分類數(shù)控機床的分類 1 1、按工藝用途分類、按工藝用途分類切削加工類：切削加工類：數(shù)控鏜銑床、數(shù)控車床、數(shù)控磨床、加數(shù)控鏜銑床、數(shù)控

13、車床、數(shù)控磨床、加工中心、數(shù)控齒輪加工機床、工中心、數(shù)控齒輪加工機床、FMCFMC等。等。成型加工類：成型加工類：數(shù)控折彎機、數(shù)控彎管機等。數(shù)控折彎機、數(shù)控彎管機等。特種加工類：特種加工類：數(shù)控線切割機、電火花加工機、激光加數(shù)控線切割機、電火花加工機、激光加工機等。工機等。其它類型：其它類型：數(shù)控裝配機、數(shù)控測量機、機器人等。數(shù)控裝配機、數(shù)控測量機、機器人等。181.1.4 1.1.4 數(shù)控機床的分類數(shù)控機床的分類 2 2、按控制功能分類、按控制功能分類1 1）點位控制數(shù)控系統(tǒng)）點位控制數(shù)控系統(tǒng)特點：僅能實現(xiàn)刀具相對于工件從一點到另一點的精特點：僅能實現(xiàn)刀具相對于工件從一點到另一點的精確定位運

14、動，對軌跡不作控制要求，運動過程中不進(jìn)確定位運動，對軌跡不作控制要求，運動過程中不進(jìn)行任何加工。適用：數(shù)控鉆床、數(shù)控鏜床、數(shù)控沖床行任何加工。適用：數(shù)控鉆床、數(shù)控鏜床、數(shù)控沖床和數(shù)控測量機。和數(shù)控測量機。192 2）輪廓控制數(shù)控系統(tǒng)）輪廓控制數(shù)控系統(tǒng)輪廓控制輪廓控制( (連續(xù)控制連續(xù)控制) )系統(tǒng)：具有控制幾個進(jìn)給軸同時系統(tǒng)：具有控制幾個進(jìn)給軸同時諧調(diào)運動諧調(diào)運動( (坐標(biāo)聯(lián)動坐標(biāo)聯(lián)動) )，使工件相對于刀具按程序規(guī)定，使工件相對于刀具按程序規(guī)定的軌跡和速度運動，在運動過程中進(jìn)行連續(xù)切削加工的軌跡和速度運動，在運動過程中進(jìn)行連續(xù)切削加工的數(shù)控系統(tǒng)。的數(shù)控系統(tǒng)。適用范圍：數(shù)控車床、數(shù)控銑床、加工

15、中心等用于加適用范圍：數(shù)控車床、數(shù)控銑床、加工中心等用于加工曲線和曲面的機床?，F(xiàn)代的數(shù)控機床基本上都是裝工曲線和曲面的機床?，F(xiàn)代的數(shù)控機床基本上都是裝備的這種數(shù)控系統(tǒng)。備的這種數(shù)控系統(tǒng)。1.1.4 1.1.4 數(shù)控機床的分類數(shù)控機床的分類203 3、按聯(lián)動軸數(shù)分類、按聯(lián)動軸數(shù)分類2 2軸聯(lián)動（平面曲線）軸聯(lián)動（平面曲線）3 3軸聯(lián)動（空間曲面，球頭刀）軸聯(lián)動（空間曲面，球頭刀）4 4軸聯(lián)動（空間曲面）軸聯(lián)動（空間曲面）5 5軸聯(lián)動及軸聯(lián)動及6 6軸聯(lián)動（空間曲面）軸聯(lián)動（空間曲面） 聯(lián)動軸數(shù)越多數(shù)控系統(tǒng)的控制算法就越復(fù)雜。聯(lián)動軸數(shù)越多數(shù)控系統(tǒng)的控制算法就越復(fù)雜。1.1.4 1.1.4 數(shù)控機床

16、的分類數(shù)控機床的分類214 4、按進(jìn)給伺服系統(tǒng)的類型分類、按進(jìn)給伺服系統(tǒng)的類型分類按進(jìn)給伺服子系統(tǒng)有無位置測量裝置可分為按進(jìn)給伺服子系統(tǒng)有無位置測量裝置可分為開環(huán)開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)和和閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)，在閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)中根，在閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)中根據(jù)位置測量裝置安裝的位置又可分為全閉環(huán)和半據(jù)位置測量裝置安裝的位置又可分為全閉環(huán)和半閉環(huán)兩種。閉環(huán)兩種。1.1.4 1.1.4 數(shù)控機床的分類數(shù)控機床的分類22沒有位置測量裝置，信號流是單向的（數(shù)控裝置沒有位置測量裝置，信號流是單向的（數(shù)控裝置進(jìn)給系統(tǒng)），故系統(tǒng)穩(wěn)定性好。無位置反饋，精度進(jìn)給系統(tǒng)），故系統(tǒng)穩(wěn)定性好。無位置反饋，精度相對閉環(huán)系統(tǒng)來講不

17、高，其精度主要取決于伺服驅(qū)相對閉環(huán)系統(tǒng)來講不高，其精度主要取決于伺服驅(qū)動系統(tǒng)和機械傳動機構(gòu)的性能和精度。一般以功率動系統(tǒng)和機械傳動機構(gòu)的性能和精度。一般以功率步進(jìn)電機作為伺服驅(qū)動元件。步進(jìn)電機作為伺服驅(qū)動元件。特點：結(jié)構(gòu)簡單、工作穩(wěn)定、調(diào)試方便、維修簡單、特點：結(jié)構(gòu)簡單、工作穩(wěn)定、調(diào)試方便、維修簡單、價格低廉等優(yōu)點，一般用于經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機床。價格低廉等優(yōu)點，一般用于經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機床。1.1.4 1.1.4 數(shù)控機床的分類數(shù)控機床的分類f、n電機機械執(zhí)行部件A相、B相C相，CNC插補指令脈沖頻率f脈沖個數(shù)n換算脈沖環(huán)形分配變換功率放大1 1）開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)）開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)23環(huán)路內(nèi)不包括或只包括少量機械

18、傳動環(huán)節(jié)，因此可環(huán)路內(nèi)不包括或只包括少量機械傳動環(huán)節(jié)，因此可獲得穩(wěn)定的控制性能，其系統(tǒng)的穩(wěn)定性雖不如開環(huán)獲得穩(wěn)定的控制性能，其系統(tǒng)的穩(wěn)定性雖不如開環(huán)系統(tǒng)，但比閉環(huán)要好。系統(tǒng)，但比閉環(huán)要好。由于絲杠的螺距誤差和齒輪間隙引起的運動誤差難由于絲杠的螺距誤差和齒輪間隙引起的運動誤差難以消除。因此，其精度較閉環(huán)差，較開環(huán)好。但可以消除。因此，其精度較閉環(huán)差，較開環(huán)好。但可對這類誤差進(jìn)行補償，因而仍可獲得滿意的精度。對這類誤差進(jìn)行補償，因而仍可獲得滿意的精度。半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)試方便、精度也較高，半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)試方便、精度也較高，因而在現(xiàn)代因而在現(xiàn)代CNCCNC機床中得到了廣泛應(yīng)用。機

19、床中得到了廣泛應(yīng)用。位置控制調(diào)節(jié)器速度控制調(diào)節(jié)與驅(qū)動檢測與反饋單元位置控制單元速度控制單元+-電機機械執(zhí)行部件實際位置反饋實際速度反饋CNC插補指令2 2）半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)）半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)1.1.4 1.1.4 數(shù)控機床的分類數(shù)控機床的分類24從理論上講，可以消除整個驅(qū)動和傳動環(huán)節(jié)的誤差、從理論上講，可以消除整個驅(qū)動和傳動環(huán)節(jié)的誤差、間隙和失動量。具有很高的位置控制精度。間隙和失動量。具有很高的位置控制精度。 由于由于位置環(huán)內(nèi)的許多機械傳動環(huán)節(jié)的摩擦特性、剛性和位置環(huán)內(nèi)的許多機械傳動環(huán)節(jié)的摩擦特性、剛性和間隙都是非線性的，故很容易造成系統(tǒng)的不穩(wěn)定，間隙都是非線性的，故很容易造成系統(tǒng)的不穩(wěn)定，使閉

20、環(huán)系統(tǒng)的設(shè)計、安裝和調(diào)試都相當(dāng)困難。使閉環(huán)系統(tǒng)的設(shè)計、安裝和調(diào)試都相當(dāng)困難。該系統(tǒng)主要用于精度要求很高的鏜銑床、超精車床、該系統(tǒng)主要用于精度要求很高的鏜銑床、超精車床、超精磨床以及較大型的數(shù)控機床等。超精磨床以及較大型的數(shù)控機床等。1.1.4 1.1.4 數(shù)控機床的分類數(shù)控機床的分類3）全閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)）全閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)位置控制調(diào)節(jié)器速度控制調(diào)節(jié)與驅(qū)動檢測與反饋單元位置控制單元速度控制單元+-電機機械執(zhí)行部件CNC插補指令實際位置反饋實際速度反饋251.2 數(shù)控機床工作原理數(shù)控機床工作原理進(jìn)給伺服進(jìn)給伺服系統(tǒng)系統(tǒng)成形運動成形運動譯譯 碼碼刀補處理刀補處理插補處理插補處理PLC控制控制切削運動、機切

21、削運動、機床床I/O裝置裝置加工程序加工程序首先，首先，將被加工零件圖紙上的幾何信息和工藝信息用規(guī)定將被加工零件圖紙上的幾何信息和工藝信息用規(guī)定的代碼和格式編寫成加工程序，的代碼和格式編寫成加工程序，然后然后將加工程序輸入數(shù)控將加工程序輸入數(shù)控裝置，按照程序的要求，經(jīng)過數(shù)控系統(tǒng)信息處理，分配，裝置，按照程序的要求，經(jīng)過數(shù)控系統(tǒng)信息處理，分配，使各坐標(biāo)移動若干個最小位移量，實現(xiàn)刀具與工件的相對使各坐標(biāo)移動若干個最小位移量，實現(xiàn)刀具與工件的相對運動，完成零件的加工。運動，完成零件的加工。 26 譯碼程序的主要功能是將用文本格式（通常用譯碼程序的主要功能是將用文本格式（通常用ASCIIASCII碼）

22、表達(dá)的零件加工程序，以程序段為單位轉(zhuǎn)碼）表達(dá)的零件加工程序，以程序段為單位轉(zhuǎn)換成刀補處理程序所要求的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（格式）。該數(shù)換成刀補處理程序所要求的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（格式）。該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)用來描述一個程序段解釋后的數(shù)據(jù)信息。它主據(jù)結(jié)構(gòu)用來描述一個程序段解釋后的數(shù)據(jù)信息。它主要包括：要包括：X X、Y Y、Z Z等坐標(biāo)值；進(jìn)給速度；主軸轉(zhuǎn)速；等坐標(biāo)值；進(jìn)給速度；主軸轉(zhuǎn)速；G G代碼；代碼；M M代碼；刀具號；子程序處理和循環(huán)調(diào)用處理代碼；刀具號；子程序處理和循環(huán)調(diào)用處理等數(shù)據(jù)或標(biāo)志的存放順序和格式。等數(shù)據(jù)或標(biāo)志的存放順序和格式。1 1、譯碼、譯碼( (解釋解釋) )27 用戶零件加工程序通常是按零件輪廓用戶零

23、件加工程序通常是按零件輪廓編制的，而數(shù)控機床在加工過程中控制編制的，而數(shù)控機床在加工過程中控制的是刀具中心軌跡，因此在加工前必須的是刀具中心軌跡，因此在加工前必須將零件輪廓變換成刀具中心的軌跡。刀將零件輪廓變換成刀具中心的軌跡。刀補處理就是完成這種轉(zhuǎn)換的程序。補處理就是完成這種轉(zhuǎn)換的程序。2 2、刀補處理、刀補處理( (計算刀具中心軌跡計算刀具中心軌跡) )28 本模塊以系統(tǒng)規(guī)定的插補周期本模塊以系統(tǒng)規(guī)定的插補周期t t定定時運行，它將由各種線形（直線，園弧時運行，它將由各種線形（直線，園弧等）組成的零件輪廓，按程序給定的進(jìn)等）組成的零件輪廓，按程序給定的進(jìn)給速度給速度F F，實時計算出各個進(jìn)

24、給軸在，實時計算出各個進(jìn)給軸在t t內(nèi)位移指令（內(nèi)位移指令（X1X1、Y1Y1、），并送），并送給進(jìn)給伺服系統(tǒng)，實現(xiàn)成形運動。給進(jìn)給伺服系統(tǒng)，實現(xiàn)成形運動。 這個這個過程將在第三章詳細(xì)敘述。過程將在第三章詳細(xì)敘述。 3 3、插補計算、插補計算29 PLC PLC控制是對機床動作的控制是對機床動作的“順序控制順序控制”。即以。即以CNCCNC內(nèi)部和機床各行程開關(guān)、傳內(nèi)部和機床各行程開關(guān)、傳感器、按鈕、繼電器等開關(guān)量信號狀態(tài)感器、按鈕、繼電器等開關(guān)量信號狀態(tài)為條件，并按預(yù)先規(guī)定的邏輯順序?qū)χT為條件，并按預(yù)先規(guī)定的邏輯順序?qū)χT如主軸的起停、換向，刀具的更換，工如主軸的起停、換向，刀具的更換，工件的夾

25、緊、松開，冷卻、潤滑系統(tǒng)等的件的夾緊、松開，冷卻、潤滑系統(tǒng)等的運行等進(jìn)行的控制。運行等進(jìn)行的控制。4 4、PLCPLC控制控制30 從工業(yè)化革命以來人們實現(xiàn)機械加工自動化的手段從工業(yè)化革命以來人們實現(xiàn)機械加工自動化的手段有：自動機床、組合機床、專用自動生產(chǎn)線。這些設(shè)備有：自動機床、組合機床、專用自動生產(chǎn)線。這些設(shè)備的使用提高了機械加工自動化程度，提高了生產(chǎn)率。但的使用提高了機械加工自動化程度，提高了生產(chǎn)率。但也存在固有的缺點：也存在固有的缺點： 初始投資大；準(zhǔn)備周期長；柔性初始投資大；準(zhǔn)備周期長；柔性差。差。 市場競爭激烈，產(chǎn)品更新?lián)Q代快，大批量產(chǎn)品越來越市場競爭激烈，產(chǎn)品更新?lián)Q代快，大批量產(chǎn)

26、品越來越少，小批量產(chǎn)品生產(chǎn)的比重越來越大，迫切需要一種精少，小批量產(chǎn)品生產(chǎn)的比重越來越大，迫切需要一種精度高、柔性好加工設(shè)備。電子技術(shù)和計算機技術(shù)的發(fā)展度高、柔性好加工設(shè)備。電子技術(shù)和計算機技術(shù)的發(fā)展為為NCNC機床的進(jìn)步提供了技術(shù)基礎(chǔ)。數(shù)控技術(shù)正是在這種機床的進(jìn)步提供了技術(shù)基礎(chǔ)。數(shù)控技術(shù)正是在這種背景下誕生和發(fā)展起來的。背景下誕生和發(fā)展起來的。1.3 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r數(shù)控技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r1.3.1 產(chǎn)生背景產(chǎn)生背景31第一代：第一代：19551955年年 NC NC系統(tǒng)以電子管組成，體積大，功耗系統(tǒng)以電子管組成，體積大，功耗大。大。第二代：第二代：19591959年年 NC NC系統(tǒng)以晶體管

27、組成，廣泛采用印系統(tǒng)以晶體管組成，廣泛采用印刷電路板。刷電路板。第三代：第三代：19651965年年 NC NC系統(tǒng)采用小規(guī)模集成電路作為硬系統(tǒng)采用小規(guī)模集成電路作為硬件，其特點是體積小，功耗低，可靠性進(jìn)一步提高。件，其特點是體積小，功耗低，可靠性進(jìn)一步提高。以上三代以上三代NCNC系統(tǒng)，由于其數(shù)控功能均由硬件實現(xiàn)，故系統(tǒng)，由于其數(shù)控功能均由硬件實現(xiàn)，故歷史上又稱其為歷史上又稱其為“硬線硬線NC”NC”1.3.2 數(shù)控技術(shù)發(fā)展歷史數(shù)控技術(shù)發(fā)展歷史32第四代：第四代：19701970年年 NC NC系統(tǒng)采用小型計算機取代系統(tǒng)采用小型計算機取代專用計算機，其部分功能由軟件實現(xiàn)，它具有專用計算機，其部分功能由軟件實現(xiàn)，它具有價格低，可靠性高和功能多等特點。價格低，可靠性高和功能多等特點。第五代：第五代：19741974年年 NC NC系統(tǒng)以微處理器為核心，系統(tǒng)以微處理器為核心，不僅價格進(jìn)一步降低，體積進(jìn)一步縮小，使實不僅價格進(jìn)一步降低，體積進(jìn)一步縮小，使實現(xiàn)真正意義上的機電一體化成為可能?，F(xiàn)真正意義上的機電一體化成為可能。33（1 1）19521952研制了世界第一臺三坐標(biāo)立式數(shù)控銑床。研制了世界第一臺三坐標(biāo)立式數(shù)控銑床。（2 2）50-6050-60年代，發(fā)展到年代，發(fā)展到NCNC（硬件數(shù)控）階段。（硬