數(shù)控技術(shù)朱曉春主編緒論

數(shù)控技術(shù)與編程NCTechnology&Programming丁晚景Mobile66675QQ:2399530113254緒論（2h）工程資料的計算機化（2h）CAD/CAM系統(tǒng)構(gòu)成（2h）圖形變換（2h）6AutoCAD系統(tǒng)開發(fā)（2h）參數(shù)化設(shè)計技術(shù)（2h）7適時上機操作（16h）幾何造型方法（2h）89相關(guān)技術(shù)簡介（10h）數(shù)控技術(shù)緒論Chapter1IntroductiontoNCTechnology13254基本概念——數(shù)字控制與數(shù)控機床數(shù)控機床的特點數(shù)控機床的組成和加工過程數(shù)控機床的分類及適用范圍數(shù)控技術(shù)的發(fā)展歷程6數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢1數(shù)字控制與數(shù)控機床

NCandNCTools基本概念

數(shù)字控制

(NC，numericalcontrol)

[GB8129-87]用數(shù)字化信號對機床運動及其加工過程進行控制的一種方法數(shù)控系統(tǒng)

(NCsystem)實現(xiàn)數(shù)控技術(shù)的機電控制設(shè)備數(shù)控機床

(NCtools)

裝備了數(shù)控系統(tǒng)的機床

*1952年，第一臺數(shù)控機床在MIT問世，成為世界機械工業(yè)史上一件劃時代的事件，推動了自動化的發(fā)展。當時控制程序是記錄在紙帶上的字符和數(shù)字，故稱數(shù)字控制機床。*1955年，第一臺商業(yè)數(shù)控機床在美國全國機床展覽會上展出。1數(shù)字控制與數(shù)控機床

NCandNCTools基本概念

ThefirstsuccessfulN/Cmachine,fundedbytheAirForce,wasdemonstratedbytheMassachusettsInstituteofTechnologyin1952.Itwasa“retrofitted”Cincinnatimillingmachine(Figure

1.15).Ithadtheabilitytocoordinatetheaxismotionstomachineacomplexsurface.Thefirst"commercial"N/Cmachineswereshownatthe1955NationalMachineToolShow.1數(shù)字控制與數(shù)控機床

NCandNCTools數(shù)控機床加工過程首先由編程人員按照零件的幾何形狀和加工工藝要求將加工過程編成加工程序。數(shù)控系統(tǒng)讀入加工程序后，將其翻譯成機器能夠理解的控制指令，再由伺服系統(tǒng)將其變換和放大后驅(qū)動機床上的主軸電機和進給伺服電機轉(zhuǎn)動，并帶動機床的工作臺移動，實現(xiàn)加工過程。數(shù)控系統(tǒng)實質(zhì)上是完成了手工加工中操作者的部分工作。1數(shù)字控制與數(shù)控機床

NCandNCTools計算機數(shù)控CNC

一種控制系統(tǒng)，它自動讀入載體上的數(shù)字信息，經(jīng)過譯碼，控制機床運動。整個系統(tǒng)包括信息輸入、運算和控制、進給伺服驅(qū)動和主軸驅(qū)動以及機電接口等。其中運算和控制部分，是數(shù)控系統(tǒng)的核心,稱為數(shù)控裝置NCU。以計算機系統(tǒng)為主構(gòu)成的數(shù)控系統(tǒng)，運算和控制部分是一個專用的計算機，也稱為計算機數(shù)控CNC。數(shù)控裝置有時也簡稱為數(shù)控系統(tǒng)。ComputerizedNumericalControl

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數(shù)控機床的組成

ComponentsofNCMachineTools1．輸入/輸出設(shè)備2．數(shù)控裝置3．伺服單元4．PLC及接口5．機床本體6．測量裝置

除了機床本體以外的部分統(tǒng)稱為數(shù)控系統(tǒng)。數(shù)控裝置是數(shù)控系統(tǒng)的核心。數(shù)控機床的邏輯組成2

數(shù)控機床的組成

ComponentsofNCMachineTools數(shù)控機床的物理組成2

數(shù)控機床的組成

ComponentsofNCMachineTools2

數(shù)控機床的組成

ComponentsofNCMachineTools1零件圖工藝處理

確定合理的加工方案、加工路線、裝夾方式、刀具及切削參數(shù)、對刀點、換刀點等；2數(shù)學處理

計算刀具中心運動軌跡，獲得刀位數(shù)據(jù)；3數(shù)控編程

根據(jù)加工路線、工藝參數(shù)、刀位數(shù)據(jù)及數(shù)控系統(tǒng)規(guī)定的功能指令代碼及程序段格式，編寫數(shù)控加工程序；4程序輸入5譯碼6數(shù)據(jù)處理

包括刀具補償、速度計算以及輔助功能的處理程序；7插補運算

插補是通過插補計算程序，根據(jù)程序規(guī)定的進給速度要求，完成在輪廓起點和終點之間的中間點的坐標值計算，也即數(shù)據(jù)點的密化工作8伺服控制與加工

伺服系統(tǒng)接受插補運算后的脈沖指令信號或插補周期內(nèi)的位置增量信號，經(jīng)放大后驅(qū)動伺服電機，帶動機床的執(zhí)行部件運動，從而加工出零件數(shù)控機床加工零件的過程3

數(shù)控機床的特點

Characteristics優(yōu)點適應性強加工精度高、質(zhì)量穩(wěn)定生產(chǎn)效率高、經(jīng)濟效益好減輕操作者的勞動強度、操作簡單有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化具有故障診斷和監(jiān)控能力問題造價較高加工精度高、質(zhì)量穩(wěn)定調(diào)試和維修比較復雜，需要專門的技術(shù)人員生產(chǎn)效率高、經(jīng)濟效益好對編程人員的技術(shù)水平要求較高4

數(shù)控機床的分類

Classification分類方法數(shù)控機床類型運動控制方式點位控制數(shù)控機床直線控制數(shù)控機床輪廓控制數(shù)控機床伺服系統(tǒng)類型開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)功能水平經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)中檔型數(shù)控系統(tǒng)高檔型數(shù)控系統(tǒng)工藝方法金屬切削數(shù)控機床金屬成型數(shù)控機床特種加工數(shù)控機床數(shù)控裝置普通數(shù)控計算機數(shù)控4

數(shù)控機床的分類

Classification按運動控制方式分類A點位控制數(shù)控機床B直線控制數(shù)控機床C輪廓控制數(shù)控機床A點位控制

一些孔加工數(shù)控機床，如數(shù)控鉆床、數(shù)控沖床等，數(shù)控系統(tǒng)只控制刀具從一點到另一點的準確定位，從一個孔到另一個孔的移動軌跡則無嚴格要求。在機床移動部件的移動過程中，不進行切削加工。具有這種運動控制的機床稱為點位控制數(shù)控機床Point-to-pointControl

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數(shù)控機床的分類

Classification按運動控制方式分類A點位控制數(shù)控機床B直線控制數(shù)控機床C輪廓控制數(shù)控機床B直線控制AxialControl

直線控制數(shù)控機床不僅要求控制點到點的精確定位，而且要求機床工作臺或刀具（刀架）以給定的進給速度，沿平行于坐標軸的方向進行直線移動和切削加工。這類機床主要有簡易數(shù)控車床、數(shù)控鏜銑床和數(shù)控加工中心等。

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數(shù)控機床的分類

Classification按運動控制方式分類A點位控制數(shù)控機床B直線控制數(shù)控機床C輪廓控制數(shù)控機床C輪廓控制ContouringControl

對一些數(shù)控機床，如數(shù)控銑床、加工中心等，要求能夠?qū)蓚€或兩個以上運動坐標的位移和速度同時進行連續(xù)相關(guān)的控制，使刀具與工件間的相對運動符合工件加工輪廓要求。具有這種運動控制的機床稱為輪廓控制數(shù)控機床。continuoustracecontrol

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數(shù)控機床的分類

Classification按伺服系統(tǒng)分類A開環(huán)控制系統(tǒng)B閉環(huán)控制系統(tǒng)C半閉環(huán)控制系統(tǒng)A開環(huán)控制系統(tǒng)Open-loopControlSystem

沒有位移檢測反饋裝置的數(shù)控機床稱為開環(huán)控制數(shù)控機床。數(shù)控裝置發(fā)出的控制指令直接通過驅(qū)動裝置控制步進電機的運轉(zhuǎn)，然后通過機械傳動系統(tǒng)轉(zhuǎn)化成刀架或工作臺的位移。由于這種控制系統(tǒng)沒有檢測反饋，無法通過反饋自動進行誤差檢測和校正，因此位移精度一般不高。4數(shù)控機床妖的分類Clas紋sifi叮cati露on按伺服慶系統(tǒng)分馳類A開環(huán)控制慢系統(tǒng)B閉環(huán)控制殖系統(tǒng)C半閉環(huán)份控制系怎統(tǒng)B閉環(huán)控制許系統(tǒng)Clo培sed擁-lo返op捉Con統(tǒng)tro培l(xiāng)S興yst摟em這種閉環(huán)餅控制方式箭可以消除超由于機械膊傳動部件晨誤差給加惑工精度帶芬來的影響跪，因此可那得到很高賠的加工精兄度，但由躍于它將絲貫杠螺母副術(shù)及工作臺種導軌副這黨些大慣量魔環(huán)節(jié)放在厘閉環(huán)之內(nèi)說，系統(tǒng)穩(wěn)償定性受到套影響，調(diào)拆試困難，等且結(jié)構(gòu)復挖雜、價格犁昂貴。4數(shù)控機仙床的分買類Clas探sifi峽cati像on按伺服邁系統(tǒng)分喘類A開環(huán)控制銜系統(tǒng)B閉環(huán)控皇制系統(tǒng)C半閉環(huán)壺控制系羽統(tǒng)C半閉環(huán)控禮制系統(tǒng)Half括-clo鞭sed-死loop轎Con橫trol康Sys悄tem速度控制電路工作臺伺服電機位置比較電路指令脈沖速度反饋位置反饋檢測元件這種機床饑的閉環(huán)控批制環(huán)內(nèi)不喘包括絲杠嶄螺母副及宇機床工作采臺導軌副坊等大慣量住環(huán)節(jié)，因滋此可以獲壇得穩(wěn)定的博控制特性喚，而且調(diào)濱試比較方拒便，價格觸也較全閉緩環(huán)系統(tǒng)便存宜。4數(shù)控機豈床的分污類Cla耕ssi渾fic賽ati拉on按功能尾水平分唇類A經(jīng)濟型系數(shù)控機椅床B普及型數(shù)訪控機床C高級數(shù)站控機床性能類別CPU位數(shù)聯(lián)動軸數(shù)分辨率

(μm)進給速度(m/min)其它高級型325=<0.1>=24,(1μm)

>=10,(0.1μm)三維動態(tài)，MAP,

數(shù)字交流伺服普及型16<5,3>0.1,<10<24,(1μm)

<10,(0.1μm)字符/圖形

交流伺服經(jīng)濟型8/16<3<10<8字符,步進電機數(shù)控系梢統(tǒng)的功渴能分類4數(shù)控機床挪的分類Cla續(xù)ssi蕉fic沈ati帽on按功能水紹平分類A經(jīng)濟型冬數(shù)控機涂床B普及型任數(shù)控機巡壽床C高級數(shù)塌控機床A經(jīng)濟型數(shù)嘩控機床伺服進青給驅(qū)動符一般是喜由步進俯電機實雜現(xiàn)的開完環(huán)驅(qū)動功能比預較簡單盡、價格塔比較低稼廉精度中等能滿足加赴工形狀比涌較簡單的獲直線、圓優(yōu)弧及螺紋棍加工一般控制灘軸數(shù)在3軸以下脈沖當?shù)哿浚ǚ峙璞媛剩┴澏酁?0m，快速凍進給速哀度在10m／min以下4數(shù)控機床埋的分類Cla包ssi才fic未ati尺on按功能水著平分類A經(jīng)濟型數(shù)耗控機床B普及型狼數(shù)控機磁床C高級數(shù)便控機床B普及型急數(shù)控機縫床中檔型數(shù)司控機床也助稱標準型白數(shù)控機床采用交鄙流或直師流伺服昨電機實負現(xiàn)半閉麻環(huán)驅(qū)動能實現(xiàn)4軸或4軸以下惑聯(lián)動控蚊制脈沖當依量為1m，進給趣速度為15-2允4m／min一般采用16位或32位處理器貼，RS23傾2C通信接從口、DNC接口和繞內(nèi)裝PLC具有圖儉形顯示珍功能及排面向用熄戶的宏芒程序功蜓能4數(shù)控機床戴的分類Clas察sifi恩cati所on按功能殿水平分毛類A經(jīng)濟型數(shù)潤控機床B普及型數(shù)策控機床C高級數(shù)控仿機床C高級數(shù)控消機床高檔型數(shù)淘控機床指薄加工復雜鳥形狀的多良軸聯(lián)動數(shù)鼓控機床或露加工中心鵲，功能強表、工序集攝中、自動解化程度高帶、柔性高一般采血用32位以上微參處理器，頂形成多CPU結(jié)構(gòu)?；锊捎脭?shù)覽字化交閥流伺服襪電機形漂成閉環(huán)牌驅(qū)動，繭并開始身使用直鐘線伺服溉電機，拔具有主畜軸伺服切功能，皇能實現(xiàn)5軸以上聯(lián)鹿動，脈沖灘當量為0.1-咽1m，進給豪速度可螺達100m漢/min以上具有宜揭人的圖鞭形用戶佩界面，蜘有三維臟動畫功奮能，能果進行加牧工仿真解檢驗。延同時還歲具有多斜功能智漠能監(jiān)控愛系統(tǒng)和介面向用腐戶的宏款程序功岸能，還姓有很強匯的智能段診斷和跡智能工寬藝數(shù)據(jù)角庫，能捧實現(xiàn)加層工條件卸的自動再設(shè)定，璃且具有刮制造自增動化協(xié)常議（MAP）等高創(chuàng)性能通掌信接口姻，能實天現(xiàn)計算燥機聯(lián)網(wǎng)遼和通信5數(shù)控機床然的適用范渴圍Rang握eof騙App伙lica唇tion數(shù)控裝置牙的性能指即標反映了箏數(shù)控系統(tǒng)歸的基本性杠能，是選脫擇數(shù)控系棋統(tǒng)的主要物依據(jù)，概攀括起來如鋼下1．控制姥軸數(shù)和錄聯(lián)動軸泥數(shù)8．程序的溜編輯、管身理和控制2.插補功喘能9．誤差補閥償功能3．脈沖撤當量（于控制分瘡辨率）10.加減速控悼制功能4．定位呢精度和秤重復精速度11.邏輯控孕制功能5．行程12.通信方禮式6．主軸轉(zhuǎn)蜂速和進給溪速度及其概調(diào)節(jié)范圍13.故障診斷線功能7．機床最數(shù)控功揉能5數(shù)控機床奮的適用范來圍Ran青ge充of忘App飾lic孔ati落on6數(shù)控技術(shù)虛的發(fā)展歷傾程Hist炒ory瀉inB蟻rief電子管195餐2，Par危son遵sC可orp拋.,M碗IT,美空軍后驢勤司令部雁合作，第稠一臺立式湖數(shù)控銑床晶體管&印刷電旅路1959，晶體收管元件藍的出現(xiàn)交使電子污設(shè)備的肺體積大萬大減小攝，數(shù)控傷系統(tǒng)中累廣泛采表用晶體予管和印庭刷電路焦板，K&T開發(fā)第厚一臺加簡工中心MILW菜AUKE考E-MA蘆TIC小規(guī)模匪集成電壞路196爬5,由于它窩體積小奪、功耗仇低，使榨數(shù)控系嘗統(tǒng)的可冬靠性得脅以進一仇步提高咸。196穿7，英國形崖成最初的FMS通用小型喪計算機197透0，在美國詢芝加哥國識際機床展抄覽會上，榜首次展出蠟了一臺以腎通用小型發(fā)計算機作諒為數(shù)控裝師置的數(shù)控梢系統(tǒng)，特碰征為許多諷數(shù)控功能咬由軟件完花成微處理霉器197飛4，開始出輕現(xiàn)的以微勻處理器為烘核心的數(shù)怠控系統(tǒng)被刊人們譽為罪第五代數(shù)虹控系統(tǒng)，熊近30年來，煩裝備微韻處理機由數(shù)控系澡統(tǒng)的數(shù)汁控機床篩得到飛煎速發(fā)展相和廣泛升應用基于PC的數(shù)控20世紀80年代，基寇于PC開發(fā)式數(shù)引控系統(tǒng)計算機技西術(shù)的每一孤點進步都孤在推動數(shù)粱控技術(shù)向筒前發(fā)展7數(shù)控技術(shù)攀的發(fā)展趨強勢Deve獅lopm雅ent杰Tren唱d機床向高炭速化方向光發(fā)展，可喂充分發(fā)揮補現(xiàn)代刀具戶材料的性條能，可大躺幅度提高尾加工效率部、降低加旅工成本，罪提高零件太的表面加庸工質(zhì)量和句精度。上世紀90年代以來段，高速主撇軸單元（胖電主軸，膚轉(zhuǎn)速1500選0-10葛0000秤r/mi啄n）、高涉速且高核加/減速度的革進給運動借部件（快度移速度60~1焦20m/掉min，切削進誦給速度高答達0m/比min）、高性落能伺服系首統(tǒng)以及工免具系統(tǒng)都背出現(xiàn)了新雀的突破。A高速高精吸度7數(shù)控技岡術(shù)的發(fā)宣展趨勢Deve級lopm役ent夜Tren工dA高速高精慮度B智能化智能化適象應控制技非術(shù)自動編程疤技術(shù)故障自診擊斷etc7數(shù)控技燦術(shù)的發(fā)神展趨勢Deve識lopm虜ent圾Tren車dA高速高跡精度B智能化C開放式葬系統(tǒng)傳統(tǒng)的數(shù)裕控系統(tǒng)都帳是專門、老具有不同寧的編程語是言、非標尤準人機接肢口、多種倉實時操作袋系統(tǒng)、非網(wǎng)標準的硬梯件接口等拳特征，造名成了數(shù)控份系統(tǒng)使用遞和維護的鄰不便，也墨限制了數(shù)雄控技術(shù)的趨進一步發(fā)射展。為了解穴決這些送問題，掘人們提權(quán)出了“豆開放式駐數(shù)控系釋統(tǒng)”的野概念。悟概念最三早見于198鄭7年美國黑的NGC計劃，NGC控制技術(shù)柏通過實現(xiàn)染基于相互切操作和分境級式的軟矩件模塊的汽“開放式速系統(tǒng)體系轟結(jié)構(gòu)標準委規(guī)范（SOSA償S）”找到屑解決問題同的辦法。鏡一個開放爪式的系統(tǒng)犯體系結(jié)構(gòu)征能夠使供念應商為實跟現(xiàn)專門的領(lǐng)最佳方案遭去定制控攔制系統(tǒng)。7數(shù)控技濟術(shù)的發(fā)兆展趨勢Deve落lopm臣ent假Tren鐮dA高速高狀精度B智能化C開放式系庭統(tǒng)D網(wǎng)絡(luò)化E可靠性提高數(shù)控危系統(tǒng)的可隙靠性數(shù)控系賽統(tǒng)平均像無故障違時間大女于100脫00-余300捐00h電子與況電氣元鐘件高集渠成、抗快干擾零部件聲制造專盜業(yè)化標般準化網(wǎng)絡(luò)化數(shù)吃控技術(shù)——外部網(wǎng)派絡(luò)化管宏理與控矮制——內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)闊化功能模見塊的網(wǎng)絡(luò)男化7數(shù)