数控技术基础与应用课件

上午上午9时时24分分数控技术基础与应用数控技术基础与应用数控技术基础与应用数控技术基础与应用数控技术基础与应用数控技术基础与应用1西安思源学院机电系数控技术教研室第一章 数控技术概述上午上午9时时24分分1、产生背景从工业化革命以来人们实现机械加工自动化的手段有：v自动机床 v组合机床v专用自动生产线它们存在固有的缺点：v初始投资大v准备周期长v柔性差主主轴轴承承盖盖加加工工数数控控组组合合机机床床轴承盖加工自动线轴承盖加工自动线第一章 数控技术概述上午上午9时时24分分上述方法仅适用批量较大的零件生产。然而，随着市场竞争的日趋激烈产品更新换代周期缩短，批量大的产品越来越少，而小批量产品的生产所占的比重越来越大，约占总加工量的80以上。在航空、航天、重型机床以及国防部门尤其如此。因此，迫切需要一种精度高、柔性好的加工设备来满足上述需求，这是机床数控技术产生和发展的内在动力。另一方面，电子技术和计算机技术的飞速发展则为NC机床的进步提供了坚实的技术基础，这是机床NC技术产生和发展的可能性。NC技术正是在这种背景下诞生和发展起来的。它极其有效地满足了上述要求，为小批量、精密复杂的零件生产提供了自动化加工手段。它的产生给自动化技术带来了新的概念，推动了加工自动化技术的发展。第一章 数控技术概述上午上午9时时24分分l 数控加工与传统加工的比较工艺分析数控加工程序工序卡B A C KS P A C EC T RLIN SC RT A BA L T0S H IF T ZE N D WH OM E TP g Dn OP g Up JR S T E65“432？198:7 YXVU SRPQ NMKL IHFG DCABE S C1 4 彩 色显 示 器空运行Z 轴锁定MST 锁定任选程序段机床锁定快进+JOG-JOG主轴正转主轴停 主轴反转急停超程解除循环驱动进给保持冷却液开关 刀松/刀紧主轴修调16010进给修调16050403020100电 源关开1自动方式选择回零手摇点动步进单段驱 动 器NC机床电源XYZA主轴超程报警手摇脉冲发生器2010 090增量倍率1000101001坐标轴选择Z YX传统加工数控加工图2 传统加工与数控加工的比较图第一章 数控技术概述上午上午9时时24分分l 二 数控技术的特点 提高加工精度 提高生产效率 改善工作条件 有利于生产管理 便于实现自动化 便于实现网络化 便于实现智能化第一章 数控技术概述上午上午9时时24分分l数字控制：Numerical Control NCl数控技术：用数字信号控制机床的技术。l数控机床：装备了数控系统的机床。第一章 数控技术概述上午上午9时时24分分1、数字控制（Numerical Control NC）是一种借助数字、字符或其它符号对某一工作过程（如加工、测量、装配等）进行可编程控制的自动化方法。2、数 控 技 术（N u m e r i c a l C o n t r o l Technology）采用数字控制的方法对某一工作过程实现自动控制的技术。第一章 数控技术概述上午上午9时时24分分3、数控机床（Numerical Control Machine Tools）是采用数字控制技术对机床的加工过程进行自动控制的一类机床。它数控技术典型应用的例子。4、数控系统（Numerical Control System）实现数字控制的装置。5、计算机数控系统（Computer Numerical Control CNC）以计算机为核心的数控系统。第一章 数控技术概述上午上午9时时24分分2、发展沿革v 1952研制了世界第一台三坐标立式数控铣床。v 50-60年代，发展到NC（硬件数控）阶段。v 70年代，发展到CNC（计算机数控）阶段。v 80年代，出现高速高精度CNC的开发和应用阶段。v 90年代，基于PC的开放式CNC的开发与应用。v 当代，也主要是基于PC的CNC开放式系统，软件有所提高。第一章 数控技术概述2022年年12月月5日日l 一、数控技术的产生l1948年：麻省理工学院&帕森斯公司研制l1952年：世界第一台三坐标数控铣床诞生 l1955年：投入实用阶段l注：该数控机床是在1946年计算机问世的前提下诞生的，数控系统由电子管构成且为硬线数控系统第一章 数控技术概述上午上午9时时24分分*1952年，第一台数控机床在MIT问世，成为世界机械工业史上一件划时代的事件，推动了自动化的发展。当时控制程序是记录在纸带上的字符和数字，故称数字控制机床。*1955年，第一台商业数控机床在美国全国机床展览会上展出。图 第一台数控机床第一章 数控技术概述上午上午9时时24分分1.4.1 1.4.1 数控技术的产生与发展数控技术的产生与发展 计算机技术的每一点进步都在推动数控技术向前发展。“六代”1 电子管，1952，Parsons Corp.,MIT,美空军后勤司令部合作，第一台立式铣；2 晶体管、印刷电路，1959，晶体管元件的出现使电子设备的体积大大减小，数控系统中广泛采用晶体管和印刷电路板，K&T开发第一台加工中心MILWAUKEE-MATIC。3 小规模集成电路,1965,由于它体积小、功耗低，使数控系统的可靠性得以进一步提高。1967英国最初的FMS.4 通用小型计算机,1970，在美国芝加哥国际机床展览会上，首次展出了一台以通用小型计算机作为数控装置的数控系统，特征为许多数控功能由软件完成。5 微处理器，1974，开始出现的以微处理器为核心的数控系统被人们誉为第五代数控系统，近30年来，装备微处理机数控系统的数控机床得到飞速发展和广泛应用。6 基于PC（PC-BASED）的数控,20世纪80年代，基于PC开发式数控系统。第一章 数控技术概述上午上午9时时24分分l 二、数控技术的发展从NC发展到CNCMC（加工中心）的发展DNC（直接数字控制）的发展FMC（柔性制造单元）的发展FMS（柔性制造系统）的发展CIMS（计算机集成制造系统）的发展IMS（智能制造系统）的发展第一章 数控技术概述上午上午9时时24分分l“六五”（19811985年）引进国外技术l“七五”（19861990年）消化吸收l“八五”（19911995年）科技攻关l“九五”（19962000年）产业化攻关第一章 数控技术概述上午上午9时时24分分l所取得的成果（达到当时世界先进水平）l “华中型”数控系统（华中科技大学）l “中华型”数控系统（珠峰数控公司）l “蓝天型”数控系统l “航天型”数控系统第一章 数控技术概述上午上午9时时24分分1.4.2 1.4.2 数控技术发展趋势数控技术发展趋势1 高速高精度 机床向高速化方向发展，可充分发挥现代刀具材料的性能，可大幅度提高加工效率、降低加工成本，提高零件的表面加工质量和精度。上世纪90年代以来，高速主轴单元（电主轴，转速15000100000r/min）、高速且高加/减速度的进给运动部件（快移速度60120m/min，切削进给速度高达60m/min）、高性能伺服系统以及工具系统都出现了新的突破。图 切削速度的发展第一章 数控技术概述上午上午9时时24分分 现代科学技术的发展，对机械加工高精度的提出了新的要求：普通的加工精度提高了一倍，达到5微米；精密加工精度提高了两个数量级，超精密加工精度进入纳米级（0.001微米），主轴回转精度要求达到0.010.05微米，加工圆度为0.1微米，加工表面粗糙度Ra=0.003微米等。近10多年来，普通级数控机床的加工精度已由10m提高到5m，精密级加工中心的加工精度则从35m，提高到11.5mRa VF VC25 0.10 10000 250020 0.08 8000 200015 0.06 6000 150010 0.04 4000 1000 5 0.02 2000 5000Ra Vf VC1993 1994 1995 1996 1997 年度Ra表面粗糙度（um），加工误差（um），Vf进给速度（mm/min），Vc切削速度（m/min）图1-8 数控机床的高速化对加工质量的影响1.2 数控技术发展趋势数控技术发展趋势第一章 数控技术概述上午上午9时时24分分工艺工艺分析分析数控数控加工加工程序程序工序卡B A C KS P A C EC T RLIN SC RT A BA L T0S H IF T ZE N D WH OM E TP g Dn OP g Up JR S T E65“432？198:7 YXVU SRPQ NMKL IHFG DCABE S C1 4 彩 色显 示 器空运行Z 轴锁定MST 锁定任选程序段机床锁定快进+JOG-JOG主轴正转主轴停 主轴反转急停超程解除循环驱动进给保持冷却液开关 刀松/刀紧主轴修调16010进给修调16050403020100电 源关开1自动方式选择回零手摇点动步进单段驱 动 器NC机床电源XYZA主轴超程报警手摇脉冲发生器2010 090增量倍率1000101001坐标轴选择Z YX传统加工数控加工传统加工与数控加工的比较图第一章 数控技术概述上午上午9时时24分分微型计算机机床本体数控系统工艺处理编制工件加工程序加工好的零件零件图0112数控加工过程示意图数控加工过程示意图第一章 数控技术概述上午上午9时时24分分数控机床加工零件的工作过程分以下几个步骤：v根据被加工零件的图样与工艺方案，用规定的代码和程序格式编写加工程序v所编写程序指令输入数控装置v数控装置将程序(代码)进行译码、运算之后，向机床各个坐标的伺服机构和辅助控制装置发出信号，以驱动机床的各运动部件，并控制所需要的辅助动作，最后加工出合格的零件 第一章 数控技术概述上午上午9时时24分分 机床I/O电路和装置测量装置主轴驱动装置进给驱动装置主轴伺服单元进给伺服单元计算机数 控装 置操作面板PLC计计算算机机数数控控系系统统机机 床床辅助控制机构进给传动机构主运动机构键盘输入输出设备第一章 数控技术概述上午上午9时时24分分B A C KSPA C EC TRLIN SC RTA BA LT0SH IFT ZEN D WH OM E TPgDn OPgUp JR ST E65“432？198:7 YXVU SRPQ NMKL IHFG DCABESC14彩 色显 示 器空运行Z 轴锁定MST 锁定任选程序段机床锁定快进+JOG-JOG主轴正转 主轴停 主轴反转急停超程解除循环驱动进给保持冷却液开关 刀松/刀紧主轴修调16010进给修调16050403020100电 源关开1自动方式选择回零手摇点动步进单段驱 动 器NC机床电源XYZA主轴超程报警手摇脉冲发生器2010 090增量倍率1000101001坐标轴选择Z YXq操作面板它是操作人员与数控装置进行信息交流的工具。组成：按钮站、状态灯、按键阵列（功能与计算机键盘一样）和显示器；。它是数控机床特有部件。第一章 数控技术概述上午上午9时时24分分q 控制介质与输入输出设备控制介质控制介质是记录零件加工程序的媒介输入输出设备输入输出设备是CNC系统与外部设备进行交互装置。交互的信息通常是零件加工程序。即将编制好的记录在控制介质上的零件加工程序输入CNC系统或将调试好了的零件加工程序通过输出设备存放或记录在相应的控制介质上。数控机床常用的控制介质和输入输出设备见表1：第一章 数控技术概述上午上午9时时24分分控控制制介介质质 输输入入设设备备 输输入入设设备备 穿孔纸带 纸带阅读机 纸带穿孔机 磁盘 磁盘驱动器 光盘 光盘驱动器 第一章 数控技术概述上午上午9时时24分分q通讯通讯 现代的数控系统除采用输入输出设备进行信息交换外，一般都具有用通讯方式进行信息交换的能力。它们是实现CAD/CAM的集成、FMS和CIMS的基本技术。采用的方式有：串行通讯（RS-232等串口）、自动控制专用接口和规范（DNC方式，MAP协议等）网络技术（internet，LAN等）。第一章 数控技术概述上午上午9时时24分分q CNC装置(CNC单元)组成：组成：计算机系统、位置控制板、PLC接口板，通讯接口板、特殊功能模块以及相应的控制软件。作用：作用：根据输入的零件加工程序进行相应的处理（如运动轨迹处理、机床输入输出处理等），然后输出控制命令到相应的执行部件(伺服单元、驱动装置和PLC等)，所有这些工作是由CNC装置内硬件和软件协调配合，合理组织，使整个系统有条不紊地进行工作的。CNC装置是装置是CNC系统的核心系统的核心第一章 数控技术概述上午上午9时时24分分q 伺服单元、驱动装置和测量装置 伺服单元和驱动装置主轴伺服驱动装置和主轴电机进给伺服驱动装置和进给电机 测量装置 位置和速度测量装置。以实现进给伺服系统的闭环控制。作用 保证灵敏、准确地跟踪CNC装置指令：进给运动指令：实现零件加工的成形运动（速度和位置控制）。主轴运动指令，实现零件加工的切削运动（速度控制）第一章 数控技术概述上午上午9时时24分分qPLC、机床I/O电路和装置PLC(Programmable Logic Controller)：用于完成与逻辑运算有关顺序动作的I/O控制，它由硬件和软件组成；机床机床I/O电路和装置：电路和装置：实现I/O控制的执行部件(由继电器、电磁阀、行程开关、接触器等组成的逻辑电路；功能：接受CNC的M、S、T指令，对其进行译码并转换成对应的控制信号，控制辅助装置完成机床相应的开关动作接受操作面板和机床侧的I/O信号，送给CNC装置，经其处理后，输出指令控制CNC系统的工作状态和机床的动作。第一章 数控技术概述上午上午9时时24分分l 机床q机床：机床：数控机床的主体，是实现制造加工的执行部件。q组成：组成：由主运动部件、进给运动部件（工作台、拖板以及相应的传动机构）、支承件（立柱、床身等）以及特殊装置（刀具自动交换系统 工件自动交换系统）和辅助装置（如排屑装置等）。第一章 数控技术概述上午上午9时时24分分l 按工艺用途分类q切削加工类：切削加工类：数控镗铣床、数控车床、数控磨床、加工中心、数控齿轮加工机床、FMC等。q成型加工类：成型加工类：数控折弯机、数控冲裁机等。q特种加工类：特种加工类：数控线切割机、电火花加工机、激光加工机等。q其它类型：其它类型：数控装配机、数控测量机、机器人等。第一章 数控技术概述上午上午9时时24分分 一、按加工工艺方法分类1、一般数控机床q切削加工类：捷克托斯数控镗床CKA6150数控车床哈挺数控磨床第一章 数控技术概述上午上午9时时24分分q成型加工类：成型加工类：数控折弯机数控弯管机数控型材弯弧机第一章 数控技术概述上午上午9时时24分分火花成型线切割机火花小孔激光加工第一章 数控技术概述上午上午9时时24分分三坐标测量机CNC影像仪第一章 数控技术概述上午上午9时时24分分德马吉立式加工中心2、带自动换刀装置的数控机床（加工中心）卧式加工中心德马吉万能车削中心第一章 数控技术概述上午上午9时时24分分q点位控制数控系统仅能实现刀具相对于工件从一点到另一点的精确定位运动；对轨迹不作控制要求；运动过程中不进行任何加工。适用范围：数控钻床、数控镗床、数控冲床和数控测量机。二、按控制系统功能特点分类刀具BA工 件123第一章 数控技术概述上午上午9时时24分分第一章 数控技术概述上午上午9时时24分分q点位直线控制数控系统点位直线控制数控机床的特点是机床移动部件不仅要实现由一个位置到另一个位置的精确移动定位，而且能够实现平行坐标轴方向的直线切削加工运动。点位直线数控机床虽然扩大了点位控制数控机床的工艺范围，但它的应用仍然受到了很大的限制 运动过程中不进行任何加工。适用范围：简易数控车床、数控铣镗床。刀具工件第一章 数控技术概述上午上午9时时24分分q轮廓控制数控系统轮廓控制(连续控制)系统：具有控制几个进给轴同时谐调运动(坐标联动)，使工件相对于刀具按程序规定的轨迹和速度运动，在运动过程中进行连续切削加工的数控系统。适用范围：数控车床、数控铣床、加工中心等用于加工曲线和曲面的机床。现代的数控机床基本上都是装备的这种数控系统。刀具工件第一章 数控技术概述上午上午9时时24分分第一章 数控技术概述上午上午9时时24分分 三、按伺服系统的特点分类q按数控系统的进给伺服子系统有无位置测量装置可分为开环数控系统和闭环数控系统，在闭环数控系统中根据位置测量装置安装的位置又可分为全闭环和半闭环两种。第一章 数控技术概述上午上午9时时24分分q开环数控系统没有位置测量装置，信号流是单向的（数控装置进给系统），故系统稳定性好。电机机械执行部件A相、B相C相、f、nCNC插补指令脉冲频率f脉冲个数n换算脉冲环形分配变换功率放大CNC数控系统步进电动机工作台第一章 数控技术概述上午上午9时时24分分q无位置反馈，精度相对闭环系统来讲不高，其精度主要取决于伺服驱动系统和机械传动机构的性能和精度。q一般以功率步进电机作为伺服驱动元件。q这类系统具有结构简单、工作稳定、调试方便、维修简单、价格低廉等优点，在精度和速度要求不高、驱动力矩不大的场合得到广泛应用。一般用于经济型数控机床。第一章 数控技术概述上午上午9时时24分分q 半闭环数控系统半闭环数控系统的位置采样点如图所示，是从驱动装置(常用伺服电机)或丝杠引出，采样旋转角度进行检测，不是直接检测运动部件的实际位置。位置控制调节器位置控制调节器速度控制速度控制调节与驱动调节与驱动检测与反馈单元检测与反馈单元位置控制单元位置控制单元速度控制单元速度控制单元+-电机电机机械执行部件机械执行部件CNC插补插补指令指令实际位实际位置反馈置反馈实际速实际速度反馈度反馈第一章 数控技术概述上午上午9时时24分分伺服电动机G编码器CNC数控系统伺服驱动系统工作台位置测量反馈信号第一章 数控技术概述上午上午9时时24分分半闭环环路内不包括或只包括少量机械传动环节，因此可获得稳定的控制性能，其系统的稳定性虽不如开环系统，但比闭环要好。由于丝杠的螺距误差和齿轮间隙引起的运动误差难以消除。因此，其精度较闭环差，较开环好。但可对这类误差进行补偿，因而仍可获得满意的精度。半闭环数控系统结构简单、调试方便、精度也较高，因而在现代CNC机床中得到了广泛应用。第一章 数控技术概述上午上午9时时24分分q 全闭环数控系统全闭环数控系统的位置采样点如图的虚线所示，直接对运动部件的实际位置进行检测。位置控制调节器位置控制调节器速度控制速度控制调节与驱动调节与驱动检测与反馈单元检测与反馈单元位置控制单元位置控制单元速度控制单元速度控制单元+-电机电机机械执行部件机械执行部件CNC插补插补指令指令实际位实际位置反馈置反馈实际速实际速度反馈度反馈第一章 数控技术概述上午上午9时时24分分工作台伺服电动机位置测量反馈信号伺服驱动系统CNC数控系统第一章 数控技术概述上午上午9时时24分分从理论上讲，可以消除整个驱动和传动环节的误差、间隙和失动量。具有很高的位置控制精度。由于位置环内的许多机械传动环节的摩擦特性、刚性和间隙都是非线性的，故很容易造成系统的不稳定，使闭环系统的设计、安装和调试都相当困难。该系统主要用于精度要求很高的镗铣床、超精车床、超精磨床以及较大型的数控机床等。第一章 数控技术概述上午上午9时时24分分l 按联动轴数分q2轴联动（平面曲线）q3轴联动（空间曲面，球头刀）q4轴联动（空间曲面）q5轴联动及6轴联动（空间曲面）。联动轴数越多数控系统的控制算法就越复杂。四、按控制系统的功能水平分类第一章 数控技术概述上午上午9时时24分分 图图 不同联动轴数所能加工的型面不同联动轴数所能加工的型面(a)二轴联动；二轴联动；(b)二轴半联动；二轴半联动；(c)三轴联动三轴联动ZXYYO(a)(b)(c)第一章 数控技术概述上午上午9时时24分分图图 五轴联动铣削曲面零件五轴联动铣削曲面零件 ZnP(X,Y,Z)O刀位点ZBYCX第一章 数控技术概述上午上午9时时24分分图图 六轴加工中心坐标示意图六轴加工中心坐标示意图第一章 数控技术概述上午上午9时时24分分l 按数控系统类型分类q经济型数控系统（又称简易数控系统）这一档次的数控机床仅能满足一般精度要求的加工，能加工形状较简单的直线、斜线、圆弧及带螺纹的零件，采用的微机系统为单板机或单片机系统，具有数码显示，CRT字符显示功能，机床进给由步进电动机实现开环驱动，控制的轴数和联动轴数在3轴或3轴以下。第一章 数控技术概述上午上午9时时24分分q普及型数控系统（通常称之为全功能数控系统）这类数控系统功能较多，除了具有一般数控系统的功能以外，还具有一定的图形显示功能及面向用户的宏程序功能等，采用的微机系统为16位或32位微处理机，具有RS-232C通信接口，机床的进给多用交流或直流伺服驱动，一般系统能实现4轴或4轴以下联动控制。第一章 数控技术概述上午上午9时时24分分q高档数控系统 采用的微机系统为32位以上微处理机系统，机床的进给大多采用交流伺服驱动，除了具有一般数控系统的功能以外，应该至少能实现5轴或5轴以上的联动控制。具有三维动画图形功能和宜人的图形用户界面，同时还具有丰富的刀具管理功能、宽调速主轴系统、多功能智能化监控系统和面向用户的宏程序功能，还有很强的智能诊断和智能工艺数据库，能实现加工条件的自动设定，且能实现与计算机的联网和通信。第一章 数控技术概述上午上午9时时24分分q基于PC的开放式数控系统 用通用微机技术开发数控系统可以得到强有力的硬件与软件支持，这些软件和硬件的技术是开放式的，此时的通用微机除了具备本身的功能外，还具备了全功能数控系统的所有功能。第一章 数控技术概述上午上午9时时24分分工艺工艺分析分析数控数控加工加工程序程序工序卡B A C KS P A C EC T RLIN SC RT A BA L T0S H IF T ZE N D WH OM E TP g Dn OP g Up JR S T E65“432？198:7 YXVU SRPQ NMKL IHFG DCABE S C1 4 彩 色显 示 器空运行Z 轴锁定MST 锁定任选程序段机床锁定快进+JOG-JOG主轴正转主轴停 主轴反转急停超程解除循环驱动进给保持冷却液开关 刀松/刀紧主轴修调16010进给修调16050403020100电 源关开1自动方式选择回零手摇点动步进单段驱 动 器NC机床电源XYZA主轴超程报警手摇脉冲发生器2010 090增量倍率1000101001坐标轴选择Z YX传统加工数控加工传统加工与数控加工的比较图第一章 数控技术概述上午上午9时时24分分微型计算机机床本体数控系统工艺处理编制工件加工程序加工好的零件零件图0112数控加工过程示意图数控加工过程示意图第一章 数控技术概述上午上午9时时24分分数控机床加工零件的工作过程分以下几个步骤：v根据被加工零件的图样与工艺方案，用规定的代码和程序格式编写加工程序v所编写程序指令输入数控装置v数控装置将程序(代码)进行译码、运算之后，向机床各个坐标的伺服机构和辅助控制装置发出信号，以驱动机床的各运动部件，并控制所需要的辅助动作，最后加工出合格的零件 第一章 数控技术概述上午上午9时时24分分 机床I/O电路和装置测量装置主轴驱动装置进给驱动装置主轴伺服单元进给伺服单元计算机数 控装 置操作面板PLC计计算算机机数数控控系系统统机机 床床辅助控制机构进给传动机构主运动机构键盘输入输出设备第一章 数控技术概述上午上午9时时24分分B A C KSPA C EC TRLIN SC RTA BA LT0SH IFT ZEN D WH OM E TPgDn OPgUp JR ST E65“432？198:7 YXVU SRPQ NMKL IHFG DCABESC14彩 色显 示 器空运行Z 轴锁定MST 锁定任选程序段机床锁定快进+JOG-JOG主轴正转 主轴停 主轴反转急停超程解除循环驱动进给保持冷却液开关 刀松/刀紧主轴修调16010进给修调16050403020100电 源关开1自动方式选择回零手摇点动步进单段驱 动 器NC机床电源XYZA主轴超程报警手摇脉冲发生器2010 090增量倍率1000101001坐标轴选择Z YXq操作面板它是操作人员与数控装置进行信息交流的工具。组成：按钮站、状态灯、按键阵列（功能与计算机键盘一样）和显示器；。它是数控机床特有部件。机床I/O电路和装置 测量装置 主轴驱动装置 进给驱动装置 主轴伺服单元 进给伺服单元 计算机数 控 装 置 操作面板 PLC 计计算算机机数数控控系系统统 机机 床床 辅助控制机构 进给传动机构 主运动机构 键盘 输入输出 设备 第一章 数控技术概述上午上午9时时24分分q 控制介质与输入输出设备控制介质控制介质是记录零件加工程序的媒介输入输出设备输入输出设备是CNC系统与外部设备进行交互装置。交互的信息通常是零件加工程序。即将编制好的记录在控制介质上的零件加工程序输入CNC系统或将调试好了的零件加工程序通过输出设备存放或记录在相应的控制介质上。数控机床常用的控制介质和输入输出设备见表1：机床I/O电路和装置 测量装置 主轴驱动装置 进给驱动装置 主轴伺服单元 进给伺服单元 计算机数 控 装 置 操作面板 PLC 计计算算机机数数控控系系统统 机机 床床 辅助控制机构 进给传动机构 主运动机构 键盘 输入输出 设备 第一章 数控技术概述上午上午9时时24分分控制介质控制介质输入设备输入设备输入设备输入设备穿孔纸带纸带阅读机纸带穿孔机磁带磁带机或录音机磁盘磁盘驱动器第一章 数控技术概述上午上午9时时24分分q通讯通讯 现代的数控系统除采用输入输出设备进行信息交换外，一般都具有用通讯方式进行信息交换的能力。它们是实现CAD/CAM的集成、FMS和CIMS的基本技术。采用的方式有：串行通讯（RS-232等串口）、自动控制专用接口和规范（DNC方式，MAP协议等）网络技术（internet，LAN等）。第一章 数控技术概述上午上午9时时24分分q CNC装置(CNC单元)组成：组成：计算机系统、位置控制板、PLC接口板，通讯接口板、特殊功能模块以及相应的控制软件。作用：作用：根据输入的零件加工程序进行相应的处理（如运动轨迹处理、机床输入输出处理等），然后输出控制命令到相应的执行部件(伺服单元、驱动装置和PLC等)，所有这些工作是由CNC装置内硬件和软件协调配合，合理组织，使整个系统有条不紊地进行工作的。CNC装置是装置是CNC系统的核系统的核心心 机床I/O电路和装置 测量装置 主轴驱动装置 进给驱动装置 主轴伺服单元 进给伺服单元 计算机数 控 装 置 操作面板 PLC 计计算算机机数数控控系系统统 机机 床床 辅助控制机构 进给传动机构 主运动机构 键盘 输入输出 设备 第一章 数控技术概述上午上午9时时24分分q 伺服单元、驱动装置和测量装置 伺服单元和驱动装置 主轴伺服驱动装置和主轴电机 进给伺服驱动装置和进给电机 测量装置 位置和速度测量装置。以实现进给伺服系统的闭环控制。作用 保证灵敏、准确地跟踪CNC装置指令：进给运动指令：实现零件加工的成形运动（速度和位置控制）。主轴运动指令，实现零件加工的切削运动（速度控制）机床I/O电路和装置 测量装置 主轴驱动装置 进给驱动装置 主轴伺服单元 进给伺服单元 计算机数 控 装 置 操作面板 PLC 计计算算机机数数控控系系统统 机机 床床 辅助控制机构 进给传动机构 主运动机构 键盘 输入输出 设备 第一章 数控技术概述上午上午9时时24分分qPLC、机床I/O电路和装置PLC(Programmable Logic Controller)：用于完成与逻辑运算有关顺序动作的I/O控制，它由硬件和软件组成；机床机床I/O电路和装置：电路和装置：实现I/O控制的执行部件(由继电器、电磁阀、行程开关、接触器等组成的逻辑电路；功能：接受CNC的M、S、T指令，对其进行译码并转换成对应的控制信号，控制辅助装置完成机床相应的开关动作 接受操作面板和机床侧的I/O信号，送给CNC装置，经其处理后，输出指令控制CNC系统的工作状态和机床的动作。机床I/O电路和装置 测量装置 主轴驱动装置 进给驱动装置 主轴伺服单元 进给伺服单元 计算机数 控 装 置 操作面板 PLC 计计算算机机数数控控系系统统 机机 床床 辅助控制机构 进给传动机构 主运动机构 键盘 输入输出 设备 第一章 数控技术概述上午上午9时时24分分l 机床q机床：机床：数控机床的主体，是实现制造加工的执行部件。q组成：组成：由主运动部件、进给运动部件（工作台、拖板以及相应的传动机构）、支承件（立柱、床身等）以及特殊装置（刀具自动交换系统 工件自动交换系统）和辅助装置（如排屑装置等）。机床I/O电路和装置 测量装置 主轴驱动装置 进给驱动装置 主轴伺服单元 进给伺服单元 计算机数 控 装 置 操作面板 PLC 计计算算机机数数控控系系统统 机机 床床 辅助控制机构 进给传动机构 主运动机构 键盘 输入输出 设备 第一章 数控技术概述上午上午9时时24分分1、数字控制（Numerical Control NC）是一种借助数字、字符或其它符号对某一工作过程（如加工、测量、装配等）进行可编程控制的自动化方法。2、数 控 技 术（N u m e r i c a l C o n t r o l Technology）采用数字控制的方法对某一工作过程实现自动控制的技术。第一章 数控技术概述上午上午9时时24分分3、数控机床（Numerical Control Machine Tools）是采用数字控制技术对机床的加工过程进行自动控制的一类机床。它数控技术典型应用的例子。4、数控系统（Numerical Control System）实现数字控制的装置。5、计算机数控系统（Computer Numerical Control CNC）以计算机为核心的数控系统。第一章 数控技术概述上午上午9时时24分分6、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。7、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。8、脉冲当量：相对于数控系统发出的每个进给脉冲信号，机床移动部件的位移量。也称为最小设定（移动）单位，数控机床根据其精度的不同，常用的脉冲当量为0.0lmm，0.005mm，及0.001mm。第一章 数控技术概述上午上午9时时24分分9、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 或 mm/r。10、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。11、插补：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.第一章 数控技术概述上午上午9时时24分分12、刀补运算：零件的加工程序一般是按零件轮廓和工艺要求的进给路线编制的，而数控机床在加工过程中所控制的是刀具中心的运动轨迹。不同的刀具，其几何参数也不相同，加工前必须将编程轨迹变换成刀具中心的轨迹，这样才能加工出符合要求的零件。刀补运算就是完成这种转换的程序。13、机床坐标系：是数控机床安装调试时便设定好的一固定的坐标系统。14、编程坐标系：是在对图纸上零件编程时就建立的，程序数据便是基于该坐标系的坐标值。15、工件坐标系：编程坐标系在机床上的具体体现，由相应的编程指令建立。第一章 数控技术概述上午上午9时时24分分项目1：数控车床的认识实训1技能要求：了解数控车床的机械结构的特点和坐标系统，理解并掌握数控车床的工作原理及组成，对数控车床操作加工步骤有基本认识。2训练内容：（1）数控车床的工作原理（2）数控车床的组成及作用（3）数控车床的坐标系统（4）数控车床操作开机关机（5）手动操作数控车床的方法3训练步骤：（1）数控车床开机（2）讲解数控车床的组成、作用和坐标系统（3）讲解数控车床的操作方法（4）以简单轴类工件为例，通过示范“工艺分析编制程序程序输入和调试装夹工件对刀启动程序试加工工件检验”，进一步讲解数控车床工作原理和加工步骤全过程。第一章 数控技术概述上午上午9时时24分分项目2：数控加工中心认识实训1技能要求：了解加工中心的机械结构的特点和坐标系统，理解并掌握加工中心的工作原理及组成，对加工中心操作加工步骤有基本认识。2训练内容：（1）加工中心的工作原理（2）加工中心的组成及作用（3）加工中心的坐标系统（4）加工中心操作开机关机（5）加工中心手动操作的方法3训练步骤：（1）数控车床开机（2）讲解数控车床的组成、作用和坐标系统（3）讲解数控车床的操作方法（4）以简单轴类工件为例，通过示范“工艺分析编制程序程序输入和调试装夹工件对刀启动程序试加工工件检验”，进一步讲解数控车床工作原理和加工步骤全过程。