数控技术ch1第一章概述课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,数控技术（CNC）,Computer Numerical Control Technology,数控技术（CNC）,1,教 材,新编机床数控技术，北京理工大学出版社，任玉田等编著。,教 材新编机床数控技术，北京理工大学出版社，任玉田等编,2,主要内容,第一章 概述,第二章 数控加工程序编制,第三章 计算机数控装置,第四章 插补原理与速度控制,第五章 伺服驱动系统,第六章 数控机床的结构设计,主要内容第一章 概述,3,第一章 概述,几个基本概念,数控机床的工作过程,数控机床的组成,数控机床的工作原理,数控机床的分类,数控机床的特点,数控技术的发展,第一章 概述几个基本概念,4,1.数控技术的基本概念,数控技术,用,数,字化信息(数字、字符、符号)对某一工作过程（加工、测量、装配）进行自动,控,制的,技术,。,数控系统,采用了数控技术的自动控制系统,数控设备,采用数控系统实现控制的设备,数控机床,采用数控系统实现控制的机床,技术，自动控制技术,装置，计算机控制系统,设备，自动化加工设备,加工设备,测量设备,医疗设备,NC,CNC,1.数控技术的基本概念数控技术技术，自动控制技术 加工设,5,主轴运动,进给运动（含反馈）,辅助控制,2.数控机床的工作过程,工艺分析,数控加,工程序,工序卡,传统加工,数控加工,人,数控,系统,数控装置接收人的指令，自动控制机床的,运动,和,加工过程,，完成零件加工。,切削力,廓形,换刀、装夹、润滑、冷却等,主轴运动2.数控机床的工作过程工艺分析数控加工序卡传统加,6,3.数控机床的组成,数控柜,立柱,数控装置,物理组成？,3.数控机床的组成数控柜立柱数控装置物理组成？,7,3.数控机床的组成,逻辑组成包括：,数控系统,数控装置,输入输出设备(,数控装置与人侧),驱动装置、位置检测、PLC(,数控装置与机床侧),机床本体,零,件,加,工,程,序,计算机,数字控,制装置,（CNC,装置）,可编程控,制器（PLC）,进给轴伺服,驱动装置,输,入,输,出,设,备,进给电机,位置检测器,机,床,本,体,数控系统,主轴伺服,驱动装置,主轴电机,3.数控机床的组成逻辑组成包括：零计算机可编程控进给轴伺,8,CNC装置,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(伺服驱动装置和PLC等)。,CNC装置是CNC系统的核心,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。,零,件,加,工,程,序,计算机,数字控,制装置,（CNC,装置）,可编程控,制器（PLC）,进给轴伺服,驱动装置,输,入,输,出,设,备,进给电机,位置检测器,机,床,本,体,数控系统,主轴伺服,驱动装置,主轴电机,CNC装置作用：根据输入的零件加工程序进行相应的处理（如运动,9,输入输出设备,作用：,人机交互功能,组成：,操作面板,键盘、鼠标、显示器、按钮、状态灯等,读卡器,USB接口,通信功能,零,件,加,工,程,序,计算机,数字控,制装置,（CNC,装置）,可编程控,制器（PLC）,进给轴伺服,驱动装置,输,入,输,出,设,备,进给电机,位置检测器,机,床,本,体,数控系统,主轴伺服,驱动装置,主轴电机,输入输出设备作用：人机交互功能零计算机可编程控进给轴伺服输进,10,伺服驱动装置,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）,伺服驱动装置和测量装置,零,件,加,工,程,序,计算机,数字控,制装置,（CNC,装置）,可编程控,制器（PLC）,进给轴伺服,驱动装置,输,入,输,出,设,备,进给电机,位置检测器,机,床,本,体,数控系统,主轴伺服,驱动装置,主轴电机,伺服驱动装置伺服驱动装置和测量装置零计算机可编程控进给轴伺服,11,PLC、机床I/O电路,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I/O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。,零,件,加,工,程,序,计算机,数字控,制装置,（CNC,装置）,可编程控,制器（PLC）,进给轴伺服,驱动装置,输,入,输,出,设,备,进给电机,位置检测器,机,床,本,体,数控系统,主轴伺服,驱动装置,主轴电机,PLC、机床I/O电路PLC(Programmable L,12,机床本体,机床本体：,数控机床的主体，是实现制造加工的执行部件。,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）。,高刚度和高抗振性,小的机床热变形,高效率、无间隙、低摩擦传动,简化机械传动结构,零,件,加,工,程,序,计算机,数字控,制装置,（CNC,装置）,可编程控,制器（PLC）,进给轴伺服,驱动装置,输,入,输,出,设,备,进给电机,位置检测器,机,床,本,体,数控系统,主轴伺服,驱动装置,主轴电机,机床本体机床本体：数控机床的主体，是实现制造加工的执行部件。,13,4.数控机床的工作原理,零,件,加,工,程,序,计算机,数字控,制装置,（CNC,装置）,可编程控,制器（PLC）,进给轴伺服,驱动装置,输,入,输,出,设,备,进给电机,位置检测器,机,床,本,体,数控系统,主轴伺服,驱动装置,主轴电机,主轴驱动,电机,y,x,O,l,0,D,y,D,x,l,1,l,2,l,i,d,L,插补：,在被加工轨迹或轮廓上的已知点之间，进行数据点的密化，确定一些中间点的方法。,4.数控机床的工作原理零计算机可编程控进给轴伺服输进给电机,14,4.数控机床的工作原理,外部,内部,数据输入,程序编辑器,磁盘，穿孔纸带，,计算机通信,读卡,数控加工程序,数控加工程序译码（或解释）,几何数据（X,Y,Z,A）,工艺数据,(F,S,G),插补,开关命令M，T,可编程控制器（PLC）,刀具交换、切削液开/关等,数据输入,调节器,给定量,反馈位置处理,X轴调节,M：电动机,W：位置传感器,W,W,W,M,M,M,Y轴调节,Z轴调节,X Y Z,NC,4.数控机床的工作原理外部内部数据输入程序编辑器磁盘，穿,15,5 数控机床的分类,数控机床的种类很多，从不同角度对其进行考查，就有不同的分类方法，通常有以下几种不同的分类方法：,-,按加工方式分类,-,按控制功能分类,-,按联动轴数,-,按进给伺服系统的类型,-,按功能水平分类,5 数控机床的分类数控机床的种类很多，从不同角度对其进行考查,16,5 数控机床的分类,按加工方式分类,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。,成型加工类：,数控折弯机、数控弯管机等。,特种加工类：,数控线切割机、电火花加工机、,激光加工机,等。,其它类型：,数控装配机、数控测量机、机器人等。,5 数控机床的分类 按加工方式分类,17,数控铣床、车床、加工中心,数控铣床、车床、加工中心,18,锥度电火花线切割机床,锥度电火花线切割机床,19,上次课内容回顾：,四个基本概念：数控技术,数控系统,数控设备,数控机床,数控系统工作过程：,数控装置接收人的指令，自动控制机床的运动和加工过程，完成零件加工。,数控机床的逻辑组成包括：数控系统和机床本体，前者又包括,数控装置，输入输出设备(数控装置与人侧)，,驱动装置、位置检测、PLC(,数控装置与机床侧),数控机床的工作原理,主轴驱动,电机,上次课内容回顾：主轴驱动电机,20,本次课主要内容,第二章 数控加工程序编制,第一节 数控加工程序编制基础知识,本次课主要内容,21,5 数控机床的分类,按控制功能分类,点位控制数控系统,仅能实现点到点的精确定位运动；,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、镗、冲床和数控测量机。,直线控制数控机床,除点到点的准确位置之外，还要保证两点之,间移动的轨迹是直线,对直线移动的速度也要进行控制。,适用范围：,简易数控车、数控镗铣床，一般,有2,3个可控坐标轴，但同时控制的只有一个。,轮廓控制数控系统,几个进给轴按程序规定的轨迹和速度同时谐调运动,在轨迹运动过程中进行连续切削加工。,适用范围：,数控车床、数控铣床、加工中心等。,现代的数控机床基本上都是装备的这种数控系统。,5 数控机床的分类按控制功能分类,22,5 数控机床的分类,按联动轴数分,，,2轴联动（平面曲线）,3轴联动（空间曲面，球头刀）,4轴联动（空间曲面）,5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。,5轴联动加工,3轴联动,4轴联动,2轴联动,5 数控机床的分类 按联动轴数分，5轴联动加工,23,5 数控机床的分类,按进给伺服系统有无位置测量装置可分为：,开环数控系统,半闭环数控系统,全闭环数控系统,5 数控机床的分类 按进给伺服系统有无位置测量装置可分为,24,5 数控机床的分类,开环数控系统,没有位置测量装置，信号流是单向的，故系统稳定性好。,开环系统无位置反馈，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。,一般以功率步进电机作为伺服驱动元件。,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,。,电机,机械执行部件,A相、B相,C相、,f、n,CNC,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,5 数控机床的分类开环数控系统电机机械执行部件A相、B相f、,25,5 数控机床的分类,半闭环数控系统,位置采样点是从驱动装置(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。,半闭环环路内不包括或只包括少量机械传动环节，系统的稳定性在开环系统和闭环之间。,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。可通过补偿提高。,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,位置控制调节器,速度控制,调节与驱动,检测与反馈单元,位置控制单元,速度控制单元,+,+,-,-,电机,机械执行部件,CNC插补,指令,实际位置反馈,实际速度反馈,5 数控机床的分类 半闭环数控系统位置控制调节器速度控制检测,26,5 数控机床的分类,全闭环数控系统,位置采样点直接对运动部件的实际位置进行检测。,理论上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。,5 数控机床的分类 全闭环数控系统,27,性能,类别,CPU位数,联动轴数,分辨率(,m),进给速度,(m/min),其它,高级型,=32,5,=24,(1,m)；=10,(0.1,m),三维动态，MAP,数字交流伺服,普及型,16,0.1,10,24,(1,