重慶科創(chuàng)職業(yè)學院(項目一)數(shù)控車床基本知識下

1、下午2時48分1數(shù)控機床編程與操作重慶科創(chuàng)職業(yè)學院機電工程學院陳佰江下午2時48分2 數(shù)控機床的種類與常見數(shù)控機床數(shù)控機床的種類與常見數(shù)控機床 數(shù)控機床的種類數(shù)控機床的種類 1按工藝方式分類按工藝方式分類1) 1) 金屬切削類數(shù)控機床金屬切削類數(shù)控機床這類數(shù)控機床如數(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)控齒輪加工機床、加工中心等。盡管這磨床、數(shù)控鉆床、數(shù)控齒輪加工機床、加工中心等。盡管這些機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)率和自動化具有很高的生產(chǎn)率和自動化程度。程度。 下午2時48分32) 2) 金屬成型類數(shù)控機床金屬成型類數(shù)控機床這類數(shù)控機床如數(shù)控折彎機、數(shù)控彎管機、數(shù)控沖床等。這類數(shù)控機床如數(shù)控折彎機、數(shù)控彎管機、數(shù)控沖床等。3) 3) 數(shù)控特種加工及其他類型機床數(shù)控特種加工及其他類型機床這類數(shù)控機床如數(shù)控線切割機床、數(shù)控火焰切割機、數(shù)控這類數(shù)控機床如數(shù)控線切割機床、數(shù)控火焰切割機、數(shù)控三坐標測量機、數(shù)控電火花加工機床等。三坐標測量機、數(shù)控電火花加工機床等。 下午2時48分4按控制方式分，最常用的數(shù)控機床可分為以下三類：按控制方式

3、分，最常用的數(shù)控機床可分為以下三類：1) 1) 開環(huán)數(shù)控機床開環(huán)數(shù)控機床這類數(shù)控機床采用開環(huán)進給伺服系統(tǒng)。其數(shù)控裝置發(fā)出的這類數(shù)控機床采用開環(huán)進給伺服系統(tǒng)。其數(shù)控裝置發(fā)出的指令信號是單向的，沒有檢測反饋裝置對運動部件的實際位移指令信號是單向的，沒有檢測反饋裝置對運動部件的實際位移量進行檢測，不能進行運動誤差的校正，因此步進電機的步距量進行檢測，不能進行運動誤差的校正，因此步進電機的步距角誤差、齒輪和絲杠組成的傳動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)運動方式分類按控制系統(tǒng)運動方式分類下午2時48分5這類機床通常為經(jīng)濟型、中

4、小型機床，具有結(jié)構(gòu)簡單、價格這類機床通常為經(jīng)濟型、中小型機床，具有結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉、調(diào)試方便等優(yōu)點，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，但通常輸出的扭矩值大小受到限制，而且當輸入的頻率較高時，容易產(chǎn)生失步，難以實現(xiàn)運動部件的控且當輸入的頻率較高時，容易產(chǎn)生失步，難以實現(xiàn)運動部件的控制，因此已不能充分滿足數(shù)控機床日益提高功率、運動速度和加制，因此已不能充分滿足數(shù)控機床日益提高功率、運動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。 步進電機驅(qū)動電路功率步進電動機機械傳動鏈機床運動部件輸入脈沖圖1-1 開環(huán)控制的系統(tǒng)框圖 下

5、午2時48分6 這類機床的位置檢測裝置安裝在進給系統(tǒng)末段端的執(zhí)行部件上，該位置檢測裝置可實測進給系統(tǒng)的位移量或位置。數(shù)控裝置將位移指令與工作臺端測得的實際位置反饋信號進行比較，根據(jù)其差值不斷控制運動，使運動部件嚴格按照實際需要的位移量運動；還可利用測速元器件隨時測得驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)速，將速度反饋信號與速度指令信號相比較，對驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)速隨時進行修正。這類機床的運動精度主要取決于檢測裝置的精度，與機械傳動鏈的誤差無關(guān)，因此可以消除由于傳動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)控機床閉環(huán)數(shù)控機床下午2時48分7比較器功率放大電路直流或交流伺服電動

6、機機械傳動鏈輸入脈沖機床運動部件位置檢測裝置圖1-2 閉環(huán)控制的系統(tǒng)框圖 下午2時48分8相比于開環(huán)數(shù)控機床，閉環(huán)數(shù)控機床精度更高，速度更快，驅(qū)相比于開環(huán)數(shù)控機床，閉環(huán)數(shù)控機床精度更高，速度更快，驅(qū)動功率更大，但是，這類機床價格昂貴，對機床結(jié)構(gòu)及傳動鏈依然動功率更大，但是，這類機床價格昂貴，對機床結(jié)構(gòu)及傳動鏈依然提出了嚴格的要求。傳動鏈的剛度、間隙，導軌的低速運動特性，提出了嚴格的要求。傳動鏈的剛度、間隙，導軌的低速運動特性，機床結(jié)構(gòu)的抗振性等因素都會增加系統(tǒng)調(diào)試困難。閉環(huán)系統(tǒng)設(shè)計和機床結(jié)構(gòu)的抗振性等因素都會增加系統(tǒng)調(diào)試困難。閉環(huán)系統(tǒng)設(shè)計和調(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48分9這類機床的檢測元件裝在驅(qū)動電機或傳動絲杠的端部，這類機床的檢測元件裝在驅(qū)動電機或傳動絲杠的端部，可間接測量執(zhí)行部件的實際位置或位移。這種系統(tǒng)的閉環(huán)環(huán)可間接測量執(zhí)行部件的實際位置或位移。這種系統(tǒng)的閉環(huán)環(huán)路內(nèi)不包括機械傳動環(huán)節(jié)，控制系統(tǒng)的調(diào)試十分方便，因此路內(nèi)不包括機械傳動環(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)控機床可以獲得比開環(huán)系統(tǒng)更高的精度，但由于機械傳環(huán)數(shù)控機床可以獲得比開環(huán)系統(tǒng)更高的精度，但由于機械傳動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)控機床半閉環(huán)數(shù)控機床下午2時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機脈沖編碼器機械傳動鏈機床運動部件

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

10、采用16位或更高性能的CPU，分辨率在1 m以內(nèi)，進給速度為1524 m/min，采用交流或直流伺服電機驅(qū)動；聯(lián)動軸數(shù)為35軸；有較齊全的CRT顯示及很好的人機界面，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、人機對話、自診斷等功能；具有RS232或DNC接口，通過DNC接口，可以實現(xiàn)幾臺數(shù)控機床之間的數(shù)據(jù)通信，也可以直接對幾臺數(shù)控機床進行控制。 2) 普及型數(shù)控機床普及型數(shù)控機床下午2時48分13這類數(shù)控機床通常為高檔數(shù)控機床，一般采用32位或64位CPU，并采用精簡指令集RISC作為中央處理單元，分辨率可達0.1 m，進給速度為15100 m/min，采用數(shù)字化交流伺服電機驅(qū)動

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