數(shù)控機(jī)床第1章

1、 福州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院福州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院1第一章第一章 概論概論第二章第二章 數(shù)控加工程序的編制數(shù)控加工程序的編制第三章第三章 計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置第四章第四章 進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)第五章第五章 機(jī)床運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)與典型部件機(jī)床運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)與典型部件第六章第六章 典型數(shù)控機(jī)床典型數(shù)控機(jī)床第七章第七章 數(shù)控加工技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)數(shù)控加工技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)21.1 數(shù)控機(jī)床的基本概念數(shù)控機(jī)床的基本概念1.2 數(shù)控機(jī)床的分類(lèi)數(shù)控機(jī)床的分類(lèi)1.3 數(shù)控加工的原理、特點(diǎn)及應(yīng)用數(shù)控加工的原理、特點(diǎn)及應(yīng)用范圍范圍1.4 數(shù)控的指標(biāo)與功能數(shù)控的指標(biāo)與功能第第1章章 概論概論3主要應(yīng)用于：主要應(yīng)用于：機(jī)床、

2、自動(dòng)線、機(jī)器人、火炮、雷達(dá)機(jī)床、自動(dòng)線、機(jī)器人、火炮、雷達(dá)跟蹤等自動(dòng)化設(shè)備。跟蹤等自動(dòng)化設(shè)備。1.1 數(shù)控機(jī)床的基本概念數(shù)控機(jī)床的基本概念 41.1 數(shù)控機(jī)床的基本概念數(shù)控機(jī)床的基本概念 20世紀(jì)世紀(jì)40年代世界上誕生第一臺(tái)計(jì)算機(jī)，使數(shù)控技術(shù)的年代世界上誕生第一臺(tái)計(jì)算機(jī)，使數(shù)控技術(shù)的出現(xiàn)成為可能出現(xiàn)成為可能 。 1948年美國(guó)帕森斯公司（年美國(guó)帕森斯公司（Parsons Co.）在研制加工直升在研制加工直升機(jī)葉片輪廓檢驗(yàn)樣板的機(jī)床時(shí)，受美國(guó)空軍的委托與麻省機(jī)葉片輪廓檢驗(yàn)樣板的機(jī)床時(shí)，受美國(guó)空軍的委托與麻省理工學(xué)院（理工學(xué)院（MTT）伺服機(jī)構(gòu)研究所進(jìn)行合作伺服機(jī)構(gòu)研究所進(jìn)行合作. 1952年研制

3、成功世界上第一臺(tái)專(zhuān)用電子計(jì)算機(jī)控制的三年研制成功世界上第一臺(tái)專(zhuān)用電子計(jì)算機(jī)控制的三坐標(biāo)立式數(shù)控銑床。坐標(biāo)立式數(shù)控銑床。 1955年實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，并批量投放市場(chǎng)。年實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，并批量投放市場(chǎng)。5 1.1 數(shù)控機(jī)床的基本概念數(shù)控機(jī)床的基本概念 6數(shù)控機(jī)床是制造裝備的主流裝備數(shù)控機(jī)床是制造裝備的主流裝備數(shù)控機(jī)床廣泛應(yīng)用于制造業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域數(shù)控機(jī)床廣泛應(yīng)用于制造業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域IC裝備裝備 船舶制造裝備紡織印染裝備紡織印染裝備汽車(chē)制汽車(chē)制造裝備造裝備軍工軍工制造裝備制造裝備1.1 數(shù)控機(jī)床的基本概念數(shù)控機(jī)床的基本概念 7數(shù)控機(jī)床的技術(shù)水平是制造業(yè)持續(xù)發(fā)展的保證數(shù)控機(jī)床的技術(shù)水平是制造業(yè)持續(xù)發(fā)展的保證1.1 數(shù)

4、控機(jī)床的基本概念數(shù)控機(jī)床的基本概念 8 高檔數(shù)控機(jī)床是西方對(duì)我國(guó)封鎖與限制的重點(diǎn)高檔數(shù)控機(jī)床是西方對(duì)我國(guó)封鎖與限制的重點(diǎn) 中國(guó)不能沒(méi)有自己的數(shù)控技術(shù)中國(guó)不能沒(méi)有自己的數(shù)控技術(shù)東芝事件東芝事件考克斯報(bào)告考克斯報(bào)告1.1 數(shù)控機(jī)床的基本概念數(shù)控機(jī)床的基本概念 9主要內(nèi)容數(shù)控技術(shù)（數(shù)控技術(shù)（Numerical ControlNumerical Control，NCNC）：）： 用數(shù)字、字母和特定符號(hào)對(duì)某一工作過(guò)程，如加工、用數(shù)字、字母和特定符號(hào)對(duì)某一工作過(guò)程，如加工、測(cè)量、裝配等進(jìn)行自動(dòng)控制的技術(shù)。測(cè)量、裝配等進(jìn)行自動(dòng)控制的技術(shù)。數(shù)控（數(shù)控（NCNC）系統(tǒng)：）系統(tǒng)： 為實(shí)現(xiàn)數(shù)控技術(shù)相關(guān)功能而專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)

5、的軟、硬件模為實(shí)現(xiàn)數(shù)控技術(shù)相關(guān)功能而專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的軟、硬件模塊等有機(jī)集成的系統(tǒng)，是數(shù)控技術(shù)的載體。塊等有機(jī)集成的系統(tǒng)，是數(shù)控技術(shù)的載體。計(jì)算機(jī)數(shù)控計(jì)算機(jī)數(shù)控(Computer Numerical Control,CNC)(Computer Numerical Control,CNC)系統(tǒng)系統(tǒng) 以通用計(jì)算機(jī)為核心的軟、硬件模塊等有機(jī)集成的以通用計(jì)算機(jī)為核心的軟、硬件模塊等有機(jī)集成的系統(tǒng)。系統(tǒng)。 實(shí)際應(yīng)用中實(shí)際應(yīng)用中NCNC系統(tǒng)系統(tǒng)與與CNCCNC系統(tǒng)系統(tǒng)統(tǒng)稱(chēng)統(tǒng)稱(chēng)為為數(shù)控系統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)。1.1.1 數(shù)控技術(shù)與數(shù)控機(jī)床數(shù)控技術(shù)與數(shù)控機(jī)床 10主要內(nèi)容機(jī)床數(shù)控技術(shù)機(jī)床數(shù)控技術(shù) 用數(shù)字化信息對(duì)機(jī)床運(yùn)動(dòng)及其加工

6、過(guò)程進(jìn)行控制用數(shù)字化信息對(duì)機(jī)床運(yùn)動(dòng)及其加工過(guò)程進(jìn)行控制的一種技術(shù)。的一種技術(shù)。數(shù)控機(jī)床（數(shù)控機(jī)床（ Numerical Control Machine ToolsNumerical Control Machine Tools） 應(yīng)用數(shù)控技術(shù)對(duì)機(jī)床加工過(guò)程進(jìn)行控制的機(jī)床。應(yīng)用數(shù)控技術(shù)對(duì)機(jī)床加工過(guò)程進(jìn)行控制的機(jī)床。1.1.1 數(shù)控技術(shù)與數(shù)控機(jī)床數(shù)控技術(shù)與數(shù)控機(jī)床 11主要內(nèi)容數(shù)控機(jī)床數(shù)控機(jī)床機(jī)床本體機(jī)床本體數(shù)控系統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)外圍技術(shù)外圍技術(shù)數(shù)數(shù)控控裝裝置置伺伺服服驅(qū)驅(qū)動(dòng)動(dòng)裝裝置置測(cè)測(cè)量量反反饋饋裝裝置置工工具具系系統(tǒng)統(tǒng)編編程程技技術(shù)術(shù)管管理理技技術(shù)術(shù)1.1.2 數(shù)控機(jī)床的組成數(shù)控機(jī)床的組成121.

7、機(jī)床本體機(jī)床本體( (Machine Tools)機(jī)機(jī)床床本本體體組組成成-主運(yùn)動(dòng)部件、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)部件主運(yùn)動(dòng)部件、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)部件-支承件（立柱、床身等）支承件（立柱、床身等）-特殊裝置特殊裝置-輔助裝置輔助裝置2.數(shù)控系統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)（Numerical Control System） 是一種程序控制系統(tǒng)，它是一種程序控制系統(tǒng)，它能處理輸入到系統(tǒng)中的數(shù)控加能處理輸入到系統(tǒng)中的數(shù)控加工程序，控制數(shù)控機(jī)床運(yùn)動(dòng)并工程序，控制數(shù)控機(jī)床運(yùn)動(dòng)并加工出零件。加工出零件。1.1.2 數(shù)控機(jī)床的組成數(shù)控機(jī)床的組成13主要內(nèi)容數(shù)數(shù)控控系系統(tǒng)統(tǒng)組組成成 機(jī)床機(jī)床I/OI/O電路和裝置電路和裝置檢測(cè)裝置檢測(cè)裝置主軸驅(qū)動(dòng)裝置主

8、軸驅(qū)動(dòng)裝置進(jìn)給驅(qū)動(dòng)裝置進(jìn)給驅(qū)動(dòng)裝置主軸伺服單元主軸伺服單元進(jìn)給伺服單元進(jìn)給伺服單元計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)數(shù)數(shù) 控控 裝裝 置置 操作面板操作面板PLC計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)機(jī)機(jī)床床輔助控制機(jī)輔助控制機(jī)構(gòu)構(gòu)進(jìn)給傳動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)給傳動(dòng)機(jī)構(gòu)主運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)主運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)輸入輸出輸入輸出裝置裝置3. 計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)（計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)（Computer Numerical Control，CNC ）是以計(jì)算機(jī)為核心的數(shù)控系統(tǒng)。是以計(jì)算機(jī)為核心的數(shù)控系統(tǒng)。1.1.2 數(shù)控機(jī)床的組成數(shù)控機(jī)床的組成14主要內(nèi)容1)1)操操作作面面板板 人人機(jī)機(jī)交交互互1.1.2 數(shù)控機(jī)床組成數(shù)控機(jī)床組成15主要內(nèi)容主要內(nèi)容世紀(jì)星世紀(jì)星HNC-21

9、Fanuc 0i西門(mén)子西門(mén)子810、8021.1.2 數(shù)控機(jī)床組成數(shù)控機(jī)床組成16主要內(nèi)容2) 輸入輸出裝置：輸入輸出裝置： 可以通過(guò)多種方式獲得數(shù)控加工程序可以通過(guò)多種方式獲得數(shù)控加工程序: 軟驅(qū)軟驅(qū) 現(xiàn)已較少使用現(xiàn)已較少使用 MDI（Manual Data Input）方式）方式 USB接口接口 RS232C接口接口 DNC接口接口 存儲(chǔ)卡存儲(chǔ)卡 未來(lái)會(huì)廣泛使用未來(lái)會(huì)廣泛使用 以太網(wǎng)以太網(wǎng) 1.1.2 數(shù)控機(jī)床組成數(shù)控機(jī)床組成17主要內(nèi)容 組成：組成：計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、位置控制板、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、位置控制板、PLCPLC接口接口板，通訊接口板、特殊功能模塊以及相應(yīng)的板，通訊接口板、特殊功能模塊以及相

10、應(yīng)的控制軟件。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)的根據(jù)輸入的零件加工程序進(jìn)行相應(yīng)的處理，然后輸出控制命令到伺服驅(qū)動(dòng)裝置和處理，然后輸出控制命令到伺服驅(qū)動(dòng)裝置和PLCPLC。CNCCNC裝置是裝置是CNCCNC系統(tǒng)的核心。系統(tǒng)的核心。3) 計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置1.1.2 數(shù)控機(jī)床組成數(shù)控機(jī)床組成18主要內(nèi)容4)4)伺服單元和驅(qū)動(dòng)裝置：伺服單元和驅(qū)動(dòng)裝置： 主軸伺服單元和主軸電機(jī)主軸伺服單元和主軸電機(jī) 進(jìn)給伺服單元和進(jìn)給電機(jī)進(jìn)給伺服單元和進(jìn)給電機(jī)5)5)檢測(cè)裝置：檢測(cè)裝置： 位置和速度測(cè)量裝置。以實(shí)現(xiàn)進(jìn)給伺服系統(tǒng)的閉環(huán)控制。位置和速度測(cè)量裝置。以實(shí)現(xiàn)進(jìn)給伺服系統(tǒng)的閉環(huán)控

11、制。作用：作用： 保證靈敏、準(zhǔn)確地跟蹤保證靈敏、準(zhǔn)確地跟蹤C(jī)NCCNC裝置指令；裝置指令； 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)指令：實(shí)現(xiàn)零件加工的成形運(yùn)動(dòng)（速度和位置控制）；進(jìn)給運(yùn)動(dòng)指令：實(shí)現(xiàn)零件加工的成形運(yùn)動(dòng)（速度和位置控制）； 主軸運(yùn)動(dòng)指令：實(shí)現(xiàn)零件加工的切削運(yùn)動(dòng)（速度控制）。主軸運(yùn)動(dòng)指令：實(shí)現(xiàn)零件加工的切削運(yùn)動(dòng)（速度控制）。1.1.2 數(shù)控機(jī)床組成數(shù)控機(jī)床組成19主要內(nèi)容6) PLC、機(jī)床、機(jī)床I/O電路和裝置電路和裝置-PLC (Programmable Logic Controller) 用于完成與邏輯運(yùn)算有關(guān)順序動(dòng)作的用于完成與邏輯運(yùn)算有關(guān)順序動(dòng)作的I/O控制；控制；-機(jī)床機(jī)床I/O電路和裝置電路和裝置 實(shí)

12、現(xiàn)實(shí)現(xiàn)I/O控制的執(zhí)行部件控制的執(zhí)行部件(由繼電器、電磁閥、行程開(kāi)關(guān)、由繼電器、電磁閥、行程開(kāi)關(guān)、接觸器等組成的邏輯電路）接觸器等組成的邏輯電路）;-功能功能 接受接受CNC的的M、S、T指令指令,對(duì)其進(jìn)行譯碼并轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的控對(duì)其進(jìn)行譯碼并轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)制信號(hào),控制輔助裝置完成機(jī)床相應(yīng)的開(kāi)關(guān)動(dòng)作；接受操控制輔助裝置完成機(jī)床相應(yīng)的開(kāi)關(guān)動(dòng)作；接受操作面板和機(jī)床側(cè)的作面板和機(jī)床側(cè)的I/O信號(hào)信號(hào),送給送給CNC裝置裝置,經(jīng)其處理后經(jīng)其處理后,輸輸出指令控制出指令控制CNC系統(tǒng)的工作狀態(tài)和機(jī)床的動(dòng)作。系統(tǒng)的工作狀態(tài)和機(jī)床的動(dòng)作。1.1.2 數(shù)控機(jī)床組成數(shù)控機(jī)床組成20分分 類(lèi)類(lèi) 方方 法法數(shù)控機(jī)

13、床類(lèi)型數(shù)控機(jī)床類(lèi)型按運(yùn)動(dòng)控制按運(yùn)動(dòng)控制方式方式點(diǎn)位點(diǎn)位控制控制數(shù)控機(jī)床數(shù)控機(jī)床直線直線控制控制數(shù)控機(jī)床數(shù)控機(jī)床輪廓輪廓控制控制數(shù)控機(jī)床數(shù)控機(jī)床按伺服系統(tǒng)按伺服系統(tǒng)開(kāi)環(huán)開(kāi)環(huán)數(shù)控?cái)?shù)控?cái)?shù)控機(jī)床數(shù)控機(jī)床半閉環(huán)半閉環(huán)控制控制數(shù)控機(jī)床數(shù)控機(jī)床閉環(huán)閉環(huán)控制控制數(shù)控機(jī)床數(shù)控機(jī)床按功能水平按功能水平經(jīng)濟(jì)型經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床數(shù)控機(jī)床中檔型中檔型數(shù)控機(jī)床數(shù)控機(jī)床高檔型高檔型數(shù)控機(jī)床數(shù)控機(jī)床按工藝方法按工藝方法金屬切削金屬切削數(shù)控機(jī)床數(shù)控機(jī)床金屬成形金屬成形數(shù)控機(jī)床數(shù)控機(jī)床特種加工特種加工數(shù)控機(jī)床數(shù)控機(jī)床按聯(lián)動(dòng)軸數(shù)按聯(lián)動(dòng)軸數(shù)2 2軸聯(lián)動(dòng)軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床數(shù)控機(jī)床3 3軸聯(lián)動(dòng)軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床數(shù)控機(jī)床4 4、5 5軸聯(lián)動(dòng)軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控

14、機(jī)床數(shù)控機(jī)床1.2 數(shù)控機(jī)床的分類(lèi)數(shù)控機(jī)床的分類(lèi)21主要內(nèi)容1. 點(diǎn)位控制點(diǎn)位控制 (Point to Point Control Systems) AA刀 具工 件1.2.11.2.1按運(yùn)動(dòng)控制方式分類(lèi)按運(yùn)動(dòng)控制方式分類(lèi)僅實(shí)現(xiàn)刀具相對(duì)于工件從一點(diǎn)到另一點(diǎn)的精確定位運(yùn)動(dòng)；僅實(shí)現(xiàn)刀具相對(duì)于工件從一點(diǎn)到另一點(diǎn)的精確定位運(yùn)動(dòng)；對(duì)軌跡不作控制要求；對(duì)軌跡不作控制要求；運(yùn)動(dòng)過(guò)程中不進(jìn)行任何加工。運(yùn)動(dòng)過(guò)程中不進(jìn)行任何加工。適用范圍：數(shù)控鉆床、數(shù)控鏜床、數(shù)控沖床和數(shù)控測(cè)量機(jī)。適用范圍：數(shù)控鉆床、數(shù)控鏜床、數(shù)控沖床和數(shù)控測(cè)量機(jī)。1.2 數(shù)控機(jī)床的分類(lèi)數(shù)控機(jī)床的分類(lèi)22主要內(nèi)容2. 直線控制：直線控制：(Lin

15、e Control Systems) 不僅要求控制點(diǎn)到點(diǎn)的精確定位，而且要求機(jī)床工不僅要求控制點(diǎn)到點(diǎn)的精確定位，而且要求機(jī)床工作臺(tái)或刀具（刀架）以給定的進(jìn)給速度，沿平行于坐作臺(tái)或刀具（刀架）以給定的進(jìn)給速度，沿平行于坐標(biāo)軸的方向或與坐標(biāo)軸成標(biāo)軸的方向或與坐標(biāo)軸成45角的方向進(jìn)行直線移動(dòng)角的方向進(jìn)行直線移動(dòng)和切削加工。和切削加工。1.2.11.2.1按運(yùn)動(dòng)控制方式分類(lèi)按運(yùn)動(dòng)控制方式分類(lèi): :1.2 數(shù)控機(jī)床的分類(lèi)數(shù)控機(jī)床的分類(lèi)23主要內(nèi)容 3. 3. 輪廓控制輪廓控制 (Contouring Control Systems)(Contouring Control Systems) 對(duì)多個(gè)坐標(biāo)軸同

16、時(shí)進(jìn)行控制，使之協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)對(duì)多個(gè)坐標(biāo)軸同時(shí)進(jìn)行控制，使之協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)( (坐坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)標(biāo)聯(lián)動(dòng)) )，使刀具相對(duì)工件按程序規(guī)定的軌跡和速，使刀具相對(duì)工件按程序規(guī)定的軌跡和速度運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中進(jìn)行連續(xù)切削加工。度運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中進(jìn)行連續(xù)切削加工。1.2.11.2.1按運(yùn)動(dòng)控制方式分類(lèi)按運(yùn)動(dòng)控制方式分類(lèi): :1.2 數(shù)控機(jī)床的分類(lèi)數(shù)控機(jī)床的分類(lèi)24兩坐標(biāo)加工兩坐標(biāo)加工 二軸半或三坐標(biāo)加工二軸半或三坐標(biāo)加工 YXO2O1BZO四坐標(biāo)加工四坐標(biāo)加工 ZP(x,y,z)nO刀 位 點(diǎn)BCXYZ五坐標(biāo)加工五坐標(biāo)加工 按聯(lián)動(dòng)軸數(shù)分類(lèi)按聯(lián)動(dòng)軸數(shù)分類(lèi)1.2 數(shù)控機(jī)床的分類(lèi)數(shù)控機(jī)床的分類(lèi)25主要內(nèi)容1. 開(kāi)環(huán)控制開(kāi)環(huán)控

17、制 (Open-Loop Servo-Drive)特點(diǎn)特點(diǎn): 沒(méi)有位置檢測(cè)裝置，信號(hào)單向。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制沒(méi)有位置檢測(cè)裝置，信號(hào)單向。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本較低，價(jià)格便宜造成本較低，價(jià)格便宜, 精度不高。精度不高。電機(jī)電機(jī)機(jī)械執(zhí)行部件機(jī)械執(zhí)行部件A相、相、B相相C相、相、f、nCNCCNC插補(bǔ)插補(bǔ)指令指令脈沖頻率脈沖頻率f f脈沖個(gè)數(shù)脈沖個(gè)數(shù)n n換算換算脈沖環(huán)脈沖環(huán)形分配形分配變換變換功率功率放大放大1.2.21.2.2按伺服系統(tǒng)方式分類(lèi)按伺服系統(tǒng)方式分類(lèi)1.2 數(shù)控機(jī)床的分類(lèi)數(shù)控機(jī)床的分類(lèi)26步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī)1.2 數(shù)控機(jī)床的分類(lèi)數(shù)控機(jī)床的分類(lèi)272. 半閉環(huán)控制半閉環(huán)控制(Hal

18、f-Closed-Loop Servo-Drive)速度控制速度控制電路電路工作臺(tái)工作臺(tái)伺服電機(jī)伺服電機(jī)位置比較位置比較電路電路指令脈沖指令脈沖速度反饋速度反饋位置反饋位置反饋檢測(cè)元件檢測(cè)元件1.2.21.2.2按伺服系統(tǒng)方式分類(lèi)按伺服系統(tǒng)方式分類(lèi): :特點(diǎn)特點(diǎn): 帶有位置檢測(cè)裝置，常安裝在伺服電機(jī)上或絲杠的端帶有位置檢測(cè)裝置，常安裝在伺服電機(jī)上或絲杠的端部部;不包括絲杠螺母副及機(jī)床工作臺(tái)導(dǎo)軌副等大慣量環(huán)節(jié)，不包括絲杠螺母副及機(jī)床工作臺(tái)導(dǎo)軌副等大慣量環(huán)節(jié)，可獲得穩(wěn)定的控制特性，而且調(diào)試比較方便?？色@得穩(wěn)定的控制特性，而且調(diào)試比較方便。 1.2 數(shù)控機(jī)床的分類(lèi)數(shù)控機(jī)床的分類(lèi)28交流伺服交流伺服電

19、機(jī)電機(jī)1.2 數(shù)控機(jī)床的分類(lèi)數(shù)控機(jī)床的分類(lèi)29主要內(nèi)容3. 閉環(huán)控制閉環(huán)控制(Closed-Loop Servo-Drive )特點(diǎn)特點(diǎn): :帶有位置檢測(cè)裝置帶有位置檢測(cè)裝置, ,安裝在機(jī)床刀架或工作安裝在機(jī)床刀架或工作臺(tái)等執(zhí)行部件上，控制精度高；但系統(tǒng)穩(wěn)定性受臺(tái)等執(zhí)行部件上，控制精度高；但系統(tǒng)穩(wěn)定性受到影響到影響, ,調(diào)試?yán)щy調(diào)試?yán)щy, ,且結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格昂貴。且結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格昂貴。 位置反饋位置反饋速度控制速度控制電路電路工作臺(tái)工作臺(tái)伺服電機(jī)伺服電機(jī)位置比較位置比較電路電路指令脈沖指令脈沖速度反饋速度反饋1.2.21.2.2按伺服系統(tǒng)方式分類(lèi)按伺服系統(tǒng)方式分類(lèi)1.2 數(shù)控機(jī)床的分類(lèi)數(shù)控機(jī)床

20、的分類(lèi)30光柵尺光柵尺光柵尺光柵尺1.2 數(shù)控機(jī)床的分類(lèi)數(shù)控機(jī)床的分類(lèi)31主要內(nèi)容 步進(jìn)電機(jī)、開(kāi)環(huán)驅(qū)步進(jìn)電機(jī)、開(kāi)環(huán)驅(qū)動(dòng)，功能簡(jiǎn)單、價(jià)格動(dòng)，功能簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、精度中等，能低廉、精度中等，能滿足加工形狀比較簡(jiǎn)滿足加工形狀比較簡(jiǎn)單的直線、圓弧及螺單的直線、圓弧及螺紋加工。一般控制軸紋加工。一般控制軸數(shù)在數(shù)在3軸以下，脈沖軸以下，脈沖當(dāng)量（分辨率）多為當(dāng)量（分辨率）多為0.01mm，快速進(jìn)給，快速進(jìn)給速度在速度在10mmin以以下。下。 1.2.3按功能水平分類(lèi)按功能水平分類(lèi):1. 經(jīng)濟(jì)型經(jīng)濟(jì)型2. 普及型普及型 伺服電機(jī)、半閉環(huán)伺服電機(jī)、半閉環(huán)驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)，4軸或軸或4軸以下軸以下聯(lián)動(dòng)控制，脈沖當(dāng)量

21、聯(lián)動(dòng)控制，脈沖當(dāng)量為為1 m，進(jìn)給速度為，進(jìn)給速度為15-24mmin，一般，一般采用采用16位或位或32位處理位處理器，具有器，具有RS232C通信通信接口、接口、DNC接口和內(nèi)接口和內(nèi)裝裝PLC，具有圖形顯，具有圖形顯示功能及面向用戶的示功能及面向用戶的宏程序功能。宏程序功能。 3. 高檔型高檔型 伺服電機(jī)、閉環(huán)驅(qū)伺服電機(jī)、閉環(huán)驅(qū)動(dòng)，并開(kāi)始采用動(dòng)，并開(kāi)始采用直線直線電機(jī)電機(jī)，實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)5軸以上聯(lián)軸以上聯(lián)動(dòng)，脈沖當(dāng)量為動(dòng)，脈沖當(dāng)量為0.1-1 m，進(jìn)給速度達(dá)，進(jìn)給速度達(dá)40mmin以上。一般采用以上。一般采用32位以上微處理器，位以上微處理器，形成多形成多CPU結(jié)構(gòu)。編結(jié)構(gòu)。編程功能強(qiáng)，具有

22、智能程功能強(qiáng)，具有智能診斷、聯(lián)網(wǎng)和通信功診斷、聯(lián)網(wǎng)和通信功能。能。 1.2 數(shù)控機(jī)床的分類(lèi)數(shù)控機(jī)床的分類(lèi)32主要內(nèi)容分為：分為：1.2.4 按工藝方法分按工藝方法分:普通數(shù)控機(jī)床普通數(shù)控機(jī)床加工中心加工中心 金屬切削數(shù)控機(jī)床金屬切削數(shù)控機(jī)床 金屬成形數(shù)控機(jī)床金屬成形數(shù)控機(jī)床 特種加工數(shù)控機(jī)床特種加工數(shù)控機(jī)床或分為：或分為：1.2 數(shù)控機(jī)床的分類(lèi)數(shù)控機(jī)床的分類(lèi)33主要內(nèi)容按按工工藝藝方方法法分分普通車(chē)床普通車(chē)床普通銑床普通銑床1.2 數(shù)控機(jī)床的分類(lèi)數(shù)控機(jī)床的分類(lèi)34主要內(nèi)容按按工工藝藝方方法法分分車(chē)削加工中心車(chē)削加工中心銑削加工中心銑削加工中心1.2 數(shù)控機(jī)床的分類(lèi)數(shù)控機(jī)床的分類(lèi)35主要內(nèi)容按按

23、工工藝藝方方法法分分1.2 數(shù)控機(jī)床的分類(lèi)數(shù)控機(jī)床的分類(lèi)36主要內(nèi)容（慢走絲）線切割（慢走絲）線切割1.2 數(shù)控機(jī)床的分類(lèi)數(shù)控機(jī)床的分類(lèi)37主要內(nèi)容激光切割加工激光切割加工1.2 數(shù)控機(jī)床的分類(lèi)數(shù)控機(jī)床的分類(lèi)38主要內(nèi)容水刀切割水刀切割1.2 數(shù)控機(jī)床的分類(lèi)數(shù)控機(jī)床的分類(lèi)391.3 數(shù)控加工的原理、特點(diǎn)及應(yīng)用范圍數(shù)控加工的原理、特點(diǎn)及應(yīng)用范圍1.3.1 數(shù)控加工的原理數(shù)控加工的原理1. 數(shù)控加工與傳統(tǒng)加工的比較數(shù)控加工與傳統(tǒng)加工的比較工藝分析工藝分析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 O

24、P g Up JR S T E65“432？198:7 YXVU SRPQ NMKL IHFG DCABE S C1 4 彩 色顯 示 器空 運(yùn) 行Z 軸 鎖 定MST 鎖 定任 選 程 序 段機(jī) 床 鎖 定快 進(jìn)+JOG-JOG主 軸 正 轉(zhuǎn)主 軸 停 主 軸 反 轉(zhuǎn)急 停超 程 解 除循 環(huán) 驅(qū) 動(dòng)進(jìn) 給 保 持冷 卻 液 開(kāi) 關(guān) 刀 松 /刀 緊主 軸 修 調(diào)16010進(jìn) 給 修 調(diào)16050403020100電 源關(guān)開(kāi)1自 動(dòng)方 式 選 擇回 零手 搖點(diǎn) 動(dòng)步 進(jìn)單 段驅(qū) 動(dòng) 器NC機(jī) 床電 源XYZA主 軸超 程報(bào) 警手 搖 脈 沖 發(fā) 生 器2010 090增 量 倍 率10001

25、01001坐 標(biāo) 軸 選 擇Z YX工序卡工序卡數(shù)控加數(shù)控加工程序工程序傳統(tǒng)加工傳統(tǒng)加工數(shù)控加工數(shù)控加工40工藝處理工藝處理加工圖紙加工圖紙數(shù)學(xué)處理數(shù)學(xué)處理編程手冊(cè)編程手冊(cè)數(shù)控編程數(shù)控編程程序仿真程序仿真輸輸入入裝裝置置加工加工程序程序毛坯或半成品毛坯或半成品數(shù)數(shù)控控系系統(tǒng)統(tǒng)數(shù)控機(jī)床數(shù)控機(jī)床程序編制程序編制成品成品譯碼譯碼 、數(shù)據(jù)處理、插補(bǔ)、伺服驅(qū)動(dòng)、數(shù)據(jù)處理、插補(bǔ)、伺服驅(qū)動(dòng)N5 G01 G41 X100.0 Y100.0 D01 F100 M08;數(shù)控加工零件的過(guò)程數(shù)控加工零件的過(guò)程1.3.1 數(shù)控加工的原理數(shù)控加工的原理41譯譯 碼碼刀補(bǔ)處理刀補(bǔ)處理插補(bǔ)處理插補(bǔ)處理PLCPLC控制控制進(jìn)給

26、伺服進(jìn)給伺服切削運(yùn)動(dòng)、切削運(yùn)動(dòng)、IOIO裝置裝置成形運(yùn)動(dòng)成形運(yùn)動(dòng)加工程序加工程序2.2.數(shù)控加工中數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換過(guò)程數(shù)控加工中數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換過(guò)程1.3.1 數(shù)控加工的原理數(shù)控加工的原理421) 譯碼譯碼(Decode)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ASCII碼）碼）表達(dá)的零件加工程序，以程序段為單位轉(zhuǎn)換成刀補(bǔ)處表達(dá)的零件加工程序，以程序段為單位轉(zhuǎn)換成刀補(bǔ)處理程序所要求的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（格式）。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(lái)描述一個(gè)程序段解釋后的數(shù)據(jù)信息。該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)用來(lái)描述一個(gè)程序段解釋后的數(shù)據(jù)信息。1.3.1 數(shù)控加工的原理數(shù)控加工的原理N5 G

27、01 G41 X100.0 Y100.0 D01 F100 M08;010 01011 00010111 110101110 10101100 00011101;43 2)2)刀補(bǔ)處理刀補(bǔ)處理( (計(jì)算刀具中心軌跡計(jì)算刀具中心軌跡) )用戶零件加工程序通常是按零件輪廓編制的，而數(shù)控用戶零件加工程序通常是按零件輪廓編制的，而數(shù)控機(jī)床在加工過(guò)程中控制的是刀具中心軌跡，因此在機(jī)床在加工過(guò)程中控制的是刀具中心軌跡，因此在加工前必須將零件輪廓變換成刀具中心的軌跡。刀加工前必須將零件輪廓變換成刀具中心的軌跡。刀補(bǔ)處理就是完成這種轉(zhuǎn)換的程序。補(bǔ)處理就是完成這種轉(zhuǎn)換的程序。1.3.1 數(shù)控加工的原理數(shù)控加工的

28、原理44 3)3)插補(bǔ)計(jì)算插補(bǔ)計(jì)算 本模塊以系統(tǒng)規(guī)定的插補(bǔ)周期本模塊以系統(tǒng)規(guī)定的插補(bǔ)周期t t定時(shí)運(yùn)行，它將定時(shí)運(yùn)行，它將由各種線形（直線，園弧等）組成的零件輪廓，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)給速度按程序給定的進(jìn)給速度F F，實(shí)時(shí)計(jì)算出各個(gè)進(jìn)給軸，實(shí)時(shí)計(jì)算出各個(gè)進(jìn)給軸在在t t內(nèi)位移指令（內(nèi)位移指令（X X1 1、Y Y1 1、），并送給進(jìn)），并送給進(jìn)給伺服系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)成形運(yùn)動(dòng)。給伺服系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)成形運(yùn)動(dòng)。1.3.1 數(shù)控加工的原理數(shù)控加工的原理45 4) PLC控制PLC控制是對(duì)機(jī)床動(dòng)作的控制是對(duì)機(jī)床動(dòng)作的“順序控制順序控制”。即以。即以CNC內(nèi)部和機(jī)床各行程開(kāi)關(guān)、傳

29、感器、按鈕、繼電器內(nèi)部和機(jī)床各行程開(kāi)關(guān)、傳感器、按鈕、繼電器等開(kāi)關(guān)量信號(hào)狀態(tài)為條件，并按預(yù)先規(guī)定的邏輯等開(kāi)關(guān)量信號(hào)狀態(tài)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，工順序?qū)χT如主軸的起停、換向，刀具的更換，工件的夾緊、松開(kāi)，冷卻、潤(rùn)滑系統(tǒng)等的運(yùn)行等進(jìn)件的夾緊、松開(kāi)，冷卻、潤(rùn)滑系統(tǒng)等的運(yùn)行等進(jìn)行的控制。行的控制。1.3.1 數(shù)控加工的原理數(shù)控加工的原理465) 指令輸出指令輸出將計(jì)算出將計(jì)算出ti 在時(shí)間內(nèi)的和作為指令輸出給在時(shí)間內(nèi)的和作為指令輸出給Y軸，軸，以控制它們聯(lián)動(dòng)。即：以控制它們聯(lián)動(dòng)。即： Xi X 軸；軸； Yi Y 軸軸只要能連續(xù)自動(dòng)地控制只要能連續(xù)自動(dòng)地控制X

30、，Y 兩個(gè)進(jìn)給軸在兩個(gè)進(jìn)給軸在ti時(shí)間時(shí)間內(nèi)移動(dòng)量，就可以實(shí)現(xiàn)曲線輪廓零件的加工。內(nèi)移動(dòng)量，就可以實(shí)現(xiàn)曲線輪廓零件的加工。1.3.1 數(shù)控加工的原理數(shù)控加工的原理47主要內(nèi)容適應(yīng)不同零件的自動(dòng)加工。適應(yīng)不同零件的自動(dòng)加工。生產(chǎn)效率高、生產(chǎn)效率高、精度高、質(zhì)量穩(wěn)定。精度高、質(zhì)量穩(wěn)定。 功能復(fù)合程度高，一機(jī)多用。功能復(fù)合程度高，一機(jī)多用。 勞動(dòng)強(qiáng)度低、勞動(dòng)條件好勞動(dòng)強(qiáng)度低、勞動(dòng)條件好有利于現(xiàn)代化生產(chǎn)與管理有利于現(xiàn)代化生產(chǎn)與管理 使用、維護(hù)技術(shù)要求高使用、維護(hù)技術(shù)要求高 1.3.2 數(shù)控加工的特點(diǎn)及應(yīng)用范圍數(shù)控加工的特點(diǎn)及應(yīng)用范圍 1. 1. 數(shù)控加工的特點(diǎn)數(shù)控加工的特點(diǎn): :48主要內(nèi)容形狀復(fù)雜的

31、曲線曲面形狀復(fù)雜的曲線曲面 難測(cè)量、難控制尺寸的殼體零件難測(cè)量、難控制尺寸的殼體零件要求一次裝夾中完成銑、鏜、锪、鉸或攻絲等要求一次裝夾中完成銑、鏜、锪、鉸或攻絲等多道工序的零件多道工序的零件 加工時(shí)易受認(rèn)為因素影響，質(zhì)量?jī)r(jià)值高的零件加工時(shí)易受認(rèn)為因素影響，質(zhì)量?jī)r(jià)值高的零件需要復(fù)雜專(zhuān)用工藝裝備的零件需要復(fù)雜專(zhuān)用工藝裝備的零件普通機(jī)床加工時(shí)需要長(zhǎng)時(shí)間調(diào)整、生產(chǎn)率低、普通機(jī)床加工時(shí)需要長(zhǎng)時(shí)間調(diào)整、生產(chǎn)率低、勞動(dòng)強(qiáng)度大、等零件勞動(dòng)強(qiáng)度大、等零件1.3.2 數(shù)控加工的特點(diǎn)及應(yīng)用范圍數(shù)控加工的特點(diǎn)及應(yīng)用范圍 2. 2. 數(shù)控加工的應(yīng)用范圍數(shù)控加工的應(yīng)用范圍: :49主要內(nèi)容1.4 數(shù)控的指標(biāo)與功能數(shù)控的

32、指標(biāo)與功能1.4.1 1.4.1 數(shù)控機(jī)床的指標(biāo)與功能數(shù)控機(jī)床的指標(biāo)與功能1.1.數(shù)控機(jī)床的指標(biāo)數(shù)控機(jī)床的指標(biāo)1 1）行程范圍）行程范圍2 2）工作臺(tái)面尺寸）工作臺(tái)面尺寸3 3）承載能力）承載能力4 4）主軸功率和進(jìn)給軸扭矩）主軸功率和進(jìn)給軸扭矩5 5）控制軸數(shù)和聯(lián)動(dòng)軸數(shù)）控制軸數(shù)和聯(lián)動(dòng)軸數(shù)50主要內(nèi)容1.4 數(shù)控的指標(biāo)與功能數(shù)控的指標(biāo)與功能1.4.1 1.4.1 數(shù)控機(jī)床的指標(biāo)與功能數(shù)控機(jī)床的指標(biāo)與功能2.2.數(shù)控機(jī)床的精度指標(biāo)數(shù)控機(jī)床的精度指標(biāo)1 1）幾何精度）幾何精度：尺寸、形位精度：尺寸、形位精度2 2）位置精度）位置精度：（1 1）定位精度）定位精度（2 2）重復(fù)定位精度）重復(fù)定位精度（3 3）分度精度）分度精度（4 4）回轉(zhuǎn)精度）回轉(zhuǎn)精度51主要內(nèi)容1.4 數(shù)控的指標(biāo)與功能數(shù)控的指標(biāo)與功能1.4.1 1.4.1 數(shù)控機(jī)床的指標(biāo)與功能數(shù)控機(jī)床的指標(biāo)與功能3.3.數(shù)控機(jī)床的性能指標(biāo)數(shù)控機(jī)床的性能指標(biāo)1 1）最高主軸轉(zhuǎn)速和最大加速度）最高主軸轉(zhuǎn)速和最大加速度2 2）最高快移速度和最高進(jìn)給速度）最高快移速度和最高進(jìn)給速度3 3）分辨率與脈沖當(dāng)量）分辨率與脈沖當(dāng)量52主要內(nèi)容1.4 數(shù)控