學(xué)習(xí)情境一數(shù)控技術(shù)基礎(chǔ)

學(xué)習(xí)情境一數(shù)控加工技術(shù)基礎(chǔ)第一頁(yè)，共三十六頁(yè)。學(xué)習(xí)子情境一數(shù)控設(shè)備的簡(jiǎn)介學(xué)習(xí)子情境二數(shù)控加工的基礎(chǔ)知識(shí)學(xué)習(xí)子情境三數(shù)控程序編制基礎(chǔ)學(xué)習(xí)情境一數(shù)控加工技術(shù)基礎(chǔ)第二頁(yè)，共三十六頁(yè)。學(xué)習(xí)子情境一

數(shù)控設(shè)備簡(jiǎn)介第三頁(yè)，共三十六頁(yè)。學(xué)習(xí)目標(biāo)了解數(shù)控設(shè)備的產(chǎn)生與發(fā)展；了解數(shù)控設(shè)備的加工原理、組成與特點(diǎn)；掌握常見(jiàn)數(shù)控機(jī)床的分類(lèi)；初步掌握常見(jiàn)數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系統(tǒng)。第四頁(yè)，共三十六頁(yè)。學(xué)習(xí)任務(wù)了解工廠里常用的數(shù)控設(shè)備，熟悉各類(lèi)機(jī)床加工產(chǎn)品的特點(diǎn)；熟悉數(shù)控設(shè)備的加工原理、分類(lèi)；掌握數(shù)控設(shè)備坐標(biāo)系統(tǒng)；了解當(dāng)前數(shù)控設(shè)備的技術(shù)參數(shù)和功能范圍；做一份有關(guān)數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)的調(diào)查報(bào)告。第五頁(yè)，共三十六頁(yè)?；纠碚?/p>

（一）數(shù)控設(shè)備的產(chǎn)生與發(fā)展1.數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生2.數(shù)控機(jī)床的發(fā)展動(dòng)向3.我國(guó)的發(fā)展情況第六頁(yè)，共三十六頁(yè)。（二）數(shù)控設(shè)備的工作原理、組成與特點(diǎn)1.何謂數(shù)控機(jī)床數(shù)控機(jī)床（NumericalControlMachineTools）是指采用數(shù)字形式信息控制的機(jī)床。詳言之，凡是用數(shù)字化的代碼將零件加工過(guò)程中所需的各種操作和步驟以及刀具與工件之間的相對(duì)位移量等記錄在程序介質(zhì)上，送入計(jì)算機(jī)或數(shù)控系統(tǒng)經(jīng)過(guò)譯碼、運(yùn)算及處理，控制機(jī)床的刀具與工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，加工出所需要的工件的一類(lèi)機(jī)床即為數(shù)控機(jī)床。

第七頁(yè)，共三十六頁(yè)。圖1-1-1數(shù)控設(shè)備的一般形式2．?dāng)?shù)控設(shè)備的工作原理工作要求數(shù)控程序數(shù)控設(shè)備工作結(jié)果圖1-1-2數(shù)控設(shè)備的工作原理第八頁(yè)，共三十六頁(yè)。3．?dāng)?shù)控設(shè)備的組成與功能圖1-1-3數(shù)控機(jī)床的組成程序載體輸入裝置機(jī)

床伺服裝置CNC裝置輔助動(dòng)作信號(hào)位置反饋信號(hào)第九頁(yè)，共三十六頁(yè)。數(shù)控機(jī)床各組成部分的作用程序載體數(shù)控機(jī)床操作時(shí)不需人參與直接操作，但人的意圖又必須參與。人與數(shù)控機(jī)床之間必須建立某種聯(lián)系，這種聯(lián)系的媒介物又稱(chēng)為控制介質(zhì)。程序載體存儲(chǔ)加工零件所需全部操作信息和刀具相對(duì)工件的移動(dòng)信息。程序載體按數(shù)控裝置的類(lèi)型而異，可以是穿孔紙帶、穿孔卡、磁帶和磁盤(pán)。第十頁(yè)，共三十六頁(yè)。輸入裝置

輸入裝置的作用是將加工程序的信息讀入CNC裝置內(nèi)?，F(xiàn)代數(shù)控機(jī)床可通過(guò)手動(dòng)方式（MDI方式）將工件加工程序直接通過(guò)操作面板上的按鍵，或者用與微機(jī)相連的鍵盤(pán)直接鍵入CNC裝置。也可用與上位機(jī)通信方式或者網(wǎng)絡(luò)通信方式直接將錄在控制介質(zhì)上的零件加工程序輸入CNC系統(tǒng)上。對(duì)于軟磁盤(pán)，則配用軟盤(pán)驅(qū)動(dòng)器。第十一頁(yè)，共三十六頁(yè)。CNC裝置

數(shù)控裝置是數(shù)控機(jī)床的控制核心，通常由一臺(tái)通用或?qū)Ｓ梦⑿陀?jì)算機(jī)構(gòu)成，有輸入接口、存儲(chǔ)器、運(yùn)算器、輸出接口和控制電路等。輸入接口接受控制介質(zhì)或操作面板上的信息，并將其信息代碼加以識(shí)別，經(jīng)譯碼后送入相應(yīng)的存儲(chǔ)器。存儲(chǔ)器中的代碼或數(shù)據(jù)是控制和運(yùn)算的原始依據(jù)?？刂破鞲鶕?jù)輸入的指令控制運(yùn)算器和輸出接口，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)床各種操作的執(zhí)行。如控制主軸變速和起動(dòng)、控制刀架或工作臺(tái)移動(dòng)等，同時(shí)控制機(jī)床的整個(gè)工作循環(huán)。運(yùn)算器主要是對(duì)輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行某種運(yùn)算，按運(yùn)算結(jié)果不斷的由輸出接口輸出脈沖信號(hào)，驅(qū)動(dòng)伺服機(jī)構(gòu)按規(guī)定要求運(yùn)動(dòng)。第十二頁(yè)，共三十六頁(yè)。操作面板讀帶機(jī)運(yùn)算器（CPU）伺服結(jié)構(gòu)行程開(kāi)關(guān)控制接點(diǎn)內(nèi)部存儲(chǔ)器ROMRAM輸入接口輸出接口數(shù)控裝置的組成控制面板第十三頁(yè)，共三十六頁(yè)。數(shù)控裝置中的譯碼、處理、計(jì)算公式和控制的步驟都是預(yù)先安排好的，這種“安排”可用:專(zhuān)用計(jì)算機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)，稱(chēng)為硬件數(shù)控，也可用小型通用計(jì)算機(jī)或微機(jī)的系統(tǒng)控制程序來(lái)實(shí)現(xiàn)，稱(chēng)為軟件數(shù)控。目前均采用專(zhuān)用的微型計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)控制，簡(jiǎn)稱(chēng)CNC。用微機(jī)構(gòu)成數(shù)控裝置，其CPU實(shí)現(xiàn)控制和運(yùn)算，內(nèi)部存儲(chǔ)器中只讀存儲(chǔ)器(ROM)存放系統(tǒng)控制程序，讀寫(xiě)存儲(chǔ)器(RAM)存放零件的加工程序和系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的工作參數(shù)。I／O接口實(shí)現(xiàn)輸入輸出的功能。

數(shù)控機(jī)床的功能強(qiáng)弱主要由數(shù)控裝置功能決定，它是數(shù)控機(jī)床的核心部分。第十四頁(yè)，共三十六頁(yè)。伺服系統(tǒng)包括驅(qū)動(dòng)部分和執(zhí)行機(jī)構(gòu)兩大部分。伺服系統(tǒng)把數(shù)控裝置輸出的脈沖信號(hào)通過(guò)放大和驅(qū)動(dòng)元件使機(jī)床移動(dòng)部件運(yùn)動(dòng)或使執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作，加工出符合要求的零件。每一脈沖使機(jī)床移動(dòng)部件產(chǎn)生的位移量叫做脈沖當(dāng)量，常用脈沖當(dāng)量為0.01mm/脈沖、0.005mm/脈沖、0.001mm/脈沖等。伺服系統(tǒng)的精度、快速性及動(dòng)態(tài)響應(yīng)是影響加工精度、表面質(zhì)量與生產(chǎn)率的主要因素。目前在數(shù)控機(jī)床的伺服系統(tǒng)中，常用的位移執(zhí)行機(jī)構(gòu)有功率步進(jìn)電機(jī)，直流伺服電機(jī)和交流伺服電機(jī)，后二種都帶有感應(yīng)同步器、光電編碼器等位置測(cè)量元件，所以，伺服機(jī)構(gòu)的性能決定了數(shù)控機(jī)床的精度與快速性。伺服系統(tǒng)第十五頁(yè)，共三十六頁(yè)。位置反饋系統(tǒng)的作用是將機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件的實(shí)際位置信息反饋給CNC裝置。分為伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)角位移反饋和數(shù)控機(jī)床執(zhí)行機(jī)構(gòu)（工作臺(tái)）的直線位移反饋兩種。測(cè)量位置和速度，以實(shí)現(xiàn)進(jìn)給伺服系統(tǒng)的閉環(huán)控制。運(yùn)動(dòng)部分通過(guò)傳感器蔣上述角位移或直線位移轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，經(jīng)信息形式轉(zhuǎn)換后輸送給CNC裝置，并與指令位置比較，根據(jù)比較結(jié)果由CNC裝置發(fā)出指令，糾正所產(chǎn)生的誤差。位置反饋系統(tǒng)第十六頁(yè)，共三十六頁(yè)。由于數(shù)控機(jī)床需承受大切削用量及運(yùn)動(dòng)部件的快速性、靈敏性，所以與普通機(jī)床相比其機(jī)床的外型結(jié)構(gòu)、整體布局及刀架結(jié)構(gòu)等部件均有很大變化。其設(shè)計(jì)要求應(yīng)充分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)，使機(jī)床：結(jié)構(gòu)剛性好熱變形小精度高傳動(dòng)靈敏機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)第十七頁(yè)，共三十六頁(yè)。機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的種類(lèi)很多，從不同角度對(duì)其進(jìn)行考查，就有不同的分類(lèi)方法，通常有以下幾種不同的分類(lèi)方法：第十八頁(yè)，共三十六頁(yè)。點(diǎn)位控制數(shù)控機(jī)床(位置控制)輪廓控制數(shù)控機(jī)床(連續(xù)控制)(一)按控制刀具與工件相對(duì)運(yùn)動(dòng)的軌跡分類(lèi)第十九頁(yè)，共三十六頁(yè)。特點(diǎn):僅能實(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；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)。點(diǎn)位控制第二十頁(yè)，共三十六頁(yè)。輪廓控制輪廓控制(連續(xù)控制)系統(tǒng)：具有控制幾個(gè)進(jìn)給軸同時(shí)協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)(坐標(biāo)聯(lián)動(dòng))，使工件相對(duì)于刀具按程序規(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)切削加工的數(shù)控系統(tǒng)。適用范圍：數(shù)控車(chē)床、數(shù)控銑床、加工中心等用于加工曲線和曲面的機(jī)床?，F(xiàn)代的數(shù)控機(jī)床基本上都是裝備的這種數(shù)控系統(tǒng)。第二十一頁(yè)，共三十六頁(yè)。

開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)

閉環(huán)控制系統(tǒng)半閉環(huán)控制系統(tǒng)全閉環(huán)控制系統(tǒng)(二)按照伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的控制方式分類(lèi)第二十二頁(yè)，共三十六頁(yè)。開(kāi)環(huán)數(shù)控系統(tǒng)電機(jī)機(jī)械執(zhí)行部件A相、B相C相、…f、nCNC插補(bǔ)指令脈沖頻率f脈沖個(gè)數(shù)n換算脈沖環(huán)形分配變換功率放大第二十三頁(yè)，共三十六頁(yè)。開(kāi)環(huán)控制框圖工作臺(tái)步進(jìn)電機(jī)數(shù)控裝置第二十四頁(yè)，共三十六頁(yè)。沒(méi)有位置測(cè)量裝置，信號(hào)流是單向的（數(shù)控裝置→進(jìn)給系統(tǒng)），故系統(tǒng)穩(wěn)定性好。無(wú)位置反饋，精度相對(duì)閉環(huán)系統(tǒng)來(lái)講不高，其精度主要取決于伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的性能和精度。一般以功率步進(jìn)電機(jī)作為伺服驅(qū)動(dòng)元件。這類(lèi)系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作穩(wěn)定、調(diào)試方便、維修簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，在精度和速度要求不高、驅(qū)動(dòng)力矩不大的場(chǎng)合得到廣泛應(yīng)用。一般用于經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床。第二十五頁(yè)，共三十六頁(yè)。

半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)位置控制調(diào)節(jié)器速度控制調(diào)節(jié)與驅(qū)動(dòng)檢測(cè)與反饋單元位置控制單元速度控制單元++--電機(jī)機(jī)械執(zhí)行部件CNC插補(bǔ)指令實(shí)際位置反饋實(shí)際速度反饋第二十六頁(yè)，共三十六頁(yè)。工作臺(tái)伺服電動(dòng)機(jī)數(shù)控裝置伺服放大器位置檢測(cè)（編碼器）半閉環(huán)控制框圖第二十七頁(yè)，共三十六頁(yè)。半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)的位置采樣點(diǎn)如圖所示，是從驅(qū)動(dòng)裝置(常用伺服電機(jī))或絲杠引出，采樣旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行檢測(cè)，不是直接檢測(cè)運(yùn)動(dòng)部件的實(shí)際位置。半閉環(huán)環(huán)路內(nèi)不包括或只包括少量機(jī)械傳動(dòng)環(huán)節(jié)，因此可獲得穩(wěn)定的控制性能，其系統(tǒng)的穩(wěn)定性雖不如開(kāi)環(huán)系統(tǒng)，但比閉環(huán)要好。由于絲杠的螺距誤差和齒輪間隙引起的運(yùn)動(dòng)誤差難以消除。因此，其精度較閉環(huán)差，較開(kāi)環(huán)好。但可對(duì)這類(lèi)誤差進(jìn)行補(bǔ)償，因而仍可獲得滿(mǎn)意的精度。半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、調(diào)試方便、精度也較高，因而在現(xiàn)代CNC機(jī)床中得到了廣泛應(yīng)用。第二十八頁(yè)，共三十六頁(yè)。

全閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)位置控制調(diào)節(jié)器速度控制調(diào)節(jié)與驅(qū)動(dòng)檢測(cè)與反饋單元位置控制單元速度控制單元++--電機(jī)機(jī)械執(zhí)行部件CNC插補(bǔ)指令實(shí)際位置反饋實(shí)際速度反饋第二十九頁(yè)，共三十六頁(yè)。

閉環(huán)控制框圖工作臺(tái)伺服電動(dòng)機(jī)數(shù)控裝置伺服放大器

檢測(cè)裝置（光柵）第三十頁(yè)，共三十六頁(yè)。閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)的位置采樣點(diǎn)如圖所示，直接檢測(cè)運(yùn)動(dòng)部件的實(shí)際位置，精度高。閉環(huán)環(huán)路內(nèi)包括機(jī)械傳動(dòng)環(huán)節(jié)多，易導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)復(fù)雜、調(diào)試較難、成本高。第三十一頁(yè)，共三十六頁(yè)。(三)按照工藝用途分類(lèi)切削加工類(lèi)：數(shù)控銑床、數(shù)控車(chē)床、數(shù)控磨床、加工中心、數(shù)控齒輪加工機(jī)床、FMC等。成型加工類(lèi)：數(shù)控折彎?rùn)C(jī)、數(shù)控彎管機(jī)等。特種加工類(lèi)：數(shù)控線切割機(jī)、電火花加工機(jī)、激光加工機(jī)等。其它類(lèi)型：數(shù)控裝配機(jī)、數(shù)控測(cè)量機(jī)、機(jī)器人等第三十二頁(yè)，共三十六頁(yè)。性能類(lèi)別CPU位數(shù)聯(lián)動(dòng)軸數(shù)分辨率(um)進(jìn)給速度(m/min)顯示高級(jí)型325<0.1>24三維動(dòng)態(tài)普及型1630.1~1015~24字符/圖形經(jīng)濟(jì)型8<3<10<15字符（四）按照CNC裝置的功能水平分類(lèi)第三十三頁(yè)，共三十六頁(yè)。二軸聯(lián)動(dòng)（平面曲線）三軸聯(lián)動(dòng)（空間曲面，球頭刀）四軸聯(lián)動(dòng)（空間曲面）五軸聯(lián)動(dòng)及六軸聯(lián)動(dòng)（空間曲面）聯(lián)動(dòng)軸數(shù)越多，數(shù)控系統(tǒng)的控制算法就越復(fù)雜。（五）按照CNC裝置的聯(lián)動(dòng)軸數(shù)分類(lèi)第三十四頁(yè)，共三十六頁(yè)。二軸聯(lián)動(dòng)主要用于數(shù)控車(chē)床加工曲線旋轉(zhuǎn)面或數(shù)控銑床等加工曲線柱面。第三十五頁(yè)，共三十六頁(yè)。內(nèi)容總結(jié)學(xué)習(xí)情境一。學(xué)習(xí)子情境一

數(shù)控設(shè)備簡(jiǎn)介。數(shù)控機(jī)床（NumericalControlMachineTools）是指采用數(shù)字形式信息控制的機(jī)床。圖1-1-1數(shù)