數(shù)控技術(shù)概述課件

數(shù)控技術(shù)2023/9/121課程名稱：數(shù)控技術(shù)任課教師： 張君： 電子郵箱：n辦公室：實(shí)驗(yàn)大樓A4052023/9/122本課程學(xué)習(xí)的根本要求：l

不遲到、不早退、不缺課、不打瞌睡l

考試方法：本課程為考試課，平時成績占總成績30-50％〔包括考勤，課上討論和課后作業(yè)，實(shí)驗(yàn)成績〕，其余為期末試卷成績。實(shí)驗(yàn)成績不及格，課程考核不及格。l

先修課程：機(jī)械制造技術(shù)根底，微機(jī)原理，電工電子學(xué)，測試技術(shù)，機(jī)床電器與PLC，機(jī)電傳動控制等本課程學(xué)習(xí)任務(wù)：l

學(xué)習(xí)數(shù)控技術(shù)的根本原理和根本知識?！?〕l

掌握數(shù)控插補(bǔ)原理和數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成?！?〕l

培養(yǎng)對數(shù)控系統(tǒng)的分析設(shè)計(jì)能力。2023/9/123課程的主要結(jié)構(gòu)第一章數(shù)控技術(shù)概述第二章數(shù)控加工程序輸入與預(yù)處理第三章CNC裝置的硬軟件結(jié)構(gòu)第四章數(shù)控裝置-插補(bǔ)原理第五章檢測系統(tǒng)與進(jìn)給伺服系統(tǒng)第六章數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)簡介2023/9/124教材和參考書教材及參考書：汪木蘭?數(shù)控原理與系統(tǒng)?機(jī)械工業(yè)出版社朱曉春?數(shù)控技術(shù)?機(jī)械工業(yè)出版社王佩夫?數(shù)控機(jī)床控制技術(shù)與系統(tǒng)?機(jī)械工業(yè)出版社2023/9/125參考資料網(wǎng)址中國數(shù)控在線：://數(shù)控中國：://om華中數(shù)控：://上海開通數(shù)控：://南京數(shù)控：://深圳福斯特?cái)?shù)控：2023/9/126西門子：://法那克：://中國制造業(yè)信息化網(wǎng)：中國機(jī)電信息網(wǎng)：://參考資料網(wǎng)址2023/9/127第一章

數(shù)控技術(shù)概述2023/9/128第一章數(shù)控技術(shù)概述第一節(jié)數(shù)控技術(shù)簡介第二節(jié)數(shù)控加工原理第三節(jié)數(shù)控機(jī)床的分類及特點(diǎn)第四節(jié)數(shù)控技術(shù)的開展動向第一章數(shù)控技術(shù)概述2023/9/129第一章數(shù)控技術(shù)概述本章提要：本章主要介紹數(shù)控技術(shù)、數(shù)控裝備的根本概念、體系結(jié)構(gòu)、工作原理及分類；數(shù)控技術(shù)及數(shù)控裝備〔機(jī)床〕的開展動向；數(shù)控技術(shù)對國民經(jīng)濟(jì)的意義。第一章數(shù)控技術(shù)概述2023/9/1210第一節(jié)數(shù)控技術(shù)簡介第一章數(shù)控技術(shù)概述2023/9/1211第一章數(shù)控技術(shù)概述數(shù)控技術(shù)是什么？第一章數(shù)控技術(shù)概述2023/9/1212

光刻機(jī)？印刷機(jī)？鍵合機(jī)？繡花機(jī)？包裝機(jī)？銑床？車床？加工中心？γ刀？機(jī)器人？

……第一章數(shù)控技術(shù)概述第一章數(shù)控技術(shù)概述2023/9/12132023/9/12142023/9/12152023/9/1216第一節(jié)數(shù)控技術(shù)簡介一、數(shù)字控制與數(shù)控技術(shù)數(shù)字控制〔NumericalControl，NC〕是一種借助數(shù)字信息〔數(shù)字、字符〕對某一工作過程〔如加工、測量、裝配等〕進(jìn)行可編程控制的自動化方法。對機(jī)床運(yùn)動軌跡和狀態(tài)的控制。數(shù)控技術(shù)〔NumericalControlTechnology〕采用數(shù)字控制的方法對某一工作過程實(shí)現(xiàn)自動控制的技術(shù)。第一章數(shù)控技術(shù)概述2023/9/1217數(shù)控裝備〔NumericalControlMachineTools〕是采用數(shù)控技術(shù)對機(jī)械的工作過程進(jìn)行自動控制的一類裝備。其中數(shù)控機(jī)床是采用數(shù)字控制技術(shù)對機(jī)床的加工過程進(jìn)行自動控制的一類機(jī)床。實(shí)現(xiàn)了高度的機(jī)、電、液、光、氣一體化。數(shù)控系統(tǒng)〔NumericalControlSystem〕實(shí)現(xiàn)數(shù)字控制的裝置。計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)〔ComputerNumericalControlCNC〕是以計(jì)算機(jī)為核心的數(shù)控系統(tǒng)。第一章數(shù)控技術(shù)概述第一節(jié)數(shù)控技術(shù)簡介2023/9/12182023/9/1219第一章數(shù)控技術(shù)概述二、數(shù)控機(jī)床的組成第一節(jié)數(shù)控技術(shù)簡介CNC機(jī)床一般由操作面板、輸入輸出設(shè)備、CNC裝置(或稱CNC單元)、伺服單元、驅(qū)動裝置(或稱執(zhí)行機(jī)構(gòu))、可編程控制器PLC及電氣控制裝置、輔助裝置、機(jī)床本體、測量裝置組成。圖1-1是CNC機(jī)床的組成框圖。其中除機(jī)床本體之外的局部統(tǒng)稱為計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)(CNC)。下面分別介紹其中的主要組成局部：2023/9/1220第一章數(shù)控技術(shù)概述二、數(shù)控機(jī)床的組成第一節(jié)數(shù)控技術(shù)簡介2023/9/1221BACKSPACECTRLINSCRTABALT0SHIFT畗

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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)動進(jìn)給保持冷卻液開/關(guān)刀松/刀緊主軸修調(diào)16010進(jìn)給修調(diào)16050403020100電

源關(guān)開1自動方式選擇回零手搖點(diǎn)動步進(jìn)單段驅(qū)

動

器NC機(jī)床電源XYZA主軸超程報(bào)警-+手搖脈沖發(fā)生器2010090增量倍率1000101001坐標(biāo)軸選擇Z

YX1、操作面板它是操作人員與數(shù)控裝置進(jìn)行信息交流的工具。組成：工程面板、狀態(tài)燈、按鍵陣列〔功能與計(jì)算機(jī)鍵盤一樣〕和顯示器。它是數(shù)控機(jī)床特有部件。第一章數(shù)控技術(shù)概述第一節(jié)數(shù)控技術(shù)簡介2023/9/12222、控制介質(zhì)與輸入輸出設(shè)備控制介質(zhì)是記錄零件加工程序的媒介輸入輸出設(shè)備是CNC系統(tǒng)與外部設(shè)備進(jìn)行交互裝置。交互的信息通常是零件加工程序。即將編制好的記錄在控制介質(zhì)上的零件加工程序輸入CNC系統(tǒng)或?qū)⒄{(diào)試好了的零件加工程序通過輸出設(shè)備存放或記錄在相應(yīng)的控制介質(zhì)上。數(shù)控機(jī)床常用的控制介質(zhì)和輸入輸出設(shè)備有：穿孔紙帶、磁盤，光盤等。第一章數(shù)控技術(shù)概述第一節(jié)數(shù)控技術(shù)簡介2023/9/12233、通訊現(xiàn)代的數(shù)控系統(tǒng)除采用輸入輸出設(shè)備進(jìn)行信息交換外，一般都具有用通訊方式進(jìn)行信息交換的能力。它們是實(shí)現(xiàn)CAD/CAM的集成、FMS和CIMS的根本技術(shù)。采用的方式有：串行通訊〔RS-232等串口〕、自動控制專用接口和標(biāo)準(zhǔn)〔DNC方式，MAP協(xié)議等〕網(wǎng)絡(luò)技術(shù)〔internet，LAN等〕。第一章數(shù)控技術(shù)概述第一節(jié)數(shù)控技術(shù)簡介2023/9/12244、CNC裝置(CNC單元)組成：計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、位置控制板、PLC接口板，通訊接口板、特殊功能模塊以及相應(yīng)的控制軟件。作用：根據(jù)輸入的零件加工程序進(jìn)行相應(yīng)的處理〔如運(yùn)動軌跡處理、機(jī)床輸入輸出處理等〕，然后輸出控制命令到相應(yīng)的執(zhí)行部件(伺服單元、驅(qū)動裝置和PLC等)，所有這些工作是由CNC裝置內(nèi)硬件和軟件協(xié)調(diào)配合，合理組織，使整個系統(tǒng)有條不紊地進(jìn)行工作的。CNC裝置是CNC系統(tǒng)的核心。第一章數(shù)控技術(shù)概述第一節(jié)數(shù)控技術(shù)簡介數(shù)控裝置主要功能：正確識別和解釋數(shù)控加工程序，對解釋結(jié)果進(jìn)行各種數(shù)據(jù)計(jì)算和邏輯判斷處理，完成各種輸入、輸出任務(wù)。數(shù)控裝置形式：1.由數(shù)字邏輯電路構(gòu)成的專用硬件數(shù)控裝置——NC裝置；速度快，但功能擴(kuò)展性和靈活性差2.計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置——CNC裝置主要功能由軟硬件共同實(shí)現(xiàn)，軟件模塊化，便于擴(kuò)展數(shù)控裝置的輸出：連續(xù)控制量——伺服系統(tǒng)〔驅(qū)動〕離散控制量——機(jī)床電器邏輯控制裝置2023/9/12255、伺服單元、驅(qū)動裝置和測量裝置它是數(shù)控系統(tǒng)的執(zhí)行局部。其性能好壞直接決定加工精度、外表質(zhì)量和生產(chǎn)率。伺服單元和驅(qū)動裝置主軸伺服驅(qū)動裝置和主軸電機(jī)進(jìn)給伺服驅(qū)動裝置和進(jìn)給電機(jī)測量裝置位置和速度測量裝置。以實(shí)現(xiàn)進(jìn)給伺服系統(tǒng)的閉環(huán)控制。作用是把來自數(shù)控裝置的脈沖信號轉(zhuǎn)換成機(jī)床移動部件的運(yùn)動或使執(zhí)行部件動作，以加工出符合要求的零件。保證靈敏、準(zhǔn)確地跟蹤C(jī)NC裝置指令：進(jìn)給運(yùn)動指令：實(shí)現(xiàn)零件加工的成形運(yùn)動〔速度和位置控制〕主軸運(yùn)動指令，實(shí)現(xiàn)零件加工的切削運(yùn)動〔速度控制〕第一章數(shù)控技術(shù)概述第一節(jié)數(shù)控技術(shù)簡介2023/9/1226 6、PLC、裝備I/O電路和裝置PLC(ProgrammableLogicController)：用于完成與邏輯運(yùn)算有關(guān)順序動作的I/O控制，它由硬件和軟件組成；機(jī)床I/O電路和裝置：實(shí)現(xiàn)I/O控制的執(zhí)行部件(由繼電器、電磁閥、行程開關(guān)、接觸器等組成的邏輯電路；功能：接受CNC的M、S、T指令，對其進(jìn)行譯碼并轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的控制信號，控制輔助裝置完成裝備相應(yīng)的開關(guān)動作接受操作面板和裝備側(cè)的I/O信號，送給CNC裝置，經(jīng)其處理后，輸出指令控制CNC系統(tǒng)的工作狀態(tài)和裝備的動作。第一章數(shù)控技術(shù)概述第一節(jié)數(shù)控技術(shù)簡介6、PLC、裝備I/O電路和裝置主要功能是接受數(shù)控裝置所控制的內(nèi)置式可編程控制器(PLC)輸出的主軸變速、換向、啟動或停止，刀具的選擇和更換，分度工作臺的轉(zhuǎn)位和鎖緊，工件裝夾，冷卻、液壓、潤滑的開或關(guān)等輔助操作的信號，經(jīng)功率放大直接驅(qū)動相應(yīng)的執(zhí)行元件，諸如接觸器、電磁閥等，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床在加工過程中的全部自動操作。2023/9/1227三、機(jī)械裝備機(jī)械局部：數(shù)控裝備的主體，是實(shí)現(xiàn)制造加工的執(zhí)行部件。以機(jī)床為例－組成：由主運(yùn)動部件、進(jìn)給運(yùn)動部件〔工作臺、拖板以及相應(yīng)的傳動機(jī)構(gòu)〕、支承件〔立柱、床身等〕以及特殊裝置〔刀具自動交換系統(tǒng)，工件自動交換系統(tǒng)〕和輔助裝置〔如排屑裝置等〕。第一章數(shù)控技術(shù)概述第一節(jié)數(shù)控技術(shù)簡介2023/9/1228第一章數(shù)控技術(shù)概述第一節(jié)數(shù)控技術(shù)簡介三、機(jī)械裝備具有以下特點(diǎn)：1)數(shù)控機(jī)床采用了高性能的主軸及伺服傳動系統(tǒng)，機(jī)械傳動結(jié)構(gòu)簡化，傳動鏈較短。2)數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)具有較高的剛度、阻尼精度及耐磨性，熱變形小。3)更多地采用高效傳動部件，如滾珠絲杠副、直線滾動導(dǎo)軌等。2023/9/1229第二節(jié)

數(shù)控加工原理第一章數(shù)控技術(shù)概述2023/9/1230第二節(jié)數(shù)控加工原理一、數(shù)控加工與傳統(tǒng)加工的比較工藝分析數(shù)控加工程序工序卡傳統(tǒng)加工數(shù)控加工圖2傳統(tǒng)加工與數(shù)控加工的比較圖第一章數(shù)控技術(shù)概述2023/9/1231第二節(jié)數(shù)控加工原理二、數(shù)控加工中數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換過程第一章數(shù)控技術(shù)概述圖3數(shù)控加工中數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換過程譯碼刀補(bǔ)處理插補(bǔ)處理PLC控制進(jìn)給伺服系統(tǒng)切削運(yùn)動、機(jī)床I/O裝置成形運(yùn)動加工程序2023/9/1232第二節(jié)數(shù)控加工原理1、譯碼(解釋)譯碼程序的主要功能是將用文本格式〔通常用ASCII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)用來描述一個程序段解釋后的數(shù)據(jù)信息。它主要包括：X、Y、Z等坐標(biāo)值；進(jìn)給速度；主軸轉(zhuǎn)速；G代碼；M代碼；刀具號；子程序處理和循環(huán)調(diào)用處理等數(shù)據(jù)或標(biāo)志的存放順序和格式。第一章數(shù)控技術(shù)概述2023/9/1233第二節(jié)數(shù)控加工原理2、刀補(bǔ)處理(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)控機(jī)床在加工過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。刀補(bǔ)處理就是完成這種轉(zhuǎn)換的程序。第一章數(shù)控技術(shù)概述2023/9/1234第二節(jié)數(shù)控加工原理3、插補(bǔ)計(jì)算本模塊以系統(tǒng)規(guī)定的插補(bǔ)周期△t定時運(yùn)行，它將由各種線形〔直線，圓弧等〕組成的零件輪廓，按程序給定的進(jìn)給速度F，實(shí)時計(jì)算出各個進(jìn)給軸在△t內(nèi)位移指令〔△X1、△Y1、…〕，并送給進(jìn)給伺服系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)成形運(yùn)動。第一章數(shù)控技術(shù)概述2023/9/1235第二節(jié)數(shù)控加工原理4、PLC控制PLC控制是對機(jī)床動作的“順序控制〞。即以CNC內(nèi)部和機(jī)床各行程開關(guān)、傳感器、按鈕、繼電器等開關(guān)量信號狀態(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，工件的夾緊、松開，冷卻、潤滑系統(tǒng)等的運(yùn)行等進(jìn)行的控制。第一章數(shù)控技術(shù)概述2023/9/1236內(nèi)容小結(jié)1．幾個根本概念數(shù)字控制、數(shù)控機(jī)床、2.數(shù)控系統(tǒng)與數(shù)控裝備的組成、各局部之間的關(guān)系、及其根本功能。3．?dāng)?shù)控加工中數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換過程中的主要步驟、以及每個步驟的主要功能。第一章數(shù)控技術(shù)概述2023/9/1237習(xí)題與思考題1．名詞解釋：數(shù)字控制、數(shù)控技術(shù)、數(shù)控裝備、數(shù)控系統(tǒng)2.NC機(jī)床由哪兒局部組成，試用框圖表示各局部之間的關(guān)系，并簡述各局部的根本功能。3．試用框圖表示數(shù)控加工中數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換過程中的主要步驟，并簡述每個步驟的主要功能。第一章數(shù)控技術(shù)概述2023/9/1238第三節(jié)

數(shù)控機(jī)床的分類及特點(diǎn)第一章數(shù)控技術(shù)概述2023/9/1239第三節(jié)數(shù)控機(jī)床的分類及特點(diǎn)數(shù)控機(jī)床的種類很多，從不同角度對其進(jìn)行考查，就有不同的分類方法，通常有以下幾種不同的分類方法：第一章數(shù)控技術(shù)概述2023/9/1240第三節(jié)數(shù)控機(jī)床的分類及特點(diǎn)一、按工藝用途分類切削加工類：如數(shù)控銑床、數(shù)控車床、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：數(shù)控折彎機(jī)、數(shù)控彎管機(jī)等。特種加工類：數(shù)控線切割機(jī)、電火花加工機(jī)、激光加工機(jī)等。其它類型：數(shù)控裝配機(jī)、數(shù)控測量機(jī)、機(jī)器人等。第一章數(shù)控技術(shù)概述2023/9/1241第三節(jié)數(shù)控機(jī)床的分類及特點(diǎn)第一章數(shù)控技術(shù)概述點(diǎn)位控制點(diǎn)位直線控制輪廓控制二、按控制功能分類2023/9/1242第三節(jié)數(shù)控機(jī)床的分類及特點(diǎn)二、按控制功能分類點(diǎn)位控制數(shù)控系統(tǒng)僅能實(shí)現(xiàn)刀具相對于工件從一點(diǎn)到另一點(diǎn)的精確定位運(yùn)動；對軌跡不作控制要求；運(yùn)動過程中不進(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)控測量機(jī)。保證定位精度，移動速度是“先快后慢〞第一章數(shù)控技術(shù)概述2023/9/1243第三節(jié)數(shù)控機(jī)床的分類及特點(diǎn)直線控制數(shù)控系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)點(diǎn)位控制數(shù)控系統(tǒng)的功能能實(shí)現(xiàn)沿平行某個坐標(biāo)軸〔如X、Y、Z〕或兩軸等速的方向進(jìn)行加工；適用范圍：數(shù)控鏜銑床、數(shù)控組合機(jī)床等。第一章數(shù)控技術(shù)概述2023/9/1244第三節(jié)數(shù)控機(jī)床的分類及特點(diǎn)輪廓控制數(shù)控系統(tǒng)輪廓控制(連續(xù)控制)系統(tǒng)：具有控制幾個進(jìn)給軸同時協(xié)調(diào)運(yùn)動(坐標(biāo)聯(lián)動)，使工件相對于刀具按程序規(guī)定的軌跡和速度運(yùn)動，在運(yùn)動過程中進(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)床根本上都是裝備的這種數(shù)控系統(tǒng)。第一章數(shù)控技術(shù)概述2023/9/1245第三節(jié)數(shù)控機(jī)床的分類及特點(diǎn)三、按聯(lián)動軸數(shù)分，2軸聯(lián)動〔平面曲線〕3軸聯(lián)動〔空間曲面，球頭刀〕4軸聯(lián)動〔空間曲面〕5軸聯(lián)動及6軸聯(lián)動〔空間曲面〕。聯(lián)動軸數(shù)越多數(shù)控系統(tǒng)的控制算法就越復(fù)雜。第一章數(shù)控技術(shù)概述2023/9/1246第三節(jié)數(shù)控機(jī)床的分類及特點(diǎn)四、按進(jìn)給伺服系統(tǒng)的類型分類按數(shù)控系統(tǒng)的進(jìn)給伺服子系統(tǒng)有無位置測量裝置可分為開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)和閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)，在閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)中根據(jù)位置測量裝置安裝的位置又可分為全閉環(huán)和半閉環(huán)兩種。第一章數(shù)控技術(shù)概述2023/9/1247第三節(jié)數(shù)控機(jī)床的分類及特點(diǎn)開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)沒有位置測量裝置，信號流是單向的〔數(shù)控裝置進(jìn)給系統(tǒng)〕，故系統(tǒng)穩(wěn)定性好。第一章數(shù)控技術(shù)概述2023/9/1248

開環(huán)控制框圖工作臺步進(jìn)電機(jī)數(shù)控裝置2023/9/1249第三節(jié)數(shù)控機(jī)床的分類及特點(diǎn)無位置反響，精度相對閉環(huán)系統(tǒng)來講不高，其精度主要取決于伺服驅(qū)動系統(tǒng)和機(jī)械傳動機(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)動元件。這類系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、工作穩(wěn)定、調(diào)試方便、維修簡單、價格低廉等優(yōu)點(diǎn)，在精度和速度要求不高、驅(qū)動力矩不大的場合得到廣泛應(yīng)用。一般用于經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床。第一章數(shù)控技術(shù)概述2023/9/1250第三節(jié)數(shù)控機(jī)床的分類及特點(diǎn)

半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)是從驅(qū)動裝置(常用伺服電機(jī))或絲杠引出，采樣旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行檢測，不是直接檢測運(yùn)動部件的實(shí)際位置。第一章數(shù)控技術(shù)概述閉環(huán)的環(huán)路內(nèi)不包括絲杠、螺母副、導(dǎo)軌、機(jī)床工作臺這些大慣性環(huán)節(jié)，這些相關(guān)環(huán)節(jié)的誤差不能被補(bǔ)償。2023/9/1251第三節(jié)數(shù)控機(jī)床的分類及特點(diǎn)半閉環(huán)環(huán)路內(nèi)不包括或只包括少量機(jī)械傳動環(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)動誤差難以消除。因此，其精度較閉環(huán)差，較開環(huán)好。但可對這類誤差進(jìn)行補(bǔ)償，因而仍可獲得滿意的精度。半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、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。第一章數(shù)控技術(shù)概述2023/9/1252工作臺伺服電動機(jī)數(shù)控裝置伺服放大器位置檢測（編碼器）2023/9/1253第三節(jié)數(shù)控機(jī)床的分類及特點(diǎn)全閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)全閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)直接對運(yùn)動部件的實(shí)際位置進(jìn)行檢測————直線位移。帶有位置檢測反響裝置，以直流或交流電動機(jī)作為執(zhí)行元件但凡被反響通道包圍的前向通道中所有誤差都能被反響補(bǔ)償絲杠、螺母副、導(dǎo)軌及工作臺這些大慣性環(huán)節(jié)或齒隙非線性環(huán)節(jié)都包含在閉環(huán)內(nèi)——設(shè)計(jì)、調(diào)試?yán)щy第一章數(shù)控機(jī)床概述2023/9/1254第三節(jié)數(shù)控機(jī)床的分類及特點(diǎn)

全閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)第一章數(shù)控機(jī)床概述工作臺伺服電動機(jī)數(shù)控裝置伺服放大器檢測裝置〔光柵〕2023/9/1255第三節(jié)數(shù)控機(jī)床的分類及特點(diǎn)從理論上講，可以消除整個驅(qū)動和傳動環(huán)節(jié)的誤差、間隙和失動量。具有很高的位置控制精度。由于位置環(huán)內(nèi)的許多機(jī)械傳動環(huán)節(jié)的摩擦特性、剛性和間隙都是非線性的，故很容易造成系統(tǒng)的不穩(wěn)定，使閉環(huán)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝和調(diào)試都相當(dāng)困難。該系統(tǒng)主要用于精度要求很高的鏜銑床、超精車床、超精磨床以及較大型的數(shù)控機(jī)床等。第一章數(shù)控技術(shù)概述2023/9/1256第三節(jié)數(shù)控機(jī)床的分類及特點(diǎn)第一章數(shù)控技術(shù)概述

數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)(一)CNC機(jī)床與普通機(jī)床的區(qū)別(二)數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)(三)數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用范圍2023/9/1257第三節(jié)數(shù)控機(jī)床的分類及特點(diǎn)第一章數(shù)控技術(shù)概述

數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)----CNC機(jī)床與普通機(jī)床的區(qū)別CNC機(jī)床一般具有手動加工、機(jī)動加工和控制程序自動加工功能,加工過程中一般不需要人工干預(yù)。CNC機(jī)床一般具有屏幕顯示功能。CNC機(jī)床主傳動和進(jìn)給傳動采用直流或交流無級調(diào)速伺服電動機(jī)。CNC機(jī)床一般具有工件測量系統(tǒng)。2023/9/1258第三節(jié)數(shù)控機(jī)床的分類及特點(diǎn)第一章數(shù)控技術(shù)概述

數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)----P10自學(xué)1.具有良好的加工柔性

2.加工精度高

3.加工生產(chǎn)率高

4.減輕勞動強(qiáng)度，改善勞動條件

5.良好的經(jīng)濟(jì)效益

6.有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化2023/9/1259第三節(jié)數(shù)控機(jī)床的分類及特點(diǎn)第一章數(shù)控技術(shù)概述

數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用范圍2023/9/1260第四節(jié)

數(shù)控技術(shù)的開展動向第一章數(shù)控技術(shù)概述2023/9/1261第四節(jié)數(shù)控技術(shù)的開展動向一、產(chǎn)生背景從工業(yè)化革命以來人們實(shí)現(xiàn)機(jī)械加工自動化的手段有：自動機(jī)床；組合機(jī)床；專用自動生產(chǎn)線。第一章數(shù)控技術(shù)概述2023/9/1262

2023/9/1263第四節(jié)數(shù)控機(jī)床的開展動向這些設(shè)備的使用大大地提高了機(jī)械加工自動化地程度，提高了勞動生產(chǎn)率，促進(jìn)了制造業(yè)地開展。但它也存在固有的缺點(diǎn)：初始投資大；準(zhǔn)備周期長；柔性差。第一章數(shù)控技術(shù)概述2023/9/1264第四節(jié)數(shù)控技術(shù)的開展動向數(shù)控技術(shù)產(chǎn)生和開展的內(nèi)在動力：市場競爭日趨劇烈，產(chǎn)品更新?lián)Q代加快，大批量產(chǎn)品越來越少，小批量產(chǎn)品生產(chǎn)的比重越來越大，迫切需要一種精度高、柔性好加工設(shè)備來滿足上述需求。數(shù)控技術(shù)產(chǎn)生和開展的技術(shù)根底：電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速開展那么為NC機(jī)床的進(jìn)步提供了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)根底。數(shù)控技術(shù)正是在這種背景下誕生和開展起來的。它的產(chǎn)生給自動化技術(shù)帶來了新的概念，推動了加工自動化技術(shù)的開展。第一章數(shù)控技術(shù)概述2023/9/1265第四節(jié)數(shù)控技術(shù)的開展動向二、開展沿革1952年，Parsons公司和合作研制了世界上第一臺三座標(biāo)數(shù)控機(jī)床。1955年，第一臺工業(yè)用數(shù)控機(jī)床由美國Bendix公司生產(chǎn)出來。從1952年至今，NC機(jī)床按NC系統(tǒng)的開展經(jīng)歷的五代。第一章數(shù)控技術(shù)概述2023/9/1266第四節(jié)數(shù)控技術(shù)的開展動向第一代：1955年NC系統(tǒng)以電子管組成，體積大，功耗大。第二代：1959年NC系統(tǒng)以晶體管組成，廣泛采用印刷電路板。第三代：1965年NC系統(tǒng)采用小規(guī)模集成電路作為硬件，其特點(diǎn)是體積小，功耗低，可靠性進(jìn)一步提高。以上三代NC系統(tǒng)，由于其數(shù)控功能均由硬件實(shí)現(xiàn)，故歷史上又稱其為“硬線NC〞第一章數(shù)控技術(shù)概述2023/9/1267第四節(jié)數(shù)控技術(shù)的開展動向第四代：1970年NC系統(tǒng)采用小型計(jì)算機(jī)取代專用計(jì)算機(jī)，其局部功能由軟件實(shí)現(xiàn)，它具有價格低，可靠性高和功能多等特點(diǎn)。第五代：1974年NC系統(tǒng)以微處理器為核心，不僅價格進(jìn)一步降低，體積進(jìn)一步縮小，使實(shí)現(xiàn)真正意義上的機(jī)電一體化成為可能。這一代又可分為六個開展階段：第一章數(shù)控技術(shù)概述2023/9/1268第四節(jié)數(shù)控技術(shù)的開展動向1974年：系統(tǒng)以位片微處理器為核心，有字符顯示，自診斷功能。1979年：系統(tǒng)采用CRT顯示，VLIC，大容量磁泡存儲器，可編程接口和遙控接口等。1981年：具有人機(jī)對話、動態(tài)圖形顯示、實(shí)時精度補(bǔ)償功能。1986年：數(shù)字伺服控制誕生，大慣量的交直流電機(jī)進(jìn)入實(shí)用階段。1988年：采用高性能32位機(jī)為主機(jī)的主從結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。第一章數(shù)控技術(shù)概述2023/9/12691994年：基于PC的NC系統(tǒng)誕生，使NC系統(tǒng)的研發(fā)進(jìn)入了開放型、柔性化的新時代，新型NC系統(tǒng)的開發(fā)周期日益縮短。20世紀(jì)末~21世紀(jì)初：開放式系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)〔NGC、OMAC、OSACA、OSEC)和數(shù)控系統(tǒng)新標(biāo)準(zhǔn)〔STEP-NC等〕相繼開展研究和開發(fā)。它是數(shù)控技術(shù)開展的又一個里程碑。第四節(jié)數(shù)控技術(shù)的開展動向第一章數(shù)控技術(shù)概述2023/9/1270第四節(jié)數(shù)控技術(shù)的開展動向三、開展趨勢進(jìn)入20世紀(jì)90年代以來，隨著國際上計(jì)算機(jī)技術(shù)突飛猛進(jìn)的開展，數(shù)控技術(shù)不斷采用計(jì)算機(jī)、控制理論等領(lǐng)域的最新技術(shù)成就，使其朝著下述方向開展運(yùn)行高速化加工高精化功能復(fù)合化控制智能化體系開放化驅(qū)動并聯(lián)化交互網(wǎng)絡(luò)化第一章數(shù)控技術(shù)概述2023/9/1271第四節(jié)數(shù)控技術(shù)的開展動向速度和精度是數(shù)控設(shè)備的兩個重要指標(biāo)，它們是數(shù)控技術(shù)永恒追求的目標(biāo)。因?yàn)樗苯雨P(guān)系到加工效率和產(chǎn)品質(zhì)量。新一代數(shù)控設(shè)備在運(yùn)行高速化、加工高精化等方面都有了更高的要求。第一章數(shù)控技術(shù)概述2023/9/1272第四節(jié)數(shù)控技術(shù)的開展動向運(yùn)行高速化：使進(jìn)給率、主軸轉(zhuǎn)速、刀具交換速度、托盤交換速度實(shí)現(xiàn)高速化，并且具有高加〔減〕速率。進(jìn)給率高速化：在分辨率為1m時，F(xiàn)max=240m/min；在Fmax下可獲得復(fù)雜型面的精確加工；在程序段長度為1mm時，F(xiàn)max=60m/min，并且具有1.5g的加減速率；主軸高速化：采用電主軸〔內(nèi)裝式主軸電機(jī)〕，即主軸電機(jī)的轉(zhuǎn)子軸就是主軸部件。主軸最高轉(zhuǎn)速達(dá)200000r/min。主軸轉(zhuǎn)速的最高加〔減〕速為1.0g，即僅需1.8秒即可從0提速到15000r/min。換刀速度0.6秒〔刀到刀〕；2.8秒〔切削到切削〕工作臺〔托盤〕交換速度4.3秒。第一章數(shù)控技術(shù)概述2023/9/1273第四節(jié)數(shù)控技術(shù)的開展動向加工高精化：提高機(jī)械設(shè)備的制造和裝配精度；提高數(shù)控系統(tǒng)的控制精度；采用誤差補(bǔ)償技術(shù)。提高CNC系統(tǒng)控制精度：采用高速插補(bǔ)技術(shù)，以微小程序段實(shí)現(xiàn)連續(xù)進(jìn)給，使CNC控制單位精細(xì)化；采用高分辨率位置檢測裝置，提高位置檢測精度〔日本交流伺服電機(jī)已有裝上106脈沖/轉(zhuǎn)的內(nèi)藏位置檢測器，其位置檢測精度能到達(dá)0.01m/脈沖〕；位置伺服系統(tǒng)采用前饋控制與非線性控制等方法。采用誤差補(bǔ)償技術(shù)：采用反向間隙補(bǔ)償、絲桿螺距誤差補(bǔ)償和刀具誤差補(bǔ)償?shù)燃夹g(shù);設(shè)備的熱變形誤差補(bǔ)償和空間誤差的綜合補(bǔ)償技術(shù)。研究結(jié)果說明，綜合誤差補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用可將加工誤差減少60％～80％。三井精機(jī)的JidicH5D型超精密臥式加工中心的定位精度為±0.1m。第一章數(shù)控技術(shù)概述2023/9/1274第四節(jié)數(shù)控技術(shù)的開展動向功能復(fù)合化復(fù)合化是指在一臺設(shè)備能實(shí)現(xiàn)多種工藝手段加工的方法。鏜銑鉆復(fù)合—加工中心〔ATC〕、五面加工中心〔ATC，主軸立臥轉(zhuǎn)換〕；車銑復(fù)合—車削中心〔ATC，動力刀頭〕；銑鏜鉆車復(fù)合—復(fù)合加工中心〔ATC，可自動裝卸車刀架〕；銑鏜鉆磨復(fù)合—復(fù)合加工中心〔ATC，動力磨頭〕；可更換主軸箱的數(shù)控機(jī)床—組合加工中心；第一章數(shù)控技術(shù)概述2023/9/1275第四節(jié)數(shù)控技術(shù)的開展動向控制智能化隨著人工智能技術(shù)的不斷開展，并為滿足制造業(yè)生產(chǎn)柔性化、制造自動化開展需求，數(shù)控技術(shù)智能化程度不斷提高，具體表達(dá)在以下幾個方面：加工過程自律控制技術(shù)加工參數(shù)的智能優(yōu)化與選擇智能故障診斷與自修復(fù)技術(shù)智能化交流伺服驅(qū)動裝置第一章數(shù)控技術(shù)概述2023/9/1276第四節(jié)數(shù)控技術(shù)的開展動向體系開放化定義〔IEEE〕：具有在不同的工作平臺上均能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能、且可以與其他的系統(tǒng)應(yīng)用進(jìn)行互操作的系統(tǒng)。開放式數(shù)控系統(tǒng)特點(diǎn)：系統(tǒng)構(gòu)件〔軟件和硬件〕具有標(biāo)準(zhǔn)化(Standardization)與多樣化(Diversification)和互換性(Interchangeability)的特征允許通過對構(gòu)件的增減來構(gòu)造系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)“積木式〞的集成。構(gòu)造應(yīng)該是可移植的和透明的；開放體系