數(shù)控加工基礎(chǔ)第一章課件

《數(shù)控加工基礎(chǔ)》第一章數(shù)控機(jī)床基礎(chǔ)知識(shí)§1－1數(shù)控與數(shù)控機(jī)床§1－2數(shù)控機(jī)床的分類和常見數(shù)控機(jī)床簡(jiǎn)介§1－3數(shù)控機(jī)床的加工特點(diǎn)一、數(shù)控與數(shù)控機(jī)床的概念二、數(shù)控機(jī)床的組成三、數(shù)控機(jī)床的工作原理四、數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系§1－1數(shù)控與數(shù)控機(jī)床一、數(shù)控與數(shù)控機(jī)床的概念

數(shù)控——數(shù)字控制（NumericalControl，簡(jiǎn)稱NC），是20世紀(jì)中期發(fā)展起來(lái)的一種自動(dòng)控制技術(shù)，是用數(shù)字化信號(hào)進(jìn)行控制的一種方法。數(shù)控機(jī)床（NumericalControlTool）——是用數(shù)字化信號(hào)對(duì)機(jī)床的運(yùn)動(dòng)及其加工過(guò)程進(jìn)行控制的機(jī)床，或者說(shuō)是裝備了數(shù)控系統(tǒng)的機(jī)床。二、數(shù)控機(jī)床的組成

控制介質(zhì)數(shù)控裝置伺服機(jī)構(gòu)輔助控制裝置檢測(cè)裝置機(jī)床本體

控制介質(zhì)——將零件加工信息傳送到數(shù)控裝置去的程序載體。1．控制介質(zhì)移動(dòng)硬盤U盤磁盤

數(shù)控裝置——數(shù)控機(jī)床的核心。它由輸入裝置（如鍵盤）、控制運(yùn)算器和輸出裝置（如顯示器）等構(gòu)成。接受控制介質(zhì)上的數(shù)字化信息，經(jīng)過(guò)控制軟件或邏輯電路進(jìn)行編譯、運(yùn)算和邏輯處理后，輸出各種信號(hào)和指令，控制機(jī)床的各個(gè)部分，進(jìn)行規(guī)定的、有序的運(yùn)動(dòng)。2．?dāng)?shù)控裝置

伺服機(jī)構(gòu)——數(shù)控機(jī)床的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，由驅(qū)動(dòng)和執(zhí)行兩大部分組成。它接受數(shù)控裝置的指令信息，并按指令信息的要求控制執(zhí)行部件的進(jìn)給速度、方向和位移。脈沖當(dāng)量——每一脈沖使機(jī)床移動(dòng)部件產(chǎn)生的位移量。常用的脈沖當(dāng)量為0.001mm～0.01mm。3．伺服機(jī)構(gòu)

常用的位移執(zhí)行機(jī)構(gòu)有功率步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、直流伺服電動(dòng)機(jī)、交流伺服電動(dòng)機(jī)。伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置

輔助控制裝置——介于數(shù)控裝置和機(jī)床機(jī)械、液壓部件之間的強(qiáng)電控制裝置。

作用：接受數(shù)控裝置輸出的主運(yùn)動(dòng)變速、刀具選擇和交換、輔助動(dòng)作等指令信息，經(jīng)過(guò)必要的編譯、邏輯判斷、功率放大后，直接驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的電氣、液壓和機(jī)械部件，以完成各種規(guī)定的動(dòng)作。4．輔助控制裝置可編程控制器（PLC）

作用：檢測(cè)數(shù)控機(jī)床各個(gè)坐標(biāo)軸的實(shí)際位移量，經(jīng)反饋系統(tǒng)輸入到機(jī)床的數(shù)控裝置中。數(shù)控裝置將反饋回來(lái)的實(shí)際位移量與設(shè)定值進(jìn)行比較，控制伺服機(jī)構(gòu)按指令設(shè)定值運(yùn)動(dòng)。

常用檢測(cè)元件：直線光柵、光電編碼器、圓光柵、絕對(duì)編碼尺等。5．檢測(cè)反饋裝置直線光柵光電編碼器

機(jī)床本體——數(shù)控機(jī)床的主體，用于完成各種切削加工的機(jī)械部分，包括主運(yùn)動(dòng)部件、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)執(zhí)行部件（如工作臺(tái)、滑板及其傳動(dòng)部件）和床身、立柱、支承部件等。6．機(jī)床本體三、數(shù)控機(jī)床的工作原理四、數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系1．機(jī)床坐標(biāo)系

（1）機(jī)床相對(duì)運(yùn)動(dòng)的規(guī)定：工件靜止，刀具運(yùn)動(dòng)。

（2）機(jī)床坐標(biāo)系的規(guī)定：確定機(jī)床上運(yùn)動(dòng)的位移和運(yùn)動(dòng)的方向，該坐標(biāo)系也稱為標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系。立式數(shù)控銑床右手笛卡爾直角坐標(biāo)系：

（3）運(yùn)動(dòng)方向的規(guī)定：將增大刀具與工件距離的方向確定為各坐標(biāo)軸的正方向（4）坐標(biāo)軸方向的確定

Z坐標(biāo)——運(yùn)動(dòng)方向是由傳遞切削動(dòng)力的主軸所決定，即平行于主軸軸線的坐標(biāo)軸即為Z坐標(biāo)，Z坐標(biāo)的正向?yàn)榈毒唠x開工件的方向。

機(jī)床有幾個(gè)主軸，則選一個(gè)垂直于工件裝夾平面的主軸方向；主軸能夠擺動(dòng)，則選垂直于工件裝夾平面的方向；機(jī)床無(wú)主軸，則選垂直于工件裝夾平面的方向。

X坐標(biāo)——平行于工件的裝夾平面，一般在水平面內(nèi)。1）工件旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，則刀具離開工件的方向?yàn)閄坐標(biāo)的正方向。

2）刀具做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，分兩種情況：Z坐標(biāo)水平時(shí)，觀察者沿刀具主軸向工件看時(shí)，+X運(yùn)動(dòng)方向指向右方；Z坐標(biāo)垂直時(shí)，觀察者面對(duì)刀具主軸向立柱看時(shí)，+X運(yùn)動(dòng)方向指向右方。

Y坐標(biāo)——在確定X、Z坐標(biāo)的正方向后，按照右手直角坐標(biāo)系來(lái)確定Y坐標(biāo)的方向。數(shù)控銑床工作臺(tái)的移動(dòng)數(shù)控車床坐標(biāo)軸的移動(dòng)

機(jī)床原點(diǎn)——也稱機(jī)床零點(diǎn)，即機(jī)床坐標(biāo)系的原點(diǎn)，是指在機(jī)床上設(shè)置的一個(gè)固定點(diǎn)，它在機(jī)床裝配、調(diào)試時(shí)就已確定下來(lái)，是數(shù)控機(jī)床進(jìn)行加工運(yùn)動(dòng)的基準(zhǔn)參考點(diǎn)。

數(shù)控車床的機(jī)床原點(diǎn)——一般設(shè)在卡盤端面與主軸中心線的交點(diǎn)處。

數(shù)控銑床的原點(diǎn)——一般設(shè)在X、Y、Z坐標(biāo)的正方向極限位置上。（5）機(jī)床原點(diǎn)數(shù)控車床的機(jī)床原點(diǎn)數(shù)控銑床的機(jī)床原點(diǎn)（6）機(jī)床參考點(diǎn)

機(jī)床參考點(diǎn)——用于對(duì)機(jī)床運(yùn)動(dòng)進(jìn)行檢測(cè)和控制的固定位置點(diǎn)。數(shù)控車床的參考點(diǎn)與機(jī)床原點(diǎn)

數(shù)控銑床：機(jī)床原點(diǎn)和機(jī)床參考點(diǎn)是重合的。數(shù)控車床：機(jī)床參考點(diǎn)是離機(jī)床原點(diǎn)最遠(yuǎn)的極限點(diǎn)。數(shù)控銑床機(jī)床回零數(shù)控車床機(jī)床回零

編程坐標(biāo)系——也稱工件坐標(biāo)系，是編程人員根據(jù)零件圖樣及加工工藝等建立的坐標(biāo)系。編程原點(diǎn)：選擇在零件的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)或工藝基準(zhǔn)上。各軸的方向：與所使用的數(shù)控機(jī)床相應(yīng)坐標(biāo)軸方向一致。2．編程坐標(biāo)系3．對(duì)刀點(diǎn)和刀位點(diǎn)

對(duì)刀點(diǎn)——數(shù)控加工中刀具相對(duì)工件運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn)，程序也從該點(diǎn)開始執(zhí)行，也稱為起刀點(diǎn)或程序起點(diǎn)。車削零件的對(duì)刀點(diǎn)對(duì)刀點(diǎn)選擇原則：

找正容易編程方便對(duì)刀誤差小加工時(shí)檢查方便、可靠刀位點(diǎn)——刀具的定位基準(zhǔn)點(diǎn)。鉆頭的刀位點(diǎn)車刀的刀位點(diǎn)圓柱銑刀的刀位點(diǎn)球頭銑刀的刀位點(diǎn)§1－2數(shù)控機(jī)床的分類和常見數(shù)控機(jī)床簡(jiǎn)介一、數(shù)控機(jī)床的分類二、常見數(shù)控機(jī)床簡(jiǎn)介一、數(shù)控機(jī)床的分類1．按控制運(yùn)動(dòng)的方式分類

（1）點(diǎn)位控制數(shù)控機(jī)床只控制從一點(diǎn)到另一點(diǎn)位置的精確定位，而不控制移動(dòng)軌跡，在移動(dòng)和定位過(guò)程中不進(jìn)行任何加工?？刂七\(yùn)動(dòng)的方式（2）直線控制數(shù)控機(jī)床機(jī)床移動(dòng)部件不僅要實(shí)現(xiàn)由一個(gè)位置到另一個(gè)位置的精確定位，而且要控制工作臺(tái)以給定的速度，沿平行坐標(biāo)軸方向進(jìn)行直線切削加工運(yùn)動(dòng)。主要有：

簡(jiǎn)易數(shù)控車床

數(shù)控磨床

數(shù)控鏜銑床（3）輪廓控制數(shù)控機(jī)床對(duì)兩個(gè)或兩個(gè)以上坐標(biāo)軸同時(shí)進(jìn)行控制。它不僅要控制機(jī)床移動(dòng)部件的起點(diǎn)和終點(diǎn)，而且要控制加工過(guò)程中每一點(diǎn)的速度、方向和位移量，運(yùn)動(dòng)軌跡是任意的直線、圓弧、螺旋線等。主要有：

數(shù)控車床

數(shù)控銑床

加工中心2．按伺服系統(tǒng)的特點(diǎn)分類（1）開環(huán)控制數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)不帶反饋裝置。數(shù)控裝置發(fā)出的脈沖指令通過(guò)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)電路，使步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)過(guò)相應(yīng)的步距角，再經(jīng)過(guò)傳動(dòng)系統(tǒng)帶動(dòng)工作臺(tái)或刀架移動(dòng)。

（2）閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床

在機(jī)床移動(dòng)部件上直接安裝直線位移檢測(cè)裝置，將測(cè)量的實(shí)際位移值反饋到數(shù)控裝置中，與輸入的指令位移值進(jìn)行比較，