--數(shù)控技術(shù)概述PPT課件

數(shù)控技術(shù) 安徽科技學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院 2 課程簡(jiǎn)介 掌握機(jī)床的數(shù)字控制技術(shù)的基本原理 數(shù)控裝備基本知識(shí)和數(shù)控加工技術(shù) 通過(guò)課程學(xué)習(xí) 培養(yǎng)學(xué)生在數(shù)控編程 數(shù)控原理 數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)等方面的專業(yè)知識(shí) 為以后機(jī)電結(jié)合的設(shè)計(jì)和使用技術(shù)打下基礎(chǔ) 了解數(shù)控技術(shù)的最新發(fā)展趨勢(shì) 新理論和新技術(shù) 3 課程簡(jiǎn)介 4 課程簡(jiǎn)介 5 課程簡(jiǎn)介 期末考試 80 平時(shí) 作業(yè)及實(shí)驗(yàn) 20 6 主要參考書(shū) 吳祖育 秦鵬飛 數(shù)控機(jī)床 第三版上?？茖W(xué)技術(shù)出版社上海2001年陳蔚芳 王宏濤 機(jī)床數(shù)控技術(shù)及應(yīng)用 科學(xué)出版社北京2008年董玉紅 數(shù)控技術(shù) 高等教育出版社北京2005年 7 主要內(nèi)容 第1章數(shù)控技術(shù)概論 基本概念機(jī)床數(shù)控技術(shù)組成數(shù)控加工零件過(guò)程數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)與分類數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì) 8 1 1數(shù)控技術(shù)的基本概念 自從上20世紀(jì)中葉數(shù)控技術(shù)創(chuàng)立以來(lái) 它給機(jī)械制造業(yè)帶來(lái)了革命性的變化 數(shù)控技術(shù)術(shù)已成為制造業(yè)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化 柔性化 集成化生產(chǎn)的基礎(chǔ)技術(shù) CAD CAM FMS和CIMS 敏捷制造和智能制造等 都建立在數(shù)控技術(shù)之上 數(shù)控技術(shù)是提高產(chǎn)品質(zhì)量 提高勞動(dòng)生產(chǎn)率必不可少的物質(zhì)手段 是國(guó)家的戰(zhàn)略技術(shù) 基于它的相關(guān)產(chǎn)業(yè)是體現(xiàn)國(guó)家綜合國(guó)力水平的重要基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè) 二十一世紀(jì)機(jī)械制造業(yè)的競(jìng)爭(zhēng) 其實(shí)質(zhì)是數(shù)控技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng) 9 數(shù)字控制 NumericalControlNC 是一種借助數(shù)字 字符或其它符號(hào)對(duì)某一工作過(guò)程 如加工 測(cè)量 裝配等 進(jìn)行可編程控制的自動(dòng)化方法 計(jì)算機(jī)數(shù)控 ComputerNumericalControlCNC 是用一個(gè)存儲(chǔ)程序的專用計(jì)算機(jī) 由控制程序來(lái)實(shí)現(xiàn)部分或全部基本控制功能 并通過(guò)借口與各種輸入輸出設(shè)備建立聯(lián)系 更換不同的控制程序 可以實(shí)現(xiàn)不同的控制功能 1 1數(shù)控技術(shù)的基本概念 10 機(jī)床數(shù)控技術(shù) NumericalControlTechnology 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) 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機(jī)床即為數(shù)控機(jī)床 它是數(shù)控技術(shù)典型應(yīng)用的例子 1 1數(shù)控技術(shù)的基本概念 11 數(shù)控機(jī)床加工與傳統(tǒng)機(jī)床加工的比較 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 1 1數(shù)控技術(shù)的基本概念 12 1 2機(jī)床數(shù)控技術(shù)的組成 13 1 2機(jī)床數(shù)控技術(shù)的組成 FANUC控制系統(tǒng) 分解 14 機(jī)床本體機(jī)床 數(shù)控機(jī)床的主體 是實(shí)現(xiàn)制造加工的執(zhí)行部件 組成 由主運(yùn)動(dòng)部件 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)部件 工作臺(tái) 拖板以及相應(yīng)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 支承件 立柱 床身等 以及特殊裝置 刀具自動(dòng)交換系統(tǒng)工件自動(dòng)交換系統(tǒng) 和輔助裝置 如排屑裝置等 1 2機(jī)床數(shù)控技術(shù)的組成 15 1 2機(jī)床數(shù)控技術(shù)的組成 16 數(shù)控系統(tǒng)是一種程序控制系統(tǒng) 它能邏輯地處理輸入到系統(tǒng)中的數(shù)控加工程序 控制數(shù)控機(jī)床運(yùn)動(dòng)并加工出零件 計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)是以計(jì)算機(jī)為核心的數(shù)控系統(tǒng) 1 2機(jī)床數(shù)控技術(shù)的組成 17 1 2機(jī)床數(shù)控技術(shù)的組成 18 1 2機(jī)床數(shù)控技術(shù)的組成 數(shù)控系統(tǒng)各組成部分的關(guān)系 數(shù)控系統(tǒng)各組成部分的關(guān)系 19 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 按鈕站 狀態(tài)燈 按鍵陣列 功能與計(jì)算機(jī)鍵盤(pán)一樣 和顯示器 它是數(shù)控機(jī)床特有部件 1 2機(jī)床數(shù)控技術(shù)的組成 20 1 2機(jī)床數(shù)控技術(shù)的組成 21 1 2機(jī)床數(shù)控技術(shù)的組成 22 輸入輸出設(shè)備作用是將加工零件的程序和各種參數(shù) 數(shù)據(jù)送到數(shù)控裝置輸入輸出設(shè)備可以通過(guò)多種方式獲得加工程序 穿孔紙帶 鍵盤(pán) MDI MDI手動(dòng)輸入 軟驅(qū) USB接口 RS232C接口 分布式數(shù)字控制 DirectNumericalControl DNC 接口 網(wǎng)絡(luò)接口 1 2機(jī)床數(shù)控技術(shù)的組成 23 1 2機(jī)床數(shù)控技術(shù)的組成 24 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(dòng)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(dòng)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(gè)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 1 2機(jī)床數(shù)控技術(shù)的組成 25 1 2機(jī)床數(shù)控技術(shù)的組成 26 伺服單元 驅(qū)動(dòng)裝置和測(cè)量裝置伺服單元和驅(qū)動(dòng)裝置主軸伺服驅(qū)動(dòng)裝置和主軸電機(jī)進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)裝置和進(jìn)給電機(jī)測(cè)量裝置位置和速度測(cè)量裝置 以實(shí)現(xiàn)進(jìn)給伺服系統(tǒng)的閉環(huán)控制 作用保證靈敏 準(zhǔn)確地跟蹤C(jī)NC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 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 2機(jī)床數(shù)控技術(shù)的組成 27 1 2機(jī)床數(shù)控技術(shù)的組成 28 PLC 機(jī)床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(dòng)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(kāi)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(duì)其進(jìn)行譯碼并轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的控制信號(hào) 控制輔助裝置完成機(jī)床相應(yīng)的開(kāi)關(guān)動(dòng)作接受操作面板和機(jī)床側(cè)的I O信號(hào) 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)和機(jī)床的動(dòng)作 1 2機(jī)床數(shù)控技術(shù)的組成 29 1 3數(shù)控機(jī)床加工零件的過(guò)程 30 根據(jù)被加工零件的圖樣與工藝方案 用規(guī)定的代碼和程序編寫(xiě)程序 即編寫(xiě)加工程序 將編寫(xiě)的加工程序輸入數(shù)控裝置 數(shù)控裝置對(duì)程序進(jìn)行譯碼 運(yùn)算處理 并向機(jī)床各個(gè)坐標(biāo)的伺服驅(qū)動(dòng)裝置和輔助裝置發(fā)出信號(hào) 以控制機(jī)床的運(yùn)動(dòng) 在機(jī)床上加工出合格的零件 1 3數(shù)控機(jī)床加工零件的過(guò)程 31 1 4數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)與分類 數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)適應(yīng)性好精度高效率高減輕勞動(dòng)強(qiáng)度 改善勞動(dòng)條件有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化使用 維護(hù)技術(shù)要求高 32 數(shù)控機(jī)床的種類很多 從不同角度對(duì)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 1 4數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)與分類 33 一按工藝用途分類切削加工類 數(shù)控鏜銑床 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?rùn)C(jī) 數(shù)控沖裁機(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(cè)量機(jī) 機(jī)器人等 1 4數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)與分類 34 二按運(yùn)動(dòng)軌跡分類點(diǎn)位控制系統(tǒng)連續(xù)控制系統(tǒng) 1 4數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)與分類 35 點(diǎn)位控制數(shù)控系統(tǒng)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) 1 4數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)與分類 36 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(gè)進(jìn)給軸同時(shí)諧調(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)控車床 數(shù)控銑床 加工中心等用于加工曲線和曲面的機(jī)床 現(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) 1 4數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)與分類 37 三按聯(lián)動(dòng)軸數(shù)分 2軸聯(lián)動(dòng) 平面曲線 同時(shí)控制兩個(gè)坐標(biāo)軸實(shí)現(xiàn)二維直線 圓弧 曲線的軌跡控制 2軸半聯(lián)動(dòng) 簡(jiǎn)單空間曲面 除了控制兩個(gè)坐標(biāo)軸聯(lián)動(dòng)外 還同時(shí)控制第三坐標(biāo)軸作周期性進(jìn)給運(yùn)動(dòng) 可以實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單曲面的軌跡控制 3軸聯(lián)動(dòng) 空間曲面 球頭刀 同時(shí)控制X Y Z三個(gè)直線坐標(biāo)軸聯(lián)動(dòng) 實(shí)現(xiàn)曲面的軌跡控制 4軸聯(lián)動(dòng)及5軸聯(lián)動(dòng) 空間曲面 除了控制X Y Z三個(gè)直線坐標(biāo)軸外 還能同時(shí)控制一個(gè)或兩個(gè)回轉(zhuǎn)坐標(biāo)軸 工作臺(tái)的旋轉(zhuǎn) 刀具的擺動(dòng)等 從而實(shí)現(xiàn)復(fù)雜曲面的軌跡控制 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 1 4數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)與分類 38 1 4數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)與分類 39 開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)閉環(huán)控制系統(tǒng) 四按控制方式分類 半閉環(huán)控制系統(tǒng) 全閉環(huán)控制系統(tǒng) 1 4數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)與分類 40 開(kāi)環(huán)數(shù)控系統(tǒng)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 1 4數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)與分類 41 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 1 4數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)與分類 42 半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)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 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 CNC插補(bǔ)指令 實(shí)際位置反饋 實(shí)際速度反饋 1 4數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)與分類 43 由于控制與機(jī)械傳動(dòng)間有明顯的分界 因此控制系統(tǒng)調(diào)試方便 由于機(jī)械部分的間歇 摩擦死區(qū)等非線性環(huán)節(jié)都在閉環(huán)以外 故系統(tǒng)的穩(wěn)定性較好 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(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 1 4數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)與分類 44 全閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)全閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)的位置采樣點(diǎn)如圖的虛線所示 直接對(duì)運(yùn)動(dòng)部件的實(shí)際位置進(jìn)行檢測(cè) 1 4數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)與分類 45 加工精度很高 由于它將絲杠螺母副及工作臺(tái)導(dǎo)軌副這些大慣量環(huán)節(jié)放在閉環(huán)之內(nèi) 系統(tǒng)穩(wěn)定性受到影響 調(diào)試?yán)щy 且結(jié)構(gòu)復(fù)雜 價(jià)格昂貴 1 4數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)與分類 46 五按功能水平分 經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床中檔型數(shù)控機(jī)床高檔型數(shù)控機(jī)床 1 4數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)與分類 47 經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床步進(jìn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)的開(kāi)環(huán)驅(qū)動(dòng) 功能簡(jiǎn)單 價(jià)格低廉 精度中等 能滿足加工形狀比較簡(jiǎn)單的直線 圓弧及螺紋加工 一般控制軸數(shù)在3軸以下 脈沖當(dāng)量 分辨率 多為0 01mm 快速進(jìn)給速度在10m min以下 中檔型數(shù)控機(jī)床采用交流或直流伺服電機(jī)實(shí)現(xiàn)半閉環(huán)驅(qū)動(dòng) 能實(shí)現(xiàn)4軸或4軸以下聯(lián)動(dòng)控制 脈沖當(dāng)量為1um 進(jìn)給速度為15 24m min 一般采用16位或32位處理器 具RS232C通信接口 DNC接口和內(nèi)裝PLC 具有圖形顯示功能及面向用戶的宏程序功能 1 4數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)與分類 48 高檔型數(shù)控機(jī)床采用交流伺服電機(jī)形成閉環(huán)驅(qū)動(dòng) 開(kāi)始采用直線伺服電機(jī) 能實(shí)現(xiàn)5軸以上聯(lián)動(dòng) 脈沖當(dāng)量 分辨率 為0 1 1um 進(jìn)給速度可達(dá)100m min以上 一般采用32位以上微處理器 形成多CPU結(jié)構(gòu) 編程功能強(qiáng) 具有智能診斷 聯(lián)網(wǎng)和通信功能 1 4數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)與分類 49 1 4數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)與分類 50 1 4數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)與分類 51 1 4數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)與分類 52 1 4數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)與分類 53 1 4數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)與分類 54 1 4數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)與分類 55 1 4數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)與分類 數(shù)控加工示例 56 1 4數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)與分類 數(shù)控加工示例 57 1 4數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)與分類 數(shù)控加工示例 58 1 4數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)與分類 數(shù)控加工示例 五軸銑削 59 第一代數(shù)控 1952 1959年 采用電子管構(gòu)成的硬件數(shù)控系統(tǒng) 第二代數(shù)控 1959 1965年 采用晶體管電路為主的硬件數(shù)控系統(tǒng) 第三代數(shù)控 1965年開(kāi)始 采用小 中規(guī)模集成電路的硬件數(shù)控系統(tǒng) 第四代數(shù)控 1970年開(kāi)始 采用大規(guī)模集成電路的小型通用電子計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng) 第五代數(shù)控 1974年開(kāi)始 采用微型計(jì)算機(jī)控制的數(shù)控系統(tǒng) 第六代數(shù)控 1990年開(kāi)始 采用工控PC機(jī)的通用CNC系統(tǒng) 其中 前三代為第一階段 數(shù)控系統(tǒng)主要是由硬件聯(lián)結(jié)構(gòu)成 稱為硬件數(shù)控 后三代稱為計(jì)算機(jī)數(shù)控 其功能主要由軟件完成 1 5數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) 60 1 5數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) 發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)入九十年代以來(lái) 隨著國(guó)際上計(jì)算機(jī)技術(shù)突飛猛進(jìn)的發(fā)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 使其朝著下述方向發(fā)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(kāi)放化驅(qū)動(dòng)并聯(lián)化交互網(wǎng)絡(luò)化 61 運(yùn)行高速化 加工高精化速度和精度是數(shù)控設(shè)備的兩個(gè)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 1 5數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) 62 運(yùn)行高速化 使進(jìn)給率 主軸轉(zhuǎn)速 刀具交換速度 托盤(pán)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1 m時(shí) Fmax 240m min 在Fmax下可獲得復(fù)雜型面的精確加工 在程序段長(zhǎng)度為1mm時(shí) Fmax 30m min 并且具有1 5g的加減速率 1 5數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) 63 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 9秒 刀到刀 2 8秒 切削到切削 工作臺(tái) 托盤(pán) 交換速度6 3秒 高速加工示例 高速銑削和五坐標(biāo)軸高速加工中心 1 5數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) 64 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(cè)裝置 提高位置檢測(cè)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(cè)器 其位置檢測(cè)精度能達(dá)到0 01 m 脈沖 位置伺服系統(tǒng)采用前饋控制與非線性控制等方法 1 5數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) 65 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)果表明 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 1 m 1 5數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) 66 由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷進(jìn)步 促進(jìn)了數(shù)控技術(shù)水平的提高 數(shù)控裝置 進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)裝置和主軸伺服驅(qū)動(dòng)裝置的性能也隨之提高 使得現(xiàn)代的數(shù)控設(shè)備在新的技術(shù)水平下 可同時(shí)具備運(yùn)行高速化 加工高精化的性能 1 5數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) 67 功能復(fù)合化功能集成化現(xiàn)在 工件自動(dòng)裝卸 工件自動(dòng)定位 刀具自動(dòng)對(duì)刀 工件自動(dòng)測(cè)量與補(bǔ)償 集鉆 車 鏜 銑 磨為一體的 萬(wàn)能加工 和集裝卸 加工 測(cè)量為一體的 完整加工 等 1 5數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) 68 控制智能化隨著人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展 并為滿足制造業(yè)生產(chǎn)柔性化 制造自動(dòng)化發(fā)展需求 數(shù)控技術(shù)智能化程度不斷提高 具體體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面 1 5數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) 69 加工過(guò)程自適應(yīng)控制技術(shù)通過(guò)監(jiān)測(cè)加工過(guò)程中的切削力 主軸和進(jìn)給電機(jī)的功率 電流 電壓等信息 利用傳統(tǒng)的或現(xiàn)代的算法進(jìn)行識(shí)別 以辯識(shí)出刀具的受力 磨損以及破損狀態(tài) 機(jī)床加工的穩(wěn)定性狀態(tài) 并根據(jù)這些狀態(tài)實(shí)時(shí)修調(diào)加工參數(shù) 主軸轉(zhuǎn)速 進(jìn)給速度 和加工指令 使設(shè)備處于最佳運(yùn)行狀態(tài) 以提高加工精度 降低工件表面粗糙度以及設(shè)備運(yùn)行的安全性 1 5數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) 70 加工參數(shù)的智能優(yōu)化與選擇將工藝專家或技工的經(jīng)驗(yàn) 零件加工的一般與特殊規(guī)律 用現(xiàn)代智能方法 構(gòu)造基于專家系統(tǒng)或基于模型的 加工參數(shù)的智能優(yōu)化與選擇器 利用它獲得優(yōu)化的加工參數(shù) 從而達(dá)到提高編程效率和加工工藝水平 縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間的目的 采用經(jīng)過(guò)優(yōu)化的加工參數(shù)編制的加工程序 可使加工系統(tǒng)始終處于較合理和較經(jīng)濟(jì)的工作狀態(tài) 1 5數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) 71 智能故障診斷與自修復(fù)技術(shù)智能故障診斷技術(shù) 根據(jù)已有的故障信息 應(yīng)用現(xiàn)代智能方法 AI ES ANN等 實(shí)現(xiàn)故障快速準(zhǔn)確定位的技術(shù) 智能故障自修復(fù)技術(shù) 指能根據(jù)診斷確定故障原因和部位 以自動(dòng)排除故障或指導(dǎo)故障的排除技術(shù) 智能自修復(fù)技術(shù)集故障自診斷 故障自排除 自恢復(fù) 自調(diào)節(jié)于一體 并貫穿于加工過(guò)程的整個(gè)生命周期 智能故障診斷技術(shù)在有些日本 美國(guó)公司生產(chǎn)的數(shù)控系統(tǒng)中已有應(yīng)用 基本上都是應(yīng)用專家系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的 智能化自修復(fù)技術(shù)還在研究之中 1 5數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) 72 智能化交流伺服驅(qū)動(dòng)裝置目前已開(kāi)始研究能自動(dòng)識(shí)別負(fù)載 并自動(dòng)調(diào)整參數(shù)的智能化伺服系統(tǒng) 包括智能主軸交流驅(qū)動(dòng)裝置和智能化進(jìn)給伺服裝置 這種驅(qū)動(dòng)裝置能自動(dòng)識(shí)別電機(jī)及負(fù)載的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 并自動(dòng)對(duì)控制系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)整 使驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)獲得最佳運(yùn)行 1 5數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) 73 智能4M數(shù)控系統(tǒng)在制造過(guò)程中 加工 檢測(cè)一體化是實(shí)現(xiàn)快速制造 快速檢測(cè)和快速響應(yīng)的有效途徑 將測(cè)量 Measurement 建模 Modelling 加工 Manufacturing 機(jī)器操作 Manipulator 四者 即4M 融合在一個(gè)系統(tǒng)中 實(shí)現(xiàn)信息共享 促進(jìn)測(cè)量 建模 加工 裝夾 操作一體化的4M智能系統(tǒng) 1 5數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) 74 體系開(kāi)放化定義 IEEE 具有在不同的工作平臺(tái)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(kāi)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(guò)對(duì)構(gòu)件的增減來(lái)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 1 5數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) 75 開(kāi)放體系結(jié)構(gòu)CNC的優(yōu)點(diǎn)向未來(lái)技術(shù)開(kāi)放 由于軟硬件接口都遵循公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議 只需少量的重新設(shè)計(jì)和調(diào)整 新一代的通用軟硬件資源就可能被現(xiàn)有系統(tǒng)所采納 吸收和兼容 這就意味著系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)費(fèi)用將大大降低而系統(tǒng)性能與可靠性將不斷改善并處于長(zhǎng)生命周期 標(biāo)準(zhǔn)化的人機(jī)界面 標(biāo)準(zhǔn)化的編程語(yǔ)言 方便用戶使用 降低了和操作效率直接有關(guān)的勞動(dòng)消耗 1 5數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) 76 向用戶特殊要求開(kāi)放 更新產(chǎn)品 擴(kuò)充能力 提供可供選擇的硬軟件產(chǎn)品的各種組合以滿足特殊應(yīng)用要求 給用戶提供一個(gè)方法 從低級(jí)控制器開(kāi)始 逐步提高 直到達(dá)到所要求的性能為止 另外用戶自身的技術(shù)訣竅能方便地融入 創(chuàng)造出自己的名牌產(chǎn)品 可減少產(chǎn)品品種 便于批量生產(chǎn) 提高可靠性和降低成本 增強(qiáng)市場(chǎng)供應(yīng)能力和競(jìng)爭(zhēng)能力 1 5數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) 77 開(kāi)放式數(shù)控裝置的概念結(jié)構(gòu) 1 5數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) 78 國(guó)內(nèi)外開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)的研究進(jìn)展美國(guó) NGC TheNextGenerationWork station MachineController 和OMAC OpenModularArchitectureController 計(jì)劃歐共體 OSACA OpenSystemArchitectureforControlwithinAutomationSystems 計(jì)劃日本 OSEC OpenSystemEnvironmentforController 計(jì)劃華中I型 基于IPC的CNC開(kāi)放體系結(jié)構(gòu)航天I型CNC系統(tǒng) 基于PC的多機(jī)CNC開(kāi)放體系結(jié)構(gòu) 1 5數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) 79 驅(qū)動(dòng)并聯(lián)化并聯(lián)加工中心 又稱6條腿數(shù)控機(jī)床 虛軸機(jī)床 是數(shù)控機(jī)床在結(jié)構(gòu)上取得的重大突破 1 5數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) 80 81 特點(diǎn)并聯(lián)結(jié)構(gòu)機(jī)床是現(xiàn)代機(jī)器人與傳統(tǒng)加工技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物 由于它沒(méi)有傳統(tǒng)機(jī)床所必需的床身 立柱 導(dǎo)軌等制約機(jī)床性能提高的結(jié)構(gòu) 具有現(xiàn)代機(jī)器人的模塊化程度高 重量輕和速度快等