數(shù)控加工技術(shù)(選)21,2,3

1、2.數(shù)控機(jī)床的基本結(jié)構(gòu)數(shù)控機(jī)床的基本結(jié)構(gòu) 1.數(shù)控機(jī)床的基本組成（教材P10） 注意：控制介質(zhì)不屬于數(shù)控機(jī)床。 2.數(shù)控機(jī)床的功能數(shù)控機(jī)床的功能（教材P15） 如前所述，數(shù)控技術(shù)只是數(shù)控加工技術(shù)之一，應(yīng)用數(shù)控技術(shù)的目的是要實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程或制造過(guò)程的自動(dòng)化。最終實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)或制造的優(yōu)質(zhì)高效、低耗和安全。要達(dá)到這一目的，需要實(shí)現(xiàn)下述功能的自動(dòng)化控制：2.1加工自動(dòng)化需要控制的功能2.數(shù)控機(jī)床的基本結(jié)構(gòu)數(shù)控機(jī)床的基本結(jié)構(gòu)加工自動(dòng)化控制的功能 2.數(shù)控機(jī)床的基本結(jié)構(gòu)數(shù)控機(jī)床的基本結(jié)構(gòu) 1.工作循環(huán)的控制過(guò)程控制（開(kāi)關(guān)量）。 工藝系統(tǒng)、制造系統(tǒng)、生產(chǎn)系統(tǒng)在生產(chǎn)中根據(jù)不同對(duì)象均有不同的工作循環(huán)。 2. 位移功能

2、的控制【數(shù)字控制（數(shù)字量）】 加工部件的三坐標(biāo)位移方向及位移數(shù)量的控制。（教材P15：運(yùn)動(dòng)軸控制） 3. 加工信息的創(chuàng)建、輸入及存儲(chǔ)（數(shù)控系統(tǒng)具有的）凸輪、凸輪行程開(kāi)關(guān)、插銷、穿孔帶、磁盤(pán)、鍵盤(pán)及其存儲(chǔ)器。2.數(shù)控機(jī)床的基本結(jié)構(gòu)數(shù)控機(jī)床的基本結(jié)構(gòu) 4. 旋轉(zhuǎn)速度的自動(dòng)轉(zhuǎn)換 電磁離合器、DC馬達(dá)、AC馬達(dá) DC伺服馬達(dá)、AC伺服馬達(dá) 5. 工件的裝卸及轉(zhuǎn)換 6. 刀具的自動(dòng)裝卸 7. 生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)檢驗(yàn)及修正 8. 人機(jī)對(duì)話 對(duì)話一般需要監(jiān)視加工過(guò)程、刀具、加工負(fù)載的情況。 9. 自動(dòng)排屑2.數(shù)控機(jī)床的基本結(jié)構(gòu)數(shù)控機(jī)床的基本結(jié)構(gòu) 3.2 過(guò)程控制 （Process controls） 過(guò)程控制是

3、自動(dòng)控制中很重要的控制，它完成輸入信號(hào)和輸出信號(hào)之間的邏輯連接。 過(guò)程控制完成自動(dòng)控制中的開(kāi)關(guān)功能。 過(guò)程控制由兩種控制方式完成：邏輯開(kāi)關(guān)控制和順序控制 。3.2.1 邏輯開(kāi)關(guān)控制 Logic switching controls 1.什么是邏輯開(kāi)關(guān)控制 ：如果一種控制方式的輸出信號(hào)的條件是由輸入信號(hào)基于布爾開(kāi)關(guān)連接給出的，這種控制方式叫邏輯開(kāi)關(guān)控制。 2.數(shù)控機(jī)床的基本結(jié)構(gòu)數(shù)控機(jī)床的基本結(jié)構(gòu) 注：上述定義由DIN 19237給出 圖6-1表示了邏輯開(kāi)關(guān)控制的原理，圖6-5是實(shí)現(xiàn)邏輯開(kāi)關(guān)控制的繼電器線路示例。 2. 順序控制 如果控制的程序是一個(gè)步進(jìn)順序，并且，每一個(gè)步進(jìn)順序的輸出要在一定條件

4、完成后執(zhí)行，這種控制方式叫順序控制。 注：上述定義由DIN 19237給出 圖6-3表示了順序控制的原理。 2.數(shù)控機(jī)床的基本結(jié)構(gòu)數(shù)控機(jī)床的基本結(jié)構(gòu)圖6-1邏輯開(kāi)關(guān)控制2.數(shù)控機(jī)床的基本結(jié)構(gòu)數(shù)控機(jī)床的基本結(jié)構(gòu)圖6-5繼電器線路例 2.數(shù)控機(jī)床的基本結(jié)構(gòu)數(shù)控機(jī)床的基本結(jié)構(gòu)圖6-3順序控制 2.數(shù)控機(jī)床的基本結(jié)構(gòu)數(shù)控機(jī)床的基本結(jié)構(gòu) 3計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)（教材P13）3.1 數(shù)控系統(tǒng)的基本概念 3.1.1什么是數(shù)字控制？（教材P1）教材定義 美國(guó)電氣工業(yè)協(xié)會(huì)定義： 如果一個(gè)系統(tǒng)的控制作用是由在某些位置上直接插入數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)所控制。而且，這個(gè)系統(tǒng)還必須至少對(duì)這些數(shù)據(jù)的一些部分進(jìn)行譯碼，這種控制方式叫數(shù)字控制。

5、 這些數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)即為所謂的“部分程序”。 （Part program） 2.數(shù)控機(jī)床的基本結(jié)構(gòu)數(shù)控機(jī)床的基本結(jié)構(gòu) 德國(guó)的自動(dòng)控制教科書(shū)這樣定義“部分程序”： The flexibility of the machine is improved by applying the so-called numerical control (abbreviated to NC) in which the type and order of the production processes for a workpiece are stored in a so-called part program cont

6、aining the control in formation In the form of alpha-numeric codes. 所謂的“部分程序”應(yīng)該是“加工程序”。 2.數(shù)控機(jī)床的基本結(jié)構(gòu)數(shù)控機(jī)床的基本結(jié)構(gòu)認(rèn)識(shí)部分程序?qū)嵗?2.數(shù)控機(jī)床的基本結(jié)構(gòu)數(shù)控機(jī)床的基本結(jié)構(gòu)認(rèn)識(shí)部分程序?qū)嵗?2.數(shù)控機(jī)床的基本結(jié)構(gòu)數(shù)控機(jī)床的基本結(jié)構(gòu) 3.1.2數(shù)字控制結(jié)構(gòu)的一般討論（教材P1） 數(shù)字控制是生產(chǎn)自動(dòng)化的一種非常重要的控制方式 。NC和CNC（computerized numerical control）是數(shù)字控制的兩種結(jié)構(gòu)。除NC和CNC外，還有DNC，它是數(shù)字控制也是自動(dòng)化技術(shù)的另一種重要類

7、型。它與CNC不僅結(jié)構(gòu)不一樣，而且是另一種類型的數(shù)字控制 3.系統(tǒng)組成及工作過(guò)程（教材P1314）3.1系統(tǒng)組成及工作過(guò)程圖7-1 1）工件的加工是由部分程序所討論的 2.數(shù)控機(jī)床的基本結(jié)構(gòu)數(shù)控機(jī)床的基本結(jié)構(gòu)NC的信息流 2.數(shù)控機(jī)床的基本結(jié)構(gòu)數(shù)控機(jī)床的基本結(jié)構(gòu) 2）譯碼幾何數(shù)據(jù)和技術(shù)數(shù)據(jù) 參看教材P14圖2-6：幾何數(shù)據(jù)包括了工件相對(duì)于刀具運(yùn)動(dòng)的數(shù)據(jù)（數(shù)字控制）。它將產(chǎn)生工件需要的幾何形狀。 技術(shù)數(shù)據(jù)包括了各種開(kāi)關(guān)功能（過(guò)程控制）（如主軸轉(zhuǎn)速、刀具轉(zhuǎn)換、切削液應(yīng)用等）需要的數(shù)據(jù)。 3）開(kāi)關(guān)功能的觸發(fā)是由機(jī)床的控制接口（接口技術(shù)）與機(jī)床反饋過(guò)來(lái)的信息比較后作用. 4）當(dāng)?shù)毒唛L(zhǎng)度、刀具半徑影響程

8、序數(shù)據(jù)時(shí)， 2.數(shù)控機(jī)床的基本結(jié)構(gòu)數(shù)控機(jī)床的基本結(jié)構(gòu) 要進(jìn)行刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償和刀具半徑補(bǔ)償計(jì)算。思考題：1. 普通計(jì)算機(jī)是否就是數(shù)控系統(tǒng)，為什么？2. 數(shù)控加工程序經(jīng)數(shù)控系統(tǒng)譯碼后，其數(shù)據(jù)被分配至技術(shù)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和幾何數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。它們分別用于什么類型的控制方式（過(guò)程控制，數(shù)字控制）? 2.數(shù)控機(jī)床的基本結(jié)構(gòu)數(shù)控機(jī)床的基本結(jié)構(gòu)3.2 數(shù)控系統(tǒng)中運(yùn)動(dòng)方式的數(shù)控類型（教P12） 零件形狀的加工在編程中只是給出起始位置坐標(biāo),但其中的運(yùn)動(dòng)方式數(shù)控系統(tǒng)要能分辨并計(jì)算其數(shù)值。這種運(yùn)動(dòng)方式稱為控制類型（Types of control system）可分為點(diǎn)位控制、直線控制、和輪廓控制 （1）點(diǎn)位控制：切削運(yùn)動(dòng)發(fā)生

9、在刀具已位于切削位置時(shí)。程序坐標(biāo)只是切削運(yùn)動(dòng)開(kāi)始的位置坐標(biāo)。從起點(diǎn)到終點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)只需保證位置準(zhǔn) 2.數(shù)控機(jī)床的基本結(jié)構(gòu)數(shù)控機(jī)床的基本結(jié)構(gòu)確其位移的速度無(wú)需控制。如鉆孔、鏜孔工序（2）直線控制： 切削運(yùn)動(dòng)發(fā)生在從程序的起點(diǎn)到終點(diǎn)的直線運(yùn)動(dòng)全過(guò)程如車削、銑削、鉆、鏜孔從起點(diǎn)到終點(diǎn)的全過(guò)程等。這種運(yùn)動(dòng)的控制不僅要控制其起始位置還須控制其運(yùn)動(dòng)速度。 直線控制分為兩種，簡(jiǎn)單直線運(yùn)動(dòng)控制和采用直線插補(bǔ)控制的直線運(yùn)動(dòng)控制。應(yīng)用如車、銑斜面等 2.數(shù)控機(jī)床的基本結(jié)構(gòu)數(shù)控機(jī)床的基本結(jié)構(gòu) （3）輪廓控制：當(dāng)切削運(yùn)動(dòng)的路徑是圓弧或任意曲線時(shí)，須采用輪廓控制。應(yīng)用如車圓弧面車銑任意曲面等。 進(jìn)行輪廓控制一般采用圓弧插補(bǔ)

10、 （見(jiàn)圖7-2） 從圖7.1可見(jiàn)，數(shù)控系統(tǒng)配備了插補(bǔ)器進(jìn)行上述運(yùn)動(dòng)控制的計(jì)算。 注意：除點(diǎn)位系統(tǒng)外，系統(tǒng)不僅要控制路注意：除點(diǎn)位系統(tǒng)外，系統(tǒng)不僅要控制路徑的正確，還要控制進(jìn)給速度的正確性徑的正確，還要控制進(jìn)給速度的正確性 2.數(shù)控機(jī)床的基本結(jié)構(gòu)數(shù)控機(jī)床的基本結(jié)構(gòu)圖7-2 數(shù)控加工的運(yùn)動(dòng)形式（1） 2.數(shù)控機(jī)床的基本結(jié)構(gòu)數(shù)控機(jī)床的基本結(jié)構(gòu)圖7-2 數(shù)控加工的運(yùn)動(dòng)形式（2） 2.數(shù)控機(jī)床的基本結(jié)構(gòu)數(shù)控機(jī)床的基本結(jié)構(gòu) 3.3 插補(bǔ)運(yùn)算（ 教材P14） 什么是插補(bǔ)？ （定義） 數(shù)控計(jì)算中，須將直線運(yùn)動(dòng)和連續(xù)曲線的幾何軌跡轉(zhuǎn)換為坐標(biāo)軸方向的位移，這種運(yùn)算叫插補(bǔ)運(yùn)算或插補(bǔ)。 插補(bǔ)的主要類型直線插補(bǔ)和圓弧插

11、補(bǔ) 原理簡(jiǎn)述 現(xiàn)在絕大多數(shù)數(shù)控裝置只具備直線插補(bǔ)和圓弧插補(bǔ)功能，只有特殊要求時(shí)附加拋物線插補(bǔ)計(jì)算2.數(shù)控機(jī)床的基本結(jié)構(gòu)數(shù)控機(jī)床的基本結(jié)構(gòu) 4.數(shù)控機(jī)床的伺服系統(tǒng)（P16） 從圖7-1可見(jiàn)：從插補(bǔ)器出來(lái)的信號(hào)進(jìn)入比較器進(jìn)行位置和速度比較，然后進(jìn)入放大器再進(jìn)入控制進(jìn)給電機(jī)。這就是數(shù)控裝置外數(shù)控裝置外的伺服機(jī)構(gòu)或伺服系統(tǒng)（子系統(tǒng)）。 圖7-1與伺服系統(tǒng)比較（見(jiàn)下圖） 1）什么是數(shù)控機(jī)床的伺服系統(tǒng)（定義） 伺服系統(tǒng)是將數(shù)控裝置輸入的信號(hào)轉(zhuǎn)換為機(jī)械的精確運(yùn)動(dòng)的系統(tǒng)。 圖7-1與伺服系統(tǒng)比較 2.數(shù)控機(jī)床的基本結(jié)構(gòu)數(shù)控機(jī)床的基本結(jié)構(gòu) A servomechanism is a group of elementswhich convert the NC input into precision mechanical displacement. 零件形狀的成型是刀具與工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的，因此，數(shù)控主要是對(duì)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的控制進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的傳統(tǒng)機(jī)構(gòu)是電機(jī)的旋轉(zhuǎn)通過(guò)絲桿螺母轉(zhuǎn)換為工作臺(tái)的直線運(yùn)動(dòng)。但，電機(jī)只能接受開(kāi)關(guān)量的控制，因此，伺服系統(tǒng)首先要將傳2.數(shù)控機(jī)床的基本結(jié)構(gòu)數(shù)控機(jī)床的基本結(jié)構(gòu) 統(tǒng)電機(jī)改造為能接受一個(gè)數(shù)字脈沖嚴(yán)格轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)