數(shù)控技術(shù)教學(xué)課件

1、數(shù)控技術(shù)教學(xué)課件數(shù)控技術(shù)教學(xué)課件23機床數(shù)控技術(shù)的基本概念機床數(shù)控技術(shù)的基本概念數(shù)控機床的工作流程數(shù)控機床的工作流程數(shù)控機床的組成與分類數(shù)控機床的組成與分類數(shù)控機床的特點及適用范圍數(shù)控機床的特點及適用范圍數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢主要內(nèi)容主要內(nèi)容4主要內(nèi)容自從上自從上20世紀中葉數(shù)控技術(shù)創(chuàng)立以來，它給機械制造業(yè)帶世紀中葉數(shù)控技術(shù)創(chuàng)立以來，它給機械制造業(yè)帶來了革命性的變化；來了革命性的變化；數(shù)控技術(shù)已成為制造業(yè)實現(xiàn)自動化、柔性化、集成化數(shù)控技術(shù)已成為制造業(yè)實現(xiàn)自動化、柔性化、集成化生產(chǎn)的基礎(chǔ)技術(shù)，生產(chǎn)的基礎(chǔ)技術(shù)，CAD/CAM，F(xiàn)MS（柔性制造系統(tǒng)）和（柔性制造系統(tǒng)）和CIMS（計算機

2、集成制造系統(tǒng)）、敏捷制造和智能制造等，（計算機集成制造系統(tǒng)）、敏捷制造和智能制造等，都建立在數(shù)控技術(shù)之上；都建立在數(shù)控技術(shù)之上；1.1 1.1 數(shù)控技術(shù)的基本概念數(shù)控技術(shù)的基本概念5 數(shù)控技術(shù)是提高產(chǎn)品質(zhì)量、提高勞動生產(chǎn)率必不可數(shù)控技術(shù)是提高產(chǎn)品質(zhì)量、提高勞動生產(chǎn)率必不可少的物質(zhì)手段；少的物質(zhì)手段； 是國家的戰(zhàn)略技術(shù)，基于它的相關(guān)產(chǎn)業(yè)是體現(xiàn)國家是國家的戰(zhàn)略技術(shù)，基于它的相關(guān)產(chǎn)業(yè)是體現(xiàn)國家綜合國力水平的重要基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè)；綜合國力水平的重要基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè)； 二十一世紀機械制造業(yè)的競爭，其實質(zhì)是數(shù)控技術(shù)的二十一世紀機械制造業(yè)的競爭，其實質(zhì)是數(shù)控技術(shù)的競爭。競爭。6主要內(nèi)容1.1.什么是數(shù)控？什么是數(shù)控？即

3、數(shù)字控制（即數(shù)字控制（ Numerical Control ）簡稱，是指利用數(shù)字化信息進行控制，其控制）簡稱，是指利用數(shù)字化信息進行控制，其控制對象可以是各種生成過程。對象可以是各種生成過程。2.2.什么是機床數(shù)控技術(shù)什么是機床數(shù)控技術(shù)? ?用數(shù)字化信息對機床運動及其加工過程進行控制的一種技術(shù)。用數(shù)字化信息對機床運動及其加工過程進行控制的一種技術(shù)。3.3.什么是數(shù)控機床什么是數(shù)控機床( ( Numerical Control Machine Tools）數(shù)控機床是一個裝有數(shù)字控制系統(tǒng)的機床，該系統(tǒng)能夠處理加工程序數(shù)控機床是一個裝有數(shù)字控制系統(tǒng)的機床，該系統(tǒng)能夠處理加工程序, ,控控制機床自動完

4、成各種加工運動和輔助運動。制機床自動完成各種加工運動和輔助運動。4.4.數(shù)控機床控制的實現(xiàn)需求？數(shù)控機床控制的實現(xiàn)需求？1 1）幾何信息描述刀具和工件間的相對運動）幾何信息描述刀具和工件間的相對運動 2 2）用工藝信息來描述機床加工必須具備的一些工藝參數(shù)）用工藝信息來描述機床加工必須具備的一些工藝參數(shù)7數(shù)控裝置伺服系統(tǒng)加工程序零件圖 數(shù)控系統(tǒng) 機床 上述幾何信息和工藝信息按一定的格式形成加工文件（即數(shù)控加工上述幾何信息和工藝信息按一定的格式形成加工文件（即數(shù)控加工程序）存放在信息載體上（如磁盤、穿孔紙帶、磁帶等），然后由程序）存放在信息載體上（如磁盤、穿孔紙帶、磁帶等），然后由機床上的數(shù)控系統(tǒng)

5、讀入（或直接通過數(shù)控系統(tǒng)的鍵盤輸人，或通過機床上的數(shù)控系統(tǒng)讀入（或直接通過數(shù)控系統(tǒng)的鍵盤輸人，或通過通信方式輸入），通過對其譯碼，從而使機床動作和加工零件。數(shù)通信方式輸入），通過對其譯碼，從而使機床動作和加工零件。數(shù)控系統(tǒng)實質(zhì)上是完成了手工加工中操作者的部分工作。控系統(tǒng)實質(zhì)上是完成了手工加工中操作者的部分工作。1.2 數(shù)控機床的工作流程數(shù)控機床的工作流程8工藝處理工藝處理加工圖紙加工圖紙數(shù)學(xué)處理數(shù)學(xué)處理編程手冊編程手冊數(shù)控編程數(shù)控編程程序仿真程序仿真輸輸入入裝裝置置加工加工程序程序毛坯或半成品毛坯或半成品數(shù)數(shù)控控系系統(tǒng)統(tǒng)數(shù)控機床數(shù)控機床程序編制程序編制成品成品譯碼譯碼 、數(shù)據(jù)處理、插補、伺服驅(qū)

6、動、數(shù)據(jù)處理、插補、伺服驅(qū)動N5 G01 G41 X100.0 Y100.0 D01 F100 M08;1.2 數(shù)控機床的工作流程數(shù)控機床的工作流程91） 數(shù)控編程數(shù)控編程 根據(jù)加工路線、工藝參數(shù)、刀位數(shù)據(jù)及數(shù)根據(jù)加工路線、工藝參數(shù)、刀位數(shù)據(jù)及數(shù)控系統(tǒng)規(guī)定的功能指令代碼及程序段格式，編控系統(tǒng)規(guī)定的功能指令代碼及程序段格式，編寫數(shù)控加工程序。程序編完后，可存放在控制寫數(shù)控加工程序。程序編完后，可存放在控制介質(zhì)（如軟盤、磁帶）上。介質(zhì)（如軟盤、磁帶）上。102）程序輸入）程序輸入 數(shù)控加工程序通過輸入裝置輸入到數(shù)控系統(tǒng)。目前采用數(shù)控加工程序通過輸入裝置輸入到數(shù)控系統(tǒng)。目前采用的輸入方法主要有軟驅(qū)、

7、的輸入方法主要有軟驅(qū)、USB接口、接口、RS232C接口、接口、MDI手手動輸入、分布式數(shù)字控制（動輸入、分布式數(shù)字控制（Direct Numerical Control ，DNC）接口、網(wǎng)絡(luò)接口等。數(shù)控系統(tǒng)一般有兩種不同的輸）接口、網(wǎng)絡(luò)接口等。數(shù)控系統(tǒng)一般有兩種不同的輸入工作方式：一種是邊輸入邊加工，入工作方式：一種是邊輸入邊加工，DNC即屬于此類工即屬于此類工作方式；另一種是一次將零件數(shù)控加工程序輸入到計算作方式；另一種是一次將零件數(shù)控加工程序輸入到計算機內(nèi)部的存儲器，加工時再由存儲器一段一段地往外讀機內(nèi)部的存儲器，加工時再由存儲器一段一段地往外讀出，軟驅(qū)、出，軟驅(qū)、USB接口即屬于此類工

8、作方式。接口即屬于此類工作方式。113）譯碼）譯碼 數(shù)控系統(tǒng)按一個程序段為單位，按照一定的數(shù)控系統(tǒng)按一個程序段為單位，按照一定的語法規(guī)則把數(shù)控程序解釋、翻譯成計算機內(nèi)部能語法規(guī)則把數(shù)控程序解釋、翻譯成計算機內(nèi)部能識別的數(shù)據(jù)格式，并以一定的數(shù)據(jù)格式存放在指識別的數(shù)據(jù)格式，并以一定的數(shù)據(jù)格式存放在指定的內(nèi)存區(qū)內(nèi)。在譯碼的同時還完成對程序段的定的內(nèi)存區(qū)內(nèi)。在譯碼的同時還完成對程序段的語法檢查。一旦有錯，立即給出報警信息。語法檢查。一旦有錯，立即給出報警信息。124）數(shù)據(jù)處理）數(shù)據(jù)處理 數(shù)據(jù)處理程序一般包括刀具補償、速度計數(shù)據(jù)處理程序一般包括刀具補償、速度計算以及輔助功能的處理程序。刀具補償有刀算以及

9、輔助功能的處理程序。刀具補償有刀具半徑補償和刀具長度補償。具半徑補償和刀具長度補償。 刀具半徑補償?shù)娜蝿?wù)是根據(jù)刀具半徑補償值刀具半徑補償?shù)娜蝿?wù)是根據(jù)刀具半徑補償值和零件輪廓軌跡計算出刀具中心軌跡。和零件輪廓軌跡計算出刀具中心軌跡。135）插補）插補 插補的任務(wù)就是通過插補計算程序，根插補的任務(wù)就是通過插補計算程序，根據(jù)程序規(guī)定的進給速度要求，完成在輪廓起據(jù)程序規(guī)定的進給速度要求，完成在輪廓起點和終點之間的中間點的坐標值計算，也即點和終點之間的中間點的坐標值計算，也即數(shù)據(jù)點的密化工作。數(shù)據(jù)點的密化工作。146）伺服控制與加工）伺服控制與加工 伺服系統(tǒng)接受插補運算后的脈沖指令信伺服系統(tǒng)接受插補運算

10、后的脈沖指令信號或插補周期內(nèi)的位置增量信號，經(jīng)放大后號或插補周期內(nèi)的位置增量信號，經(jīng)放大后驅(qū)動伺服電機，帶動機床的執(zhí)行部件運動，驅(qū)動伺服電機，帶動機床的執(zhí)行部件運動，從而加工出零件。從而加工出零件。15二、數(shù)控機床的工作流程二、數(shù)控機床的工作流程數(shù)控程序編制 2程序輸人3譯碼4數(shù)據(jù)處理（刀具補償?shù)龋?插補6位置控制 和機床加工數(shù)控裝置 控制機床運動完成零件加工1程序編制16主要內(nèi)容數(shù)控機床數(shù)控機床機床本體機床本體數(shù)控系統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)外圍技術(shù)外圍技術(shù)數(shù)數(shù)控控裝裝置置伺伺服服驅(qū)驅(qū)動動裝裝置置測測量量反反饋饋裝裝置置工工具具系系統(tǒng)統(tǒng)編編程程技技術(shù)術(shù)管管理理技技術(shù)術(shù)Machine Machine tool

11、toolMachine Machine Control Control unitunitServo-Servo-drive drive unitunitFeedback Feedback TransducerTransducer1.2 1.2 數(shù)控機床的組成數(shù)控機床的組成17機床本體完成各種切削加工的機械部分機床本體完成各種切削加工的機械部分機機床床本本體體組組成成-主運動部件、進給運動部件主運動部件、進給運動部件-支承件（立柱、床身等）支承件（立柱、床身等）-特殊裝置特殊裝置-輔助裝置輔助裝置18機床本體機床本體19主要內(nèi)容數(shù)控系統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)（Numerical Control System）

12、是一種程序控制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，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)控機床運動并加工出零件?？刂茢?shù)控機床運動并加工出零件。計算機數(shù)控系統(tǒng)計算機數(shù)控系統(tǒng)（Computer Numerical Control，CNC ）是以計算機為核心的數(shù)控系統(tǒng)。是以計算機為核心的數(shù)控系統(tǒng)。20主要內(nèi)容數(shù)數(shù)控控系系統(tǒng)統(tǒng)組組成成 機床機床I/OI/O電路和裝置電路和裝置檢測裝置檢測裝置主軸驅(qū)動裝置主軸驅(qū)動裝置進給驅(qū)動裝置進給驅(qū)動裝置主軸伺服單元主軸伺服單元進給伺服單元進給伺服單元計算機計算機數(shù)數(shù) 控控 裝裝 置置 操作面板操作面板PLC計算機數(shù)控系統(tǒng)計算

13、機數(shù)控系統(tǒng)機機床床輔助控制機構(gòu)輔助控制機構(gòu)進給傳動機構(gòu)進給傳動機構(gòu)主運動機構(gòu)主運動機構(gòu)輸入輸出輸入輸出裝置裝置21主要內(nèi)容操操作作面面板板 人人機機交交互互22主要內(nèi)容數(shù)數(shù)控控系系統(tǒng)統(tǒng)組組成成 機床機床I/OI/O電路和裝置電路和裝置檢測裝置檢測裝置主軸驅(qū)動裝置主軸驅(qū)動裝置進給驅(qū)動裝置進給驅(qū)動裝置主軸伺服單元主軸伺服單元進給伺服單元進給伺服單元計算機計算機數(shù)數(shù) 控控 裝裝 置置 操作面板操作面板PLC計算機數(shù)控系統(tǒng)計算機數(shù)控系統(tǒng)機機床床輔助控制機構(gòu)輔助控制機構(gòu)進給傳動機構(gòu)進給傳動機構(gòu)主運動機構(gòu)主運動機構(gòu)輸入輸出輸入輸出裝置裝置23主要內(nèi)容輸入輸出裝置可以通過多種方式獲得數(shù)控加工程序輸入輸出裝置

14、可以通過多種方式獲得數(shù)控加工程序: : 穿孔紙帶穿孔紙帶 MDIMDI（Manual Data InputManual Data Input）方式）方式 軟驅(qū)軟驅(qū) USBUSB接口接口 RS232CRS232C接口接口 DNCDNC接口接口 24主要內(nèi)容數(shù)數(shù)控控系系統(tǒng)統(tǒng)組組成成 機床機床I/OI/O電路和裝置電路和裝置檢測裝置檢測裝置主軸驅(qū)動裝置主軸驅(qū)動裝置進給驅(qū)動裝置進給驅(qū)動裝置主軸伺服單元主軸伺服單元進給伺服單元進給伺服單元計算機計算機數(shù)數(shù) 控控裝裝 置置 操作面板操作面板PLC計算機數(shù)控系統(tǒng)計算機數(shù)控系統(tǒng)機機床床輔助控制機構(gòu)輔助控制機構(gòu)進給傳動機構(gòu)進給傳動機構(gòu)主運動機構(gòu)主運動機構(gòu)輸入輸出

15、輸入輸出裝置裝置1.2 1.2 數(shù)控技術(shù)組成數(shù)控技術(shù)組成25主要內(nèi)容 組成：計算機系統(tǒng)、位置控制板、組成：計算機系統(tǒng)、位置控制板、PLCPLC接口板，通訊接接口板，通訊接口板、特殊功能模塊以及相應(yīng)的控制軟件。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行相應(yīng)的處理，然后作用：根據(jù)輸入的零件加工程序進行相應(yīng)的處理，然后輸出控制命令到伺服驅(qū)動裝置和輸出控制命令到伺服驅(qū)動裝置和PLCPLC。CNCCNC裝置是裝置是CNCCNC系系統(tǒng)的核心。統(tǒng)的核心。計算機數(shù)控裝置計算機數(shù)控裝置26主要內(nèi)容數(shù)數(shù)控控系系統(tǒng)統(tǒng)組組成成 機床機床I/OI/O電路和裝置電路和裝置檢測裝置檢測裝置主軸

16、驅(qū)動裝置主軸驅(qū)動裝置進給驅(qū)動裝置進給驅(qū)動裝置主軸伺服單元主軸伺服單元進給伺服單元進給伺服單元計算機計算機數(shù)數(shù) 控控 裝裝 置置 操作面板操作面板PLC計算機數(shù)控系統(tǒng)計算機數(shù)控系統(tǒng)機機 床床輔助控制機構(gòu)輔助控制機構(gòu)進給傳動機構(gòu)進給傳動機構(gòu)主運動機構(gòu)主運動機構(gòu)輸入輸出輸入輸出設(shè)備設(shè)備27主要內(nèi)容伺服系統(tǒng)接受數(shù)控裝置的指令，驅(qū)動機床執(zhí)行機構(gòu)伺服系統(tǒng)接受數(shù)控裝置的指令，驅(qū)動機床執(zhí)行機構(gòu) 運動的驅(qū)動部件運動的驅(qū)動部件 主軸伺服單元和主軸電機主軸伺服單元和主軸電機 進給伺服單元和進給電機進給伺服單元和進給電機測量反饋裝置測量反饋裝置 位置和速度測量裝置。以實現(xiàn)進給伺服系統(tǒng)的閉環(huán)控制。位置和速度測量裝置。以

17、實現(xiàn)進給伺服系統(tǒng)的閉環(huán)控制。作用作用 保證靈敏、準確地跟蹤保證靈敏、準確地跟蹤CNCCNC裝置指令：裝置指令：進給運動指令：實現(xiàn)零件加工的成形運動（速度和位置控制）。進給運動指令：實現(xiàn)零件加工的成形運動（速度和位置控制）。 主軸運動指令，實現(xiàn)零件加工的切削運動（速度控制）主軸運動指令，實現(xiàn)零件加工的切削運動（速度控制）28主要內(nèi)容數(shù)數(shù)控控系系統(tǒng)統(tǒng)組組成成 機床機床I/OI/O電路和裝置電路和裝置檢測裝置檢測裝置主軸驅(qū)動裝置主軸驅(qū)動裝置進給驅(qū)動裝置進給驅(qū)動裝置主軸伺服單元主軸伺服單元進給伺服單元進給伺服單元計算機計算機數(shù)數(shù) 控控 裝裝 置置 操作面板操作面板PLC計算機數(shù)控系統(tǒng)計算機數(shù)控系統(tǒng)機機

18、 床床輔助控制機構(gòu)輔助控制機構(gòu)進給傳動機構(gòu)進給傳動機構(gòu)主運動機構(gòu)主運動機構(gòu)輸入輸出輸入輸出設(shè)備設(shè)備29主要內(nèi)容PLCPLC、機床、機床I/OI/O電路和裝置電路和裝置-PLC (Programmable Logic Controller)-PLC (Programmable Logic Controller) 用于完成與邏輯運算有關(guān)順序動作的用于完成與邏輯運算有關(guān)順序動作的I/OI/O控制；控制；- -機床機床I/OI/O電路和裝置電路和裝置 實現(xiàn)實現(xiàn)I/OI/O控制的執(zhí)行部件控制的執(zhí)行部件( (由繼電器、電磁閥、行程開關(guān)、接觸由繼電器、電磁閥、行程開關(guān)、接觸器等組成的邏輯電路）器等組成的邏輯

19、電路）; ;- -功能功能 接受接受CNCCNC的的M M、S S、T T指令指令, ,對其進行譯碼并轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的控制對其進行譯碼并轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的控制信號信號, ,控制輔助裝置完成機床相應(yīng)的開關(guān)動作；接受操作面控制輔助裝置完成機床相應(yīng)的開關(guān)動作；接受操作面板和機床側(cè)的板和機床側(cè)的I/OI/O信號信號, ,送給送給CNCCNC裝置裝置, ,經(jīng)其處理后經(jīng)其處理后, ,輸出指令控輸出指令控制制CNCCNC系統(tǒng)的工作狀態(tài)和機床的動作。系統(tǒng)的工作狀態(tài)和機床的動作。30主要內(nèi)容適應(yīng)性、靈活性好適應(yīng)性、靈活性好 精度高、質(zhì)量穩(wěn)定精度高、質(zhì)量穩(wěn)定 生產(chǎn)效率高生產(chǎn)效率高 勞動強度低、勞動條件好勞動強度低、勞動條件

20、好有利于現(xiàn)代化生產(chǎn)與管理有利于現(xiàn)代化生產(chǎn)與管理 使用、維護技術(shù)要求高使用、維護技術(shù)要求高 1.4 1.4 數(shù)控機床的特點與分類數(shù)控機床的特點與分類數(shù)控機床的特點數(shù)控機床的特點:31主要內(nèi)容數(shù)控機床的分類數(shù)控機床的分類 (Types)(Types)分分 類類 方方 法法數(shù)控機床類型數(shù)控機床類型按運動控制按運動控制方式方式點位控制點位控制數(shù)控機床數(shù)控機床直線控制直線控制數(shù)控機床數(shù)控機床輪廓控制輪廓控制數(shù)控機床數(shù)控機床按伺服系統(tǒng)按伺服系統(tǒng)開環(huán)數(shù)控開環(huán)數(shù)控數(shù)控機床數(shù)控機床半閉環(huán)控制半閉環(huán)控制數(shù)控機床數(shù)控機床閉環(huán)控制閉環(huán)控制數(shù)控機床數(shù)控機床按功能水平按功能水平經(jīng)濟型經(jīng)濟型數(shù)控機床數(shù)控機床中檔型中檔型數(shù)控

21、機床數(shù)控機床高檔型高檔型數(shù)控機床數(shù)控機床按工藝方法按工藝方法金屬切削金屬切削數(shù)控機床數(shù)控機床金屬成形金屬成形數(shù)控機床數(shù)控機床特種加工特種加工數(shù)控機床數(shù)控機床1.4 1.4 數(shù)控機床的特點與分類數(shù)控機床的特點與分類32主要內(nèi)容1 1、點位控制、點位控制 (Point to Point Control Systems) (Point to Point Control Systems) AA刀具工件一、按運動控制方式分類一、按運動控制方式分類:僅實現(xiàn)刀具相對于工件從一點到另一點僅實現(xiàn)刀具相對于工件從一點到另一點 的的精確定位運動；精確定位運動；對軌跡不作控制要求；對軌跡不作控制要求；運動過程中不進行

22、任何加工。運動過程中不進行任何加工。適用范圍：數(shù)控鉆床、數(shù)控鏜床、數(shù)控沖適用范圍：數(shù)控鉆床、數(shù)控鏜床、數(shù)控沖床和數(shù)控測量機。床和數(shù)控測量機。33主要內(nèi)容2 2、直線控制、直線控制 不僅要求控制點到點的精確定位，而且要求機床工作不僅要求控制點到點的精確定位，而且要求機床工作臺或刀具（刀架）以給定的進給速度，沿平行于坐標軸的臺或刀具（刀架）以給定的進給速度，沿平行于坐標軸的方向或與坐標軸成方向或與坐標軸成4545角的方向進行直線移動和切削加工。角的方向進行直線移動和切削加工。34主要內(nèi)容 3 3、輪廓控制、輪廓控制 (Contouring Control Systems)(Contouring C

23、ontrol Systems)對多個坐標軸同時進行控制，使之協(xié)調(diào)運動對多個坐標軸同時進行控制，使之協(xié)調(diào)運動( (坐標聯(lián)坐標聯(lián)動動) )，使刀具相對工件按程序規(guī)定的軌跡和速度運，使刀具相對工件按程序規(guī)定的軌跡和速度運動，在運動過程中進行連續(xù)切削加工。動，在運動過程中進行連續(xù)切削加工?？杉庸で妗⑷~輪等復(fù)雜可加工曲面、葉輪等復(fù)雜形狀的零件形狀的零件35主要內(nèi)容兩坐標加工兩坐標加工 二軸半或三坐標加工二軸半或三坐標加工 YXO2O1BZO四坐標加工四坐標加工 ZP(x,y,z)nO刀位點BCXYZ五坐標加工五坐標加工 36主要內(nèi)容1 1、開環(huán)控制、開環(huán)控制 (Open-Loop Servo-Driv

24、e)(Open-Loop Servo-Drive)二、按伺服系統(tǒng)的控制原理分類二、按伺服系統(tǒng)的控制原理分類:步步進進驅(qū)驅(qū)動動器器指令脈沖指令脈沖步進電機步進電機工作臺工作臺數(shù)控裝置37主要內(nèi)容特點特點: :沒有位置檢測裝置，信號單向。結(jié)構(gòu)簡單，制造成本較低，價格便宜沒有位置檢測裝置，信號單向。結(jié)構(gòu)簡單，制造成本較低，價格便宜, , 精度一般不高。用于經(jīng)濟型數(shù)控車、銑、線切割機床。精度一般不高。用于經(jīng)濟型數(shù)控車、銑、線切割機床。 電機電機機械執(zhí)行部件機械執(zhí)行部件A相、相、B相相C相、相、f、nCNCCNC插 補插 補指令指令脈沖頻率脈沖頻率f f脈沖個數(shù)脈沖個數(shù)n n換算換算脈沖環(huán)脈沖環(huán)形分配形

25、分配變換變換功率功率放大放大382 2、半閉環(huán)控制、半閉環(huán)控制(Half-Closed-Loop Servo-Drive) (Half-Closed-Loop Servo-Drive) 速度控制速度控制電路電路工作臺工作臺伺服電機伺服電機位置比較位置比較電路電路指令脈沖指令脈沖速度反饋速度反饋位置反饋位置反饋檢測元件檢測元件39主要內(nèi)容特點特點: :帶有位置檢測裝置，常安裝在伺服電機上或絲杠的端部帶有位置檢測裝置，常安裝在伺服電機上或絲杠的端部; ;不包括絲杠螺母副及機床工作臺導(dǎo)軌副等大慣量環(huán)節(jié)，因此可以不包括絲杠螺母副及機床工作臺導(dǎo)軌副等大慣量環(huán)節(jié)，因此可以獲得穩(wěn)定的控制特性，而且調(diào)試比較方

26、便，價格也較全閉環(huán)系統(tǒng)獲得穩(wěn)定的控制特性，而且調(diào)試比較方便，價格也較全閉環(huán)系統(tǒng)便宜。便宜。 40主要內(nèi)容3 3、閉環(huán)控制、閉環(huán)控制( (Closed-Loop Servo-Drive ) )特點特點: :帶有位置檢測裝置帶有位置檢測裝置, ,安裝在機床刀架或工作臺等執(zhí)行部件上安裝在機床刀架或工作臺等執(zhí)行部件上; ;系系統(tǒng)穩(wěn)定性受到影響統(tǒng)穩(wěn)定性受到影響, ,調(diào)試困難調(diào)試困難, ,且結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價格昂貴。且結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價格昂貴。 位置反饋位置反饋速度控制速度控制電路電路工作臺工作臺伺服電機伺服電機位置比較位置比較電路電路指令脈沖指令脈沖速度反饋速度反饋41主要內(nèi)容1 1、經(jīng)濟型數(shù)控機床、經(jīng)濟型數(shù)控機床

27、 步進電機實現(xiàn)的開環(huán)驅(qū)動，功能簡單、價格低廉、精步進電機實現(xiàn)的開環(huán)驅(qū)動，功能簡單、價格低廉、精度中等，能滿足加工形狀比較簡單的直線、圓弧及螺紋度中等，能滿足加工形狀比較簡單的直線、圓弧及螺紋加工。一般控制軸數(shù)在加工。一般控制軸數(shù)在3 3軸以下，脈沖當(dāng)量（分辨率）多軸以下，脈沖當(dāng)量（分辨率）多為為0.01mm0.01mm，快速進給速度在，快速進給速度在10m10mminmin以下。以下。 三、按功能水平分類三、按功能水平分類:42主要內(nèi)容2 2、中檔型數(shù)控機床、中檔型數(shù)控機床 采用交流或直流伺服電機實現(xiàn)半閉環(huán)驅(qū)動，能實現(xiàn)采用交流或直流伺服電機實現(xiàn)半閉環(huán)驅(qū)動，能實現(xiàn)4 4軸或軸或4 4軸以下聯(lián)動控

28、制，脈沖當(dāng)量為軸以下聯(lián)動控制，脈沖當(dāng)量為1 1 m m，進給速度為，進給速度為15-15-24m24mminmin，一般采用，一般采用1616位或位或3232位處理器，具有位處理器，具有RS232CRS232C通信接通信接口、口、DNCDNC接口和內(nèi)裝接口和內(nèi)裝PLCPLC，具有圖形顯示功能及面向用戶的，具有圖形顯示功能及面向用戶的宏程序功能。宏程序功能。 43主要內(nèi)容3 3、高檔型數(shù)控機床、高檔型數(shù)控機床采用交流伺服電機形成閉環(huán)驅(qū)動，開始采用直線伺服電機，能采用交流伺服電機形成閉環(huán)驅(qū)動，開始采用直線伺服電機，能實現(xiàn)實現(xiàn)5 5軸以上聯(lián)動，脈沖當(dāng)量（分辨率）為軸以上聯(lián)動，脈沖當(dāng)量（分辨率）為0.

29、1-10.1-1 m m，進給速度，進給速度可達可達100m100mminmin以上。一般采用以上。一般采用3232位以上微處理器，形成多位以上微處理器，形成多CPUCPU結(jié)構(gòu)。編程功能強，具有智能診斷、聯(lián)網(wǎng)和通信功能。結(jié)構(gòu)。編程功能強，具有智能診斷、聯(lián)網(wǎng)和通信功能。 44主要內(nèi)容分為：金屬切削數(shù)控機床、金屬成形數(shù)控機床、特種加工分為：金屬切削數(shù)控機床、金屬成形數(shù)控機床、特種加工數(shù)控機床。數(shù)控機床。也可分為：普通數(shù)控機床（指加工用途、加工工藝單也可分為：普通數(shù)控機床（指加工用途、加工工藝單一的機床）和加工中心（指帶有自動換刀裝置、能進一的機床）和加工中心（指帶有自動換刀裝置、能進行多工序加工的

30、機床）。行多工序加工的機床）。 四、按工藝方法分四、按工藝方法分:45主要內(nèi)容按按工工藝藝方方法法分分數(shù)數(shù)控控車車床床46主要內(nèi)容按按工工藝藝方方法法分分數(shù)數(shù)控控車車床床47主要內(nèi)容按按工工藝藝方方法法分分數(shù)數(shù)控控車車床床雙主軸雙主軸48主要內(nèi)容按按工工藝藝方方法法分分數(shù)控車床數(shù)控車床雙主軸、雙刀塔雙主軸、雙刀塔CNC車床結(jié)構(gòu)示意車床結(jié)構(gòu)示意 主軸主軸副主軸副主軸副主軸刀塔副主軸刀塔主軸刀塔主軸刀塔49主要內(nèi)容按按工工藝藝方方法法分分雙主軸、雙主軸、3刀塔的刀塔的復(fù)合加工復(fù)合加工CNC車床車床50主要內(nèi)容數(shù)控數(shù)控銑床銑床51主要內(nèi)容加工加工中心中心52主要內(nèi)容按按工工藝藝方方法法分分數(shù)控加工示

31、例數(shù)控加工示例: :53主要內(nèi)容數(shù)控機床的適用范圍數(shù)控機床的適用范圍通用機床專用機床數(shù)控機床零件復(fù)雜程度零件批量小批量產(chǎn)品小批量產(chǎn)品產(chǎn)品品種的變換頻繁產(chǎn)品品種的變換頻繁加工方法的區(qū)別大加工方法的區(qū)別大生產(chǎn)效率高生產(chǎn)效率高 54主要內(nèi)容第一代數(shù)控（第一代數(shù)控（1952-19591952-1959年）：年）： 采用電子管構(gòu)成的硬件數(shù)控系統(tǒng)；采用電子管構(gòu)成的硬件數(shù)控系統(tǒng)；第二代數(shù)控（第二代數(shù)控（1959-19651959-1965年）：年）： 采用晶體管電路為主的硬件數(shù)控系統(tǒng)；采用晶體管電路為主的硬件數(shù)控系統(tǒng)；第三代數(shù)控（第三代數(shù)控（19651965年開始）：年開始）： 采用小、中規(guī)模集成電路的硬件

32、數(shù)控系統(tǒng)；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（第四代數(shù)控（19701970年開始）：年開始）： 采用大規(guī)模集成電路的小型通用電子計算機數(shù)控系統(tǒng)；采用大規(guī)模集成電路的小型通用電子計算機數(shù)控系統(tǒng)；第五代數(shù)控（第五代數(shù)控（19741974年開始）：年開始）： 采用微型計算機控制的系統(tǒng)；采用微型計算機控制的系統(tǒng)；第六代數(shù)控（第六代數(shù)控（19901990年開始）：年開始）： 采用工控采用工控PCPC機的通用機的通用CNCCNC系統(tǒng)。系統(tǒng)。 硬硬件件數(shù)數(shù)控控 軟軟件件數(shù)數(shù)控控 1.5 1.5 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢551.5 1.5 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢56主要

33、內(nèi)容1.1.運行高速化運行高速化主軸高速化：采用電主軸（內(nèi)裝式主軸電機），即主軸電機主軸高速化：采用電主軸（內(nèi)裝式主軸電機），即主軸電機的轉(zhuǎn)子軸就是主軸部件。的轉(zhuǎn)子軸就是主軸部件。主軸最高轉(zhuǎn)速達主軸最高轉(zhuǎn)速達200000r/min200000r/min以上以上主軸轉(zhuǎn)速的最高加（減）速為主軸轉(zhuǎn)速的最高加（減）速為1.0g 1.0g 以上以上換刀速度換刀速度 0.90.9秒（刀到刀）秒（刀到刀）2.82.8秒（切削到切削）秒（切削到切削）工作臺（托盤）交換速度工作臺（托盤）交換速度1.5 1.5 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢57主要內(nèi)容2.2.加工高精化：加工高精化：提高機械設(shè)備的制造和裝

34、配精度；提高數(shù)控系統(tǒng)的提高機械設(shè)備的制造和裝配精度；提高數(shù)控系統(tǒng)的控制精度；采用誤差補償技術(shù)控制精度；采用誤差補償技術(shù)提高提高CNCCNC系統(tǒng)控制精度：系統(tǒng)控制精度：采用高速插補技術(shù)，以微小程序段實現(xiàn)連續(xù)進給，使采用高速插補技術(shù)，以微小程序段實現(xiàn)連續(xù)進給，使CNCCNC控制單位精細化，控制單位精細化，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（日本交流伺服電機已有裝上電機已有裝上10106 6 脈沖脈沖/ /轉(zhuǎn)的內(nèi)藏位置檢測器，其位置檢測轉(zhuǎn)的內(nèi)藏位置檢測器，其位置檢測精度能達到精度能達到0.010.01 m/m/脈沖）；脈沖）；位置伺服系

35、統(tǒng)采用前饋控制與非線性控制等方法。位置伺服系統(tǒng)采用前饋控制與非線性控制等方法。1.5 1.5 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢58主要內(nèi)容采用誤差補償技術(shù)：采用誤差補償技術(shù)： 采用反向間隙補償、絲桿螺距誤差補償和刀具誤采用反向間隙補償、絲桿螺距誤差補償和刀具誤差補償?shù)燃夹g(shù)差補償?shù)燃夹g(shù); ; 設(shè)備的熱變形誤差補償和空間誤差的綜合補償技術(shù)。設(shè)備的熱變形誤差補償和空間誤差的綜合補償技術(shù)。研究結(jié)果表明，綜合誤差補償技術(shù)的應(yīng)用可將加工研究結(jié)果表明，綜合誤差補償技術(shù)的應(yīng)用可將加工誤差減少誤差減少60608080。1.5 1.5 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢59主要內(nèi)容3.功能復(fù)合化功能復(fù)合化

36、工件自動裝卸、工件自動定位；工件自動裝卸、工件自動定位； 刀具自動對刀；刀具自動對刀； 工件自動測量與補償；工件自動測量與補償； 集鉆、車、鏜、銑、磨為一體的集鉆、車、鏜、銑、磨為一體的“萬能加工機床萬能加工機床”等。等。 1.5 1.5 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢60主要內(nèi)容鏜銑鉆復(fù)合鏜銑鉆復(fù)合加工中心（加工中心（ATCATC）、五面加工中心（）、五面加工中心（ATCATC，主軸立臥轉(zhuǎn)換）；主軸立臥轉(zhuǎn)換）；車銑復(fù)合車銑復(fù)合車削中心（車削中心（ATCATC，動力刀頭）；，動力刀頭）；銑鏜鉆車復(fù)合銑鏜鉆車復(fù)合復(fù)合加工中心（復(fù)合加工中心（ATCATC，可自動裝卸車刀，可自動裝卸車刀架）；

37、架）；銑鏜鉆磨復(fù)合銑鏜鉆磨復(fù)合復(fù)合加工中心（復(fù)合加工中心（ATCATC，動力磨頭）；，動力磨頭）；可更換主軸箱的數(shù)控機床可更換主軸箱的數(shù)控機床組合加工中心；組合加工中心；1.5 1.5 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢61主要內(nèi)容4.控制智能化控制智能化 配置各種微型傳感器，具有監(jiān)控和誤差配置各種微型傳感器，具有監(jiān)控和誤差自動補償功能。自動補償功能。1.5 1.5 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢“不僅有體力，而且有頭腦，自己管理自己不僅有體力，而且有頭腦，自己管理自己”62主要內(nèi)容1.5 1.5 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢自主管理63主要內(nèi)容1.5 1.5 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨

38、勢數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢646.6.交互網(wǎng)絡(luò)化交互網(wǎng)絡(luò)化 除有除有RS232CRS232C串行接口、串行接口、RS422RS422等接口外，還帶有等接口外，還帶有DNCDNC接口，接口，可以實現(xiàn)幾臺數(shù)控機床之間的數(shù)據(jù)通信和直接對幾臺數(shù)控機可以實現(xiàn)幾臺數(shù)控機床之間的數(shù)據(jù)通信和直接對幾臺數(shù)控機床進行控制。有的已配備與工業(yè)局域網(wǎng)（床進行控制。有的已配備與工業(yè)局域網(wǎng)（LANLAN）通信的功能，）通信的功能，促進系統(tǒng)集成化和信息綜合化，使遠程操作和監(jiān)控、遙控及促進系統(tǒng)集成化和信息綜合化，使遠程操作和監(jiān)控、遙控及遠程故障診斷成為可能。遠程故障診斷成為可能。 1.5 1.5 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢

39、65計算機直接數(shù)控系統(tǒng)計算機直接數(shù)控系統(tǒng)(DNC)(DNC) DNCDNC定義：計算機直接數(shù)控系統(tǒng)定義：計算機直接數(shù)控系統(tǒng)(DNC)(DNC)，也稱計算機群控系統(tǒng)，就，也稱計算機群控系統(tǒng)，就是使用一臺通用計算機直接控制和管理一群數(shù)控機床進行零件加工是使用一臺通用計算機直接控制和管理一群數(shù)控機床進行零件加工或裝配的系統(tǒng)?；蜓b配的系統(tǒng)。 DNCDNC特點：特點：1)DNC1)DNC技術(shù)使技術(shù)使CNCCNC與通信網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系在一起；與通信網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系在一起；2)2)一臺中央計算機為數(shù)臺數(shù)控機床進行自動編程一臺中央計算機為數(shù)臺數(shù)控機床進行自動編程DNCDNC對對CAD/CAPP/CAMCAD/CAPP/CAM

40、以及以及CNCCNC的程序進行傳送和分級管理；的程序進行傳送和分級管理；3)DNC3)DNC技術(shù)可以傳送維修數(shù)據(jù)，使用戶與數(shù)控生產(chǎn)廠家直接通信；進技術(shù)可以傳送維修數(shù)據(jù)，使用戶與數(shù)控生產(chǎn)廠家直接通信；進而把制造廠家聯(lián)系在一起，構(gòu)成虛擬制造網(wǎng)絡(luò)。而把制造廠家聯(lián)系在一起，構(gòu)成虛擬制造網(wǎng)絡(luò)。66 柔性制造系統(tǒng)柔性制造系統(tǒng)(FMS)(FMS) 也叫計算機群控自動線，它是將一群數(shù)控機床用自動傳送也叫計算機群控自動線，它是將一群數(shù)控機床用自動傳送系統(tǒng)連接起來，并置于一臺計算機的統(tǒng)一控制之下，形成系統(tǒng)連接起來，并置于一臺計算機的統(tǒng)一控制之下，形成一個用于制造的整體?，F(xiàn)已形成在自動化程度和規(guī)模上不一個用于制造的整體。現(xiàn)已形成在自動化程度和規(guī)模上不同的多種層次和級別的柔性制造系統(tǒng)。同的多種層次和級別的柔性制造系統(tǒng)。 (1)(1)