數(shù)控機(jī)床的基本組成課件

1、 數(shù)控機(jī)床的基本組成 1 數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，機(jī)械產(chǎn)品日趨精密、復(fù)雜，改型也日益頻繁，對(duì)機(jī)床的性能、精度、自動(dòng)化程度等提出了越來越高的要求。機(jī)械加工工藝過程自動(dòng)化是實(shí)現(xiàn)上述要求的重要技術(shù)措施之一，不僅能夠提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)線，降低生產(chǎn)成本，還能改善工人的勞動(dòng)條件。為此，許多企業(yè)采用自動(dòng)機(jī)床、組合機(jī)床和專用機(jī)床組成自動(dòng)或半自動(dòng)生產(chǎn)線 在機(jī)械制造工業(yè)中，單件、小批量生產(chǎn)的零件約占機(jī)械加工總量的70-80?？茖W(xué)技術(shù)的進(jìn)步和機(jī)械產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日趨激烈，致使機(jī)械產(chǎn)品不斷改型、更新?lián)Q代，批量相對(duì)減少，質(zhì)量要求越來越高。采用專用的自動(dòng)機(jī)床加工這類零件就顯得很不合理，而且調(diào)整或改裝用的“剛

2、性”自動(dòng)生產(chǎn)線投資大、周期長(zhǎng)，有時(shí)從技術(shù)上甚至是不可能實(shí)現(xiàn)的。 為了解決上述問題，滿足多品種、小批量，特別是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、精度要求高的零件的自動(dòng)化生產(chǎn)，迫切需要一種靈活的、通用的、能夠適于產(chǎn)品頻繁變化的“柔性”自動(dòng)化機(jī)床。隨計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，1952年，美國(guó)帕森斯公司(Parsons)和麻省理工學(xué)院(MIT)合作，研制成功了世界L第一臺(tái)以數(shù)字計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的數(shù)字控制(numerical control，簡(jiǎn)稱NC)3坐標(biāo)直線插補(bǔ)銑床，從而使機(jī)械制造業(yè)進(jìn)入了一個(gè)新階段。2 計(jì)算機(jī)數(shù)控的概念與發(fā)展 1計(jì)算機(jī)數(shù)控的概念 (1)數(shù)字控制(數(shù)控)的概念 NC的定義為：用數(shù)值數(shù)據(jù)的控制裝置，在運(yùn)行過程中不斷地

3、引人數(shù)值數(shù)據(jù)，從而對(duì)某一生產(chǎn)過程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。(2)數(shù)控機(jī)床：若機(jī)床的操作命令以數(shù)值數(shù)據(jù)形式描述，工作過程按照規(guī)定的程序自動(dòng)地進(jìn)行，則這種機(jī)床稱為數(shù)控機(jī)床。 (3)數(shù)控系統(tǒng)： 數(shù)控系統(tǒng)是指計(jì)算機(jī)數(shù)字控制裝置、可編程序控制器、進(jìn)給驅(qū)動(dòng)裝置等相關(guān)設(shè)備的總稱。有時(shí)則僅指其中的計(jì)算機(jī)數(shù)字控制裝置。為區(qū)別起見將其中的計(jì)算機(jī)數(shù)字控制裝置稱為數(shù)控裝置。1控制介質(zhì)數(shù)控機(jī)床工作時(shí)，不是像傳統(tǒng)的機(jī)床那樣由工人去操作數(shù)控機(jī)床。要對(duì)數(shù)控機(jī)床進(jìn)行控制，必須編制加工程序。加工程序上存儲(chǔ)著加工零件所需的全部操作信息和刀具相對(duì)工件的位移信息等。加工程序可存儲(chǔ)在控制介質(zhì)(也稱信息載體)上，常用的控制介質(zhì)有穿孔帶、磁帶和磁盤等。

4、信息是以代碼的形式按規(guī)定的格式存儲(chǔ)的。代碼分別表示十進(jìn)制的數(shù)字、字母或符號(hào)。目前國(guó)際上通常使用EIA代碼和ISO代碼。數(shù)控機(jī)床加工程序的編制簡(jiǎn)稱數(shù)控編程。數(shù)控編程就是根據(jù)被加工零件圖紙要求的形狀、尺寸、精度、材料及其他技術(shù)要求等，確定零件加工的工藝過程、工藝參數(shù)(包括加工順序、切削用量和位移數(shù)據(jù)等)，然后根據(jù)編程手冊(cè)規(guī)定的代碼和程序格式編寫零件加工程序單。2輸入裝置輸入裝置的作用是將控制介質(zhì)(信息載體)上的數(shù)控代碼傳遞并存人數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)。根據(jù)控制介質(zhì)的不同，輸入裝置可以是光電閱讀機(jī)、磁帶機(jī)或軟盤驅(qū)動(dòng)器等。數(shù)控加上程序也是通過鍵盤，用手工方式直接輸入數(shù)控系統(tǒng)。零件加工程序輸人過程有兩種不同的方式：

5、一種是邊讀入邊加工，另一種是一次將軍件加工程序全部讀入數(shù)控裝置內(nèi)部的存儲(chǔ)養(yǎng)，加工時(shí)再?gòu)拇鎯?chǔ)器中逐段調(diào)出進(jìn)行加工。 3數(shù)控裝置數(shù)控裝置是數(shù)控機(jī)床的中樞。數(shù)控裝置從內(nèi)部存儲(chǔ)器中取出或接受輸入裝置送來的一段或幾段數(shù)控加工程序，經(jīng)過數(shù)控裝置它的邏輯電路或系統(tǒng)軟件進(jìn)行編譯、運(yùn)算和邏輯處理后，輸出各種控制信息和指令，控制機(jī)床各部分的工作，使其進(jìn)行規(guī)定的有序運(yùn)動(dòng)和動(dòng)作。4驅(qū)動(dòng)裝置和檢測(cè)裝置驅(qū)動(dòng)裝置接受來自數(shù)控裝置的指令信息，經(jīng)功率放大后，嚴(yán)格按照指令信息的要求驅(qū)動(dòng)機(jī)床的移動(dòng)部件，以加工出符合圖樣要求的零什。因此，它的伺服梢度和動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能是機(jī)床加工精度、表面質(zhì)量和生產(chǎn)率的重要因素之一。驅(qū)動(dòng)裝置包括控制器(含

6、功率放大器)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)兩大部分。目前大都采用自流或交流伺服電動(dòng)機(jī)作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)。檢測(cè)裝置將數(shù)控機(jī)床各坐標(biāo)軸的實(shí)際位移檢測(cè)出來，經(jīng)反饋系統(tǒng)輸入到機(jī)床的數(shù)控裝置中。數(shù)控裝置將反饋回來的實(shí)際位移量值與設(shè)定值進(jìn)行比較，控制驅(qū)動(dòng)裝置按指令設(shè)定值運(yùn)動(dòng)。 5輔助控制裝置輔助控制裝置的主要作用是接收數(shù)控裝置輸出的開關(guān)量指令信號(hào)，經(jīng)過編譯，邏輯辨別和運(yùn)算，再經(jīng)功率放大后驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的電器，帶動(dòng)機(jī)床的機(jī)械、液壓、氣動(dòng)等輔助裝置完成指令規(guī)定動(dòng)作。這些控制包括主軸運(yùn)動(dòng)部件的變速、換向和啟停指令，刀具的選擇和交換潤(rùn)滑裝置的啟停，工件和機(jī)床部件的松開、夾緊，分度工作臺(tái)轉(zhuǎn)位分度等開關(guān)輔助動(dòng)作。 6機(jī)床本體數(shù)控機(jī)床的機(jī)床本體與傳統(tǒng)

7、機(jī)床相似，由主軸傳動(dòng)裝置，進(jìn)給傳動(dòng)裝置、床身、工助運(yùn)動(dòng)裝置、液壓氣動(dòng)系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)、冷卻裝置等組成。但數(shù)控機(jī)床在整體布局、動(dòng)系統(tǒng)、刀具系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)以及操作機(jī)構(gòu)等方面都已發(fā)生了很大的變化。數(shù)控機(jī)床的工作原理1程序輸入 輸入程序的功能有兩種：一是把零件程序從閱讀機(jī)或鍵盤經(jīng)相應(yīng)的緩沖器輸入到零件程序存儲(chǔ)器，二是將零件程序從程序存儲(chǔ)器取出送入緩沖器。輸入程序中均有閱讀機(jī)中斷處理程序、鍵盤中斷處理程序和輸入管理程序。閱讀機(jī)中斷處理程序?qū)⒐怆婇喿x機(jī)讀入的零件加工程序，通過中導(dǎo)孔產(chǎn)生中斷的方式逐行讀人緩沖器，經(jīng)過有效性判別、紙帶垂直奇偶校驗(yàn)和水平奇偶檢驗(yàn)、代碼轉(zhuǎn)換，在輸入管理程序的配合下將內(nèi)部代碼存入零件程序

8、存儲(chǔ)區(qū)。如用鍵盤輸入零件程序(MDI方式)，則每次按鍵表示向CPU申請(qǐng)一次中斷，調(diào)出鍵盤服務(wù)程序，對(duì)相應(yīng)的鍵盤命令進(jìn)行處理。一次中斷只讀一個(gè)字符，而輸入管理程序則負(fù)責(zé)緩沖器的管理、讀入字符的存放等。數(shù)控機(jī)床的工作原理 2譯碼 譯碼就是從數(shù)控加工程序緩沖器或MDI緩沖器中逐個(gè)讀人字符，先識(shí)別出其中的文字碼和數(shù)字碼，然后根據(jù)文字碼所代表的功能，將后續(xù)數(shù)字碼送到相應(yīng)譯碼結(jié)果緩沖器單元中。譯碼程序的功能主要包括代碼識(shí)別和功能代碼的解釋兩部分。(1)代碼的識(shí)別(2)功能代碼的譯碼 3數(shù)據(jù)處理程序數(shù)據(jù)處理程序有三個(gè)任務(wù)，即刀具半徑補(bǔ)償，速度計(jì)算(即根據(jù)合成速度算出各軸的分速度)以及輔助功能的處理等。 刀具

9、半徑補(bǔ)償是把零件的輪廓軌跡轉(zhuǎn)換成刀具中心軌跡；速度計(jì)算確定加工數(shù)據(jù)段的運(yùn)動(dòng)速度，開環(huán)系統(tǒng)根據(jù)給定進(jìn)給速度F計(jì)算出頻率f，而閉環(huán)、半閉環(huán)系統(tǒng)則根據(jù)F算出位移量；輔助功能處理是指換刀，主軸啟動(dòng)、停止，冷卻液開、停等輔助功能的處理。數(shù)據(jù)處理是為了減輕插補(bǔ)工作及速度控制程序的負(fù)擔(dān)，提高系統(tǒng)的實(shí)時(shí)處理能力，故也稱為預(yù)計(jì)算。4插補(bǔ)計(jì)算插補(bǔ)計(jì)算是CNC系統(tǒng)中最重要的計(jì)算工作之一。采用數(shù)據(jù)采樣的插補(bǔ)方法，將插補(bǔ)功能分割成軟件插補(bǔ)和硬件插補(bǔ)兩部分，控制軟件把刀具軌跡分割成若干段，而硬件電路再在段的起點(diǎn)和終點(diǎn)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)的“密化”，使刀具軌跡控制在允許的誤差之內(nèi)。即軟件實(shí)現(xiàn)粗插補(bǔ)，硬件實(shí)現(xiàn)細(xì)插補(bǔ) 5伺服(位置)控制伺服位置控制軟件的主要功能是對(duì)插補(bǔ)值進(jìn)行處理(取全值或取其半值)，計(jì)算出位臂的命令值，同時(shí)讀一次實(shí)際的反饋值，然后計(jì)算出命令值與反饋值間的差值(稱為位置跟隨誤差)，再乘上增益系