數(shù)控技術(shù)培訓(xùn)講義

主講人：李國平濟南大學(xué)機械工程學(xué)院數(shù)控技術(shù)12/17/20221第一章數(shù)控技術(shù)概述課程說明

本課程是機械工程及自動化專業(yè)學(xué)生必修的一門專業(yè)方向課。主要以數(shù)控機床為對象研究計算機數(shù)控系統(tǒng)的工作原理、組成及其應(yīng)用。通過理論課教學(xué)和實驗教學(xué)，使學(xué)生掌握簡單數(shù)控編程，數(shù)控系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計思想，伺服進給系統(tǒng)組成和檢測系統(tǒng)組成等。先修課程有：微機原理與應(yīng)用，測試技術(shù)，機電傳動控制，控制工程基礎(chǔ)等。12/17/20222第一章數(shù)控技術(shù)概述課程說明推薦教材及主要參考書1.數(shù)控技術(shù)，張建鋼，華中科技大學(xué)出版社2.機床數(shù)控技術(shù)，李郝林，機械工業(yè)出版社3.微機數(shù)控系統(tǒng)，黃大貴，電子科技出版社課程考核方案考試方式:閉卷。成績評定：出勤、作業(yè)和課堂表現(xiàn)占總成績的20%，期末考試成績占總成績的80%。12/17/20223第一章數(shù)控技術(shù)概述第一章數(shù)控技術(shù)概述

目錄1.1基本概念與特點

1.2工作原理與分類

1.3發(fā)展?fàn)顩r

12/17/20224第一章數(shù)控技術(shù)概述§1.1數(shù)控技術(shù)的基本概念與特點一概念：數(shù)控技術(shù)以數(shù)字量編程實現(xiàn)控制機械或其它設(shè)備自動工作的技術(shù)。數(shù)控設(shè)備一種設(shè)備的控制過程是以數(shù)字形式來描述的，工作過程是可編程序的并能在程序控制下自動地運行。12/17/20225第一章數(shù)控技術(shù)概述一概念：工作（加工，控制）要求數(shù)控程序工作（加工，控制）結(jié)果數(shù)控設(shè)備數(shù)控設(shè)備的工作原理圖§1.1數(shù)控技術(shù)的基本概念與特點12/17/20226第一章數(shù)控技術(shù)概述特點優(yōu)點加工精度高、質(zhì)量穩(wěn)定；生產(chǎn)效率高、經(jīng)濟效益好；減輕操作者的勞動強度、操作簡單；有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化；有利于向高級計算機控制方面發(fā)展；§1.1數(shù)控技術(shù)的基本概念與特點12/17/20227第一章數(shù)控技術(shù)概述二特點缺點1．造價相對較高。2．維護比較復(fù)雜，需要專門的維護人員。3．需要高度熟練和經(jīng)過培訓(xùn)零件編程人員。

§1.1數(shù)控技術(shù)的基本概念與特點12/17/20228第一章數(shù)控技術(shù)概述§1.2數(shù)控機床工作原理與數(shù)控系統(tǒng)的分類12/17/20229第一章數(shù)控技術(shù)概述一、數(shù)控機床的組成及工作原理數(shù)控車床12/17/202210第一章數(shù)控技術(shù)概述一、、數(shù)數(shù)控控機機床床的的組組成成及及工工作作原原理理數(shù)控控立立式式銑銑床床12/12/202211第一一章章數(shù)數(shù)控控技技術(shù)術(shù)概概述述一、、數(shù)數(shù)控控機機床床的的組組成成及及工工作作原原理理數(shù)控控萬萬能能銑銑床床12/12/202212第一一章章數(shù)數(shù)控控技技術(shù)術(shù)概概述述一、、數(shù)數(shù)控控機機床床的的組組成成及及工工作作原原理理立式式加加工工中中心心12/12/202213第一一章章數(shù)數(shù)控控技技術(shù)術(shù)概概述述一、、數(shù)數(shù)控控機機床床的的組組成成及及工工作作原原理理臥式式加加工工中中心心12/12/202214第一一章章數(shù)數(shù)控控技技術(shù)術(shù)概概述述一、、數(shù)數(shù)控控機機床床的的組組成成及及工工作作原原理理五軸軸加加工工中中心心12/12/202215第一章章數(shù)數(shù)控技技術(shù)概概述一、數(shù)數(shù)控機機床的的組成成及工工作原原理數(shù)控電電火花花加工工機床床12/12/202216第一章章數(shù)數(shù)控技技術(shù)概概述（一））數(shù)控控機床床組成成數(shù)控機機床一一般由由控制制介質(zhì)質(zhì)、數(shù)數(shù)控裝裝置、、伺服服系統(tǒng)統(tǒng)、測測量反反饋裝裝置和和機床床主機機等五五部分分組成成。控制介介質(zhì)數(shù)控裝裝置伺服系系統(tǒng)機床主主機測量反反饋裝裝置12/12/202217第一章章數(shù)數(shù)控技技術(shù)概概述（二））數(shù)控控機床床的工工作原原理加工圖圖紙編制數(shù)數(shù)控程程序輸入裝裝置數(shù)控裝裝置伺服驅(qū)驅(qū)動位位置檢檢測輔輔助控控制機床主運動動進給運運動輔輔助動動作加工零零件12/12/202218第一章章數(shù)數(shù)控技技術(shù)概概述二、數(shù)數(shù)控系系統(tǒng)的的分類類數(shù)控設(shè)設(shè)備的的數(shù)據(jù)據(jù)處理理和控控制電電路以以及伺伺服系系統(tǒng)，，統(tǒng)稱稱為數(shù)數(shù)控系系統(tǒng)。。目前，，數(shù)控控系統(tǒng)統(tǒng)的種種類很很多，，分類類方法法不一一。根據(jù)數(shù)數(shù)控系系統(tǒng)的的基本本原理理，可可以從從如下下幾個個不同同的角角度進進行分分類。。12/12/202219第一章章數(shù)數(shù)控技技術(shù)概概述(一)按運運動軌軌跡分分類1．點點位控控制系系統(tǒng)（（P））2．連連續(xù)（（輪廓廓）控控制系系統(tǒng)（（C））12/12/202220第一章章數(shù)數(shù)控技技術(shù)概概述(二)按進進給伺伺服系系統(tǒng)的的控制制方式式分類類1．開開環(huán)數(shù)數(shù)控系系統(tǒng)開環(huán)控控制方方式調(diào)調(diào)試方方便，，維修修簡單單，成成本低低，但但控制制的精精度和和速度度受到到限制制。一般適適用于于精度度要求求不高高的中中、小小型數(shù)數(shù)控設(shè)設(shè)備。。12/12/202221第一章章數(shù)數(shù)控技技術(shù)概概述(二)按所所用進進給伺伺服系系統(tǒng)的的不同同分類類2．閉環(huán)環(huán)數(shù)控控系統(tǒng)統(tǒng)閉環(huán)控控制方方式的的優(yōu)點點是精精度高高，速速度快快，但但調(diào)試試和維維修比比較復(fù)復(fù)雜、、成本本高。。一般用用于運運動速速度和和精度度要求求較高高的大大、中中型和和精密密數(shù)控控系統(tǒng)統(tǒng)上。。12/12/202222第一章章數(shù)數(shù)控技技術(shù)概概述半閉環(huán)環(huán)伺服服系統(tǒng)統(tǒng)介于于開環(huán)環(huán)和閉閉環(huán)之之間，，精度度比開開環(huán)高高，調(diào)調(diào)試卻卻比閉閉環(huán)容容易，，成本本也比比閉環(huán)環(huán)低。。目前這這種伺伺服系系統(tǒng)適適用于于大多多數(shù)數(shù)數(shù)控系系統(tǒng)上上。(二)按所所用進進給伺伺服系系統(tǒng)的的不同同分類類3．半閉閉環(huán)數(shù)數(shù)控系系統(tǒng)12/12/202223第一章數(shù)控控技術(shù)概述(三)按所所用數(shù)控裝置置的構(gòu)成方式式分類1．硬線數(shù)控控系統(tǒng)(NC)2．計算機數(shù)數(shù)控系統(tǒng)(CNC)使用硬線數(shù)控控裝置，它的的輸入處理、、插補運算和和控制功能，，都由專用的的固定組合邏邏輯電路來實實現(xiàn)，不同功功能的機床，，其組合邏輯輯電路也不相相同。由小型或微型型計算機，加加上通用或?qū)Ｓ玫拇笠?guī)模模集成電路制制成，數(shù)控機機床主要功能能幾乎全部由由系統(tǒng)軟件來來實現(xiàn)，所以以不同功能的的機床其系統(tǒng)統(tǒng)軟件也就不不同，而修改改或增減系統(tǒng)統(tǒng)功能時，也也不需變動硬硬件電路，只只需改變系統(tǒng)統(tǒng)軟件。12/12/202224第一章數(shù)控控技術(shù)概述(四)按工工藝用途分類類1．一般數(shù)數(shù)控機床2．?dāng)?shù)控加加工中心機機床和傳統(tǒng)的通通用機床種種類一樣，，有數(shù)控的的車、銑、、鏜、鉆、、磨床等，，而且每一一種又有很很多品種，，如數(shù)控銑銑床中就有有立銑、臥臥銑、工具具銑、龍門門銑等。這類機床的的工藝性和和通用機床床相似，所所不同的是是它能加工工復(fù)雜形狀狀的零件。。在一般般數(shù)控控機床床上加加裝一一個刀刀庫(可可容納納10～100多把把刀具具)和和自動動換刀刀裝置置而構(gòu)構(gòu)成的的一種種帶自自動換換刀裝裝置的的數(shù)控控機床床(又稱稱多工工序數(shù)數(shù)控機機床或或鏜銑銑加工工中心心和車車削中中心，，習(xí)慣慣上常常簡稱稱為加工中中心——MachiningCenter)，，使數(shù)數(shù)控機機床更更進一一步地地向自自動化化和高高效化化方向向發(fā)展展。12/12/202225第一章章數(shù)數(shù)控技技術(shù)概概述(五)按按聯(lián)動動軸(同時時控制制)數(shù)數(shù)分類類1．2軸聯(lián)聯(lián)動2．3軸兩兩聯(lián)動動(2.5軸聯(lián)聯(lián)動)3．3軸聯(lián)聯(lián)動4．4軸聯(lián)聯(lián)動5．5軸聯(lián)聯(lián)動同時控控制五五個坐坐標(biāo)運運動，，即在在三個個移動動坐標(biāo)標(biāo)之外外，再再加上上圍繞繞這些些直線線坐標(biāo)標(biāo)旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)的旋旋轉(zhuǎn)坐坐標(biāo)A、B、C中中的任任意兩兩個坐坐標(biāo)。。適合加加工葉葉片、、葉輪輪或機機翼。。同時控控制四四個坐坐標(biāo)運運動，，即在在三個個移動動坐標(biāo)標(biāo)之外外，再再加一一外旋旋轉(zhuǎn)坐坐標(biāo)。?？捎脕韥砑庸すと~輪輪或圓圓柱凸凸輪。。同時控控制X、Y、Z三三軸，，這樣樣刀具具在空空間有有任意意方向向都可可移動動，因因此可可以進進行三三維的立體體加工工。3軸軸兩聯(lián)聯(lián)動是是指三三個坐坐標(biāo)軸軸(X，Y，Z)中中任一一時刻刻只能能控制制任意意2軸聯(lián)聯(lián)動，，另一一軸則則是點點位或或直線線控制制?？赏瑫r時控制制2軸軸，且且相互互獨立立。一般適適用于于平面面曲線線的輪輪廓加加工。。如數(shù)數(shù)控車車床、、數(shù)控控鏜銑銑床。。注：機機床可可能有有3個個軸，，但同同時控控制的的只有有2個個軸。。12/12/202226第一章章數(shù)數(shù)控技技術(shù)概概述數(shù)控機機床輪輪廓控控制系系統(tǒng)一一般都都有點點位和和直線線控制制功能能。目前世世界上上的數(shù)數(shù)控系系統(tǒng)，，最多多控制制的軸軸數(shù)是是24軸，，同時時聯(lián)動動軸數(shù)數(shù)已達達到6軸。。(五)按按聯(lián)動動軸(同時時控制制)數(shù)數(shù)分類類12/12/202227第一章章數(shù)數(shù)控技技術(shù)概概述§1.3數(shù)數(shù)控控技術(shù)術(shù)的發(fā)發(fā)展?fàn)顮顩r數(shù)控機機床的的產(chǎn)生生及其其發(fā)展展我國數(shù)數(shù)控機機床發(fā)發(fā)展情情況12/12/202228第一章章數(shù)數(shù)控技技術(shù)概概述一、數(shù)數(shù)控機機床的的產(chǎn)生生及其其發(fā)展展采用數(shù)數(shù)字控控制技技術(shù)進進行機機械加加工的的思想想，最最早是是20世紀(jì)紀(jì)40年代代初提提出的的。1947年年，美美國北北密執(zhí)執(zhí)安一一個小小型飛飛機承承包商商帕森森斯公公司(ParsonsCorporation)在制制造飛飛機框框架和和直升升飛機機的機機翼葉葉片時時，利利用全全數(shù)字字電子子計算算機對對葉片片輪廓廓的加加工路路徑進進行了了數(shù)據(jù)據(jù)處理理，并并考慮慮了刀刀具半半徑對對加工工路徑徑的影影響，，使得得加工工精度度達到到了±±0.0381mm。12/12/202229第一章章數(shù)數(shù)控技技術(shù)概概述1952年年美國國Parsons公公司與麻省理理工學(xué)學(xué)院伺伺服機機構(gòu)實實驗室室合作，，成功地地研制制出一一臺三三坐標(biāo)標(biāo)聯(lián)動動的試試驗型型數(shù)控控銑床床，這這是公公認(rèn)的的世界界上第第一臺數(shù)控控機床床。當(dāng)時的的電子子元件件是電電子管管(屬屬第一一代數(shù)數(shù)控系系統(tǒng))。12/12/202230第一章章數(shù)數(shù)控技技術(shù)概概述數(shù)控系系統(tǒng)發(fā)發(fā)展歷歷史12/12/202231第一章數(shù)數(shù)控技技術(shù)概述述目前市場上流流行的和和企業(yè)普普遍使用用的仍然然是第五五代數(shù)控控系統(tǒng)，，其典型型代表是是日本的的FANUC-0系列列和德國國的Siemens810系列數(shù)數(shù)控系統(tǒng)統(tǒng)。近年來人人們致力力于開發(fā)發(fā)基于Web的的CNC系統(tǒng)(遠程CNC系系統(tǒng))、、智能CNC系系統(tǒng)、CAD/CAM集成CNC系系統(tǒng)。12/12/202232第一章數(shù)數(shù)控技技術(shù)概述述二、我國國數(shù)控機機床發(fā)展展情況我國從1958年開始始，由清清華大學(xué)學(xué)和北京京機床研研究所研研制了101數(shù)數(shù)控機機床，一一直到60年代