數(shù)控技術(shù)基礎(chǔ)培訓(xùn)課件

數(shù)控技術(shù)基礎(chǔ)12345立式加工中心

6臥式加工中心

7數(shù)控車削中心

8910111.緒論發(fā)展歷史數(shù)控機床的工工作原理和組組成數(shù)控機床分類類數(shù)控機床特點點與適用范圍圍12發(fā)展歷史20世紀(jì)40年代初，JohnT.Parsons采用數(shù)字技術(shù)術(shù)進(jìn)行機械加加工1952年，麻省理工工學(xué)院伺服機構(gòu)研究究所，試制成功第一臺由由計算機控制的三坐標(biāo)立立式銑床。13發(fā)展歷史1954年，美國本迪迪克斯公司正正式生產(chǎn)出來來第一臺工業(yè)業(yè)用的數(shù)控機機床。1959年，美國克耐耐·杜列克公司開開發(fā)出來加工工中心。1970年，在美國芝芝加哥國際機機床展覽會上上，首次展出出了利用小型型計算機取代代專用數(shù)控計計算機，數(shù)控控的許多功能能由軟件程序序?qū)崿F(xiàn)的計算算機數(shù)控（CNC：ComputerNumericalControl）系統(tǒng)，稱為為第四代系統(tǒng)統(tǒng)。14發(fā)展歷史1967年，英國首先先把幾臺數(shù)控控機床連接成成具有柔性的的加工系統(tǒng)，，1975年，日本研制制出實用化FMS1974年，美國學(xué)者者哈靈頓博士士首先提出了了計算機集成成制造系統(tǒng)（（CIMS）的概念。20世紀(jì)80年代中期以來來，以CIMS為標(biāo)志的綜合合生產(chǎn)自動化化日漸成為制制造業(yè)的熱點點，它把制造造業(yè)推到了一一個新的發(fā)展展階段。15數(shù)控機床的工工作原理和組組成數(shù)控機床的工工作原理P0P1P1P0a0a1a2a3a4a5a0a1a2a3a4數(shù)控系統(tǒng)將刀刀具運動軌跡跡在工作坐標(biāo)標(biāo)系中分割成成一些最小位位移量（脈沖沖當(dāng)量）。數(shù)數(shù)控系統(tǒng)經(jīng)過過信息處理、、分配，控制制各坐標(biāo)軸移移動若干個最最小位移量，，把要求的軌軌跡用以“最最小位移量””為單位的等等效折線進(jìn)行行擬合。插補原理16數(shù)控機床的工工作原理和組組成數(shù)控機床的組組成程序載體輸入裝置數(shù)控裝置輔助控制裝置置位置反饋系統(tǒng)統(tǒng)機床本體伺服驅(qū)動系統(tǒng)統(tǒng)17數(shù)控機床分類類按工藝用途分分類金屬切削類數(shù)數(shù)控機床金屬成型類數(shù)數(shù)控機床數(shù)控特種加工工機床18金屬切削類數(shù)數(shù)控機床數(shù)控車床加工中心數(shù)控磨床數(shù)控銑鏜床19金屬成型類數(shù)數(shù)控機床數(shù)控折彎機數(shù)控彎管機20數(shù)控特種加工工機床數(shù)控電火花線線切割機數(shù)控激光切割割機床數(shù)控火焰切割機床21數(shù)控機床分類類按運動方式分分類點位控制數(shù)控控機床直線控制數(shù)控控機床點位控制的鉆鉆削加工直線控制的車車削加工22數(shù)控機床分類類按運動方式分分類輪廓控制數(shù)控控機床2軸聯(lián)動2.5軸聯(lián)動3軸聯(lián)動23數(shù)控機床分類類按伺服系統(tǒng)控控制方式分類類開環(huán)控制數(shù)控控機床數(shù)控裝置步進(jìn)電動機驅(qū)驅(qū)動器進(jìn)給脈沖步進(jìn)電動機工作臺絲杠齒輪箱24數(shù)控機床分類類按伺服系統(tǒng)控控制方式分類類閉環(huán)控制數(shù)控控機床數(shù)控裝置伺服電動機驅(qū)驅(qū)動器進(jìn)給脈沖伺服電動機工作臺絲杠齒輪箱直線光柵位置反饋25數(shù)控機床分類類按伺服系統(tǒng)控控制方式分類類半閉環(huán)控制數(shù)數(shù)控機床數(shù)控裝置伺服電動機驅(qū)驅(qū)動器進(jìn)給脈沖伺服電動機工作臺絲杠齒輪箱編碼器位置反饋編碼器26數(shù)控機床分類類數(shù)控機床的種類控制系統(tǒng)類別執(zhí)行機構(gòu)類別加工對象類別數(shù)控車床點位、直線控制開環(huán)、半閉環(huán)沒錐度、圓弧的軸輪廓控制開環(huán)、半閉環(huán)、閉環(huán)有錐度、圓弧的軸加工中心機床點位、直線控制開環(huán)、半閉環(huán)齒輪箱、框架等箱體特殊用途的輪廓控制開環(huán)、半閉環(huán)、閉環(huán)飛機零件的輪廓加工數(shù)控銑床點位、直線控制開環(huán)、半閉環(huán)箱體輪廓控制開環(huán)、半閉環(huán)、閉環(huán)平面輪廓的凸輪、樣板、沖模、壓模、鑄模數(shù)控鉆床點位控制開環(huán)、半閉環(huán)PCB板、多孔零件數(shù)控鏜床點位、直線控制開環(huán)、半閉環(huán)箱體閉環(huán)精密箱體數(shù)控磨床輪廓控制半閉環(huán)、閉環(huán)凸輪、軋輥、沖模數(shù)控電加工機床輪廓控制開環(huán)、半閉環(huán)模具數(shù)控金屬成型機床點位、直線輪廓控制開環(huán)、半閉環(huán)沖壓、板材、彎管等27數(shù)控機床特點點與適用范圍圍數(shù)控機床的特特點適應(yīng)性強加工精度高，，加工質(zhì)量穩(wěn)穩(wěn)定生產(chǎn)效率高減輕勞動強度度，改善勞動動條件有利于生產(chǎn)管管理現(xiàn)代化28數(shù)控機床特點點與適用范圍圍數(shù)控機床的適適用范圍產(chǎn)品件數(shù)生產(chǎn)成本數(shù)控機床專用機床普通機床050100工件復(fù)雜度產(chǎn)品件數(shù)普通機床數(shù)控機床專用機床292.插補原理插補的基本知知識逐點比較插補補法數(shù)字積分插補補法30插補的基本知知識脈沖增量插補補逐點比較法數(shù)字積分法數(shù)據(jù)采樣插補補31逐點比較插補補法逐點比較法插插補的基本原原理是：在刀刀具加工過程程中，數(shù)控系系統(tǒng)每次僅向一個坐標(biāo)標(biāo)軸輸出一個進(jìn)給給脈沖，每走走一步都要比比較刀具與被被加工零件輪輪廓之間的相相對位置，并并根據(jù)比較結(jié)結(jié)果決定下一一步的進(jìn)給方方向，使刀具具向減小偏差差的方向進(jìn)給給。偏差判別坐標(biāo)進(jìn)給偏差計算終點判斷插補開始插補結(jié)束YN逐點比較法工工作循環(huán)32逐點比較插補補法逐點比較法直直線插補偏差判別P（Xi，Yi）E（Xe，Ye）P’P’’XOYP點P’點P’’點偏差判別函數(shù)數(shù)Fi偏差判別函數(shù)數(shù)的符號反映映了加工點與與要求輪廓之之間的偏離情情況。33逐點比較插補補法逐點比較法直直線插補進(jìn)給P（Xi，Yi）E（Xe，Ye）P’P’’XOY當(dāng)Fi＞0時，加工點處處在直線上方方，為減少與與直線輪廓的的偏差，刀具具應(yīng)向＋X方向進(jìn)給一步步；當(dāng)Fi＜0時，加工點處處在直線下方方，為減少偏偏差，刀具應(yīng)應(yīng)向＋Y方向進(jìn)給一步步；當(dāng)加工點正好好處在直線上上，一般情況況下約定向＋＋X方向進(jìn)給，從從而將Fi＝0與Fi＞0兩種情況歸并并為一類（Fi≥0）34逐點比較插補補法逐點比較法直直線插補偏差計算P（Xi，Yi）E（Xe，Ye）P’P’’XOY若Fi≥0，沿＋X方向走一步，，到達(dá)（Xi＋1，Yi＋1）點新的偏差值為為若Fi＜0，沿＋Y方向走一步，，到達(dá)（Xi＋1，Yi＋1）點新的偏差值為為35逐點比較插補補法逐點比較法直直線插補終點判別P（Xi，Yi）E（Xe，Ye）P’P’’XOY計數(shù)長度N為兩個方向進(jìn)進(jìn)給步數(shù)之和和，每送出一一個進(jìn)給給脈沖，，都要進(jìn)進(jìn)行N－1計算，即即計數(shù)長長度減1，當(dāng)計數(shù)數(shù)長度減減到零時時，即N＝0時，表示示到達(dá)終終點，插補結(jié)束束。36逐點比較較插補法法逐點比較較法直線線插補插補開始始初始化Xe,Ye,F＝0N＝Xe＋YeF≥0？＋Y走一步＋X走一步N－1→NF－Ye→FF＋Xe→FN＝0？插補結(jié)束束YNNY37例設(shè)欲加工工第一象象限直線線OE，起點在在原點，，終點坐坐標(biāo)Xe＝5，Ye＝3，試寫出出插補計計算過程程并繪制制插補軌軌跡。逐點比較較插補法法步數(shù)偏差判別坐標(biāo)進(jìn)給偏差計算終點判別0F0＝0N＝5＋3＝81F0＝0＋XF1＝F0－Ye＝0－3＝－3N＝8－1＝72F1＜0＋YF2＝F1＋Xe＝－3＋5＝2N＝7－1＝63F2＞0＋XF3＝F2－Ye＝2－3＝－1N＝6－1＝54F3＜0＋YF4＝F3＋Xe＝－1＋5＝4N＝5－1＝45F4＞0＋XF5＝F4－Ye＝4－3＝1N＝4－1＝36F5＞0＋XF6＝F5－Ye＝1－3＝－2N＝3－1＝27F6＜0＋YF7＝F6＋Xe＝－2＋5＝3N＝2－1＝18F7＞0＋XF8＝F7－Ye＝3－3＝0N＝1－1＝0XYOE(5,3)1234567838逐點比較較插補法法例設(shè)欲加工工第一象象限直線線OE，起點在在原點，，終點坐坐標(biāo)Xe＝5，Ye＝3，試寫出出插補計計算過程程并繪制制插補軌軌跡。步數(shù)偏差判別坐標(biāo)進(jìn)給01F0＝0＋X2F1＜0＋Y3F2＞0＋X4F3＜0＋Y5F4＞0＋X6F5＞0＋X7F6＜0＋Y8F7＞0＋XXYOE(5,3)1234567839逐點比較較插補法法逐點比較較法直線線插補其他象限限的直線線插補象限坐標(biāo)進(jìn)給偏差計算終點判別F≥0F＜0F≥0F＜0Ⅰ＋X＋YFi＋1＝Fi－|Ye|Fi＋1＝Fi＋|Xe|N＝|Xe|＋|Ye|Ⅱ－X＋YⅢ－X－YⅣ＋X－YF＜0F≥0F＜0F≥0F＜0F≥0F＜0F≥0XY40逐點比較較插補法法逐點比較較法圓弧弧插補偏差判別別E（Xe，Ye）S（Xs，Ys）P（Xi，Yi）RXOYF＞0F＜0偏差判別別函數(shù)Fi為若Fi＝0，加工點點P位于圓弧弧SE上；若Fi＞0，加工點點P位于圓弧弧SE外側(cè)；若Fi＜0，加工點點P位于圓弧弧SE內(nèi)側(cè)。41逐點比較較插補法法逐點比較較法圓弧弧插補坐標(biāo)進(jìn)給給E（Xe，Ye）S（Xs，Ys）P（Xi，Yi）RXOYF＞0F＜0對于第一一象限的的逆圓，，當(dāng)Fi≥0時，應(yīng)向向－X方向進(jìn)給給一步；；當(dāng)Fi＜0時，應(yīng)向向＋Y方向進(jìn)給給一步。。42逐點比較較插補法法逐點比較較法圓弧弧插補偏差計算算E（Xe，Ye）S（Xs，Ys）P（Xi，Yi）RXOYF＞0F＜0若Fi≥0，，沿－－X方向走一一步，到到達(dá)（Xi＋1，Yi＋1）點，若Fi＜0，，沿＋＋Y方向走一一步，到到達(dá)（Xi＋1，Yi＋1）點，43逐點比較較插補法法逐點比較較法圓弧弧插補終點判別別E（Xe，Ye）S（Xs，Ys）P（Xi，Yi）RXOYF＞0F＜0每進(jìn)給一一步，進(jìn)進(jìn)行N－1計算，直直至N＝0停止插補補。44逐點比較較插補法法逐點比較較法圓弧弧插補插補開始始初始化Xe,Ye,Xs,Ys,F＝0N＝│Xe－Xs│＋│Ye－Ys│F≥0？＋Y走一步－X走一步N－1→NF－2X＋1→FX－1→XF＋2Y＋1→FY＋1→YN＝0？插補結(jié)束束YNNY45逐點比較較插補法法例設(shè)欲加工工第一象象限逆時時針圓弧弧SE，起點為為S（8，6），終點點為E（0，10），試寫寫出插補補計算過過程并繪繪制插補補軌跡。。步數(shù)偏差判別坐標(biāo)進(jìn)給偏差計算終點判別0F0＝0，X0＝Xs

＝8，Y0＝Y(jié)s

＝6N

＝8

＋4

＝121F0＝0－XF1＝F0－2X0＋1＝0

－2

×8

＋1

＝－15X1＝X0－1

＝7，Y1＝Y(jié)0＝6N

＝12

－1

＝112F1＜0＋YF2＝F1＋2Y1＋1＝－15

＋2

×

6

＋1

＝－2X2＝X1＝7，Y2＝Y(jié)1＋1

＝7N

＝11

－1

＝103F2＜0＋YF3＝F2＋2Y2＋1＝－2

＋2

×

7

＋1

＝13X3＝X2＝7，Y3＝Y(jié)2＋1

＝8N

＝10

－1

＝94F3＞0－XF4＝F3－2X3＋1＝13

－2

×

7

＋1

＝0X4＝X3－1

＝6，Y4＝Y(jié)3＝8N

＝9

－1

＝85F4＝0－XF5＝F4－2X4＋1＝0

－2

×

6

＋1

＝－11X5＝X4－1

＝5，Y5＝Y(jié)4＝8N

＝8

－1

＝76F5＜0＋YF6＝F5＋2Y5＋1＝－11

＋2

×

8

＋1

＝6X6＝X5＝5，Y6＝Y(jié)5＋1

＝9N

＝7

－1

＝646逐點比較較插補法法例設(shè)欲加工工第一象象限逆時時針圓弧弧SE，起點為為S（8，6），終點點為E（0，10），試寫寫出插補補計算過過程并繪繪制插補補軌跡。。步數(shù)偏差判別坐標(biāo)進(jìn)給偏差計算終點判別7F6＞0－XF7＝F6－2X6＋1＝6

－2

×

5

＋1

＝－3X7＝X6－1

＝4，Y7＝Y(jié)6＝9N

＝6

－1

＝58F7＜0＋YF8＝F7＋2Y7＋1＝－3

＋2

×

9

＋1

＝16X8＝X7＝4，Y8＝Y(jié)7＋1

＝10N

＝5

－1

＝49F8＞0－XF9＝F8－2X8＋1＝16

－2

×

4

＋1

＝9X9＝X8－1

＝3，Y9＝Y(jié)8＝10N

＝4

－1

＝310F9＞0－XF10＝F9－2X9＋1＝9

－2

×

3

＋1

＝4X10＝X9－1

＝2，Y10＝Y(jié)9＝10N

＝3

－1

＝211F10＞0－XF11＝F10－2X10＋1＝4

－2

×

2

＋1

＝1X11＝X10－1

＝1，Y11＝Y(jié)10＝10N

＝2

－1

＝112F11＞0－XF12＝F11－2X11＋1＝1

－2

×

1

＋1

＝0X12＝X11－1

＝0，Y12＝Y(jié)11＝10N

＝1

－1

＝047逐點比較較插補法法例設(shè)欲加工工第一象象限逆時時針圓弧弧SE，起點為為S（8，6），終點點為E（0，10），試寫寫出插補補計算過過程并繪繪制插補補軌跡。。XYOS(8,6)E(0,10)48逐點比較較插補法法逐點比較較法圓弧弧插補其他象限限的圓弧弧插補線型F≥0F＜0進(jìn)給偏差計算進(jìn)給偏差計算SR1－YYi＋1＝|Yi|－1Xi＋1＝XiFi＋1＝Fi－2|Yi|＋1＋XXi＋1＝|Xi|＋1Yi＋1＝Y(jié)iFi＋1＝Fi＋2|Xi|＋1NR2－Y－XSR3＋Y－XNR4＋Y＋XNR1－XXi＋1＝|Xi|－1Yi＋1＝Y(jié)iFi＋1＝Fi－2|Xi|＋1＋YYi＋1＝|Yi|＋1Xi＋1＝XiFi＋1＝Fi＋2|Yi|＋1SR2＋X＋YNR3＋X－YSR4－X－YNR4SR4XYONR1SR1NR2SR2NR3SR3F≥0F＜049逐點比較較插補法法逐點比較較法圓弧弧插補圓弧過象象限問題題NR1NR2NR3NR4X=0Y=0X=0Y=0SR1SR4SR3SR2Y=0X=0Y=0X=0逆時針圓圓弧過象限后后線型轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換順序序是順時針圓圓弧過象限后后線型轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換順序序是50數(shù)字積分分插補法法數(shù)字積分分法的基基本原理理vtt0tntiv=f(t)Δt可將求位位移的積積分運算算轉(zhuǎn)化為為求縱坐坐標(biāo)值（（速度值值）的累累加運算算。不妨設(shè)一一個累加加器，令令累加器器容量為為一個單單位位移移，當(dāng)累累加過程程超過一一個單位位位移時時產(chǎn)生溢溢出，這這樣，累累加過程程中所產(chǎn)產(chǎn)生的溢溢出脈沖沖總數(shù)就就等于所所求的積積分值，，也就是是所求的的總位移移。51數(shù)字積分分插補法法DDA法法直線插插補XYOE(Xe,Ye)vvXvY動點（刀刀具）從從原點出出發(fā)走向向終點的的過程，，可以看看作是各各坐標(biāo)軸軸每隔一一個單位位時間Δt，分別以以增量KXe及KYe同時累加加的過程程。當(dāng)累累加值超超過一個個坐標(biāo)單單位（脈脈沖當(dāng)量量）時產(chǎn)產(chǎn)生溢出出，溢出出脈沖驅(qū)驅(qū)動伺服服系統(tǒng)進(jìn)進(jìn)給一個個脈沖當(dāng)當(dāng)量，從從而走出出給定直直線。52數(shù)字積分分插補法法DDA法法直線插插補XYOE(Xe,Ye)vvXvY若經(jīng)過m次累加加后，，X，Y分別都都到達(dá)達(dá)終點點E（Xe，Ye）一般取取53數(shù)字積積分插插補法法DDA法直直線插插補X被積函函數(shù)寄寄存器器(Xe)＋X積分累累加器器Y被積函函數(shù)寄寄存器器(Ye)＋Y積分累累加器器ΔXX軸溢出脈脈沖ΔYY軸溢出脈脈沖Δt插補迭迭代控制脈沖直線插插補器器直線插插補器器由兩兩個數(shù)數(shù)字積積分器器組成成，其被積積函數(shù)數(shù)寄存存器中中分別別存放放終點點坐標(biāo)標(biāo)值Xe和Ye,Δt相當(dāng)于于插補補控制制源發(fā)發(fā)出的的控制制信號號。每發(fā)出出一個個插補補迭代代脈沖沖Δt，控制制被積積函數(shù)數(shù)Xe和Ye向各自自的積積分累累加器器相加加一次次。相加后后的溢溢出作作為驅(qū)驅(qū)動相相應(yīng)坐坐標(biāo)軸軸的進(jìn)進(jìn)給脈脈沖ΔX（或ΔY），而余數(shù)數(shù)仍寄寄存在在積分分累加加器中中。54例設(shè)直線線OE的起點點在原原點O（0，0），終終點為為E（6，4），試試寫出出直線線OE的DDA插補過過程并并繪制制插補補軌跡跡。取取被積積函數(shù)數(shù)寄存存器分分別為為JVX、JVY，余數(shù)數(shù)寄存存器分分別為為JRX、JRY，終點點計數(shù)數(shù)器為為JE，均為為三位位二進(jìn)進(jìn)制寄寄存器器。累加次數(shù)X積分器Y積分器終點計數(shù)器JE備注JVXJRX溢出（ΔX）JVYJRY溢出（ΔY）0110000100000000初始狀態(tài)1110110100100111第一次迭代，JE-1211010011000001110ΔX，ΔY同時溢出31100101100100101ΔX溢出411000011000001100ΔX，ΔY同時溢出5110110100100011611010011000001010ΔX，ΔY同時溢出71100101100100001ΔX溢出811000011000001000ΔX，ΔY同時溢出，JE=0，插補結(jié)束55例設(shè)直線線OE的起點點在原原點O（0，0），終終點為為E（6，4），試試寫出出直線線OE的DDA插補過過程并并繪制制插補補軌跡跡。取取被積積函數(shù)數(shù)寄存存器分分別為為JVX、JVY，余數(shù)數(shù)寄存存器分分別為為JRX、JRY，終點點計數(shù)數(shù)器為為JE，均為為三位位二進(jìn)進(jìn)制寄寄存器器。累加次數(shù)備注0初始狀態(tài)1第一次迭代，JE-12ΔX，ΔY同時溢出3ΔX溢出4ΔX，ΔY同時溢出56ΔX，ΔY同時溢出7ΔX溢出8ΔX，ΔY同時溢出，JE=0，插補結(jié)束XOY1234561234E56數(shù)字積積分插插補法法DDA法圓圓弧插插補ABvvYvXRXOYPαα57數(shù)字積積分插插補法法DDA法圓圓弧插插補X被積函函數(shù)寄寄存器器＋X積分累累加器器Y被積函函數(shù)寄寄存器器＋Y積分累累加器器ΔXX軸溢出脈脈沖ΔYY軸溢出脈脈沖Δt插補迭迭代控制脈沖+1-1直線插插補積積分器器的被被積函函數(shù)寄寄存器器JV中的數(shù)數(shù)值是是常數(shù)數(shù)，是是直線線的終終點坐坐標(biāo)值值，而而圓弧弧插補補時被被積函函數(shù)寄寄存器器中存存放的的是動動點坐坐標(biāo)，，是變變量。。在插插補過過程中中隨刀刀具相相對工工件的的移動動，坐坐標(biāo)值值做相相應(yīng)的的變化化。X軸坐標(biāo)標(biāo)值Xi存放在在Y積分器器的被被積函函數(shù)寄寄存器器JVY中，而而Y軸坐標(biāo)標(biāo)值Yi存放在在X積分器器的被被積函函數(shù)寄寄存器器JVX中，與與直線線插補補時存存放被被積函函數(shù)的的情況況相反反。圓弧插插補積積分器器與直直線插插補積積分器器的主主要區(qū)區(qū)別58數(shù)字積積分插插補法法DDA法圓圓弧插插補DDA法圓弧弧插補補的進(jìn)進(jìn)給方方向和和被積積函數(shù)數(shù)的修修正關(guān)關(guān)系插補方向逆圓順圓象限ⅠⅡⅢⅣⅠⅡⅢⅣ動點修正JVX(Yi)＋1－1＋1－1－1＋1－1＋1JVY(Xi)－1＋1－1＋1＋1－1＋1－1進(jìn)給方向ΔX－－＋＋＋＋－－ΔY＋－－＋－＋＋－59例第一象象限圓圓弧的的兩端端點為為A（5，0）和B（0，5），采采用逆逆時針針圓弧弧插補補，畫畫出插插補軌軌跡。。取被被積函函數(shù)寄寄存器器分別別為JVX、JVY，余數(shù)數(shù)寄存存器分分別為為JRX、JRY，終點點計數(shù)