数控技术及其应用共46页文档
数控技术介绍及应用
数控技术基本概念
数控技术，简称数控（numerical control，NC）以数 字或数字代码的形式实现控制的技术。如果一种设备的 控制过程是以数字形式来描述，其工作过程在数控程序 的控制下自动进行，那么这种设备就称为数控设备。
DNC(直接数控)技术始于20世纪60年代末期。它是 使用一台通用计算机，直接控制和管理一群数控机床及 数控加工中心，进行多品种、多工序的自动加工。各台 数控机床只配置机床控制器用于数据传送、驱动控制和 手动操作。
DNC群控技术是FMS柔性制造技术的基础，现代数 控机床上的DNC接口就是机床数控装置与通用计算机 之间进行数据传送及通讯控制用的，也是数控机床之间 实现通讯用的接口。DNC具有生产管理、作业调度、 工况监控、刀具管理等功能。实现分级管理，随着 DNC数控技术的发展，数控机床已成为无人控制工厂 的基本组成单元。
1.3.5 适应控制系统
系统在实际加工过程，加工量的不一致、材质的不 均匀、切削力的变化、刀具的磨损等都将影响加工过 程。加工过程不是处于最佳状态。为提高切削效率和 加工精度，控制系统要能根据实际加工情况，随时改 变机床的切削量，适应瞬时发生的加工情况。
适应控制系统：
位置速度反馈
输入指令
位置速度指令
（2）连续控制系统的特点：
直线插补运算
圆弧插补运算
连续控制系统的插补功能由插补器来实现，根据 输入的指令进行数学运算，根据运算结果，对各坐标 轴进行脉冲分配，伺服系统驱动机床工作台完成规定 运动，加工出工件轮廓。
数控技术及应用(清华版.3.计算机数控系统)
2. 中断驱动型
这种结构的控制程序实质上是 一个多重中断系统。CNC系统 中插补、进给、程序的输入/输 出和显示、操作面板开关状态 的改变等操作，都是通过识别 不同的中断并执行对应的中断 服务程序来实现的。
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3.4.2 CNC控制软件的结构
本节中将讨论如何将控制软件中 的程序模块组合到一起， 的程序模块组合到一起，构成整 体的控制软件的方式。 体的控制软件的方式。CNC系 系 统控制软件的构成方式， 统控制软件的构成方式，或者说 软件的结构， 软件的结构，主要有前后台型和 中断驱动型两种。 中断驱动型两种。下面分别予以 介绍。 介绍。 1. 前后台型
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3.1 CNC系统的组成和计算机的功用
3.1.1 CNC系统的组成 系统的组成
图3.1是一个典型的CNC系统的原理框图。系统由数控计 算机、程序输入/输出装置和机床控制装置三部分组成。
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3.1.2 CNC系统中的计算
1. 计算机的作用
机床数控系统主要是一种位置控制系统。数控系统接收工件加工程序 后，识别程序所注明的加工方式和加工尺寸，根据这些数据插补出理 论的刀具轨迹，然后将插补的结果，输出到执行部件，使刀具按轨迹 加工出所需形状的工件来。
2. 计算机的工作过程
(1)工件加工程序的输入、编辑和存储。 (2)工件加工程序的译码处理。 (3)机床状态的监测。 (4)刀具补偿。 (5)插补计算。 (6)伺服控制。 (7)故障诊断。
3. 计算机的硬件结构
(1)单微处理器结构。 (2)多微处理器结构。
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3.1.3 Cห้องสมุดไป่ตู้C系统中的可编程逻辑控制器
数控技术及应用课件
项目2 数控机床的典型结构
任务二 数控机床的总体布局 数控车床常用布局形式
平床身
斜床身
平床身斜滑板
立床身
项目2 数控机床的典型结构
项目2 数控机床的典型结构
项目2 数控机床的典型结构
项目2 数控机床的典型结构
数控镗铣床及加工中心常用布局形式
✓ 卧式数控镗铣床（加工中心）常用布局形式
项目2 数控机床的典型结构
项目2 数控机床的典型结构
刀具的选择
1. 顺序选择
将刀具按加工工序的顺序，依次放入刀库的每一个刀座内。每次换刀时， 刀库按顺序转动一个刀座的位置，并取出所需要的刀具。
优点：①刀库的控制与驱动简单；②无需刀具识别装置；③维护简单。 缺点： ①当加工零件改变后，刀库中的刀具顺序需按照新零件的工艺顺序重新排列 ，降低了系统的柔性； ②当工艺过程中有些工步所用的刀具相同时，也不允许重复使用同一把刀， 必须按加工顺序排列几把相同的刀具，增加了刀具数量和刀库储存量； ③操作人员必须在加工前仔细检查刀具的排列顺序，否则会造成严重事故。
方式：刀具编码选择、刀座编码选择。
项目2 数控机床的典型结构
➢ 刀具编码方式
采用一种特殊的刀柄结构，对每把刀具进行编码。 此方式对每把经组装刀具都进行二进制编码，并设法把此编 码信息 的载体以某种方式固定在刀具上，由于各种刀具几何形 状和尺寸不同，而刀具的夹头则相同，为便于识别，一般都把 代码信息载体固定在组装刀具的夹头上。此方式的刀具可随机 存放在任一刀座内，但刀具夹头必须专门设计和制造。
项目2 数控机床的典型结构
数控机床机械结构组成
主传动系统：实现主运动； 进给系统：实现进给运动； 机床基础部件：床身、底座、立柱等，支撑机床本体； 辅助装置：液压、气动、润滑、冷却、防护、排屑等装置，
《数控技术及应用》课件第1章
第1章 绪 论 2． 输入装置
输入装置的作用是将程序载体上的数控代码传递并存入数 控系统内。编好的数控程序，可通过光电阅读机、磁带机等输 入装置存储到载体上。目前，随着CAD/CAM、CIMS技术的发展， 越来越多地采用串行通信方式进行程序的传输。
为了便于加工程序的编辑修改、模拟显示，数控系统通过 显示器为操作人员提供必要的信息界面。较简单的显示器只有 若干个数码管，只能显示字符；较高级的系统一般配有CRT显 示器或液晶显示器， 可以显示图形。
第1章 绪 论
在数控机床上除了上述轨迹控制和点位控制外，还有许多 动作，如主轴的启停、刀具的更换、 冷却液的开关、电磁铁 的吸合、电磁阀的启闭、离合器的开合、各种运动的互锁和连 锁；运动行程的限位、急停、报警、进给保持、循环启动、 程序停止、 复位等等。 这些都属于开关量控制，一般由可编 程控制器（Programmable Controller, 简称为PC，也称为可 编程逻辑控制器PLC， 又称为可编程机床控制器PMC）来完成， 开关量仅有“0”和“1”两种状态， 显然可以很方便地融入机 床控制系统中， 实现对机床各种运动的数字控制。
第1章 绪 论
1.2 数控机床的组成与工作原理
1.2.1 数控机床的组成 数控机床一般由输入／输出装置、 数控装置、 伺服驱动
装置、 辅助控制装置和机床（或称裸机）等五部分组成， 如 图1-1所示。
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第1章 绪 论
图 1 1 数 控 机 床 的 组 成
第1章 绪 论
1． 程序编制及程序载体
数控程序是数控机床自动加工零件的工作指令。在对加工 零件进行工艺分析的基础上，确定零件坐标系在机床坐标系上 的相对位置，即零件在机床上的安装位置，刀具与零件相对运 动的尺寸参数，零件加工的工艺路线、切割加工的工艺参数以 及辅助装置的动作等。得到零件的所有运动、尺寸、工艺参数 等加工信息后，用有文字、数字和符号组成的标准数控代码， 按规定的方法和格式，编制零件加工的数控程序。 编制程序 的工作可由人工进行。对于形状复杂的零件，则要在专用的编 程机或通用计算机上使用CAD／CAM软件进行自动编程。
数控技术及应用教案及讲稿
数控技术及应用教案及讲稿第一章：数控技术概述一、教学目标：1. 了解数控技术的定义和发展历程。
2. 掌握数控系统的基本组成和工作原理。
3. 了解数控技术在工程领域的应用。
二、教学内容：1. 数控技术的定义和发展历程。
2. 数控系统的基本组成：数控装置、伺服系统、编程装置等。
3. 数控系统的工作原理：开环控制、闭环控制等。
4. 数控技术在工程领域的应用：机械加工、模具制造、航空航天等。
三、教学方法：1. 采用多媒体教学，展示数控技术的应用场景。
2. 通过实物展示，让学生了解数控系统的组成。
3. 利用仿真软件，让学生直观地了解数控系统的工作原理。
四、教学评估：1. 课堂问答：了解学生对数控技术的基本概念的理解。
2. 课后作业：让学生绘制数控系统的组成结构图。
五、教学资源：1. 多媒体教学设备。
2. 数控系统实物展示。
3. 数控系统仿真软件。
第二章：数控编程基础一、教学目标：1. 掌握数控编程的基本概念和步骤。
2. 熟悉数控编程的常用指令。
3. 了解数控编程的规则和注意事项。
二、教学内容：1. 数控编程的基本概念和步骤：程序结构、编程方法等。
2. 数控编程的常用指令：G代码、M代码、参数编程等。
3. 数控编程的规则和注意事项：程序编制的基本规则、安全操作等。
三、教学方法：1. 采用案例教学，让学生了解数控编程的实际应用。
2. 通过课堂练习，让学生熟悉数控编程的常用指令。
3. 利用仿真软件，让学生直观地了解数控编程的操作过程。
四、教学评估：1. 课堂问答：了解学生对数控编程基本概念的理解。
2. 课后作业：让学生编写简单的数控程序。
五、教学资源：1. 多媒体教学设备。
2. 数控编程仿真软件。
3. 数控编程实例教材。
第三章：数控加工工艺一、教学目标：1. 了解数控加工的基本工艺特点。
2. 掌握数控加工工艺参数的选取方法。
3. 熟悉数控加工过程中的注意事项。
二、教学内容：1. 数控加工的基本工艺特点：加工精度、加工效率等。
(最新整理)数控技术及应用
4．辅助控制装置 辅助控制装置是介于数控装置和机床机械、液压部件之间 的控制装置，通过可编程序控制器（PLC Programmable Logic Control）来实现。PLC和数控装置配合共同完成数 控机床的控制。
5．位置检测装置
位置检测装置与伺服驱动装置配套组成半闭环和闭环伺服 驱动系统。
如图1-11所示
角位移检测 -----------------------------
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图1-11 半闭环数控系统的示意图
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第三节 数控系统的分类
3．闭环控制系统 这类数控系统采用直线位移检测装置，该装置安装在
机床运动部件或工作台上，将检测到的实际位移反馈 到CNC装置的比较器中，与程序指令值进行比较，用 差值进行控制，直到差值为零。如图1-12所示
1．计算机直接数控DNC（Direct Numerical Control） DNC系统可分为直接型、间接型和分布式三类。
2.柔性制造单元FMC和柔性制造系统FMS 柔性制造单元FMC（Flexible Manufacturing Cell）是由 中心控制计算机、加工中心与自动交换工作装置组成 如图1-13所示。
数控设备则是采用数控系统实现控制的机械设备， 其操作命令是用数字或数字代码的形式来描述， 工作过程是按照指定的程序自动地进行，装备了 数控系统的机床称之为数控机床。
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第一节 数控技术的基本概念
数控系统具有如下特点： 1．生产率高 2．加工精度高 3．柔性和通用性强 4．可靠性高 5．易于实现多功能复杂程序控制 6. 具有较强的网络通信功能 7．具有自诊断功能
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机床数控技术及应用
高等院校教材机床数控技术及应用陈蔚芳 王宏涛 主 编薛建彬 楼佩煌 副主编北 京内 容 简 介 本书首先对数控技术进行了简要介绍，然后系统论述了数控加工程序编制基础、数控加工编程方法、计算机数字控制装置、数控机床的控制原理、数控机床的检测装置、数控机床的伺服驱动系统、数控机床的机械结构与装置。
最后，还介绍了分布式数字控制技术以及柔性制造系统。
书中案例丰富，并在每章后配有复习思考题。
本书可以作为高等院校机械制造及自动化、材料成型等专业的本科生教材，也可以供一般工程技术人员参考。
本书另有配套的电子教案，可以免费提供给任课教师。
图书在版编目（CIP ）数据 机床数控技术及应用／陈蔚芳，王宏涛主编．—北京：科学出版社，２００５ （高等院校教材） ISBN ７０３０１４９５０５ Ⅰ畅机… Ⅱ畅①陈…②王… Ⅲ畅数控机床高等学校教材Ⅳ畅T G ６５９ 中国版本图书馆CIP 数据核字（２００５）第００６９８２号责任编辑：段博原 鄢德平 于宏丽／责任校对：张怡君责任印制：钱玉芬／封面设计：陈 敬科学出版社发行 各地新华书店经销倡２００５年４月第 一 版 开本：B ５（７２０×１０００）２００６年３月第三次印刷 印张：２３１／２印数：５５０１—１００００ 字数：４５９０００定价：30．00元（如有印装质量问题，我社负责调换枙环伟枛） 出版北京东黄城根北街１６号邮政编码：１００７１７h t tp ：／／w w w ．sciencep ．co m印刷前 言随着科学技术的高速发展，制造业发生了根本性的变化，高效率、高精度的数控机床逐渐取代普通机床，形成了巨大的生产力。
数控机床的核心是机床数控技术，其发展和应用的水平标志着综合国力水平，也是实现制造系统自动化、柔性化、集成化、系统化的基础。
枟机床数控技术枠作为培养机械工程技术人才的一门专业课程，其作用举足轻重，可使学生获得丰富的机械、电子、控制、检测、编程等方面的基础知识和综合技能，满足社会对数控技术人才的需要。
数控技术及应用教案及讲稿
数控技术及应用教案及讲稿第一章：数控技术概述一、教学目标：1. 了解数控技术的定义和发展历程。
2. 掌握数控系统的组成和基本工作原理。
3. 了解数控技术在现代制造业中的应用。
二、教学内容：1. 数控技术的定义和发展历程。
2. 数控系统的组成：CNC装置、执行装置、数控编程装置、数控机床等。
3. 数控系统的基本工作原理：硬件组成、软件结构、控制原理。
4. 数控技术在现代制造业中的应用。
三、教学方法：1. 讲授法：讲解数控技术的定义、发展历程、组成和应用。
2. 案例分析法：分析典型数控系统的组成和工作原理。
四、教学准备：1. 教学课件：展示数控技术的定义、发展历程、组成和应用。
2. 案例素材：提供典型数控系统的组成和工作原理的案例。
五、教学过程：1. 导入：简要介绍数控技术的定义和发展历程。
2. 讲解：详细讲解数控系统的组成和基本工作原理。
3. 案例分析：分析典型数控系统的组成和工作原理。
4. 应用展示：介绍数控技术在现代制造业中的应用。
5. 课堂互动：学生提问、解答疑问。
第二章：数控编程基础一、教学目标：1. 掌握数控编程的基本概念和常用术语。
2. 熟悉数控编程的指令系统和程序结构。
3. 学会编写简单的数控加工程序。
二、教学内容：1. 数控编程的基本概念和常用术语。
2. 数控编程的指令系统：准备功能指令、执行功能指令。
3. 数控编程的程序结构：程序格式、程序段、程序头和程序尾。
4. 编写简单的数控加工程序。
三、教学方法：1. 讲授法：讲解数控编程的基本概念、常用术语和指令系统。
2. 实践教学法：学生动手编写数控加工程序。
四、教学准备：1. 教学课件：展示数控编程的基本概念、常用术语和指令系统。
2. 编程练习素材：提供编写数控加工程序的练习题。
五、教学过程：1. 导入：简要介绍数控编程的基本概念和常用术语。
2. 讲解：详细讲解数控编程的指令系统和程序结构。
3. 编程练习：学生动手编写简单的数控加工程序。
数控技术及应用
：模具---是一种专用工具，用于装在各种压力机上通过压力把金属或非金属材料制造成为所需要零件的外形制品。
快速原型制造〔RPM〕---采纳离散和堆积成型的原理，由CAD模型直截了当驱动的快速制造任意三维实体的技术总称。
脉冲单位：每同意一个变频进给脉冲时，工作台的移动距离。
数控加工技术包括数据机械加工技术、数控电加工技术和数控特种加工技术。
线电化磨削法(WECG)：用往离子水在低电流下往除极薄的外表层。
线放电磨削法加工(WEDG)---是一种微细电火花加工，它的独特的放电回路是放电仅为一般电火花加工的1/100.塑性磨削：塑性磨削要紧是针对脆性材料而言，磨削脆性材料时，切屑形成与塑性材料相似，切屑通过剪切的形式被磨粒从基体上切除下来，这种磨削方式有时也称为剪切磨削。
规准设定—是指对脉宽、脉间、高压、低压、抬刀、高度、抬刀周期、快落高度、防碳和间隙的设定。
刀具长度补偿功能--预先测量各刀具的长度，将其与基准刀具的差设定在数控系统中，如此即使更换刀具也可无需变换程序而进行加工。
刀具半径补偿—预先把所需的刀具中心轨迹与编程轨迹之间的距离设定在数控系统中，这种关于加工外形按照偏移刀具半径后的轨迹移动刀具的功能。
模具CAD ／CAE／CAM技术—是模具设计的一体化加工技术，它以计算机软件的形式，为企业提供一种有效的辅助工具，使工程技术人员借助于计算机对产品性能、模具结构、成形工艺、数控加工及生产治理进行设计和优化。
覆盖效应：在材料放电过程中，一个电极的电腐产物转移到另一电极外表上，形成一定厚度的覆盖层，这种现象喊覆盖效应。
极性效应：电火花加工时，其中一个电极比另一个电极的蚀除量大，这种现象喊极性效应极性系数--阴极蚀除量与阳极蚀除量之比。
连续图形确实是根基由假设干条轨迹线首尾相连的一串轨迹线。
特种加工：直截了当利用电能，热能，光能，化学能。
电化学能和声能等进行加工的工艺方法。
电化学加工---是通过电化学反响往除工件材料或在上面涂覆金属材料的一种特种加工。
机床数控技术及应用
伺服系统
伺服系统是数控机床的重要组成部分，负责接收数控装置 发出的运动指令，驱动机床的各个运动部件按照指令要求 进行运动。
辅助装置
辅助装置包括润滑装置、冷却装置、排屑装置等，用于辅 助机床的正常运行。
机床数控系统的运行原理
零件程序的输入
通过输入输出装置将零件程序输入到数控 装置中。
检测反馈
在机床运动过程中，检测装置检测机床的 实际位置和速度，反馈给数控装置，数控 装置根据反馈信息进行误差补偿和控制。
数控车床在航天工业中的应用
在航天工业中，由于对零件的精度和可靠性要求极高，数控车床得到了广泛应用，能够加 工各种高精度的零件和复杂的结构件。
数控铣床的应用实例
数控铣床在模具制造中的应用
数控铣床可以加工各种复杂的模具型腔和型芯，如注塑模具、压铸模具等，能够大大提 高模具的制造精度和生产效率。
数控铣床在机械零件加工中的应用
机床数控技术及应用
目 录
• 引言 • 机床数控技术概述 • 机床数控技术的原理 • 机床数控技术的应用实例 • 机床数控技术的优势与挑战 • 结论
01 引言
主题简介
数控技术
数控技术是一种基于数字控制的 制造技术，通过计算机编程实现 机床的自动化加工。
应用领域
数控技术广泛应用于机械制造、 航空航天、汽车制造、模具加工 等领域。
维护成本。
数控机床在加工过程中 存在一定的安全风险， 需要加强安全防护措施。
机床数控技术的发展趋势
智能化发展
随着人工智能技术的发展，数控技术 将进一步实现智能化，提高加工精度 和效率。
复合化发展
未来数控机床将向复合加工方向发展， 实现多轴联动加工，提高加工效率和 精度。