数控技术及应用3章
数控技术3
术 5. 易于实现机电一体化
2021/3/4
第
数控系统控制柜的体积小（采用计算机，硬件数量减
三
章
少；电子元件的集成度越来越高，硬件的不断减小），
计
算
使其与机床在物理上结合在一起成为可能，减少占地
机
数
控
面积，方便操作。
装
置
(CNC)
15
数 第一节 概 述
控
技 术
三. CNC装置的功能
2021/3/4
数
功能。
控
装 C轴控制——主轴周向任意位置控制的功能。
置
主轴修调率——人工实时修调预先设定的主轴转速。
(CNC)
21
数 第一节 概 述
控 技
术 6. 辅助功能（M功能）
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第 三
—— 用于指令机床辅助操作的功能。
章
计
已在第二章介绍。
算
机
数
控
装
置
(CNC)
22
数 第一节 概 述
控 技
第
三 CNC装置的功能大多由软件实现，且软硬件采用
章
模块化的结构，对设计和开发者而言，系统功能
计
的修改、扩充变得较为灵活。
算
机 数
CNC装置其基本配置部分是通用的，不同的数控
控
机床仅配置相应的特定的功能模块，以实现特定
装 置
的控制功能。
(CNC)
11
数 第一节 概 述
控 技
术 2. 数控功能丰富
计
有独立功能的单元模块,并配上相应的驱动软件。
算 机
系统设计时按功能的要求选择不同的功能模块，并
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、测量系统、数控编程等。
3. 数控技术在工程领域的应用：机械制造、汽车制造、航空制造等。
三、教学方法1. 讲授：讲解数控技术的定义、发展历程和基本组成。
2. 互动：提问学生了解数控技术在实际工程中的应用。
四、教学资源1. PPT课件：介绍数控技术的定义、发展历程和基本组成。
2. 视频素材：展示数控技术在工程领域的应用实例。
五、教学评价1. 课堂问答：检查学生对数控技术定义和发展历程的掌握。
2. 课后作业：布置相关课后题目，加深学生对数控系统基本组成的理解。
第二章：数控装置一、教学目标1. 了解数控装置的分类和功能。
2. 掌握数控装置的硬件结构和软件系统。
3. 熟悉数控装置的调试和维护方法。
二、教学内容1. 数控装置的分类：通用型数控装置、专用型数控装置。
2. 数控装置的功能：控制功能、编程功能、仿真功能等。
3. 数控装置的硬件结构：输入/输出接口、中央处理单元、存储器等。
4. 数控装置的软件系统：数控系统软件、数控编程软件等。
5. 数控装置的调试和维护方法。
三、教学方法1. 讲授：讲解数控装置的分类、功能和硬件结构。
2. 实操：演示数控装置的调试和维护方法。
四、教学资源1. PPT课件：介绍数控装置的分类、功能和硬件结构。
2. 实操设备：供学生实际操作数控装置。
五、教学评价1. 课堂问答：检查学生对数控装置分类和功能的掌握。
2. 实操报告：评估学生在实操过程中的表现。
第三章：伺服系统一、教学目标1. 了解伺服系统的分类和功能。
2. 掌握伺服系统的硬件结构和软件系统。
3. 熟悉伺服系统的调试和维护方法。
二、教学内容1. 伺服系统的分类：模拟伺服系统、数字伺服系统。
数控技术及应用自学复习资料
数控技术及应用课程代码：02195一．课程的性质、目的与任务数控技术及应用是机电工程及自动化专业的主要专业课程之一，它主要研究应用数控技术实现自动化加工的原理、方法。
它是一门涉及机械设计理论、机械制造工艺理论、控制论、信息论、传感理论、信号处理理论、电子设计理论、计算机应用理论的综合课程。
开设本课程的目的和任务在于通过向学生介绍数控技术的基本摡念、基本原理和设计计算方法以及数控机床的常见结构，使学生掌握数控技术的基本原理、方法与应用。
第一章绪论考核要求（一）1、识记：数控技术产生的必然性；数控设备的优越性。
2、领会：计算机数控系统的优点。
（二）1、识记：数控机床各组成部分的名称。
2、领会：数控机床各组成部分的功用。
（三）1、识记：数控系统的组成；数控系统的类型；开环和闭环控制系统的框图；适应控制机床的框图。
2、领会：开环和闭环控制系统的工作原理以及两者的区别和应用场合。
点位控制系统与连续控制系统的区别；连续控制系统的工作原理；经济型数控系统的特点及其应用场合；适应控制系统的优点及其工作过程；直接控制系统的优点和应用场合。
（四）1、识记：数控技术在电加工机床、工业机器人、三坐标测量机中如何应用，比较它们与金属切削机床中应用的异同之处；柔性制造单元（FMC）、柔性制造系统（FMS）和计算机集成制造系统（CIMS）的概念以及它们与数控技术的关系。
2、领会：数控机床的高速高精度化对数控系统提出的要求；开放式数控系统的特点及其出现的重要性；数控系统智能化的优点。
Internet的出现对数控系统的影响。
（一）数控技术的产生及其应用领域开环控制系统用于经济型数控机床上。
数控机床加工依赖于各种数字化信息。
绕X轴旋转的回转运动坐标轴是A轴。
（二）数控机床的分类、组成、及各部分的作用数控机床按工艺用途分类，可分为数控切削机床、数控电加工机床、数控测量机等。
四坐标数控铣床是在三坐标数控铣床上增加一个数控回转工作台。
（三）数字控制系统的分类、组成其工作原理对步进电机施加一个电脉冲信号，步进电机就回转一个固定的角度，这个角度叫做步距角，电机的总角位移和输入脉冲的数量成正比，而电机的转速则正比于输入脉冲的频率。
数控技术介绍及应用(ppt 54页)
开环控制系统没有反馈装置，不能消除步进电机失步产生 的误差。因此开环控制系统一般用于运动速度较低和加工精度 不高的机床。
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2)闭环控制系统(Closed Loop Control System)
装置等。数控机床的刚度要求更高，传动装置间隙要小，
摩擦系数要小且要有恰当的阻尼。
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1.3 数字控制系统
1.3.1 数控系统的组成和分类 （1）数控系统：
是一种能控制机器运动的装置。加工程序输入系统 后能够自动解释指令，进行运算，并由系统的输出装置 向机床的执行机构发出指令，完成规定的运动或动作。
改革开放以来，通过技术引进、科学攻关和技术改造， 我国的数控技术有了较大的进步，逐步形成产业。 1980年北 京机床研究所引进日本FANUC5、7、3、6数控系统，上海 机床研究所引进美国GE公司的MTC－1数控系统，辽宁精密 仪器厂引进美国Bendix公司的Dynapth LTD10数控系统。
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第一章 绪论
数控技术是现代制造技术的基础，数控技术水平的高低、 数控设备的拥有量以及数控技术的普及程度，已经成为衡 量一个国家综合国力和工业现代化水平的重要标志。
数控技术经过几十年的发展（1952年第一台数控机床问世 ），已广泛应用于现代工业的各领域，成为制造业现代化 的基础。数控技术不仅应用于金属切削机床，还应用于其 他多种设备。如机器人、坐标测量机、数控雕刻机、数控 绘图机、电火花加工机床等。
闭环控制系统在机床运动方向上增加测量工作台实际 位移的传感器，将工作台实际位置的信息反馈给CNC 的比较器，如有误差，由CNC发指令，使工作台运动 直至误差消失。 采用闭环控制系统的机床的位置精度大大提高。
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。
13
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
1
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。
2
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。
3
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，
数控技术和应用作业指导书
数控技术和应用作业指导书第1章数控技术概述 (3)1.1 数控技术基本概念 (3)1.2 数控系统的组成与分类 (3)1.3 数控技术的发展与应用 (3)第2章数控编程基础 (4)2.1 数控编程的基本概念 (4)2.2 数控编程的方法与步骤 (4)2.3 数控编程的坐标系与指令 (5)第3章数控机床结构与原理 (5)3.1 数控机床的组成与分类 (5)3.1.1 按照控制轴数分类 (5)3.1.2 按照加工方式分类 (6)3.2 数控机床的机械结构 (6)3.2.1 床身 (6)3.2.2 立柱 (6)3.2.3 横梁 (6)3.2.4 滑板 (6)3.2.5 刀架 (6)3.2.6 工作台 (6)3.3 数控机床的电气系统 (6)3.3.1 电源系统 (7)3.3.2 数控系统 (7)3.3.3 驱动系统 (7)3.3.4 反馈系统 (7)3.3.5 保护系统 (7)第4章数控机床的进给系统 (7)4.1 进给系统的组成与分类 (7)4.2 伺服电动机及其控制 (7)4.3 进给系统的传动与调整 (8)第5章数控机床的主轴系统 (8)5.1 主轴系统的组成与分类 (8)5.2 主轴电动机及其控制 (9)5.3 主轴系统的调速与制动 (9)第6章数控机床的数控系统 (9)6.1 数控系统的组成与功能 (9)6.1.1 输入输出设备 (9)6.1.2 处理单元（CPU） (10)6.1.3 存储器 (10)6.1.4 位置控制单元 (10)6.1.5 伺服驱动单元 (10)6.1.6 可编程逻辑控制器（PLC） (10)6.1.7 功能概述 (10)6.2 数控系统的硬件结构 (10)6.2.1 处理单元（CPU） (10)6.2.2 存储器 (10)6.2.3 位置控制单元 (10)6.2.4 伺服驱动单元 (10)6.2.5 输入输出接口 (11)6.2.6 可编程逻辑控制器（PLC） (11)6.3 数控系统的软件结构 (11)6.3.1 系统软件 (11)6.3.2 应用软件 (11)6.3.3 驱动软件 (11)6.3.4 中间件 (11)6.3.5 数据库 (11)6.3.6 用户界面 (11)第7章数控机床的故障诊断与维修 (11)7.1 数控机床故障诊断方法 (11)7.1.1 望诊法 (11)7.1.2 听诊法 (12)7.1.3 问诊法 (12)7.1.4 检测法 (12)7.2 数控机床的维修流程与技巧 (12)7.2.1 维修流程 (12)7.2.2 维修技巧 (12)7.3 常见数控机床故障案例分析 (13)第8章数控加工工艺 (13)8.1 数控加工工艺的基本概念 (13)8.2 数控加工工艺的制定与优化 (13)8.3 数控加工工艺参数的确定 (14)第9章数控加工编程实例 (14)9.1 车削加工编程实例 (14)9.1.1 零件分析 (14)9.1.2 编程步骤 (14)9.1.3 加工程序 (14)9.2 铣削加工编程实例 (15)9.2.1 零件分析 (15)9.2.2 编程步骤 (15)9.2.3 加工程序 (15)9.3 钻削加工编程实例 (16)9.3.1 零件分析 (16)9.3.2 编程步骤 (16)9.3.3 加工程序 (16)第10章数控技术在现代制造业的应用 (17)10.1 数控技术在汽车制造业的应用 (17)10.2 数控技术在航空航天制造业的应用 (17)10.3 数控技术在模具制造业的应用 (18)10.4 数控技术在精密加工领域的应用 (18)第1章数控技术概述1.1 数控技术基本概念数控技术，即数字控制技术，是一种采用数字信息对机械运动进行控制的技术。
《数控技术及应用》课件 (7)
8 I 0.5 I 3.5 I 6.5
9
I 0.6
I 3.6
I 6.6
10 I 0.7 I 3.7 I 6.7
11
I 1.0
I 4.0
I 7.0
12 I 1.1 I 4.1 I 7.1
13
I 1.2
I 4.2
I 7.2
14 I 1.3 I 4.3 I 7.3
15
I 1.4
I 4.4
I 7.4
第9章 数控系统应用电气设计
9.1 数控系统的硬件连接
9.1.1 数控系统的硬件
数控系统的硬件组成：
4、Mini手持单元
订货号：6FC2007-1AD03 (1.5m 螺旋线）
6FC2007-1AD13 (5m 直线）
Mini手持单元通过转接插头连接到系统，转
接插头
订货号：6FX2006-1BG20(含预装电缆）
6FX2006-1BG03(不含预装电缆）
注：可与西门子机床控制面板直接连接
(不占用PP72/48D PN),也可选用连接到
PP72/48D PN。
图9-5 Mini手持单元
第9章 数控系统应用电气设计
9.1 数控系统的硬件连接
9.1.1 数控系统的硬件
数控系统的硬件组成： 5、收发短信功能的SINAUT MD720-3GSM/GPRS
9.4.1 需求机床的基本功能 9.4.2 确认数控系统订单
9.5 电气原理图设计案例分析
9.6 机床操作面板设计
第9章 数控系统应用电气设计
9.1 数控系统的硬件连接
9.1.1 数控系统的硬件
数控系统的硬件组成： 1、NC部分 828D PPU按性能分为三种：PPU240/241(基本型)、
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2）刀具布置
• 三把刀具：
Ⅰ号刀：外圆车刀 Ⅱ号刀：切槽刀 Ⅲ号刀：螺纹车刀
二、自动编程
1.自动编程概述 2.APT自动变成系统 3.自动编程技术的发展
1.自动编程的概述
• 自动编程系统的组成和工作原理 • 自动编程系统的种类
1）自动编程系统的组成和工作原理
• 组成：计算机软件 硬件 外围设备 • 工作过程：
二、机床坐标系与工件坐标系
• 机床坐标系 • 工件坐标系 • 机床坐标系与工件坐标系的关系
1.机床坐标系
• • • •
机床固有的坐标系，利用机械结构确定的。 机床原点（机械原点、机械零点） 立式铣床的机械原点 卧式车床的机械原点
2.工件坐标系
• 工件坐标系的作用 • 工件原点 • 工件原点的选择
B.静止的工件
• 先将工件坐标系固定在适当位置，假定工件不动而刀具运
动。
Ｃ.直线近似
• 当工件轮廓是曲线时，用微小直线段去代替。——插补原
理
3.自动编程技术的发展
• 会话式的自动编程系统 • 图形编程系统 • 数字化技术编程
A.工件源程序
• 由一些基本符号、字母、数字组成的具有一定语法的，描述工件几何
形状、尺寸以及几何元素之间相互关系、刀具运动轨迹和工艺参数的 数控语言。
B.输入编译
• 一套预先存在系统中，用来把工件源程序转换成系统能够
识别和处理的软件。
C.数学处理
• 根据工件源程序计算刀具和工件相对运动轨迹的。
2.2 X轴正方向
• 立式数控铣床：
•
刀具在Z轴基准点右边的方向为正方向。 数控车床： 刀具远离工件中心线的方向为正方向。
2.3回转运动的方向
• 回转坐标的确定：
绕 X Y Z 轴的回转运动分别为 A B C
• 回转坐标正方向：用右手去握直线坐标，拇指指向坐标正向，四指
指向即为回转坐标的正向 • C轴，机床的主轴本身带有伺服控制即C轴加工。
D.后置处理
• 把主信息处理结果再转换成机床所需要的信息。
E.信息的输出
• 将后置信息处理输出制作成数控带，便于数控机床的输入。
2.APT自动编程系统
1）基本思路 2）工件源程序的组成 3）编程示例 4）后置处理程序
1）基本思路
• 控制面 • 静止的工件 • 直线近似
A.控制面
APT用三个面确定刀具运动轨迹： 导动面——引导刀具在指定公差范围内运动； 工件面——控制刀具的高度 停止面——指定切削运动停止的
数控技术及应用
课程代码：2195
第三节 数控机床的坐标系
一、数控机床的坐标轴 二、机床坐标系与工件坐标系
一、数控机床的坐标系
• 坐标轴的指定 • 坐标轴的运动方向 • 回转运动的回转方向
1.坐标轴的指定
• • • •
坐标轴指定的顺序：Z X Y Z轴——主轴轴线 X轴——垂直于Z轴，水平轴，平行于工件装夹平面 Y轴——垂直于Z轴和X轴
3.机床坐标系与工件坐标系的关系
• 调整点 • 工件安装
第四节 手工和自动编程
• 手工编程 • 自动变成
一、手工编程
1.点位加工程序 2.铣削加工程序 3.车削加工程序
1.点位加工程序
在图示零件上加工孔，要求： 1）经济型数控机床； 2）空的位置采用绝对尺寸标注； 3）尺寸用脉冲当量表示（机床的脉冲当量0.01mm ）； 4）主轴的开、关均由手动控制。
2.铣削加工程序
铣削图示工件，要求： 1）具有刀具直径补偿和刀具偏置功能； 2）刀具补偿用代码D指定； 3）刀具直径φ20mm； 4）刀具偏置号01，偏置值为+10.0mm。
3.车削加工程序
车削图示零件： 1）工艺路线； 2）刀具布置 3）选用机床
1）工艺路线
• 车削外轮廓 • 切槽 •• Z轴 • X轴 • Y轴
的运动方向
增大工刀具和弓箭间距离的方向
2.1 Z轴运动方向
• 立式的数控铣床： •
以工件表面作为基准，当刀具位于工件表面上方时为正方 向，当刀具切入工件时为负方向。 数控车床： 以工件最远端面为基准，沿床身远离工件的方向为正方向。