数控机床原理及其应用.
CNC数控机床的原理和应用
CNC数控机床的原理和应用随着科技的不断进步和发展，工业生产也在不断向着自动化和智能化的方向发展。
CNC数控机床就是在这一背景下应运而生的，它能够大大提高生产效率和生产质量，也成为了工业生产中不可或缺的一部分。
本文将从CNC数控机床的原理和应用两个方面，详细介绍CNC数控机床的相关内容。
1. CNC数控机床的原理CNC数控机床是一种高精度、高效率的机床，它采用数字计算机控制技术，在加工过程中实现自动化、高精度、高效率的加工。
CNC数控机床与传统机床最大的不同点在于控制系统的不同，CNC数控机床通过计算机程序自动生成加工程序，再经过控制器和执行机构的控制来实现加工。
接下来，我们将从控制系统、加工程序等几方面来详细了解CNC数控机床的原理。
1.1 控制系统CNC数控机床的控制系统分为硬件和软件两部分。
硬件包括计算机、控制器、驱动器、传感器等，而软件则包括操作系统、加工程序、G代码等。
计算机是CNC数控机床的核心，它负责生成加工程序、运行控制器、控制执行机构等工作。
控制器则负责将计算机生成的指令传输给执行机构和传感器，以达到加工的目的。
驱动器则是将控制器的电信号转化为机床驱动系统所需的运动控制信息，从而控制机床的运动。
传感器则可以对工件进行检测和测量，从而与控制器沟通，实现自动化控制。
1.2 加工程序加工程序是CNC数控机床最重要的部分，它是由计算机根据工件要求自动生成的。
加工程序通常包括直线、圆弧、螺旋等基本图形的描绘，以及加工参数、进给速度、主轴转速、切削深度等控制指令。
1.3 G代码G代码是指控制机床进行加工的指令，是CNC数控机床的重要组成部分。
它包括了机床控制、运动控制、切削参数等多个部分，具体内容由加工程序自动生成。
2. CNC数控机床的应用CNC数控机床是现代工业生产中不可或缺的一部分，它广泛应用于机械制造、工业自动化、汽车制造、航空航天、船舶制造等领域。
下面我们将从机械制造、汽车制造、船舶制造三个方面，来详细了解CNC数控机床的应用。
数控机床原理及应用作业
数控机床原理及应用作业一、概念题：1.数控机床CNC(数控机床)是计算机数字控制机床(Computer number control)的简称，是一种装有程序控制系统的自动化机床。
该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序，并将其译码，从而使机床动作并加工零件。
2.伺服驱动进给系统伺服驱动系统（Servo System）简称伺服系统，是一种以机械位置或角度作为控制对象的自动控制系统，例如数控机床等。
3.走刀路线数控加工过程中刀具相对于被加工工件的运动轨迹4.数控机床编程按数控机床规定的代码和程序格式，将工件的尺寸、刀具运动中心轨迹、位移量、切削参数以及辅助功能（换刀、主轴正反转、冷却液开关等）编制成加工程序，再把程序内容记录在控制介质（如穿孔纸带、磁带、磁盘等），然后输入到数控机床的数控装置中，由数控装置指挥机床自动地加工零件。
这种从零件图的分析到制成控制介质的全部过程叫数控机床编程。
5.刀具补偿刀具补偿英文名称：cutter compensation 定义：通过切削点垂直于刀具轨迹的位移补偿，用来修正刀具实际半径或直径与其程序规定值之差。
简答：1.简述数控概念。
数字控制（Numerical Control NC）：简称数控，是用数字化信号对机床运动及其加工过程进行控制的一种方法。
2.简述数控机床工作原理。
数控机床进行加工，首先必须将工件的几何数据和工艺数据等加工信息按规定的代码和格式编制成数控加工程序，并用适当的方法将加工程序输入数控系统。
数控系统对输入的加工程序进行数据处理，输出各种信息和指令，控制机床各部分按规定有序地动作。
3.数控机床主要组成部分包括哪些。
⑴输入/输出设备，⑵计算机数控装置CNC，⑶伺服系统（能源中心，包括主轴伺服驱动系统、进给伺服驱动系统），⑷PLC与机床I/O 电路装置，⑸操作面板，⑹机床本体。
4.常用数控机床分类有哪些。
⑴按工艺用途（机床类型）分类切削加工类：数控镗铣床、数控车床、数控磨床、加工中心、数控齿轮加工机床、FMC等。
数控机床是做什么的工作的
数控机床是做什么的工作的数控机床是一种通过微型计算机或者专用芯片控制的自动化机床，它在现代工业生产中扮演着至关重要的角色。
数控机床的主要作用是根据预设的程序控制工件在三维空间的位置和方向，利用不同的刀具完成各种加工操作，从而生产出精确的工件。
下面将着重介绍数控机床在工业生产中的应用及其工作原理。
数控机床的应用数控机床广泛应用于各种工业领域，特别是在汽车、航空航天、模具制造等领域中得到了大量的应用。
数控机床可以进行各种复杂的加工操作，如铣削、钻孔、车削、镗孔等，能够高精度、高效率地完成加工任务。
通过不同的刀具和工艺参数设置，数控机床可以加工出各种形状和尺寸的工件，满足不同行业的需求。
数控机床的工作原理数控机床的工作原理主要包括以下几个方面：1.编程：数控机床的工作是基于预先编写好的加工程序进行的。
加工程序是由工程师根据工件的要求编写的，包括加工路径、加工速度、进给速度等信息。
2.传感器：数控机床配备有多种传感器，如编码器、传感器等，用于检测工件位置、刀具位置、工件表面质量等信息，以保证加工的精度和质量。
3.控制系统：数控机床的控制系统包括硬件和软件两部分，硬件主要是控制器和执行器，软件则是控制程序。
控制系统根据预设的程序指令，控制机床沿着预定的路径进行加工操作。
4.执行部件：数控机床的执行部件包括主轴、伺服马达、导轨等。
主轴提供旋转动力，伺服马达提供高精度的位移控制，导轨保证刀具运动的准确性。
通过上述工作原理，数控机床可以实现自动化、高效率、高精度的加工，大大提升了工件的加工质量和生产效率。
总结数控机床是现代工业生产中不可或缺的重要设备，它通过编程控制、传感器检测、控制系统控制和执行部件实施，实现了高精度、高效率的加工操作。
数控机床的应用范围广泛，推动了工业生产的自动化和数字化发展，为制造业的发展做出了积极贡献。
数控机床的工作原理及工作过程
数控机床的工作原理及工作过程一、数控机床的工作原理数控机床是一种利用数字控制系统来控制机床运动和加工过程的机床。
其工作原理主要包括以下几个方面：1. 数字控制系统：数控机床的核心是数字控制系统，它由硬件和软件两部分组成。
硬件包括中央处理器、存储器、输入输出接口等，软件则包括数控程序和操作界面。
数字控制系统能够接收用户输入的加工程序，并根据程序指令控制机床的运动和加工过程。
2. 伺服系统：伺服系统是数控机床中的重要组成部分，它通过控制电机的转速和位置来实现机床的运动。
伺服系统由伺服电机、编码器、放大器等组成，通过接收数字控制系统发送的指令，控制电机的转速和位置，从而实现机床的定位和运动控制。
3. 传感器：传感器用于检测机床的运动状态和加工过程中的工件位置。
常用的传感器包括光电开关、接近开关、编码器等。
传感器将检测到的信号传输给数字控制系统，系统根据信号进行判断和控制，保证机床的准确运动和加工。
4. 机床结构：数控机床的工作原理还与机床的结构密切相关。
常见的数控机床包括铣床、车床、钻床等，它们的结构和工作原理各不相同。
但无论是哪种类型的数控机床，都需要通过数字控制系统控制伺服系统，实现机床的运动和加工。
二、数控机床的工作过程数控机床的工作过程可以分为以下几个步骤：1. 加工程序编写：操作人员根据工件的要求和加工工艺，编写加工程序。
加工程序是一段由数字控制系统识别的代码，它包含了机床的运动路径、切削参数等信息。
2. 加工程序输入：将编写好的加工程序输入到数字控制系统中。
可以通过键盘、U盘等方式将程序传输到数字控制系统中。
3. 机床准备：操作人员根据加工程序的要求，对机床进行准备工作。
包括安装夹具、刀具、工件等，调整机床的工作台和刀具的位置。
4. 数控机床设置：操作人员根据加工程序的要求，对数字控制系统进行设置。
包括设定加工速度、进给速度、切削深度等参数。
5. 启动机床：操作人员启动数字控制系统，机床开始按照加工程序进行工作。
数控机床的工作原理及应用
数控机床的工作原理及应用
一、数控机床的工作原理
1. 数控机床通过计算机控制,按照加工程序对工件进行自动化加工。
2. 在计算机存储器内预先编制加工程序,并将程序以数字信号的形式输入数控设备。
3. 数控设备将数字信号解码,变换为机床可以执行的位置、速度等控制信号。
4. 这些信号通过执行机构驱动机床的主轴、Fixture等进行自动加工。
5. 在加工程序控制下,机床精确执行各种turning、drilling、milling等动作。
6. 通过程序可以重复加工复杂工件,不需要人工直接操作。
二、数控系统的组成
1. 程序存储器:存储加工程序,如打孔程序、铣槽程序。
2. 程序译码器:将程序转换为机床可执行的控制信号。
3. 驱动器:控制主轴转速、进给速率等。
4. 执行机构:带动主轴、Fixture等机械运动。
5. 反馈系统:监测执行效果,除错。
三、数控机床的应用
1. 高效自动化加工,提高加工精度。
2. 可连续不断地24小时运行,提高产量。
3. 加工复杂工件,实现多轴联动加工。
4. 编写灵活的加工程序,满足多品种和变批量需求。
5. 降低加工成本,广泛应用于航空、航天、汽车等制造业。
6. 一台数控机床可替代多台普通机床,降低设备投资。
综上所述,数控机床通过执行存储的数字化程序实现自动化加工,可连续高效加工复杂工件,大幅提高加工效率和质量,是现代制造业不可缺少的先进设备。
数控机床的工作原理及工作过程
数控机床的工作原理及工作过程一、工作原理：数控机床是一种通过计算机控制系统来实现工件加工的机床。
其工作原理主要包括以下几个方面：1. 程序控制：数控机床通过预先编写的加工程序来控制工件的加工过程。
这些程序包含了工件的几何形状、尺寸、加工工艺等信息。
2. 信号传递：计算机控制系统将加工程序转化为相应的电信号，并通过数控装置传递给各个执行部件，如伺服机电、液压系统等。
3. 运动控制：数控机床通过控制伺服机电的运动来实现工件的加工。
伺服机电通过接收数控装置传递的指令，控制工件在各个坐标轴上的运动。
4. 反馈控制：数控机床通过传感器来实时监测工件的位置、速度等参数，并将这些信息反馈给数控装置，以便及时调整运动控制。
二、工作过程：数控机床的工作过程可分为以下几个步骤：1. 加工程序编写：根据工件的几何形状、尺寸等要求，使用专门的编程软件编写加工程序。
程序中包含了工件的加工路径、切削参数等信息。
2. 加工程序输入：将编写好的加工程序通过外部存储设备（如U盘）或者网络传输等方式输入到数控机床的控制系统中。
3. 工件装夹：根据加工程序的要求，将待加工的工件装夹在数控机床的工作台上，并进行固定。
4. 加工参数设置：根据加工程序的要求，设置切削速度、进给速度、切削深度等加工参数，以确保工件能够按照预定的要求进行加工。
5. 启动机床：按照操作规程启动数控机床，使其进入工作状态。
6. 运行加工程序：通过数控装置控制伺服机电的运动，使工件按照加工程序中定义的路径进行加工。
同时，数控装置会实时监测工件的位置、速度等参数，并根据反馈信息进行调整。
7. 加工完成：当工件按照加工程序的要求完成加工后，数控机床会自动住手运行，并发出相应的提示信号。
8. 工件取出：将加工完成的工件从数控机床上取出，进行下一步的处理或者检验。
总结：数控机床通过计算机控制系统实现工件的精确加工。
其工作原理包括程序控制、信号传递、运动控制和反馈控制等。
工作过程包括加工程序编写、加工程序输入、工件装夹、加工参数设置、启动机床、运行加工程序、加工完成和工件取出等步骤。
数控原理及应用课程设计
数控原理及应用课程设计数控原理及应用是一门针对数控加工技术进行系统性讲解的课程，旨在通过理论学习与实际操作相结合的方式，使学生全面掌握数控机床的基本原理、操作方法以及编程技能，从而为其未来的职业发展打下坚实的基础。
在这门课程的学习中，学生将会接触到很多重要的概念和知识点，其中最核心的就是数控编程。
数控编程是数控技术的核心，是将一般的加工工作转化为数学语言和符号体系的过程，是数控加工的基础和前提。
因此，数控编程在数控原理及应用课程设计中占有非常重要的地位。
讲解数控编程需要学生先了解数控机床的结构和工作原理。
数控机床由控制系统、驱动系统和机械系统三部分组成。
控制系统实现对机床加工过程的监控和控制，其核心是数控程序；驱动系统负责使机床的各个轴向运动，包括坐标轴缺省运动控制和闭环控制等；机械系统则是机床的物理结构，负责实现加工过程中工件和刀具之间的运动。
这种结构分解思想有利于学生对数控编程的理解和指导。
关于数控编程的讲解，通常从两个方面入手：编程语言和编程规范。
编程语言是指数控程序中使用的语言及其语法，常见的有G代码、M代码和T代码等。
编程规范则是指编程中的一些常规标准，包括数值格式、数值精度、点位编程和插补编程等。
针对不同的加工任务和具体的机床类型，数控编程也需要进行有针对性的调整。
例如：针对不同的加工类型和工件形状，需要采用不同的加工路径和程序结构；针对不同的机床类型，需要适当调整编程参数和机床运行状态等。
数控原理及应用课程设计中，除了数控编程的讲解以外，还需要学生进行实际的操作。
通过探索数控机床的各部分，学生可以更深入地理解数控技术和编程原理，同时也可以提高他们的操作技能和安全意识。
在实际操作中，学生需要注意操作流程、工件固定、刀具安装和刀具补偿等问题，确保加工质量和安全运行。
总之，数控原理及应用课程设计涉及的知识点非常广泛，需要学生具备扎实的数学和物理基础，同时也需要有编程和机械加工方面的实践经验。
机床数控原理及应用--绪论 ppt课件
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五、数控机床的分类
数控机床规格繁多，据不完全统计已有400多个品种规格。可 以按照多种原则来进行分类。但归纳起来，常见的是以下面4种 方法来分类的。
1. 按工艺用途分类 2. 按运动轨迹分类 3. 按伺服系统的控制方式分类 4. 按数控装置分类
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1. 按工艺用途分类
• 一般数控机床：车铣镗钻磨等，功能与通用机床相似；但是可以加工复杂形状的 零件。
滚动部件
刀库和机械手、数控机床的工作原理
数控机床加工零件,首先要将被加工零件的图样及工艺信息数字化 ,用规定的代码和程序格式编写加工程序,然后将所编写的程序指令输 入到机床的数控装置中.数控装置再将程序(代码)进行译码、运算，向 机床各个坐标的伺服机构和辅助控制装置发出信号，驱动机床各运动 部件，控制所需要的运动，最后加工出合格零件。
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三、数控机床的组成
常用的伺服元件
步进电机 直流伺服电机 交流伺服电机
常用的检测元件
编码盘 光栅
磁珊
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三、数控机床的组成
4、机床 早期采用通用车床，现在采用了新的加强刚性、减小热变形、
提高精度等方面的技术使其发生了很大的变化。 目前已模块化生产，分为六大块
数控系统
主轴单元
数控刀架和转台
• 软件控制数控机床（CNC） 主要功能由软件实现，软件模块
扩展
化，便于
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六、数控机床的特点及优势
（1）采用了高性能的主轴及伺服传动系统，机械结构
1. 设得计到特简化点，传动链较短；
（2）为了使连续性自动化加工，机械结构具有较高 的 动 态刚度及耐磨性，热变形小；
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数控机床原理与系统
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§3-1 CNC系统的结构及组成
二、CNC系统软件
2. 插补运算及位置控制程序
插补 根据不同的插补方法计算出下一步的进给量，并 输出给位置控制系统，位置控制还需要进行误差补偿、 增益调整等。 实时性要求高。可采用粗插补和精插补结合 位置控制 位置控制的主要任务是在每个采样周期内，将插 补计算出的理论位置与实际反馈位置相比较，用其插 值去控制进给电机。还要完成位置回路增益调整、各 坐标方向的螺距误差补偿和反响间隙补偿。
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§3-2 计算机数控系统硬件结构
一、CNC系统的硬件构成特点
整体式、分体式 大板式结构、模块化结构 单微处理器、多微处理器
二、单微处理器结构
一个微处理器完成所有的功能 采用总线结构 结构简单，易于实现 功能受限制
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§3-2 计算机数控系统的硬件结构
4. 系统管理程序
对各功能程序进行调度，是整个系统协调工作。
5. 诊线 离线
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§3-1 CNC系统的结构及组成
三、计算机数控系统的特点
1. 灵活性 2. 通用性 3. 可靠性 4. 易于实现许多复杂的功能 5. 使用维修方便
方框图
CNC控制器
指令输入
计算机
硬件电路
伺服系统
数控机床
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§3-1 CNC系统的结构及组成
一、CNC系统的定义及结构
系统方框图
C P U
存 储 器
手动 数据 输入 显示 单元 接口
纸 带 输 入 机 接 口
纸 带 穿 孔 机 接 口
数 据 输 入 接 口
数 据 输 出 接 口
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§3-1 CNC系统的结构及组成
二、CNC系统软件
1. 输入数据处理程序
接收零件加工程序，并进行翻译、整理，按照一 定的格式存放，有些数控系统还进行刀补、插补、速 度控制的预计算。 实时性要求不高，输入数据处理充分些，可减轻 实时控制（插补、位置控制）的负担。 输入：多种接口，均产生中断请求 译码：语法检查、加工程序存放等 数据处理：刀补、速度计算、辅助功能的处理等
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§3-1 CNC系统的结构及组成
二、CNC系统软件
3. 速度控制程序
目的是控制脉冲分配的速度，与插补计算方法有 关；速度突变时，自动进行加减速控制。 速度控制的常用方法 软件方法 硬件定时器
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§3-1 CNC系统的结构及组成
二、CNC系统软件
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§3-3 CNC系统软件结构及控制
二、CNC系统的控制软件结构特点
2. 实时中断处理
满足时实性和多任务的要求，中断结构决定了系 统软件结构 外部中断 内部定时器中断 硬件故障中断 程序性中断
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§3-3 CNC系统软件结构及控制
三、CNC系统的控制软件及其工作过程
三、多微处理器结构
1. 结构特点
性能价格比高 采用模块化结构具有良好的适应性和扩展性 可靠性高 硬件易于组织规模化生产
2. 典型结构
共享总线结构 共享存储器结构
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§3-3 CNC系统软件结构及控制
一、CNC系统的软硬件组合类型
按照插补器可分为三种： 完全硬件插补器 软硬件插补器 完全软件插补器
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§3-3 CNC系统软件结构及控制
二、CNC系统的控制软件结构特点
1. 多任务并行处理
多任务
输入 I/O处理 显示 诊断 译码 刀补 速度处理 插补 初始化 诊断 插补 准备 显示 I/O 位控 输入 键盘
输入 显示
诊断
译码
插补
控制
I/O
刀补
速度 处理 位置 控制
管理
三、CNC系统的控制软件及其工作过程
2. 译码
将输入的零件程序数据翻译成数控系统所能识别 的语言，有硬件译码（并行，快）和软件译码（串行、 相对慢一些）。 功能是把程序段中的各数据根据前后文字地址送 到相应的缓冲寄存器中。每个字符译码过程： 建立格式标志 确定存放地址 确定调用“数码转换次数”
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输入、译码、预计算、插补计算、输出、管理与诊断
1. 输入
输入设备：阅读机、磁带机、磁盘、键盘 输入方式：中断，有相应的中断服务程序 功能：奇偶校验、操作数是否超限、字地址顺序、 字地址格式、信息完整性、输入设备控制、将零 件程序存入零件程序存储器
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§3-3 CNC系统软件结构及控制
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§3-3 CNC系统软件结构及控制
三、CNC系统的控制软件及其工作过程
3. 预计算
减轻插补程序的负担，提高系统实时性。包括： 刀具长度补偿计算、刀具半径补偿计算、象限、进给 方向判断、进给速度换算、机床辅助功能判断等。 进给速度的控制方法： 程序延时法：占用CPU资源 中断法：定时器中断 时间分割法：闭环、半闭环 加减速过程需要考虑
第三章 CNC系统结构及方法
CNC系统组成及特点 计算机数控系统硬件结构 CNC系统软件结构及控制 CNC系统常见外设及接口 CNC系统实例
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§3-1 CNC系统的结构及组成
一、CNC系统的定义及结构
定义
CNC是用一个存储程序的计算机，按照存储在计算 机内的控制程序去执行数控装置的一部分或全部功能， 在计算机之外的唯一装置是接口。 CNC与NC的区别
CNC 系统
控制
插补
中断 优先 级从 高到 低
位置控制
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§3-3 CNC系统软件结构及控制
二、CNC系统的控制软件结构特点
1. 多任务并行处理
并行处理 指计算机在同一时间内完成两种或两种或两 种以上相同性质或性质不同的工作 多CPU、串——并转换 资源分时共享 资源重叠流水处理
零 件 程 序 存 储 器
位置 控制 单元 放 大 器 D/A 转换 速度 控制 单元
模 拟 主 轴 输 出
C R T 接 口
盒 式 磁 带 机 接 口
旋转式感 应同步器 数控机床原理与系统 西工大机电学院
D/A 转 换
旋转变压器
直流电机
§3-1 CNC系统的结构及组成
二、CNC系统软件
输入数据处理程序 插补运算及位置控制程序 速度控制程序 系统管理程序 诊断程序