数控机床组成及数字控制原理
数控机床各组成部分结构及控制原理

F≥0,则进给+x 若
F<0,则进给+y
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6
用递推法简化计算方法
结论:第一象限
F 0 F 0
x y
F F ye F F xe
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3. 终点判别
总步长法:N X e Ye
单边计数法:N maxXe , Ye
坐标计数法 长边坐标计数法
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迹上伸长或缩短一个刀具半径。
刀具半径补偿进行:
❖ 维持所建立的刀补状态,直至撤消。刀具中心轨迹始 终偏离编程轨迹一个刀具半径值的距离。
撤消刀具半径补偿: ❖ 刀具撤离工件,返回起刀点。用G40。
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3.刀具半径补偿计算
直线刀具补偿计算(考虑推导过程) X’=X+△X Y’=Y+△Y △X=r.sinα △Y=-r.cosα X’=X+r.Y/(X2+Y2)0.5 Y’=Y-r.Y/(X2+Y2)0.5
问题:当尖角过渡为内轮廓时,会出现工件的 过切现象。引入C功能刀具半径补偿。
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4. C功能刀具半径补偿
C刀补是为解决上述尖角过渡问题而设计的,专门处理 两个程序段间转接的各种情况。
在C刀补中,为了避免下一段加工轨迹对本段加工轨迹 的影响,在计算本程序段的刀具中心轨迹时,提前将下 一段程序读入,根据它们之间转换的具体情况,做出适 当地处理。
2 数控机床各组成部分的结构及其控制原理
课程内容
❖ 2.1 数控系统的控制原理 ❖ 2.2 计算机数控装置 ❖ 2.3数控机床的位置检测装置 ❖ 2.4 数控机床的进给伺服系统 ❖ 2.5 数控机床的主轴驱动及其机械结构 ❖ 2.6 可编程序控制器在数控机床上的应用
数控机床各个组成部分的工作原理及结构

数控机床各个组成部分的工作原理及结构第一节输入装置输入装置是整个数控系统的初始工作机构,它将准确可靠的接收信息介质上所记录的“工程语言"、运算及操作指令等原始数据,转为数控装置能处理的信息,并同时输送给数控装置。
输入信息的方式分手动输入和自动输入。
手动输入简单、方便但输入速度慢容易出错。
现代数控机床普遍采用自动输入,其输入形式有光电阅读机、磁带阅读机及磁盘驱动器以及无带自动输入方式.其它输入方式:1。
无带自动输入方式在高档数控机床上,设置有自动编程系统和动态模拟显示器(CRT).将这些设备通过计算机接口与机床的数控系统相连接,自动编程所编制的加工程序即可直接在机床上调用,无需经制控制介质后再另行输入。
2。
触针接触式阅读机输入方式又称为程控机头或电报机头,结构简单,阅读速度较慢,但输入可靠、价格低廉故在部分线切割机床加工中仍在用。
3。
磁带、磁盘输入方式磁带输入方式进行信息输入,其信息介质为“录音"磁带,只不过录制的不是声音,而是各种数据。
加工程序等数据信息一方面由微机内的磁盘驱动器“写入”磁盘上进行储存,另外也由磁盘驱动器进行阅读并通过微机接口输入到机床数控装置中去。
第二节数控装置数控装置是数控机床的核心,数控机床几乎所有的控制功能(进给坐标位置与速度,主轴、刀具、冷却及机床强电等多种辅助功能)都由它控制实现。
因此数控装置的发展,在很大程度上代表了数控机床的发展方向。
数控装置的作用是接收加工程序等送来的各种信息,并经处理分配后,向驱动机构发出执行的命令,在执行过程中,其驱动、检测等机构同时将有关信息反馈给数控装置,经处理后,发出新的命令。
一、数控装置的组成1、数字控制的信息1)几何信息——是指通过被加工零件的图样所获得的几何轮廓的信息。
这些信息由数控装置处理后,变为控制各进给轴的指令脉冲,最终形成刀具的移动轨迹。
几何信息的指令,由准备功能G具体规定。
2)工艺信息———通过工艺处理后所获得的各种信息。
数控机床的组成及基本工作原理

数控机床的组成及基本工作原理数控机床是一种利用数字编程控制工作的机床。
它由三个基本部分组成:机械系统、传动系统和控制系统。
下面将详细介绍数控机床的组成和基本工作原理。
一、机械系统机械系统是数控机床的基础,它由床身、主轴箱、伺服系统等组成。
1.床身:床身是数控机床的基础,主要承载着机床其他部件。
床身通常由铸铁或钢板焊接而成,具有较高的强度和刚性,以保证机床的稳定性。
2.主轴箱:主轴箱包含了主轴系统和进给系统,主轴通过驱动系统将切削工具与工件连接,实现切削加工。
进给系统控制工件在X、Y、Z三个方向上的运动,使切削工具能沿指定路线精确地切削工件。
3.伺服系统:伺服系统负责控制切削工具和工件的相对运动。
它由伺服电机、伺服控制系统、逆变器和编码器等组成。
伺服电机通过接受数控系统发送的控制信号,精确控制机床的位置和速度,从而实现精确的切削加工。
二、传动系统传动系统负责传递电能和运动,将数控机床的控制信号传递给各个运动部件。
主要由电源、变频器、伺服电机、传感器等组成。
1.电源:电源为数控机床提供所需的电能。
通常使用三相交流电源。
2.变频器:变频器将交流电源转换为直流电源,以满足数控机床的要求。
3.伺服电机:伺服电机是数控机床的关键部件,它负责实现机床的精准运动。
伺服电机通常由电动机、编码器和速度控制器组成。
4.传感器:传感器用于检测机床各个部件的状态,将检测到的信号转换为电信号,反馈给数控系统。
三、控制系统控制系统是数控机床的大脑,它由数控装置、软件系统、输入输出设备等组成。
1.数控装置:数控装置是数控机床的核心,主要负责数控程序的编写和生成。
它接收操作员输入的加工参数和控制命令,经过处理之后发送给伺服系统。
3.输入输出设备:输入输出设备用于与数控装置进行交互。
常用的输入设备有键盘、鼠标和触摸屏;输出设备有显示器、打印机和数控机床本身。
基本工作原理:1.数控编程:操作员使用数控装置进行编程,编写出所需的加工程序。
数控机床的工作原理和组成结构

质
格式和代码编写出工件的加工程序,并存储在一种 载体上,如穿孔纸带、磁带、软磁盘等。
• 数控装置是数控机床的核心,其功能是接受输入的
加工信息,经过数控装置的系统软件和逻辑电路进
行译码、运算和逻辑处理,向伺服系统发出相应的
脉冲,并通过伺服系统控制机床运动部件按加工程
数
序指令运动。
控
装
置
• 伺服系统是数控系统的一个重要组成部分,它将数控装置送来 的脉冲运动指令信息进行放大,它相当于手工操作人员的手,
• 6.生产准备工作复杂 • 由于整个加工过程采用程序控制,数控加工的前期准备工作
较为复杂,包含工艺确定、程序编制等。 • 7.投资大,维修困难 • 数控机床是一种高度自动化机床,必须配有数控装置或电子
计算机,机床加工精度因受切削用量大、连续加工发热多等 影响,使其设计要求比普通机床更加严格,制造要求更精密, 因此数控机床的制造成本比较高。此外,数控机床属于典 型的机电一体化产品,控制系统比较复杂、技术含量高,一 些元器件、部件精密度 较高,同时一些进口机床的技术开 发受到条件的限制,所以对数控机床的调试和维修比较困难。
驱动机床的移动部件(刀架或工作台)按规定的轨迹和速度移
伺
动或精确定位,加工出符合图样要求的工件。伺服系统由
服
伺服驱动电路、功率放大电路、伺服与机床上执行部件和机械传动部件
组成数控机床的进给系统。
• 每个作进给运动的执行部件,都配有一套伺服驱动
系统。
• 数控系统的控制对象,是实现加工零件的执行部
数控机床的组成和工作原理
数控机床的介绍
• 数控机床是数字控制机床(Computer numerical control machine tools)的简称,是一种装有程序 控制系统的自动化机床。该控制系统能够处理具 有控制编码的程序,并将其译码,通过信息载体 输入数控装置。经运算处理由数控装置发出各种 控制信号,控制机床的动作,按图纸要求的形状 和尺寸,自动地将零件加工出来。数控机床较好 地解决了复杂、精密、小批量、多品种的零件加 工问题,是一种柔性的、高效能的自动化机床, 代表了现代机床控制技术的发展方向,是一种典 型的机电一体化产品。
《数控机床原理》课件

02
数控机床的工作原理
数控装置的工作原理
数控装置是数控机床的指挥中心,它按照输入的程序 指令,经过计算和处理后,输出脉冲信号给伺服系统
,控制机床各部分按规定的动作进行加工。
输标02入题
数控装置主要由输入输出装置、数控装置和主控制装 置组成。
01
03
数控装置根据输入的加工程序进行计算和处理,输出 脉冲信号给伺服系统。
数控机床的环保措施
01
02
03
减少噪音污染
优化机械部件的设计和装 配工艺,降低数控机床运 行时的噪音。
控制废气排放
采用低污染的液压和润滑 系统,减少废气的排放。
废弃物处理
建立废弃物分类处理系统 ,对油污、金属屑等废弃 物进行妥善处理,以减少 对环境的污染。
数控机床的能效管理与节能技术
能源监测与控制
确定加工工艺
根据图纸和加工要求,确定加 工的顺序、刀具、切削参数等
。
建立坐标系
根据工件和机床的实际情况, 建立合适的坐标系,以便描述 刀具的运动轨迹。
编写加工程序
根据加工工艺和坐标系,使用 数控编程语言编写加工程序。
程序调试和优化
在数控机床上对加工程序进行 试运行,检查程序的正确性和 加工效果,根据需要进行调整
通过能源监测系统实时监 测数控机床的能耗情况, 实现能源的有效控制和管 理。
高效传动系统
采用高效传动部件,如高 精度轴承和齿轮,降低机 械损失和能耗。
空调节能技术
合理利用数控机床内部的 空调系统,保持适宜的工 作温度,降低能耗。
感谢您的观看
THANKS
写加工程序;自动编程指利用 CAD/CAM软件,通过计算机辅
助计算和生成加工程序。
简述数控机床工作原理

简述数控机床工作原理
数控机床是一种利用数字信号控制工作过程的机床,它通过计算机程序来控制机床运动和加工过程。
其工作原理主要包括以下几个方面:
1. 数字信号生成:通过输入控制指令,计算机生成相应的数字信号,用来控制机床的各个运动轴。
2. 运动控制:计算机将生成的数字信号发送给伺服系统,经过滤波和放大等处理后,控制伺服电机的转动。
伺服电机带动机床各个运动轴的运动,例如工作台的上下移动、主轴的旋转等。
3. 位置检测:在机床的各个运动轴上安装有位置传感器,用于实时检测运动轴的位置,并反馈给计算机。
计算机通过比较实际位置与期望位置之间的差别,可以调整控制信号,达到精确的位置控制。
4. 加工过程控制:计算机根据预先编写好的工艺程序,控制机床进行具体的加工操作。
例如,在铣床上,计算机发送合适的指令来控制铣刀的进给速度、切削深度、切削方向等参数,实现加工操作。
5. 刀具管理:数控机床通常配备自动换刀系统,计算机可以通过控制自动刀库,实现刀具的自动更换和选择。
这使得数控机床可以在不同的加工需求下,灵活选择合适的刀具。
总的来说,数控机床工作原理就是通过计算机的控制,利用数
字信号控制伺服系统,使得机床的各个运动轴按照预定的规律移动,从而实现精确的加工操作。
数控机床的组成与基本工作原理

1.2 数控机床的组成及基本工作原理一、数控机床组成数控机床由:程序、输人/输出装置、CNC单元、伺服系统、位置反馈系统、机床本体组成。
1、程序的存储介质,又称程序载体1)穿孔纸带(过时、淘汰);2)盒式磁带(过时、淘汰);3)软盘、磁盘、U盘;4)通信。
2、输人/输出装置1)对于穿孔纸带,配用光电阅读机;(过时、淘汰);2)对于盒式磁带,配用录放机;(过时、淘汰);3)对于软磁盘,配用软盘驱动器和驱动卡;4)现代数控机床,还可以通过手动方式(MDI方式);5)DNC网络通讯、RS232串口通讯。
3、CNC单元CNC单元是数控机床的核心,CNC单元由信息的输入、处理和输出三个部分组成。
CNC单元接受数字化信息,经过数控装置的控制软件和逻辑电路进行译码、插补、逻辑处理后,将各种指令信息输出给伺服系统,伺服系统驱动执行部件作进给运动。
其它的还有主运动部件的变速、换向和启停信号;选择和交换刀具的刀具指令信号,冷却、润滑的启停、工件和机床部件松开、夹紧、分度台转位等辅助指令信号等。
准备功能:G00,G01,G02,G03,辅助功能:M03,M04刀具、进给速度、主轴:T,F,S4、伺服系统由驱动器、驱动电机组成,并与机床上的执行部件和机械传动部件组成数控机床的进给系统。
它的作用是把来自数控装置的脉冲信号转换成机床移动部件的运动。
对于步进电机来说,每一个脉冲信号使电机转过一个角度,进而带动机床移动部件移动一个微小距离。
每个进给运动的执行部件都有相应的伺服驱动系统,整个机床的性能主要取决于伺服系统。
如三轴联动的机床就有三套驱动系统。
脉冲当量:每一个脉冲信号使机床移动部件移动的位移量。
常用的脉冲当量为0.001mm/脉冲。
5、位置反馈系统(检测反馈系统)伺服电动机的转角位移的反馈、数控机床执行机构(工作台)的位移反馈。
包括光栅、旋转编码器、激光测距仪、磁栅等。
(作业:让同学们网上查找反馈元件,下节课用5分钟自述所查容)反馈装置把检测结果转化为电信号反馈给数控装置,通过比较,计算实际位置与指令位置之间的偏差,并发出偏差指令控制执行部件的进给运动。
简述数控机床的加工原理

简述数控机床的加工原理
数控机床是根据数字信号控制的自动化加工设备,其加工原理主要包括以下几个方面:
1. 数控机床的控制系统:数控机床的控制系统由硬件和软件两部分组成。
硬件包括中央处理单元、输入输出设备、运动控制部分等,用于接收指令、处理数据、控制运动。
软件包括机床程序和工艺参数等,通过输入特定的代码和参数,确定加工路径和工艺要求。
2. 机床运动系统:数控机床的运动系统由主轴、进给轴和伺服系统组成,用于控制刀具和工件的运动。
主轴通过主轴驱动装置进行旋转,切削工具固定在主轴上,用于完成切削加工。
进给轴通过进给系统控制工件的相对移动,可以实现线性及旋转运动,以控制切削刀具的进给速度和位置。
3. 机床测量系统:数控机床的测量系统用于实时检测机床运动状态和工件尺寸,以保证加工质量。
常见的测量系统包括编码器、光栅尺、电容尺等,用于测量机床的位置、速度、角度等参数。
4. 加工过程控制:数控机床通过控制系统和测量系统实现对加工过程的监测和控制。
根据预设的工艺路径和参数,控制刀具的进给速度、切削深度、切削力等,以达到预期的加工效果。
总的来说,数控机床的加工原理是通过控制系统控制机床的运动和加工参数,实现对工件的精确切削加工。
通过数字化的控
制方式,可以提高加工精度和效率,扩大加工范围,提高生产自动化水平。
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1.1.2.数控机床组成
1.数控机床加工零件的过程
图1-1 数控加工过程示意图
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2.数控机床的组成
图1
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1.1.3.数控机床的分类
• 1.按工艺用途分类 • (1)金属切削类数控机床 • (2)金属成型类数控机床 • (3)特种加工及其它类型数控机床
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1.逼近处理
ΔLi = FΔt (i=1,2,…) 则当Δt → 0 时,折线段之 和接近曲线 L,即:
2.插补运算
且有:Fx = Δxi/Δt Fy = Δyi/Δt
图1-0 数控加工原理
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• 数控机床种类繁多,有钻铣镗床类、车削类、磨削类、 电加工类、锻压类、激光加工类和其他特殊用途的专用 数控机床等等,凡是采用了数控技术进行控制的机床统 称 NC 机床。
• ① 平面轮廓加工的数控机床 • ② 空间轮廓加工的数控机床
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• 3.按伺服系统的类型分类 • 根据有无检测反馈元件及其检测装置,机床的伺服系
统可分为开环伺服、闭环伺服和半闭环伺服。
• (1)开环控制数控机床 • (2)闭环控制数控机床 • (3)半闭环控制数控机床
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图1-4b 数控弯管机
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图1-4c 数控冲模回转头压力机
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图1-5b 数控电火花线切割机床
图1-5a 数控线切割机床
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图1-5c 数控激光切割机
• 1949年作为这一方案的主要承包者的帕尔森斯公司,正式接受美 空军委托,在麻省理工学院伺服机构试验室(Servo Mechanism Laboratory of the Massachusetts Institute of Technology)的协助下, 开始从事数控机床的研制工作。经过三年时间的研究,于1952年 试制成功世界第一台数控机床试验性样机。这是一台采用脉冲乘 法器原理的直线插补三坐标连续控制铣床(Cincinnati Hydromel), 这便是数控的第一代。
• 为了适应市场需求多变的形势,对现代制造业来说, 不仅需要发展车间制造过程的自动化,而且要实现从 市场预测、生产决策、产品设计、产品制造直到产品 销售的全面自动化。将这些要求综合,构成的完整的 生产制造系统,称为计算机集成制造系统( computer Integrated Manufacturing system-CIMS ),CIMS将一个 工厂的生产、经营活动进行了有机的集成,实现了更 高效益、更高柔性的智能化生产,是当今自动化制造 技术发展的最高阶段。
• 在加工中心的基础上,通过增加多工作台(托盘)自动 交换装置( Auto Pallet changer-APC )以及其他相关装 置,组成的加工单元称为柔性加工单元( Flexible Manufacturing Cell-FMC )。
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• 在 FMC 和加工中心的基础上,通过增加物流系统、工 业机器人以及相关设备,并由中央控制系统进行集中、 统一控制和管理,这样的制造系统称为柔性制造系统 ( Flexible Manufacturing System-FMS )。
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图1-5d 数控等离子切割机
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图1-5f 柔性三坐标测量臂
图1-5e 数控三坐标测量机
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• 2.如果以数控系统的特征进行分类时,可将数控机床 分成三大类:
• (1)点位控制的数控机床 • (2)直线控制数控机床 • (3)轮廓控制的数控机床
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上篇
数控机床控制技术
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第1 章
数控机床组成 及
数字控制原理
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1.1.数控装置的概念
• 1.1 数控机床的组成及分类
• 1.1.1 数控机床的控制技术 • 1.1.2 数控机床组成 • 1.1.3 数控机床的分类
• 数控机床水平高低由主要技术参数、功能指标和关键 部件的功能水平决定。下列几个方面可作为评价数控 机床档次的参考条件。
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1.2.1 国外数控机床的发展与现状
• 采用数字控制技术进行机械加工的思想,最早是在20世纪40年代 初提出的。当时,美国密执安北部的一个小型飞机工业承包商帕 尔森斯公司在制造飞机框架及直升机叶片轮廓用样板时,利用全 数字电子计算机对轮廓路径进行数据处理,并考虑了刀具直径对 加工路径的影响,提高了加工精度。
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图1
图1
图1
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• 4.按照功能水平分类
• 对于按数控功能的水平分类方法,目前尚无明确定义, 因此,涵义也不十分清楚。这种分类方法没有一个确 切定义,但可以给人们一个清晰的一般水平概念,可 将数控机床分为高、中、低档三类。
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图1
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图1
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图1-3c 全功第12页/共37页
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图1-3e 立式数控铣床
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图1-3f 立式加工中心
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图1-4a 数控液压板料折弯机
• 1.2 国内外数控机床的现状及发展趋势
• 1.2.1 国外数控机床的发展与现状 • 1.2.2 我国数控机床的现状 • 1.2.3 数控机床的发展趋势
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1.1.1.数控机床的控制技术
数控装置是一种控制系统,它自动阅读输入载体上预先 给定的数字值,并对其译码、运算,并据此而控制刀具 与工件相对运动,加工出所需要的零件。
• 带有自动刀具交换装置( Automatic Tool change-ATC ) 的数控机床(带有回转刀架的数控车床除外)称为加工 中心( Machine Center-MC )。它通过刀具的自动交换, 可以一次装夹完成多工序的加工,实现了工序的集中和 工艺的复合,从而缩短了辅助加工时间,提高了机床的 效率;减少了零件安装、定位次数,提高了加工精度。