数控技术应用基础课件第1章

第1章 绪论
1.3 数控机床的特点及应用
1.3.1 数控机床的加工特点 1.3.2 数控机床的使用特点
1.1数控机床的组成及工作原理
1.1.1 数控机床的产生
1952年 ， 美国帕森斯公司 （ Parsons） 年 美国帕森斯公司（ ） 和麻省理工学院（ 和麻省理工学院（MIT）合作，研制成 ）合作， 功了世界上第一台以数字计算机为基础 的数字控制（ 的数字控制 （ Numerical control， 简 ， 坐标直线插补铣床。 称NC）3坐标直线插补铣床。 ） 坐标直线插补铣床
绪论
第1章 绪论
1.1 数控机床的组成及工作原理
1.1.1 数控机床的产生 1.1.2 计算机数控的概念与发展 1.1.3 数控机床的组成及工作原理
第1章 绪论
1.2 数控机床的分类
1.2.1 1.2.2 1.2.3 1.2.4 按工艺用途分类 按运动方式分类 按控制方式分类 按数控机床的功能水平分类
1.1数控机床的组成及工作原理
1.1.2 计算机数控的概念与发展
2．计算机数控的发展 计算机数控的发展 从第一台数控机床问世至今的40多年中，随 着微电子技术的不断发展，数控装置也在不 断地更新换代，先后经历了电子管（1952 年）、晶体管（1959年）、小规模集成电路 （1965年）、大规模集成电路及小型计算机 （1970年）和微处理机或微型计算机（1974 年）等五代数控系统。
金属切削类数控机床 金属成型类数控机床 特种加工机床 其它类型数控机床
1.2 数控机床的分类
1.2.2 按运动方式分类
(1)
点位控制数控机床
点位控制方式就是刀具与 点位控制方式就是刀具与 工件相对运动时， 工件相对运动时，只控制 从一点运动到另一点的准 确性， 确性，而不考虑两点之间 的运动路径和方向。 的运动路径和方向。如图
1.1数控机床的组成及工作原理
1.1.2 计算机数控的概念与发展
1．计算机数控的概念 ． （1）数字控制（数控）的概念 ）数字控制（数控） NC的定义为：用数值数据的控制装置，在运行过程中不断地 的定义为 用数值数据的控制装置， 的定义 引入数值数据，从而对某一生产过程实现自动控制。 引入数值数据，从而对某一生产过程实现自动控制。 （2）数控机床（NC machine tools） ）数控机床（ ） 若机床的操作命令以数值数据的形式描述， 若机床的操作命令以数值数据的形式描述，工作过程按照规定 的程序自动地进行，则这种机床称为数控机床。 的程序自动地进行，则这种机床称为数控机床。 （3）数控系统 ） 在数控机床行业中，数控系统是指计算机数字控制装置、 在数控机床行业中，数控系统是指计算机数字控制装置、可编 程序控制器、进给驱动与主轴驱动装置等相关设备的总称。 程序控制器、进给驱动与主轴驱动装置等相关设备的总称。有 时则仅指其中的计算机数字控制装置。 时则仅指其中的计算机数字控制装置。为区别起见将其中的计 算机数字控制装置称为数控装置。 算机数字控制装置称为数控装置。
主轴功能 分辨率和进给速度 伺服进给类型 联动轴数 通信功能 主CPUБайду номын сангаас显示功能 内装PLC
1.3 数控机床的特点及应用
1.3.1 数控机床的加工特点
1、 加工精度高 、 2、 对加工对象的适应性强 3、 自动化程度高，劳动强度低 4、 生产效率高 5、 良好的经济效益 6、 有利于现代化管理
1.3 数控机床的特点及应用
程序输入至数控系统中的方法有： 程序输入至数控系统中的方法有： ）、键盘输入方式 （1）、键盘输入方式 ）、键盘输入方式MDI) ）、穿孔纸带 （2）、穿孔纸带 ）、 ）、软盘驱动器 （3）、软盘驱动器 ）、 ）、通信接口 （4）、通信接口 ）、
1.2 数控机床的分类
1.2.1 按工艺用途分类
(1) (2) (3) (4)
1.3.2 数控机床的使用特点
1、数控机床操作、维修人员的要求较高 、数控机床操作、 2、数控机床对夹具和刀具的要求 数控机床的刀具应该具有以下特点： (1) 较高的精度、寿命和几何尺寸稳定、变化小。 (2) 通常是可转位式刀具,能实现机外预调、快速 换刀。 (3) 能很好地控制切屑的折断、卷曲和排出。 (4) 具有良好的可冷却性能。
(6) 机床本体
机床本体是数控机床的主体，是用 机床本体是数控机床的主体， 于完成各种切削加工的机械部分。 于完成各种切削加工的机械部分。
1.1数控机床的组成及工作原理
1.1.3 数控机床的组成及工作原理
2．数控机床的工作原理 ． 目前加工程序的生成有以下方法： 1、手工编程 2、CAD／CAM 3、人机对话
各自的适用范围
（1）点位控制： ）点位控制： 多应用于数控钻床、数控冲床、 多应用于数控钻床、数控冲床、数控坐标镗 床和数控点焊机等。 床和数控点焊机等。 （2）直线控制： ）直线控制： 用于简易数控车床、数控铣床、数控磨床。 用于简易数控车床、数控铣床、数控磨床。 （3）轮廓控制 ： ） 这类控制方式的数控机床有数控车床、 这类控制方式的数控机床有数控车床、数控 铣床、数控磨床、加工中心等。 铣床、数控磨床、加工中心等。
数控装置的作用
接收由加工程序、控制面板、反馈系 统等送来的各种信息，经处理和分配后， 向各驱动机构（伺服系统）发出位置、速 度等指令，驱动相应对象执行规定命令。
(3) 伺服驱动系统
伺服驱动系统是执行数控装置所发指令 的驱动机构， 的驱动机构，是数控系统与机床主体的联系 纽带. 纽带
作用
将从数控装置输出的微弱电信号（脉冲 将从数控装置输出的微弱电信号（ 电压约5V左右 脉冲电流为毫安级）， 左右， ），经功 电压约5V左右，脉冲电流为毫安级），经功 率放大器等电子器件， 率放大器等电子器件，放大为较强的电信号 驱动电压约几十伏至几百伏， （驱动电压约几十伏至几百伏，电流可达几 十安培）， ），然后将上述数字量信息转换成模 十安培），然后将上述数字量信息转换成模 拟量（执行电动机轴的角位移和角速度） 拟量（执行电动机轴的角位移和角速度）信 息，从而驱动执行电动机带动机床运动部件 按给定的速度和位置进行运动。 按给定的速度和位置进行运动。
(4) 反馈系统
作用
将机床移动的实际位置、 将机床移动的实际位置、速度参 数检测出来， 数检测出来，转换成电信号并反馈到 数控装置中， 数控装置中，使数控装置判断机床的 实际位置、速度是否与指令一致， 实际位置、速度是否与指令一致，并 发出相应指令纠正所产生的误差。 发出相应指令纠正所产生的误差。
1.3 数控机床的特点及应用
数控机床的应用 数控机床最适合加工具有以下特点的工 件： (1) 多品种小批量生产的工件。 (2) 形状结构比较复杂的工件。 (3) 需要频繁改型的工件。 (4) 价值昂贵，不允许报废的关键工件。 (5) 需要最少周期的急需工件。 (6) 批量较大精度要求高的工件。
1.3.3
前三代数控装置属于采用专用控制计算机的硬接线（硬 数控装置。 件）数控装置，一般称为NC数控装置 数控装置 第四代数控系统。这种数控系统不仅在经济上更为合算， 而且许多功能可用编制的专用程序实现，并可将专用程 序存储在小型计算机的存储器中，构成控制软件。这种 数控系统称为计算机数控系统（computerized numerical control control，即CNC）。 CNC 自1974年开始，以微处理机为核心的数控装置 （microcomputerized numerical control，即MNC）得到 迅速发展。 CNC和MNC称为软接线（软件）数控系统。由于NC硬件 数控系统早已被淘汰，而目前软件数控系统均采用MNC， 因此，许多书中将现代数控系统称为CNC。
(5) 辅助控制装置
作用
接收CNC单元输出的主运动换向、 接收CNC单元输出的主运动换向、变 单元输出的主运动换向 速、启停、刀具的选择和交换，以及其它 启停、刀具的选择和交换， 辅助装置动作等指令信号， 辅助装置动作等指令信号，经过必要的编 逻辑判别、 译、逻辑判别、运算和功率放大后直接驱 动相应的电器，带动机床机械部件、 动相应的电器，带动机床机械部件、液压 气动等辅助装置完成指令规定的动作。 气动等辅助装置完成指令规定的动作。
1.2 数控机床的分类
1.2.3 按控制方式分类
(1)
开环控制数控机床
1.2 数控机床的分类
1.2.3 按控制方式分类
(2) 半闭环控制数控机床
1.2 数控机床的分类
1.2.3 按控制方式分类
(3) 闭环控制数控机床
1.2 数控机床的分类
1.2.4 按数控机床的功能水平分类
(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8)
（2）点位直线控制 ） 直线控制方式就是刀具与工 直线控制方式就是刀具与工 件相对运动时， 件相对运动时，除控制从起 点到终点的准确定位外， 点到终点的准确定位外，还 要保证平行坐标轴的直线切 削运动。 削运动。 （3）轮廓控制 ） 轮廓控制就是刀具与工作相 轮廓控制就是刀具与工作相 对运动时， 对运动时，能对两个或两个 以上坐标轴的运动同时进行 控制。
1.1数控机床的组成及工作原理
1.1.3 数控机床的组成及工作原理
1．数控机床的组成 ．
(1)
输入输出装置: 输入输出装置
是人与机床建立联系的主要途径，是进行 人机信息交流和对话的交互设备。
输入装置的作用: 输入装置的作用
是将程序载体上的数控代码变成相应 的电信号，传送并存入数控装置内。
(2) 数控装置 数控装置是数控机床的核心，数控机 床的所有控制功能都由它来控制实现。