第二讲 数控机床的控制原理(2013-2-22)
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数控机床的控制原理PPT文档52页
56、书不仅是生活，而且是现在、过 去和未 来文化 生活的 源泉。 ——库 法耶夫 57、生命不可能有两次，但许多人连一 次也不 善于度 过。— —吕凯 特 58、问渠哪得清如许，为有源头活水来 。—— 朱熹 59、我的努力求学没有得到别的好处， 只不过 是愈来 愈发觉 自己的 无知。 ——笛 卡儿
数控机床的控制原理
6、法律的基础有两个，而且只有两个……公平和实用。——伯克 7、有两种和平的暴力，那就是法律和礼节。——歌德
8、法律就是秩序，有好的法律才有好的秩序。——亚里士多德 9、上帝把法律和公平凑合在一起，可是人类却把它拆开。——查·科尔顿 10、一切法律都是无用的，因为好人用不着它们，而坏人又不会因为它们而变得规矩起来。——德谟耶克斯
拉
60、生活的道路一旦选定，就要勇敢地 走到底 ，决不 回头
数控车床工作原理
数控车床工作原理
数控车床工作原理是通过将加工工件和刀具固定在主轴上，由计算机控制系统发出指令，控制主轴的移动和工具的运动，从而实现对工件的精确加工。
其基本工作原理如下：
1. 轴向控制：数控车床的主轴可以沿着工件的轴向进行移动。
计算机控制系统通过发送指令，控制主轴的移动距离和方向。
2. 径向控制：数控车床的刀具可以在主轴的径向方向上进行移动。
计算机控制系统通过发送指令，控制刀具的径向位置和移动速度。
3. 同步控制：数控车床的主轴和刀具的运动需要进行同步控制，以确保对工件的精确加工。
计算机控制系统会根据加工要求，精确计算主轴和刀具的运动速度和位置，以实现加工精度的要求。
4. 加工参数控制：数控车床的加工参数，包括进给速度、主轴转速、刀具切入切出位置等，都是通过计算机控制系统进行设定和调整的。
根据工件的材料、形状和加工要求，可以调整这些参数，以实现不同类型的加工。
5. 编程控制：数控车床需要根据加工要求进行编程，编程可以通过手动输入指令、编写加工脚本或使用CAD（计算机辅助
设计）软件等方式完成。
编程是数控车床操作的核心部分，它决定了加工过程中的各种参数和运动。
总之，数控车床工作原理是通过计算机控制系统对主轴和刀具的运动进行精确定位和控制，以达到对工件的精确加工要求。
这种工作方式使得加工过程更加高效、准确，并能够满足不同类型工件的加工需求。
《数控技术及应用》数控机床进给伺服系统的控制原理(共25张PPT)
1. 工作台位移量的控制 2. 工作台进给速度的控制
3. 工作台运动方向的控制
综上所述，在步进式伺服系统中，输入进给脉冲数量、频率、 方向经驱动控制线路和步进电动机，可以转换为工作台的位移 量、进给速度和进给方向，能够满足数控机床伺服系统对位移 控制的要求。
第10页，共25页。
10
7.3.3 提高步进系统精度的措施
是x=kz，其中k是常数，该直线 轨迹方程等价于式(7-1)所示的 参数方程组。
对于两轴zx圆弧vk插zvtz补t (图7.2)，轨
迹如图7.2所示，轨迹方程是 x2+z2＝r2。该圆弧轨迹方程等价
于参数方程式组(7-2)。
第6页，共25页。
6
7.2.2 指令值的修正
现在来分析典型的斜坡位置指令。参见图7.3。图7.3(a)表示的是 斜坡位置指令，图7.3(b)表示的是图7.3(a)中所包含的进给速度 信息，图7.3(c)表示图7.3(a)中所包含的加速度信息。很明显， 这里没有加减速的过程，进给速度是突变的，这样就产生了冲击 加速度，加速度是与驱动力成正比的，因而冲击加速度意味着驱 动力的冲击，这对机械传动部件是不利的。此外，指令进给速度 的突变会造成系统跟踪失步，增大跟随误差。
(3)临界阻尼 很(1)明显，这里没分有别加解减释速开的环过、程闭，环进、给半速闭度环是的突概变念的。，这样就产生了冲击加速度，加速度是与驱动力成正比的，因而冲击加速度意味着驱动力的
冲开击环， 系这统对驱机动械控传制动线部路件接是受不来利自的数。控机床控制系统的进给脉冲信号，并将该信号转换为控制步进电动机各定子绕组依次通电、断电的信号，使步
定。这一误差就称为系统跟随误差。
由图7.15可知，“伺服滞后”与“跟随误差”本质是一样
3. 工作台运动方向的控制
综上所述，在步进式伺服系统中，输入进给脉冲数量、频率、 方向经驱动控制线路和步进电动机，可以转换为工作台的位移 量、进给速度和进给方向，能够满足数控机床伺服系统对位移 控制的要求。
第10页，共25页。
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7.3.3 提高步进系统精度的措施
是x=kz，其中k是常数，该直线 轨迹方程等价于式(7-1)所示的 参数方程组。
对于两轴zx圆弧vk插zvtz补t (图7.2)，轨
迹如图7.2所示，轨迹方程是 x2+z2＝r2。该圆弧轨迹方程等价
于参数方程式组(7-2)。
第6页，共25页。
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7.2.2 指令值的修正
现在来分析典型的斜坡位置指令。参见图7.3。图7.3(a)表示的是 斜坡位置指令，图7.3(b)表示的是图7.3(a)中所包含的进给速度 信息，图7.3(c)表示图7.3(a)中所包含的加速度信息。很明显， 这里没有加减速的过程，进给速度是突变的，这样就产生了冲击 加速度，加速度是与驱动力成正比的，因而冲击加速度意味着驱 动力的冲击，这对机械传动部件是不利的。此外，指令进给速度 的突变会造成系统跟踪失步，增大跟随误差。
(3)临界阻尼 很(1)明显，这里没分有别加解减释速开的环过、程闭，环进、给半速闭度环是的突概变念的。，这样就产生了冲击加速度，加速度是与驱动力成正比的，因而冲击加速度意味着驱动力的
冲开击环， 系这统对驱机动械控传制动线部路件接是受不来利自的数。控机床控制系统的进给脉冲信号，并将该信号转换为控制步进电动机各定子绕组依次通电、断电的信号，使步
定。这一误差就称为系统跟随误差。
由图7.15可知，“伺服滞后”与“跟随误差”本质是一样
《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。
第二章数控系统及工作原理_图文
char G0；
//以标志形式存放G指令。
char G1；
char M0；
//以标志形式存放M指令。
char M1；
char T；
//存放本段换刀的刀具号。
char D；
//存放刀具补偿的刀具半径值。
}；
以标志形式存放G指令示例
在系统软件中各程序间的数据交换方式一般都 是通过缓冲区进行的。该缓冲区由若干个数据结构 组成，当前程序段被解释完后便将该段的数据信息 送入缓冲区组中空闲的一个。后续程序（如刀补程 序）从该缓冲区组中获取程序信息进行工作。
• 6.位移与速度检测装置
• 位移检测装置：测量装置按各坐标轴方向安装在 机床的工作台或丝杠上，将机床工作台各坐标轴 的实际位移转变成电信号反馈给数控装置，供数 控装置与指令值相比较产生误差信号，以控制机 床向消除该误差的方向移动。
• 速度检测装置：将进给速度反馈给进给伺服驱动 单元；将主轴转速反馈给主轴调速驱动单元。
• （7）I/O处理
• I/O处理是指CNC与机床之间电气信号的输入、输出处理 和控制（如换刀、主轴速度换挡、冷却等）。
• （8）显示
• 显示：零件程序、参数、刀具位置、机床状态、报警信息 等。
• 有些CNC还有刀具加工轨迹的静态和动态图形显示。
• （9）诊断
• 联机诊断：是指CNC中的自诊断程序融合在各部分，随 时检查不正常的事件。
刀补处理的主要工作：
Y
• 根据G90/G91计算零件轮
廓的终点坐标值。
• 根据R和G41/42，计算本 段刀具中心轨迹的终点 （P’e/P〃e）坐标值。
• 根据本段与前段连接关 系，进行段间连接处理 。
Pe’ G41
数控机床的工作原理ppt-78页
•
例4-1 插补直线OA，A（5，3）
序 偏差判别 进给方向 号
0
1
F0,0＝0
+X
2
F1,0＝-3<0
+Y
3
F1,1＝2>0
+X
4
F2,1＝-1<0
+Y
5
F2,2＝4>0
+X
6
F3,2＝1>0
+X
7
F4,2＝-2<0
+Y
8
F4,3＝3>0
+X
偏差计算
F0,0＝0,Xe=5,Ye=3 F1,0＝F0,0－Ye＝-3 F1,1＝F1,0＋Xe＝2 F2,1＝F1,1－Ye＝-1 F2,2＝F2,1＋Xe＝4 F3,2＝F2,2－Ye＝1 F4,2＝F3,2－Ye＝-2 F4,3＝F4,0＋Xe＝3 F5,3＝F4,3－Ye＝0
F0,0＝0
－X
F1,0＝F0,0－|Ye|＝ -3
n=1
2
F1,0＝-3<0
+Y
F1,1＝F1,0＋|Xe|＝1
n=1+1=2<N
3
F1,1＝1>0
－X
F2,1＝F1,1－|Ye|＝-2
n=2+1=3<N
4
F2,1＝-2<0
+Y
F2,2＝F2,1＋|Xe|＝2
n=3+1=4<N
5
F2,2＝2>0
－X
1
F0,0＝0
+X
F1,0＝F0,0－Ye＝-5
n=1
2
F1,0＝-5<0
数控机床的工作原理PPT课件
数控机床的发展历程
数控机床的起源可以追溯到20世纪50年代，当时计算机刚刚问世，人们开始探索将计算机技术应用于 机床控制。
经过几十年的发展，数控机床的技术不断成熟，应用领域不断扩大，已经成为制造业中不可或缺的重要 设备。
目前，随着信息技术和智能制造技术的不断发展，数控机床正朝着更高精度、更高效率、更智能化的方 向发展。
01
数控编程步骤
02
零件图纸分析
加工工艺分析
03
数控编程
确定加工方案 坐标系设定 输入几何参数
数控编程
程序检查和仿真
切削参数设定
刀具参数设定
01
03 02
译码与预处理
01
02
03
04
05
译码与预处理定 义
语法检查
语义检查
加工工艺性检查 刀具补偿计算
译码与预处理是数控机床 在执行加工程序之前，对 加工程序进行解析和预处 理的过程。这个过程包括 对输入的加工程序进行语 法检查、语义检查、加工 工艺性检查和刀具补偿计 算等。
数控机床的重要性
提高加工精度和效率
数控机床采用高精度数控系统，能够实现高精度加工，提高生产 效率和产品质量。
降低劳动强度
数控机床自动化程度高，减少了人工干预和劳动强度，提高了生产 安全性和劳动生产率。
促进制造业转型升级
数控机床是制造业转型升级的重要支撑，能够推动企业实现数字化、 智能化制造，提升产业竞争力。
高效率
数控机床的自动化程度 高，可以大幅提高加工 效率，减少人工干预。
加工范围广
数控机床可以加工各种 复杂形状和材料，满足
不同领域的需求。
可编程性
通过编程控制，数控机床 可以实现自动化加工，提 高生产效率和产品质量。
数控机床原理与结构分析数控技术原理PPT课件
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1.3.2．数控装置的功能
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1.3．数控装置的特点
• 1.3.1．数控装置的特点 • 1.3.2．数控装置的功能 • 1.3.3．NC、CNC、SV与PMC的概念 • 1.3.4．现代数控技术的特征
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1.3.1．数控装置的特点
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3
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1－1 数控加工原理
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4
1.1.2．数控装置的插补原理
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5
1．插补的基本概念
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图1－11 FANUC0i-B数控系统
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图1－12 SIN840C系统
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1.2.2．数控装置的硬件功能
16.04.2020
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数控机床数控原理与系统课件
根据M代码的编程，可控制住周的正反转和主轴变速等。 ➢ 2. S 功能实现 ➢ S功能主要完成主轴转速的控制。S4位代码编程是指S代
码后4位十进制来指定主轴转速。 ➢ 3. T功能的实现 ➢ T功能即刀具功能，T代码后跟随2-5位数字表示刀具号和
刀具补偿号。图5-23所示为采用固定存取换刀控制方式 的T功能处理框图。
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➢ 数控机床中独立型PLC本身是一个控制器，是一个完 整的系统。其特点是使用灵活；要进行PLC与CNC装置 I/O联结，控制功能更强大。
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图5-22 内装型PLC的CNC框图
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5.5 辅助机能控制与PLC
➢ 四、M、S、T功能的实现 ➢ 1. M功能的实现 ➢ M 功能又称辅助功能，其代码用“M”后跟2位数表示。
命令。
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5.4数控系统的接口
▪ 一、接口解决的问题
➢ 从功能角度去分，接口电路解决的问题有两类。 ➢ 1. 单台机床内部各部件之间的信息交换问题 ➢ 2. 机床与机床之间或机床与计算机之间的信息交换问题。
▪ 二、接口分类规范
“机床/数控接口”国际标准指出了数控装置，电气控制设备与机床 之间的接口范围，他们共分为四类，如图5-17. ➢ A、B类接口交换的信息是数控装置与驱动电动机，位置、速度检测 之间的控制信号。
（1）减法计算 ▪ 在位置计数器中预置给定的位移量，坐标移动时进行减 法计算。
（2）比较计算 ▪ 将给定的位移量存入指令寄存器，坐标移动时位置计数 器以零开始进行加法计算，两者相比较，在计数值与给 定值相符时停止进给。 ▪ 位置计算与比较的软件控制流程如图5-8所示
码后4位十进制来指定主轴转速。 ➢ 3. T功能的实现 ➢ T功能即刀具功能，T代码后跟随2-5位数字表示刀具号和
刀具补偿号。图5-23所示为采用固定存取换刀控制方式 的T功能处理框图。
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➢ 数控机床中独立型PLC本身是一个控制器，是一个完 整的系统。其特点是使用灵活；要进行PLC与CNC装置 I/O联结，控制功能更强大。
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图5-22 内装型PLC的CNC框图
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5.5 辅助机能控制与PLC
➢ 四、M、S、T功能的实现 ➢ 1. M功能的实现 ➢ M 功能又称辅助功能，其代码用“M”后跟2位数表示。
命令。
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5.4数控系统的接口
▪ 一、接口解决的问题
➢ 从功能角度去分，接口电路解决的问题有两类。 ➢ 1. 单台机床内部各部件之间的信息交换问题 ➢ 2. 机床与机床之间或机床与计算机之间的信息交换问题。
▪ 二、接口分类规范
“机床/数控接口”国际标准指出了数控装置，电气控制设备与机床 之间的接口范围，他们共分为四类，如图5-17. ➢ A、B类接口交换的信息是数控装置与驱动电动机，位置、速度检测 之间的控制信号。
（1）减法计算 ▪ 在位置计数器中预置给定的位移量，坐标移动时进行减 法计算。
（2）比较计算 ▪ 将给定的位移量存入指令寄存器，坐标移动时位置计数 器以零开始进行加法计算，两者相比较，在计数值与给 定值相符时停止进给。 ▪ 位置计算与比较的软件控制流程如图5-8所示