数控技术的基本概念.doc

第一章 概 论 1.1数控技术的基本概念 1.1.1什么是机床的数字控制 数字控制(Numerical Control, NC)是一种借助数字、字符或其它符号对某一工作过程(如加工、测量、装配等)进行可编程控制的自动化方法。 数控技术(Numerical Control Technology)采用数字控制的方法对某一工作过程实现自动控制的技术。也就是利用数字化信号进行控制的技术。 数控机床(Numerical Control Machine Tools) 是采用数字控制技术对机床的加工过程进行自动控制的一类机床。是数控技术典型应用的例子。 数控系统（Numerical Control System）实现数字控制的装置。 计算机数控系统（Computer Numerical Control CNC ）以计算机为核心的数控系统。 1.1.2机床数字控制的原理 数控机床在加工零件时，首先是根据零件加工图样进行工艺分析，确定加工方案、工艺参数和位移数据；其次是编制零件的数控加工程序，然后将数控程序输入到数控装置，再由数控装置控制机床主运动的变速、启停、进给运动方向、速度和位移的大小，以及其他诸如刀具选择交换、工件夹紧松开、路程和参数进行工作，从而加工出形状、尺寸与精度符合要求的零件。 在数控机床上有下面二种控制方法。 点位控制(Point to Point Control)： 控制点到点的距离。只是要求严格控制点到点之间的距离，而与所走的路径无关。 轮廓加工控制(Contouring Control)： 控制轮廓加工，实时控制位移和速度。它的特点是能够对两个或两个以上的运动坐标的位移和速度同时进行连续地相关控制，使合成的平面或空间运动轨迹能满足轮廓曲线和曲面加工的要求。控制过程中不仅对坐标的移动量进行控制，而且对各坐标的速度及它们之间比率都要行严格控制，以便加工出给定的轨迹。 机床的数字控制是由数控系统完成的。该系统包括数控装置、伺服驱动装置、可编程控制器和检测装置等。 数控装置能接收零件图纸加工要求的信息，进行插补运算，实时地向各坐标轴发出速度控制指令。伺服驱动装置能快速响应数控装置发出的指令，以两种控制方式，即关断控制和调节控制来驱动机床各坐标轴运动，同时能提供足够的功率和扭矩。 机床的数字控制包括：轨迹控制和开关量控制。 轨迹控制：直线、圆弧及其它各种平面,空间轨迹。由插补指令实现。 插补指令越丰富，数控功能越强。 开关量控制：为配合数控加工，所需要的开关动作控制，如程序停、冷却液开停、?轴正反转等等。由辅助功能指令实现。一般由可编程控制器（PLC)来完成，开关量仅有“0”和“1”两种状态。 1.1.2数控机床的组成及特点 数控机床的组成 控制介质又称信恭载体，是人与数控机床之间联系的中间媒介物质，它反映了数控加工中的全部信息。如纸带、磁带、软盈或硬盈等。 是将程序载体内有关加工程序信息输入到数控装置内。如光电阅读机、录音机、软驱、键盘、其他计算机等。 数控装置是机床实现自动加工的核心，是数控设备的控制核心，是整个数控机床的灵魂所在。主要由监视器、中央处理器（CPU）、存储器、控制器、可编程控制器（PLC）、各类输入／输出接口和设备等组成。 伺服系统是数控装置和机床本体之间的电传动联系环节。它接受数控装置送来的各种动作命令，驱动数控机床进给传动系统运动。 该系统的作用是通过传感器将伺服电动机的角位移或数控机床执行机构的直线位移转换成电信号，输送给数控装置，与指令位置进行比较，并由数控装置发出指令，纠正所产生的误差。 解决数控装置和机床之间的接口问题。是把强电线路提供的信号转换成PLC可接收的弱电信号，从而完成如主轴的启停，刀具的更换，工件的夹紧松开等工作。 数控机床的本体是指其机械结构的实体。它与普通机床相比较，同样是由主传动系统、进给传动系统、工作台、床身以及各种辅助装置。不同的是它的主运动和进给运动都是由单独的伺服电机驱动。 数控机床的优势： 1). 广泛的适应性和较大的灵活性； 2). 加工零件一致性好、重复精度高； 3). 高自动化高效率； 4). 只要改变程序就可改变加工件，不需要大量复杂工装夹具； 5). 可以采用复合工艺； 6). 工艺设计会经常变化的零件。 数控机床的缺点： 1). 初次设备投资大； 2). 对使用者技术要求高。 数控机床的适用范围： 1). 小批量而又轮番生产的零件； 2). 几何形状复杂的零件； 3). 需进行多种工序加工的零件； 4). 切削余量大的零件； 5). 加工精度高的零件； 6). 工艺设计会经常变化的零件； 7). 贵重零件； 8). 需全部检测的零件。 1.2 数控机床的分类 按运动控制的特点分类： 点位控制数控机床；直线控制数控机床；轮廓控制的数控