数控技术简介教案解析.ppt

数控技术 机械工程学院 李德俭 副教授 主要参考书 教学方法及考核方式 理论教学与实践教学相结合的方式。 总学时64，其中理论教学50，实验10，编程大作业4。 课程考核形式采用期末闭卷考试，平时成绩（听课、作业）按10%计入总分，大作业按10﹪计入总分，实验成绩按10﹪计入总分，期末考试成绩按70﹪计入总分。 有问题探讨 请联系 目 录 第一章 绪 论 第一节 概 述 一、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。它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。 二、数控机床的加工原理 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。 数控机床的组成 数控机床的适用范围： 1). 生产批量小的零件； 2). 需要进行多次改型设计的零件； 3).加工精度高、结构形状复杂的零件，如箱体类，曲线、曲面类零件； 4). 需要精确复制和尺寸一致性要求高的零件； 5).价值昂贵的零件，这种零件虽然生产量不大，但是如果加工中因出现差错而报废，将产生巨大的经济损失。 第二节 数控机床的特点和分类 一、数控机床的特点 与通用机床和专用机床相比，数控机床具有以下主要特点： 加工精度高，质量稳定。 能完成普通机床难以完成或根本不能加工的复杂零件加工。 生产效率高。 对产品改型设计的适应性强。 有利于制造技术向综合自动化方向发展。 监控功能强，具有故障诊断的能力。 减轻工人的劳动强度、改善劳动条件。 二、数控机床的分类 1.按运动轨迹分类 （1）点位控制系统 点位控制只是要求控制机床的移动部件从一点移动到另一点的准确定位，而对于点与点之间的运动轨迹的要求并不严格，在移动过程中不进行加工，各坐标轴之间的运动是不相关的。 这类机床主要有数控钻床、数控镗床和数控冲床等。 （2）直线控制系统 直线控制数控机床也叫平行控制数控机床，它的特点是除了控制点与点之间的准确定位外，还要控制这两点之间的移动速度和路线，但是它的运动路线只是与机床坐标轴平行或成45°的斜线移动，也就是说同时控制的坐标轴只有一个，在移动的过程中刀具能以指定的进给速度进行切削，一般只能加工矩形、台阶形零件。 这类机床主要有比较简单的数控车床、数控铣床和数控磨床等。 （3）轮廓控制系统 轮廓控制数控机床也叫连续控制数控机床，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。这类机床主要有数控车床、数控铣床、加工中心等，其相应的数控装置称为轮廓控制系统。根据它所控制的联动坐标轴数不同，又可以分为下面几种形式。 二轴联动；二轴半联动；三轴联动；四轴联动；五轴联动。 2. 按伺服系统控制方式分类 （1）开环伺服系统 （2）闭环伺服系统 闭环控制数控机床的进给伺服驱动是按闭环反馈控制方式工作的，其驱动电动机可采用直流或交流两种伺服电动机，并需要配置位置反馈和速度反馈，在加工中随时检测移动部件的实际位移量，并及时反馈给数控系统中的比较器进行比较，其差值又作为伺服驱动的控制信号，进而带动位移部件以消除位移误差。 按位置反馈检测元件的安装部位和所作用的反馈装置的不同，它又分为全闭环和半闭环两种控制方式。 全闭环控制 3.半闭环控制的数控机床 由于在整个控制环内包含了很多机械传动环节，而许多机械传动环节的摩擦特性、刚性和间隙均为非线性，并且整个机械传动链的动态响应时间与电气响应时间相比又非常大，直接影响系统的调节参数。这为整个闭环系统的稳定性校正带来很大困难，系统的设计和调整也都相当复杂。 这种全闭环控制方式主要用于精度要求很高的数控坐标镗床、数控精密磨床和大型数控机床等。 3. 按功能水平分类 在我国，一般把数控系统