第三章_预备知识2-数控机床及编程基础合编.ppt

发展历史 ? 15th 世纪 – 加工板料. ? 18th 世纪– 工业化, 出现面向产品制造类型机床. ? 20th 世纪- F.W. Taylor – 刀具 – HSS（高速钢） 自动生产设备 - 螺纹加工机床 传输线 装配线 ... 使用凸轮和棘轮 可编程自动机床 - NC PLC 机械手 新型 NC（CNC） NC 机床 ? 计算机控制 ? 伺服电机进行轴控制 ? 自动换刀具 ? 自动切换托盘 ? 在机编程 ? 数据通信 ? 图形化界面 NC 运动控制 NC 机床分类 1、运动控制: 点位控制 (PTP)和轮廓控制 2、控制循环: 开环和闭环 3、动力驱动形式: 液压, 电气或启动 4、定位系统: 增量和绝对定位 5、硬联 NC 和软联计算机数控 (CNC) 点位控制 轮廓控制 需要控制位移和速度。 加工轮廓。 精度控制。 使用直线或圆弧插补。 NC机床的主要部件 NC 机床性能指标 精度 重复定位精度 主轴和伺服电机功率 控制轴数量（3轴、4轴和5轴等） 工件最大尺寸 机床和控制器的特点。 NC 精度和重复定位精度 NC机床精度-- 控制装置分辨率和硬件精度。 分辨率--控制单元(BLU)可识别的最小长度。 硬件误差--由物理加工误差引起。 硬件误差 NC部件不精确引起: 包括机床零部件制造误差, 机床装配误差,主轴回转精度和丝杆间隙。 加工操作引起: 刀具变形 (切削力引起)和 震动引起加工零件的尺寸误差误差。 热误差: 热源包括电机、切削过程，导轨与轴承的摩擦等。 解决方法：使用切削液, 驱动电机安装远离机床, 减少导轨及轴承的摩擦。 重复定位精度 丝杆 螺距(p): 相邻牙之间的距离 每英寸牙数 (n): n = 1 / p BLU: 基本长度单位 (机床分辨率) BLU = p / N 例如： 一台数控机床适用 0.1“ 丝杆 和 100 pulse/rev 编码器. BLU = p / N = 0.1 (in/rev) /100 (pulses/rev) = 0.001 控制方式 开环控制 – 无位置反馈. 使用步进电机. 如： 1 台机床的BLU = 0.001”，进给速度为6 ipm. 要将工作台沿X轴移动 5“. 脉冲速率 = speed/BLU = 6 ipm/0.001 ipp = 6,000 pulse/min 需要发出脉冲数 = distance/BLU = 5/0.001 = 5,000 pulses 闭环控制 插补 同时控制多轴沿直线、圆弧或曲线运动。 插补器 通用插补器: 直线和圆弧插补 由于插补位于伺服电机之上，插补速度非常重要；因此插补过程应简单、不应涉及过多运算。 传统NC插补器: Digital Differential Analyzer (DDA) 高级曲线, 如 Bezier曲线, 使用离线近似算法将曲线分成一系列直线或圆弧段。 机床坐标系 ? 右手法则 ? Z axis 沿着主轴方向：+Z 沿远离工件或主轴的方向。 ? X axis – 车床: 垂直于主轴. 卧式车床: 平行于工作台. 立式车床: +X 指向朝右. 机床坐标系 NC程序存储 纸带 普通纸或尼龙涂层纸 磁带 来自其他计算机- RS 232C 或居于网 (LAN) 编码方式 ? ASCII 或 ISO编码, 使用偶数位校验 ? EIA - Binary Coded Decimal (BCD), RS 244A 标准,使 用奇数位校验. 磁带输入格式 EIA RS-274 标准 固定序列格式 0010 01 07500 06250 00000 00000 612 使用Tab键的序列格式 T0010 T01 T07500 T06250 T T T612 字-地址 格式 N0010 G01 X07500 Y06250 S612 NC代码字格式 一个 G代码程序 由以下符合（字）组成 : N, G, X, Y, Z, A, B, C, I, J, K, F, S, T, R, M EIA 标准, RS-273 定义了一系列标准编码. NC机床控制的基本规则 准备函数（G指令）: 控制单元, 插补,绝对/相对编程, 圆弧插补平面定义, 刀具补偿等。 坐标系: 三个平移和三个转动轴。 加工参数: 进给和主轴速度。 刀具控制: 刀具直径, 下一个刀号, 换刀指令。 固定循环函数: 钻削循环,铰削循环,镗削循环,铣削循环,待