了解数控机床的特点.PPT

* * 现代机电系统概论 第十三讲 数控机床 教学目标 1．了解数控技术和数控系统的概念。 2．了解数控技术的发展。 3．熟悉数控机床的组成。 4．了解数控机床的工作原理 5．了解数控系统的组成部分。 6．了解数控机床的特点。 7．了解数控机床的分类。 8．了解开环控制、闭环控制和半闭环控制系统的特点。 3.2.1 数控技术 1.数控系统的概念 数字控制 (Numerical Control) 技术，简称为数控 (NC) 技术，是一种自动控制技术，它用数字指令来控制机床的运动。采用数控技术的自动控制系统称为数控系统。装备了数控系统的机床称为数控机床。 第一代数控：1952～1959年采用电子管构成的专用数控系统（NC）。 第二代数控：从1959年开始采用晶体管电路的NC系统。 第三代数控：从1965年开始采用小、中规模集成电路的NC系统。 第四代数控：从1970年开始采用大规模集成电路的小型通用电子计算机控制的系统（CNC）。 第五代数控：从1974年开始采用微型电子计算机控制的系统（Microcomputer Numerical Control，简称为MNC）。 数控系统的发展 1.数控机床的组成 信息载体、数控系统、机床本体 3.2.2 数控机床的组成与工作原理 （1）信息载体 信息载体又称控制介质，用于记载各种加工信息，如刀具和零件的相对运动数据、工艺参数（进给速度、主轴转速等）和辅助运动等，以控制机床的运动，实现零件的加工。 （2）数控系统 这是数控机床的核心，它的功能是接受输入装置输入的加工信息，完成数控计算、逻辑判断、输入输出控制等功能。计算机数控系统一般由输入输出装置、计算机数控装置、可编程序控制器、伺服驱动装置和位置检测装置等组成。 1）输入输出装置 数控机床操作面板和显示器 2）计算机数控装置 计算机数控装置是数控系统的核心。它的主要功能是将输入装置传送的数控加工程序，经数控系统软件进行译码、插补运算和速度预处理，输出相应的指令脉冲以驱动伺服系统，进而控制机床动作。 3）可编程序控制器 在数控系统中除了进行轮廓轨迹控制和点位控制外，还应控制一些开关量，如主轴的启动与停止、冷却液的开与关、刀具的更换、工作台的夹紧与松开等，主要由可编程控制器来完成。 4）伺服驱动装置 伺服驱动装置又称伺服系统，它是CNC装置和机床本体的联系环节，它把来自CNC装置的微弱指令信号调解、转换、放大后驱动伺服电动机，通过执行部件驱动机床运动，使工作台精确定位或使刀具与工件按规定的轨迹作相对运动，最后加工出符合图纸要求的零件。数控机床的伺服驱动装置包括主轴驱动单元(主要是转速控制)、进给驱动单元(包括位移和速度控制)、回转工作台和刀库伺服控制装置以及它们相应的伺服电机等。 5） 位置检测装置 位置检测装置主要用于闭环和半闭环系统。检测装置检测出实际的位移量，反馈给CNC装置中的比较器，与CNC装置发出的指令信号比较，如果有差值，就发出运动控制信号，控制数控机床移动部件向消除该差值的方向移动。不断比较指令信号与反馈信号，然后进行控制，直到差值为零，运动停止。 常用检测装置有旋转变压器、编码器、感应同步器、光栅、磁栅、霍尔检测元件等。 （3）机床本体 是用于完成各种切削加工的机械部分。数控机床的主体结构上具有如下特点： 2）为了适应数控机床连续地自动化加工，数控机床机械结构具有较高的动态刚度、阻尼精度及耐磨性，热变形较小。 1）由于大多数数控机床采用了高性能的主轴及伺服传动系统，因此，数控机床的机械传动结构得到了简化，传动链较短。 3）更多地采用高效传动部件，如滚珠丝杠副、直线滚动导轨等。 滚珠丝杠副 直线滚动导轨 2．数控机床的工作原理 （1）制定零件加工的工艺过程、工艺参数和刀具位移数据。 （2）按编程手册的有关规定编写零件加工程序。 （3）把零件加工程序输入到数控系统。 （4）数控装置的系统程序将对加工程序进行译码与运算，发出相应的命令。 （5）伺服系统驱动机床的各运动部件，并控制所需要的辅助动作。 （6）加工出合格的零件。 （1）输入 数控装置使用标准串行通信接口与微型计算机相联接，实现零件加工程序和参数的传送。 计算机数控系统的工作过程 标准串行通信接口 （2）译码 输入的程序段含有零件的轮廓信息(起点、终点、直线还是圆弧等)、要求的加工速度以及其他的辅助信息(换刀、换档、冷却液等)。计算机依靠译码程序来识别这些数据符号，译码程序将零件加工程序翻译成计算机内部能识别的语言。 （3）数据处理 数据处理程序一般包括刀具半径补偿、速度计算以及辅助功能的处理。刀具半径补偿是把零件轮廓轨迹转化为刀具中心轨迹。这是因为轮廓轨迹的实现是靠刀具的