工业机器人与数控机床.ppt

图3.1.13 模块化组合式工业机器人 P－三自由度手腕 Y－手臂 A－回转台 B－俯仰架 C－液压回转基座 Z－垂直运动 X－水平直线运动 任何事物都是从低级向高级逐渐发展与完善的。目前所广泛应用的示教再现工业机器人还有不少技术问题需要解决，进一步提高工业机器人的运动速度、可靠性和稳定性还是今后的一个重要课题。智能工业机器人的开发研制是机器人技术的发展方向，而模块化组合式结构是一般工业机器人通用化、系列化、标准化的典型结构。图3.1.13所示为一种模块化组合式工业机器人。 3.2 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。随着生产的发展，数控技术已不仅用于金属切削机床，同时还用于其它的机械设备，如三坐标测量机、工业机器人、激光切割机、数控雕刻机、电火花切割机等机器上。 20世纪40年代，飞机和导弹制造业发展迅速，原来的加工设备已无法承担加工航空工业需要的高精度的复杂型面零件。数控技术是为了解决复杂型面零件加工的自动化而产生的。 随着微电子和计算机技术的不断发展，数控系统也随着不断更新，发展异常迅速，几乎五年左右时间就更新换代一次。从第一台数控机床诞生起，已经历以下几代变化。 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）。 3.2.2 数控机床的组成与工作原理 1.数控机床的组成 数控机床一般由信息载体、数控系统和机床本体组成。而数控系统由输入输出装置、计算机数控装置、可编程序控制器和伺服驱动装置四部分组成，有些数控系统还配有位置检测装置，其结构框图如图3.2.1所示。 （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 数控机床在进行加工前，必须接受由操作人员输入的零件加工程序，然后才能根据输入的加工程序进行加工控制，从而加工出所需的零件。 数控系统操作面板和显示器是数控系统不可缺少的人机交互设备，操作人员可通过数控系统操作面板和显示器输入程序、编辑修改程序和发送操作命令。数控系统通过显示器为操作人员提供必要的信息，根据系统所处的状态和操作命令的不同，显示的信息可以是正在编辑的程序，或是机床的加工信息。较简单的显示器只有若干个数码管，显示的信息也很有限；较高级的系统一般配有CRT显示器或点阵式液晶显示器，显示的信息较丰富；低档的显示器只能显示字符，中、高档的显示系统能显示图形。 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。