数控机床原理及应用基础.ppt

数控机床原理及应用根底

;提要：;第一章

数控机床概述;第一章数控机床概述;数控技术是提高产品质量、提高劳动生产率必不可少的技术手段。

以数控技术为根底的相关产业是关系到国家战略地位和表达国家综合国力水平的重要根底性产业。

数控技术技术水平上下已成为衡量一个国家工业现代化水平的重要标志。

专家们预言:二十一世纪机械制造业的竞争，其实质是数控技术的竞争。;第一节数控技术与数控机床;第一节数控技术与数控机床;

;第一节数控技术与数控机床;第一节数控技术与数控机床;表1控制介质和输入输出设备表;3.通讯

现代的数控系统除采用输入输出设备进行信息交换外，一般都具有用通讯方式进行信息交换的能力。它们是实现CAD/CAM的集成、FMS和CIMS的根本技术。采用的方式有：

串行通讯〔RS-232等串口〕、

自动控制专用接口和标准〔DNC，MAP等〕

网络技术〔internet，LAN等〕。;4.CNC装置(CNC单元)

CNC装置是CNC系统的核心。

组成：计算机系统、位置控制板、PLC接口板，通讯接口板、特殊功能模块以及相应的控制软件。

作用：根据输入的零件加工程序进行相应的处理〔如运动轨迹处理、机床输入输出处理等〕，然后输出控制命令到相应的执行部件(伺服单元、驱动装置和PLC等)，所有这些工作是由CNC装置内硬件和软件协调配合，合理组织，使整个系统有条不紊地进行工作的。;5.伺服单元、驱动装置和测量装置

伺服单元和驱动装置

主轴伺服驱动装置和主轴电机

进给伺服驱动装置和进给电机

测量装置

位置和速度测量装置。以实现进给伺服系统的闭环控制。

作用保证灵敏、准确地跟踪CNC装置指令：

进给运动指令：实现零件加工的成形运动〔速度和位置控制〕。

主轴运动指令，实现零件加工的切削运动〔速度控制〕;6.PLC(ProgrammableLogicController)、机床I/O电路和装置

PLC：用于控制机床顺序动作，完成与逻辑运算有关的开关量I/O控制，它由硬件和软件组成；

机床I/O电路和装置：实现开关量I/O控制的执行部件，即由继电器、电磁阀、行程开关、接触器等电器组成的逻辑电路；

功能：

接受CNC的M、S、T指令，对其进行译码并转换???对应的控制信号，控制辅助装置完成机床相应开关动作

接受操作面板和机床侧的I/O信号，送给CNC装置，经其处理后，输出指令控制CNC系统的工作状态和机床的动作。;7.机床

机床：数控机床的主体，是实现制造加工的执行部件。

组成：由主运动部件、进给运动部件〔工作台、拖板以及相应的传动机构〕、支承件〔立柱、床身等〕以及特殊装置〔刀具自动交换系统工件自动交换系统〕和辅助装置〔如排屑装置等〕。;第二节数控机床的分类;第二节数控机床的分类;第二节数控机床的分类;2.轮廓控制数控系统

具有控制几个进给轴同时谐调运动(坐标联动)，使工件相对于刀具按程序规定的轨迹和速度运动，在运动过程中进行连续切削加工的数控系统。

适用范围：数控车床、数控铣床、加工中心等用于加工曲线和曲面零件的机床。现代的数控机床根本上都是装备的这种数控系统。;三、按联动轴数分

2轴联动〔平面曲线〕

3轴联动〔空间曲面，球头刀〕

4轴联动〔空间曲面〕

5轴联动及6轴联动〔空间曲面，端铣刀〕。

联动轴数越多数控系统的控制算法就越复杂。;四、按进给伺服系统的类型分类

按数控系统的进给伺服子系统有无位置测量装置可分为开环数控系统和闭环数控系统，在闭环数控系统中根据位置测量装置安装的位置又可分为全闭环和半闭环两种。;;无位置反响，精度相对闭环系统来讲不高，其精度主要取决于进给驱动系统和机械传动机构的性能和精度。

一般以功率步进电机作为伺服驱动元件。

这类系统具有结构简单、工作稳定、维修简单、价格低廉等优点，在精度和速度要求不高、驱动力矩不大的场合得到广泛应用。一般用于经济型数控机床。;半闭环数控系统

半闭环数控系统的位置采样点如下图，是从驱动装置(常用伺服电机)或丝杠引出，采样旋转角度进行检测，不是直接检测运动部件的实际位置。;半闭环环路内不包括或只包括少量机械传动环节，因此可获得稳定的控制性能，其系统的稳定性虽不如开环系统，但比闭环要好。

由于丝杠的螺距误差和齿轮间隙引起的运动误差难以消除。因此，其精度较闭环差，较开环好。但可对这类误差进行补偿，因而仍可获得满意的精度。

半闭环数控系统结构简单、调试方便、精度也较高，因而在现代CNC机床中得到了广泛应用。;全闭环数控系统

全闭环数控系统的位置采样点如图的虚线所示，直接对运动部件的实际位置进行检测。;从理论上讲，可以消除整个驱动和传动环节的误差、间隙和失动量。具有很