机床数控系统阶段.doc

第1章：数控技术绪论 NC数控机床 MC带自动交换刀具的数控机床称为加工中心 FMS柔性制造系统 FMC柔性制造单元 DNC 分布式数控 CNC MNC微机控制的数控系统 CIMS规模更大、层次更高的生产自动化系统 数控机床由输入输出装置、数控装置、伺服驱动装置、辅助控制装置、位置检测装置以及机床本体等部分组成。 数控机床的工作原理和工作过程 工作原理 ·用数控机床加工工件时,首先由编程人员按照零件的 几何形状和加工工艺要求将加工过程编成加工程序。 ·数控系统读入加工程序后,将其翻译成机器能够理解 的控制指令,再由伺服系统将其变换和放大后驱动机 床上的主轴电机和进给伺服电机转动,并带动机床的 工作台移动,实现加工过程。 工作过程 1)零件图工艺处理 ,应根据图纸,对工件的形状、尺寸、位置关系 、技术要求进行分析,然后确定合理的加工方案、加工路线、装夹方式、刀具及切削参数、对刀点、换刀点,同时还要考虑所用数控机床的指令功能。 2)数学处理 在工艺处理后,应根据加工路线、图纸上的几何尺寸,计算刀具中心运动轨迹, 获得刀位数据。如果数控系统有刀具补偿功能,则需要计 算出轮廓轨迹上的坐标值。 3)数控编程 根据加工路线、工艺参数、刀位数据及数控系统规定的功能指令代码 及程序段格式,编写数控加工程序, 并进行仿真校验。 程序编完后,可存放在控制介质(如软盘、磁带,计算机内存)上。根据需求编写数控加工程序，并进行仿真校验。 4)程序输入 数控加工程序通过输入装置输入到数控系统。目前采用的输入方法主要有软 驱、USB接口、RS232C接口、MDI手动输入、分布式数字控制(Direct Numerical Control ,DNC)接口、网络接口等。 数控系统一般有两种不同的输入工作方式:一种是边输入边加工,DNC即属 于此类工作方式;另一种是一次将零件数控加工程序输入到计算机内部的存 储器,加工时再由存储器一段一段地往外读出,软驱、USB接口即属于此类工作方式。 5)译码 数控系统按一个程序段为单位,按照一定的语法规则把数控程序解释、翻译成计算机内部能识别的数据格式,并以一定的数据格式存放在指定的内存区内。 在译码的同时还完成对程序段的语法检查。一旦有错,立即给出报警信息。 6)数据处理 数据处理程序一般包括刀具补偿、速度计算以及辅助功能的处理程序。 7)插补 数控加工程序提供了刀具运动的起点、终点和运动轨迹,而刀具从起 点沿直线或圆弧运动轨迹走向终点的过程则要通过数控系统的插补软件来控制。 插补的任务就是通过插补计算程序,根据程序规定的进给速度要求, 完成在轮廓起点和终点之间的中间点的坐标值计算,也即数据点的密化工作。 8)伺服控制与加工 伺服系统接受插补运算后的脉冲指令信号或插补周期内的位置增量信 号,经放大后驱动伺服电机,带动机床的执行部件运动,从而加工出零件。 数控机床的特点 1、具有良好的加工柔性 2、加工精度高 3、加工生产率高 4、减轻劳动强度，改善劳动条件 5、良好的经济效益 6、有利于生产管理的现代化 数控机床分类 从控制方式、伺服系统类型、功能水平、工艺方法等几个方面进行分类。 点位控制数控机床：数控装置只能控制机床移动部件从一个位置 (点) 精确地移动到另一个位置 (点)。 直线控制机床：可以沿一个坐标轴的方向(一般地也可以沿45°斜线进行切削，但不能沿任意斜率的直线切削)进行切削加工。 轮廓控制机床：在加工过程中，每时每刻都对各坐标的位移和速度进行严格的不间断的控制。 开环控制数控机床：在开环控制中，机床没有检测反馈装置 闭环控制数控机床：在开环控制数控机床上增加检测反馈装置，在加工中时刻检测机床移动部件的位置，使之和数控装置所要求的位置相符合，以期达到很高的加工精度。 半闭环控制数控机床：半闭环控制数控机床也带有位置检测装置，它的检测装置安装在伺服电机上或丝杠的端部，通过检测伺服电机或丝杠的角位移间接计算出机床工作台等执行部件的实际位置值，然后与指令位置值进行比较，进行差值控制。 不适合数控机床加工的零件 生产批量的零件 困难或完全靠定位来保证加工精度的零件 极不稳定，而且数控机床上无在线检测系统可自动调整零件坐标位置的零件。 特定的工艺装备协调加工的零件 （1）轮廓形状复杂，加工精度较高的零件。 （2）用普通机床加工时，需要制作复杂的工艺装备的零件。 （3）用普通机床加工时，工艺路线过长，工装过多的零件。 （4）多品种、小批量生产的零件。 （5）新产品的试制零件。 （6）价值昂贵，加工中不允许报废的零件。 （7）生产周期短的零件。 （8）集多种工序于一体的箱体零件。 第2章：数控加工的程序编制 程序编制可分成手工编程和自动编程两类。 自动编程软件：CAXA, Masterc