824计算机辅助制造-第二章教程.docx

第二章 数控机床的基本概念 2.1、数控机床的定义 1、数控机床的定义 n定义：数控机床（Numerical Control Machine Tools）是采用数字技术形式控制的机床。用数字化的代码将加工过程中所需的各种操作和步骤以及刀具与工件之间的相对位移等信息用数字化的指令表示出来，通过（程序）介质送入计算机或数控系统经过译码、运算及处理，控制机床的刀具与工件的相对运动，加工出所需工件，这类机床即为数控（NC）机床。 2、数控技术(NUMERICAL CONTROL） ① 概念:以数字化信息实现控制的应用技术 ② 分类： a) 硬件数控技术(NC):以硬件作为控制器 靠硬件完成运算;功能简单;存储量小 b) 计算机控制(CNC):以计算机作为控制器 靠软件完成运算;功能强大;存储量大 ③ 数控系统对机床控制的类别: a) 顺序控制（PLC）: 换刀、主轴调速、冷却液关启、工作台限位等开关量的控制； b) 数字控制: 进给传动控制，即对???具、工作台的运行顺序、位移量以及速度实现控制。 3、数控机床的优点 n传统机械式自动机床、仿形机床的缺点: ① 需要辅助工装 a) 自动机床—需要制作凸轮、挡块等辅助装置 b) 仿形机床—需要制作标准零件 ② 加工过程是模拟量传递 ③ 加工精度低 ④ 加工零件变更需重新准备辅助装置 n数控机床优点如下： 1) 有利于提高加工精度，保证同批零件的一致性； 2) 可以提高生产效率，一般可提高加工效率3~5倍； 3）适合于复杂形状零件加工（只提高了编程难度，各种工装大大减少） 4) 有利于实现管理和机械加工的自动化。 n数控机床不足之处如下： 1) 设备造价昂贵，机时费用高； 2) 工作环境要求苛刻的工作温度、湿度、灰尘等； 3) 工艺、编程、操作、维修保养人员素质要求高 2.2、数控机床的组成 1. 数控机床的主要组成部分 1) NC程序(控制介质） n NC程序传入NC机床的途径: ① 穿孔纸带 ② 键盘手工输入 ③ 拷贝：CF卡 ④ I/O通讯接口：RS232(com),网卡 n包含加工过程中的所有信息，主要有3种： ① 几何信息（数字信息）：确定加工零件的几何形状， 如位移、圆心、曲面法矢量等. ② 辅助功能信息（M）：说明加工条件，如刀具几何参数、进给速度和主轴转速、开关冷却液、程序结束等. ③ 准备功能信息（G）：说明插补类型、加工坐标平面、实现刀具半径补偿等. 2) 数控装置 n由输入装置、存储器、控制器、运算器和输出装置组成: ① 输入装置：接收外部的输入程序 ② 存储器：对输入程序进行存储 ③ 控制器：控制和协调数控装置各部分协调工作 ④ 运算器：接收控制信息，对几何信息进行插补运算并向输出装置发出进给脉冲 ⑤ 输出装置：将脉冲输出给伺服系统 脉冲插补 n脉冲当量： n概念：相对于每个脉冲信号，机床移动部件的位移量（包括移动量和转动量）叫做脉冲当量（用δ来表示）。 n单位：mm/脉冲、度/脉冲 脉冲当量决定了NC机床的程序计算精度及程序小数点的位数和最小值。 机床坐标轴运动量Δ=N*δ N为整数 常用的脉冲当量： 0.01mm/脉冲、0.005mm/脉冲、0.001mm/脉冲 0.01度/脉冲、0.005度/脉冲、0.001度/脉冲 数控机床的插补 插补概念：在数控加工时，数控装置需要在规定加工轮廓的起点和终点之间进行中间点的坐标计算，然后按计算结果向各坐标轴 插补类型: 直线(一次); 圆弧(二次)；空间样条曲线(三次) （Page 80） 数控装置工作流程 数控装置工作流程（新） 数控装置—数控系统 不同的数控机床研制机构, 生产了不同的数控系统,即机床的同一运动,由于其数控系统的不同,其程序控制代码不同。 世界上比较著名的数控系统有: 日本 FANUC 系列数控系统 德国 SIEMENS 系列数控系统 HEIDENHAIN 系列数控系统 荷兰 PHILPIS CNC532 数控系统等 现数控系统发展的趋势: 统一、简捷、可读性强 3) 伺服系统(数控机床运动的驱动装置) 伺服系统是数控装置与机床本体间的传动联系环节，可以将来自数控装置的脉冲信号转换为机床移动部件的运动，使工作台精确定位或按规定的轨迹做严格的相对运动，最后加工出符合图纸的零件。 构成: 驱动装置、伺服电动机、传动丝杠等 工作过程： 4) 机床本体 n特点：指的是数控机床的机械构造实体。它与普通机床的差别，主要是机械传动的结构和功能部件要求更高 n组成：床身、导轨、运动部件、工作台、刀库、排屑器 5) 检测装置 n在机床的坐标轴中安装有光栅尺等来实时监测运动部分的位移量,并与理论值比较,以确定需补充的运动脉冲量。 2 数控机床加工过程流程 2.3、数控机床的分类 1. 按工艺用途划分 n一般数控机床 n数控