数控机床第1章.

数控机床自我介绍•姓名：王津•Email：[e-mail]•办公地点：机电信息楼510A•联系电话：62332538教材和参考书•教材数控机床结构，张耀满主编，东北大学出版社数控技术，李斌主编，华中科技大学出版社•参考书机床数控技术，毕毓杰主编，机械工业出版社数控机床加工程序编制，顾京主编，机械工业出版社学时与考核方式•学时：30学时讲课，2学时实验•考核方式：考试成绩（70％闭卷）平时成绩（20％考勤+10%实验）课程内容第一章绪论第二章数控机床的软硬件结构第三章数控机床的机械结构第四章数控加工程序编制基础第五章数控加工编程方法第六章数控机床的发展趋势第一章绪论1.1概述1.2数控机床组成1.3数控加工零件的过程1.4数控机床的特点与分类1.5我国数控机床的现状主要内容：1.1概述第一章绪论1.1概述第一章绪论数控机床与普通机床的区别1.1概述第一章绪论数控机床与普通机床的区别普通机床只能加工简单形状的零件；普通机床只有一个电机驱动轴。1.1概述第一章绪论数控机床与普通机床的区别数控机床具有数控系统，自动化程度高。1.1概述第一章绪论数控机床与普通机床的区别数控机床可以加工复杂形状零件，普通机床只能加工简单形状零件。数控机床各个轴由电机驱动，普通机床只有主轴由电机驱动。数控机床有数控系统，自动化程度高，普通机床无数控系统，自动化程度低。1.1概述•美国麻省理工学院于1952年成功研制了世界上第一台数控铣床，它给机械制造业带来了革命性的变化。第一章绪论•数控机床（NumericalControlMachineTools）数控机床是一个装有数字控制系统的机床，该系统能够处理加工程序,控制机床自动完成各种加工运动和辅助运动。数控机床是制造装备的主流装备，广泛应用于制造业的各个领域第一章绪论1.1概述•数控机床的技术水平是制造业持续发展的保证。•数控机床整体水平和拥有量充分体现一个国家工业现代化的水平。•高档数控机床是国家的战略物资，是一个国家综合国力的重要体现。第一章绪论1.1概述高档数控机床是西方对我国封锁与限制的重点我国不能没有自己的数控机床第一章绪论1.1概述东芝事件第一章绪论1.2数控机床组成数控机床机床本体数控系统主轴部件自动换刀装置回转工作台辅助装置数控装置伺服驱动装置伺服电机装置测量反馈装置第一章绪论1.2数控机床组成数控机床机床本体数控系统主轴部件自动换刀装置回转工作台辅助装置数控装置伺服驱动装置伺服电机装置测量反馈装置第一章绪论1.2数控机床组成数控机床机床本体数控系统主轴部件自动换刀装置回转工作台辅助装置数控装置伺服驱动装置伺服电机装置测量反馈装置第一章绪论1.2数控机床组成数控系统（NumericalControlSystem）是一种程序控制系统，它能处理输入到系统中的数控加工程序，控制数控机床运动并加工出零件。计算机数控系统（ComputerNumericalControl，CNC）是以计算机为核心的数控系统。第一章绪论1.2数控机床组成辅助控制机构进给传动机构第一章绪论1.2数控机床组成第一章绪论1.2数控机床组成辅助控制机构进给传动机构第一章绪论1.2数控机床组成•穿孔纸带•MDI（ManualDataInput）方式•软驱•USB接口•DNC(DistributedNumericalControl)接口•存储卡•以太网•显示器输入输出装置可以通过多种方式获得数控加工程序:第一章绪论1.2数控机床组成辅助控制机构进给传动机构第一章绪论1.2数控机床组成•数控装置：接收输入介质的信息，并将其代码加以识别、储存、运算，输出相应的指令脉冲以驱动伺服系统，进而控制机床动作的装置。•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，然后输出控制命令到伺服驱动装置和PLC。数控装置是数控系统的核心。第一章绪论1.2数控机床组成辅助控制机构进给传动机构第一章绪论1.2数控机床组成•伺服单元和驱动装置伺服单元是指以机床移动部件（工作台、动力头）的位置和速度作为控制量的自动控制系统。它接收来自插补装置或插补软件生成的进给脉冲指令，经过一定的信号变换及电压、功率放大，从而控制驱动装置，实现机床工作台相对于切削刀具的运动。第一章绪论1.2数控机床组成•检测装置检测位移（线位移或角位移）和速度，发送反馈信号至数控装置，构成伺服系统闭环或半闭环控制，使工作台按指令路径精确地移动。主要应用在半闭环和闭环的数控机床上。•常用检测装置旋转变压器、感应同步器、编码器、光栅、磁栅。第一章绪论1.2数控机床组成辅助控制机构进给传动机构第一章绪论1.2数控机床组成•PLC(ProgrammableLogicController)可编程控制器，它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。第一章绪论1.2数控机床组成数控机床中PLC的功能：机床主轴的起停、正反转控制及主轴转速的控制、倍率的选择机床冷却、润滑系统的接通和断开机床刀库的起停和刀具的选择、更换机床卡盘的夹紧、松开机床自动门的打开、闭合机床尾座和套筒的起停、前进、后退控制第一章绪论1.2数控机床组成•机床I/O电路和装置起传递信号的作用，也可以说是信号中转站。•功能：MDI面板、接近开关等输入信号要经过I/O模块才送到CNC系统，同样，一些继电器的输出，如润滑冷却，先由CNC送到I/O模块，再输出控制机床的相关执行部件。第一章绪论1.2数控机床组成辅助控制机构进给传动机构操作面板第一章绪论1.3数控加工零件的过程•数控加工与传统加工的比较第一章绪论1.3数控加工零件的过程•数控加工与传统加工的比较第一章绪论1.3数控加工零件的过程•数控加工与传统加工的比较工序卡——详细说明工序加工精度、操作过程、切削用量、使用设备。工厂名机械加工工序卡片产品名称及型号零件名称零件图号工序名称工序号第页共页（画工序简图处）车间工段材料名称材料牌号力学性能同时加工件数每料件数技术等级单件时间（min）准备—终结时间（min）设备名称设备编号夹具名称夹具编号工作液更改内容工步号工步内容计算数据(mm)走刀次数切削用量工时定额（min）刀具﹑量具及辅助工具直径或长度进给长度单边余量背吃刀量Mm进给量mm/r或mm/Min切削速度r/min或双行程数/min切削速度m/Min基本时间辅助时间工作地服务时间工步号名称规格编号数量编制抄写校对审核批准第一章绪论1.3数控加工零件的过程•数控加工与传统加工的比较第一章绪论1.3数控加工零件的过程第一章绪论1.3数控加工零件的过程第一章绪论1.3数控加工零件的过程第一章绪论1.3数控加工零件的过程•数控加工中数据转换过程第一章绪论1.3数控加工零件的过程•数控加工中数据转换过程译码译码程序的主要功能是将用文本格式（通常用ASCII码）表达的零件加工程序，以程序段为单位转换成刀补处理程序所要求的数据结构。该数据结构用来描述一个程序段解释后的数据信息，主要包括：X、Y、Z等坐标值；进给速度；主轴转速；G代码；M代码；刀具号；子程序处理和循环调用处理等数据或标志的存放顺序和格式。第一章绪论1.3数控加工零件的过程•数控加工中数据转换过程刀补处理用户零件加工程序通常是按零件轮廓编制的，而数控机床在加工过程中控制的是刀具中心轨迹，因此在加工前必须将零件轮廓变换成刀具中心的轨迹。刀补处理就是完成这种转换的程序。第一章绪论1.3数控加工零件的过程•数控加工中数据转换过程插补计算本模块以系统规定的插补周期△t定时运行，它将由各种线形（直线，园弧等）组成的零件轮廓，按程序给定的进给速度F，实时计算出各个进给轴在△t内位移指令（△X1、△Y1、△X2、△Y2…△Xi、△Yi），并送给进给伺服系统，实现成形运动。第一章绪论1.3数控加工零件的过程•数控加工中数据转换过程指令输出将计算出在△t时间内的位移指令输出给X，Y轴，以控制它们联动。即：△XiX轴；△YiY轴只要能连续自动地控制X，Y两个进给轴在△ti时间内移动量，就可以实现曲线轮廓零件的加工。第一章绪论1.3数控加工零件的过程•数控加工中数据转换过程PLC控制PLC控制是对机床动作的“顺序控制”。即以CNC内部和机床各行程开关、传感器、按钮、继电器等开关量信号状态为条件，并按预先规定的逻辑顺序对诸如主轴的起停、换向，刀具的更换，工件的夹紧、松开，冷却、润滑系统等的运行等进行的控制。第一章绪论1.4数控机床的特点与分类•数控机床的特点适应性、灵活性好精度高、质量稳定生产效率高劳动强度低、劳动条件好有利于现代化生产与管理使用、维护技术要求高第一章绪论1.4数控机床的特点与分类•数控机床的分类第一章绪论1.4数控机床的特点与分类•按运动控制方式分类:点位控制(PointtoPointControlSystems)仅实现刀具相对于工件从一点到另一点的精确定位运动对轨迹不作控制要求运动过程中不进行任何加工适用于数控钻床、数控镗床、数控冲床和数控测量机第一章绪论1.4数控机床的特点与分类•按运动控制方式分类:直线控制不仅要求控制点到点的精确定位，而且要求机床工作台或刀具（刀架）以给定的进给速度，沿平行于坐标轴的方向或与坐标轴成45º角的方向进行直线移动和切削加工。第一章绪论1.4数控机床的特点与分类•按运动控制方式分类:轮廓控制(ContouringControlSystems)对多个坐标轴同时进行控制，使之协调运动(坐标联动)，使刀具相对工件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。第一章绪论1.4数控机床的特点与分类•按运动控制方式分类:第一章绪论1.4数控机床的特点与分类•按伺服系统分类:开环控制(Open-LoopServo-Drive)特点：没有位置检测装置，信号单向。结构简单，制造成本较低，价格便宜,精度一般不高。用于经济型数控车、铣、线切割机床。第一章绪论1.4数控机床的特点与分类•按伺服系统分类:开环控制(Open-LoopServo-Drive)第一章绪论1.4数控机床的特点与分类•按伺服系统分类:半闭环控制(Half-Closed-LoopServo-Drive)第一章绪论1.4数控机床的特点与分类•按伺服系统分类:半闭环控制(Half-Closed-LoopServo-Drive)第一章绪论1.4数控机床的特点与分类•按伺服系统分类:半闭环控制(Half-Closed-LoopServo-Drive)特点:带有位置检测装置，常安装在伺服电机上或丝杠的端部;不包括丝杠螺母副及机床工作台导轨副等大惯量环节，因此可以获得稳定的控制特性，而且调试比较方便，价格也较全闭环系统便宜。第一章绪论1.4数控机床的特点与分类•按伺服系统分类:闭环控制(Closed-LoopServo-Drive)第一章绪论1.4数控机床的特点与分类•按伺服系统分类:闭环控制(Closed-LoopServo-Drive)特点:带有位置检测装置,安装在机床刀架或工作台等执行部件上系统稳定性受到影响,调试困难，且结构复杂、价格昂贵第一章绪论1.4数控机床的特点与分类•按伺服系统分类:闭环控制(Closed-LoopServo-Drive)第一章绪论1.4数控机床的特点与分类•按功能水平分类:经济型数控机床功能相对简单、精度相对较低、速度相对不高、价格低廉，能满足加工形状比较简单的直线、圆弧及螺纹加工。一般控制轴数在3轴以下，脉冲当量（分辨率）多为0.01mm，快速进给速度在10m／min以下。第一章绪论1.4数控机床的特点与分类•按功能水平分类:中档型数控机床采用交流或直流伺服电机实现半闭环驱动，能实现4轴或4轴以下联动控制，脉冲当量为1μm，进给速度为15-24m/min，一般采用32位处理器，具有RS232C通信接口、DNC接口和内