数控-第章

第一章数控机床基础知识§1－1数控与数控机床§1－2数控机床的分类和常见数控机床简介§1－3数控机床的加工特点一、数控与数控机床的概念二、数控机床的组成三、数控机床的工作原理四、数控机床的坐标系§1－1数控与数控机床一、数控与数控机床的概念数控——数字控制（NumericalControl，简称NC），是20世纪中期发展起来的一种自动控制技术，是用数字化信号进行控制的一种方法。数控机床（NumericalControlTool）——是用数字化信号对机床的运动及其加工过程进行控制的机床，或者说是装备了数控系统的机床。二、数控机床的组成控制介质数控装置伺服机构辅助控制装置检测装置机床本体控制介质——将零件加工信息传送到数控装置去的程序载体。1．控制介质移动硬盘U盘磁盘数控装置——数控机床的核心。它由输入装置（如键盘）、控制运算器和输出装置（如显示器）等构成。接受控制介质上的数字化信息，经过控制软件或逻辑电路进行编译、运算和逻辑处理后，输出各种信号和指令，控制机床的各个部分，进行规定的、有序的运动。2．数控装置伺服机构——数控机床的执行机构，由驱动和执行两大部分组成。它接受数控装置的指令信息，并按指令信息的要求控制执行部件的进给速度、方向和位移。脉冲当量——每一脉冲使机床移动部件产生的位移量。常用的脉冲当量为0.001mm～0.01mm。3．伺服机构常用的位移执行机构有功率步进电动机、直流伺服电动机、交流伺服电动机。伺服电动机驱动装置辅助控制装置——介于数控装置和机床机械、液压部件之间的强电控制装置。作用：接受数控装置输出的主运动变速、刀具选择和交换、辅助动作等指令信息，经过必要的编译、逻辑判断、功率放大后，直接驱动相应的电气、液压和机械部件，以完成各种规定的动作。4．辅助控制装置可编程控制器（PLC）作用：检测数控机床各个坐标轴的实际位移量，经反馈系统输入到机床的数控装置中。数控装置将反馈回来的实际位移量与设定值进行比较，控制伺服机构按指令设定值运动。常用检测元件：直线光栅、光电编码器、圆光栅、绝对编码尺等。5．检测反馈装置直线光栅光电编码器机床本体——数控机床的主体，用于完成各种切削加工的机械部分，包括主运动部件、进给运动执行部件（如工作台、滑板及其传动部件）和床身、立柱、支承部件等。6．机床本体三、数控机床的工作原理四、数控机床的坐标系1．机床坐标系（1）机床相对运动的规定：工件静止，刀具运动。（2）机床坐标系的规定：确定机床上运动的位移和运动的方向，该坐标系也称为标准坐标系。立式数控铣床右手笛卡尔直角坐标系：（3）运动方向的规定：将增大刀具与工件距离的方向确定为各坐标轴的正方向（4）坐标轴方向的确定Z坐标——运动方向是由传递切削动力的主轴所决定，即平行于主轴轴线的坐标轴即为Z坐标，Z坐标的正向为刀具离开工件的方向。机床有几个主轴，则选一个垂直于工件装夹平面的主轴方向；主轴能够摆动，则选垂直于工件装夹平面的方向；机床无主轴，则选垂直于工件装夹平面的方向。X坐标——平行于工件的装夹平面，一般在水平面内。1）工件旋转运动，则刀具离开工件的方向为X坐标的正方向。2）刀具做旋转运动，分两种情况：Z坐标水平时，观察者沿刀具主轴向工件看时，+X运动方向指向右方；Z坐标垂直时，观察者面对刀具主轴向立柱看时，+X运动方向指向右方。Y坐标——在确定X、Z坐标的正方向后，按照右手直角坐标系来确定Y坐标的方向。数控铣床工作台的移动数控车床坐标轴的移动机床原点——也称机床零点，即机床坐标系的原点，是指在机床上设置的一个固定点，它在机床装配、调试时就已确定下来，是数控机床进行加工运动的基准参考点。数控车床的机床原点——一般设在卡盘端面与主轴中心线的交点处。数控铣床的原点——一般设在X、Y、Z坐标的正方向极限位置上。（5）机床原点数控车床的机床原点数控铣床的机床原点（6）机床参考点机床参考点——用于对机床运动进行检测和控制的固定位置点。数控车床的参考点与机床原点数控铣床：机床原点和机床参考点是重合的。数控车床：机床参考点是离机床原点最远的极限点。数控铣床机床回零数控车床机床回零编程坐标系——也称工件坐标系，是编程人员根据零件图样及加工工艺等建立的坐标系。编程原点：选择在零件的设计基准或工艺基准上。各轴的方向：与所使用的数控机床相应坐标轴方向一致。2．编程坐标系3．对刀点和换刀点对刀点——数控加工中刀具相对工件运动的起点，程序也从该点开始执行，也称为起刀点或程序起点。车削零件的对刀点对刀点选择原则：找正容易编程方便对刀误差小加工时检查方便、可靠刀位点——刀具的定位基准点。钻头的刀位点车刀的刀位点圆柱铣刀的刀位点球头铣刀的刀位点§1－2数控机床的分类和常见数控机床简介一、数控机床的分类二、常见数控机床简介一、数控机床的分类1．按控制运动的方式分类（1）点位控制数控机床只控制从一点到另一点位置的精确定位，而不控制移动轨迹，在移动和定位过程中不进行任何加工。控制运动的方式（2）直线控制数控机床机床移动部件不仅要实现由一个位置到另一个位置的精确定位，而且要控制工作台以给定的速度，沿平行坐标轴方向进行直线切削加工运动。主要有：简易数控车床数控磨床数控镗铣床（3）轮廓控制数控机床对两个或两个以上坐标轴同时进行控制。它不仅要控制机床移动部件的起点和终点，而且要控制加工过程中每一点的速度、方向和位移量，运动轨迹是任意的直线、圆弧、螺旋线等。主要有：数控车床数控铣床加工中心2．按伺服系统的特点分类（1）开环控制数控机床控制系统不带反馈装置。数控装置发出的脉冲指令通过步进驱动电路，使步进电动机转过相应的步距角，再经过传动系统带动工作台或刀架移动。进给脉冲工作台步进电动机驱动线路步进电动机（2）闭环控制数控机床在机床移动部件上直接安装直线位移检测装置，将测量的实际位移值反馈到数控装置中，与输入的指令位移值进行比较，用比较的差值对机床进行控制，直至差值消除为止，使移动部件按照实际需要的位移量运动。＋直线位移检测装置工作台伺服电动机放大电路指令值—位置反馈比较器（3）半闭环控制数控机床在伺服电动机的轴或数控机床的传动丝杠上装有角度检测装置，通过检测丝杠的转角间接地检测移动部件的实际位移，然后反馈到数控装置中去，与输入的指令位移值进行比较，用比较的差值对机床进行控制。3．按数控机床的性能分类（1）低档数控机床（2）中档数控机床（3）高档数控机床二、常见数控机床简介1．数控车床数控车床——具有两轴联动功能，Z轴是与主轴方向平行的运动轴，X轴是在水平面内与主轴方向垂直的运动轴。2．数控铣床数控铣床——适于加工三维复杂曲面，在汽车、航空航天、模具等行业被广泛采用,可分为数控立式铣床、数控卧式铣床、数控仿形铣床等。3．加工中心数控加工中心——具有自动刀具交换装置，并能进行多种工序加工的数控机床。4．数控磨床数控磨床——主要用于加工高硬度、高精度表面。可分为数控平面磨床、数控内圆磨床、数控轮廓磨床等。5．数控钻床数控钻床——主要具备钻孔、攻螺纹等功能，同时也具备简单的铣削功能，刀库可存放多种刀具,可分为数控立式钻床和数控卧式钻床。6．数控电火花成形机床数控电火花成形机床——利用两个不同极性的电极在绝缘液体中产生放电现象，去除材料进而完成加工。7．数控线切割机床数控线切割机床——工作原理同电火花成形机床，其电极是电极丝，加工液一般采用去离子水。§1－3数控机床的加工特点一、加工精度高二、对加工对象的适应性强三、自动化程度高四、生产效率高五、良好的经济效益六、有利于现代化管理思考与练习1.简述数控、数控机床的概念。2.数控机床由哪些部分组成？各有什么作用？3.简述数控机床的工作过程。4.数控机床的X、Y、Z坐标轴及其正方向是如何规定的？5.数控机床的机床原点、编程原点、参考点有什么区别？6.点位控制、直线控制、轮廓控制数控机床各有何特点？7.开环、闭环、半闭环控制数控机床各有何特点？8.数控机床的加工特点是什么？