数控技术基础资料

CAM技术ComputerAidedManufacturing1数控技术基础CAM技术ComputerAidedManufacturing2CAM技术ComputerAidedManufacturing3CAM技术ComputerAidedManufacturing4CAM技术ComputerAidedManufacturing5CAM技术ComputerAidedManufacturing6立式加工中心CAM技术ComputerAidedManufacturing7卧式加工中心CAM技术ComputerAidedManufacturing8数控车削中心CAM技术ComputerAidedManufacturing9CAM技术ComputerAidedManufacturing10CAM技术ComputerAidedManufacturing11CAM技术ComputerAidedManufacturing121.绪论发展历史数控机床的工作原理和组成数控机床分类数控机床特点与适用范围CAM技术ComputerAidedManufacturing13发展历史20世纪40年代初，JohnT.Parsons采用数字技术进行机械加工1952年，麻省理工学院伺服机构研究所，试制成功第一台由计算机控制的三坐标立式铣床。CAM技术ComputerAidedManufacturing14发展历史1954年，美国本迪克斯公司正式生产出来第一台工业用的数控机床。1959年，美国克耐·杜列克公司开发出来加工中心。1970年，在美国芝加哥国际机床展览会上，首次展出了利用小型计算机取代专用数控计算机，数控的许多功能由软件程序实现的计算机数控（CNC：ComputerNumericalControl）系统，称为第四代系统。CAM技术ComputerAidedManufacturing15发展历史1967年，英国首先把几台数控机床连接成具有柔性的加工系统，1975年，日本研制出实用化FMS1974年，美国学者哈灵顿博士首先提出了计算机集成制造系统（CIMS）的概念。20世纪80年代中期以来，以CIMS为标志的综合生产自动化日渐成为制造业的热点，它把制造业推到了一个新的发展阶段。CAM技术ComputerAidedManufacturing16数控机床的工作原理和组成数控机床的工作原理P0P1P1P0a0a1a2a3a4a5a0a1a2a3a4数控系统将刀具运动轨迹在工作坐标系中分割成一些最小位移量（脉冲当量）。数控系统经过信息处理、分配，控制各坐标轴移动若干个最小位移量，把要求的轨迹用以“最小位移量”为单位的等效折线进行拟合。插补原理CAM技术ComputerAidedManufacturing17数控机床的工作原理和组成数控机床的组成程序载体输入装置数控装置辅助控制装置位置反馈系统机床本体伺服驱动系统CAM技术ComputerAidedManufacturing18数控机床分类按工艺用途分类金属切削类数控机床金属成型类数控机床数控特种加工机床CAM技术ComputerAidedManufacturing19金属切削类数控机床数控车床加工中心数控磨床数控铣镗床CAM技术ComputerAidedManufacturing20金属成型类数控机床数控折弯机数控弯管机CAM技术ComputerAidedManufacturing21数控特种加工机床数控电火花线切割机数控激光切割机床数控火焰切割机床CAM技术ComputerAidedManufacturing22数控机床分类按运动方式分类点位控制数控机床直线控制数控机床点位控制的钻削加工直线控制的车削加工CAM技术ComputerAidedManufacturing23数控机床分类按运动方式分类轮廓控制数控机床2轴联动2.5轴联动3轴联动CAM技术ComputerAidedManufacturing24数控机床分类按伺服系统控制方式分类开环控制数控机床数控装置步进电动机驱动器进给脉冲步进电动机工作台丝杠齿轮箱CAM技术ComputerAidedManufacturing25数控机床分类按伺服系统控制方式分类闭环控制数控机床数控装置伺服电动机驱动器进给脉冲伺服电动机工作台丝杠齿轮箱直线光栅位置反馈CAM技术ComputerAidedManufacturing26数控机床分类按伺服系统控制方式分类半闭环控制数控机床数控装置伺服电动机驱动器进给脉冲伺服电动机工作台丝杠齿轮箱编码器位置反馈编码器CAM技术ComputerAidedManufacturing27数控机床分类数控机床的种类控制系统类别执行机构类别加工对象类别数控车床点位、直线控制开环、半闭环没锥度、圆弧的轴轮廓控制开环、半闭环、闭环有锥度、圆弧的轴加工中心机床点位、直线控制开环、半闭环齿轮箱、框架等箱体特殊用途的轮廓控制开环、半闭环、闭环飞机零件的轮廓加工数控铣床点位、直线控制开环、半闭环箱体轮廓控制开环、半闭环、闭环平面轮廓的凸轮、样板、冲模、压模、铸模数控钻床点位控制开环、半闭环PCB板、多孔零件数控镗床点位、直线控制开环、半闭环箱体闭环精密箱体数控磨床轮廓控制半闭环、闭环凸轮、轧辊、冲模数控电加工机床轮廓控制开环、半闭环模具数控金属成型机床点位、直线轮廓控制开环、半闭环冲压、板材、弯管等CAM技术ComputerAidedManufacturing28数控机床特点与适用范围数控机床的特点适应性强加工精度高，加工质量稳定生产效率高减轻劳动强度，改善劳动条件有利于生产管理现代化CAM技术ComputerAidedManufacturing29数控机床特点与适用范围数控机床的适用范围产品件数生产成本050100工件复杂度产品件数普通机床数控机床专用机床CAM技术ComputerAidedManufacturing302.插补原理插补的基本知识逐点比较插补法数字积分插补法CAM技术ComputerAidedManufacturing31插补的基本知识脉冲增量插补逐点比较法数字积分法数据采样插补CAM技术ComputerAidedManufacturing32逐点比较插补法逐点比较法插补的基本原理是：在刀具加工过程中，数控系统每次仅向一个坐标轴输出一个进给脉冲，每走一步都要比较刀具与被加工零件轮廓之间的相对位置，并根据比较结果决定下一步的进给方向，使刀具向减小偏差的方向进给。偏差判别坐标进给偏差计算终点判断插补开始插补结束YN逐点比较法工作循环CAM技术ComputerAidedManufacturing33逐点比较插补法逐点比较法直线插补偏差判别P（Xi，Yi）E（Xe，Ye）P’P’’XOY0eiieeeiiYXYXXYXY或P点0eiieeeiiYXYXXYXY或P’点0eiieeeiiYXYXYXYX或P’’点偏差判别函数FieiieiYXYXF偏差判别函数的符号反映了加工点与要求轮廓之间的偏离情况。CAM技术ComputerAidedManufacturing34逐点比较插补法逐点比较法直线插补进给P（Xi，Yi）E（Xe，Ye）P’P’’XOY•当Fi＞0时，加工点处在直线上方，为减少与直线轮廓的偏差，刀具应向＋X方向进给一步；•当Fi＜0时，加工点处在直线下方，为减少偏差，刀具应向＋Y方向进给一步；•当加工点正好处在直线上，一般情况下约定向＋X方向进给，从而将Fi＝0与Fi＞0两种情况归并为一类（Fi≥0）CAM技术ComputerAidedManufacturing35逐点比较插补法逐点比较法直线插补偏差计算P（Xi，Yi）E（Xe，Ye）P’P’’XOY若Fi≥0，沿＋X方向走一步，到达（Xi＋1，Yi＋1）点新的偏差值为eeiieeiieeiieiYYXYXYXYXYXYXF1111eiiYFF1若Fi＜0，沿＋Y方向走一步，到达（Xi＋1，Yi＋1）点新的偏差值为eeiieeiieeiieiXYXYXYXYXYXYXF1111eiiXFF1CAM技术ComputerAidedManufacturing36逐点比较插补法逐点比较法直线插补终点判别P（Xi，Yi）E（Xe，Ye）P’P’’XOY计数长度N为两个方向进给步数之和，每送出一个进给脉冲，都要进行N－1计算，即计数长度减1，当计数长度减到零时，即N＝0时，表示到达终点，插补结束。eeYXNCAM技术ComputerAidedManufacturing37逐点比较插补法逐点比较法直线插补插补开始初始化Xe,Ye,F＝0N＝Xe＋YeF≥0？＋Y走一步＋X走一步N－1→NF－Ye→FF＋Xe→FN＝0？插补结束YNNYCAM技术ComputerAidedManufacturing38例设欲加工第一象限直线OE，起点在原点，终点坐标Xe＝5，Ye＝3，试写出插补计算过程并绘制插补轨迹。逐点比较插补法步数偏差判别坐标进给偏差计算终点判别0F0＝0N＝5＋3＝81F0＝0＋XF1＝F0－Ye＝0－3＝－3N＝8－1＝72F1＜0＋YF2＝F1＋Xe＝－3＋5＝2N＝7－1＝63F2＞0＋XF3＝F2－Ye＝2－3＝－1N＝6－1＝54F3＜0＋YF4＝F3＋Xe＝－1＋5＝4N＝5－1＝45F4＞0＋XF5＝F4－Ye＝4－3＝1N＝4－1＝36F5＞0＋XF6＝F5－Ye＝1－3＝－2N＝3－1＝27F6＜0＋YF7＝F6＋Xe＝－2＋5＝3N＝2－1＝18F7＞0＋XF8＝F7－Ye＝3－3＝0N＝1－1＝0XYOE(5,3)12345678CAM技术ComputerAidedManufacturing39逐点比较插补法例设欲加工第一象限直线OE，起点在原点，终点坐标Xe＝5，Ye＝3，试写出插补计算过程并绘制插补轨迹。步数偏差判别坐标进给01F0＝0＋X2F1＜0＋Y3F2＞0＋X4F3＜0＋Y5F4＞0＋X6F5＞0＋X7F6＜0＋Y8F7＞0＋XXYOE(5,3)12345678CAM技术ComputerAidedManufacturing40逐点比较插补法逐点比较法直线插补其他象限的直线插补象限坐标进给偏差计算终点判别F≥0F＜0F≥0F＜0Ⅰ＋X＋YFi＋1＝Fi－|Ye|Fi＋1＝Fi＋|Xe|N＝|Xe|＋|Ye|Ⅱ－X＋YⅢ－X－YⅣ＋X－YF＜0F≥0F＜0F≥0F＜0F≥0F＜0F≥0XYCAM技术ComputerAidedManufacturing41逐点比较插补法逐点比较法圆弧插补偏差判别E（Xe，Ye）S（Xs，Ys）P（Xi，Yi）RXOYF＞0F＜0偏差判别函数Fi为222RYXFiii若Fi＝0，加工点P位于圆弧SE上；若Fi＞0，加工点P位于圆弧SE外侧；若Fi＜0，加工点P位于圆弧SE内侧。CAM技术ComputerAidedManufacturing42逐点比较插补法逐点比较法圆弧插补坐标进给E（Xe，Ye）S（Xs，Ys）P（Xi，Yi）RXOYF＞0F＜0对于第一象限的逆圆，当Fi≥0时，应向－X方向进给一步；当Fi＜0时，应向＋Y方向进给一步。CAM技术ComputerAidedManufacturing43逐点比较插补法逐点比较法圆弧插补偏差计算E（Xe，Ye）S（Xs，Ys）P（Xi，Yi）RXOYF＞0F＜0若Fi≥0，，沿－X方向走一步，到达（Xi＋1，Yi＋1）点，2222212111RYXRYXFiiiii121iiiXFF若Fi＜0，，沿＋Y方向走一步，到达（Xi＋1，Yi＋1）点，2222212111RYXRYXFiiiii121iiiYFFCAM技术ComputerAidedManufacturing44逐点比较插补法逐点比较法圆