数控加工的基本知识课件

第一章 数控加工的基本知识,一、数控加工技术基础 二、数控机床的分类与应用 三、数控编程的基础知识 四、数控加工技术的发展,一、数控加工技术基础,1、基本概念,1）数字控制以数字化指令对机床运动及加工过程进行控制的一种方法。,NC Numerical Control NC已成为数控加工的专用术语,2）数控系统利用数字控制技术实现自动控制的系统。,3）数控机床装备了数控系统的机床。,2、数控技术的发展,1952年在美国麻省理工学院诞生了世界上第一台三坐标联动的数控铣床,第一代 电子管NC,第二代 晶体管NC,第三代 小规模集成电路NC,第四代 小型计算机NC,第五代 微机NC,CNC,MNC,3、数控机床的组成,数控机床,机床本体,数控系统,输入输出装置,数控装置（核心）,伺服驱动系统,位置检测反馈装置,可编程逻辑控制器（PLC),数控装置内的计算机对通过输入装置以数字和字符编码方式所记录的信息进行一系列处理后，再通过伺服系统及可编程序控制器向机床主轴及进给等执行机构发出指令，机床主体则按照这些指令，并在检测反馈装置的配合下，对工件加工所需的各种动作，如刀具相对于工件的运动轨迹、位移量和进给速度等项要求实现自动控制，从而完成工件的加工。,4、数控加工原理,数控机床的工作过程,5、数控原理：,脉冲,脉冲当量,可达0.001mm以上,脉冲由脉冲发生器产生，控制系统控制脉冲发送的数量和时机等，伺服系统按给定的脉冲数量控制数控机床每个方向按脉冲当量精确前进一定的距离。,直线插补,插补原理：,A,B,圆弧插补,插补原理：,A,B,二、数控机床的组成与分类,数控机床的品种规格较多，从不同角度对其进行考查，就有不同的分类方法，一般可根据其功能和结构，按以下原则进行分类。,11,不能进行插补,a. 点位控制 Positioning Control),1) 按运动方式分类,12,平行坐标轴和与坐标轴成 45°角加工,b） 直线控制(Straight-line Control),13,C） 轮廓控制 （Contour Control),14,输入脉冲,步进电动机 驱动电路,功率步进 电动机,机械 传动链,机床运 动部件,a）开环控制系统,2) 按控制方式分类,15,开环控制系统,16,输入脉冲,比较器,前置及功率 放大电路,机械 传动链,机床运 动部件,直流或交流 伺服电动机,脉冲 编码器,b）半闭环控制系统,17,半闭环控制系统,位置控制调节器,速度控制 调节与驱动,检测与反馈单元,位置控制单元,速度控制单元,+,+,-,-,实际位置反馈,实际速度反馈,18,输入脉冲,比较器,前置及功率 放大电路,机械 传动链,机床运 动部件,直流或交流 伺服电动机,位置检 测装置,C）闭环控制系统,19,闭环控制系统,1. 金属切削类数控机床 2. 金属成形类数控机床 3特种加工类数控机床 4其他类型数控机床,3) 按工艺用途分类,三、数控编程的基础知识,1、数控机床的坐标系,规定原则： 1）右手直角笛卡尔坐标系 2）刀具相对于静止的工件而运动 3）刀具远离工件的方向为运动的正方向,2、坐标轴的确定,1）Z轴 有主轴的机床，Z轴平行主轴轴线。,2）X轴 对于工件旋转的机床如车床，X轴在水平面内且垂直工件回转轴线。 对于刀具旋转的机床如铣床，当Z轴垂直时，人面对主轴，向右为正X方向，当Z轴水平时，则向左为正X方向。,3）Y轴 根据已确定的X、Z轴，按右手直角笛卡尔坐标系确定Y轴。,4）A、B、C轴 此三轴坐标为回转进给运动坐标。根据已确定的X、Y、Z轴，用右手螺旋定则确定A、B、C三轴坐标。,3、几个坐标原点,1）机床原点 现代数控机床都有一个基准位置，称为机床原点，是机床制造商设置在机床上的个物理位置，通常不允许用户改变。其作用是使机床与控制系统同步，建立测量机床运动坐标的起始点。机床原点是工件坐标系、机床参点的基准点,2）机床参考点 机床原点相对应的还有一个机床参考点，它也是机床上的一个固定点，通常不同于机床原点。一般来说，加工中心的参考点设在工作台位于极限位置时的一基准点上。该极限位置通过机械挡块来调整和确定，但必须位于各坐标轴的移动范围内。为了在机床工作时建立机床坐标系，要通过参数来指定参考点到机床原点的距离，此参数通过精确测量来确定。一般，机床工作前，必须先进行回参考点动作，各坐标轴回零，才可建立机床坐标系,3）工件原点（编程原点）,工件坐标系是在数控编程时用来定义工件形状和刀具相对工件运动的坐标系。 工件坐标系的原点称为工件原点或编程原点,数控车床上加工工件时，工件原点一般设在主轴中心线与工件右端面(或左端面)的交点处。 数控铣床上加工工件时，工件原点一般设在进刀方向一侧工件外轮廓表面的某个角上或对称中心上。,4、数控编程的概念与步骤,1、数控编程是指从零件图样的分析到获得合格数控程序的全过程。 2、步骤：,分析零件图样， 确定工艺过程,数学处理,编写程序单,输入程序,程序校验和首件试切,手工编程 自动编程,5、数控编程的方法,6、程序的结构,O1234 N01 G92 X60 Z20 ; N02 S02 M03; N03 G00 X45 Z5; N04 G01 Z-60 F100; N05 G00 X100 Z100; N06 M30;,程序号,程序内容,程序结束,程序段,7、字-地址程序段格式如下：,例如：N30 G01 X35 Z-60 F200 S350 T0202 M03；,8、5大功能指令,1）辅助功能指令（M指令） M03: 主轴正传 M04：主轴反转 M05：主轴停止 M06: 换刀 M08: 切削液打开 M09: 切削液关闭 M30: 程序结束,33,1）高速、高精度化 超精密零件加工达到0.001m，进入纳米级。 意大利FIDIA公司DIGIT 418型MC，主轴75000rpm。 德国CHIRON公司FZ085型MC，主轴90000rpm。 瑞士IBAG公司MC，电主轴140000rpm，功率100kw。,四、数控加工技术的发展,34,数控系统的可靠性：指数控系统在规定的条件下和在规定的时间内完成规定功能的能力。 通常采用的技术有： 冗余技术、故障诊断技术、自动检错、纠错技术、 系统恢复技术、软件可靠性技术,2）数控系统高可靠性,35,3）CNC系统的智能化,智能化的基本思想是通过计算机或智能控制装置来模拟人类专家的制造智能活动，对制造中的问题进行分析、判断、推理、构思和决策，旨在取代或延伸制造环境中人的部分脑力劳动，并对人类专家的制造智能进行收集、存储、完善、共享、继承与发展。,36,4）具有更高的通讯功能,目前数控系统配备多种遥控接口和智能接口。 RS232C、RS422、光纤维、MAP（制造自动化协议）和20mA电流回路等接口可与DNC、FMC相连。,5）高柔性化,FMS的优点： 工序较普通加工方法减少1/21/3， 操作人员减少1/201/15， 加工周期缩短1/301/20， 工时定额为过去的1/31/2,38,美国MDSI公司的Open CNC、德国Power Automation公司的PA8000 NT等 产品，其NC软件全部装在计算机中，而硬件部分仅是计算机与伺服驱动和外部I/O之间的标准化通用接口 ，用户可以在WINDOWS NT平台上，利用开放的CNC内核，开发所需的各种功能，构成各种类型的高性能数控系统 。,6）小型化、开放式,