1、1.1 数控加工概述,第1节 数控机床的组成及工作原理 第2节 数控机床的种类与常见数控机床 第3节 数控加工技术的应用与发展 第4节 数控机床认知,第一节 数控机床的组成及工作原理,一、数控、数控机床与数控加工 数字控制：是以数字化信号对机构的运动 过程进行控制的一种方法。简称为数控（NC）。 数控机床：指应用数控技术对加工过程进行控制的机床。 数控加工：泛指在数控机床上进行零件加工的工艺过程。,数控机床与普通机床比较：数控机床在普通机床基础上增加了对机床运动和动作自动控制 的功能部件，使数控机床能够自动完成 对零件加工的全过程。,其控制的媒介：数字程序（学习重点）,不同加工方式示例,成型零
2、件,成形车刀,仿 型 加 工,靠模板,数 控 加 工,采用数控机床加工零件时,只需要将零件图形和工艺参数、加工步骤等以数字信息的形式，编成程序代码输入到机床控制系统中，数控机床便按照事先编好的加工程序,自动地对被加工零件进行加工.,二、 数控机床组成,数控机床的组成,三、数控机床各部分的作用,1. 输入装置 作用：输入程序（人机）、控制参数、补偿量等 方式：键盘输入纸带输入（穿孔纸带）磁盘输入（硬盘、软盘、U盘）网络通讯(RS232、DNC、TCP/IP）,2. 数控装置（NC)_数控机床大脑作用：数控机床核心部件（战略物资、东芝事件） 接受输入信息 运算与处理(译码、运算、逻辑处理) 产生输
3、出脉冲（动作、运动指令）计算机的功能CNC：计算机数字控制装置,CNC系统构成,CNC装置控制软件 (软件功能)硬件电路 (硬件功能),主轴伺服单元,主轴 驱动装置,可编程控制器,进给伺服单元,进给 驱动装置,测量装置(位置速度),程 序,操作面板,输入输出设备,机 床,M.S.T辅助指令信号,主轴电机,主轴动作,完成进给动作,PLC,完成开关动作,伺服驱动系统,进给电机 电机,信号转换放大,经插补运算,输出各坐标轴进给速度、进给方向和位移量指令,经逻辑运算,输出主轴变速、换向和起停信号,选择和交换刀具的刀具指令信号,辅助指令信号:冷却、润滑、夹经紧、松开、分度等.,控制信号,3. 伺服系统：
4、数控机床的动力装置作用：接受数控装置的输出驱动与放大实现电机转换,4）. 机床的机械部件：受控设备 与传统的普通机床比较，具有如下特点：(1) 机械传动结构得到简化，传动链较短。(2) 机械结构具有较高的动态特性、动态刚度、阻尼刚度、耐磨性以及抗热变形性能。(3) 较多地采用高效传动件。(4) 还有一些配套部件和辅属设备。,四、 数控加工原理,1.数控加工过程,零 件 图 纸,工艺分析,数值计算,编制并输入程序,安装工件,对刀试切,加工检验,2.数控加工原理概述,数控加工原理就是将零件图形和工艺参数、加工步骤等以数字信息的形式，编成程序代码输入到机床控制系统中，再由其进行运算处理后转成驱动伺服
5、机构的指令信号，从而控制机床各部件协调动作，自动完成零件的加工。,3.插补1) 插补的概念数控系统必须在运动过程中实时计算出满足线形和进给速度要求的若干中间点(在起点和终点之间)，这就是插补。插补就是根据给定进给速度和给定轮廓线形的要求，在轮廓的已知点之间计算中间点的方法。,直线插补,圆弧插补,直线插补：数控系统对直线进行的插补计算；圆弧插补：对圆弧进行的插补计算；曲线插补：对其他曲线进行的插补计算。,2) 插补方法的分类目前常用的插补方法大致分为两类：脉冲增量插补和数字增量插补。插补运算可有硬件插补(插补器)和软件插补两种实现方式。按插补计算方法又可细分为逐点比较法、数字积分法、时间分割法和
6、样条插补法等多种。,逐点比较法,逐点比较法插补运算是以区域判别为特征，每走一步都要将加工点的瞬时坐标与相应给定的图形上的点相比较，判别一下偏差，然后决定下一步的走向。这样就能得到一个接近给定图形的轨迹，其最大偏差不超过一个脉冲当量,五、数控加工的特点（优点）,1. 加工精度高，加工质量稳定 数控机床的机械精度高 数控机床的控制精度高（0.001mm/P） 无人为误差，加工的一致性好,2. 数控加工的生产效率高极大地缩短加工的辅助时间（快速行程、自 动换刀）免划线工序粗、精加工一次装夹完成无需中途停车检测,3. 对加工对象的适应性强.单件、小批生产易于获得好效益 4.易于实现CAD/CAM一体化
7、及构成计算机集中控制系统.,六 几个数控加工常用术语,1、坐标联动加工数控机床加工时的横向、纵向等进给量都是以轴坐标数据控制的。如：两坐标车床、三坐标铣床、五轴加工中心等。坐标联动：坐标轴的非独立运动。即：一个轴的运动要受到其它轴运动的制约。,2坐标联动,2,2,坐标联动,3坐标联动,1,2、脉冲当量：CNC装置每发出一个脉冲，机床执行部件的最小位移量称为。常用机床的脉冲当量为0.010.001 mm/脉冲，脉冲当量越小，数控机床精度越高。各种斜线、圆弧、曲线均可由以脉冲当量为单位的微小直线段拟合而成。,脉冲当量 脉冲当量:单位脉冲作用下进给轴移动的距离。 单位：mm/脉冲 如0.001mm/
8、P脉冲当量的大小与数控系统的水平有关。 0.050.001脉冲产生：运动控制指令（自动）、按键触 发或手摇脉冲发生器（手动操作）,3、进给速度与速度修调进给速度：单位时间内坐标轴移动的距离。 （加工时刀具相对于工件的移动速度）单位：mm/min mm/r速度修调：通过修调倍率对速度进行适量 修调。 数控机床在加工过程中能通过速度修调实时调整进给速度和主轴转速，便于加工。,第二节 数控机床的种类与常见数控机床,一、数控机床的种类1按工艺方式分类1) 金属切削类数控机床这类数控机床如数控车床、数控铣床、数控镗床、数控磨床、数控钻床、数控齿轮加工机床、加工中心等。,2) 金属成型类数控机床这类数控机床如数控折弯机、数控弯管机、数控冲床等。3) 数控特种加工及其他类型机床这类数控机床如数控线切割机床、数控火焰切割机、数控三坐标测量机、数控电火花加工机床等。,2按控制系统运动方式分类1) 开环数控机床特点：指令信号是单向的，没有检测反馈装置，不能进行运动误差的校正。,图1-1 开环控制的系统框图,开环伺服系统,2) 闭环数控机床特点：位置检测装置安装在执行部件上，可实测进给系统的位移量或位置。控制运动，使运动部件严格按照实际需要的位移量运动。对驱动电机的转速随时进行修正。这类机床的运动精度主要取决于检测装置的精度，与机械传动链的误差无关。,图1-2 闭环控制的系统框图,
