数控技术：第一章 概论

1、第一章 概论,1.1 概述 1.2 数控机床的组成与分类 1.3 数控机床的特点及适用范围,1.1 概述,1.1.1 数控技术的基本概念 数字控制技术，简称数控 （Numerical Control,NC)是一种自动控制技术、它是利用数字化的信息对机床运动及加工过程进行控制的一种方法、用数控技术实施加工控制的机床，或者说装备了数控系统的机床就称为数控 (NC)机床。 数控系统是一种控制系统，它能自动完成信息的输人、译码、运算，从而控制机床的运动及加工过程。 1.1.2 数控机床的工作过程 数控机床加工零件时，首先应编制零件的加工程序，然后将加工程序输人到数控装置，再由数控装置控制机床主运动的,

2、下一页,返回,1.1 概述,变速、启停，进给运动的速度，方向和位移量，以及其他刀具的选择、交换，工件的夹紧、松开和切削液的开关等动作，使刀具与工件及其他辅助装置严格地按照加工程序规定的顺序、轨迹和参数进行工作，从而加工出符合要求的零件,上一页,返回,1.2 数控机床的组成和分类,1.2.1 数控机床的组成 数控机床的组成数控机床一般由输人输出设备、数控装置、伺服系统、测量反馈装置和机床本体组成 ，如图1-1 。 1.输入/输出设备 输入/输出设备主要实现程序编制、程序和数据的输入以及显示、存储和打印。 2.数控装置 数控装置是数控机床的核心。 3.伺服系统 伺服系统是数控机床的执行部件，它接受

3、来自数控装置的指令，驱动机床执行机构运动(如主轴驱动、进给驱动,下一页 返回,1.2 数控机床的组成和分类,4.测号反馈装置 测量反馈装置由测量元件和相应的测量电路组成，其作用是检测运动部件的速度和位移，并将信息反馈给数控装置，构成闭环控制系统。没有测量反馈装置的系统称为开环控制系统,常用的测量元件有脉冲编码器、旋转变压器、感应同步器、光栅和磁栅等。 5.机床本体 机床本体是数控机床的主体，是用于完成各种切削加工的机械部分。它包括床身、立柱、主轴、进给机构等机械部件。机床本体是被控制的对象，其运动的位移和速度以及各种开关量是被控制的,上一页 下一页 返回,1.2 数控机床的组成和分类,1.2.

4、2 数控机床的分类 数控机床品种繁多、功能各异，可以从不同的角度对其进行分类。 1.按机械加工的运动轨迹分类 (1)点位控制数控机床。 (2)直线控制数控机床。这类数控机床不仅要保证点与点之间的准确定位，而且要控制两相关点之间的位移速度和路线。其轨迹一般由与各坐标轴平行的直线段或与坐标轴成45。的斜线组成，但不能形成任意斜率的直线轨迹。由于刀具在移动过程中要切削，所以对于不同的刀具和工件，需要选用不同的切削用量和进给量,上一页 下一页 返回,1.2 数控机床的组成和分类,3)轮廓控制数控机床。轮廓控制又称连续控制、轨迹控制。这类数控机床能够同时控制两个或两个以上的坐标轴，对机床移动部件在加工过

5、程中每一点的位置和速度进行严格的不间断控制。这类数控机床主要有:数控车床、数控铣床、数控磨床、加工中心等。 2.按伺服系统的控制原理分类 (1)开环控制的数控机床。这类数控机床不带有位置检测装置，数控装置将零件程序处理后，输出脉冲指令信号给伺服系统，驱动机床运动。控制信号的流程是单向的。如图1-2所示。 (2)闭环控制的数控机床,上一页 下一页 返回,1.2 数控机床的组成和分类,3)半闭环控制的数控机床。 半闭环控制的数控机床与闭环控制的数控机床的区别在于检测反馈信号不是来白工作台，而是来白电机端或丝杠端连接的测量元件，如图1-3所示。实际位置的反馈值是通过间接测得的伺服电机的角位移算出来的

6、，因而控制精度没有闭环高，但机床工作的稳定性却由于大惯量工作台被排除在控制环外而提高，调试方便，因而广泛用于数控机床中。 3按数控装置的功能水平分类 数控机床按所使用的数控系统的配置及功能水平分类，可分为高级型、普通型和经济型数控机床三类，也称为高、中、低档三类,上一页 下一页 返回,1.2 数控机床的组成和分类,对每一种数控机床的分类主要看其内涵，即主要技术参数、功能指标和关键部件的功能水平。这种分类的界限是相对的，不同时期的划分标准会有所不同。可划分如表1-1所示。 4按数控机床的工艺用途分类 （1）金属切削类。指采用车、铣、镗、磨等各种切削工艺的数控机床。它又可分为两类： 1)普通数控机

7、床。如数控车床、数控铣床、数控磨床等。 2)加工中心机床。这是一种可自动换刀的数控机床。 (2)金属成型类。指采用挤、冲、压、拉等各种成型工艺的数控机床。常用的有数控压力机、数控折弯机、数控弯管机、数控旋压机等,上一页 下一页 返回,1.2 数控机床的组成和分类,3)特种加工类。主要有数控电火花线切割机床、数控电火花成形机床、数控火焰切割机、数控激光加工机床等。 (4)其他类。近年来，许多非加工设备也采用了数控技术，如数控多坐标测量机、数控绘图机、工业机器人等,上一页 返回,1.3 数控机床的特点及适用范围,1.3.1 数控机床的特点 与其他加工设备相比，数控机床具有如下特点。 1.加工零件的

8、适应性强、灵活性好 数控机床能完成很多普通机床难以胜任，或者根本不可能加工出来的复杂型血的零件加工。 2.加工精度高、产品质量稳定 由于数控机床按照预定的程序自动加工，不受人为因素的影响，其加工精度由机床来保证，还可利用软件来校正和补偿误差。因此，能获得比机床本身精度还要高的加工精度及重复精度,下一页 返回,1.3 数控机床的特点及适用范围,3.生产率高 数控机床的生产率较普通机床的生产率高2-3倍。尤其是某些复杂零件的加工，生产率可提高十几倍甚至几十倍。这是因为数控机床加工能合理选用切削用量，机加工时间短。由于其定位精度高，停机检测次数减少，加工准备时间也因采用通用工夹具而大大缩短。 4.操

9、作失误减少，也降低了废品、次品率 5.生产管理水平高 在数控机床上加工，能准确地计算零件加工时间，加强了零件的计时性，便于实现生产计划调度，简化和减少了检验、工夹具准备、半成品调度等管理工作,上一页 下一页 返回,1.3 数控机床的特点及适用范围,数控机床具有的通信接口，可实现计算机之间的连接，组成工业局部网络(LAN)，采用制造自动化协议(MAP)规范，实现生产过程的计算机管理与控制。 6.初始投资较大，操作、维修、管理较困难 数控机床是一种高新技术密集的设备，因此其价格较高，初始投资较大。但由于其生产效率高，故使用数控机床的经济效益还是很好的。 1.3.2 数控机床的适用范围 数控机床是一种高度自动化的机床。有一般机床所不具备的许多优点。所以数控机床的应用范围在不断扩大,上一页 下一页 返回,1.3 数控机床的特点及适用范围,但数控机床技术复杂，日前设备费用较高，故有其一定的适用范围。一般来说，数控机床特别适用于被加工零件形状比较复杂，精度要求高的场合，以及产品更新频繁，生产周期要求短的场合。 现在，由于机械加工劳动力费用的不断增加，数控机床的自动化加工可减少操作工人(中小型数控机床可实现一人看管多台)，因此，大批量生产的零件采用数控机床(特别是经济型数控机床)加工，在经济上也是可行的。广泛使用数控机床的最大障碍是设备的初始投资大，