重庆科创职业学院(项目一)数控车床基本知识下

1、下午2时48分1数控机床编程与操作重庆科创职业学院机电工程学院陈佰江下午2时48分2 数控机床的种类与常见数控机床数控机床的种类与常见数控机床 数控机床的种类数控机床的种类 1按工艺方式分类按工艺方式分类1) 1) 金属切削类数控机床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。尽管这磨床、数控钻床、数控齿轮加工机床、加工中心等。尽管这些机床在加工工艺方面存在很大差异，具体的控制方法也各些机床在加工工艺方面存在很大差异，具体的控制方法也各不相同，但它们都适合于单件、小批量和多品种的

2、零件加工，不相同，但它们都适合于单件、小批量和多品种的零件加工，具有很高的生产率和自动化具有很高的生产率和自动化程度。程度。 下午2时48分32) 2) 金属成型类数控机床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。这类数控机床如数控折弯机、数控弯管机、数控冲床等。3) 3) 数控特种加工及其他类型机床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。三坐标测量机、数控电火花加工机床等。 下午2时48分4按控制方式分，最常用的数控机床可分为以下三类：按控制方式

3、分，最常用的数控机床可分为以下三类：1) 1) 开环数控机床开环数控机床这类数控机床采用开环进给伺服系统。其数控装置发出的这类数控机床采用开环进给伺服系统。其数控装置发出的指令信号是单向的，没有检测反馈装置对运动部件的实际位移指令信号是单向的，没有检测反馈装置对运动部件的实际位移量进行检测，不能进行运动误差的校正，因此步进电机的步距量进行检测，不能进行运动误差的校正，因此步进电机的步距角误差、齿轮和丝杠组成的传动链误差都将直接影响加工零件角误差、齿轮和丝杠组成的传动链误差都将直接影响加工零件的精度。的精度。 2按控制系统运动方式分类按控制系统运动方式分类下午2时48分5这类机床通常为经济型、中

4、小型机床，具有结构简单、价格这类机床通常为经济型、中小型机床，具有结构简单、价格低廉、调试方便等优点，但通常输出的扭矩值大小受到限制，而低廉、调试方便等优点，但通常输出的扭矩值大小受到限制，而且当输入的频率较高时，容易产生失步，难以实现运动部件的控且当输入的频率较高时，容易产生失步，难以实现运动部件的控制，因此已不能充分满足数控机床日益提高功率、运动速度和加制，因此已不能充分满足数控机床日益提高功率、运动速度和加工精度的控制要求。图工精度的控制要求。图1-1是开环控制的系统框图。是开环控制的系统框图。 步进电机驱动电路功率步进电动机机械传动链机床运动部件输入脉冲图1-1 开环控制的系统框图 下

5、午2时48分6 这类机床的位置检测装置安装在进给系统末段端的执行部件上，该位置检测装置可实测进给系统的位移量或位置。数控装置将位移指令与工作台端测得的实际位置反馈信号进行比较，根据其差值不断控制运动，使运动部件严格按照实际需要的位移量运动；还可利用测速元器件随时测得驱动电机的转速，将速度反馈信号与速度指令信号相比较，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，因此可以消除由于传动部件制造过程中存在的精度误差给工件加工带来的影响。图1-2是闭环控制的系统框图。 2) 闭环数控机床闭环数控机床下午2时48分7比较器功率放大电路直流或交流伺服电动

6、机机械传动链输入脉冲机床运动部件位置检测装置图1-2 闭环控制的系统框图 下午2时48分8相比于开环数控机床，闭环数控机床精度更高，速度更快，驱相比于开环数控机床，闭环数控机床精度更高，速度更快，驱动功率更大，但是，这类机床价格昂贵，对机床结构及传动链依然动功率更大，但是，这类机床价格昂贵，对机床结构及传动链依然提出了严格的要求。传动链的刚度、间隙，导轨的低速运动特性，提出了严格的要求。传动链的刚度、间隙，导轨的低速运动特性，机床结构的抗振性等因素都会增加系统调试困难。闭环系统设计和机床结构的抗振性等因素都会增加系统调试困难。闭环系统设计和调整得不好，很容易造成系统的不稳定。所以，闭环控制数控

7、机床调整得不好，很容易造成系统的不稳定。所以，闭环控制数控机床主要用于一些精度要求很高的镗铣床、超精车床、超精磨床等。主要用于一些精度要求很高的镗铣床、超精车床、超精磨床等。 下午2时48分9这类机床的检测元件装在驱动电机或传动丝杠的端部，这类机床的检测元件装在驱动电机或传动丝杠的端部，可间接测量执行部件的实际位置或位移。这种系统的闭环环可间接测量执行部件的实际位置或位移。这种系统的闭环环路内不包括机械传动环节，控制系统的调试十分方便，因此路内不包括机械传动环节，控制系统的调试十分方便，因此可以获得稳定的控制特性。由于采用高分辨率的测量元件，可以获得稳定的控制特性。由于采用高分辨率的测量元件，

8、如脉冲编码器，因此可以获得比较满意的精度与速度。半闭如脉冲编码器，因此可以获得比较满意的精度与速度。半闭环数控机床可以获得比开环系统更高的精度，但由于机械传环数控机床可以获得比开环系统更高的精度，但由于机械传动链的误差无法得到消除或校正，因此它的位移精度比闭环动链的误差无法得到消除或校正，因此它的位移精度比闭环系统的要低。大多数数控机床采用半闭环控制系统。图系统的要低。大多数数控机床采用半闭环控制系统。图1-3是半闭环控制的系统框图。是半闭环控制的系统框图。 3) 半闭环数控机床半闭环数控机床下午2时48分10比较器输入脉冲前置及功率放大电路直流或交流伺服电动机脉冲编码器机械传动链机床运动部件

9、图1-3 半闭环控制的系统框图 下午2时48分113按控制系统功能水平分按控制系统的功能水平，可以把数控机床分为经济型、普及型、高级型三类，主要由技术参数、功能指标、关键部件的功能水平来决定。这些指标具体包括CPU性能、分辨率、进给速度、伺服性能、通信功能、联动轴数等。1) 经济型数控机床经济型数控机床这类数控机床通常为低档数控机床，一般采用8位CPU或单片机控制，分辨率为10 m，进给速度为615 m/min，采用步进电机驱动，具有RS232接口。低档数控机床最多联动轴数为二轴或三轴，具有简单CRT字符显示或数码管显示功能，无通信功能。 下午2时48分12这类数控机床通常为中档数控机床，一般

10、采用16位或更高性能的CPU，分辨率在1 m以内，进给速度为1524 m/min，采用交流或直流伺服电机驱动；联动轴数为35轴；有较齐全的CRT显示及很好的人机界面，大量采用菜单操作，不仅有字符，还有平面线性图形显示功能、人机对话、自诊断等功能；具有RS232或DNC接口，通过DNC接口，可以实现几台数控机床之间的数据通信，也可以直接对几台数控机床进行控制。 2) 普及型数控机床普及型数控机床下午2时48分13这类数控机床通常为高档数控机床，一般采用32位或64位CPU，并采用精简指令集RISC作为中央处理单元，分辨率可达0.1 m，进给速度为15100 m/min，采用数字化交流伺服电机驱动

11、，联动轴数在五轴以上，有三维动态图形显示功能。高档数控机床具有高性能通信接口，具备联网功能，通过采用MAP(制造自动化协议)等高级工业控制网络或Ethernet (以太网)，可实现远程故障诊断和维修，为解决不同类型不同厂家生产的数控机床的联网和数控机床进入FMS(柔性制造系统)和CIMS(计算机集成制造系统)等制造系统创造了条件。3) 高级型数控机床高级型数控机床下午2时48分14上述这种分类方式没有严格的界限，经济型数控是相对于标准上述这种分类方式没有严格的界限，经济型数控是相对于标准数控而言的，在不同时期、不同国家的含义是不一样的。区别于经数控而言的，在不同时期、不同国家的含义是不一样的。区别于经济型数控，把功能比较齐全的数控系统称为全功能数控，也称为标济型数控，把功能比较