数控技术培训讲义

主讲人：李国平济南大学机械工程学院数控技术12/17/20221第一章数控技术概述课程说明

本课程是机械工程及自动化专业学生必修的一门专业方向课。主要以数控机床为对象研究计算机数控系统的工作原理、组成及其应用。通过理论课教学和实验教学，使学生掌握简单数控编程，数控系统的硬件和软件设计思想，伺服进给系统组成和检测系统组成等。先修课程有：微机原理与应用，测试技术，机电传动控制，控制工程基础等。12/17/20222第一章数控技术概述课程说明推荐教材及主要参考书1.数控技术，张建钢，华中科技大学出版社2.机床数控技术，李郝林，机械工业出版社3.微机数控系统，黄大贵，电子科技出版社课程考核方案考试方式:闭卷。成绩评定：出勤、作业和课堂表现占总成绩的20%，期末考试成绩占总成绩的80%。12/17/20223第一章数控技术概述第一章数控技术概述

目录1.1基本概念与特点

1.2工作原理与分类

1.3发展状况

12/17/20224第一章数控技术概述§1.1数控技术的基本概念与特点一概念：数控技术以数字量编程实现控制机械或其它设备自动工作的技术。数控设备一种设备的控制过程是以数字形式来描述的，工作过程是可编程序的并能在程序控制下自动地运行。12/17/20225第一章数控技术概述一概念：工作（加工，控制）要求数控程序工作（加工，控制）结果数控设备数控设备的工作原理图§1.1数控技术的基本概念与特点12/17/20226第一章数控技术概述特点优点加工精度高、质量稳定；生产效率高、经济效益好；减轻操作者的劳动强度、操作简单；有利于生产管理的现代化；有利于向高级计算机控制方面发展；§1.1数控技术的基本概念与特点12/17/20227第一章数控技术概述二特点缺点1．造价相对较高。2．维护比较复杂，需要专门的维护人员。3．需要高度熟练和经过培训零件编程人员。

§1.1数控技术的基本概念与特点12/17/20228第一章数控技术概述§1.2数控机床工作原理与数控系统的分类12/17/20229第一章数控技术概述一、数控机床的组成及工作原理数控车床12/17/202210第一章数控技术概述一、、数数控控机机床床的的组组成成及及工工作作原原理理数控控立立式式铣铣床床12/12/202211第一一章章数数控控技技术术概概述述一、、数数控控机机床床的的组组成成及及工工作作原原理理数控控万万能能铣铣床床12/12/202212第一一章章数数控控技技术术概概述述一、、数数控控机机床床的的组组成成及及工工作作原原理理立式式加加工工中中心心12/12/202213第一一章章数数控控技技术术概概述述一、、数数控控机机床床的的组组成成及及工工作作原原理理卧式式加加工工中中心心12/12/202214第一一章章数数控控技技术术概概述述一、、数数控控机机床床的的组组成成及及工工作作原原理理五轴轴加加工工中中心心12/12/202215第一章章数数控技技术概概述一、数数控机机床的的组成成及工工作原原理数控电电火花花加工工机床床12/12/202216第一章章数数控技技术概概述（一））数控控机床床组成成数控机机床一一般由由控制制介质质、数数控装装置、、伺服服系统统、测测量反反馈装装置和和机床床主机机等五五部分分组成成。控制介介质数控装装置伺服系系统机床主主机测量反反馈装装置12/12/202217第一章章数数控技技术概概述（二））数控控机床床的工工作原原理加工图图纸编制数数控程程序输入装装置数控装装置伺服驱驱动位位置检检测辅辅助控控制机床主运动动进给运运动辅辅助动动作加工零零件12/12/202218第一章章数数控技技术概概述二、数数控系系统的的分类类数控设设备的的数据据处理理和控控制电电路以以及伺伺服系系统，，统称称为数数控系系统。。目前，，数控控系统统的种种类很很多，，分类类方法法不一一。根据数数控系系统的的基本本原理理，可可以从从如下下几个个不同同的角角度进进行分分类。。12/12/202219第一章章数数控技技术概概述(一)按运运动轨轨迹分分类1．点点位控控制系系统（（P））2．连连续（（轮廓廓）控控制系系统（（C））12/12/202220第一章章数数控技技术概概述(二)按进进给伺伺服系系统的的控制制方式式分类类1．开开环数数控系系统开环控控制方方式调调试方方便，，维修修简单单，成成本低低，但但控制制的精精度和和速度度受到到限制制。一般适适用于于精度度要求求不高高的中中、小小型数数控设设备。。12/12/202221第一章章数数控技技术概概述(二)按所所用进进给伺伺服系系统的的不同同分类类2．闭环环数控控系统统闭环控控制方方式的的优点点是精精度高高，速速度快快，但但调试试和维维修比比较复复杂、、成本本高。。一般用用于运运动速速度和和精度度要求求较高高的大大、中中型和和精密密数控控系统统上。。12/12/202222第一章章数数控技技术概概述半闭环环伺服服系统统介于于开环环和闭闭环之之间，，精度度比开开环高高，调调试却却比闭闭环容容易，，成本本也比比闭环环低。。目前这这种伺伺服系系统适适用于于大多多数数数控系系统上上。(二)按所所用进进给伺伺服系系统的的不同同分类类3．半闭闭环数数控系系统12/12/202223第一章数控控技术概述(三)按所所用数控装置置的构成方式式分类1．硬线数控控系统(NC)2．计算机数数控系统(CNC)使用硬线数控控装置，它的的输入处理、、插补运算和和控制功能，，都由专用的的固定组合逻逻辑电路来实实现，不同功功能的机床，，其组合逻辑辑电路也不相相同。由小型或微型型计算机，加加上通用或专专用的大规模模集成电路制制成，数控机机床主要功能能几乎全部由由系统软件来来实现，所以以不同功能的的机床其系统统软件也就不不同，而修改改或增减系统统功能时，也也不需变动硬硬件电路，只只需改变系统统软件。12/12/202224第一章数控控技术概述(四)按工工艺用途分类类1．一般数数控机床2．数控加加工中心机机床和传统的通通用机床种种类一样，，有数控的的车、铣、、镗、钻、、磨床等，，而且每一一种又有很很多品种，，如数控铣铣床中就有有立铣、卧卧铣、工具具铣、龙门门铣等。这类机床的的工艺性和和通用机床床相似，所所不同的是是它能加工工复杂形状状的零件。。在一般般数控控机床床上加加装一一个刀刀库(可可容纳纳10～100多把把刀具具)和和自动动换刀刀装置置而构构成的的一种种带自自动换换刀装装置的的数控控机床床(又称称多工工序数数控机机床或或镗铣铣加工工中心心和车车削中中心，，习惯惯上常常简称称为加工中中心——MachiningCenter)，，使数数控机机床更更进一一步地地向自自动化化和高高效化化方向向发展展。12/12/202225第一章章数数控技技术概概述(五)按按联动动轴(同时时控制制)数数分类类1．2轴联联动2．3轴两两联动动(2.5轴联联动)3．3轴联联动4．4轴联联动5．5轴联联动同时控控制五五个坐坐标运运动，，即在在三个个移动动坐标标之外外，再再加上上围绕绕这些些直线线坐标标旋转转的旋旋转坐坐标A、B、C中中的任任意两两个坐坐标。。适合加加工叶叶片、、叶轮轮或机机翼。。同时控控制四四个坐坐标运运动，，即在在三个个移动动坐标标之外外，再再加一一外旋旋转坐坐标。。可用来来加工工叶轮轮或圆圆柱凸凸轮。。同时控控制X、Y、Z三三轴，，这样样刀具具在空空间有有任意意方向向都可可移动动，因因此可可以进进行三三维的立体体加工工。3轴轴两联联动是是指三三个坐坐标轴轴(X，Y，Z)中中任一一时刻刻只能能控制制任意意2轴联联动，，另一一轴则则是点点位或或直线线控制制。可同时时控制制2轴轴，且且相互互独立立。一般适适用于于平面面曲线线的轮轮廓加加工。。如数数控车车床、、数控控镗铣铣床。。注：机机床可可能有有3个个轴，，但同同时控控制的的只有有2个个轴。。12/12/202226第一章章数数控技技术概概述数控机机床轮轮廓控控制系系统一一般都都有点点位和和直线线控制制功能能。目前世世界上上的数数控系系统，，最多多控制制的轴轴数是是24轴，，同时时联动动轴数数已达达到6轴。。(五)按按联动动轴(同时时控制制)数数分类类12/12/202227第一章章数数控技技术概概述§1.3数数控控技术术的发发展状状况数控机机床的的产生生及其其发展展我国数数控机机床发发展情情况12/12/202228第一章章数数控技技术概概述一、数数控机机床的的产生生及其其发展展采用数数字控控制技技术进进行机机械加加工的的思想想，最最早是是20世纪纪40年代代初提提出的的。1947年年，美美国北北密执执安一一个小小型飞飞机承承包商商帕森森斯公公司(ParsonsCorporation)在制制造飞飞机框框架和和直升升飞机机的机机翼叶叶片时时，利利用全全数字字电子子计算算机对对叶片片轮廓廓的加加工路路径进进行了了数据据处理理，并并考虑虑了刀刀具半半径对对加工工路径径的影影响，，使得得加工工精度度达到到了±±0.0381mm。12/12/202229第一章章数数控技技术概概述1952年年美国国Parsons公公司与麻省理理工学学院伺伺服机机构实实验室室合作，，成功地地研制制出一一台三三坐标标联动动的试试验型型数控控铣床床，这这是公公认的的世界界上第第一台数控控机床床。当时的的电子子元件件是电电子管管(属属第一一代数数控系系统)。12/12/202230第一章章数数控技技术概概述数控系系统发发展历历史12/12/202231第一章数数控技技术概述述目前市场上流流行的和和企业普普遍使用用的仍然然是第五五代数控控系统，，其典型型代表是是日本的的FANUC-0系列列和德国国的Siemens810系列数数控系统统。近年来人人们致力力于开发发基于Web的的CNC系统(远程CNC系系统)、、智能CNC系系统、CAD/CAM集成CNC系系统。12/12/202232第一章数数控技技术概述述二、我国国数控机机床发展展情况我国从1958年开始始，由清清华大学学和北京京机床研研究所研研制了101数数控机机床，一一直到60年代