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文档简介
数控技术基础12345立式加工中心
6卧式加工中心
7数控车削中心
8910111.绪论发展历史数控机床的工工作原理和组组成数控机床分类类数控机床特点点与适用范围围12发展历史20世纪40年代初,JohnT.Parsons采用数字技术术进行机械加加工1952年,麻省理工工学院伺服机构研究究所,试制成功第一台由由计算机控制的三坐标立立式铣床。13发展历史1954年,美国本迪迪克斯公司正正式生产出来来第一台工业业用的数控机机床。1959年,美国克耐耐·杜列克公司开开发出来加工工中心。1970年,在美国芝芝加哥国际机机床展览会上上,首次展出出了利用小型型计算机取代代专用数控计计算机,数控控的许多功能能由软件程序序实现的计算算机数控(CNC:ComputerNumericalControl)系统,称为为第四代系统统。14发展历史1967年,英国首先先把几台数控控机床连接成成具有柔性的的加工系统,,1975年,日本研制制出实用化FMS1974年,美国学者者哈灵顿博士士首先提出了了计算机集成成制造系统((CIMS)的概念。20世纪80年代中期以来来,以CIMS为标志的综合合生产自动化化日渐成为制制造业的热点点,它把制造造业推到了一一个新的发展展阶段。15数控机床的工工作原理和组组成数控机床的工工作原理P0P1P1P0a0a1a2a3a4a5a0a1a2a3a4数控系统将刀刀具运动轨迹迹在工作坐标标系中分割成成一些最小位位移量(脉冲冲当量)。数数控系统经过过信息处理、、分配,控制制各坐标轴移移动若干个最最小位移量,,把要求的轨轨迹用以“最最小位移量””为单位的等等效折线进行行拟合。插补原理16数控机床的工工作原理和组组成数控机床的组组成程序载体输入装置数控装置辅助控制装置置位置反馈系统统机床本体伺服驱动系统统17数控机床分类类按工艺用途分分类金属切削类数数控机床金属成型类数数控机床数控特种加工工机床18金属切削类数数控机床数控车床加工中心数控磨床数控铣镗床19金属成型类数数控机床数控折弯机数控弯管机20数控特种加工工机床数控电火花线线切割机数控激光切割割机床数控火焰切割机床21数控机床分类类按运动方式分分类点位控制数控控机床直线控制数控控机床点位控制的钻钻削加工直线控制的车车削加工22数控机床分类类按运动方式分分类轮廓控制数控控机床2轴联动2.5轴联动3轴联动23数控机床分类类按伺服系统控控制方式分类类开环控制数控控机床数控装置步进电动机驱驱动器进给脉冲步进电动机工作台丝杠齿轮箱24数控机床分类类按伺服系统控控制方式分类类闭环控制数控控机床数控装置伺服电动机驱驱动器进给脉冲伺服电动机工作台丝杠齿轮箱直线光栅位置反馈25数控机床分类类按伺服系统控控制方式分类类半闭环控制数数控机床数控装置伺服电动机驱驱动器进给脉冲伺服电动机工作台丝杠齿轮箱编码器位置反馈编码器26数控机床分类类数控机床的种类控制系统类别执行机构类别加工对象类别数控车床点位、直线控制开环、半闭环没锥度、圆弧的轴轮廓控制开环、半闭环、闭环有锥度、圆弧的轴加工中心机床点位、直线控制开环、半闭环齿轮箱、框架等箱体特殊用途的轮廓控制开环、半闭环、闭环飞机零件的轮廓加工数控铣床点位、直线控制开环、半闭环箱体轮廓控制开环、半闭环、闭环平面轮廓的凸轮、样板、冲模、压模、铸模数控钻床点位控制开环、半闭环PCB板、多孔零件数控镗床点位、直线控制开环、半闭环箱体闭环精密箱体数控磨床轮廓控制半闭环、闭环凸轮、轧辊、冲模数控电加工机床轮廓控制开环、半闭环模具数控金属成型机床点位、直线轮廓控制开环、半闭环冲压、板材、弯管等27数控机床特点点与适用范围围数控机床的特特点适应性强加工精度高,,加工质量稳稳定生产效率高减轻劳动强度度,改善劳动动条件有利于生产管管理现代化28数控机床特点点与适用范围围数控机床的适适用范围产品件数生产成本数控机床专用机床普通机床050100工件复杂度产品件数普通机床数控机床专用机床292.插补原理插补的基本知知识逐点比较插补补法数字积分插补补法30插补的基本知知识脉冲增量插补补逐点比较法数字积分法数据采样插补补31逐点比较插补补法逐点比较法插插补的基本原原理是:在刀刀具加工过程程中,数控系系统每次仅向一个坐标标轴输出一个进给给脉冲,每走走一步都要比比较刀具与被被加工零件轮轮廓之间的相相对位置,并并根据比较结结果决定下一一步的进给方方向,使刀具具向减小偏差差的方向进给给。偏差判别坐标进给偏差计算终点判断插补开始插补结束YN逐点比较法工工作循环32逐点比较插补补法逐点比较法直直线插补偏差判别P(Xi,Yi)E(Xe,Ye)P’P’’XOYP点P’点P’’点偏差判别函数数Fi偏差判别函数数的符号反映映了加工点与与要求轮廓之之间的偏离情情况。33逐点比较插补补法逐点比较法直直线插补进给P(Xi,Yi)E(Xe,Ye)P’P’’XOY当Fi>0时,加工点处处在直线上方方,为减少与与直线轮廓的的偏差,刀具具应向+X方向进给一步步;当Fi<0时,加工点处处在直线下方方,为减少偏偏差,刀具应应向+Y方向进给一步步;当加工点正好好处在直线上上,一般情况况下约定向++X方向进给,从从而将Fi=0与Fi>0两种情况归并并为一类(Fi≥0)34逐点比较插补补法逐点比较法直直线插补偏差计算P(Xi,Yi)E(Xe,Ye)P’P’’XOY若Fi≥0,沿+X方向走一步,,到达(Xi+1,Yi+1)点新的偏差值为为若Fi<0,沿+Y方向走一步,,到达(Xi+1,Yi+1)点新的偏差值为为35逐点比较插补补法逐点比较法直直线插补终点判别P(Xi,Yi)E(Xe,Ye)P’P’’XOY计数长度N为两个方向进进给步数之和和,每送出一一个进给给脉冲,,都要进进行N-1计算,即即计数长长度减1,当计数数长度减减到零时时,即N=0时,表示示到达终终点,插补结束束。36逐点比较较插补法法逐点比较较法直线线插补插补开始始初始化Xe,Ye,F=0N=Xe+YeF≥0?+Y走一步+X走一步N-1→NF-Ye→FF+Xe→FN=0?插补结束束YNNY37例设欲加工工第一象象限直线线OE,起点在在原点,,终点坐坐标Xe=5,Ye=3,试写出出插补计计算过程程并绘制制插补轨轨迹。逐点比较较插补法法步数偏差判别坐标进给偏差计算终点判别0F0=0N=5+3=81F0=0+XF1=F0-Ye=0-3=-3N=8-1=72F1<0+YF2=F1+Xe=-3+5=2N=7-1=63F2>0+XF3=F2-Ye=2-3=-1N=6-1=54F3<0+YF4=F3+Xe=-1+5=4N=5-1=45F4>0+XF5=F4-Ye=4-3=1N=4-1=36F5>0+XF6=F5-Ye=1-3=-2N=3-1=27F6<0+YF7=F6+Xe=-2+5=3N=2-1=18F7>0+XF8=F7-Ye=3-3=0N=1-1=0XYOE(5,3)1234567838逐点比较较插补法法例设欲加工工第一象象限直线线OE,起点在在原点,,终点坐坐标Xe=5,Ye=3,试写出出插补计计算过程程并绘制制插补轨轨迹。步数偏差判别坐标进给01F0=0+X2F1<0+Y3F2>0+X4F3<0+Y5F4>0+X6F5>0+X7F6<0+Y8F7>0+XXYOE(5,3)1234567839逐点比较较插补法法逐点比较较法直线线插补其他象限限的直线线插补象限坐标进给偏差计算终点判别F≥0F<0F≥0F<0Ⅰ+X+YFi+1=Fi-|Ye|Fi+1=Fi+|Xe|N=|Xe|+|Ye|Ⅱ-X+YⅢ-X-YⅣ+X-YF<0F≥0F<0F≥0F<0F≥0F<0F≥0XY40逐点比较较插补法法逐点比较较法圆弧弧插补偏差判别别E(Xe,Ye)S(Xs,Ys)P(Xi,Yi)RXOYF>0F<0偏差判别别函数Fi为若Fi=0,加工点点P位于圆弧弧SE上;若Fi>0,加工点点P位于圆弧弧SE外侧;若Fi<0,加工点点P位于圆弧弧SE内侧。41逐点比较较插补法法逐点比较较法圆弧弧插补坐标进给给E(Xe,Ye)S(Xs,Ys)P(Xi,Yi)RXOYF>0F<0对于第一一象限的的逆圆,,当Fi≥0时,应向向-X方向进给给一步;;当Fi<0时,应向向+Y方向进给给一步。。42逐点比较较插补法法逐点比较较法圆弧弧插补偏差计算算E(Xe,Ye)S(Xs,Ys)P(Xi,Yi)RXOYF>0F<0若Fi≥0,,沿--X方向走一一步,到到达(Xi+1,Yi+1)点,若Fi<0,,沿++Y方向走一一步,到到达(Xi+1,Yi+1)点,43逐点比较较插补法法逐点比较较法圆弧弧插补终点判别别E(Xe,Ye)S(Xs,Ys)P(Xi,Yi)RXOYF>0F<0每进给一一步,进进行N-1计算,直直至N=0停止插补补。44逐点比较较插补法法逐点比较较法圆弧弧插补插补开始始初始化Xe,Ye,Xs,Ys,F=0N=│Xe-Xs│+│Ye-Ys│F≥0?+Y走一步-X走一步N-1→NF-2X+1→FX-1→XF+2Y+1→FY+1→YN=0?插补结束束YNNY45逐点比较较插补法法例设欲加工工第一象象限逆时时针圆弧弧SE,起点为为S(8,6),终点点为E(0,10),试写写出插补补计算过过程并绘绘制插补补轨迹。。步数偏差判别坐标进给偏差计算终点判别0F0=0,X0=Xs
=8,Y0=Ys
=6N
=8
+4
=121F0=0-XF1=F0-2X0+1=0
-2
×8
+1
=-15X1=X0-1
=7,Y1=Y0=6N
=12
-1
=112F1<0+YF2=F1+2Y1+1=-15
+2
×
6
+1
=-2X2=X1=7,Y2=Y1+1
=7N
=11
-1
=103F2<0+YF3=F2+2Y2+1=-2
+2
×
7
+1
=13X3=X2=7,Y3=Y2+1
=8N
=10
-1
=94F3>0-XF4=F3-2X3+1=13
-2
×
7
+1
=0X4=X3-1
=6,Y4=Y3=8N
=9
-1
=85F4=0-XF5=F4-2X4+1=0
-2
×
6
+1
=-11X5=X4-1
=5,Y5=Y4=8N
=8
-1
=76F5<0+YF6=F5+2Y5+1=-11
+2
×
8
+1
=6X6=X5=5,Y6=Y5+1
=9N
=7
-1
=646逐点比较较插补法法例设欲加工工第一象象限逆时时针圆弧弧SE,起点为为S(8,6),终点点为E(0,10),试写写出插补补计算过过程并绘绘制插补补轨迹。。步数偏差判别坐标进给偏差计算终点判别7F6>0-XF7=F6-2X6+1=6
-2
×
5
+1
=-3X7=X6-1
=4,Y7=Y6=9N
=6
-1
=58F7<0+YF8=F7+2Y7+1=-3
+2
×
9
+1
=16X8=X7=4,Y8=Y7+1
=10N
=5
-1
=49F8>0-XF9=F8-2X8+1=16
-2
×
4
+1
=9X9=X8-1
=3,Y9=Y8=10N
=4
-1
=310F9>0-XF10=F9-2X9+1=9
-2
×
3
+1
=4X10=X9-1
=2,Y10=Y9=10N
=3
-1
=211F10>0-XF11=F10-2X10+1=4
-2
×
2
+1
=1X11=X10-1
=1,Y11=Y10=10N
=2
-1
=112F11>0-XF12=F11-2X11+1=1
-2
×
1
+1
=0X12=X11-1
=0,Y12=Y11=10N
=1
-1
=047逐点比较较插补法法例设欲加工工第一象象限逆时时针圆弧弧SE,起点为为S(8,6),终点点为E(0,10),试写写出插补补计算过过程并绘绘制插补补轨迹。。XYOS(8,6)E(0,10)48逐点比较较插补法法逐点比较较法圆弧弧插补其他象限限的圆弧弧插补线型F≥0F<0进给偏差计算进给偏差计算SR1-YYi+1=|Yi|-1Xi+1=XiFi+1=Fi-2|Yi|+1+XXi+1=|Xi|+1Yi+1=YiFi+1=Fi+2|Xi|+1NR2-Y-XSR3+Y-XNR4+Y+XNR1-XXi+1=|Xi|-1Yi+1=YiFi+1=Fi-2|Xi|+1+YYi+1=|Yi|+1Xi+1=XiFi+1=Fi+2|Yi|+1SR2+X+YNR3+X-YSR4-X-YNR4SR4XYONR1SR1NR2SR2NR3SR3F≥0F<049逐点比较较插补法法逐点比较较法圆弧弧插补圆弧过象象限问题题NR1NR2NR3NR4X=0Y=0X=0Y=0SR1SR4SR3SR2Y=0X=0Y=0X=0逆时针圆圆弧过象限后后线型转转换顺序序是顺时针圆圆弧过象限后后线型转转换顺序序是50数字积分分插补法法数字积分分法的基基本原理理vtt0tntiv=f(t)Δt可将求位位移的积积分运算算转化为为求纵坐坐标值((速度值值)的累累加运算算。不妨设一一个累加加器,令令累加器器容量为为一个单单位位移移,当累累加过程程超过一一个单位位位移时时产生溢溢出,这这样,累累加过程程中所产产生的溢溢出脉冲冲总数就就等于所所求的积积分值,,也就是是所求的的总位移移。51数字积分分插补法法DDA法法直线插插补XYOE(Xe,Ye)vvXvY动点(刀刀具)从从原点出出发走向向终点的的过程,,可以看看作是各各坐标轴轴每隔一一个单位位时间Δt,分别以以增量KXe及KYe同时累加加的过程程。当累累加值超超过一个个坐标单单位(脉脉冲当量量)时产产生溢出出,溢出出脉冲驱驱动伺服服系统进进给一个个脉冲当当量,从从而走出出给定直直线。52数字积分分插补法法DDA法法直线插插补XYOE(Xe,Ye)vvXvY若经过m次累加加后,,X,Y分别都都到达达终点点E(Xe,Ye)一般取取53数字积积分插插补法法DDA法直直线插插补X被积函函数寄寄存器器(Xe)+X积分累累加器器Y被积函函数寄寄存器器(Ye)+Y积分累累加器器ΔXX轴溢出脉脉冲ΔYY轴溢出脉脉冲Δt插补迭迭代控制脉冲直线插插补器器直线插插补器器由两两个数数字积积分器器组成成,其被积积函数数寄存存器中中分别别存放放终点点坐标标值Xe和Ye,Δt相当于于插补补控制制源发发出的的控制制信号号。每发出出一个个插补补迭代代脉冲冲Δt,控制制被积积函数数Xe和Ye向各自自的积积分累累加器器相加加一次次。相加后后的溢溢出作作为驱驱动相相应坐坐标轴轴的进进给脉脉冲ΔX(或ΔY),而余数数仍寄寄存在在积分分累加加器中中。54例设直线线OE的起点点在原原点O(0,0),终终点为为E(6,4),试试写出出直线线OE的DDA插补过过程并并绘制制插补补轨迹迹。取取被积积函数数寄存存器分分别为为JVX、JVY,余数数寄存存器分分别为为JRX、JRY,终点点计数数器为为JE,均为为三位位二进进制寄寄存器器。累加次数X积分器Y积分器终点计数器JE备注JVXJRX溢出(ΔX)JVYJRY溢出(ΔY)0110000100000000初始状态1110110100100111第一次迭代,JE-1211010011000001110ΔX,ΔY同时溢出31100101100100101ΔX溢出411000011000001100ΔX,ΔY同时溢出5110110100100011611010011000001010ΔX,ΔY同时溢出71100101100100001ΔX溢出811000011000001000ΔX,ΔY同时溢出,JE=0,插补结束55例设直线线OE的起点点在原原点O(0,0),终终点为为E(6,4),试试写出出直线线OE的DDA插补过过程并并绘制制插补补轨迹迹。取取被积积函数数寄存存器分分别为为JVX、JVY,余数数寄存存器分分别为为JRX、JRY,终点点计数数器为为JE,均为为三位位二进进制寄寄存器器。累加次数备注0初始状态1第一次迭代,JE-12ΔX,ΔY同时溢出3ΔX溢出4ΔX,ΔY同时溢出56ΔX,ΔY同时溢出7ΔX溢出8ΔX,ΔY同时溢出,JE=0,插补结束XOY1234561234E56数字积积分插插补法法DDA法圆圆弧插插补ABvvYvXRXOYPαα57数字积积分插插补法法DDA法圆圆弧插插补X被积函函数寄寄存器器+X积分累累加器器Y被积函函数寄寄存器器+Y积分累累加器器ΔXX轴溢出脉脉冲ΔYY轴溢出脉脉冲Δt插补迭迭代控制脉冲+1-1直线插插补积积分器器的被被积函函数寄寄存器器JV中的数数值是是常数数,是是直线线的终终点坐坐标值值,而而圆弧弧插补补时被被积函函数寄寄存器器中存存放的的是动动点坐坐标,,是变变量。。在插插补过过程中中随刀刀具相相对工工件的的移动动,坐坐标值值做相相应的的变化化。X轴坐标标值Xi存放在在Y积分器器的被被积函函数寄寄存器器JVY中,而而Y轴坐标标值Yi存放在在X积分器器的被被积函函数寄寄存器器JVX中,与与直线线插补补时存存放被被积函函数的的情况况相反反。圆弧插插补积积分器器与直直线插插补积积分器器的主主要区区别58数字积积分插插补法法DDA法圆圆弧插插补DDA法圆弧弧插补补的进进给方方向和和被积积函数数的修修正关关系插补方向逆圆顺圆象限ⅠⅡⅢⅣⅠⅡⅢⅣ动点修正JVX(Yi)+1-1+1-1-1+1-1+1JVY(Xi)-1+1-1+1+1-1+1-1进给方向ΔX--++++--ΔY+--+-++-59例第一象象限圆圆弧的的两端端点为为A(5,0)和B(0,5),采采用逆逆时针针圆弧弧插补补,画画出插插补轨轨迹。。取被被积函函数寄寄存器器分别别为JVX、JVY,余数数寄存存器分分别为为JRX、JRY,终点点计数
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