数控编程 数控加工技术概述

并联机床

传统机床为串联结构，存在悬臂部件，不易获得高的结构刚度；另外，其组成环节多，结构复杂，限制了加工精度和速度的提高。在2O世纪9O年代中期问世的并联机床，正是为解决传统机床存在的问题而进行的一种新的尝试。并联机床是机器人技术、机床结构技术、现代伺服驱动技术和数控技术相结合的产物，被称为“21世纪的机床”，具有很大的开发潜力和广泛的应用前景。动平台静平台输入输出并联机构及其拓扑机构并联机构（parallelmechanism）是一组由两个或两个以上的分支机构并联而成的。所有分支机构可同时接受驱动器输入，而最终共同给出输出。并联机构在机构学上是多路闭环机构。

并联机床的主轴(动平台)与机座(静平台)之间采用并联结构。它没有滑台，没有导轨，而只用几根可自由伸缩的驱动杆带动主轴箱、带着刀具（或工件）在空间运动，由计算机通过复杂的数学运算完成加工任务。并联机床具有承载能力强、响应速度快、精度高、机械结构简单、适应性好等优点，是一种“硬件”简单、“软件”复杂、技术附加值高的产品。

载荷/质量比大响应速度快便于模块化设计布局形式灵活多样控制复杂工作空间相对较小灵活度差与串联结构互为补充（对偶关系）并联机构的特点传统机床与并联机床的综合性能比较IMTS’94美国Giddings&Lewis公司首次展出Variax型并联运动学机床VARIAX型加工中心嗣后，美国Ingersoll推出了VOH1000（立式）和HOH600（卧式）型加工中心，它们在结构上得到了较大的改进，从“内铣”改为“外铣”。右图为VOH1000.HOH600Hexa6X立式五坐标高速铣床欧洲第一台商品化的并联机床。由欧共体Esprit高科技研究计划资助，有4家德国的单位参加。Linapod立立式式加加工工中中心心德国斯图加加特大学机机床控制研研究所ISWSKM400型卧式式加工中心心德国Heckert公司P800型型五杆并联联机床德国Metrom公公司自动化饼干干包装（瑞瑞士Demaurex）机器人化机机床Reconfigurablemanufacturingsystemusingtriceptrobots物流和装配配系统数控机床的的工作原理理一、数控机机床的组成成数控机床的的组成操作面板信息载体（（控制介质质）与输入入输出设备备二、信息载载体及输入入输出三、计算机机数控（CNC）装装置（或CNC单元元）计算机数控控（CNC）装置是是计算机数数控系统的的核心。四、伺服单单元、驱动动装置和测测量装置伺服单元和和驱动装置置是指主轴轴伺服装置置和主轴电电机、进给给伺服驱动动装置和进进给电机。。测量装置置是指位置置和速度测测量装置，，它是实现现速度闭环环控制（主主轴、进给给）和位置置闭环控制制（进给））的必要装装置。五、PLC、机床I/O电路路和PLC装置用于完成与与逻辑运算算、顺序动动作有关的的I/O控控制，它由由硬件和软软件组成。。六、机床床驱动模块数控系统模块显示、输入单元I/O接口数控机床的的分类一、按工艺艺用途分类类（机床类类型）切削加工类类：如数控铣床床、数控车车床、数控控磨床、加加工中心、、数控齿轮轮加工机床床、FMC等。成型加工类类：数控折弯机机、数控弯弯管机等。。特种加工类类：数控线切割割机、电火火花加工机机、激光加工机机等。其它类类型：数控装配机机、数控测测量机、机机器人等。。二、按加工工路线分类类（控制功能）点位控制数数控系统仅能实现刀刀具相对于于工件从一一点到另一一点的精确确定位运动动；对轨迹不作作控制要求求；运动过程中中不进行任任何加工。。适用范围：：数控钻床、数控镗床床、数控冲冲床和数控控测量机。。直线控制数数控系统能实现点位位控制数控控系统的功功能能实现沿平平行某个坐坐标轴（如如X、Y、、Z）或两两轴等速的的方向进行行加工；适用范围：：数控镗铣床床、数控组组合机床等等。轮廓控控制数数控系系统轮廓控控制（（连续续控制制）系系统：：具有控控制几几个进进给轴轴同时时谐调调运动动（坐坐标联联动）），使使工件件相对对于刀刀具按按程序序规定定的轨轨迹和和速度度运动动，在在运动动过程程中进进行连续切切削加加工的数控控系统统。适用范范围：：数控车车床、、数控控铣床床、加加工中中心等等用于于加工工曲线线和曲曲面的的机床床。现现代的的数控控机床床基本本上都都是装装备的的这种种数控控系统统。三、按按伺服服系统统的控控制方方式分分类按数控控机床床的进进给伺伺服系系统有有无位位置测测量装装置可可分为为开环数数控系系统和闭环数数控系系统，在闭闭环数数控系系统中中根据据位置置测量量装置置安装装的位位置又又可分分为全闭环环和半闭环环两种。。开环控控制数数控系系统电机机械执行部件A相、B相C相、…f、nCNC插补指令脉冲频率f脉冲个数n换算脉冲环形分配变换功率放大无位置置反馈馈，精精度相相对闭闭环系系统来来讲不不高，，其精精度主主要取取决于于伺服服驱动动系统统和机机械传传动机机构的的性能能和精精度。。一般以以功率率步进进电机机作为为伺服服驱动动元件件。这类系系统具具有结结构简简单、、工作作稳定定、调调试方方便、、维修修简单单、价价格低低廉等等优点点，在在精度度和速速度要要求不不高、、驱动动力矩矩不大大的场场合得得到广广泛应应用。。一般般用于于经济济型数数控机机床。。闭环控控制数数控系系统位置控制调节器速度控制调节与驱动检测与反馈单元位置控制单元速度控制单元++--电机机械执行部件CNC插补指令实际位置反馈实际速度反馈闭环数数控系系统的的位置置采样样点如如图的的虚线线所示示，直直接对对运动动部件件的实实际位位置进进行检检测。。从理论上上讲，可可以消除除整个驱驱动和传传动环节节的误差差、间隙隙和失动动量。具具有很高高的位置置控制精精度。由于位置置环内的的许多机机械传动动环节的的摩擦特特性、刚刚性和间间隙都是是非线性性的，故故很容易易造成系系统的不不稳定，，使闭环环系统的的设计、、安装和和调试都都相当困困难。该系统主主要用于于精度要要求很高高的镗铣铣床、超超精车床床、超精精磨床以以及较大大型的数数控机床床等。++-实际速度反馈速度控制调节与驱动检测与反馈单元速度控制单元电机机械执行部件CNC插补指令实际位置反馈位置控制单元位置控制调节器半闭环控控制数控控系统半闭环数数控系统统的位置置采样点点，是从从驱动装装置（常常用伺服服电机））或丝杠杠引出，，采样旋旋转角度度进行检检测，不不是直接接检测运运动部件件的实际际位置。。半闭环环环路内不不包括或或只包括括少量机机械传动动环节，，因此可可获得稳稳定的控控制性能能，其系系统的稳稳定性虽虽不如开开环系统统，但比比闭环要要好。由于丝杠杠的螺距距误差和和齿轮间间隙引起起的运动动误差难难以消除除。因此此，其精精度较闭闭环差，，较开环环好。但但可对这这类误差差进行补补偿，因因而仍可可获得满满意的精精度。半闭环数数控系统统结构简简单、调调试方便便、精度度也较高高，因而而在现代代CNC机床中中得到了了广泛应应用。按联动轴轴数分2轴联动动（平面面曲线））3轴联动动（空间间曲面，，球头刀刀）4轴联动动（空间间曲面））5轴联动动及6轴轴联动（（空间曲曲面）。。联动轴数数越多数数控系统统的控制制算法就就越复杂杂。数控机床床的主要要性能指指标一、数控控机床的的坐标系系和运动动方向的的规定统一规定定数控机机床坐标标轴及其其运动的的方向，，可使编编程方便便，并使使编出的的程序对对同类型型机床有有通用性性。同时时也给维维修和和使用带带来极大大的方便便。坐标标轴轴：具有有位位移移控控制制和和速速度度控控制制功功能能的的运运动动轴轴。标准准坐坐标标系系(基基本本坐坐标标系系)：：是一一个个右手手笛笛卡卡儿儿坐坐标标系系统统。。附加加坐坐标标轴轴的的命命名名：：平行行于于标标准准坐坐标标系系中中相相应应坐坐标标轴轴的的进进给给轴轴，，称称为为附加加坐坐标标轴轴。统一一规规定定：：以增增大大工工件件与与刀刀具具之之间间距距离离的的方方向向为为坐坐标标轴轴的的正正方方向向。立式式数数控控铣铣床床的的坐坐标标轴轴机床床坐坐标标轴轴的的确确定定方方法法Z坐标标（（轴轴））：①对对只只有有一一个个主主轴轴，，且且主主轴轴无无摆摆动动运运动动的的，，则则平平行行主主轴轴轴轴线线的的坐坐标标轴轴为为Z坐标标；；②②对对没没有有主主轴轴或或有有多多个个主主轴轴的的数数控控机机床床，，则则规规定定垂垂直直于于工工件件装装夹夹面面的的方方向向的的坐坐标标轴轴为为Z坐标；③③对主轴轴能摆动，且且在摆动的范范围内只与标标准坐标系中中的某一坐标标平行的数控控机床，则该该坐标轴便是是Z坐标；④④对主轴轴能摆动，若若在摆动的范范围内与多个个坐标平行的的数控机床，，则取垂直于于工件装夹面面方向的坐标标轴为Z坐标。X坐标（轴）：：规定x坐标轴轴为水平方向向，且垂直于于z轴并平行行于工件的装装夹面。对于工件旋转转的机床(如如车床、外圆圆磨床等)，，x坐标的方方向是在工件件的径向上，，且平行于横横向滑座。对对于刀具旋转转的机床(如如铣床、镗床床等)，则规规定：当z轴轴为水平时，，从刀具主轴轴后端向工件件方向看，向向右方向为x轴的正方向向；当z轴为为垂直时，对对于单立柱机机床，面对刀刀具主轴向立立柱方向看，，向右方向为为x轴的正方方向。y坐标（轴轴）：按右手定则确确定y坐标的的正方向。A、B、C坐坐标：按右手螺旋定定则来确定A、B、C坐坐标的正方向向。右手定则：大拇指指向+X，