whhit数控技术功能分析

whhit数控技术功能分析第1页/共38页2.1.1数控的基本思想2数控装置控制信息伺服系统辅助系统机床用控制信息通过一系列环节控制机器的运动，使机器精确地实现预定的位置和轨迹。以增强灵活性和适用性。第2页/共38页3第3页/共38页4第4页/共38页2.1.2计算机数控系统组成分类52.1.2.1计算机数控系统的组成第5页/共38页1.操作面板6是操作人员与数控装置进行信息交流的工具。组成：按钮站、状态灯、按键阵列（功能与计算机键盘一样）和显示器；。它是数控机床特有部件。第6页/共38页2.输入输出装置7可以通过多种方式获得数控加工程序:软驱现已较少使用

MDI（ManualDataInput）方式

USB接口

RS232C接口

DNC接口存储卡未来会广泛使用以太网第7页/共38页3.计算机数控装置8组成：计算机系统、位置控制板、PLC接口板，通讯接口板、特殊功能模块以及相应的控制软件。作用：根据输入的零件加工程序进行相应的处理，然后输出控制命令到伺服驱动装置和PLC。CNC装置是CNC系统的核心。第8页/共38页4.伺服驱动与检测装置9伺服单元和驱动装置：主轴伺服单元和主轴电机进给伺服单元和进给电机检测装置：

位置和速度测量装置。以实现进给伺服系统的闭环控制。作用：保证灵敏、准确地跟踪CNC装置指令；进给运动指令：实现零件加工的成形运动（速度和位置控制）；主轴运动指令：实现零件加工的切削运动（速度控制）。第9页/共38页5.PLC、机床I/O装置10PLC、机床I/O电路和装置-PLC(ProgrammableLogicController)

用于完成与逻辑运算有关顺序动作的I/O控制；-机床I/O电路和装置实现I/O控制的执行部件(由继电器、电磁阀、行程开关、接触器等组成的逻辑电路）;-功能

接受CNC的M、S、T指令，对其进行译码并转换成对应的控制信号，控制辅助装置完成机床相应的开关动作；接受操作面板和机床侧的I/O信号，送给CNC装置，经其处理后，输出指令控制CNC系统的工作状态和机床的动作。第10页/共38页2.1.2.2数控系统的分类11分类方法数控机床类型按运动控制方式点位控制数控机床直线控制数控机床轮廓控制数控机床按伺服系统开环数控数控机床半闭环控制数控机床闭环控制数控机床按功能水平经济型数控机床中档型数控机床高档型数控机床按工艺方法金属切削数控机床金属成形数控机床特种加工数控机床按联动轴数2轴联动数控机床3轴联动数控机床4、5轴联动数控机床第11页/共38页1.按运动控制方式分类121)点位控制(PointtoPointControlSystems)仅实现刀具相对于工件从一点到另一点的精确定位运动；对轨迹不作控制要求；运动过程中不进行任何加工。适用范围：数控钻床、数控镗床、数控冲床和数控测量机。1第12页/共38页直线控制132)直线控制：(LineControlSystems)

不仅要求控制点到点的精确定位，而且要求机床工作台或刀具（刀架）以给定的进给速度，沿平行于坐标轴的方向或与坐标轴成45°角的方向进行直线移动和切削加工。第13页/共38页轮廓控制14

3)轮廓控制(ContouringControlSystems)对多个坐标轴同时进行控制，使之协调运动(坐标联动)，使刀具相对工件按程序规定的轨迹和速度运动，在运动过程中进行连续切削加工。第14页/共38页2.按联动轴数分类151)两坐标加工2)二轴半或三坐标加工3)四坐标加工4)五坐标加工第15页/共38页161)开环控制(Open-LoopServo-Drive)特点:没有位置检测装置，信号单向。结构简单，制造成本较低，价格便宜,精度不高。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3.按伺服系统方式分类第16页/共38页17步进电机步进电机开环控制-步进电机第17页/共38页182)半闭环控制(Half-Closed-LoopServo-Drive)速度控制电路工作台伺服电机位置比较电路指令脉冲速度反馈位置反馈检测元件特点：带有位置检测装置，常安装在伺服电机上或丝杠的端部；不包括丝杠螺母副及机床工作台导轨副等大惯量环节，可获得稳定的控制特性，而且调试比较方便。半闭环控制第18页/共38页19交流伺服电机半闭环控制-码盘第19页/共38页203)闭环控制(Closed-LoopServo-Drive)特点：带有位置检测装置,安装在机床刀架或工作台等执行部件上，控制精度高；但系统稳定性受到影响,调试困难,且结构复杂、价格昂贵。

闭环控制第20页/共38页21光栅尺光栅尺闭环控制-光栅尺第21页/共38页22步进电机、开环驱动，功能简单、价格低廉、精度中等，能满足加工形状比较简单的直线、圆弧及螺纹加工。一般控制轴数在3轴及以下，脉冲当量（分辨率）多为0.01mm，快速进给速度在10m/min以下。

1)经济型2)普及型

伺服电机、半闭环驱动，4轴或4轴以下联动控制，脉冲当量为1m，进给速度为15~24m/min，一般采用16位或32位处理器，具有RS232C通信接口、DNC接口和内装PLC，具有图形显示功能及面向用户的宏程序功能。

3)高档型伺服电机、闭环驱动，并开始采用直线电机，实现5轴以上联动，脉冲当量为0.1~1m，进给速度达40m/min以上。一般采用32位以上微处理器，形成多CPU结构。编程功能强，具有智能诊断、联网和通信功能。大机床4.按功能水平分类第22页/共38页23分为：普通数控机床加工中心金属切削数控机床金属成形数控机床特种加工数控机床或分为：5.按工艺方法分类第23页/共38页24普通车床普通铣床普通数控车床铣床第24页/共38页25主要内容车削加工中心铣削加工中心车铣削加工中心第25页/共38页26主要内容滚齿磨削滚齿磨齿第26页/共38页27主要内容（慢走丝）线切割慢走丝线切割第27页/共38页28主要内容激光切割加工激光切割第28页/共38页29主要内容水刀切割水刀切割第29页/共38页2.1.3数控系统的工作原理30

2.1.3.1数控加工与传统加工的比较工艺分析工序卡数控加工程序传统加工数控加工第30页/共38页31工艺处理加工图纸数学处理编程手册数控编程程序仿真输入装置加工程序毛坯或半成品数控系统数控机床程序编制成品译码、数据处理、插补、伺服驱动N5G01G41X100.0Y100.0D01F100M08;2.1.3.2数控加工零件的过程第31页/共38页32译码刀补处理插补处理PLC控制进给伺服切削运动、IO装置成形运动加工程序2.1.3.3数控加工中数据转换过程第32页/共38页331.译码(Decode)译码程序的主要功能是将用文本格式（通常用ASCII码）表达的零件加工程序，以程序段为单位转换成刀补处理程序所要求的数据结构（格式）。该数据结构用来描述一个程序段解释后的数据信息。N5G01G41X100.0Y100.0D01F100M08;01001011000101111101011101010110000011101;译码第33页/共38页342.刀补处理(计算刀具中心轨迹)用户零件加工程序通常是按零件轮廓编制的，而数控机床在加工过程中控制的是刀具中心轨迹，因此在加工前必须将零件轮廓变换成刀具中心的轨迹。刀补处理就是完成这种转换的程序。刀补第34页/共38页353.插补计算本模块以系统规定的插补周期△t定时运行，它将由各种线形（直线，园弧等）组成的零件轮廓，按程序给定的进给速度F，实时计算出各个进给轴在△t内位移指令（△X1、△Y1、…），并送给进给伺服系统，实现成形运动。插补第35页/共38页364.

PLC控制PLC控制是对机床动作的“顺序控制”。即以CNC内部和机床各行程开关、传感器、按钮、继电器等开关量信号状态为条件，并按预先规定的逻辑顺序对诸如主轴的起停、换向，刀具的更换，工件的夹紧、松开，冷却、润滑系统等的运行等进行的控制。PLC控制第36页/共38页375.