数控原理第二教案二自编

第一章绪论数控机床是集机械、电气、液压、气动、微电子和信息处理等多项技术为一体的典型应用。微机控制的数控机床的高精度、高速度、高效率、高度柔性化及适合加工复杂零部件的性能，满足当今市场快速多变、竞争激烈和工艺发展的需要。可以说，微机控制技术的应用是机械制造行业现代化的标志，在很大程度上决定了企业在市场竞争中的成败。第一节机床数字控制的基本概念一、数字控制技术数字控制（NumericalControl)，简称NC，是近代发展起来的一种自动控制技术。数字控制是相对于模拟控制而言的。数字控制系统中的控制信息是数字量，而模拟控制系统中的控制信息是模拟量。数字控制系统特点：l）2）3）数字控制系统的硬件基础是数字逻辑电路。早期的数控系统是由数字逻辑电路构成的，因而被称之为硬件数控系统。随着微型计算机的发展，硬件数控系统已被淘汰，取而代之的是计算机数控系统（ComputerNumericalcontrol)，简称CNC。简而言之，用数字化信息进行控制的自动控制技术称为数字控制技术，简称数控；采用数控技术控制的机床，或者说装备了数控系统的机床，称之为数控机床。二、数控机床的组成和加工特点数控机床由机床和数控系统两大部分组成，如图1一1所示。机床一般由床身、立柱、主轴、进给机构及辅助装置等部分组成；数控系统主要包括：输人设备、通信设备、显示／输出设备、计算机控制装置、主轴驱动、伺服进给驱动及逻辑控制单元（PLC）等部分。数控机床进行加工，首先必须将工件的几何信息和工艺信息数字化，按规定的代码和格式编制数控加工程序，并用适当的方式将此加工程序的信息输人数控系统。数控系统根据输人的加工程序信息进行处理，计算出理想轨迹和运动速度（计算轨迹的过程称为插补），然后将处理的结果输出到机床的执行部件，控制机床执行部件按预定的轨迹和速度运动。数控机床加工的过程如图1一2所示。其中信息输人、信息处理和伺服执行是数控系统工作的三个基本过程。加工一个零件所需的数据及操作命令构成零件加工程序。信息处理是数控的核心任务，由计算机来完成。它的作用是识别输人介质中每个程序段的加工数据和操作命令，并对其进行换算和插补计算。伺服驱动部分的作用是将插补输出的位移（或位置）信息转换成机床的进给运动。与传统的加工方法相比，数控机床有以下优点：面l）焦可以贸加工眨复杂开、异树形的贞零件篮。地2）烘加工细的零究件精且度高键、一鲜致性率好、杂装配亮容易猫，无责需再鸭“单修配虾”共。井3）势具有析柔性脊化的疮特点霜，不兽仅能锐适应钥中小兵批量效，也散适合肆大批搬量生类产。俱4）勉提高拍了加繁工精俊度和脾效率食，缩甲短生搂产周屠期。顾5）糠具有零远程鲁监控化、补宵偿、借诊断竿和自杯动报种警等袄多种窝功能夺，降纱低了茅劳动输强度叼。枣6）派机床恒结构健简化鲁，易锹于调技整，妖与普耳通机静床相学比，渡所需罪的调坛整时取间较鹊少。当需要餐指出早的是贿，数俭控机先床也朋有以姨下缺乓点：凑1）印造价炎相对童较高干。南2）员维护着比较君复杂鞭，需过要专缠门的湿维护病人员利。担3）田需要踪高度银熟练调和经俯过培胸训的普编程问人员孟。用第二滋节数骂控系肚统的稠分类汽机床影数控损系统车的分很类可根按以滑下几鹿种方辰式来灯划分别：藏l）絮按被惹控机者床运龄动轨泛迹来昨划分肾，有饼点位联控制规、直象线控膏制与附轮廓衬切削仅（连突续轨泊迹）铲控制翼。误2）作按控愁制器谊的结畏构来董划分训，有垦硬件膝数控残和计饭算机恨数控退。计于算机绢数控茅（当陶前主秃要是网指微需机数碌控）怪又可下分为予单微锁机系跟统和策多微嚼机系传统。锋3）末按伺腰服系怜统控激制环章路来剃划分源，可警分为过开环劈、闭领环和帐半闭羊环系笼统。铁4）乡按功金能水鬼平来棒划分者，可沃分为景高、习中、窝低档疤三类伪。碗一、淋点位壮、直灰线与券轮廓贝切削愈控制常（一烂）点滤位控竟制系肉统券点位变控制伸系统砖常用碍于数善控钻影床、称数控层幢床哪、数灭控冲勾床和穷其他赌需定刃位控市制的推机械纤中。头（二帝）直蔬线控奇制系惊统皂常用可于简誓易数天控车剥床、销数控鸭锉铣机床等榆。陆（三汗）轮皮廓切筒削控成制系糠统呢按同孩时控解制的撞轴数衔（即揉联动怕轴数增）分派，可厌分为肤2轴铺联动圣、3盗轴两丢联动怪、3昏轴联竿动、灾4轴掉联动挡和多蚀轴联净动等与数控已机床室。其刷中3们轴两龙联动斩是指乌3个萝坐标膛轴（非x,芳Y,捏Z）勾中任金一时骨刻只买能控愈制任辰意2莲轴联捷动，寄另一灯轴则吗是点枝位或蛋直线钻控制序。轮驳廓控忍制系挣统一建般都翅有点圾位和撕直线抬控制违功能膨。洗二、豪硬件何数控笋和计品算机术数控侍早期年的数粥控系辽统是扔由数储字逻烧辑电预路来场处理筛数字酿信息妙的，件也就求是硬秒件数诚控，脊习惯翼上称臂之为墙NC寿系统暑，于击20闷世纪婆60企年代钳投入嘉使用祥。脑随着买微处猛理器盈价格泥的降工低，染常采您用多骆个微便处理哄器在枕一个塑数控钓系统锦中，染这样闷可以圈并行塘完成辽单微生处理棍器难临以完薪成的奇复杂术功能课，而差且速领度快课，有疑较高敢的性洗能价谋格比极。基下于功居能、誓价格毒等因衰素权主衡，硬多微你处理燥器的油数控丝系统或得到纵了迅抽速发滋展。零微机而数控乱系统踢根据馆一个概系统麦中微先处理点器的嫂多少症，可席分为胞单微鲁机数钞控系锡统和相多微丽机数预控系观统。竞三、晶开环司数控她系统买和闭侮环数隶控系邀统虹（一姿）开春环数搂控系邻统斑这类号数控裙系统魄的伺掏服系扭统是祝开环马的，央没有赠检测牛反馈珠装置颂，数船控装叨置发孟出的由指令胖信号易流是勒单向司的，年所以役不存旱在稳硬定性宽问题扇。开辫环数上控系穴统具经有工闲作稳迅定、蒜调试碎方便扣、维催修简翁单、欲价格葡低廉辫等优雪点。印（二堤）闭贡环数芹控系扛统研闭环糠数控服系统并装有郊检测幕反馈器装置赴，在赴加工霜中随王时检柱测移围动部胸件的芦实际劣位置冈。能研得到袄很高攻的加建工精灵度。唇但是垃闭环我系统迅设计藏和调铅整都邀相当锈困难头。监目前腰这种倍全闭分环系舍统主采要用战于精喉度要男求较驾高的婶镗售铣床裕、精莲密车习床、液精密库磨床拖和加螺工中粘心等贞。购（三丝）半平闭环纲数控劈系统筑半闭捏环数盏控系诵统的捧检测块元件宋安装歼在伺猾服电覆动机闻或丝沸杠的善端部脾，也烟就是父说反荣馈信贫号取坛自电摘动机观轴而境不是艰机床创的最概终运务动部趋件，达没有卫将运趴动部剑件包效含在那闭环盈系统佣中，旋因而炊称为欠半闭抚环数剂控系逮统。贞可获怠得稳趴定的应控制溉特性鸭。仍精可得术到满喊意的耳加工恋精度染。烛四、芝按功粮能水肌平分给类务按照鹊数控唤系统表的功询能水窃平可强以把葬数控浙系统蚀分为矛高、椅中、脱低三毒档。禾低档易（经毙济型猴）、汗中档裕（普演及型羞）、凶高档议（标薄准型俘或全合功能瘦型）辜。佛（一赔）分私辨率青和进兽给速资度怕（二封）坐择标联润动功笼能挪（三尿）显衣示功撕能违（四飘）通鼓信功手能葡（五股）主湿CP佩U档咬次禾（六才）内籍装P秩LC放此外棋，进使给伺瓜服系紫统的栽技术龄水平饥也是君衡量扁数控兴系统须档次浪的条甲件之舰一。根我国岭现阶亦段所羡谓的仗经济泛型数煤控系警统，匹大多磁指开剑环数挥控系膝统而井言，碰多由耀步进丙电机衬驱动愉，一锈般不乐具有距通信坡功能盟。这奏类机丝床结萌构简既单，湿精度禾要求求不高朝，但资价格欠低廉菌，在李我国冶目前骂应用间较广裤泛。钓区别判于经负济型鸣数控湖，把晕功能狮较齐筒全的凳数控喊系统看称为麻全功截能数熄控系鹿统，床或称监标准树型数纷控系例统。臣这类身数控亩系统红功能冷较多述，进欠给驱畏动采渡用直程流或掌交流骆数字岂伺服惊系统渐，能焰实现霞多轴锻联动林，分液辨率怎高，循具有筑三维民动态究图形饺显示式和高萌性能叛网络前通信父接口卡，可仅进行经计算殊机联民网通对信。延装备汪这类全系统顷的数亏控机衰床功弹能齐缠全，植加工困精度牙高，爱但价佣格较销昂贵旁。如洋：全旺功能锅数控盒车床凭、车变削中岭心、班多面叙加工郊中心界及柔削性制栽造单堂元等奔。变第三僻节数卷控机促床的压有关社功能掠规定间数控枕机床链的核耕心是毁数控诱系统弃。而捆数控煤系统显的核互心是谅执行酿信息晚处理狱功能泳的计寺算机僵（通检常是圆指微历机）炊，它酒是指寒挥机丑床进青行自卵动加讽工的央司令谈部。制反过汪来，泻数控感系统大的控垒制功忙能又残是为瓦机床蝴加工行过程狗服务圾的。勤一、半数控晕机床榜程序嚼编制触的有询关规块定拦零件庸加工缎程序沿正确短性有买两个膛方面赌的含汗义：铸一是扛语法驴正确日，即科数控始系统领能识撇别；独二是援语义解正确财，即粘根据趟程序诊所表凶达的葬信息态，数节控机你床能骄加工帜出符您合图兽样要扩求的厕零件并来。傍数控畏系统辨的程做序输赤人手悠段有巴多种献型式自，主逃要分首为手存动和乡自动口两种系方式租。手挠动输宅人一局般是较通过份键盘奇输人怪，也技称为挪手动症数据潜输人师方式头（M柳DI侧）。垒自动鸭输人驾可用仗纸带编、磁祸带、西磁盘论等信仙息载吐体输头人，疼也可理以用状通信霜方式穷输人犬。当抢前纸傲带、弟磁带偏输人运方式庄已极馅少见缝到。点零件浇加工思程序俯就是司一篇解用数鹿控语滨言描愤述零太件加扯工过膊程的胖文章酿，它输由若盯干个歪程序致段（购句子播）组如成，滔程序秘段由遍若干烛指令飞代码蓬（单送词）滴组成杠，指猛令代建码又吩是由史字母吴和数启字组碗成，巨这些殃字母泡和数由字相捐当于尖文章黄中的土字。殖即字屋母和嫩数字启组成佛指令打代码津，指浮令代孔码组卡成程圈序段装，程轰序段涝组成热程序张。缓数控鸭机床逆常用较的功樱能指方令代裂码可篮以分滋为两闪大类蔑。一爱类是雁准备厌功能夹代码寿，即组G代号码；罗另一历类是嫁辅助颜功能暂代码见，即京M代常码。麦G代拐码和都M代拘码是屈数控途加工捕程序输中描斤述零夸件加侦工工呈艺过东程的件各种划操作洒和运田行特超征的拌基本温单元锅，是极程序智的基镰础。悟国际惑上广尘泛采尼用的优IS漂O恩—呼1棍05蝶6秃—继19肾75售E标扫准规途定了忙G代掏码和讨M代烟码。硬我国汪原机餐械工狭业部赞根据祥IS母O字标准胖制定跑了J惯B3先20剃8虑—钟19顶83唯《察数控申机床嘉穿孔躁带程会序段稍格式警中的喊准备民功能徐G代圣码和衡辅助沉功能垮M代汇码》支标准钩，如衫表1虫一1必和表填1一凤2所连示。庙G代铺码是轰使数爬控机美床准马备好泛某种而运动踏方式籍的指厦令朝，唐故称虎之为睡准备蝶功能循。尸M代掌码主煤要用肆于数园控机塔床的阳开关央量控宿制。有F代秃码用糕于指但令切漫削进潜给速语度庙，得F字板母后强的数误字代茄表了李切削菜进给毅速度爱值汤，垂单位碍是胞mm交/样mi吸n。挥T代储码用妈于指狼令加航工用柔刀具蹄号、讨刀具换长度腹及刀栗具补引偿功明能等绸。巡二、书数控盐机床润的坐泽标系慈和运焰动方磁向的谷规定脑在数更控机如床中丹，机论床直跨线运挠动的急坐标流轴亿X、要Y、饮Z更按照址IS犯O判和我畅国的狂JB帖30动51卷—涌19泛82至标准碍，规界定为震右手向直角堤笛卡装尔坐啦标系才。基最本坐碍标轴性为吩X、烂Y、说Z她直角鄙坐标持，围亭绕围X、西Y、佛Z惜三个风轴的右旋转扯运动惠轴为请A、微B、督C，看如图明1介—峡5所猎示。党X、饱Y、惜Z的罪正方巨向是滔使工至件尺悉寸增扎加的灿方向沃，即纹增大节工件王和刀伤具的杏距离特的方婶向。雀通常援以平龄行于面主轴龄的轴雀线为父Z轴遗（即脖Z坐隔标运象动由奥传递刚切削雪动力络的主鸭轴所栽规定岩），讨若机氏床有言多个撤主轴慎，应夸选尽批可能弊垂直斯于工但件装格卡面狐的主盗要轴党为纲Z胞轴并渔规定凶增大若工件全和刀祸具距搬离的膜方向忍作为登Z反轴的蒙正方否向。饰X、宰Y、用Z为氏主坐希标系疯或称付为第复一坐弦标系墙。支若有勾平行察于X筝、Y汪、Z业的第盒二组乱坐标朵系和桶第三宪组坐疮标系胶，则防分别网指定呀为U军、V膜、W狮和P坦、Q孕、R哥靠近谣主轴圾的直键线运埋动为刑第一氏坐标也系，愤稍远问的为碗第二梅坐标牲系。购第四考节机净床数扒控技向术的松发展袜一、罚数控拉机床壮的产蒙生和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