数控机床的组成及基本原理课件

1、第一章：论文，1.1概述1.2数控机床的基本组成和工作原理1.3数控机床的分类1.4数控机床的特点本章要点，图片库，下页，返回，1。PPT学习与交流，1.1概述，下一页，上一页，返回，数控技术的基本概念数控技术，数控系统和数控机床的数控技术，简称数控(Number Control Nc)是利用数字信息进行机械运动。因为现代数控是由计算机控制的，所以也可以称为计算机数控。为了控制机械运动和加工过程的数字信息，需要有相应的硬件和软件。用于实现数字信息控制的整个硬件和软件称为数控系统，数控系统的核心是数字控制器。画廊，2，PPT学习与交流，1.1概述，因为数控系统和数控装置的英文缩写也采用数控(或C

2、NC)，在实际应用中，数控(或CNC)在不同的场合有三种不同的含义，即它不仅可以代表广义上的控制技术，还可以代表狭义上的控制系统实体，此外，它还可以代表特定的数控装置。数控系统和计算机技术的发展一直保持同步。迄今为止，它经历了从电子管、晶体管、集成电路、计算机到微处理器的演变。系统功能日益增加，应用领域日益扩大，开发速度极快，更换非常频繁。下一页，上一页，上一页，下一页，附：机床发展的历史回顾，3，PPT学习与交流，1.1概述，数控技术控制的机床称为数控机床。它是典型的机电一体化产品，综合应用了计算机技术、自动控制技术、精密测量技术和机床设计等先进技术，是现代制造技术的基础。机床控制也是最早、

3、应用最广泛的数控技术领域。数控机床的水平代表了当前数控技术的性能、水平和发展方向。因此，本书将重点介绍数控机床和数控技术的相关内容。下一篇，上一篇，下一篇，画廊，4，PPT学习与交流，1.1概述，数控机床有很多种，加工中心，FMC，FMS和CIMS，包括钻，铣，镗，车，磨，电加工，锻造，激光加工和其他专用数控机床等。数控技术控制的所有机床统称为数控机床。下一页，上一页，后一页，图库，5，PPT学习与交流，1.1概述，数控机床和程控机床是两种含义不同的机床，它们的控制要求和控制对象本质上是不同的。一般来说，机床的自动控制主要包括三个方面：1)机床动作顺序的程序控制，通常包括组合机床和自动生产线的

4、过程和步骤控制。主要控制要求基于机床的动作顺序表(如电磁阀和其他执行器的动作表)。按照指定的顺序执行原始零件，完成机床的动作流程。下一页，上一页，返回，图库，6，PPT学习和交流，1.1概述，数控机床和程控机床2)辅助功能的控制，如启动、停止、变速、冷却、润滑、排屑和主电机和辅助电机的自动换刀。这些控制中的一些是加工所必需的，一些是机床的特殊动作和功能所必需的。它可以由继电器、接触器、变频器和调速器控制。对于上述1)和2)中只需要控制的加工设备，称为程控机床，简称程控机床。如组合机床和自动生产线。可编程控制器是实现上述控制的最佳选择。下一页，上一页，上一页，下一页，图库，7，PPT学习和交流，

5、1.1概述，数控机床和程控机床3)刀具(或坐标轴)运动轨迹控制。c的必要条件在数控机床上，运动部件的位移控制通常需要通过发送来自检测元件的信号来实现，例如停止铁和行程开关以及致动器的开关控制。即使采用带伺服驱动装置的程控机床，也只能独立控制和调节各运动部件的运动速度和位置。因此，程控机床可以实现点控制，但不能实现零件之间的“联动”，不能任意改变坐标轴(或刀具)在平面或空间上的运动轨迹，因此不能成为数控机床。下一页，上一页，返回，图库，8，PPT学习与交流，1.1概述，数控机床和程控机床通过数控系统的“插补”操作实现了数控机床上坐标轴的联动功能。它不仅可以控制运动部件起点和终点的坐标，还可以控制

6、每个运动部件在每个时刻的速度和位移，以及每个运动部件之间的关系，从而使工件可以加工成所需的轮廓形状。这是数控机床与其他机床的本质区别，也是机床采用数控技术的根本原因。机床数控系统数控系统是所有数控设备的核心。数控系统的主要控制对象是坐标轴的位移(包括移动速度、方向和位置等)。)，其控制信息主要来自数控加工或运动控制程序。因此，作为数控系统最基本的组成部分，它应该包括三个部分：程序输入/输出装置、数控装置和伺服驱动装置。图库，10，PPT学习与交流，1.1概述，下一页，上一页，返回，数控系统及其机床数控系统的基本组件(1)输入/输出装置输入/输出装置的主要功能是输入和输出数据，如数控加工或运动控

7、制程序，加工与控制数据，机床参数，坐标轴位置和检测开关状态。键盘和显示器是任何数控设备最基本的输入和输出设备。此外，根据不同的数控系统，还可以提供光电阅读器、磁带机或软盘驱动器。作为外围设备，计算机是常用的输入输出设备之一。图库，11，PPT学习与交流，1.1概述，下一页，上一页，返回，数控系统及其机床数控系统的基本组件(2)数控设备数控装置是数控系统的核心。它由输入输出接口电路、控制器、运算单元和存储器组成。数控装置的功能是对输入装置通过内部逻辑电路或控制软件输入的数据进行编译、计算和处理，并输出各种信息和指令来控制机床的各个部件执行指定的动作。在这些控制信息和指令中，最基本的是坐标轴的进给

8、速度、进给方向和进给位移指令；插补运算后生成，供给伺服驱动，由驱动器放大，最终控制坐标轴的位移。它直接决定了刀具的运动轨迹或坐标轴。图库，12，PPT学习与交流，1.1概述，下一页，上一页，返回，数控系统及其机床数控系统的基本组成部分。另外，根据系统和设备的不同，如：在数控机床上，也可能有主轴转速，转向和起停指令；工具选择和交换说明；冷却和润滑装置的启动和停止说明；松开和夹紧工件的说明；辅助指令，如工作台的索引。在基础数控系统中，它们通过接口以信号的形式提供外部辅助控制装置，外部辅助控制装置对上述信号进行必要的编译和逻辑运算，并放大后驱动相应的执行器，从而驱动机床机械部件和液压气动装置等辅助装

9、置完成指令中规定的动作。图库，13，PPT学习与交流，1.1概述，下页，上页，返回，数控系统及其机床数控系统的基本组成部分(3)伺服驱动伺服驱动通常由伺服放大器(也称：驱动器，伺服单元)和执行器组成。浅谈数控硕士，画廊，14，PPT学习与交流，1.1概述，数控系统及组成：数控(CNC)，SV和PC(PLC，PMC)数控(CNC):数控的常见英文缩写。由于现代数控采用计算机控制，可以认为数控和数控的含义是完全等同的。如前所述，广义上的数控代表了一种控制技术数控技术；从狭义上说，它代表了一个控制系统的实体数控系统；此外，它还可以代表一种特定的控制装置数控装置。下一页，上一页，上一页，下一页，画廊，

10、15，PPT学习与交流，1.1概述，数控系统与组成：数控(CNC)，SV与PC(PLC，PMC) SV:伺服驱动的常见英文缩写。根据日本JIS标准，它是“一种将物体的位置、方向和状态作为空量并跟踪目标值任意变化的控制机制”。简而言之，它是一种能够自动跟踪物理量(如目标位置)的控制设备。在数控机床上，伺服驱动有两个主要功能：一是以数控装置给定的速度运行；第二，根据数控装置的给定位置进行定位。因此，伺服驱动的精度和动态响应性能是影响数控机床加工进度、表面质量和生产率的重要因素之一。1.2数控机床的基本组成和工作原理数控机床的基本组成是在数控机床上。为了加工零件，可以执行以下步骤：1)根据待加工零件

11、的图纸和工艺计划，使用指定的代码和程序格式，刀具运动轨迹、加工工艺、工艺参数、切削参数等。写入数控系统，能够2)将编程的加工程序输入数控设备。3)数控装置对输入程序(代码)进行解码和计算，并向各坐标轴的伺服驱动装置和辅助功能控制装置发出相应的控制信号，控制机床各部件的运动。下一页、上一页、图库、返回、17、PPT学习与交流、1.2数控机床的基本组成和工作原理、数控机床的基本组成4)在运动过程中，数控系统需要随时检测机床的坐标轴位置和行程开关的状态，并与程序的要求进行比较，以决定下一步的动作，直到加工出合格的零件。5)操作者可随时观察和检查机床的加工情况和工作状态，必要时可调整机床动作和加工程序

12、，以保证机床安全可靠运行。因此，作为数控机床的基本部件，它应包括：输入输出装置、数控装置、伺服驱动和反馈装置、辅助控制装置和机床本体。(见图1-1)数控机床的基本组成，下一页，上一页，图库，返回，18页，PPT学习与交流，1.2数控机床的基本组成和工作原理，数控机床的基本组成图1-1中的输入/输出装置、数控装置、伺服驱动和反馈装置构成了机床的数控系统，它们的功能如上所述。测量装置的功能是检测数控机床坐标轴的实际位置和移动速度，并将检测信号反馈给数控装置或机床的伺服驱动器，伺服驱动器将反馈的实际位置和速度与给定值进行比较，并向机床输出新的位移和速度指令。检测装置的安装和检测信号反馈的位置取决于数

13、控系统的结构。下一页，上一页，图库，返回，19，PPT学习交流，1.2数控机床的基本组成和工作原理，数控机床的基本组成数控设备发送的进给脉冲对应的机床坐标轴的位移称为数控机床的最小移动单位，也称为脉冲当量。根据机床精度的不同，常用的脉冲当量为0.01毫米、0.005毫米、0.001毫米等。在高精度数控机床上，它可以达到0.0005毫米、0.0001毫米甚至更小。1.2数控机床的基本组成和工作原理，数控机床辅助控制装置的主要功能是根据主轴转速、转向和起止指令由数控装置输出；工具选择和交换说明；冷却和润滑装置的启动和停止说明；经过必要的编译和逻辑运算后，由工件和机械零件的松开、夹紧和工作台分度等辅

14、助指令提供的信号，以及机床上的检测开关的状态等信号被放大，驱动相应的执行元件，驱动机床的机械零件、液压气动和其他辅助装置完成指定的动作。辅助控制装置通常由可编程控制器和高压控制电路组成。下页，上页，图库，返回，21，PPT学习与交流，1.2数控机床的基本组成和工作原理。数控机床的基本组成与传统机床基本相同。它还包括主驱动系统、进给驱动系统、床身、工作台、辅助运动装置、液压气动系统、润滑系统和冷却装置。然而，为了满足数控的要求，充分发挥机床的性能，机床的总体布局、外形造型、传动系统结构、刀具系统和运行性能都发生了很大的变化。下一页，上一页，图库，返回，22页，PPT学习和交流，1.2数控机床的基

15、本组成和工作原理，数控机床的工作原理在传统的金属切削机床中，零件加工是由操作者根据图纸的要求，通过不断改变刀具的运动轨迹和速度等参数来完成的，这样刀具就可以切削工件，最后加工出合格的零件。下一页，上一页，画廊，回归，23，PPT学习与交流，1.2数控机床的基本组成和工作原理，数控机床的工作原理，其实质是“差动”原理的应用。其工作原理和过程如下(如图1-2所示):1)数控装置根据加工程序要求的刀具轨迹，以最小移动量(脉冲当量)(图1-2中的X、Y)根据机床对应的坐标轴进行轨迹划分，并计算出每条轴需要移动的脉冲数。2)通过插补软件或数控装置的插补算子，以“最小运动单位”为单位，用等效折线拟合所需轨

16、迹，找出最接近理论轨迹的拟合折线。3)数控装置根据拟合折线的轨迹，向相应的坐标轴连续分配进给脉冲，并通过伺服驱动使机床的坐标轴按照分配的脉冲运动。下一页，上一页，图库，返回，24，PPT学习与交流，1.2数控机床的基本组成和工作原理，数控机床的工作原理可以从上面看出：首先，只要数控机床的最小移动量(脉冲当量)足够小，所用拟合折线就可以安全地代替理论曲线；其次，只要改变坐标轴的脉冲分布方式，拟合折线的形状就可以改变，从而达到改变加工轨迹的目的；第三，只要改变分配脉冲的频率，坐标轴(刀具)的移动速度就可以改变。这样就实现了控制数控机床刀具运动轨迹的根本目的。根据给定的数学函数，通过改变数据点来确定理想轨迹(轮廓)已知点之间的一些中间点的方法称为插值。显然，当数控机床的联动轴数量越多，机床加工轮廓的性能越强。因此，联动轴的数量是衡量数控机床性能的重要技术指标之一。1.3数控机床的分类，数控机床有很多品种和规格，数控机床的分类方法也有很多，