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数控技术基础

数控技术基础. 立式加工中心. 卧式加工中心. 数控车削中心. 1. 绪论. 发展历史 数控机床的工作原理和组成 数控机床分类 数控机床特点与适用范围. 发展历史. 20 世纪 40 年代初， John T. Parsons 采用数字技术进行机械加工 1952 年，麻省理工学院 伺服机构研究所，试制 成功第一台由计算机控 制的三坐标立式铣床。. 发展历史. 1954 年，美国本迪克斯公司正式生产出来第一台工业用的数控机床。 1959 年，美国克耐 · 杜列克公司开发出来加工中心。

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Presentation Transcript

  1. 数控技术基础

  2. 立式加工中心

  3. 卧式加工中心

  4. 数控车削中心

  5. 1.绪论 • 发展历史 • 数控机床的工作原理和组成 • 数控机床分类 • 数控机床特点与适用范围

  6. 发展历史 • 20世纪40年代初，John T. Parsons 采用数字技术进行机械加工 • 1952年，麻省理工学院 伺服机构研究所，试制 成功第一台由计算机控 制的三坐标立式铣床。

  7. 发展历史 • 1954年，美国本迪克斯公司正式生产出来第一台工业用的数控机床。 • 1959年，美国克耐·杜列克公司开发出来加工中心。 • 1970年，在美国芝加哥国际机床展览会上，首次展出了利用小型计算机取代专用数控计算机，数控的许多功能由软件程序实现的计算机数控（CNC：Computer Numerical Control）系统，称为第四代系统。

  8. 发展历史 • 1967年，英国首先把几台数控机床连接成具有柔性的加工系统，1975年，日本研制出实用化FMS • 1974年，美国学者哈灵顿博士首先提出了计算机集成制造系统（CIMS）的概念。20世纪80年代中期以来，以CIMS为标志的综合生产自动化日渐成为制造业的热点，它把制造业推到了一个新的发展阶段。

  9. 数控机床的工作原理和组成 • 数控机床的工作原理 数控系统将刀具运动轨迹在工作坐标系中分割成一些最小位移量（脉冲当量）。数控系统经过信息处理、分配，控制各坐标轴移动若干个最小位移量，把要求的轨迹用以“最小位移量”为单位的等效折线进行拟合。 P1 a4 P1 a3 a4 a5 a2 a2 a3 a1 a1 a0 P0 a0 插补原理 P0

  10. 数控机床的工作原理和组成 • 数控机床的组成 辅助控制装置 输入装置 程序 载体 数控 装置 机床 本体 伺服驱动系统 位置反馈系统

  11. 数控机床分类 • 按工艺用途分类 • 金属切削类数控机床 • 金属成型类数控机床 • 数控特种加工机床

  12. 数控车床 数控铣镗床 加工中心 数控磨床 • 金属切削类数控机床

  13. 金属成型类数控机床 数控折弯机 数控弯管机

  14. 数控火焰切割机床 • 数控特种加工机床 数控激光切割机床 数控电火花线切割机

  15. 数控机床分类 • 直线控制数控机床 • 按运动方式分类 • 点位控制数控机床 直线控制的车削加工 点位控制的钻削加工

  16. 数控机床分类 • 按运动方式分类 • 轮廓控制数控机床 2.5轴联动 2轴联动 3轴联动

  17. 数控机床分类 • 按伺服系统控制方式分类 • 开环控制数控机床 工作台 步进电动机 数控装置 步进电动机驱动器 进给脉冲 丝杠 齿轮箱

  18. 数控机床分类 • 按伺服系统控制方式分类 • 闭环控制数控机床 齿轮箱 工作台 直线光栅 伺服电动机 进给脉冲 丝杠 数控装置 伺服电动机驱动器 位置反馈

  19. 数控机床分类 • 按伺服系统控制方式分类 • 半闭环控制数控机床 齿轮箱 工作台 编码器 伺服电动机 进给脉冲 丝杠 数控装置 伺服电动机驱动器 编码器 位置反馈

  20. 数控机床分类

  21. 数控机床特点与适用范围 • 数控机床的特点 • 适应性强 • 加工精度高，加工质量稳定 • 生产效率高 • 减轻劳动强度，改善劳动条件 • 有利于生产管理现代化

  22. 数控机床特点与适用范围 • 数控机床的适用范围 普通机床 专用机床 生产成本 专用机床 产品件数 数控机床 数控机床 普通机床 0 50 100 工件复杂度 产品件数

  23. 2.插补原理 • 插补的基本知识 • 逐点比较插补法 • 数字积分插补法

  24. 插补的基本知识 • 脉冲增量插补 • 逐点比较法 • 数字积分法 • 数据采样插补

  25. 逐点比较插补法 插补开始 • 逐点比较法插补的基本原理是：在刀具加工过程中，数控系统每次仅向一个坐标轴输出一个进给脉冲，每走一步都要比较刀具与被加工零件轮廓之间的相对位置，并根据比较结果决定下一步的进给方向，使刀具向减小偏差的方向进给。 偏差判别 坐标进给 偏差计算 N 终点判断 Y 插补结束 逐点比较法工作循环

  26. 逐点比较插补法 • 逐点比较法直线插补 • 偏差判别 Y E（Xe，Ye） P’’ P（Xi，Yi） P点 P’ O X P’点 P’’点 偏差判别函数的符号反映了加工点与要求轮廓之间的偏离情况。 偏差判别函数Fi

  27. 逐点比较插补法 Y E（Xe，Ye） P’’ P（Xi，Yi） P’ • 逐点比较法直线插补 • 进给 O X • 当Fi＞0时，加工点处在直线上方，为减少与直线轮廓的偏差，刀具应向＋X方向进给一步； • 当F i ＜0时，加工点处在直线下方，为减少偏差，刀具应向＋Y方向进给一步； • 当加工点正好处在直线上，一般情况下约定向＋X方向进给，从而将Fi ＝0与Fi＞0两种情况归并为一类（Fi≥0）

  28. 逐点比较插补法 Y E（Xe，Ye） P’’ P（Xi，Yi） P’ • 逐点比较法直线插补 • 偏差计算 O X 若Fi≥0，沿＋X方向走一步，到达（Xi＋1，Yi＋1）点 新的偏差值为 若Fi＜0，沿＋Y方向走一步，到达（Xi＋1，Yi＋1）点 新的偏差值为

  29. 逐点比较插补法 Y E（Xe，Ye） P’’ P（Xi，Yi） P’ • 逐点比较法直线插补 • 终点判别 O X 计数长度N 为两个方向进给步数之和， 每送出一个进给脉冲，都要进行N－1计算，即计数长度减1，当计数长度减到零时，即N＝0时，表示到达终点，插补结束。

  30. 逐点比较插补法 插补开始 • 逐点比较法直线插补 初始化 Xe, Ye, F＝0 N＝Xe＋Ye N Y F≥0？ ＋X走一步 ＋Y走一步 F－Ye→F F＋Xe→F N－1→N N N＝0？ Y 插补结束

  31. Y 8 E(5, 3) 7 逐点比较插补法 5 6 4 例设欲加工第一象限直线OE，起点在原点，终点坐标Xe＝5， Ye＝ 3，试写出插补计算过程并绘制插补轨迹。 3 2 1 X O

  32. 逐点比较插补法 例设欲加工第一象限直线OE，起点在原点，终点坐标Xe＝5， Ye＝ 3，试写出插补计算过程并绘制插补轨迹。 Y 8 E(5, 3) 7 5 6 4 3 2 1 O X

  33. Y F≥0 F≥0 F＜0 F＜0 X F＜0 F＜0 F≥0 F≥0 逐点比较插补法 • 逐点比较法直线插补 • 其他象限的直线插补

  34. 逐点比较插补法 Y E（Xe，Ye） F＞0 F＜0 P（Xi，Yi） • 逐点比较法圆弧插补 • 偏差判别 R S（Xs，Ys） 偏差判别函数Fi为 O X 若Fi＝0，加工点P 位于圆弧SE 上； 若Fi＞0，加工点P 位于圆弧SE 外侧； 若Fi＜0，加工点P 位于圆弧SE 内侧。

  35. 逐点比较插补法 Y E（Xe，Ye） F＞0 F＜0 P（Xi，Yi） • 逐点比较法圆弧插补 • 坐标进给 R S（Xs，Ys） O X 对于第一象限的逆圆， 当Fi≥0时，应向－X方向进给一步； 当Fi＜0时，应向＋Y方向进给一步。

  36. 逐点比较插补法 Y E（Xe，Ye） F＞0 F＜0 P（Xi，Yi） • 逐点比较法圆弧插补 • 偏差计算 R S（Xs，Ys） O X 若Fi≥0，，沿－X方向走一步，到达（Xi＋1，Y i＋1）点， 若Fi＜0，，沿＋Y方向走一步，到达（Xi＋1，Y i＋1）点，

  37. 逐点比较插补法 Y E（Xe，Ye） F＞0 F＜0 P（Xi，Yi） • 逐点比较法圆弧插补 • 终点判别 R S（Xs，Ys） O X 每进给一步，进行N－1计算，直至N＝0停止插补。

  38. 逐点比较插补法 插补开始 • 逐点比较法圆弧插补 初始化 Xe, Ye, Xs, Ys, F＝0 N＝│Xe－Xs│＋│Ye－Ys│ Y N F≥0？ －X走一步 ＋Y走一步 F－2X＋1→F X－1→X F＋2Y＋1→F Y＋1→Y N－1→N N N＝0？ Y 插补结束

  39. 逐点比较插补法 例设欲加工第一象限逆时针圆弧SE，起点为S（8，6），终点为E（0，10），试写出插补计算过程并绘制插补轨迹。

  40. 逐点比较插补法 例设欲加工第一象限逆时针圆弧SE，起点为S（8，6），终点为E（0，10），试写出插补计算过程并绘制插补轨迹。

  41. 逐点比较插补法 例设欲加工第一象限逆时针圆弧SE，起点为S（8，6），终点为E（0，10），试写出插补计算过程并绘制插补轨迹。 Y E(0,10) S(8,6) O X

  42. NR2 SR1 SR2 NR1 SR4 NR3 SR3 NR4 逐点比较插补法 • 逐点比较法圆弧插补 • 其他象限的圆弧插补 Y F≥0 F＜0 O X

  43. 逐点比较插补法 • 逐点比较法圆弧插补 • 圆弧过象限问题 逆时针圆弧过象限后线型转换顺序是 X=0 Y=0 X=0 NR1 NR2 NR3 NR4 Y=0 顺时针圆弧过象限后线型转换顺序是 Y=0 X=0 Y=0 SR1 SR4 SR3 SR2 X=0

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