现代数控机床技术分析课件.ppt
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1、数控编程数控编程课程说明课程说明 本课程是一门专业核心技能课,以掌握数控编程本课程是一门专业核心技能课,以掌握数控编程的基本指令、典型零件编程为重点,通过一定的实践的基本指令、典型零件编程为重点,通过一定的实践环节,具有数控机床操作与加工的基本技能,同时为环节,具有数控机床操作与加工的基本技能,同时为后续专业课程的学习打下一定基础。后续专业课程的学习打下一定基础。本课程本课程教学内容:教学内容:1.数控机床概述数控机床概述 2.数控编程基础数控编程基础3.数控车削编程数控车削编程4.数控铣削编程数控铣削编程5.宏程序及应用宏程序及应用数控技术发展数控技术发展1.1.1数字控制技术数字控制技术数
2、控技术数控技术 用数字用数字、字符和其他符号对设备的工作过程进行编程、字符和其他符号对设备的工作过程进行编程控制的一种自动化控制技术。控制的一种自动化控制技术。数控系统(数控系统(CNC)对设备进行数字控制技术控制的装置。对设备进行数字控制技术控制的装置。数控机床数控机床 用数控系统对其工作过程进行编程控制的自动化机床,用数控系统对其工作过程进行编程控制的自动化机床,它是数控技术最典型的应用。它是数控技术最典型的应用。机床 I/O 电路和装置 测量装置 主轴驱动装置 进给驱动装置 主轴伺服单元 进给伺服单元 计算机数 控 装 置 操作面板 PLC 计算机数控系统计算机数控系统 机机 床床 辅助
3、控制机构 进给传动机构 主运动机构 键盘 输入输出 设备 各组成部分作用各组成部分作用 操作面板操作面板它是操作人员与数控装置它是操作人员与数控装置进行信息交流的工具。进行信息交流的工具。组成:按钮站、状态灯、组成:按钮站、状态灯、按键阵列(功能与计算机按键阵列(功能与计算机键盘一样)和显示器。它键盘一样)和显示器。它是数控机床特有部件。是数控机床特有部件。控制介质与输入输出设备控制介质与输入输出设备控制介质控制介质是记录零件加工程序的媒介是记录零件加工程序的媒介输入输出设备输入输出设备是是CNC系统与外部设备进行交互装置。系统与外部设备进行交互装置。交互的信息通常是零件加工程序。交互的信息通
4、常是零件加工程序。通讯通讯 现代的数控系统除采用输入输出设备进行信息现代的数控系统除采用输入输出设备进行信息交换外,一般都具有用通讯方式进行信息交换的能力。交换外,一般都具有用通讯方式进行信息交换的能力。它们是实现它们是实现CAD/CAM的集成、的集成、FMS和和CIMS的基本的基本技术。采用的方式有:串行通讯、网络通讯技术。采用的方式有:串行通讯、网络通讯(internet,LAN)等)等各组成部分作用各组成部分作用 CNC装置装置(CNC单元单元)组成:计算机系统、位置控制板、组成:计算机系统、位置控制板、PLC接口板,通讯接口板、特殊接口板,通讯接口板、特殊功能模块以及相应的控制软件。功
5、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作用:根据输入的零件加工程序进行相应的处理(如运动轨迹处理、行相应的处理(如运动轨迹处理、机床输入输出处理等),然后输机床输入输出处理等),然后输出控制命令到相应的执行部件出控制命令到相应的执行部件(伺服单元、驱动装置和伺服单元、驱动装置和PLC等等),所有这些工作是由所有这些工作是由CNC装置内装置内硬件和软件协调配合,合理组织,硬件和软件协调配合,合理组织,使整个系统有条不紊地进行工作使整个系统有条不紊地进行工作的,的,CNC装置是装置是CNC系统的核系统的核心。心。各组成部分作用各组成部分作用 伺服单元、驱动装置和测量装置伺服单元、
6、驱动装置和测量装置 1)伺服单元和驱动装置)伺服单元和驱动装置主轴伺服驱动装置和主轴电机、进给伺服驱动装置和主轴伺服驱动装置和主轴电机、进给伺服驱动装置和进给电机进给电机2)测量装置)测量装置 位置和速度测量装置,实现进给伺服系统的闭环控制位置和速度测量装置,实现进给伺服系统的闭环控制作用:保证灵敏、准确地跟踪作用:保证灵敏、准确地跟踪CNC装置指令。装置指令。各组成部分作用各组成部分作用 PLC、机床、机床I/O电路和装置电路和装置 PLC:用于完成与逻辑运算有关顺序动作的:用于完成与逻辑运算有关顺序动作的I/O控制控制机床机床I/O电路和装置:实现电路和装置:实现I/O控制的执行部件,由继
7、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电器、电磁阀、行程开关、接触器等组成的逻辑电路功能:接受功能:接受CNC的的M、S、T指令,对其进行译码并转指令,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;开关动作;接受操作面板和机床侧的接受操作面板和机床侧的I/O信号,送给信号,送给CNC装置,经其处理后,输出指令控制装置,经其处理后,输出指令控制CNC系统的工系统的工作状态和机床的动作。作状态和机床的动作。各组成部分作用各组成部分作用 机床机床 机床:数控机床的主体,机床:数控机床的主体,是实现制造
8、加工的执行部是实现制造加工的执行部件件组成:由主运动部件、进组成:由主运动部件、进给运动部件(工作台、拖给运动部件(工作台、拖板以及相应的传动机构)、板以及相应的传动机构)、支承件(立柱、床身等)支承件(立柱、床身等)以及特殊装置(刀具自动以及特殊装置(刀具自动交换系统、工件自动交换交换系统、工件自动交换系统)和辅助装置(如排系统)和辅助装置(如排屑装置等)。屑装置等)。各组成部分作用各组成部分作用 1.2.11.2.1数控机床的数控机床的特点特点数控机床的数控机床的加工特点加工特点1 1)加工零件的适应性强加工零件的适应性强 ,灵活性好灵活性好 2 2)加工精度高加工精度高 ,产品质量稳定产
9、品质量稳定 3 3)生产率高生产率高 4 4)减少工人劳动强度减少工人劳动强度 5 5)生产管理水平提高生产管理水平提高1.2 1.2 数控机床的数控机床的特点及特点及分类分类1.2.11.2.1数控机床的数控机床的特点特点2.数控机床的数控机床的使用特点使用特点1 1)数控机床对操作、维修人员的要求较高)数控机床对操作、维修人员的要求较高 2 2)数控机床对夹具和刀具的要求)数控机床对夹具和刀具的要求 1.2 1.2 数控机床的数控机床的特点及特点及分类分类1.2.11.2.1数控机床的数控机床的特点特点3.3.数控机床的数控机床的应用范围应用范围1 1)多品种小批量生产的工件)多品种小批量
10、生产的工件 2 2)形状结构比较复杂的工件)形状结构比较复杂的工件3 3)需要频繁改型的工件)需要频繁改型的工件4 4)价值昂贵,不允许报废的关键工件)价值昂贵,不允许报废的关键工件5 5)需要最少周期的急需工件)需要最少周期的急需工件6 6)批量较大精度要求高的工件)批量较大精度要求高的工件1.2 1.2 数控机床的数控机床的特点及特点及分类分类1.2.21.2.2数控机床的分类数控机床的分类按工艺用途分类按工艺用途分类 普通数控机床普通数控机床 、加工中心机床加工中心机床 、多坐标数控多坐标数控机床机床 、数控特种加工机床数控特种加工机床 2.2.按运动方式分类按运动方式分类 点位点位直线
11、直线控制数控机床控制数控机床 、轮廓控制数控机床轮廓控制数控机床 1.2.21.2.2数控机床的分类数控机床的分类3.3.按伺服系统的控制方式分类按伺服系统的控制方式分类 开环控制系统数控机床开环控制系统数控机床 、闭环控制系统数控闭环控制系统数控机床机床 、半闭环控制系统的数控机床半闭环控制系统的数控机床 4.4.按数控装置功能水平分类按数控装置功能水平分类 低档数控机床低档数控机床 、中档数控机床中档数控机床 、高档型数控机高档型数控机床床 普通数控车床示意图普通数控车床示意图 立式立式铣铣削加工中心示意削加工中心示意 五五坐标的数控机床示意图坐标的数控机床示意图数控线切割机床示意图数控线
12、切割机床示意图 数控车床数控车床数控车床加工零件数控车床加工零件车削中心车削中心车削中心加工零件车削中心加工零件数控铣床及加工零件数控铣床及加工零件加工中心及加工零件加工中心及加工零件CNC装 置速 度 控 制位 置 控 制电 动 机功 率 放 大机 床 工 作 台测 量 反 馈 单 元半闭环闭环伺服系统的组成框图伺服系统的组成框图 1 1)多品种小批量生产的工件)多品种小批量生产的工件 2 2)形状结构比较复杂的工件)形状结构比较复杂的工件3 3)需要频繁改型的工件)需要频繁改型的工件4 4)价值昂贵,不允许报废的关键工件)价值昂贵,不允许报废的关键工件5 5)需要最少周期的急需工件)需要最
13、少周期的急需工件6 6)批量较大精度要求高的工件)批量较大精度要求高的工件数控技术的发展数控技术的产生和发展 19521952年,年,ParsonsParsons公司和公司和M.I.TM.I.T合作研制了合作研制了世界上第一台三座标数控机床。世界上第一台三座标数控机床。19551955年,第一台工业用数控机床由美国年,第一台工业用数控机床由美国BendixBendix公司生产出来。公司生产出来。从从19521952年至今,年至今,NCNC机床按机床按NCNC系统的发展经系统的发展经历的五代。历的五代。第一代:第一代:19551955年年 NCNC系统以电子管组成,体积大,系统以电子管组成,体积
14、大,功耗大。功耗大。第二代:第二代:19591959年年 NCNC系统以晶体管组成,广泛采系统以晶体管组成,广泛采用印刷电路板。用印刷电路板。第三代:第三代:19651965年年 NCNC系统采用小规模集成电路作系统采用小规模集成电路作为硬件,其特点是体积小,功耗低,可靠性进一为硬件,其特点是体积小,功耗低,可靠性进一步提高。步提高。以上三代以上三代NCNC系统,由于其数控功能均由硬件系统,由于其数控功能均由硬件实现,故历史上又称其为实现,故历史上又称其为“硬线硬线NCNC”第四代:第四代:19701970年年 NCNC系统采用小型计算机取代专系统采用小型计算机取代专用硬件电路,其部分功能由软
15、件实现,它具有价用硬件电路,其部分功能由软件实现,它具有价格低,可靠性高和功能多等特点。格低,可靠性高和功能多等特点。第五代:第五代:19741974年年 NCNC系统以微处理器为核心,不系统以微处理器为核心,不仅价格进一步降低,体积进一步缩小,使实现真仅价格进一步降低,体积进一步缩小,使实现真正意义上的机电一体化成为可能。这一代又可分正意义上的机电一体化成为可能。这一代又可分为六个发展阶段:为六个发展阶段:19741974年:系统以年:系统以8 8位微处理器为核心,有字符显示,位微处理器为核心,有字符显示,自诊断功能。自诊断功能。19791979年:系统采用年:系统采用CRTCRT显示,大容
16、量磁泡存储器,显示,大容量磁泡存储器,可编程接口和遥控接口等。可编程接口和遥控接口等。19811981年:具有人机对话、动态图形显示、实时精年:具有人机对话、动态图形显示、实时精度补偿功能。度补偿功能。19861986年:数字伺服控制诞生,大惯量的交直流电年:数字伺服控制诞生,大惯量的交直流电机进入实用阶段。机进入实用阶段。19881988年:采用高性能年:采用高性能3232位机为主机的主从结构系位机为主机的主从结构系统。统。19941994年:基于年:基于PCPC的的NCNC系统诞生,使系统诞生,使NCNC系统的研发系统的研发进入了开放型、柔性化的新时代,新型进入了开放型、柔性化的新时代,新
17、型NCNC系统的系统的开发周期日益缩短。它是数控技术发展的又一个开发周期日益缩短。它是数控技术发展的又一个里程碑。里程碑。数控技术的发展数控机床的发展水平和趋势1 1、数控机床的发展趋势、数控机床的发展趋势1)工序集中)工序集中2)高速、高效、高精度)高速、高效、高精度3)方便使用,提高可靠性)方便使用,提高可靠性2、数控系统的发展趋势、数控系统的发展趋势数控技术的发展数控机床的发展水平和趋势3、伺服系统的发展趋势、伺服系统的发展趋势1)前馈控制技术)前馈控制技术2)机械静、动摩擦的非线性控制技术)机械静、动摩擦的非线性控制技术3)伺服系统的速度环和位置环均采用软件控制)伺服系统的速度环和位置
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