《数控工艺及编程、操作》授课教案.doc

第一讲：数控机床概述(一)、基本概念（数字控制、数控机床）、数控机床的组成及工作原理、插补原理。 本讲需要掌握的知识点：（2学时） 1、数控加工工作流程 2、本门课在专业发展中作用及学习建议 3、数控技术的基本概念； 4、数控机床的组成及加工原理； 5、插补原理。 一、数控加工的工作流程：   二、本门课在专业发展中作用及学习建议 1、本门课在专业发展中作用： （是专业学习中的核心主干课程； 模具制造离不开数控技术； 数控技术的发展可促使模具设计理念的产生变革： 2、学习建议： 多看一些数控技术的精品课程网站； 多练习； 理论联系实际。 三、数控技术的基本概念 1、数字控制：是以数字化信号对机构的运动过程进行控制的一种方法。简称数控（NC）。 2、数控机床：用数字化信号对机床的运动及其加工过程进行控制的机床。 NC机床——用硬件（NC装置）来实现数控功能的数控机床。NC装置由各种逻辑元件、记忆元件组成的随机逻辑电路，是固定接线的硬件结构。 CNC机床——用系统软件来实现控制逻辑，以实现部分或全部数控功能 四、数控机床的组成及加工原理； 1、数控机床的组成： 数控系统一般由输入/输出装置、CNC装置、伺服系统（驱动装置、机床电器逻辑控制装置）、检测与反馈系统、机床本体五部组成。 （1） 输入/输出装置：纸带阅读机、软驱、RS232串行通信口、MDI方式； （2） 数控装置：由控制电路和逻辑电路组成。将接收到的数字化信息进行译码、运算、逻辑处理后，将各种指令输出给伺服系统以完成规定的动作。 （3） 伺服系统：包括驱动控制单元、驱动元件、机械传动部件和末端执行件等组成。作用是将数控装置的脉冲信号转换成机床移动部件的运动。 脉冲当量——每一个脉冲信号使机床移动部件移动的位移量。常用的脉冲当量是：0.001MM/脉冲。 （4） 检测与反馈系统：将机床的实际运动速度、方向、位移量及加工状态加以检测并将检测结果反馈给数控装置，数控装置通过比较、计算并发出纠正误差。（半闭环、闭环） 分辨率——位置检测系统能够检测到的位移量。 （5） 机床本体。 2、数控机床的加工原理： 数控机床的加工，其实质是应用了“微分”原理。其工作原理与过程可以简要描述如下： （1）、数控装置根据加工程序要求的刀具轨迹，将轨迹按机床对应的坐标轴，以最小移动量(脉冲当量)进行微分，并计算出各坐标轴需要移动的脉冲数。 （2）、通过数控装置的“插补”软件或“插补”运算器，把要求的轨迹用以“最小移动单位”为单位的等效折线进行拟合，并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，给相应的坐标轴连续不断地分配进给脉冲，并通过伺服驱动使机床坐标轴按分配的脉冲运动。 由上可见：第一，只要数控机床的最小移动量(脉冲当量)足够小，所用的拟合折线就可以等效代替理论曲线。第二，只要改变坐标轴的脉冲分配方式，即可以改变拟合折线的形状，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，即可改变坐标轴（刀具）的运动速度。这样就实现了数控机床控制刀具移动轨迹的根本目的。 五、插补技术 1、插补技术机床数控系统的核心技术之一是插补技术，在已知运动轨迹的起点与终点坐标、 轨迹的曲线方程，由数控系统实时地计算出各个中间点坐标的过程，称为插补。 2、、插补方法分类 （1）.脉冲增量插补法 在计算过程中不断向各个坐标轴发出相互协调的进给脉冲，驱动坐标轴电机运动。常用的有：逐点比较法与数字积分法，用于以步进电动机为驱动装置的开环数控系统。 第I象限直线插补轨迹 第I象限逆圆插补轨迹 （2）. 数据采样插补法 采用小段直线逼近给定轨迹，插补输出的是下一个插补周期内各轴要运动的距离，故可达到很高的速度，其中计算机通常包含在伺服控制环内。用于以交直流伺服电机为驱动装置的闭环/半闭环数控系统。 3、逐点比较插补法 1.插补计算步骤 第一拍：偏差判别 第二拍：坐标进给 第三拍：偏差计算 第四拍：终点判别 2.插补计算实例（逐点比较法） 1）欲加工第一象限直线，起点坐标为O(0,0),终点坐标为A(6,4)。脉冲当量为1，写出其逐点比较法插补计算的过程。 2）欲加工第一象限逆时针圆弧，起点坐标为A(6,0),终点坐标为B(0,6)。脉冲当量为1，写出其逐点比较法插补计算的过程。 第二讲：数控机床概述(二) 本讲需要掌握的知识点：（2学时） 1、数控机床分类； 2、数控加工的特点、数控机床的应用范围及发展方向； 3、伺服系统简介； 4、数控机床结构特点、重要技术指标； 5、数控加工工艺特点； 一、数控机床分类 1、按工艺用途分类：