机床数控技术及应用.pptx

第 1 章 概论1. 1 数控技术的基本概念1. 2 数控机床的组成1. 3 数控机床的特点及分类1. 4 数控机床的应用范围1. 5 数控技术的发展趋势习题与思考题 　　本章介绍数控技术的基本概念、数控机床的组成、数控系统的分类以及数控技术的发展趋势。通过本章的学习，要求理解数控技术的基本概念，对数控系统的组成及各部分的作用有一个较完整的认识，并掌握点位、直线和轮廓控制系统以及开环、半闭环和闭环控制系统的组成与特点。 1. 1 数控技术的基本概念　　数控技术是指利用数字或数字化信号构成的程序对控制对象的工作过程实现自动控制的一门技术，简称数控( NumericalControl ， NC )。数控系统(NumericalControlSystem ，NCS )是指利用数控技术实现自动控制的系统。数控技术是综合了计算机、自动控制、电机、电气传动、测量、监控、机械制造等学科领域最新成果而形成的一门边缘科学技术。 　　在现代机械制造领域中，数控技术已成为核心技术之一，是实现柔性制造(FlexibleManufacturing ，FM )、计算机集成制造( ComputerIntegratedManufacturing ， CIM )、工厂自动化( FactoryAutomation ， FA )的重要基础技术之一。数控技术被较早地应用于机床装备中，本书主要介绍机床数控技术。 　　国家标准( GB8129 — 87 )把机床数控技术定义为“用数字化信息对机床运动及其加工过程进行控制的一种方法”，简称数控。一般来说，数控机床就是采用了数控技术的机床。国际信息处理联盟(InternationalFederationofInformationProcessing )第五技术委员会对数控机床作了如下定义：“数控机床是一个装有程序控制系统的机床，该系统能够逻辑地处理具有使用代码，或其他符号编码指令规定的程序。”换言之，数控机床是一种采用计算机技术，利用数字信息进行控制的高效、能自动化加工的机床。 它能够按照机床规定的数字化代码，把各种机械位移量、工艺参数、辅助功能(如刀具交换、冷却液开与关等)表示出来，经过数控系统的逻辑处理与运算，发出各种控制指令，实现要求的机械动作，自动完成零件加工任务。在被加工零件或加工工序变换时，只需改变控制指令程序就可以实现新的加工要求。所以，数控机床是一种灵活性很强、技术密集度及自动化程度很高的典型的机电一体化加工设备。　　随着自动控制理论、电子技术、计算机技术、精密测量技术和机械制造技术的进一步发展，数控技术正向高速度、高精度、智能化、开放型以及高可靠性等方向迅速发展。 1. 2 数控机床的组成　　数控机床由机床本体和数控系统组成，如图 1.1 所示。 图 1.1 数控机床的组成 1. 2. 1 机床本体　　机床本体主要由床身、立柱、工作台、导轨等基础件和刀库、刀架等配套件组成，如图1. 2 所示。数控机床由于切削用量大、连续加工发热量大等因素，对加工精度有一定影响。数控加工是自动控制的，不能像普通机床那样由人工进行调整、补偿。数控机床的主运动、进给运动都由单独的伺服电机驱动，所以传动链短，结构较简单。为保证其快速响应特性，数控机床普遍采用精密滚珠丝杠和直线滚动导轨副。为保证数控机床的高精度、高效率和高自动化加工，机械结构应具有较高的动态特性、动态刚度、抗变形性能、耐磨性。除此之外，数控机床还配备有冷却、自动排屑、对刀、测量等配套装置，以利于更大地发挥其功能。 图 1.2 机床本体 1. 2. 2 数控系统　　数控系统是一种程序控制系统，它能处理输入到系统中的数控加工程序，控制数控机床运动并加工出零件。　　图 1.3 所示为数控系统的基本组成。它由输入/输出设备、计算机数控( ComputerNumericalControl ， CNC )装置、可编程控制器( ProgrammableLogicControl ， PLC )、主轴伺服驱动装置和进给伺服驱动装置以及位置检测器等组成。 图 1.3 数控系统组成 　　1.CNC 装置　　CNC 装置是数控系统的核心。在一般的数控加工过程中，首先启动 CNC 装置，在CNC 内部控制软件的作用下，通过输入装置或输入接口读入零件的数控加工程序，并存放到 CNC 装置的程序存储器内。开始加工时，在控制软件作用下，将数控加工程序从存储器中读出，按程序段先进行译码处理，将零件的数控加工程序转换成计算机能处理的内部形式，将程序段的内容分成位置数据和控制指令，并存放到相应的存储区域，最后根据数据和指令的性质进行各种流程处理，完成数控加工的各项功能。 　　CNC 装置通过编译和执行内存中的数控加工程序来实现多种功能。