[機械制造基礎(chǔ)]1數(shù)控技術(shù)

1、1 第十講第十講一、內(nèi)容一、內(nèi)容： 1、數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)二、思考與分析：二、思考與分析： 1 1、什么是數(shù)控機床、什么是數(shù)控機床 2 2、數(shù)控機床的加工特點、數(shù)控機床的加工特點有哪些？有哪些？ 3 3、不適宜數(shù)控機床加工的范圍有哪些？不適宜數(shù)控機床加工的范圍有哪些？ 4 4、數(shù)控機床是怎樣分類的、數(shù)控機床是怎樣分類的? ? 5 5、數(shù)控系統(tǒng)組成數(shù)控系統(tǒng)組成部分有哪些？部分有哪些？2 第八章第八章 數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)1 1、數(shù)控的一般含義、數(shù)控的一般含義 數(shù)控即數(shù)字控制數(shù)控即數(shù)字控制(numerical control(numerical control縮寫為縮寫為nc)nc)，是，是數(shù)字程序控制

2、的簡稱。數(shù)字程序控制的簡稱。2 2、數(shù)控機床的定義、數(shù)控機床的定義 通過加工程序編制工作，將其控制指令以數(shù)字信號通過加工程序編制工作，將其控制指令以數(shù)字信號( (即數(shù)字碼和文字碼即數(shù)字碼和文字碼) )的方式記錄在信息介質(zhì)上，經(jīng)計算的方式記錄在信息介質(zhì)上，經(jīng)計算和處理后，對機床各種動作的順序、位移量和速度實現(xiàn)和處理后，對機床各種動作的順序、位移量和速度實現(xiàn)自動控制的一門技術(shù)。自動控制的一門技術(shù)。3 3、數(shù)控與其他自動控制的區(qū)別、數(shù)控與其他自動控制的區(qū)別 ： 多軸自動車床、液壓仿形銑床及靠模車床等機床多軸自動車床、液壓仿形銑床及靠模車床等機床進(jìn)行的自動加工，其性質(zhì)都不屬于數(shù)控，因為它們實施進(jìn)行的自

3、動加工，其性質(zhì)都不屬于數(shù)控，因為它們實施自動控制的方式是通過預(yù)先配置并調(diào)整好的凸輪、擋塊、自動控制的方式是通過預(yù)先配置并調(diào)整好的凸輪、擋塊、靠模板、行程靠模板、行程( (限位限位) )開關(guān)和液壓控制閥等裝置去完成的，開關(guān)和液壓控制閥等裝置去完成的，而數(shù)控則是通過數(shù)字信息這一特定控制指令，完成其復(fù)而數(shù)控則是通過數(shù)字信息這一特定控制指令，完成其復(fù)雜的自動控制功能。雜的自動控制功能。3 一、數(shù)控機床的工作原理一、數(shù)控機床的工作原理 1 1、數(shù)控機床的構(gòu)成、數(shù)控機床的構(gòu)成 數(shù)控機床由三大部分組成數(shù)控機床由三大部分組成 （1 1）機床主體機床主體 （2 2）對數(shù)控機床進(jìn)行指揮、控制的）對數(shù)控機床進(jìn)行指揮

4、、控制的數(shù)控裝置數(shù)控裝置 （3 3）驅(qū)動機床執(zhí)行機構(gòu)實施運動的）驅(qū)動機床執(zhí)行機構(gòu)實施運動的伺服系統(tǒng)伺服系統(tǒng)4 2、數(shù)控機床的工作過程、數(shù)控機床的工作過程3、數(shù)控機床的工作原理數(shù)控機床的工作原理： 數(shù)控裝置內(nèi)的計算機對以數(shù)控裝置內(nèi)的計算機對以數(shù)字和字符編碼方式所記錄的信息進(jìn)行一系列處理后，數(shù)字和字符編碼方式所記錄的信息進(jìn)行一系列處理后，向機床進(jìn)給等執(zhí)行機構(gòu)發(fā)出命令，執(zhí)行機構(gòu)則按其命令向機床進(jìn)給等執(zhí)行機構(gòu)發(fā)出命令，執(zhí)行機構(gòu)則按其命令對加工所需各種動作如刀具相對工件的運動軌跡、位移對加工所需各種動作如刀具相對工件的運動軌跡、位移量和速度等實現(xiàn)自動控制，從而完成工件的加工。量和速度等實現(xiàn)自動控制，從而

5、完成工件的加工。零件圖樣程序設(shè)計程序編制指令信息指令信息輸入裝置輸入裝置數(shù)控裝置伺服系統(tǒng)機床主體制成零件加工加工驅(qū)動驅(qū)動命令命令送進(jìn)送進(jìn)輸入輸入記錄記錄輸入輸入處理處理格式格式5 二、數(shù)控機床的加工特點二、數(shù)控機床的加工特點1 1、數(shù)控機床的加工特點、數(shù)控機床的加工特點 (1)(1)能加工輪廓形狀特別復(fù)雜或難以控制尺寸的零件。能加工輪廓形狀特別復(fù)雜或難以控制尺寸的零件。 殼體零件不開敞內(nèi)腔中的成型面，以及殼體零件不開敞內(nèi)腔中的成型面，以及“口小肚大口小肚大”類內(nèi)成類內(nèi)成型面零件等。型面零件等。(2)(2)能加工超精零件。能加工超精零件。 在高精度的數(shù)控機床上，可加工出幾何輪廓精度極高在高精度的

6、數(shù)控機床上，可加工出幾何輪廓精度極高( (達(dá)達(dá)0 000 00 l mm)l mm)、表面粗糙度數(shù)值極小、表面粗糙度數(shù)值極小(ra(ra達(dá)達(dá)0 00202m)m)的超精零件，如復(fù)的超精零件，如復(fù)印機中的回轉(zhuǎn)鼓及激光打印機上的多面反射體等。印機中的回轉(zhuǎn)鼓及激光打印機上的多面反射體等。 (3)(3)能加工普通機床不能能加工普通機床不能( (或不便或不便) )加工的多種零件加工的多種零件。 用數(shù)學(xué)模型描述的復(fù)雜曲線類零件及三維空間曲面類零件，用數(shù)學(xué)模型描述的復(fù)雜曲線類零件及三維空間曲面類零件，以及高速車削無退刀槽的螺紋零件及表面粗糙度要求一致的變徑以及高速車削無退刀槽的螺紋零件及表面粗糙度要求一致的

7、變徑表面表面( (端面、球面、大錐角的圓錐面端面、球面、大錐角的圓錐面) )類零件。類零件。 (4)(4)能加工經(jīng)一次裝夾定位后，需進(jìn)行多道工序加工的零件。能加工經(jīng)一次裝夾定位后，需進(jìn)行多道工序加工的零件。 在加工中心機床上可方便地實現(xiàn)對箱體類零件進(jìn)行鉆孔、擴在加工中心機床上可方便地實現(xiàn)對箱體類零件進(jìn)行鉆孔、擴孔、鏜孔及攻螺紋、銑削端面等多道工序的加工?？住㈢M孔及攻螺紋、銑削端面等多道工序的加工。6 (5) (5) 一臺數(shù)控機床可同時加工兩個或多個相同的零件，也可同一臺數(shù)控機床可同時加工兩個或多個相同的零件，也可同時加工多工序的不同零件。時加工多工序的不同零件。 在六軸控制的數(shù)控車床及交換工作

8、臺加工中心上就能快捷地在六軸控制的數(shù)控車床及交換工作臺加工中心上就能快捷地加工出這類零件。加工出這類零件。(6)(6)減輕操作者的勞動強度和緊張程度，改善操作者的勞動條件。減輕操作者的勞動強度和緊張程度，改善操作者的勞動條件。 自動化程度很高刀具的進(jìn)給運動外，零件的裝夾、刀具的自動化程度很高刀具的進(jìn)給運動外，零件的裝夾、刀具的更換、切屑的排除等項工作均能自動完成。更換、切屑的排除等項工作均能自動完成。(7)(7)縮短加工的準(zhǔn)備時間，降低生產(chǎn)費用。縮短加工的準(zhǔn)備時間，降低生產(chǎn)費用。 一般可省去前期劃線、中間檢驗等工作，通常還可省去復(fù)雜的一般可省去前期劃線、中間檢驗等工作，通常還可省去復(fù)雜的工裝，

9、減少對零件的安裝、調(diào)整等工作的時間。工裝，減少對零件的安裝、調(diào)整等工作的時間。(8)(8)較大地提高生產(chǎn)率較大地提高生產(chǎn)率。 能通過選用最佳工藝路線和切削用量，有效地減少加工中的能通過選用最佳工藝路線和切削用量，有效地減少加工中的輔助時間。輔助時間。(9)(9)新產(chǎn)品開發(fā)、原產(chǎn)品的改進(jìn)與改型提供了方便。新產(chǎn)品開發(fā)、原產(chǎn)品的改進(jìn)與改型提供了方便。 能通過修改加工程序，為科研產(chǎn)品設(shè)計工作的反復(fù)調(diào)整創(chuàng)造了能通過修改加工程序，為科研產(chǎn)品設(shè)計工作的反復(fù)調(diào)整創(chuàng)造了良好的條件，從而大大地縮短了研制、定型的周期。良好的條件，從而大大地縮短了研制、定型的周期。 7 2不適宜數(shù)控機床加工的范圍不適宜數(shù)控機床加工的

10、范圍 生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益沒有明顯優(yōu)勢。生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益沒有明顯優(yōu)勢。 (1)(1)加工輪廓簡單、精度要求低或生產(chǎn)批量又特別大的加工輪廓簡單、精度要求低或生產(chǎn)批量又特別大的零件。零件。 (2)(2)裝夾困難或必須依靠人工找正、定位才能保證其加裝夾困難或必須依靠人工找正、定位才能保證其加工精度的單件零件。工精度的單件零件。 (3)(3)加工余量特別大，或材質(zhì)及余量都不均勻的坯件。加工余量特別大，或材質(zhì)及余量都不均勻的坯件。 (4)(4)加工中，刀具的質(zhì)量加工中，刀具的質(zhì)量( (主要是耐用度主要是耐用度) )特別差時。特別差時。8三、三、 數(shù)控機床的坐標(biāo)系數(shù)控機床的坐標(biāo)系1 1、數(shù)控機床的坐標(biāo)軸、

11、數(shù)控機床的坐標(biāo)軸（1 1）坐標(biāo)軸和運動方向命名的原）坐標(biāo)軸和運動方向命名的原則則1 1）標(biāo)準(zhǔn)的坐標(biāo)系是一個）標(biāo)準(zhǔn)的坐標(biāo)系是一個右手直角右手直角笛卡爾坐標(biāo)系笛卡爾坐標(biāo)系。2 2） 坐標(biāo)軸是坐標(biāo)軸是假定刀具相對于假定刀具相對于靜止的工件運動。靜止的工件運動。 當(dāng)工件運動時，在坐標(biāo)軸當(dāng)工件運動時，在坐標(biāo)軸符號上加符號上加“”表示。表示。 3)3)刀具遠(yuǎn)離工件的運動方向刀具遠(yuǎn)離工件的運動方向為為坐標(biāo)的正方向坐標(biāo)的正方向。 4)4)機床旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)運動的正方機床旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)運動的正方向是按照向是按照右旋螺紋右旋螺紋進(jìn)入工件的進(jìn)入工件的方向。如車床主軸順時針轉(zhuǎn)的方向。如車床主軸順時針轉(zhuǎn)的方向即為方向即為“+c”+

12、c”。9（2 2）z z 坐標(biāo)軸的規(guī)定坐標(biāo)軸的規(guī)定1 1）在機床坐標(biāo)系中，規(guī)定傳遞切削動力的主軸軸）在機床坐標(biāo)系中，規(guī)定傳遞切削動力的主軸軸線為線為z z坐標(biāo)軸。坐標(biāo)軸。2 2）對于沒有主軸的機床（如數(shù)控龍門刨床），則）對于沒有主軸的機床（如數(shù)控龍門刨床），則規(guī)定規(guī)定 z z 坐標(biāo)軸垂直于工件裝夾面方向。坐標(biāo)軸垂直于工件裝夾面方向。3 3）如機床上有多個主軸，則選一垂直于工件裝夾）如機床上有多個主軸，則選一垂直于工件裝夾面的主軸作為主要的主軸。面的主軸作為主要的主軸。4 4）當(dāng)主軸始終平行于標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系的一個坐標(biāo)，則）當(dāng)主軸始終平行于標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系的一個坐標(biāo)，則該坐標(biāo)即為該坐標(biāo)即為 z z 坐標(biāo)，例

13、如臥式銑床的水平主軸。坐標(biāo)，例如臥式銑床的水平主軸。10 （3 3）x x 坐標(biāo)軸坐標(biāo)軸1 1）x x 坐標(biāo)是水平的，它平行于工件的裝夾面。坐標(biāo)是水平的，它平行于工件的裝夾面。2 2）對工件旋轉(zhuǎn)的機床，）對工件旋轉(zhuǎn)的機床，x x 坐標(biāo)的方向在工件的徑向上，并且平行坐標(biāo)的方向在工件的徑向上，并且平行于橫滑座。于橫滑座。3 3）刀具旋轉(zhuǎn)的機床，如）刀具旋轉(zhuǎn)的機床，如 z z 坐標(biāo)是水平坐標(biāo)是水平( (臥式臥式) )的，當(dāng)從主要刀具的的，當(dāng)從主要刀具的主軸向工件看時，主軸向工件看時，+x+x坐標(biāo)方向指向右方；如坐標(biāo)方向指向右方；如z z坐標(biāo)是垂直坐標(biāo)是垂直( (立式立式) )的，對單立柱機床，當(dāng)從主

14、要刀具的主軸向立柱看時，的，對單立柱機床，當(dāng)從主要刀具的主軸向立柱看時， +x+x坐標(biāo)坐標(biāo)方向指向右方。方向指向右方。4 4）對刀具或工件均不旋轉(zhuǎn)的機床）對刀具或工件均不旋轉(zhuǎn)的機床( (如刨床如刨床) )，x x坐標(biāo)平行于主要切削坐標(biāo)平行于主要切削方向，并以該方向為正方向。方向，并以該方向為正方向。（4 4）y y坐標(biāo)軸坐標(biāo)軸y y坐標(biāo)軸根據(jù)坐標(biāo)軸根據(jù)z z和和x x坐標(biāo)軸，按照右手直角笛卡爾坐標(biāo)系確定。坐標(biāo)軸，按照右手直角笛卡爾坐標(biāo)系確定。 （5 5）如在）如在x x、y y、z z主要直線運動之外另有第二組平行于它們的運主要直線運動之外另有第二組平行于它們的運動，可分別將它們的坐標(biāo)指定為動

15、，可分別將它們的坐標(biāo)指定為u u、v v、w w。（6 6）旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)）旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)a a、b b、c c。 分別表示其軸線為平行于分別表示其軸線為平行于x x、y y、z z坐標(biāo)軸坐標(biāo)軸的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)。如的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)。如+a+a表示在表示在+x+x坐標(biāo)軸方向按用右旋螺紋旋轉(zhuǎn)的方向。坐標(biāo)軸方向按用右旋螺紋旋轉(zhuǎn)的方向。112 2、機床坐標(biāo)系的確定方法及應(yīng)用、機床坐標(biāo)系的確定方法及應(yīng)用（1 1）機床坐標(biāo)系的確定方法）機床坐標(biāo)系的確定方法 1)1)坐標(biāo)軸的確定方法坐標(biāo)軸的確定方法 ： 一般先確定一般先確定“z”z”坐標(biāo)坐標(biāo)軸，再按規(guī)定確定其軸，再按規(guī)定確定其“x”x”坐標(biāo)軸，最后用右手坐標(biāo)軸，最后用右手螺旋定則

16、確定螺旋定則確定“y”y”坐標(biāo)軸。坐標(biāo)軸。 2)2)機床坐標(biāo)系的原點機床坐標(biāo)系的原點 ：機床坐標(biāo)系原點又稱：機床坐標(biāo)系原點又稱機床零位或機床零點，該零點是在機床設(shè)計時規(guī)機床零位或機床零點，該零點是在機床設(shè)計時規(guī)定的，以零點限位和撞塊為標(biāo)記，可設(shè)定在各坐定的，以零點限位和撞塊為標(biāo)記，可設(shè)定在各坐標(biāo)軸位移的不同位置。標(biāo)軸位移的不同位置。 （2 2）機床坐標(biāo)系原點的用途）機床坐標(biāo)系原點的用途 機床坐標(biāo)系原點用于數(shù)控系統(tǒng)某些功能的啟動，機床坐標(biāo)系原點用于數(shù)控系統(tǒng)某些功能的啟動，如螺紋插補功能及各坐標(biāo)如螺紋插補功能及各坐標(biāo)軟限軟限位的設(shè)定。還用于位的設(shè)定。還用于加工程序編制時選擇工件坐標(biāo)系相對機床坐標(biāo)系

17、加工程序編制時選擇工件坐標(biāo)系相對機床坐標(biāo)系原點的位置等，在機床設(shè)計中常用作換刀位置。原點的位置等，在機床設(shè)計中常用作換刀位置。12 3 3、工件坐標(biāo)系、工件坐標(biāo)系 工件坐標(biāo)系是編程人員在編程工件坐標(biāo)系是編程人員在編程時使用的，由編程人員以工件時使用的，由編程人員以工件圖紙上的某一固定點為原點圖紙上的某一固定點為原點（也稱工件原點）所建立的坐（也稱工件原點）所建立的坐標(biāo)系，編程尺寸都按工件坐標(biāo)標(biāo)系，編程尺寸都按工件坐標(biāo)系中的尺寸確定。系中的尺寸確定。 在加工時，工件隨夾具在機床上安裝后，測量工件在加工時，工件隨夾具在機床上安裝后，測量工件原點與機床原點間的距離（通過測量某些基準(zhǔn)面、線原點與機床原

18、點間的距離（通過測量某些基準(zhǔn)面、線之間的距離來確定），這個距離稱為之間的距離來確定），這個距離稱為工件原點偏置工件原點偏置（是機床原點在工件坐標(biāo)系中的絕對坐標(biāo)值），如圖（是機床原點在工件坐標(biāo)系中的絕對坐標(biāo)值），如圖所示。所示。 編程時，該偏置值可預(yù)存到數(shù)控系統(tǒng)，在加工時，編程時，該偏置值可預(yù)存到數(shù)控系統(tǒng)，在加工時，工件原點偏置值便能自動加到機床坐標(biāo)系上，使數(shù)控工件原點偏置值便能自動加到機床坐標(biāo)系上，使數(shù)控系統(tǒng)可按機床坐標(biāo)系確定加工時的坐標(biāo)值。系統(tǒng)可按機床坐標(biāo)系確定加工時的坐標(biāo)值。13 4 4、絕對坐標(biāo)與相對坐標(biāo)、絕對坐標(biāo)與相對坐標(biāo) 運動軌跡的終點坐標(biāo)是相對于起點運動軌跡的終點坐標(biāo)是相對于起點計

19、量的坐標(biāo)系，計量的坐標(biāo)系，稱為相對坐標(biāo)系稱為相對坐標(biāo)系（或（或增量坐標(biāo)系）。增量坐標(biāo)系）。 所有坐標(biāo)點的坐標(biāo)值均從某一固定所有坐標(biāo)點的坐標(biāo)值均從某一固定坐標(biāo)原點計量的坐標(biāo)系，稱坐標(biāo)原點計量的坐標(biāo)系，稱為絕對坐為絕對坐標(biāo)系。標(biāo)系。 在圖中的在圖中的a a、b b兩點，若以絕對坐標(biāo)計，兩點，若以絕對坐標(biāo)計，則則 xa xa3030，yaya3535，xbxb1212，ybyb1515 若以相對坐標(biāo)計，則若以相對坐標(biāo)計，則b b點的坐標(biāo)是在點的坐標(biāo)是在以以a a為原點建立起來的坐標(biāo)系內(nèi)計量的，為原點建立起來的坐標(biāo)系內(nèi)計量的，則終點則終點b b的相對坐標(biāo)為：的相對坐標(biāo)為：xbxb1818，ybyb20

20、20，其中負(fù)號表示，其中負(fù)號表示b b點在點在x x、y y軸的軸的負(fù)向。負(fù)向。 在編程時，可根據(jù)具體機床的坐標(biāo)系，在編程時，可根據(jù)具體機床的坐標(biāo)系，從編程方便（如根據(jù)圖紙尺寸的標(biāo)注從編程方便（如根據(jù)圖紙尺寸的標(biāo)注方式）及加工精度要求選用坐標(biāo)系的方式）及加工精度要求選用坐標(biāo)系的類型。類型。14 四、四、 數(shù)控機床的分類數(shù)控機床的分類 1 1、按機床的工藝用途分類、按機床的工藝用途分類 有有普通數(shù)控機床、加工中心普通數(shù)控機床、加工中心( (機床機床) )、多坐標(biāo)數(shù)控機床多坐標(biāo)數(shù)控機床及及特種數(shù)控機床特種數(shù)控機床。 （1 1）特種數(shù)控機床）特種數(shù)控機床：常見的有數(shù)控線切割機床，數(shù)控：常見的有數(shù)控線

21、切割機床，數(shù)控激光加工激光加工( (切割、打孔、焊接等切割、打孔、焊接等) )機床，數(shù)控火焰切割機機床，數(shù)控火焰切割機床及數(shù)控彎管機床等。床及數(shù)控彎管機床等。 （2 2）普通數(shù)控機床普通數(shù)控機床：是與傳統(tǒng)的普通機床工藝可行性：是與傳統(tǒng)的普通機床工藝可行性相似的各種數(shù)控機床的統(tǒng)稱。有相似的各種數(shù)控機床的統(tǒng)稱。有數(shù)控車床數(shù)控車床、數(shù)控銑床數(shù)控銑床、數(shù)控刨床數(shù)控刨床、數(shù)控鏜床數(shù)控鏜床、數(shù)控鉆床數(shù)控鉆床及及數(shù)控電加工機床數(shù)控電加工機床等。等。 還可進(jìn)行更細(xì)的分類。普通數(shù)控車床還可分為還可進(jìn)行更細(xì)的分類。普通數(shù)控車床還可分為臥式、立臥式、立式、卡盤式和頂尖式數(shù)控車床式、卡盤式和頂尖式數(shù)控車床等。等。15

22、數(shù)控車床數(shù)控車床16車銑復(fù)合中心車銑復(fù)合中心17全功能數(shù)控銑床全功能數(shù)控銑床18高速數(shù)控銑床19立式數(shù)控銑床立式數(shù)控銑床20立式加工中心立式加工中心21 （3 3）加工中心）加工中心 數(shù)控加工中心機床簡數(shù)控加工中心機床簡稱加工中心稱加工中心( (即即mc)mc)，是帶，是帶有刀具庫和自動換刀裝置，有刀具庫和自動換刀裝置，并具有多種工藝手段的數(shù)并具有多種工藝手段的數(shù)控機床，其典型是鏜、銑控機床，其典型是鏜、銑加工中心，如圖所示。加工中心，如圖所示。 加工中心設(shè)置有刀具加工中心設(shè)置有刀具庫和相應(yīng)的換刀機構(gòu)，其庫和相應(yīng)的換刀機構(gòu)，其刀庫中可存放幾把至幾百刀庫中可存放幾把至幾百把不同類型的刀具或檢測把

23、不同類型的刀具或檢測用工具。這些刀具或檢具用工具。這些刀具或檢具在加工過程中通過加工程在加工過程中通過加工程序可自動進(jìn)行選用及更換。序可自動進(jìn)行選用及更換。圖所示加工中心的刀庫容圖所示加工中心的刀庫容量為量為1616把。把。加工中心的特點加工中心的特點 是零件經(jīng)一次裝夾后，能自動進(jìn)行是零件經(jīng)一次裝夾后，能自動進(jìn)行多工序多工序( (如鉆、鉸、鏜、銑及攻螺紋等如鉆、鉸、鏜、銑及攻螺紋等) )的連續(xù)加工，以省去較多的工裝及專用的連續(xù)加工，以省去較多的工裝及專用機床，其加工的典型零件以復(fù)雜精密的機床，其加工的典型零件以復(fù)雜精密的箱體一類居多。箱體一類居多。加工中心可劃分為多種類別，除常見的加工中心可劃

24、分為多種類別，除常見的臥式、立式、單柱、雙柱臥式、立式、單柱、雙柱( (龍門式龍門式) )加工加工中心外，還有單工作臺、多工作臺及復(fù)中心外，還有單工作臺、多工作臺及復(fù)合合( (五面五面) )加工中心等。加工中心等。22 2、按控制運動的軌跡分類、按控制運動的軌跡分類 （1）點位控制數(shù)控機床）點位控制數(shù)控機床 點位控制數(shù)控機床的機械運動實行點到點的準(zhǔn)確定位控制，而點位控制數(shù)控機床的機械運動實行點到點的準(zhǔn)確定位控制，而對其點到點之間的運動軌跡不作要求，這是因為刀具在其定位運對其點到點之間的運動軌跡不作要求，這是因為刀具在其定位運動的過程中不進(jìn)行切削，而以快速進(jìn)給到定位位置動的過程中不進(jìn)行切削，而以

25、快速進(jìn)給到定位位置(即不與工件即不與工件接觸接觸)，如圖所示。，如圖所示。 有數(shù)控鉆床、數(shù)控沖床、數(shù)控坐標(biāo)鏜床、數(shù)控元件插裝機及數(shù)控有數(shù)控鉆床、數(shù)控沖床、數(shù)控坐標(biāo)鏜床、數(shù)控元件插裝機及數(shù)控測量機床測量機床等。等。23 （2）直線控制數(shù)控機床直線控制數(shù)控機床 這類機床的機械運動方式除了要控制刀具相對于工這類機床的機械運動方式除了要控制刀具相對于工件件( (或工作臺或工作臺) )的起點和終點的準(zhǔn)確位置外，還要控制每的起點和終點的準(zhǔn)確位置外，還要控制每一程序段的起點與終點間的位移過程，即使刀具以給定一程序段的起點與終點間的位移過程，即使刀具以給定的進(jìn)給速度作平行于某一坐標(biāo)軸方向的直線運動，有的進(jìn)給速

26、度作平行于某一坐標(biāo)軸方向的直線運動，有數(shù)數(shù)控車床控車床和和數(shù)控磨床數(shù)控磨床等。等。24（3）連續(xù)控制數(shù)控機床連續(xù)控制數(shù)控機床 連續(xù)控制數(shù)控機床又稱為輪廓控制數(shù)控機床。它能連續(xù)控制數(shù)控機床又稱為輪廓控制數(shù)控機床。它能夠同時對兩個或兩個以上的坐標(biāo)進(jìn)行控制，從而按給夠同時對兩個或兩個以上的坐標(biāo)進(jìn)行控制，從而按給定的規(guī)律和速度進(jìn)行準(zhǔn)確的輪廓控制，使其運動軌跡定的規(guī)律和速度進(jìn)行準(zhǔn)確的輪廓控制，使其運動軌跡成為所需要的直線、曲線或曲面，如圖所示。成為所需要的直線、曲線或曲面，如圖所示。有有凸輪磨床、齒輪加工機床及線切割機床等凸輪磨床、齒輪加工機床及線切割機床等。 25 3 3、按伺服系統(tǒng)的類別分類按伺服系

27、統(tǒng)的類別分類 按照控制方式分為三類按照控制方式分為三類（1 1）開環(huán)控制數(shù)控機床）開環(huán)控制數(shù)控機床26 （2）閉環(huán)伺服系統(tǒng)閉環(huán)伺服系統(tǒng) 也被稱為誤差控制的隨動也被稱為誤差控制的隨動系統(tǒng)。按系統(tǒng)中位置測量元件安裝的不同方式，系統(tǒng)。按系統(tǒng)中位置測量元件安裝的不同方式，又分為又分為全閉環(huán)全閉環(huán)和和半閉環(huán)半閉環(huán)伺服系統(tǒng)伺服系統(tǒng)。數(shù)控裝置伺服放大器伺服電機機械傳動裝置機床工作臺測量反饋裝置全閉環(huán)伺服系統(tǒng)全閉環(huán)伺服系統(tǒng)半閉環(huán)伺服系統(tǒng)半閉環(huán)伺服系統(tǒng)27（1 1）兩坐標(biāo)數(shù)控機床兩坐標(biāo)數(shù)控機床 指可以控制兩個坐標(biāo)指可以控制兩個坐標(biāo)軸軸( (其控制方式能夠聯(lián)動其控制方式能夠聯(lián)動) )加工曲線輪廓零件的機加工曲線輪

28、廓零件的機床。床。 有有數(shù)控車床；數(shù)控線切數(shù)控車床；數(shù)控線切割機床、簡易數(shù)控銑床割機床、簡易數(shù)控銑床等。等。4、按控制的坐標(biāo)軸數(shù)分類按控制的坐標(biāo)軸數(shù)分類 數(shù)控機床在加工零件時，常常要控制兩個或兩個以上數(shù)控機床在加工零件時，常常要控制兩個或兩個以上坐標(biāo)軸方向的運動。在一臺數(shù)控機床上，可以對幾個坐標(biāo)坐標(biāo)軸方向的運動。在一臺數(shù)控機床上，可以對幾個坐標(biāo)軸方向的運動進(jìn)行數(shù)字控制，這臺機床就稱為軸方向的運動進(jìn)行數(shù)字控制，這臺機床就稱為“幾幾”坐標(biāo)坐標(biāo)數(shù)控機床。數(shù)控機床。28 （2 2）三坐標(biāo)數(shù)控機床三坐標(biāo)數(shù)控機床 聯(lián)動控制的坐標(biāo)軸均為三軸的輪廓控制機床。聯(lián)動控制的坐標(biāo)軸均為三軸的輪廓控制機床。 可以加工空

29、間曲面?？梢约庸た臻g曲面。 最典型的是數(shù)控立式升降臺銑床最典型的是數(shù)控立式升降臺銑床29 （3 3）兩軸半數(shù)控機床兩軸半數(shù)控機床 有有x x、y y、z z三個可以控制的坐標(biāo)軸，但能同時進(jìn)行聯(lián)三個可以控制的坐標(biāo)軸，但能同時進(jìn)行聯(lián)動控制的坐標(biāo)軸只是其中的任意兩個，即動控制的坐標(biāo)軸只是其中的任意兩個，即x xy y、x xz z或或y yz z。第三。第三軸軸僅能作等距的周期移動。僅能作等距的周期移動。 有經(jīng)濟型有經(jīng)濟型數(shù)控銑床和數(shù)控鉆床數(shù)控銑床和數(shù)控鉆床等。等。30 （4 4）多坐標(biāo)數(shù)控機床多坐標(biāo)數(shù)控機床 其聯(lián)動控制坐標(biāo)軸及可以控制其聯(lián)動控制坐標(biāo)軸及可以控制的坐標(biāo)軸均為四軸或四軸以上的機的坐標(biāo)軸

30、均為四軸或四軸以上的機床，通稱為多坐標(biāo)數(shù)控機床。床，通稱為多坐標(biāo)數(shù)控機床。 這類數(shù)控機床的控這類數(shù)控機床的控- -精度較高，精度較高，加工零件的形狀多為空間曲面，但加工零件的形狀多為空間曲面，但編制加工程序的工作復(fù)雜，一般需編制加工程序的工作復(fù)雜，一般需要配合自動編程機，故適宜加工形要配合自動編程機，故適宜加工形狀特別復(fù)雜、精度要求較高的零件，狀特別復(fù)雜、精度要求較高的零件，如圖所示的特殊渦輪轂上的曲面葉如圖所示的特殊渦輪轂上的曲面葉輪。輪。31 5 5、其他分類方式其他分類方式 還可按數(shù)控系統(tǒng)的性能價格比分為還可按數(shù)控系統(tǒng)的性能價格比分為經(jīng)濟型經(jīng)濟型數(shù)控機床、數(shù)控機床、全功能全功能型型數(shù)控機

31、床和數(shù)控機床和超級數(shù)控機床超級數(shù)控機床；按其插補功能又可分為；按其插補功能又可分為直線、圓弧直線、圓弧和非圓曲線插補和非圓曲線插補數(shù)控機床等。以下簡介按數(shù)控系統(tǒng)的性能與價格數(shù)控機床等。以下簡介按數(shù)控系統(tǒng)的性能與價格比所分的三種數(shù)控機床：比所分的三種數(shù)控機床： （1 1）經(jīng)濟型數(shù)控機床經(jīng)濟型數(shù)控機床 用經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)裝備的機床稱為經(jīng)濟用經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)裝備的機床稱為經(jīng)濟型數(shù)控機床。型數(shù)控機床。32 這類機床的數(shù)控系統(tǒng)主要采用性能較佳而價格低這類機床的數(shù)控系統(tǒng)主要采用性能較佳而價格低廉的單扳機、單片機、微型計算機進(jìn)行控制，其數(shù)控廉的單扳機、單片機、微型計算機進(jìn)行控制，其數(shù)控機床的結(jié)構(gòu)一般較簡單，且功

32、能簡化、針對性強、加機床的結(jié)構(gòu)一般較簡單，且功能簡化、針對性強、加工的基本功能齊備、精度適中、整臺機床的價格僅為工的基本功能齊備、精度適中、整臺機床的價格僅為同類全功能數(shù)控機床的同類全功能數(shù)控機床的1 11010一一1 18 8。這類機床特別適。這類機床特別適合我國的國情，除了應(yīng)用面很廣的車、銑、鉆等普通合我國的國情，除了應(yīng)用面很廣的車、銑、鉆等普通的經(jīng)濟型數(shù)控機床外，經(jīng)濟型的數(shù)控沖壓機、繞線機、的經(jīng)濟型數(shù)控機床外，經(jīng)濟型的數(shù)控沖壓機、繞線機、紡捻機及元件插裝機等也在不斷涌現(xiàn)出來。紡捻機及元件插裝機等也在不斷涌現(xiàn)出來。 經(jīng)濟型數(shù)控機床不僅在我國受到高度重視，在發(fā)經(jīng)濟型數(shù)控機床不僅在我國受到高度

33、重視，在發(fā)達(dá)的工業(yè)國家達(dá)的工業(yè)國家( (如日本、美國、德國、荷蘭和加拿大等如日本、美國、德國、荷蘭和加拿大等) )中，也受到青睞。中，也受到青睞。 33 （2 2）全功能型數(shù)控機全功能型數(shù)控機床床 全功能型數(shù)控機全功能型數(shù)控機床又稱為多功能型或床又稱為多功能型或萬能型數(shù)控機床。這萬能型數(shù)控機床。這類機床的總體結(jié)構(gòu)先類機床的總體結(jié)構(gòu)先進(jìn)，控制功能齊全，進(jìn)，控制功能齊全，輔助功能完善，加工輔助功能完善，加工的自動化程度比經(jīng)濟的自動化程度比經(jīng)濟型數(shù)控機床高，穩(wěn)定型數(shù)控機床高，穩(wěn)定性和可靠性也較好，性和可靠性也較好，適合于加工精度較高適合于加工精度較高的零件。圖為的零件。圖為xk5040axk5040

34、a立式數(shù)控銑床。立式數(shù)控銑床。 34（3 3）超級數(shù)控機床超級數(shù)控機床 所謂超級數(shù)控機床，指已超越單機數(shù)控的概念，其構(gòu)成更加所謂超級數(shù)控機床，指已超越單機數(shù)控的概念，其構(gòu)成更加先進(jìn)，是適應(yīng)功能和管理功能很強、自動化程度也更高的先進(jìn)，是適應(yīng)功能和管理功能很強、自動化程度也更高的機床群機床群。 1)1)柔性制造單元柔性制造單元(fmc) (fmc) 柔性是指無論在硬件或軟件方面，柔性是指無論在硬件或軟件方面，機床都能多方面適應(yīng)不同加工對象與工藝方法的特性。機床都能多方面適應(yīng)不同加工對象與工藝方法的特性。 柔性制造單元是在加工中心及車削中心的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，柔性制造單元是在加工中心及車削中心的基礎(chǔ)

35、上發(fā)展起來的，一般由一般由3 35 5臺數(shù)控機床、內(nèi)部輸送裝置及實施中央管理的控制裝臺數(shù)控機床、內(nèi)部輸送裝置及實施中央管理的控制裝置等組成，可以在不同的機床或同一臺機床上進(jìn)行不同零件的同置等組成，可以在不同的機床或同一臺機床上進(jìn)行不同零件的同步加工，使生產(chǎn)率大大提高。步加工，使生產(chǎn)率大大提高。 2)2)柔性制造系統(tǒng)柔性制造系統(tǒng)(fms) (fms) 柔性制造系統(tǒng)由數(shù)臺數(shù)控機床柔性制造系統(tǒng)由數(shù)臺數(shù)控機床( (主要主要加工中心加工中心) )、物料傳輸裝置、物料傳輸裝置( (包括工業(yè)機器人、自動立體倉庫、無包括工業(yè)機器人、自動立體倉庫、無人運輸車等人運輸車等) )和多臺大型計算機和多臺大型計算機(

36、(包括工廠主控計算機，中央管理、包括工廠主控計算機，中央管理、監(jiān)控及仿真計算機監(jiān)控及仿真計算機) )系統(tǒng)等組成，可以同時加工裝配和檢驗上千系統(tǒng)等組成，可以同時加工裝配和檢驗上千種零件，并能實現(xiàn)種零件，并能實現(xiàn)2424小時無人化運轉(zhuǎn)。小時無人化運轉(zhuǎn)。 例如，日本法那克公司曾有一條由例如，日本法那克公司曾有一條由6060臺數(shù)控機床，臺數(shù)控機床，5252個工業(yè)機器個工業(yè)機器人、兩臺無人運輸車和一個自動化立體倉庫組成的柔性制造系統(tǒng)，人、兩臺無人運輸車和一個自動化立體倉庫組成的柔性制造系統(tǒng)，月產(chǎn)伺服電機一萬多臺。月產(chǎn)伺服電機一萬多臺。35 3)3)計算機集成制造系統(tǒng)計算機集成制造系統(tǒng)(cims)(cim

37、s) 該系統(tǒng)由工廠加該系統(tǒng)由工廠加工過程自動化與產(chǎn)品設(shè)計及經(jīng)營管理自動化等系工過程自動化與產(chǎn)品設(shè)計及經(jīng)營管理自動化等系統(tǒng)組成，從而構(gòu)成一個優(yōu)化和完整的自動化生產(chǎn)統(tǒng)組成，從而構(gòu)成一個優(yōu)化和完整的自動化生產(chǎn)大系統(tǒng)。大系統(tǒng)。 應(yīng)用計算機集成制造系統(tǒng)可以實現(xiàn)腦力勞動應(yīng)用計算機集成制造系統(tǒng)可以實現(xiàn)腦力勞動自動化和機器的智能化。它不僅使生產(chǎn)效率極大自動化和機器的智能化。它不僅使生產(chǎn)效率極大提高，而且使產(chǎn)品質(zhì)量提高、生產(chǎn)周期縮短和產(chǎn)提高，而且使產(chǎn)品質(zhì)量提高、生產(chǎn)周期縮短和產(chǎn)品更新?lián)Q代速度加快?？梢灶A(yù)料，機械制造技術(shù)品更新?lián)Q代速度加快?？梢灶A(yù)料，機械制造技術(shù)第三次歷史性的變革，將使機械制造業(yè)的面貌發(fā)第三次歷史

38、性的變革，將使機械制造業(yè)的面貌發(fā)生更加深刻的變化，生更加深刻的變化，cimscims也必將在今后工業(yè)企業(yè)也必將在今后工業(yè)企業(yè)中占有主導(dǎo)地位。中占有主導(dǎo)地位。36 五、五、 數(shù)控機床的組成數(shù)控機床的組成（一）輔助裝置（一）輔助裝置1 1、 輸入裝置輸入裝置（1 1）輸入裝置輸入裝置：它將準(zhǔn)確可靠地接收信息介質(zhì)上所記錄的：它將準(zhǔn)確可靠地接收信息介質(zhì)上所記錄的“工程工程語言語言”，運算及操作指令等原始數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)控裝置能處理的，運算及操作指令等原始數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)控裝置能處理的信息，并同時輸送給數(shù)控裝置。信息，并同時輸送給數(shù)控裝置。（2 2） 輸入信息的方式輸入信息的方式分分手工輸入手工輸入和和自動

39、輸入自動輸入。進(jìn)行手工輸入時，。進(jìn)行手工輸入時，其數(shù)控裝置大多數(shù)為數(shù)控系統(tǒng)操作面板上的鍵盤。其數(shù)控裝置大多數(shù)為數(shù)控系統(tǒng)操作面板上的鍵盤。 手工輸入簡單、方便，但輸入數(shù)度慢，容易出錯?，F(xiàn)代數(shù)控機床手工輸入簡單、方便，但輸入數(shù)度慢，容易出錯?，F(xiàn)代數(shù)控機床普遍采用自動輸入，其輸入裝置多以光電閱讀機普遍采用自動輸入，其輸入裝置多以光電閱讀機( (又稱光電紙帶又稱光電紙帶輸入機輸入機) )為主。其他還有觸針接觸式閱讀機、磁帶閱讀機及磁盤為主。其他還有觸針接觸式閱讀機、磁帶閱讀機及磁盤驅(qū)動器等。驅(qū)動器等。2 2、穿孔帶穿孔帶 數(shù)控機床工作時，機床主體必須準(zhǔn)確地執(zhí)行人的意圖，即通數(shù)控機床工作時，機床主體必須

40、準(zhǔn)確地執(zhí)行人的意圖，即通過零件圖樣或工藝文件反映出的各種要求。這就需要在人和機器過零件圖樣或工藝文件反映出的各種要求。這就需要在人和機器之間，建立起一種特殊的聯(lián)系媒介之間，建立起一種特殊的聯(lián)系媒介人和機器都能人和機器都能“懂懂”的的“工程語言工程語言”，這種語言被稱為指令信息或指令信號。用特殊的，這種語言被稱為指令信息或指令信號。用特殊的方式將這些指令信息方式將這些指令信息“記錄記錄”下來，就形成了信息介質(zhì)。穿孔帶下來，就形成了信息介質(zhì)。穿孔帶及其他數(shù)控帶及其他數(shù)控帶( (盤盤) )都是數(shù)控裝置能夠都是數(shù)控裝置能夠“認(rèn)識，的信息介質(zhì)。認(rèn)識，的信息介質(zhì)。 37 目前，國內(nèi)數(shù)控機床普遍采用帶寬為目

41、前，國內(nèi)數(shù)控機床普遍采用帶寬為17175 mm5 mm的的5 5單位標(biāo)準(zhǔn)穿孔帶單位標(biāo)準(zhǔn)穿孔帶( (主要供數(shù)控線切割機床用主要供數(shù)控線切割機床用) )；帶寬為帶寬為25253 mm3 mm的的8 8單位穿孔帶記錄信息較多，單位穿孔帶記錄信息較多，廣泛用于各種數(shù)控機床中。廣泛用于各種數(shù)控機床中。 穿孔帶上的孔統(tǒng)稱為穿孔帶上的孔統(tǒng)稱為信息孔信息孔。其中較小的孔。其中較小的孔稱為稱為同步孔同步孔( (有時也稱為中導(dǎo)孔或輸帶孔有時也稱為中導(dǎo)孔或輸帶孔) )；較大；較大的孔稱為的孔稱為信號孔信號孔( (也稱通道孔也稱通道孔) )。對脈沖信號而言，。對脈沖信號而言，有大孔則表示其狀態(tài)為有大孔則表示其狀態(tài)為“

42、1”1”，無大孔則表示其，無大孔則表示其狀態(tài)為狀態(tài)為“0”0”。 穿孔帶上離同步孔較近的一條邊，稱為穿孔帶上離同步孔較近的一條邊，稱為基準(zhǔn)基準(zhǔn)邊邊。與基準(zhǔn)邊平行排列的各孔。與基準(zhǔn)邊平行排列的各孔稱為稱為“列列”。幾單。幾單位穿孔帶即有幾列孔；與基準(zhǔn)邊垂直排列的各孔位穿孔帶即有幾列孔；與基準(zhǔn)邊垂直排列的各孔稱為稱為“行行”，每行位置上的各孔表示一個數(shù)碼或，每行位置上的各孔表示一個數(shù)碼或字符字符，同步孔不計入，同步孔不計入“列列”，它一般僅起同步信，它一般僅起同步信號作用，不表示任何有效的代碼信息。號作用，不表示任何有效的代碼信息。38 參照表，參照表，可讀出穿可讀出穿孔帶上的孔帶上的內(nèi)容內(nèi)容(

43、(從左從左向右閱讀向右閱讀) )：0 0一一9 9 共共1010個數(shù)宇碼，個數(shù)宇碼，a az z共共2626個英文字個英文字母碼，其母碼，其中的第中的第8 8列列孔為補偶孔為補偶孔。孔。 39403 3、光電閱讀機、光電閱讀機 經(jīng)濟型數(shù)控機床一般不設(shè)置閱讀機，指令信息通過數(shù)控系統(tǒng)經(jīng)濟型數(shù)控機床一般不設(shè)置閱讀機，指令信息通過數(shù)控系統(tǒng)上的微機鍵盤直接進(jìn)行手工輸入，全功能數(shù)控機床既可采用手工上的微機鍵盤直接進(jìn)行手工輸入，全功能數(shù)控機床既可采用手工敲健輸入，也可采用光電閱讀機等輸入裝置進(jìn)行自動輸入。敲健輸入，也可采用光電閱讀機等輸入裝置進(jìn)行自動輸入。 光電閱讀機的光電閱讀機的組成。組成。(1)(1)走

44、帶裝置走帶裝置由主動輪由主動輪4 4、壓輪壓輪3 3、銜鐵、銜鐵5 5、啟動電磁、啟動電磁鐵鐵1212以及與停帶裝置共用以及與停帶裝置共用的繼電器的繼電器( (圖中未畫出圖中未畫出) )等等組成。組成。(2)(2)停帶裝置停帶裝置: :主要由銜鐵主要由銜鐵1010、制動電磁鐵、制動電磁鐵1313和繼電和繼電器等組成。器等組成。(3)(3)光電轉(zhuǎn)換裝置光電轉(zhuǎn)換裝置: :把光信號轉(zhuǎn)變成電信號輸把光信號轉(zhuǎn)變成電信號輸出。出。41（1 1）數(shù)控裝置的作用）數(shù)控裝置的作用 接收由加工程序等送來的各種信息，并經(jīng)處理和接收由加工程序等送來的各種信息，并經(jīng)處理和分配后，向驅(qū)動機構(gòu)發(fā)出執(zhí)行的命令。在執(zhí)行過程中，

45、分配后，向驅(qū)動機構(gòu)發(fā)出執(zhí)行的命令。在執(zhí)行過程中，其驅(qū)動、檢測等機構(gòu)同時將有關(guān)信息反饋給數(shù)控裝置，其驅(qū)動、檢測等機構(gòu)同時將有關(guān)信息反饋給數(shù)控裝置，經(jīng)處理后，發(fā)出新的執(zhí)行命令。經(jīng)處理后，發(fā)出新的執(zhí)行命令。4 4、數(shù)控裝置數(shù)控裝置 數(shù)控裝置是數(shù)控機床的核心，數(shù)控機床幾呼數(shù)控裝置是數(shù)控機床的核心，數(shù)控機床幾呼所有的控制功能所有的控制功能( (進(jìn)給坐標(biāo)位置與速度，主軸、進(jìn)給坐標(biāo)位置與速度，主軸、刀具、冷卻及機床強電等多種輔助功能刀具、冷卻及機床強電等多種輔助功能) )都由它都由它控制實現(xiàn)。因此，數(shù)控裝置的發(fā)展，在很大程度控制實現(xiàn)。因此，數(shù)控裝置的發(fā)展，在很大程度上代表了數(shù)控機床的發(fā)展方向。上代表了數(shù)控機

46、床的發(fā)展方向。42（2）數(shù)控裝置的組成）數(shù)控裝置的組成43 （3 3）數(shù)控裝置的工作原理數(shù)控裝置的工作原理 是指控制各進(jìn)給坐標(biāo)所需進(jìn)給脈沖的基本規(guī)律。是指控制各進(jìn)給坐標(biāo)所需進(jìn)給脈沖的基本規(guī)律。 機床數(shù)控的中心問題，是其數(shù)控裝置如何按照輸入的原始數(shù)據(jù)信機床數(shù)控的中心問題，是其數(shù)控裝置如何按照輸入的原始數(shù)據(jù)信息，通過運算等處理，產(chǎn)生出符合要求的若干個脈沖信號，以控息，通過運算等處理，產(chǎn)生出符合要求的若干個脈沖信號，以控制刀具運動軌跡的實現(xiàn)。制刀具運動軌跡的實現(xiàn)。5 5、插補原理、插補原理（1 1）脈沖的概念）脈沖的概念 數(shù)控離不開計算機，計算機離不開數(shù)控離不開計算機，計算機離不開”脈沖脈沖”。嚴(yán)格

47、地講，任何種機床的數(shù)控系統(tǒng)，實質(zhì)上都是一個復(fù)雜的脈沖嚴(yán)格地講，任何種機床的數(shù)控系統(tǒng)，實質(zhì)上都是一個復(fù)雜的脈沖系統(tǒng)。系統(tǒng)。 從廣義上看從廣義上看, ,脈沖是一種間斷的、具有突然變化的特征，它脈沖是一種間斷的、具有突然變化的特征，它含有含有”脈動脈動”和和”沖擊沖擊”的意思。的意思。 在脈沖技術(shù)中，脈沖電流、脈沖電壓及脈沖信號在脈沖技術(shù)中，脈沖電流、脈沖電壓及脈沖信號( (波形波形) )等被稱為等被稱為脈沖。脈沖。（2 2）脈沖電路）脈沖電路 它是數(shù)控技術(shù)的基礎(chǔ)它是數(shù)控技術(shù)的基礎(chǔ) ， 所有對脈沖信號進(jìn)行所有對脈沖信號進(jìn)行“處理處理”的電路，通稱為脈沖電路。如基本單元電路的電路，通稱為脈沖電路。如基

48、本單元電路( (開關(guān)電路開關(guān)電路) )及能按照一定邏輯函數(shù)關(guān)系進(jìn)行因果判斷的邏輯電路等。及能按照一定邏輯函數(shù)關(guān)系進(jìn)行因果判斷的邏輯電路等。 所謂處理，主要指脈沖信號的產(chǎn)生、變換、傳輸、放大、整形、所謂處理，主要指脈沖信號的產(chǎn)生、變換、傳輸、放大、整形、記憶、計數(shù)、寄存、運算、譯碼、識別且顯示等。作為電子計算記憶、計數(shù)、寄存、運算、譯碼、識別且顯示等。作為電子計算機硬件基礎(chǔ)的脈沖數(shù)字電路是典型的脈沖電路。機硬件基礎(chǔ)的脈沖數(shù)字電路是典型的脈沖電路。 44 數(shù)控系統(tǒng)工作時，必須先將某一坐標(biāo)方向上所需要的位移量轉(zhuǎn)數(shù)控系統(tǒng)工作時，必須先將某一坐標(biāo)方向上所需要的位移量轉(zhuǎn)換為脈沖數(shù)，并置于計數(shù)器內(nèi)，然后啟動

49、由主控制器控制的脈沖換為脈沖數(shù)，并置于計數(shù)器內(nèi)，然后啟動由主控制器控制的脈沖發(fā)生器并輸出脈沖，驅(qū)動伺服電機運動；另發(fā)生器并輸出脈沖，驅(qū)動伺服電機運動；另 一方面，置于計數(shù)一方面，置于計數(shù)器內(nèi)的脈沖數(shù)同時在計數(shù)器內(nèi)作減法，當(dāng)原置入的脈沖數(shù)減至零器內(nèi)的脈沖數(shù)同時在計數(shù)器內(nèi)作減法，當(dāng)原置入的脈沖數(shù)減至零時，脈沖輸出立即停止，該坐標(biāo)方向上的位移也相應(yīng)停止。時，脈沖輸出立即停止，該坐標(biāo)方向上的位移也相應(yīng)停止。（3 3）脈沖當(dāng)量）脈沖當(dāng)量該系統(tǒng)每發(fā)出一個進(jìn)給脈沖，機床機械運動機構(gòu)就該系統(tǒng)每發(fā)出一個進(jìn)給脈沖，機床機械運動機構(gòu)就產(chǎn)生一個相應(yīng)的位移量。產(chǎn)生一個相應(yīng)的位移量。既既一個脈沖所對應(yīng)的位移量稱為脈沖當(dāng)一

50、個脈沖所對應(yīng)的位移量稱為脈沖當(dāng)量，它是脈沖分配計算中的基本單位，其進(jìn)給坐標(biāo)軸的脈沖當(dāng)量量，它是脈沖分配計算中的基本單位，其進(jìn)給坐標(biāo)軸的脈沖當(dāng)量用代號用代號q q表示：表示： q=liq=li/360/360 式中式中 q q脈沖當(dāng)量脈沖當(dāng)量(mm)(mm)； 步距角步距角( (伺服電機在輸入一個脈沖時所轉(zhuǎn)過的角度伺服電機在輸入一個脈沖時所轉(zhuǎn)過的角度) )； l l傳動螺旋副的導(dǎo)程傳動螺旋副的導(dǎo)程(mm(mm，等于螺距乘線數(shù)，等于螺距乘線數(shù)) )； i i伺服電機至螺旋副間的傳動比。伺服電機至螺旋副間的傳動比。 同理可得刀具位移的關(guān)系式：同理可得刀具位移的關(guān)系式：s= qns= qn 式中式中

51、s s刀具運動的位移量刀具運動的位移量(mm)(mm)； n n脈沖個數(shù)。脈沖個數(shù)。 車床數(shù)控系統(tǒng)一般車床數(shù)控系統(tǒng)一般z z軸的脈沖當(dāng)量為軸的脈沖當(dāng)量為0.01 mm0.01 mm，x x軸的脈沖當(dāng)量為軸的脈沖當(dāng)量為0.005 mm0.005 mm。45（4 4）插補運動的產(chǎn)生）插補運動的產(chǎn)生 各種數(shù)控機床加工復(fù)雜輪廓零件時，需要各種數(shù)控機床加工復(fù)雜輪廓零件時，需要將兩個或兩個以上的進(jìn)給軸的直線運動合成，以實現(xiàn)所需輪廓的將兩個或兩個以上的進(jìn)給軸的直線運動合成，以實現(xiàn)所需輪廓的運動軌跡。在數(shù)控技術(shù)中運動軌跡。在數(shù)控技術(shù)中, ,這種合成的復(fù)雜運動稱為這種合成的復(fù)雜運動稱為插補運動插補運動。數(shù)控裝置

52、為了完成機床所需插補運動而進(jìn)行的一系列運算，稱插數(shù)控裝置為了完成機床所需插補運動而進(jìn)行的一系列運算，稱插補運算；在其插補運動過程中，每一個單位脈沖補運算；在其插補運動過程中，每一個單位脈沖( (即每一步即每一步) )所到所到達(dá)的終點，稱為達(dá)的終點，稱為插補點插補點。（5 5）插樸運動軌跡分析插樸運動軌跡分析 例例1 1：設(shè)數(shù)控系統(tǒng)規(guī)定：設(shè)數(shù)控系統(tǒng)規(guī)定x x和和z z坐標(biāo)軸方向的脈沖當(dāng)量均為坐標(biāo)軸方向的脈沖當(dāng)量均為0 001 mm01 mm，如最小設(shè)定單位為一個脈沖，現(xiàn)分析如圖中從如最小設(shè)定單位為一個脈沖，現(xiàn)分析如圖中從a a點到點到b b點的插補運點的插補運動軌跡。動軌跡。a a點到點到b b

53、點的軌跡是由點的軌跡是由x x和和z z兩個坐標(biāo)兩個坐標(biāo)方向上的位移合成的，實際運動軌方向上的位移合成的，實際運動軌跡（既跡（既a-m-e-n-f-p-b)a-m-e-n-f-p-b)不可能與其不可能與其理想軌跡理想軌跡( (即直線即直線ab)ab)完全相同，而完全相同，而是由一些折線段形成。因此，進(jìn)給是由一些折線段形成。因此，進(jìn)給的最小設(shè)定單位越小，實際運動軌的最小設(shè)定單位越小，實際運動軌跡越接近理想運動軌跡。跡越接近理想運動軌跡。46 例例2 2：設(shè)數(shù)控系統(tǒng)規(guī)定：設(shè)數(shù)控系統(tǒng)規(guī)定x x和和y y坐標(biāo)方向的脈沖當(dāng)量坐標(biāo)方向的脈沖當(dāng)量均為均為0 00 1mm0 1mm，如最小，如最小設(shè)定單位為一

54、個脈沖，設(shè)定單位為一個脈沖，分析圖中從分析圖中從o o點到點到m m點的點的插補運動軌跡。插補運動軌跡。（6）插補運動的特點）插補運動的特點 插補運動的實際軌跡始終不可能與其理想軌跡完全相同，插補插補運動的實際軌跡始終不可能與其理想軌跡完全相同，插補點一般也不會落到理想軌跡上。點一般也不會落到理想軌跡上。 當(dāng)進(jìn)給運動的軌跡不與坐標(biāo)軸平行時，則經(jīng)數(shù)控系統(tǒng)插補后的當(dāng)進(jìn)給運動的軌跡不與坐標(biāo)軸平行時，則經(jīng)數(shù)控系統(tǒng)插補后的實際軌跡均由很多折線段組成，其折線交點即插補點一般不能與理實際軌跡均由很多折線段組成，其折線交點即插補點一般不能與理想軌跡重合，每一個交點的位置將由數(shù)控系統(tǒng)確定并控制。想軌跡重合，每一

55、個交點的位置將由數(shù)控系統(tǒng)確定并控制。 因為數(shù)控系統(tǒng)所進(jìn)行的插補運算，是以最小設(shè)定單位因為數(shù)控系統(tǒng)所進(jìn)行的插補運算，是以最小設(shè)定單位( (一般為一一般為一個脈沖個脈沖) )為插補單位的，所以在完工零件的輪廓上，看不出實際插為插補單位的，所以在完工零件的輪廓上，看不出實際插補軌跡的折線形狀。實際終點與理想終點的誤差，一般不大于半個補軌跡的折線形狀。實際終點與理想終點的誤差，一般不大于半個脈沖。脈沖。 數(shù)控系統(tǒng)規(guī)定的脈沖當(dāng)量越小，插補運動的實際軌跡就越接近數(shù)控系統(tǒng)規(guī)定的脈沖當(dāng)量越小，插補運動的實際軌跡就越接近理想軌跡，加工精度也就越高。理想軌跡，加工精度也就越高。476 6、伺服系統(tǒng)、伺服系統(tǒng) 伺服

56、系統(tǒng)位于數(shù)控裝置與機床主體之間，它的作伺服系統(tǒng)位于數(shù)控裝置與機床主體之間，它的作用是，將從數(shù)控裝置輸出線路接收到的微弱電信號用是，將從數(shù)控裝置輸出線路接收到的微弱電信號( (脈沖電壓約脈沖電壓約5 v5 v左右，脈沖電流為毫安級左右，脈沖電流為毫安級) )，經(jīng)功率，經(jīng)功率放大等電路放大為較強的電信號放大等電路放大為較強的電信號( (驅(qū)動電壓約幾十伏驅(qū)動電壓約幾十伏至幾百伏，電流可達(dá)幾十安培至幾百伏，電流可達(dá)幾十安培) )，然后將接收到的上，然后將接收到的上述數(shù)字量信息轉(zhuǎn)換成模擬量述數(shù)字量信息轉(zhuǎn)換成模擬量( (執(zhí)行電機軸的角位移和執(zhí)行電機軸的角位移和角速度角速度) )信息，從而驅(qū)動執(zhí)行電機帶動機

57、床運動部件信息，從而驅(qū)動執(zhí)行電機帶動機床運動部件按約定的速度和位置進(jìn)行運動。按約定的速度和位置進(jìn)行運動。48497 7、 檢測反饋裝置的作用檢測反饋裝置的作用：將其準(zhǔn)確測得的直線位移或角位移迅速：將其準(zhǔn)確測得的直線位移或角位移迅速反饋給數(shù)控裝置，以便與加工程序給定的指令值進(jìn)行比較，如有反饋給數(shù)控裝置，以便與加工程序給定的指令值進(jìn)行比較，如有誤差誤差( (與指令值不一致與指令值不一致) )，數(shù)控裝置將向伺服系統(tǒng)發(fā)出新的修正命，數(shù)控裝置將向伺服系統(tǒng)發(fā)出新的修正命令，并如此反復(fù)進(jìn)行，直至消除其間接誤差。令，并如此反復(fù)進(jìn)行，直至消除其間接誤差。501 1）工作原理）工作原理： 當(dāng)鋼光柵尺與機床進(jìn)給機構(gòu)

58、位移時，光源當(dāng)鋼光柵尺與機床進(jìn)給機構(gòu)位移時，光源4(4(燈泡燈泡) )通過聚透鏡通過聚透鏡5 5將聚集強光照射在鋼光柵尺的劃線上，反射出來的線將聚集強光照射在鋼光柵尺的劃線上，反射出來的線紋光束透過玻璃掃描板，而照射在光電池紋光束透過玻璃掃描板，而照射在光電池6 6上，光電池將接收到的上，光電池將接收到的光信號轉(zhuǎn)換為微弱的電信號，然后經(jīng)信號處理裝置光信號轉(zhuǎn)換為微弱的電信號，然后經(jīng)信號處理裝置7 7進(jìn)行整形、放進(jìn)行整形、放大及微分等處理后，即可輸出與檢測位移成比例的脈沖信號。大及微分等處理后，即可輸出與檢測位移成比例的脈沖信號。 長光柵用于檢測直線位移長光柵用于檢測直線位移( (即即x x、 r

59、 r、z z坐標(biāo)值坐標(biāo)值) )，目前這類裝，目前這類裝置能測量的最小位移量可達(dá)到置能測量的最小位移量可達(dá)到0.0. 001 mm001 mm。（1 1）長光柵：）長光柵：固定固定在機床運動機件，尺在機床運動機件，尺面上刻線范圍為面上刻線范圍為1 12 2 m m，刻線密度為，刻線密度為2525、5050、100100條條mmmm等：等：玻璃掃描板玻璃掃描板3(3(又稱指又稱指示光柵示光柵) )安裝在機床安裝在機床相應(yīng)的固定部件上，相應(yīng)的固定部件上，板面上刻有與鋼光柵板面上刻有與鋼光柵尺刻線間距相同的刻尺刻線間距相同的刻線。線。51（2）光電編碼器光電編碼器也也稱為光電式主軸脈稱為光電式主軸脈沖

60、發(fā)生器。沖發(fā)生器。這種裝置的轉(zhuǎn)軸安這種裝置的轉(zhuǎn)軸安裝在與車床主軸同裝在與車床主軸同步轉(zhuǎn)動的位置上，步轉(zhuǎn)動的位置上，可準(zhǔn)確測量出車床可準(zhǔn)確測量出車床主軸的轉(zhuǎn)數(shù)及旋轉(zhuǎn)主軸的轉(zhuǎn)數(shù)及旋轉(zhuǎn)零點的位置，并以零點的位置，并以脈沖的方式將這些脈沖的方式將這些信號送入數(shù)控裝置信號送入數(shù)控裝置中，以便進(jìn)行運算中，以便進(jìn)行運算及控制。及控制。52（二）機床主體（二）機床主體1、床身：車床傾斜、床身：車床傾斜60度、度、45度、度、30度有利排屑。度有利排屑。2、導(dǎo)軌：氣體靜壓導(dǎo)軌、液體靜壓導(dǎo)軌、滾動導(dǎo)軌、貼塑導(dǎo)軌。、導(dǎo)軌：氣體靜壓導(dǎo)軌、液體靜壓導(dǎo)軌、滾動導(dǎo)軌、貼塑導(dǎo)軌。3、主軸：最高速可達(dá)、主軸：最高速可達(dá)1000