數(shù)控技術(shù)培訓(xùn)講義

主講人：李國(guó)平濟(jì)南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院數(shù)控技術(shù)12/17/20221第一章數(shù)控技術(shù)概述課程說(shuō)明

本課程是機(jī)械工程及自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)學(xué)生必修的一門(mén)專(zhuān)業(yè)方向課。主要以數(shù)控機(jī)床為對(duì)象研究計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)的工作原理、組成及其應(yīng)用。通過(guò)理論課教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)，使學(xué)生掌握簡(jiǎn)單數(shù)控編程，數(shù)控系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計(jì)思想，伺服進(jìn)給系統(tǒng)組成和檢測(cè)系統(tǒng)組成等。先修課程有：微機(jī)原理與應(yīng)用，測(cè)試技術(shù)，機(jī)電傳動(dòng)控制，控制工程基礎(chǔ)等。12/17/20222第一章數(shù)控技術(shù)概述課程說(shuō)明推薦教材及主要參考書(shū)1.數(shù)控技術(shù)，張建鋼，華中科技大學(xué)出版社2.機(jī)床數(shù)控技術(shù)，李郝林，機(jī)械工業(yè)出版社3.微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)，黃大貴，電子科技出版社課程考核方案考試方式:閉卷。成績(jī)?cè)u(píng)定：出勤、作業(yè)和課堂表現(xiàn)占總成績(jī)的20%，期末考試成績(jī)占總成績(jī)的80%。12/17/20223第一章數(shù)控技術(shù)概述第一章數(shù)控技術(shù)概述

目錄1.1基本概念與特點(diǎn)

1.2工作原理與分類(lèi)

1.3發(fā)展?fàn)顩r

12/17/20224第一章數(shù)控技術(shù)概述§1.1數(shù)控技術(shù)的基本概念與特點(diǎn)一概念：數(shù)控技術(shù)以數(shù)字量編程實(shí)現(xiàn)控制機(jī)械或其它設(shè)備自動(dòng)工作的技術(shù)。數(shù)控設(shè)備一種設(shè)備的控制過(guò)程是以數(shù)字形式來(lái)描述的，工作過(guò)程是可編程序的并能在程序控制下自動(dòng)地運(yùn)行。12/17/20225第一章數(shù)控技術(shù)概述一概念：工作（加工，控制）要求數(shù)控程序工作（加工，控制）結(jié)果數(shù)控設(shè)備數(shù)控設(shè)備的工作原理圖§1.1數(shù)控技術(shù)的基本概念與特點(diǎn)12/17/20226第一章數(shù)控技術(shù)概述特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)加工精度高、質(zhì)量穩(wěn)定；生產(chǎn)效率高、經(jīng)濟(jì)效益好；減輕操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度、操作簡(jiǎn)單；有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化；有利于向高級(jí)計(jì)算機(jī)控制方面發(fā)展；§1.1數(shù)控技術(shù)的基本概念與特點(diǎn)12/17/20227第一章數(shù)控技術(shù)概述二特點(diǎn)缺點(diǎn)1．造價(jià)相對(duì)較高。2．維護(hù)比較復(fù)雜，需要專(zhuān)門(mén)的維護(hù)人員。3．需要高度熟練和經(jīng)過(guò)培訓(xùn)零件編程人員。

§1.1數(shù)控技術(shù)的基本概念與特點(diǎn)12/17/20228第一章數(shù)控技術(shù)概述§1.2數(shù)控機(jī)床工作原理與數(shù)控系統(tǒng)的分類(lèi)12/17/20229第一章數(shù)控技術(shù)概述一、數(shù)控機(jī)床的組成及工作原理數(shù)控車(chē)床12/17/202210第一章數(shù)控技術(shù)概述一、、數(shù)數(shù)控控機(jī)機(jī)床床的的組組成成及及工工作作原原理理數(shù)控控立立式式銑銑床床12/12/202211第一一章章數(shù)數(shù)控控技技術(shù)術(shù)概概述述一、、數(shù)數(shù)控控機(jī)機(jī)床床的的組組成成及及工工作作原原理理數(shù)控控萬(wàn)萬(wàn)能能銑銑床床12/12/202212第一一章章數(shù)數(shù)控控技技術(shù)術(shù)概概述述一、、數(shù)數(shù)控控機(jī)機(jī)床床的的組組成成及及工工作作原原理理立式式加加工工中中心心12/12/202213第一一章章數(shù)數(shù)控控技技術(shù)術(shù)概概述述一、、數(shù)數(shù)控控機(jī)機(jī)床床的的組組成成及及工工作作原原理理臥式式加加工工中中心心12/12/202214第一一章章數(shù)數(shù)控控技技術(shù)術(shù)概概述述一、、數(shù)數(shù)控控機(jī)機(jī)床床的的組組成成及及工工作作原原理理五軸軸加加工工中中心心12/12/202215第一章章數(shù)數(shù)控技技術(shù)概概述一、數(shù)數(shù)控機(jī)機(jī)床的的組成成及工工作原原理數(shù)控電電火花花加工工機(jī)床床12/12/202216第一章章數(shù)數(shù)控技技術(shù)概概述（一））數(shù)控控機(jī)床床組成成數(shù)控機(jī)機(jī)床一一般由由控制制介質(zhì)質(zhì)、數(shù)數(shù)控裝裝置、、伺服服系統(tǒng)統(tǒng)、測(cè)測(cè)量反反饋裝裝置和和機(jī)床床主機(jī)機(jī)等五五部分分組成成?？刂平榻橘|(zhì)數(shù)控裝裝置伺服系系統(tǒng)機(jī)床主主機(jī)測(cè)量反反饋裝裝置12/12/202217第一章章數(shù)數(shù)控技技術(shù)概概述（二））數(shù)控控機(jī)床床的工工作原原理加工圖圖紙編制數(shù)數(shù)控程程序輸入裝裝置數(shù)控裝裝置伺服驅(qū)驅(qū)動(dòng)位位置檢檢測(cè)輔輔助控控制機(jī)床主運(yùn)動(dòng)動(dòng)進(jìn)給運(yùn)運(yùn)動(dòng)輔輔助動(dòng)動(dòng)作加工零零件12/12/202218第一章章數(shù)數(shù)控技技術(shù)概概述二、數(shù)數(shù)控系系統(tǒng)的的分類(lèi)類(lèi)數(shù)控設(shè)設(shè)備的的數(shù)據(jù)據(jù)處理理和控控制電電路以以及伺伺服系系統(tǒng)，，統(tǒng)稱(chēng)稱(chēng)為數(shù)數(shù)控系系統(tǒng)。。目前，，數(shù)控控系統(tǒng)統(tǒng)的種種類(lèi)很很多，，分類(lèi)類(lèi)方法法不一一。根據(jù)數(shù)數(shù)控系系統(tǒng)的的基本本原理理，可可以從從如下下幾個(gè)個(gè)不同同的角角度進(jìn)進(jìn)行分分類(lèi)。。12/12/202219第一章章數(shù)數(shù)控技技術(shù)概概述(一)按運(yùn)運(yùn)動(dòng)軌軌跡分分類(lèi)1．點(diǎn)點(diǎn)位控控制系系統(tǒng)（（P））2．連連續(xù)（（輪廓廓）控控制系系統(tǒng)（（C））12/12/202220第一章章數(shù)數(shù)控技技術(shù)概概述(二)按進(jìn)進(jìn)給伺伺服系系統(tǒng)的的控制制方式式分類(lèi)類(lèi)1．開(kāi)開(kāi)環(huán)數(shù)數(shù)控系系統(tǒng)開(kāi)環(huán)控控制方方式調(diào)調(diào)試方方便，，維修修簡(jiǎn)單單，成成本低低，但但控制制的精精度和和速度度受到到限制制。一般適適用于于精度度要求求不高高的中中、小小型數(shù)數(shù)控設(shè)設(shè)備。。12/12/202221第一章章數(shù)數(shù)控技技術(shù)概概述(二)按所所用進(jìn)進(jìn)給伺伺服系系統(tǒng)的的不同同分類(lèi)類(lèi)2．閉環(huán)環(huán)數(shù)控控系統(tǒng)統(tǒng)閉環(huán)控控制方方式的的優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)是精精度高高，速速度快快，但但調(diào)試試和維維修比比較復(fù)復(fù)雜、、成本本高。。一般用用于運(yùn)運(yùn)動(dòng)速速度和和精度度要求求較高高的大大、中中型和和精密密數(shù)控控系統(tǒng)統(tǒng)上。。12/12/202222第一章章數(shù)數(shù)控技技術(shù)概概述半閉環(huán)環(huán)伺服服系統(tǒng)統(tǒng)介于于開(kāi)環(huán)環(huán)和閉閉環(huán)之之間，，精度度比開(kāi)開(kāi)環(huán)高高，調(diào)調(diào)試卻卻比閉閉環(huán)容容易，，成本本也比比閉環(huán)環(huán)低。。目前這這種伺伺服系系統(tǒng)適適用于于大多多數(shù)數(shù)數(shù)控系系統(tǒng)上上。(二)按所所用進(jìn)進(jìn)給伺伺服系系統(tǒng)的的不同同分類(lèi)類(lèi)3．半閉閉環(huán)數(shù)數(shù)控系系統(tǒng)12/12/202223第一章數(shù)控控技術(shù)概述(三)按所所用數(shù)控裝置置的構(gòu)成方式式分類(lèi)1．硬線數(shù)控控系統(tǒng)(NC)2．計(jì)算機(jī)數(shù)數(shù)控系統(tǒng)(CNC)使用硬線數(shù)控控裝置，它的的輸入處理、、插補(bǔ)運(yùn)算和和控制功能，，都由專(zhuān)用的的固定組合邏邏輯電路來(lái)實(shí)實(shí)現(xiàn)，不同功功能的機(jī)床，，其組合邏輯輯電路也不相相同。由小型或微型型計(jì)算機(jī)，加加上通用或?qū)?zhuān)用的大規(guī)模模集成電路制制成，數(shù)控機(jī)機(jī)床主要功能能幾乎全部由由系統(tǒng)軟件來(lái)來(lái)實(shí)現(xiàn)，所以以不同功能的的機(jī)床其系統(tǒng)統(tǒng)軟件也就不不同，而修改改或增減系統(tǒng)統(tǒng)功能時(shí)，也也不需變動(dòng)硬硬件電路，只只需改變系統(tǒng)統(tǒng)軟件。12/12/202224第一章數(shù)控控技術(shù)概述(四)按工工藝用途分類(lèi)類(lèi)1．一般數(shù)數(shù)控機(jī)床2．?dāng)?shù)控加加工中心機(jī)機(jī)床和傳統(tǒng)的通通用機(jī)床種種類(lèi)一樣，，有數(shù)控的的車(chē)、銑、、鏜、鉆、、磨床等，，而且每一一種又有很很多品種，，如數(shù)控銑銑床中就有有立銑、臥臥銑、工具具銑、龍門(mén)門(mén)銑等。這類(lèi)機(jī)床的的工藝性和和通用機(jī)床床相似，所所不同的是是它能加工工復(fù)雜形狀狀的零件。。在一般般數(shù)控控機(jī)床床上加加裝一一個(gè)刀刀庫(kù)(可可容納納10～100多把把刀具具)和和自動(dòng)動(dòng)換刀刀裝置置而構(gòu)構(gòu)成的的一種種帶自自動(dòng)換換刀裝裝置的的數(shù)控控機(jī)床床(又稱(chēng)稱(chēng)多工工序數(shù)數(shù)控機(jī)機(jī)床或或鏜銑銑加工工中心心和車(chē)車(chē)削中中心，，習(xí)慣慣上常常簡(jiǎn)稱(chēng)稱(chēng)為加工中中心——MachiningCenter)，，使數(shù)數(shù)控機(jī)機(jī)床更更進(jìn)一一步地地向自自動(dòng)化化和高高效化化方向向發(fā)展展。12/12/202225第一章章數(shù)數(shù)控技技術(shù)概概述(五)按按聯(lián)動(dòng)動(dòng)軸(同時(shí)時(shí)控制制)數(shù)數(shù)分類(lèi)類(lèi)1．2軸聯(lián)聯(lián)動(dòng)2．3軸兩兩聯(lián)動(dòng)動(dòng)(2.5軸聯(lián)聯(lián)動(dòng))3．3軸聯(lián)聯(lián)動(dòng)4．4軸聯(lián)聯(lián)動(dòng)5．5軸聯(lián)聯(lián)動(dòng)同時(shí)控控制五五個(gè)坐坐標(biāo)運(yùn)運(yùn)動(dòng)，，即在在三個(gè)個(gè)移動(dòng)動(dòng)坐標(biāo)標(biāo)之外外，再再加上上圍繞繞這些些直線線坐標(biāo)標(biāo)旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)的旋旋轉(zhuǎn)坐坐標(biāo)A、B、C中中的任任意兩兩個(gè)坐坐標(biāo)。。適合加加工葉葉片、、葉輪輪或機(jī)機(jī)翼。。同時(shí)控控制四四個(gè)坐坐標(biāo)運(yùn)運(yùn)動(dòng)，，即在在三個(gè)個(gè)移動(dòng)動(dòng)坐標(biāo)標(biāo)之外外，再再加一一外旋旋轉(zhuǎn)坐坐標(biāo)。?？捎脕?lái)來(lái)加工工葉輪輪或圓圓柱凸凸輪。。同時(shí)控控制X、Y、Z三三軸，，這樣樣刀具具在空空間有有任意意方向向都可可移動(dòng)動(dòng)，因因此可可以進(jìn)進(jìn)行三三維的立體體加工工。3軸軸兩聯(lián)聯(lián)動(dòng)是是指三三個(gè)坐坐標(biāo)軸軸(X，Y，Z)中中任一一時(shí)刻刻只能能控制制任意意2軸聯(lián)聯(lián)動(dòng)，，另一一軸則則是點(diǎn)點(diǎn)位或或直線線控制制?？赏瑫r(shí)時(shí)控制制2軸軸，且且相互互獨(dú)立立。一般適適用于于平面面曲線線的輪輪廓加加工。。如數(shù)數(shù)控車(chē)車(chē)床、、數(shù)控控鏜銑銑床。。注：機(jī)機(jī)床可可能有有3個(gè)個(gè)軸，，但同同時(shí)控控制的的只有有2個(gè)個(gè)軸。。12/12/202226第一章章數(shù)數(shù)控技技術(shù)概概述數(shù)控機(jī)機(jī)床輪輪廓控控制系系統(tǒng)一一般都都有點(diǎn)點(diǎn)位和和直線線控制制功能能。目前世世界上上的數(shù)數(shù)控系系統(tǒng)，，最多多控制制的軸軸數(shù)是是24軸，，同時(shí)時(shí)聯(lián)動(dòng)動(dòng)軸數(shù)數(shù)已達(dá)達(dá)到6軸。。(五)按按聯(lián)動(dòng)動(dòng)軸(同時(shí)時(shí)控制制)數(shù)數(shù)分類(lèi)類(lèi)12/12/202227第一章章數(shù)數(shù)控技技術(shù)概概述§1.3數(shù)數(shù)控控技術(shù)術(shù)的發(fā)發(fā)展?fàn)顮顩r數(shù)控機(jī)機(jī)床的的產(chǎn)生生及其其發(fā)展展我國(guó)數(shù)數(shù)控機(jī)機(jī)床發(fā)發(fā)展情情況12/12/202228第一章章數(shù)數(shù)控技技術(shù)概概述一、數(shù)數(shù)控機(jī)機(jī)床的的產(chǎn)生生及其其發(fā)展展采用數(shù)數(shù)字控控制技技術(shù)進(jìn)進(jìn)行機(jī)機(jī)械加加工的的思想想，最最早是是20世紀(jì)紀(jì)40年代代初提提出的的。1947年年，美美國(guó)北北密執(zhí)執(zhí)安一一個(gè)小小型飛飛機(jī)承承包商商帕森森斯公公司(ParsonsCorporation)在制制造飛飛機(jī)框框架和和直升升飛機(jī)機(jī)的機(jī)機(jī)翼葉葉片時(shí)時(shí)，利利用全全數(shù)字字電子子計(jì)算算機(jī)對(duì)對(duì)葉片片輪廓廓的加加工路路徑進(jìn)進(jìn)行了了數(shù)據(jù)據(jù)處理理，并并考慮慮了刀刀具半半徑對(duì)對(duì)加工工路徑徑的影影響，，使得得加工工精度度達(dá)到到了±±0.0381mm。12/12/202229第一章章數(shù)數(shù)控技技術(shù)概概述1952年年美國(guó)國(guó)Parsons公公司與麻省理理工學(xué)學(xué)院伺伺服機(jī)機(jī)構(gòu)實(shí)實(shí)驗(yàn)室室合作，，成功地地研制制出一一臺(tái)三三坐標(biāo)標(biāo)聯(lián)動(dòng)動(dòng)的試試驗(yàn)型型數(shù)控控銑床床，這這是公公認(rèn)的的世界界上第第一臺(tái)數(shù)控控機(jī)床床。當(dāng)時(shí)的的電子子元件件是電電子管管(屬屬第一一代數(shù)數(shù)控系系統(tǒng))。12/12/202230第一章章數(shù)數(shù)控技技術(shù)概概述數(shù)控系系統(tǒng)發(fā)發(fā)展歷歷史12/12/202231第一章數(shù)數(shù)控技技術(shù)概述述目前市場(chǎng)上流流行的和和企業(yè)普普遍使用用的仍然然是第五五代數(shù)控控系統(tǒng)，，其典型型代表是是日本的的FANUC-0系列列和德國(guó)國(guó)的Siemens810系列數(shù)數(shù)控系統(tǒng)統(tǒng)。近年來(lái)人人們致力力于開(kāi)發(fā)發(fā)基于Web的的CNC系統(tǒng)(遠(yuǎn)程CNC系系統(tǒng))、、智能CNC系系統(tǒng)、CAD/CAM集成CNC系系統(tǒng)。12/12/202232第一章數(shù)數(shù)控技技術(shù)概述述二、我國(guó)國(guó)數(shù)控機(jī)機(jī)床發(fā)展展情況我國(guó)從1958年開(kāi)始始，由清清華大學(xué)學(xué)和北京京機(jī)床研研究所研研制了101數(shù)數(shù)控機(jī)機(jī)床，一一直到60年代