師范培訓(xùn)材料-數(shù)控cnc第一章緒論

1授課對(duì)象：機(jī)自0621授課人：趙巍授課時(shí)間：2009－2010第一學(xué)期總學(xué)時(shí)：48（40＋8）辦公地點(diǎn)：機(jī)制教研室答疑時(shí)間：每周二下午1：30-5：00E-MAIL：數(shù)控機(jī)床及編程數(shù)控機(jī)床及編程第1章緒論2基本要求達(dá)到的目的本課程的主要內(nèi)容數(shù)控機(jī)床及編程第1章緒論31.1數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生與發(fā)展1.2數(shù)控機(jī)床的組成及基本工作原理1.3數(shù)控機(jī)床的分類及應(yīng)用范圍1緒論數(shù)控機(jī)床及編程第1章緒論4（why/when/where/what/how）

一、數(shù)控機(jī)床的誕生是內(nèi)因、外因共同作用的結(jié)果。內(nèi)在動(dòng)力：零件加工的復(fù)雜程度迫切需要一種精度高、柔性好的加工設(shè)備；外在的技術(shù)基礎(chǔ)：電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)的發(fā)展。

1952年，合作研制成功世界上第一臺(tái)數(shù)控機(jī)（銑）床，用它來(lái)加工直升飛機(jī)葉片輪廓檢查用樣板，可做直線插補(bǔ)。研制成功后立即生產(chǎn)100臺(tái)交付軍工使用。在成果上顯示了它是社會(huì)需求、科技水平、人員素質(zhì)三者的結(jié)晶；在技術(shù)上則顯示出機(jī)電一體化機(jī)床在控制方面的巨大創(chuàng)新。數(shù)控機(jī)床為單件、小批生產(chǎn)的精密、復(fù)雜零件提供了自動(dòng)化加工手段。1.1數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生與發(fā)展數(shù)控機(jī)床及編程第1章緒論5二、數(shù)控機(jī)床的基本概念雖然國(guó)外早已改稱為計(jì)算機(jī)數(shù)控（即CNC）了，而我國(guó)仍習(xí)慣稱數(shù)控（NC）。所以我們?nèi)粘Ｖv的“數(shù)控”，實(shí)質(zhì)上是指“計(jì)算機(jī)數(shù)控”。數(shù)控機(jī)床及編程第1章緒論6數(shù)字控制技術(shù)：簡(jiǎn)稱數(shù)控（NumericalControl,NC）采用數(shù)字化信息實(shí)現(xiàn)加工自動(dòng)化的控制技術(shù)。NC機(jī)床：用數(shù)字化信號(hào)對(duì)機(jī)床的運(yùn)動(dòng)及其加工過(guò)程進(jìn)行控制的機(jī)床。CNC機(jī)床：采用微處理器或?qū)Ｓ梦C(jī)作為數(shù)控系統(tǒng)，由系統(tǒng)程序來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)床的運(yùn)動(dòng)及其加工過(guò)程進(jìn)行控制的機(jī)床。數(shù)控機(jī)床及編程第1章緒論7三、數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)1、適應(yīng)性強(qiáng)，具有高柔性。2、加工精度高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。3、自動(dòng)化程度高，勞動(dòng)強(qiáng)度低（改善勞動(dòng)條件）。4、生產(chǎn)效率高，減少輔助時(shí)間和機(jī)動(dòng)時(shí)間。5、良好的經(jīng)濟(jì)效率。6、有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化。數(shù)控機(jī)床及編程第1章緒論8四、數(shù)控機(jī)床的使用特點(diǎn)1、數(shù)控機(jī)床對(duì)操作維修人員的要求2、數(shù)控機(jī)床對(duì)夾具和刀具的要求數(shù)控機(jī)床及編程第1章緒論9數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用范圍

結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的零件

需要頻繁改型的零件

價(jià)格昂貴、不允許報(bào)廢的零件

需要最短生產(chǎn)周期的急需零件

多品種小批量生產(chǎn)的零件10100200綜合費(fèi)用專用機(jī)床通用機(jī)床數(shù)控機(jī)床零件批量零件批量數(shù)零件復(fù)雜程度專用機(jī)床通用機(jī)床數(shù)控機(jī)床數(shù)控機(jī)床及編程第1章緒論101.規(guī)格指標(biāo):指數(shù)控機(jī)床的基本能力指標(biāo)，主要包括行程范圍:工作臺(tái)面尺寸:承載能力:控制軸數(shù)和聯(lián)動(dòng)軸數(shù):機(jī)床能加工零件的最大重量機(jī)床安裝工件的最大范圍

機(jī)床允許的加工空間控制軸數(shù):機(jī)床數(shù)控裝置能夠控制的進(jìn)給軸數(shù)目聯(lián)動(dòng)軸數(shù):機(jī)床數(shù)控裝置同時(shí)控制的進(jìn)給軸數(shù)目：如2軸、2.5軸、3軸、4軸、5軸控制等2.5軸聯(lián)動(dòng)：兩個(gè)軸是同時(shí)、連續(xù)控制，第三軸是間歇控制3軸聯(lián)動(dòng)：三個(gè)坐標(biāo)軸X、Y、Z是同時(shí)插補(bǔ)，是三維連續(xù)控制5軸聯(lián)動(dòng)：三個(gè)坐標(biāo)軸X、Y、Z，與工作臺(tái)的回轉(zhuǎn)、刀具的擺動(dòng)同時(shí)聯(lián)動(dòng)（或是與兩軸的數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)聯(lián)動(dòng)，或刀具做兩個(gè)方向的擺動(dòng)）2.5軸數(shù)控機(jī)床加工3軸數(shù)控銑床曲面加工五、數(shù)控機(jī)床的主要性能指標(biāo)5軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工X數(shù)控機(jī)床及編程第1章緒論112.精度指標(biāo)機(jī)床的移動(dòng)部件沿某一坐標(biāo)軸運(yùn)動(dòng)時(shí)實(shí)際值與給定值的接近程度同一臺(tái)數(shù)控機(jī)床上應(yīng)用相同程序、相同代碼加工一批零件所得到結(jié)果的一致性（分層加工）分度工作臺(tái)在分度時(shí)指令要求回轉(zhuǎn)的角度值和實(shí)際回轉(zhuǎn)的角度值的差值定位精度:重復(fù)定位精度:分度精度:機(jī)床移動(dòng)部件位置精度數(shù)控機(jī)床及編程第1章緒論123.性能指標(biāo)最大主軸轉(zhuǎn)速:最高快移速度和最高進(jìn)給速度:最高快移速度指進(jìn)給軸在非加工狀態(tài)下的最高移動(dòng)速度（100m/min）主軸所能達(dá)到的最高轉(zhuǎn)速，是影響零件表面加工質(zhì)量、生產(chǎn)率、刀具壽命的主要因素(100000rpm磨床，2～3萬(wàn)rpm高速銑削)最高進(jìn)給速度指進(jìn)給軸在加工狀態(tài)下的最高移動(dòng)速度數(shù)控機(jī)床及編程第1章緒論13不同的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)“精度”的定義差異很大，驗(yàn)收要清楚標(biāo)準(zhǔn)、指標(biāo)的定義和計(jì)算方法。1）國(guó)標(biāo)—ISO230-219982）歐洲—VDI/DGQ34413）日本—JISB6201，JISB6336，

JISB63384.定位精度檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)控機(jī)床及編程第1章緒論145.加工中心定位精度評(píng)價(jià)（JB/GQ1140-89）在任意300mm測(cè)量長(zhǎng)度上普通級(jí)：0.02mm精密級(jí)：0.01mm普通級(jí)：0.016mm精密級(jí)：0.01mm重復(fù)定位精度

定位精度

數(shù)控機(jī)床及編程第1章緒論15可以測(cè)量的最小增量（對(duì)測(cè)量系統(tǒng)而言）可以控制的最小位移增量（對(duì)控制系統(tǒng)而言）脈沖當(dāng)量

分辨率

數(shù)控裝置每發(fā)出一個(gè)脈沖信號(hào)，反映到機(jī)床移動(dòng)部件上的移動(dòng)量。例：0.001mm脈沖當(dāng)量越小，數(shù)控機(jī)床的加工精度和加工表面質(zhì)量越高分辨率（Resolution）與脈沖當(dāng)量:數(shù)控機(jī)床及編程第1章緒論16五、數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì)1、繼續(xù)向開(kāi)放式、基于PC的第六代發(fā)展2、向高速化和高精度化發(fā)展3、向智能化方向發(fā)展4、提高數(shù)控系統(tǒng)的可靠性5、具有更高的通信功能，網(wǎng)絡(luò)化，遠(yuǎn)程故障診斷數(shù)控機(jī)床及編程第1章緒論17六、機(jī)械制造系統(tǒng)的發(fā)展DNC

為直接數(shù)字控制或分布數(shù)字控制。

柔性制造系統(tǒng)（FMC、FMS）柔性制造系統(tǒng)是由數(shù)控加工設(shè)備、物料運(yùn)儲(chǔ)裝置和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)組成的自動(dòng)化制造系統(tǒng),它包括多個(gè)柔性制造單元,能根據(jù)制造任務(wù)或生產(chǎn)環(huán)境的變化迅速進(jìn)行調(diào)整,適用于多品種、中小批量生產(chǎn)。

計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)

核心內(nèi)容是：利用計(jì)算機(jī)硬件、網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，將企業(yè)的經(jīng)營(yíng)、管理、計(jì)劃、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、加工制造、銷售及服務(wù)等部門(mén)和人、財(cái)、物集成起來(lái)，以便能夠高效率、高質(zhì)量、高柔性地管理企業(yè)、提高企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。

數(shù)控機(jī)床及編程第1章緒論18

經(jīng)營(yíng)管理工程設(shè)計(jì)生產(chǎn)制造

質(zhì)量保證

計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)＋分布式數(shù)據(jù)庫(kù)原材料產(chǎn)品技術(shù)信息市場(chǎng)信息圖1.1CIMS的功能示意圖數(shù)控機(jī)床及編程第1章緒論19圖1-2車間DNC模型數(shù)控機(jī)床及編程第1章緒論20東芝事件：克格勃從日本成功走私了一批高科技產(chǎn)品，大大降低了潛艇噪音，使美國(guó)海軍難以追蹤“東芝事件”氣壞美國(guó)朝野（歷史一頁(yè)）

1987年5月27日，日本警視廳逮捕了日本東芝機(jī)械公司鑄造部部長(zhǎng)林隆二和機(jī)床事業(yè)部部長(zhǎng)谷村弘明。東芝機(jī)械公司曾與挪威康士堡公司合謀，非法向前蘇聯(lián)出口大型銑床等高技術(shù)產(chǎn)品，林隆二和谷村弘明被指控在這起高科技走私案中負(fù)有直接責(zé)任。此案引起國(guó)際輿論一片嘩然，這就是冷戰(zhàn)期間對(duì)西方國(guó)家安全危害最大的軍用敏感高科技走私案件之一———東芝事件。蘇聯(lián)迫切需要高精度機(jī)床

60年代末，蘇聯(lián)情報(bào)機(jī)關(guān)在美國(guó)海軍機(jī)要部門(mén)建立的間諜網(wǎng)不斷獲得美國(guó)核潛艇跟蹤蘇聯(lián)潛艇的情報(bào)。蘇聯(lián)潛艇的噪音很大，美國(guó)海軍在200海里以外就能偵測(cè)到，蘇軍如果不能及早消除潛艇噪音，不管建造多少潛艇，打起仗來(lái)，它們都逃脫不了“折戟沉沙”的命運(yùn)。要消除潛艇噪音，必須制造出先進(jìn)的螺旋槳，而這必須要有計(jì)算機(jī)控制的高精度機(jī)床才行。高性能的機(jī)床是“巴黎統(tǒng)籌委員會(huì)”（由北約國(guó)家和日本等15國(guó)組成）嚴(yán)格限制的產(chǎn)品，該委員會(huì)明文規(guī)定，具有三軸以上的數(shù)控機(jī)床屬戰(zhàn)略物資，禁止向蘇聯(lián)、東歐等共產(chǎn)主義國(guó)家出口。為了改變本國(guó)潛艇面臨的危險(xiǎn)局面，蘇共中央政治局指示，要不惜一切代價(jià)從西方國(guó)家獲取精密加工方面的高新技術(shù)?？烁癫c日本、挪威公司秘密謀劃

1979年底，蘇聯(lián)克格勃經(jīng)過(guò)精心策劃終于找到了機(jī)會(huì)?？烁癫呒?jí)官員奧西波夫以全蘇技術(shù)機(jī)械進(jìn)口公司副總經(jīng)理的身份，通過(guò)日本和光貿(mào)易股份公司駐莫斯科事務(wù)所所長(zhǎng)熊谷獨(dú)與日本伊藤忠商社、東芝公司和挪威康士堡公司接上了頭。在巨大的商業(yè)利益的誘惑下，東芝公司和康士堡公司同意向蘇聯(lián)提供四臺(tái)MBP—11OS型九軸數(shù)控大型船用螺旋槳銑床，此項(xiàng)合同成交額達(dá)37億日元。這種高約10米、寬22米、重250噸的銑床，可以精確地加工出巨大的螺旋槳，使?jié)撏七M(jìn)器發(fā)出的噪音大大降低。

為了掩人耳目，蘇聯(lián)沒(méi)有向日本訂購(gòu)與九軸銑床相配套的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，而是要求挪威國(guó)營(yíng)武器制造公司———康士堡貿(mào)易公司向東芝公司提供四臺(tái)NC—2000數(shù)字控制裝置，由東芝公司完成總裝后，出口蘇聯(lián)。蘇聯(lián)為此還與康士堡公司單獨(dú)簽訂了秘密合同。這種數(shù)控裝置通常與不受“巴統(tǒng)”限制的兩軸機(jī)床配套使用，但是只要改變一下配線和電路，就可作為九軸機(jī)床的數(shù)控裝置。數(shù)控機(jī)床及編程第1章緒論21

蘇聯(lián)軍方如獲至寶

蘇、日秘密協(xié)議簽字一個(gè)月后，東芝公司即向日本通產(chǎn)省申領(lǐng)向蘇聯(lián)出口的許可證。申領(lǐng)書(shū)隱瞞了九軸機(jī)床的高性能，偽稱產(chǎn)品是用于加工水力發(fā)電機(jī)葉片的簡(jiǎn)易TDP—70／110型兩軸機(jī)床，從而獲得了通產(chǎn)省的出口許可證。

這四臺(tái)精密機(jī)床順利到達(dá)蘇聯(lián)并很快發(fā)揮作用。到1985年，蘇聯(lián)制造出的新型潛艇噪音僅相當(dāng)于原來(lái)潛艇的10％，使美國(guó)海軍只能在20海里以內(nèi)才能偵測(cè)出來(lái)。1986年10月，一艘美國(guó)核潛艇因?yàn)闆](méi)有偵測(cè)到它正在追蹤的蘇聯(lián)潛艇的噪音而與蘇聯(lián)潛艇相撞。東窗事發(fā)風(fēng)波迭起

1985年12月，蘇、日秘密協(xié)議當(dāng)事人之一、日本和光公司的熊谷獨(dú)因與他的雇主發(fā)生糾紛而辭職，并憤而向“巴統(tǒng)”主席蓋尼爾·陶瑞格揭發(fā)了東芝事件。陶瑞格立即要求日方調(diào)查此事。日本通產(chǎn)省對(duì)東芝公司進(jìn)行調(diào)查時(shí)，東芝公司以預(yù)先簽署的假合同和其它技術(shù)文件為證，對(duì)此事矢口否認(rèn)。經(jīng)過(guò)進(jìn)一步調(diào)查，1987年初，美國(guó)人掌握了蘇聯(lián)從日本獲取精密機(jī)床的真憑實(shí)據(jù)。在美國(guó)的壓力下，日本警視廳對(duì)東芝公司進(jìn)行突擊檢查，查獲了全部有關(guān)秘密資料，并逮捕了涉案人員。

在以后的幾個(gè)月里，美國(guó)朝野群情激憤，再三譴責(zé)日本，并對(duì)東芝公司進(jìn)行了制裁。當(dāng)時(shí)的日本首相中曾根康弘不得不向美國(guó)表示道歉，日本方面還花1億日元在美國(guó)的50多家報(bào)紙上整版刊登“悔罪廣告”。

心驚膽顫的挪威政府除了向美國(guó)保證今后決不再發(fā)生類似事件外，還關(guān)閉了康士堡公司駐莫斯科辦事處，并停止了該公司正在與東歐國(guó)家進(jìn)行的全部貿(mào)易。不久后，挪威又以從事竊取科技情報(bào)的間諜活動(dòng)為由，驅(qū)逐了蘇聯(lián)一名外交官和三名貿(mào)易代表。數(shù)控機(jī)床及編程第1章緒論22作業(yè)進(jìn)入圖書(shū)館網(wǎng)頁(yè)，搜索“數(shù)控方面”的書(shū)籍，記住名稱、書(shū)號(hào)查找STEP-NC資料數(shù)控機(jī)床及編程第1章緒論23一、數(shù)控機(jī)床的組成

程序、輸人/輸出裝置、CNC單元、伺服系統(tǒng)、位置反饋系統(tǒng)、機(jī)床本體組成。1、程序的存儲(chǔ)介質(zhì)，又稱程序載體穿孔紙帶（過(guò)時(shí)、淘汰）；盒式磁帶（過(guò)時(shí)、淘汰）；軟盤(pán)、磁盤(pán)、U盤(pán)；1.2數(shù)控機(jī)床的組成及基本工作原理數(shù)控機(jī)床及編程第1章緒論242、輸人/輸出裝置對(duì)于穿孔紙帶，配用光電閱讀機(jī)；（過(guò)時(shí)、淘汰）；對(duì)于盒式磁帶，配用錄放機(jī)；（過(guò)時(shí)、淘汰）；對(duì)于軟磁盤(pán)，配用軟盤(pán)驅(qū)動(dòng)器和驅(qū)動(dòng)卡；現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床，還可以通過(guò)手動(dòng)方式(MDI方式)；串口通訊,包括RS232，RS485。DNC網(wǎng)絡(luò)通訊數(shù)控機(jī)床及編程第1章緒論25RS-232端具有DB9針式（DTE）和DB9孔式（DCE）兩種接口可供選擇。用戶在訂購(gòu)時(shí)，根據(jù)需要選擇RS-232串口類型。圖1.2RS-232接口形狀圖1.3RS-232實(shí)物

數(shù)控機(jī)床及編程第1章緒論263、數(shù)控裝置（又稱CNC單元）

CNC單元是數(shù)控機(jī)床的核心，CNC單元由信息的輸入、處理和輸出三個(gè)部分組成。CNC單元接受數(shù)字化信息，經(jīng)過(guò)數(shù)控裝置的控制軟件和邏輯電路進(jìn)行譯碼、插補(bǔ)、邏輯處理后，將各種指令信息輸出給伺服系統(tǒng)，伺服系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行部件做進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。其它的還有主運(yùn)動(dòng)部件的變速、換向和啟停信號(hào)；選擇和交換刀具的刀具指令信號(hào)，冷卻、潤(rùn)滑的啟停、工件和機(jī)床部件松開(kāi)、夾緊、分度臺(tái)轉(zhuǎn)位等輔助指令信號(hào)等。準(zhǔn)備功能：G00,G01,G02,G03,輔助功能：M03，M04刀具、進(jìn)給速度、主軸：T，F(xiàn)，S數(shù)控機(jī)床及編程第1章緒論274、伺服系統(tǒng)由驅(qū)動(dòng)器、驅(qū)動(dòng)電機(jī)及檢測(cè)元件組成，并與機(jī)床上的執(zhí)行部件和機(jī)械傳動(dòng)部件組成數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)。它的作用是把來(lái)自數(shù)控裝置的脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成機(jī)床移動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)。對(duì)于步進(jìn)電機(jī)來(lái)說(shuō)，每一個(gè)脈沖信號(hào)使電機(jī)轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)角度，進(jìn)而帶動(dòng)機(jī)床移動(dòng)部件移動(dòng)一個(gè)微小距離。每個(gè)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行部件都有相應(yīng)的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，整個(gè)機(jī)床的性能主要取決于伺服系統(tǒng)。脈沖當(dāng)量：每一個(gè)脈沖信號(hào)使機(jī)床移動(dòng)部件移動(dòng)的位移量。常用的脈沖當(dāng)量為0.001mm/脈沖。數(shù)控機(jī)床及編程第1章緒論28圖1.4130BYG永磁感應(yīng)子式步進(jìn)電機(jī)圖1.6步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器

圖1.5驅(qū)動(dòng)器接線實(shí)物圖金壇四海電機(jī)（步進(jìn)電機(jī)及驅(qū)動(dòng)器）數(shù)控機(jī)床及編程第1章緒論29圖1.7步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器連接示意圖數(shù)控機(jī)床及編程第1章緒論30圖1.8伺服電機(jī)及驅(qū)動(dòng)器實(shí)物圖數(shù)控機(jī)床及編程第1章緒論31

圖1.9伺服電機(jī)及驅(qū)動(dòng)器連接實(shí)物圖數(shù)控機(jī)床及編程第1章緒論325、位置反饋系統(tǒng)（檢測(cè)反饋系統(tǒng)）伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)角位移的反饋、數(shù)控機(jī)床執(zhí)行機(jī)構(gòu)(工作臺(tái))的位移反饋。包括光柵、旋轉(zhuǎn)編碼器、激光測(cè)距儀、磁柵等。反饋裝置把檢測(cè)結(jié)果轉(zhuǎn)化為電信號(hào)反饋給數(shù)控裝置，通過(guò)比較，計(jì)算實(shí)際位置與指令位置之間的偏差，并發(fā)出偏差指令控制執(zhí)行部件的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。反饋系統(tǒng)包括半閉環(huán)、閉環(huán)兩種系統(tǒng)。數(shù)控機(jī)床及編程第1章緒論336、機(jī)床的機(jī)械部件主運(yùn)動(dòng)部件進(jìn)給部件（工作臺(tái)、刀架）基礎(chǔ)支承件（床身、立柱等）輔助部分，如液壓、氣動(dòng)、冷卻和潤(rùn)滑部分等儲(chǔ)備刀具的刀庫(kù)，自動(dòng)換刀裝置(ATC)

對(duì)于加工中心類的數(shù)控機(jī)床，還有存放刀具的刀庫(kù)、交換刀具的機(jī)械手等部件，數(shù)控機(jī)床機(jī)械部件的組成與普通機(jī)床相似，但傳動(dòng)結(jié)構(gòu)要求更為簡(jiǎn)單，在精度、剛度、抗震性等方面要求更高，而且其傳動(dòng)和變速系統(tǒng)更便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化擴(kuò)展。數(shù)控機(jī)床及編程第1章緒論34機(jī)床本體

運(yùn)動(dòng)控制裝置輔助控制及主程序編制

數(shù)控裝置

CNC輸入裝置置檢測(cè)裝置伺服驅(qū)動(dòng)及位圖1-2數(shù)控機(jī)床的組成輸出裝置進(jìn)給運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)主運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)輔助機(jī)構(gòu)可編程邏輯控制器數(shù)控機(jī)床及編程第1章緒論35二、工作步驟（合上書(shū)，閉上眼睛想半分鐘）在數(shù)控機(jī)床上加工零件要經(jīng)過(guò)以下的步驟：（1）準(zhǔn)備階段根據(jù)加工零件的圖紙，確定有關(guān)加工數(shù)據(jù)（刀具軌跡坐標(biāo)點(diǎn)、加工的切削用量、刀具尺寸信息等）。根據(jù)工藝方案、選用的夾具、刀具的類型等選擇有關(guān)其他輔助信息。（2）編程階段

根據(jù)加工工藝信息，用機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)能識(shí)別的語(yǔ)言編寫(xiě)數(shù)控加工程序（對(duì)加工工藝過(guò)程的描述），并填寫(xiě)程序單。（3）準(zhǔn)備信息載體

根據(jù)已編好的程序單，將程序存放在信息載體（穿孔帶、磁帶、磁盤(pán)等）上，通過(guò)信息載體將全部加工信息傳給數(shù)控系統(tǒng)。若數(shù)控加工機(jī)床與計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)時(shí)，可直接將信息載入數(shù)控系統(tǒng)。（4）加工階段當(dāng)執(zhí)行程序時(shí)，機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)（CNC）將加工程序語(yǔ)句譯碼、運(yùn)算，轉(zhuǎn)換成驅(qū)動(dòng)各運(yùn)動(dòng)部件的動(dòng)作指令，在系統(tǒng)的統(tǒng)一協(xié)調(diào)下驅(qū)動(dòng)各運(yùn)動(dòng)部件的適時(shí)運(yùn)動(dòng)，自動(dòng)完成對(duì)工件的加工。數(shù)控機(jī)床及編程第1章緒論36數(shù)控機(jī)床的品種很多，根據(jù)其控制原理、功能和組成，可以從幾個(gè)不同的角度進(jìn)行分類：一、按工藝用途分類：數(shù)控機(jī)床是從普通機(jī)床的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，各種類型的數(shù)控機(jī)床基本上起源于同類型的普通機(jī)床，按工藝用途分為：1)數(shù)控車床（NCLathe）2)數(shù)控銑床（NCMillingMachine）3)加工中心（MachineCenter）4)數(shù)控鉆床（NCDrillingMachine）5)數(shù)控鏜床（NCBoringMachine）6)數(shù)控磨床數(shù)控平面磨床（NCSurfaceGrindingMachine）、數(shù)控外圓磨床（NCExternalGrindingMachine）、數(shù)控輪廓磨床（NCContourGrindingMachine）、數(shù)控坐標(biāo)磨床（NCJigGrindingMachine）、數(shù)控工具磨床（NCToolGrindingMachine）7)數(shù)控電火花加工機(jī)床（NCDiesinkingElectricDischargeMachine）（NCEDMMachine）8)數(shù)控線切割機(jī)床（NCWireElectricDischargeMachine）9)數(shù)控激光加工機(jī)床（NCLaserBeamMachine）10)數(shù)控沖床（NCPunchingMachineorPunchingPress）11)數(shù)控超聲波加工機(jī)床（NCUltrasonicMachine）12)數(shù)控齒輪加工機(jī)床（NCGearHollingMachine）13)并聯(lián)機(jī)床還有數(shù)控等離子切割機(jī)，數(shù)控火焰切割機(jī)、數(shù)控折彎?rùn)C(jī)、數(shù)控彎管機(jī)、數(shù)控水切割機(jī)、三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)等等。1.3數(shù)控機(jī)床的分類及應(yīng)用范圍數(shù)控機(jī)床及編程第1章緒論37二、按運(yùn)動(dòng)方式分類：1)點(diǎn)位控制系統(tǒng)（PositioningControl）只控制刀具從一點(diǎn)移到另一點(diǎn)的位置，而在移動(dòng)過(guò)程中不進(jìn)行切削加工，如坐標(biāo)鏜床、鉆床和沖床等。要求坐標(biāo)位置有較高的定位精度，為提高生產(chǎn)效率，采用機(jī)床設(shè)定的最高進(jìn)給速度進(jìn)行定位運(yùn)動(dòng)，在接近定位點(diǎn)前要進(jìn)行分級(jí)或連續(xù)降速，以便低速趨近終點(diǎn)，從而減少運(yùn)動(dòng)部件的慣性過(guò)沖和因此引起的定位誤差。在定位移動(dòng)過(guò)程中不進(jìn)行切削加工，因此對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡沒(méi)有任何要求。2)直線控制系統(tǒng)（Straight－LineControl）直線控制系統(tǒng)是控制刀具或基礎(chǔ)工作臺(tái)以一定速度，沿平行于某一坐標(biāo)軸方向，由一個(gè)位置到另一位置的精確移動(dòng)。也稱點(diǎn)位直線移動(dòng)控制系統(tǒng)。3)輪廓控制系統(tǒng)（ContourControl）(又稱連續(xù)控制或多坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)控制)是對(duì)兩個(gè)或兩個(gè)以上的坐標(biāo)軸同時(shí)進(jìn)行控制(二軸、二軸半、三軸、四軸、五軸聯(lián)動(dòng))，它不僅要控制機(jī)床移動(dòng)部件的起點(diǎn)和終點(diǎn)坐標(biāo)，而且要控制整個(gè)加工過(guò)程的每一點(diǎn)的速度、方向和位移量，即要控制加工的軌跡，加工出要求的輪廓。運(yùn)動(dòng)軌跡是任意斜率的直線、圓弧、螺旋線等。這類機(jī)床的數(shù)控裝置的功能是最齊全的，能夠進(jìn)行兩坐標(biāo)甚至多坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)的控制，也能夠進(jìn)行點(diǎn)位和直線控制。除了少數(shù)專用的數(shù)控機(jī)床，如數(shù)控鉆床、沖床等以外，現(xiàn)代的數(shù)控機(jī)床都具有輪廓控制功能。數(shù)控機(jī)床及編程第1章緒論38圖1.12直線控制數(shù)控機(jī)床加工示意圖圖1.11點(diǎn)位控制數(shù)控機(jī)床加工示意圖

移動(dòng)時(shí)不加工圖1.13輪廓控制數(shù)控機(jī)床加工示意圖數(shù)控機(jī)床及編程第1章緒論39三、按控制方式分類：實(shí)際上是按有無(wú)反饋及反饋的位置來(lái)分：1）開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)（OpenLoopControl）

指不帶反饋的控制系統(tǒng)，系統(tǒng)內(nèi)沒(méi)有位置反饋元件，通常采用步進(jìn)電機(jī)作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)。輸入的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)數(shù)控系統(tǒng)的運(yùn)算，發(fā)出指令脈沖，通過(guò)環(huán)形分配器和驅(qū)動(dòng)電路，使步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)步距角，再經(jīng)過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)工作臺(tái)移動(dòng)一個(gè)脈沖當(dāng)量的距離。移動(dòng)部件的移動(dòng)速度和位移由輸入脈沖的頻率和脈沖個(gè)數(shù)決定的。圖1.14開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床及編程第1章緒論402)半閉環(huán)控制系統(tǒng)(Semi-closedLoopControl)在驅(qū)動(dòng)電機(jī)端部或在傳動(dòng)絲杠端部安裝角位移檢測(cè)裝置（光電編碼器或感應(yīng)同步器），通過(guò)檢測(cè)電機(jī)或絲杠的轉(zhuǎn)角間接測(cè)量執(zhí)行部件的實(shí)際位置或位移，然后反饋到數(shù)控系統(tǒng)中。獲得比開(kāi)環(huán)系統(tǒng)更高的精度，但它的位移精度比閉環(huán)系統(tǒng)的要低，與閉環(huán)系統(tǒng)相比，易于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。慣性較大的機(jī)床移動(dòng)部件不包括在檢測(cè)范圍內(nèi)。圖1.15半閉環(huán)控制系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床及編程第1章緒論413)閉環(huán)控制系統(tǒng)(ClosedLoopControl)在機(jī)床移動(dòng)部件上直接接有檢測(cè)裝置，將測(cè)得的結(jié)果直接反饋到數(shù)控系統(tǒng)中。實(shí)際上是將位移指令值與位置檢測(cè)裝置測(cè)得的實(shí)際位置反饋信號(hào)，實(shí)時(shí)進(jìn)行比較，根據(jù)其差值進(jìn)行控制，使移動(dòng)部件按照實(shí)際的要求運(yùn)動(dòng)，最終實(shí)現(xiàn)精確定位。具體的講解見(jiàn)第四章伺服系統(tǒng)圖1.16閉環(huán)控制系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床及編程第1章緒論424、按照功能水平分類數(shù)控機(jī)床按功能水平可分為低檔、中檔、高檔數(shù)控機(jī)床，各檔次數(shù)控機(jī)床的功能如表1-1所示。表1-1數(shù)控機(jī)床分類表

檔次功能低檔數(shù)控機(jī)床中擋數(shù)控機(jī)床高檔數(shù)控機(jī)床進(jìn)給當(dāng)量和進(jìn)給速度進(jìn)給當(dāng)量為10μm，進(jìn)給速度在8—15m／min進(jìn)給當(dāng)量為1μm，進(jìn)給速度為15—24m／min進(jìn)給當(dāng)量為0.1μm，進(jìn)給速度為15—100m／min伺服進(jìn)給系統(tǒng)開(kāi)環(huán)、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)半閉環(huán)直流伺服系統(tǒng)或交流伺服系統(tǒng)閉環(huán)伺服系統(tǒng)、電機(jī)主軸、直線電機(jī)聯(lián)動(dòng)軸數(shù)2—3軸3—4軸3軸以上通信功能無(wú)RS232或DNC接口RS232、RS485、DNC、MAP接口顯示功能數(shù)碼管顯示或簡(jiǎn)單的CRT字符顯示功能較齊全的CRT顯示或液晶顯示功能齊全的CRT（三維動(dòng)態(tài)圖形顯示）內(nèi)裝PLC無(wú)有有強(qiáng)功能的PLC，有軸控制的擴(kuò)展功能主CPU8位CPU或16位CPU由16位CPU向32位CPU過(guò)渡32位CPU向64位CPU發(fā)展數(shù)控機(jī)床及編程第1章緒論43四、主要數(shù)控機(jī)床介紹數(shù)控車床：包括主軸、溜板、刀架等。數(shù)控系統(tǒng)包括顯示器、控制面板、強(qiáng)電控制系統(tǒng)等。數(shù)控車床一般具有兩軸聯(lián)動(dòng)功能，Z軸是與主軸平行方向的運(yùn)動(dòng)軸，X軸是在水平面內(nèi)與主軸垂直方向的運(yùn)動(dòng)軸。遠(yuǎn)離工件方向?yàn)檩S的正向。另外在最新的車銑加工中心，還增加了一個(gè)C軸，可用于工件的分度功能，在刀架中安放銑刀，對(duì)工件進(jìn)行銑加工。還可以增加Y軸。刀具超過(guò)12把稱為車削中心。主要加工盤(pán)套類零件。加工中心上，一次裝夾，可以完成材料得車、銑、鉆、鏜加工。數(shù)控機(jī)床及編程第1章緒論44數(shù)控機(jī)床及編程第1章緒論45數(shù)控機(jī)床及編程第1章緒論46數(shù)控銑床：適于加工三維復(fù)雜曲面，在汽車、航空航天、模具等行業(yè)被廣泛采用?？煞譃閿?shù)控立式銑床、數(shù)控臥式銑床、數(shù)控仿形銑床等。數(shù)控機(jī)床及編程第1章緒論47數(shù)控機(jī)床及編程第1章緒論48加工中心：一般認(rèn)為帶有自動(dòng)刀具交換裝置（ATC）的數(shù)控鏜銑床，稱為加工中心?？梢赃M(jìn)行銑、鏜、鉆、擴(kuò)、鉸、攻絲等多種工序加工。不能包括磨削功能，因?yàn)槲⒓?xì)的磨粒可能進(jìn)入機(jī)床導(dǎo)軌，從而破壞機(jī)床的精度。而磨床上有特殊的保護(hù)措施。加工中心可分為立式加工中心、臥式加工中心。立式的主軸是垂直方向的，臥式的主軸是水平方向的。數(shù)控機(jī)床及編程第1章緒論491.箱體類零件2.復(fù)雜曲面3.異形件4.盤(pán)、套、板類零件主要加工對(duì)象：