數(shù)控編程基本知識(shí)

數(shù)控編程基本知識(shí)第一頁(yè)，共八十頁(yè)，編輯于2023年，星期三第1章數(shù)控機(jī)床基本知識(shí)1.1數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生與發(fā)展1.2數(shù)控機(jī)床的組成結(jié)構(gòu)及工作原理1.3數(shù)控機(jī)床的分類第二頁(yè)，共八十頁(yè)，編輯于2023年，星期三1.1數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生與發(fā)展隨著社會(huì)生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，各類工業(yè)新產(chǎn)品層出不窮。機(jī)械制造產(chǎn)業(yè)作為國(guó)民工業(yè)的基礎(chǔ)，其產(chǎn)品更是日趨精密復(fù)雜，特別是在宇航、航海、軍事等領(lǐng)域所需的機(jī)械零件，精度要求更高，形狀更為復(fù)雜且往往批量較小，加工這類產(chǎn)品需要經(jīng)常改裝或調(diào)整設(shè)備，第三頁(yè)，共八十頁(yè)，編輯于2023年，星期三普通機(jī)床或?qū)I(yè)化程度高的自動(dòng)化機(jī)床顯然無(wú)法適應(yīng)這些要求。同時(shí)，隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日益加劇，企業(yè)生產(chǎn)也迫切需要進(jìn)一步提高其生產(chǎn)效率，提高產(chǎn)品質(zhì)量及降低生產(chǎn)成本。一種新型的生產(chǎn)設(shè)備——數(shù)控機(jī)床就應(yīng)運(yùn)而生了。第四頁(yè)，共八十頁(yè)，編輯于2023年，星期三自從20世紀(jì)中葉數(shù)控技術(shù)創(chuàng)立以來(lái)，它給機(jī)械制造業(yè)帶來(lái)了革命性的變化?，F(xiàn)在數(shù)控技術(shù)已成為制造業(yè)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、柔性化、集成化生產(chǎn)的基礎(chǔ)技術(shù)，現(xiàn)代的CAD/CAM，F(xiàn)MS和CIMS、敏捷制造和智能制造等，都是建立在數(shù)控技術(shù)之上；第五頁(yè)，共八十頁(yè)，編輯于2023年，星期三數(shù)控技術(shù)是提高產(chǎn)品質(zhì)量、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率必不可少的物質(zhì)手段；基于它的相關(guān)產(chǎn)業(yè)是體現(xiàn)國(guó)家綜合國(guó)力水平的重要基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè)；專家們預(yù)言:二十一世紀(jì)機(jī)械制造業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)，其實(shí)質(zhì)是數(shù)控技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)。第六頁(yè)，共八十頁(yè)，編輯于2023年，星期三1.1.1數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生帕森斯公司正式接受委托，與麻省理工學(xué)院伺服機(jī)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室（ServoMechanismLaboratoryoftheMassachusettsInstituteofTechnology）合作，于1952年試制成功世界上第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床試驗(yàn)性樣機(jī)。1959年，美國(guó)克耐·杜列克公司（Keaney&Trecker）首次成功開發(fā)了加工中心（MachiningCenter）。第七頁(yè)，共八十頁(yè)，編輯于2023年，星期三1.1.2數(shù)控機(jī)床的發(fā)展簡(jiǎn)況第1代數(shù)控機(jī)床：1952年～1959年采用電子管元件構(gòu)成的專用數(shù)控裝置（NC）。第2代數(shù)控機(jī)床：從1959年開始采用晶體管電路的NC系統(tǒng)。第3代數(shù)控機(jī)床：從1965年開始采用小、中規(guī)模集成電路的NC系統(tǒng)。第八頁(yè)，共八十頁(yè)，編輯于2023年，星期三第4代數(shù)控機(jī)床：從1970年開始采用大規(guī)模集成電路的小型通用電子計(jì)算機(jī)控制的系統(tǒng)（CNC）。第5代數(shù)控機(jī)床：從1974年開始采用微型計(jì)算機(jī)控制的系統(tǒng)（MNC）。第九頁(yè)，共八十頁(yè)，編輯于2023年，星期三數(shù)字控制（NumericalControlNC）是一種借助數(shù)字、字符或其它符號(hào)對(duì)某一工作過(guò)程（如加工、測(cè)量、裝配等）進(jìn)行可編程控制的自動(dòng)化方法。數(shù)控技術(shù)（NumericalControlTechnology）采用數(shù)字控制的方法對(duì)某一工作過(guò)程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的技術(shù)。第十頁(yè)，共八十頁(yè)，編輯于2023年，星期三數(shù)控機(jī)床（NumericalControlMachineTools）是采用數(shù)字控制技術(shù)對(duì)機(jī)床的加工過(guò)程進(jìn)行自動(dòng)控制的一類機(jī)床。它數(shù)控技術(shù)典型應(yīng)用的例子。數(shù)控系統(tǒng)（NumericalControlSystem）實(shí)現(xiàn)數(shù)字控制的裝置。計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)（ComputerNumericalControlCNC）以計(jì)算機(jī)為核心的數(shù)控系統(tǒng)。第十一頁(yè)，共八十頁(yè)，編輯于2023年，星期三1．計(jì)算機(jī)直接數(shù)控系統(tǒng)所謂計(jì)算機(jī)直接數(shù)控（DirectNumericalControl，DNC）系統(tǒng)，即使用一臺(tái)計(jì)算機(jī)為數(shù)臺(tái)數(shù)控機(jī)床進(jìn)行自動(dòng)編程，編程結(jié)果直接通過(guò)數(shù)據(jù)線輸送到各臺(tái)數(shù)控機(jī)床的控制箱。第十二頁(yè)，共八十頁(yè)，編輯于2023年，星期三2．柔性制造系統(tǒng)柔性制造系統(tǒng)（FlexibleManufacturingSystem，F(xiàn)MS）也叫做計(jì)算機(jī)群控自動(dòng)線，它是將一群數(shù)控機(jī)床用自動(dòng)傳送系統(tǒng)連接起來(lái)，并置于一臺(tái)計(jì)算機(jī)的統(tǒng)一控制之下，形成一個(gè)用于制造的整體。第十三頁(yè)，共八十頁(yè)，編輯于2023年，星期三3．計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（Computer-IntegratedManufacturingSystem，CIMS），是指用最先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)，控制從定貨、設(shè)計(jì)、工藝、制造到銷售的全過(guò)程，以實(shí)現(xiàn)信息系統(tǒng)一體化的高效率的柔性集成制造系統(tǒng)。第十四頁(yè)，共八十頁(yè)，編輯于2023年，星期三1.1.3我國(guó)數(shù)控機(jī)床發(fā)展概況1958年開始并試制成功第一臺(tái)電子管數(shù)控機(jī)床。1965年開始研制晶體管數(shù)控系統(tǒng)，直到20世紀(jì)60年代末至70年代初成功。從20世紀(jì)80年代開始，先后從日本、美國(guó)、德國(guó)等國(guó)家引進(jìn)先進(jìn)的數(shù)控技術(shù)。如北京機(jī)床研究所從日本FANUC公司引進(jìn)FANUC3、FANUC5、FANUC6、FANUC7系列產(chǎn)品的制造技術(shù)；上海機(jī)床研究所引進(jìn)美國(guó)GE公司的MTC-1數(shù)控系統(tǒng)等。第十五頁(yè)，共八十頁(yè)，編輯于2023年，星期三1.1.4數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì)從數(shù)控機(jī)床技術(shù)水平看，高精度、高速度、高柔性、多功能和高自動(dòng)化是數(shù)控機(jī)床的重要發(fā)展趨勢(shì)。數(shù)控系統(tǒng)都采用了16位和32位微處理器，標(biāo)準(zhǔn)總線及軟件模塊和硬件模塊結(jié)構(gòu)，內(nèi)存容量擴(kuò)大到1MB以上，機(jī)床分辨率可達(dá)0.1m，高速進(jìn)給可達(dá)100m/min，控制軸數(shù)可達(dá)16個(gè)。第十六頁(yè)，共八十頁(yè)，編輯于2023年，星期三

數(shù)控系統(tǒng)與數(shù)控機(jī)床的組成第十七頁(yè)，共八十頁(yè)，編輯于2023年，星期三操作面板它是操作人員與數(shù)控裝置進(jìn)行信息交流的工具。組成：按鈕站、狀態(tài)燈、按鍵陣列（功能與計(jì)算機(jī)鍵盤一樣）和顯示器；。它是數(shù)控機(jī)床特有部件。第十八頁(yè)，共八十頁(yè)，編輯于2023年，星期三控制介質(zhì)與輸入輸出設(shè)備控制介質(zhì)是記錄零件加工程序的媒介輸入輸出設(shè)備是CNC系統(tǒng)與外部設(shè)備進(jìn)行交互裝置。交互的信息通常是零件加工程序。即將編制好的記錄在控制介質(zhì)上的零件加工程序輸入CNC系統(tǒng)或?qū)⒄{(diào)試好了的零件加工程序通過(guò)輸出設(shè)備存放或記錄在相應(yīng)的控制介質(zhì)上。數(shù)控機(jī)床常用的控制介質(zhì)和輸入輸出設(shè)備見(jiàn)表1：第十九頁(yè)，共八十頁(yè)，編輯于2023年，星期三表1控制介質(zhì)和輸入輸出設(shè)備表第二十頁(yè)，共八十頁(yè)，編輯于2023年，星期三通訊現(xiàn)代的數(shù)控系統(tǒng)除采用輸入輸出設(shè)備進(jìn)行信息交換外，一般都具有用通訊方式進(jìn)行信息交換的能力。它們是實(shí)現(xiàn)CAD/CAM的集成、FMS和CIMS的基本技術(shù)。采用的方式有：串行通訊（RS-232等串口）、自動(dòng)控制專用接口和規(guī)范（DNC方式，MAP協(xié)議等)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（internet，LAN等）。第二十一頁(yè)，共八十頁(yè)，編輯于2023年，星期三2．?dāng)?shù)控系統(tǒng)數(shù)控裝置是一種控制系統(tǒng)，是數(shù)控機(jī)床的中心環(huán)節(jié)。它能自動(dòng)閱讀輸入載體上事先給定的數(shù)字，并將其譯碼，從而使機(jī)床進(jìn)給并加工零件，數(shù)控系統(tǒng)通常由輸入裝置、控制器、運(yùn)算器和輸出裝置4大部分組成。第二十二頁(yè)，共八十頁(yè)，編輯于2023年，星期三CNC裝置(CNC單元)組成：計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、位置控制板、PLC接口板，通訊接口板、特殊功能模塊以及相應(yīng)的控制軟件。作用：根據(jù)輸入的零件加工程序進(jìn)行相應(yīng)的處理（如運(yùn)動(dòng)軌跡處理、機(jī)床輸入輸出處理等），然后輸出控制命令到相應(yīng)的執(zhí)行部件(伺服單元、驅(qū)動(dòng)裝置和PLC等)，所有這些工作是由CNC裝置內(nèi)硬件和軟件協(xié)調(diào)配合，合理組織，使整個(gè)系統(tǒng)有條不紊地進(jìn)行工作的。CNC裝置是CNC系統(tǒng)的核心。第二十三頁(yè)，共八十頁(yè)，編輯于2023年，星期三3.伺服單元、驅(qū)動(dòng)裝置和測(cè)量裝置伺服單元和驅(qū)動(dòng)裝置主軸伺服驅(qū)動(dòng)裝置和主軸電機(jī)進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)裝置和進(jìn)給電機(jī)測(cè)量裝置位置和速度測(cè)量裝置。以實(shí)現(xiàn)進(jìn)給伺服系統(tǒng)的閉環(huán)控制。第二十四頁(yè)，共八十頁(yè)，編輯于2023年，星期三作用：保證靈敏、準(zhǔn)確地跟蹤C(jī)NC裝置指令：進(jìn)給運(yùn)動(dòng)指令：實(shí)現(xiàn)零件加工的成形運(yùn)動(dòng)（速度和位置控制）。主軸運(yùn)動(dòng)指令，實(shí)現(xiàn)零件加工的切削運(yùn)動(dòng)（速度控制）第二十五頁(yè)，共八十頁(yè)，編輯于2023年，星期三4．輔助控制系統(tǒng)PLC、機(jī)床I/O電路和裝置PLC(ProgrammableLogicController)：用于完成與邏輯運(yùn)算有關(guān)順序動(dòng)作的I/O控制，它由硬件和軟件組成；機(jī)床I/O電路和裝置：實(shí)現(xiàn)I/O控制的執(zhí)行部件(由繼電器、電磁閥、行程開關(guān)、接觸器等組成的邏輯電路；第二十六頁(yè)，共八十頁(yè)，編輯于2023年，星期三功能：接受CNC的M、S、T指令，對(duì)其進(jìn)行譯碼并轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)，控制輔助裝置完成機(jī)床相應(yīng)的開關(guān)動(dòng)作接受操作面板和機(jī)床側(cè)的I/O信號(hào)，送給CNC裝置，經(jīng)其處理后，輸出指令控制CNC系統(tǒng)的工作狀態(tài)和機(jī)床的動(dòng)作。第二十七頁(yè)，共八十頁(yè)，編輯于2023年，星期三5．機(jī)床主體數(shù)控機(jī)床的主體，是實(shí)現(xiàn)制造加工的執(zhí)行部件。組成：由主運(yùn)動(dòng)部件、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)部件（工作臺(tái)、拖板以及相應(yīng)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)）、支承件（立柱、床身等）以及特殊裝置（刀具自動(dòng)交換系統(tǒng)工件自動(dòng)交換系統(tǒng)）和輔助裝置（如排屑裝置等）。第二十八頁(yè)，共八十頁(yè)，編輯于2023年，星期三1.2.2數(shù)控機(jī)床的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)部件1．伺服系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)（1）步進(jìn)電動(dòng)機(jī)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)通常用于開環(huán)伺服系統(tǒng)機(jī)床。第二十九頁(yè)，共八十頁(yè)，編輯于2023年，星期三開環(huán)伺服系統(tǒng)沒(méi)有位置測(cè)量裝置，信號(hào)流是單向的（數(shù)控裝置→進(jìn)給系統(tǒng)），故系統(tǒng)穩(wěn)定性好。電機(jī)機(jī)械執(zhí)行部件A相、B相C相、…f、nCNC插補(bǔ)指令脈沖頻率f脈沖個(gè)數(shù)n換算脈沖環(huán)形分配變換功率放大第三十頁(yè)，共八十頁(yè)，編輯于2023年，星期三開環(huán)伺服系統(tǒng)特點(diǎn)：1.無(wú)位置反饋，精度相對(duì)閉環(huán)系統(tǒng)來(lái)講不高，其精度主要取決于伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的性能和精度。2.一般以功率步進(jìn)電機(jī)作為伺服驅(qū)動(dòng)元件。3.這類系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作穩(wěn)定、調(diào)試方便、維修簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，在精度和速度要求不高、驅(qū)動(dòng)力矩不大的場(chǎng)合得到廣泛應(yīng)用。一般用于經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床。第三十一頁(yè)，共八十頁(yè)，編輯于2023年，星期三（2）直流和交流伺服電動(dòng)機(jī)直流和交流伺服電動(dòng)機(jī)通常用于半閉環(huán)和閉環(huán)伺服系統(tǒng)機(jī)床。第三十二頁(yè)，共八十頁(yè)，編輯于2023年，星期三半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)的位置采樣點(diǎn)如圖所示，是從驅(qū)動(dòng)裝置(常用伺服電機(jī))或絲杠引出，采樣旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行檢測(cè)，不是直接檢測(cè)運(yùn)動(dòng)部件的實(shí)際位置。位置控制調(diào)節(jié)器速度控制調(diào)節(jié)與驅(qū)動(dòng)檢測(cè)與反饋單元位置控制單元速度控制單元++--電機(jī)機(jī)械執(zhí)行部件實(shí)際位置反饋實(shí)際速度反饋第三十三頁(yè)，共八十頁(yè)，編輯于2023年，星期三半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)特點(diǎn)：1.半閉環(huán)環(huán)路內(nèi)不包括或只包括少量機(jī)械傳動(dòng)環(huán)節(jié)，因此可獲得穩(wěn)定的控制性能，其系統(tǒng)的穩(wěn)定性雖不如開環(huán)系統(tǒng)，但比閉環(huán)要好。2.由于絲杠的螺距誤差和齒輪間隙引起的運(yùn)動(dòng)誤差難以消除。因此，其精度較閉環(huán)差，較開環(huán)好。但可對(duì)這類誤差進(jìn)行補(bǔ)償，因而仍可獲得滿意的精度。3.半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、調(diào)試方便、精度也較高，因而在現(xiàn)代CNC機(jī)床中得到了廣泛應(yīng)用。第三十四頁(yè)，共八十頁(yè)，編輯于2023年，星期三全閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)全閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)的位置采樣點(diǎn)如圖的虛線所示，直接對(duì)運(yùn)動(dòng)部件的實(shí)際位置進(jìn)行檢測(cè)。位置控制調(diào)節(jié)器速度控制調(diào)節(jié)與驅(qū)動(dòng)檢測(cè)與反饋單元位置控制單元速度控制單元++--電機(jī)機(jī)械執(zhí)行部件CNC插補(bǔ)指令實(shí)際位置反饋實(shí)際速度反饋第三十五頁(yè)，共八十頁(yè)，編輯于2023年，星期三全閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)的特點(diǎn)：1.從理論上講，可以消除整個(gè)驅(qū)動(dòng)和傳動(dòng)環(huán)節(jié)的誤差、間隙和失動(dòng)量。具有很高的位置控制精度。2.由于位置環(huán)內(nèi)的許多機(jī)械傳動(dòng)環(huán)節(jié)的摩擦特性、剛性和間隙都是非線性的，故很容易造成系統(tǒng)的不穩(wěn)定，使閉環(huán)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝和調(diào)試都相當(dāng)困難。3.該系統(tǒng)主要用于精度要求很高的鏜銑床、超精車床、超精磨床以及較大型的數(shù)控機(jī)床等。第三十六頁(yè)，共八十頁(yè)，編輯于2023年，星期三2．位置檢測(cè)裝置檢測(cè)裝置是把位移和速度測(cè)量信號(hào)作為反饋信號(hào)，并將反饋信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字送回計(jì)算機(jī)，和脈沖指令信號(hào)相比較，以控制驅(qū)動(dòng)元件正確運(yùn)轉(zhuǎn)。第三十七頁(yè)，共八十頁(yè)，編輯于2023年，星期三（1）感應(yīng)同步器感應(yīng)同步器是一種電磁式的高精度位移檢測(cè)元件，按其結(jié)構(gòu)方式的不同可分為直線式和旋轉(zhuǎn)式兩種，前者用于長(zhǎng)度測(cè)量，后者用于角度測(cè)量。感應(yīng)同步器的特點(diǎn)是：精度高，工作可靠，抗干擾性強(qiáng)，維護(hù)簡(jiǎn)單，壽命長(zhǎng)，可測(cè)量長(zhǎng)距離位置，成本低，易于批量生產(chǎn)。第三十八頁(yè)，共八十頁(yè)，編輯于2023年，星期三（2）光柵光柵就是在一塊長(zhǎng)條形的光學(xué)玻璃上均勻地刻劃很多條與運(yùn)動(dòng)方向垂直的條紋，條紋之間的距離成為柵距。光柵測(cè)量裝置是一種非接觸式測(cè)量，利用光路減少了機(jī)械誤差，具有精度高，響應(yīng)速度快等特點(diǎn)，因此是數(shù)控機(jī)床和數(shù)顯系統(tǒng)常用的檢測(cè)元件。第三十九頁(yè)，共八十頁(yè)，編輯于2023年，星期三（3）磁柵磁柵是用電磁的方法計(jì)算磁波數(shù)目的一種位置檢測(cè)元件，磁柵測(cè)量裝置由磁性標(biāo)尺、讀取磁頭和檢測(cè)電路組成。磁柵位置檢測(cè)電路的特點(diǎn)是：容易制造，檢測(cè)精度高（能達(dá)到每米±3m），安裝使用方便，對(duì)環(huán)境條件要求較低，若磁性標(biāo)尺膨脹系數(shù)與機(jī)床一致，可在一般車間使用。由于磁頭與磁柵為有接觸的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，因而有磨損，使用壽命受到一定的限制。一般使用壽命可達(dá)到5年，涂上保護(hù)膜后壽命則可進(jìn)一步延長(zhǎng)。第四十頁(yè)，共八十頁(yè)，編輯于2023年，星期三（4）旋轉(zhuǎn)變壓器旋轉(zhuǎn)變壓器是一種角位移檢測(cè)元件，由定子和轉(zhuǎn)子組成，分為有刷和無(wú)刷兩種形式。有刷旋轉(zhuǎn)變壓器定子和轉(zhuǎn)子均為兩相交流分布繞組。數(shù)控機(jī)床檢測(cè)裝置主要使用無(wú)刷旋轉(zhuǎn)變壓器，因?yàn)闊o(wú)刷旋轉(zhuǎn)變壓器具有可靠性高、壽命長(zhǎng)、體積小、不用維修以及輸出信號(hào)大、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。第四十一頁(yè)，共八十頁(yè)，編輯于2023年，星期三（5）脈沖編碼器脈沖編碼器是把機(jī)械轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)化為電脈沖的一種常用角位移傳感器。（6）測(cè)速發(fā)電機(jī)測(cè)速發(fā)電機(jī)是速度反饋元件，相當(dāng)于一臺(tái)永磁式直流電動(dòng)機(jī)。第四十二頁(yè)，共八十頁(yè)，編輯于2023年，星期三3．進(jìn)給運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)部件滾珠絲杠螺母副是回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)與直線運(yùn)動(dòng)相互轉(zhuǎn)換的新型理想傳動(dòng)裝置。第四十三頁(yè)，共八十頁(yè)，編輯于2023年，星期三具有如下優(yōu)點(diǎn)。（1）傳動(dòng)效率高。（2）摩擦力小。（3）使用壽命長(zhǎng)。（4）經(jīng)預(yù)緊后可以消除軸向間隙，提高系統(tǒng)的剛度。（5）反向運(yùn)動(dòng)時(shí)無(wú)空行程，可以提高軸向運(yùn)動(dòng)精度。第四十四頁(yè)，共八十頁(yè)，編輯于2023年，星期三4．CRT顯示及其接口5．?dāng)?shù)控機(jī)床通信RS-232接口第四十五頁(yè)，共八十頁(yè)，編輯于2023年，星期三1.2.3數(shù)控機(jī)床的工作原理數(shù)控加工與傳統(tǒng)加工的比較工藝分析數(shù)控加工程序工序卡傳統(tǒng)加工數(shù)控加工第四十六頁(yè)，共八十頁(yè)，編輯于2023年，星期三數(shù)控加工中數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換過(guò)程譯碼刀補(bǔ)處理插補(bǔ)處理PLC控制進(jìn)給伺服系統(tǒng)切削運(yùn)動(dòng)、機(jī)床I/O裝置成形運(yùn)動(dòng)加工程序第四十七頁(yè)，共八十頁(yè)，編輯于2023年，星期三譯碼(解釋)

譯碼程序的主要功能是將用文本格式（通常用ASCII碼）表達(dá)的零件加工程序，以程序段為單位轉(zhuǎn)換成刀補(bǔ)處理程序所要求的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（格式）。該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)用來(lái)描述一個(gè)程序段解釋后的數(shù)據(jù)信息。它主要包括：X、Y、Z等坐標(biāo)值；進(jìn)給速度；主軸轉(zhuǎn)速；G代碼；M代碼；刀具號(hào)；子程序處理和循環(huán)調(diào)用處理等數(shù)據(jù)或標(biāo)志的存放順序和格式。第四十八頁(yè)，共八十頁(yè)，編輯于2023年，星期三刀補(bǔ)處理(計(jì)算刀具中心軌跡)

用戶零件加工程序通常是按零件輪廓編制的，而數(shù)控機(jī)床在加工過(guò)程中控制的是刀具中心軌跡，因此在加工前必須將零件輪廓變換成刀具中心的軌跡。刀補(bǔ)處理就是完成這種轉(zhuǎn)換的程序。第四十九頁(yè)，共八十頁(yè)，編輯于2023年，星期三插補(bǔ)計(jì)算本模塊以系統(tǒng)規(guī)定的插補(bǔ)周期△t定時(shí)運(yùn)行，它將由各種線形（直線，園弧等）組成的零件輪廓，按程序給定的進(jìn)給速度F，實(shí)時(shí)計(jì)算出各個(gè)進(jìn)給軸在△t內(nèi)位移指令（△X1、△Y1、…），并送給進(jìn)給伺服系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)成形運(yùn)動(dòng)。這個(gè)過(guò)程將在下面進(jìn)一步敘述。第五十頁(yè)，共八十頁(yè)，編輯于2023年，星期三數(shù)控系統(tǒng)的主要任務(wù)之一就是控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)按預(yù)定的軌跡運(yùn)動(dòng)。一般情況是已知運(yùn)動(dòng)軌跡的起點(diǎn)坐標(biāo)、終點(diǎn)坐標(biāo)和曲線方程，由數(shù)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)地算出各個(gè)中間點(diǎn)的坐標(biāo)。即需要“插入、補(bǔ)上”運(yùn)動(dòng)軌跡各個(gè)中間點(diǎn)的坐標(biāo)，通常這個(gè)過(guò)程就稱為“插補(bǔ)”。第五十一頁(yè)，共八十頁(yè)，編輯于2023年，星期三數(shù)控加工軌跡控制原理逼近處理圖為欲加工的圓弧軌跡L，起點(diǎn)為P0，終點(diǎn)為PeCNC裝置首先對(duì)圓弧進(jìn)行逼近處理。XLY△Li△Xi△YiT0δP0Pe數(shù)控加工原理圖第五十二頁(yè)，共八十頁(yè)，編輯于2023年，星期三系統(tǒng)按插補(bǔ)時(shí)間⊿t和進(jìn)給速度F的要求，將L分割成若干短直線⊿L1，⊿L2，…，⊿Li，…，這里：⊿Li=F⊿t（i=1，2，…）F：用戶給定的進(jìn)給速度⊿t：數(shù)控系統(tǒng)插補(bǔ)周期XLY△Li△Xi△YiT0δP0Pe數(shù)控加工原理圖第五十三頁(yè)，共八十頁(yè)，編輯于2023年，星期三用直線⊿Li逼近圓弧存在著逼近誤差δ，但只要δ足夠小（⊿Li足夠短），總能滿足零件的加工要求。當(dāng)F為常數(shù)時(shí)，而⊿t對(duì)數(shù)控系統(tǒng)而言恒為常數(shù)，則⊿Li的長(zhǎng)度也為常數(shù)⊿L，只是其斜率與其在L上的位置有關(guān)。XLY△Li△Xi△YiT0δP0Pe數(shù)控加工原理圖第五十四頁(yè)，共八十頁(yè)，編輯于2023年，星期三插補(bǔ)運(yùn)算將⊿Li分解為X軸及Y軸移動(dòng)分量Xi和Yi（在ti時(shí)間內(nèi)），要求滿足：且有：

Fx=Xi/ti

Fy=Yi

/ti⊿Li的斜率和F的分量Fx、Fy以及比值Fx/Fy都在不斷變化。XLY△Li△Xi△YiT0δP0Pe數(shù)控加工原理圖第五十五頁(yè)，共八十頁(yè)，編輯于2023年，星期三指令輸出將計(jì)算出△ti

在時(shí)間內(nèi)的Xi和Yi作為指令輸出給X軸和Y軸，以控制它們聯(lián)動(dòng)。即：Xi

X軸；YiY軸只要能連續(xù)自動(dòng)地控制X，Y兩個(gè)進(jìn)給軸在△ti時(shí)間內(nèi)移動(dòng)量，就可以實(shí)現(xiàn)曲線輪廓零件的加工。第五十六頁(yè)，共八十頁(yè)，編輯于2023年，星期三數(shù)控機(jī)床的確具有普通機(jī)床所不具備的許多優(yōu)點(diǎn)。而且它的應(yīng)用范圍還在不斷擴(kuò)大，但是在目前還不能完全取代普通機(jī)床，也就是說(shuō)，它不能以最經(jīng)濟(jì)的方式來(lái)解決加工制造中所有問(wèn)題。為了更好地說(shuō)明這個(gè)問(wèn)題，有必要先初步了解一下采用數(shù)控機(jī)床加工的優(yōu)缺點(diǎn)。第五十七頁(yè)，共八十頁(yè)，編輯于2023年，星期三數(shù)控加工的優(yōu)點(diǎn)：1.自動(dòng)化程度高，可以減輕工人的體力勞動(dòng)強(qiáng)度。2.加工的零件一致性好，質(zhì)量穩(wěn)定。3.生產(chǎn)效率較高。4.便于產(chǎn)品研制。5.便于實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)輔助制造。第五十八頁(yè)，共八十頁(yè)，編輯于2023年，星期三數(shù)控加工的缺點(diǎn)：任何事物都是兩重性。數(shù)控加工雖有上述各種優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)在某些方面也存在不足之處：1.單位加工成本較高。2.只適宜于多品種小批量或中批量生產(chǎn)（占機(jī)械加工總量70%~80%）。3.加工中的調(diào)整相對(duì)復(fù)雜。4.維修難度大。第五十九頁(yè)，共八十頁(yè)，編輯于2023年，星期三1.3數(shù)控機(jī)床的分類數(shù)控機(jī)床的種類很多，從不同角度對(duì)其進(jìn)行考查，就有不同的分類方法，通常有以下幾種不同的分類方法：第六十頁(yè)，共八十頁(yè)，編輯于2023年，星期三1.3.1按控制系統(tǒng)的特點(diǎn)分類1．點(diǎn)位控制數(shù)控機(jī)床 這類機(jī)床主要有數(shù)控坐標(biāo)鏜床、數(shù)控鉆床、數(shù)控點(diǎn)焊機(jī)和數(shù)控折彎?rùn)C(jī)等，其相應(yīng)的數(shù)控裝置稱為點(diǎn)位控制數(shù)控裝置。第六十一頁(yè)，共八十頁(yè)，編輯于2023年，星期三2．直線控制數(shù)控機(jī)床這類機(jī)床主要有數(shù)控車床、數(shù)控磨床和數(shù)控鏜銑床等，相應(yīng)的數(shù)控裝置稱為直線控制裝置。第六十二頁(yè)，共八十頁(yè)，編輯于2023年，星期三3．輪廓控制數(shù)控機(jī)床屬于這類機(jī)床的有數(shù)控車床、數(shù)控銑床、加工中心等。其相應(yīng)的數(shù)控裝置稱為輪廓控制裝置。輪廓數(shù)控裝置比點(diǎn)位、直線控制裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜得多，功能齊全得多。第六十三頁(yè)，共八十頁(yè)，編輯于2023年，星期三1.3.2按進(jìn)給伺服系統(tǒng)的類型分類1．開環(huán)進(jìn)給伺服系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床 開環(huán)進(jìn)給伺服系統(tǒng)通常不帶有位置檢測(cè)元件，伺服驅(qū)動(dòng)元件一般為步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。第六十四頁(yè)，共八十頁(yè)，編輯于2023年，星期三第六十五頁(yè)，共八十頁(yè)，編輯于2023年，星期三2．閉環(huán)進(jìn)給伺服系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床 閉環(huán)進(jìn)給控制系統(tǒng)帶有位置檢測(cè)元件，隨時(shí)可以檢測(cè)出工作臺(tái)的實(shí)際位移，并反饋給數(shù)控裝置，并與設(shè)定的指令值進(jìn)行比較，利用其差值控制伺服電動(dòng)機(jī)，直至差值為零為止。第六十六頁(yè)，共八十頁(yè)，編輯于2023年，星期三第六十七頁(yè)，共八十頁(yè)，編輯于2023年，星期三3．半閉環(huán)進(jìn)給伺服系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床 半閉環(huán)進(jìn)給伺服系統(tǒng)是將位置檢測(cè)元件安裝在伺服電動(dòng)機(jī)的軸上或滾珠絲杠的端部，不直接反饋機(jī)床的位移量，而是檢測(cè)伺服機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)角，將此信號(hào)反饋給數(shù)控裝置進(jìn)行指令值比較，用差值控制伺服電動(dòng)機(jī)。第六十八頁(yè)，共八十頁(yè)，編輯于2023年，星期三第六十九頁(yè)，共八十頁(yè)，編輯于2023年，星期三1.3.3按工藝用途分類1．金屬切削類數(shù)控機(jī)床金屬切削類數(shù)控機(jī)床包括數(shù)控車床、數(shù)控鉆床、數(shù)控銑床、數(shù)控磨床、數(shù)控鏜床以及加工中心。2．金屬成型類數(shù)控機(jī)床金屬成型類數(shù)控機(jī)床包括數(shù)控折彎?rùn)C(jī)、數(shù)控組合沖床和數(shù)控回轉(zhuǎn)頭壓力機(jī)等。這類機(jī)床起步晚，但目前發(fā)展很快。第七十頁(yè)，共八十頁(yè)，編輯于2023年，星期三3．?dāng)?shù)控特種加工機(jī)床數(shù)控特種加工機(jī)床如數(shù)控線（電極）切割機(jī)床、數(shù)控電火花加工機(jī)床、火焰切割機(jī)和數(shù)控激光切割機(jī)床等。4．其他類型的數(shù)控機(jī)床其他類型的數(shù)控機(jī)床如數(shù)控三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)等。第七十一頁(yè)，共八十頁(yè)，編輯于2023年，星期三

1.3.4按聯(lián)動(dòng)軸數(shù)分2軸聯(lián)動(dòng)（