單元一 數(shù)控機床與加工概述

單元一

數(shù)控機床與加工概述教學(xué)內(nèi)容、重點和難點

（一） 數(shù)控機床概述

（二） 數(shù)控加工概述（三） 數(shù)控機床的插補原理

補充：

數(shù)控機床的組成一、學(xué)習(xí)目標(biāo)了解數(shù)控機床的概念；了解數(shù)控機床的分類；了解數(shù)控技術(shù)的發(fā)展歷程；了解數(shù)控機床加工的特點及適用范圍；了解數(shù)控加工技術(shù)的發(fā)展趨勢；理解數(shù)控加工原理。(一)數(shù)控機床概述數(shù)控技術(shù):

是用數(shù)字信息對機械運動和工作過程進行控制的技術(shù)，數(shù)控裝備是以數(shù)控技術(shù)為代表的新技術(shù)對傳統(tǒng)制造產(chǎn)業(yè)和新興制造業(yè)的滲透形成的機電一體化產(chǎn)品.

二、知識學(xué)習(xí)1.基本概念（1）數(shù)字控制(數(shù)控NC)(NumericalControl)

它是指用數(shù)字化信號對機床運動及其加工過程中進行控制的一種方法。

1、數(shù)字化信號（01010010）2、模擬量信號(~)3、開關(guān)量信號(0、1，主軸正反轉(zhuǎn)、刀架正反轉(zhuǎn)、冷卻液開關(guān))由PLC控制

NC數(shù)控又名硬線數(shù)控。1.基本概念（2）數(shù)控系統(tǒng)（NCControlSystem）數(shù)控設(shè)備的數(shù)據(jù)處理和控制電路以及伺服機構(gòu)等系統(tǒng)稱數(shù)字控制系統(tǒng)。它由程序輸入、輸出設(shè)備、計算機數(shù)字控制裝置、可編程控制器、主軸進給及驅(qū)動裝置等組成。1.基本概念（3）計算機數(shù)字控制機床（CNCComputerNumericalControlMachineTools）計算機數(shù)字控制機床是一種裝有程序控制系統(tǒng)（數(shù)控系統(tǒng)）的高效自動化機床。它綜合了計算機、自動控制、精密測量、機床機構(gòu)設(shè)計與制造等方面的最新成果。CNC數(shù)控系統(tǒng)又名軟線數(shù)控。1.基本概念（4）數(shù)控程序（NCProgram）輸入數(shù)控系統(tǒng)中的、使數(shù)控機床執(zhí)行一個確定的加工任務(wù)的、具有特定代碼和其它符號編碼的一系列指令。（5）數(shù)控編程：將零件的加工信息編制成數(shù)控機床能識別的代碼。1.基本概念（6）數(shù)字控制機床(NC機床)(NumericalControlMachineTools)數(shù)控裝備是指應(yīng)用數(shù)控技術(shù)對工作機械的工作過程進行控制的裝備。數(shù)控機床是一種裝有程序控制系統(tǒng)（數(shù)控系統(tǒng)）的高效自動化機床。1.基本概念數(shù)控機床的產(chǎn)生:

世界上第一臺數(shù)控機床是1952年美國帕森斯parsons公司和麻省理工學(xué)院MI.T合作研制成功的三坐標(biāo)數(shù)控銑床，它用來加工直升飛機葉片輪廓檢查用樣板。2.數(shù)控機床的分類（1）按工藝方式分類金屬切削類數(shù)控機床數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控磨床、數(shù)控鉆床、數(shù)控齒輪加工機床、加工中心等。金屬成型類數(shù)控機床數(shù)控折彎機、數(shù)控彎管機、數(shù)控沖床等。數(shù)控特種加工及其他類型機床數(shù)控線切割機床、數(shù)控火焰切割機、數(shù)控三坐標(biāo)測量機、數(shù)控電火花加工機床等。（2）按伺服控制方式分類開環(huán)控制數(shù)控機床（2）按伺服控制方式分類半閉環(huán)控制數(shù)控機床（2）按伺服控制方式分類閉環(huán)控制數(shù)控機床

(3)按機床運動軌跡進行分類點位控制數(shù)控機床:為點到點控制，刀具從某一位置向另一位置移動時，不管中間的軌跡如何，只要刀具最后能正確到達目標(biāo)位置的控制方式，稱為點位控制。在從點到點的移動過程中，只作快速空程的定位運動，因此不能用于加工過程的控制。這類機床有數(shù)控鉆床、數(shù)控坐標(biāo)鏜床、數(shù)控沖床等。

點位控制原理圖

(3)按機床運動軌跡進行分類點位數(shù)控加工(3)按機床運動軌跡進行分類

直線控制數(shù)控機床:

稱為直線切削控制或平行切削控制。除點到點的準(zhǔn)確位置之外，還要保證兩點之間移動的軌跡是直線，而且對移動的速度也要進行控制。(3)按機床運動軌跡進行分類直線加工

輪廓控制的數(shù)控機床能夠?qū)蓚€或兩個以上運動坐標(biāo)的位移及速度進行連續(xù)相關(guān)的控制，因而可進行曲線或曲面的加工?？煽刂频毒呦鄬τ诠ぜ鬟B續(xù)軌跡的運動，能加工任意斜率的直線，任意大小的圓弧，配以自動編程計算，可加工任意形狀的曲線和曲面。(3)按機床運動軌跡進行分類(3)按機床運動軌跡進行分類（a）點位控制（b）直線控制（c）輪廓控制(3)按機床運動軌跡進行分類坐標(biāo)系：是指有幾個運動采用了數(shù)字控制。兩坐標(biāo)數(shù)控車床：在坐標(biāo)系中，兩個方向的運動采用了數(shù)字控制三坐標(biāo)數(shù)控銑床：在坐標(biāo)系中，三個方向的運動采用了數(shù)字控制(3)按機床運動軌跡進行分類

坐標(biāo)聯(lián)動加工：是指數(shù)控機床的幾個坐標(biāo)軸能夠同時進行移動，從而獲得平面直線、平面圓弧、空間直線、空間螺旋線等復(fù)雜加工軌跡的能力。(3)按機床運動軌跡進行分類兩坐標(biāo)加工：只能控制任意兩坐標(biāo)聯(lián)動，實現(xiàn)兩坐標(biāo)加工，也可能是三坐標(biāo)數(shù)控銑床。三坐標(biāo)加工（3軸控制）：能控制三坐標(biāo)聯(lián)動，實現(xiàn)三坐標(biāo)加工，刀具在空間的任意方向都可移動。2.5坐標(biāo)加工：某兩坐標(biāo)聯(lián)動，另一坐標(biāo)周期進給，將立體形面轉(zhuǎn)化為平面輪廓加工，即兩坐標(biāo)聯(lián)動的三坐標(biāo)機床加工。

4軸控制是指同時控制四個坐標(biāo)，即在三個移動坐標(biāo)之外，再加一個旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)A、B、C。兩軸聯(lián)動兩軸聯(lián)動，同時控制兩個坐標(biāo)

(3)按機床運動軌跡進行分類聯(lián)動加工(3)按機床運動軌跡進行分類聯(lián)動加工五坐標(biāo)聯(lián)動加工5軸控制是指同時控制5個坐標(biāo)，即在三個移動坐標(biāo)之外，再加旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)A、B、C中的任意兩個。

(3)按機床運動軌跡進行分類(4)按數(shù)控系統(tǒng)的功能水平分類功能及指標(biāo)低檔中檔高檔系統(tǒng)分辨率/μm1010.1G00速度（m/min）3-810-2424-100伺服類型開環(huán)及步進電機半閉環(huán)及直、交流伺服電機閉環(huán)及直、交流伺服電機聯(lián)動軸數(shù)2-32-45軸或5軸以上通信功能無RS232接口、DNC接口RS232接口、MAP通信接口、具有聯(lián)網(wǎng)功能顯示功能數(shù)碼管顯示CRT功能齊全、字符圖形、人機對話、自診斷除中檔功能外，還可能有三維圖形內(nèi)裝PLC無有功能強大的內(nèi)裝PLC主CPU8位、16位CPU16位、32位CPU32位、64位CPU結(jié)構(gòu)單片機或單板機單微處理器或多微處理器分布式多微處理器

（二）數(shù)控加工概述數(shù)控加工工作過程2.數(shù)控加工技術(shù)的發(fā)展歷程

數(shù)控技術(shù)經(jīng)過50年6代的發(fā)展：第一代數(shù)控系統(tǒng)：1952年，電子管數(shù)控系統(tǒng)第二代數(shù)控系統(tǒng)：50年代末，晶體管數(shù)控系統(tǒng)第三代數(shù)控系統(tǒng)：1965年，集成電路數(shù)控系統(tǒng)第四代數(shù)控系統(tǒng)：1970年，小型計算機數(shù)控系統(tǒng)第五代數(shù)控系統(tǒng)：1974年，微型計算機數(shù)控系統(tǒng)第六代數(shù)控系統(tǒng)：基于PC的開放式數(shù)控系統(tǒng)

2.數(shù)控加工技術(shù)的發(fā)展歷程第七代數(shù)控系統(tǒng)：基于Web的CNC系統(tǒng)（遠程CNC系統(tǒng)）、智