数控加工工艺课件第1章概论

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1、第一章概论第一节数控机床的基本知识一、数控机床的产生随着社会生产和科学技术的不断进步，各类工业新产品层出不穷。机械制造产业作为国民工业的基础，其产品更是日趋精密复杂，特别是在宇航、航海、军事等领域所需的机械零件，精度要求更高，形状更为复杂且往往批量较小，加工这类产品需要经常改装或调整设备。普通机床或专业化程度高的自动化机床显然无法适应这些要求。同时，随着市场竞争的日益加剧，企业生产也迫切需要进一步提高其生产效率，提高产品质量及降低生产成本。一种新型的生产设备——数控机床就应运而生了。二、数控机床的发展简况1952年，美国帕森斯公司和麻省理工学院研制成功了世界上第一台

2、数控机床。半个世纪以来，数控技术得到了迅猛的发展，加工精度和生产效率不断提高。数控机床的发展至今已经历了两个阶段和五代。第1代数控机床：1952年～1959年采用电子管元件构成的专用数控装置（NC）。第2代数控机床：从1959年开始采用晶体管电路的NC系统。第3代数控机床：从1965年开始采用小、中规模集成电路的NC系统。以上三代都是采用专用计算机的硬逻辑数控系统。装有这类数控系统的机床为硬件数控机床，简称NC机床。第4代数控机床：从1970年开始采用大规模集成电路的小型通用电子计算机控制的系统（CNC）。第5代数控机床：从1974年开始采用微型计算机控制的系统（M

3、NC）。三、数控机床的基本概念（一）数控机床的概念数控(NumericalControl，NC)数控是采用数字化信息对机床的运动及其加工过程进行控制的方法，即硬件数控。2.数控技术（NumericalControlTechnology）采用数字控制的方法对某一工作过程实现自动控制的技术。3.数控机床（NumericalControlMachineTools）是采用数字控制技术对机床的加工过程进行自动控制的一类机床。它是数控技术典型应用的例子。国际信息处理联盟定义:是一种装了程序控制系统的机床4.数控系统（NumericalControlSystem）实现数字控制的装

4、置。5.计算机数控系统（ComputerNumericalControlCNC）以计算机为控制核心的数字控制系统，即软件数控。6.计算机直接控制技术（DNC）（二）数控机床的特点加工精度高生产效率高减轻劳动强度改善劳动条件有利于生产管理（三）数控系统与数控机床组成数控机床一般由控制介质、数控装置、伺服系统、测量装置和机床本体组成。1.控制介质与输入输出设备控制介质是记录零件加工程序的媒介。（1）穿孔纸带；（2）磁带、磁盘等存储介质；（3）直接由DNC系统将程序传输给机床数控系统。目前常用这种方式。输入输出设备是CNC系统与外部设备进行交互装置。交互的信息通常是零件加

5、工程序。即将编制好的记录在控制介质上的零件加工程序输入CNC系统或将调试好了的零件加工程序通过输出设备存放或记录在相应的控制介质上。数控机床常用的控制介质和输入输出设备见表1：表1控制介质和输入输出设备表2、数控装置数控装置是数控机床的中枢，在普通数控机床中一般由输入装置、存储器、控制器、运算器和输出装置组成。数控装置接收输入介质的信息，并将其代码加以识别、储存、运算，输出相应的指令脉冲以驱动伺服系统，进而控制机床动作。在计算机数控机床中，由于计算机本身即含有运算器、控制器等上述单元，因此其数控装置的作用由一台计算机来完成。3、伺服系统伺服系统是位置控制系统，是数控

6、装置与机床本体间的联系环节。其作用是把来自数控装置的运动指令（脉冲信号）转换成机床移动部件的运动，使工作台和主轴按规定的轨迹运动。脉冲当量δ——相对于每个脉冲信号，机床移动部件的位移，常见的有：0.01mm，0.005mm，0.001mm——伺服单元、伺服电动机和测量装置伺服单元和伺服电动机主轴伺服驱动装置和主轴电机进给伺服驱动装置和进给电机测量装置位置和速度测量装置。以实现进给伺服系统的闭环控制。作用保证灵敏、准确地跟踪CNC装置指令：进给运动指令：实现零件加工的成形运动（速度和位置控制）。主轴运动指令，实现零件加工的切削运动（速度控制）步进电机交流伺服电机直流伺

7、服电机编码盘磁珊光栅4.机床主机机床：数控机床的主体，是实现制造加工的执行部件。组成：床身、箱体、导轨、主轴、进给机构等机械部件。（四）数控机床控制的对象主轴运动进给运动输入/输出(I/O)(五)数控机床插补控制插补是指在被加工轨迹的起点和终点之间，插进许多中间点，并进行数据点的密化工作，然后用已知线型逼近。通常把数控机床上刀具运动轨迹是直线的加工，称为直线插补；刀具运动轨迹是圆弧的加工，称为圆弧插补。数控加工轨迹控制原理逼近处理图为欲加工的圆弧轨迹L，起点为P0，终点为Pe。CNC装置首先对圆弧进行逼近处理。XLY△Li△Xi△YiT0δP0Pe数控加工原理图