数控系统演示文稿

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1、数控技术的基本知识和现代数控的发展方向哈尔滨工业大学机电学院数控技术研究室2004年5月12日第一部分数控技术的基本概念1.1数控与数控机床1.概念◆数控:数字控制（NC—NumericalControl）,以数字化信息对机床运动及加工过程进行控制的一种方法。NC已成为数控加工的专用术语。◆数控技术：用数控机床（数控设备）进行自动化加工的一种技术，它综合应用了多种学科的知识。◆数控机床：是实现柔性自动化的关键设备，是柔性自动生产系统的基本单元。●数控技术是现代先进制造技术的基础，其技术水平和普及程度是衡量国家综合国和工业现代化程度的重要标志。●CNC与CAD/CAM/CAPP/关系:通

2、讯▼CAD:计算机辅助设计(ComputerAidedDesign)▼CAM:计算机辅助制造(ComputerAidedMaunfacturng)▼CAE:计算机辅助工程(ComputerAidedEngineering)CADCAMCAE范畴划分●CNC与现代先进制造系统关系:CNC用在制造系统中CNC：DNC–FMC–FMS–CIMS–FA并行工程、敏捷制造、数字化制造、智能制造、网络制造、绿色制造、纳米制造、高速加工等等。初步设计分析模拟详细设计制图生产准备工艺设计NC编程机器人编程制造NC加工装配检验产品CAECADCAMCAD/CAMCAD/CAM/CAE广义CAD广义CAM广义

3、CAD/CAMCAPP2.数控技术产生的原因■高精度、高效率；■刚性自动化不能满足的要求（手工、小规模、大规模生产）；■柔性自动化（多品种、变批量）、复杂零件的加工（多坐标加工）；■计算机技术的发展。3.数控技术的发展历史■1952年，第一代电子管数控系统；■1959年，第二代晶体管数控系统。随之出现刀库，机械手、加工中心；■1960年，第三代集成电路数控系统，硬逻辑数控系统（称为NC；■1970年，第四代小型计算机数控（CNC）；■1974年，第五代微型计算机数控（MNC，统称CNC）；■1980年后，FMS、FMC、CIMS、开放式数控（openNC）系统、智能制造系统（IMS）大发展

4、。■1990年后,高速加工，纳米制造。1.2数控机床的工作原理1.机床数字控制的原理将被加工零件图纸上的几何信息和工艺信息用规定的代码和格式编写成加工程序，然后将程序输入数控装置，按照程序的要求，经过信息处理，分配，使各坐标以最小位移量为单位移动，其合成运动实现了刀具与工件的相对运动，完成零件的加工。最小位移量的合成运动是机床数字控制的基本原理，即轨迹控制原理（插补原理）。◆点位控制：严格控制点到点的距离，不严格要求路径，运动中不加工。XYOPQ123图1.1点位控制◆轮廓控制：加工平面曲线、空间曲线、空间曲面时，需要多坐标联动。以平面（两维）的任意曲线L为例，要求刀具Τ沿（

5、逼近）曲线轨迹运动，进行切削加工。如图1.2所示。将曲线L分割成：l0、l1、l2……、li等线段。用直线（或圆弧）代替（逼近）这些线段，当逼近误差δ相当小时，这些折线段之和就接近了曲线。轮廓控制也称连续轨迹控制，它的特点是不仅对坐标的移动量进行控制，而且对各坐标的速度及它们之间的比率都要进行严格控制，以便加工出给定的轨迹1112131516δ△x△y14XYOTL图1.2轮廓控制:这种在允许的误差范围内，用沿曲线逼近函数的最小单位移动量合成的分段运动（小线段、小圆弧）代替任意曲线运动，以得出所需要的运动轨迹，是数控的基本构思之一。◆插补（Interpolation）是用被加工轨迹

6、的有限信息（如起点和终点之间），计算插进刀具运动的许多中间点，进行数据点的密化工作，然后用已知线型（如直线、圆弧等）逼近。插补有二层意义：基本线型的形成及如何分段逼近。基本线型：由插补指令完成。如直线插补、圆弧插补、抛物线插补、螺旋线插补、极坐标插补、圆柱插补、样条插补、曲面直接插补、纳米插补、光顺插补等，插补指令越多，越能实现复杂型面的加工。分段逼近：按允许的误差。弦线逼近、割线逼近、切线逼近。◆插补分类：基准脉冲插补、数据采样插补（主要方法）。◆基点和节点基点：在数控加工图纸中，基本线型的交点称为；节点：轮廓轨迹上的插入点（逼近线型与轮廓轨迹的交点）。◆为什么补用数学函数直接插补？①计

7、算费时间，不能满足实时控制的要求；②有的被加工轮廓用列表点表示的，没用数学公式；③数控加工时运动不能突变，要满足加速度的要求。2.数控机床的控制●轨迹控制●开关量控制1.3数控机床的组成及分类1.数控机床的组成●数控系统：I/0接口、CNC装置、伺服系统、PLC●机械主机：主运动机构、进给运动机构、辅助机构、床身等输入数控装置驱动装置机床MG测量反馈图3数控机床的组成2.数控机床的应用1）多品种变批量、单件小批量的自