数控机床概述(PPT 86)

第
动装置(常用伺服电机)或丝杠引出，采样旋转角
一
度进行检测，不是直接检测运动部件的实际位置。
章
CNC
数 插补 指令
控 机 床 概 述
位置控制单元 + -
位置控制调节器
速度控制单元
+
-
速度控制 调节与驱动
实际位 置反馈
实际速 度反馈
检测与反馈单元
机械执行部件 电机
25
现 代
第二节
数控机床的分类
上午10时5分
床 概
较高，因而在现代CNC机床中得到了广泛应用。
数控系统与数控机床的组成
术
上午10时5分
计算机数控系统
第 一 章 操作面板 PLC
机床 I/O 电路和装置 主轴伺服单元 主轴驱动装置
键盘
数
计算机 进给伺服单元 进给驱动装置
控 输入输出 数 控
机
设备
装置
床
测量装置
概
述
机床
主进辅
运给助
动
传 动
控 制
机机机
构构构
8
现 代 数 控 技 术
上午10时5分
SPACE
TAB ？ 1
2
3 INS CTR
L
电源
步进 点动
单段
手摇
30 40 50 20 10
10
关
开 自动
回零 0
160
1
驱动器
160 XY Z A
电源
报警
方式选择
进给修调
主轴修调
机床 NC 超程 主轴
超程解除
Y
10
100
循环驱动 进给保持 冷却液开关 刀松/刀紧 X
Z1
1000
急停
空运行 机床锁定 Z 轴锁定 MST 锁定
床
▪ 网络技术（internet，LAN等）。
概
述
12
现 代
第一节
数控技术与数控机床 计算机数控系统
上午10时5分
数 控
技 CNC装置(CNC单元)
操作面板
机床 I/O 电路和装置
PLC 主轴伺服单元 主轴驱动装置
键盘
输入输出 设备
计算机 数控 装置
进给伺服单元 测量装置
进给驱动装置
机床
主进辅
运给助
进给伺服单元 测量装置
进给驱动装置
机床
主进辅
运给助
动
传 动
控 制
机机机
构构构
术
▪ 控制介质是记录零件加工程序的媒介
第
一 章
▪ 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
数
进给伺服单元 测量装置
进给驱动装置
机床
主进辅
运给助
动
传 动
控 制
机机机
构构构
术
▪ 伺服单元和驱动装置
➢ 主轴伺服驱动装置和主轴电机
第 一
➢ 进给伺服驱动装置和进给电机
章
▪ 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：
数 控
➢ 进给运动指令：实现零件加工的成形运动（速度和位置控 制）。
机 床
➢ 主轴运动指令，实现零件加工的切削运动（速度控制）
概
述
14
现 代
第一节
数控技术与数控机床 计算机数控系统
上午10时5分
数 控
技 PLC、机床I/O电路和装置
操作面板
机床 I/O 电路和装置
PLC 主轴伺服单元 主轴驱动装置
键盘
输入输出 设备
计算机 数控 装置
进给伺服单元 测量装置
进给驱动装置
D
E RST
14''
F GH
I
J
置进行信息交流的工具。
▪ 组成：按钮站、状态灯、
按键阵列（功能与计算 机键盘一样）和显示 器；。
▪ 它是数控机床特有部件。
彩色 显示器
PgU K
LM
N
O
p
PgD P
QR
S
T
n
HO
[
] UVW
ME
END < > X
Y
Z
SHI :
7
8
9
0 ALT
FT
CR “ 4
5
6
BACK
数 控
技 机床
操作面板
机床 I/O 电路和装置
PLC 主轴伺服单元 主轴驱动装置
键盘
输入输出 设备
计算机 数控 装置
进给伺服单元 测量装置
进给驱动装置
机床
主进辅
运给助
动
传 动
控 制
机机机
构构构
术
机床：数控机床的主体，是实现制造加工
第 的执行部件。
一
章 组成：由主运动部件、进给运动部件（工
作台、拖板以及相应的传动机构）、支承
数
控
技
▪ 半闭环环路内不包括或只包括少量机械传动环
术
节，因此可获得稳定的控制性能，其系统的稳
定性虽不如开环系统，但比闭环要好。
第
一
▪ 由于丝杠的螺距误差和齿轮间隙引起的运动误
章
差难以消除。因此，其精度较闭环差，较开环
好。但可对这类误差进行补偿，因而仍可获得
数
满意的精度。
控
机
▪ 半闭环数控系统结构简单、调试方便、精度也
数控技术与数控机床
上午10时5分
数
控
技 术
通讯 现代的数控系统除采用输入输出设备进行信
息交换外，一般都具有用通讯方式进行信息交换的
第
一
能力。它们是实现CAD/CAM的集成、FMS和CIMS
章
的基本技术。采用的方式有：
数
▪ 串行通讯（RS-232等串口）、
控 机
▪ 自动控制专用接口和规范（DNC方式，MAP协议等）
存放或记录在相应的控制介质上。
控
机
床
▪ 数控机床常用的控制介质和输入输出设备见表1：
概
述
10
现 代
第一节 数控技术与数控机床
数
控
技
表1 控制介质和输入输出设备表
术
上午10时5分
控制介质
输入设备
第
一 章
穿孔纸带
纸带阅读机
输入设备 纸带穿孔机
磁带
数
控
机
磁盘
床
概
述
磁带机或录音机 磁盘驱动器
11
现 代
第一节
第
一
本章主要介绍数控技术、数控机床的
章
基本概念、体系结构、工作原理及分类；
数
控
机 数控机床的应用范围及发展动向。
床
概
述
3
现 代
第一节
数控技术与数控机床
上午10时5分
数
控
技 术
自从20世纪中叶数控技术创立以来，它给
机械制造业带来了革命性的变化。
第
一 章
现在数控技术已成为制造业实现自动化、
柔性化、集成化生产的基础技术，现代的
控制的一类机床。它数控技术典型应用的例子。
第 一 章 数控系统（Numerical Control System）实现
数字控制的装置。
数
控 计算机数控系统（Computer Numerical
机
Control CNC ）以计算机为核心的数控系统。
床
概
述
7
现 代
第一节 数控技术与数控机床
数
控 技
机
硬件和软件协调配合，合理组织，使整个系统有
床
条不紊地进行工作的。CNC装置是CNC系统的核
概 述
心
13
现 代
第一节
数控技术与数控机床 计算机数控系统
上午10时5分
数 控 技
机床 I/O 电路和装置
操作面板 PLC 主轴伺服单元 主轴驱动装置
键盘
伺服单元、驱动装置和测量装置 输入输出 设备
计算机 数控 装置
数 控
CAD/CAM，FMS和CIMS、敏捷制造和智
机
床 能制造等，都是建立在数控技术之上；
概
述
4
现 代
第一节
数控技术与数控机床
上午10时5分
数
控
技 数控技术是提高产品质量、提高劳动生产率必
术
不可少的物质手段；
第 一
是国家的战略技术：东芝事件、考克斯报告！
章 基于它的相关产业是体现国家综合国力水平的
坐标轴选择
任选程序段 +JOG 快进 -JOG 主轴正转 主轴停 主轴反转
增量倍率 10 0
90
20
手摇脉冲发生器
9
现 代
第一节
数控技术与数控机床 计算机数控系统
上午10时5分
数 控 技
控制介质与输入输出设备
操作面板
机床 I/O 电路和装置
PLC 主轴伺服单元 主轴驱动装置
键盘
输入输出 设备
计算机 数控 装置
上午10时5分
现
代
数 控
现代数控技术
技
术
湖北工业大学机械工程学院
杨光友
1
现 代
主要参考书
上午10时5分
数
控
技
术
廖效果、刘又午等 《数控技术》
湖北科学技术出版社 武汉，2000年
毕承恩，丁乃健《现代数控机床》
机械工业出版社 北京，1994
2
现
代 第一章 数控机床概述
数 控 技
术 内容提要：
上午10时5分
第一节 数控技术与数控机床 计算机数控系统
机床 I/O 电路和装置
机床
操作面板
操作面板 PLC 主轴伺服单元 主轴驱动装置
键盘
输入输出 设备
计算机 数控 装置
进给伺服单元 测量装置
进给驱动装置
主进辅
运给助
动
传 动
控 制
机机机
构构构
第 一 章
数 控 机 床 概 述
▪ 它是操作人员与数控装
ESC A B C
概
述
18
现 代
第二节
数控机床的分类
数
控
技 按控制功能分类
术
点位控制数控系统
第
▪ 仅能实现刀具相对于工件从
一
一点到另一点的精确定位运
章
动；
▪ 对轨迹不作控制要求；
数
▪ 运动过程中不进行任何加工。
控 机 床 概
▪ 适用范围：数控钻床、数控
镗床、数控冲床和数控测量 机。
述
上午10时5分 19
现 代
第二节
床 概
上都是装备的这种数控系统。
述
20
现 代
第二节
数控机床的分类
数
控
技 按联动轴数分，
术
2轴联动（平面曲线）
第 一
3轴联动（空间曲面，球头刀）
章 4轴联动（空间曲面）
上午10时5分ຫໍສະໝຸດ 5轴联动及6轴联动（空间曲面） 。
数 控
联动轴数越多数控系统的控制算法就越复杂。
机
床
概
述
21
现 代
第二节
数控机床的分类
数 数控技术（Numerical Control Technology）采
控
用数字控制的方法对某一工作过程实现自动控制的
机
床
技术。
概
述
6
现 代
第一节
数控技术与数控机床
上午10时5分
数
控 技
数控机床（Numerical Control Machine Tools）
术
是采用数字控制技术对机床的加工过程进行自动
第二节
数控机床的分类
上午10时5分
数
控
技 按工艺用途分类
术
切削加工类：数控镗铣床、数控车床、数控磨床、
第
加工中心、数控齿轮加工机床、FMC等。
一
章 成型加工类：数控折弯机、数控弯管机等。
特种加工类：数控线切割机、电火花加工机、激
数 控
光加工机等。
机 床 其它类型：数控装配机、数控测量机、机器人等。
一
章 一般以功率步进电机作为伺服驱动元件。
数 这类系统具有结构简单、工作稳定、调试方便、
控
维修简单、价格低廉等优点，在精度和速度要
机 床
求不高、驱动力矩不大的场合得到广泛应用。
概 述
一般用于经济型数控机床。
24
现 代
第二节
数控机床的分类
上午10时5分
数
控
技 半闭环数控系统
术
▪ 半闭环数控系统的位置采样点如图所示，是从驱
第
统），故系统稳定性好。
一
章
A相、B
数
CNC 插补指令
脉冲频率f 脉冲个数n
换算
f、n
脉冲环 形分配
变换
相
功率
放大
C相、…
机械执行部件
控
机
床
电机
概
述
23
现 代
第二节
数控机床的分类
上午10时5分
数
控
技 无位置反馈，精度相对闭环系统来讲不高，其
术
精度主要取决于伺服驱动系统和机械传动机构
第
的性能和精度。
动
传 动
控 制
机机机
构构构
术
▪ 组成：计算机系统、位置控制板、PLC接口板，
第
通讯接口板、特殊功能模块以及相应的控制软件。
一 章
▪ 作用：根据输入的零件加工程序进行相应的处理
（如运动轨迹处理、机床输入输出处理等），然
数 控
后输出控制命令到相应的执行部件(伺服单元、驱 动装置和PLC等)，所有这些工作是由CNC装置内
数
控
技 按进给伺服系统的类型分类
术
上午10时5分
按数控系统的进给伺服子系统有无位置
第
一
测量装置可分为开环数控系统和闭环数
章
控系统，在闭环数控系统中根据位置测
数
量装置安装的位置又可分为全闭环和半
控
机
闭环两种。
床
概
述
22
现 代
第二节
数控机床的分类
上午10时5分
数
控
技 开环数控系统 术
▪ 没有位置测量装置，信号流是单向的（数控装置→进给系
机床
主进辅
运给助
动
传 动
控 制
机机机
构构构
术 ▪ PLC (Programmable Logic Controller)：用于完
成与逻辑运算有关顺序动作的I/O控制，它由硬件和
第 一
软件组成；
章 ▪ 机床I/O电路和装置：实现I/O控制的执行部件(由继
电器、电磁阀、行程开关、接触器等组成的逻辑电路；
数
重要基础性产业；
控 机
专家们预言: 二十一世纪机械制造业的竞争，
床