数控机床的基本概念
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数控机床的基本概念
2 、数控机床产生的历史背景
1) 40年代后期,美 John T. Parsons 提出了数控机床构想设想 通过控制机床的微小增量运动来加工机翼曲面 即用记录有坐标 位2) 置19的52数年据M的I穿T 孔第卡一来台控数制控机机床床的样动机作研,制以成实功现曲线、曲面的 加工19。53随年后开美始国应空用军初投步入应大用量军费给MIT伺服机构实验室。
输出装置组成。
①输入装置:接收外部的输入程序并存储 ②控制器:控制和协调数控装置各部分协调工作
③运算器:接收控制信息,对集合信息进 行插补运算并向输出装置发出进给脉冲 ④输出装置:将脉冲输出给伺服系统
数控机床的基本概念
脉冲当Hale Waihona Puke Baidu:
概念:相对于每个脉冲信号,机床移动部件的位移量 (包括移动量和转动量)叫做脉冲当量(用δ来表示)。
插补概念:在数控加工时,数控装置需要在规定加工轮廓的起点 和终点之间进行中间点的坐标计算,然后按计算结果向各坐标轴
分配适量的脉冲数,从而得到相应轴方向上的数控运动。这种坐 标点的“密化计算”称作插补。完成插补运算的装置称为插补器。
插补类型: 直线(一次); 圆弧(二次);空间样条曲线(三次)
Y
Y
6A
② 辅助功能信息:说明加工条件,如刀具几何参数、 进给速度和主轴转速、开关冷却液、 程序结束等.
③ 准备功能信息:说明插补类型、加工坐 标平面、实 现刀具半径补偿等.
NC程序传入NC机床的途径:
键盘手工敲入 、 穿孔纸带 、 拷贝、I/O通讯接口
数控机床的基本概念
2) 数控装置:由输入装置、控制器、运算器和
单位:mm/脉冲 、度/脉冲 常用的脉冲当量:
0.01mm/脉冲、0.005mm/脉冲、0.001mm/脉冲 0.01度/脉冲、 0.005度/脉冲、0.001度/脉冲
脉冲当量决定了NC机床的精度及程序小数点的位数和最 小值。
机床坐标轴运动量Δ=N δ N为整数
数控机床的基本概念
• 数控机床的插补
MIT 开发了APT编程系统 3) 飞机制造企业对数控机床需求的发展起了推动作用。
飞机结构复杂 、精度要求高、大量复杂曲面形状零件、 产量小、转型快,其生产特点决定了其急需NC设备, 从而为数控机床的发展应用提供了机遇。
数控机床的基本概念
3. 数控技术(NUMERICAL CONTROL):
1) 概念:以数字化信息实现控制的应用技术 2) 分类:
数控机床的基本概念
第二节 数控机床的组成
1. 数控机床的主要组成部分
NC程序
控制 介质
数控编程
数控 装置
伺服 系统
动力传动部分
机床 本体
检测 装置
构成数控机床的四大部分
数控机床的基本概念
1) NC程序(控制介质):包含加工过程中的所
有信息,主要有:
① 几何信息:确定加工零件的几何形状, 如位移、圆 心、曲面法矢量等 .
硬件数控技术:以硬件作为控制器 靠硬件完成运算;功能简单;存储量小
计算机控制(CNC): 以计算机作为控制器 靠软件完成运算;功能强;存储量大
3) 数控系统对机床控制的类别:
顺序控制: 换刀、主轴调速、冷却液关启、工作台限位等
数字控制: 进给传动控制,即对刀具、工作台的运行的 顺序、位移量度以至速度实现控制。
世界上比较著名的数控系统有:
日本 --- FANUC
系列数控系统
德国 --- SIEMENS HEIDENHAIN
系列数控系统 系列数控系统
荷兰 --- PHILPIS CNC-532 数控系统等
现数控系统发展的趋势: 统一、简捷、可读性强
数控机床的基本概念
3) 伺服系统 (数控机床运动的动力装置)
数控机床的基本概念
概括起来数控机床优点如下:
1) .有利于提高加工精度,保证同批零 件的一致性; 2) . 可以提高生产效率,一般可提高加工效率3~5倍; 3) .适合于复杂形状零件加工;(只提高了编程难度,
而无须各种工装) 4) .有利于实现管理和机械加工的自动化。
5. 数控机床的缺点:
1) .设备造价昂贵,机时费用高 2) .工作环境要求苛刻(温度、湿度、灰尘等) 3) .操作、编程、维修保养人员素质要求高
第二章
数控机床的基本概念
数控机床的基本概念
第一节 数控机床的定义
1、定义:数控机床(Numerical Control Machine Tools)
是采用数字技术形式控 制的机床。 即凡是用数字化的代码将加工过程中所需的各种操作和 步骤以及刀具与工件之间的相对位移等信息用数字化的 指令(记录在程序介质上)表示出来, 并送入计算机或数 控系统经过译码、运算及处理,控制机床的刀具与工件 的相对运动,加工出所需工件的一类机床即为数控(NC) 机床。
直
7
线
4
5
插
补
2 3a
B
7
6
5
圆
4
3
弧
插
R
21
补
A
O1
X
O
X
数控机床的基本概念
控制器
指指
指 指
指指
指指指指
指指指指
输入装置
运算器
指指指指
输输输输 输出装置
数控系统
数控装置工作流程示图
数控机床的基本概念
不同的数控机床研制机构, 生产了不同的数 控系统,即机床的同一运动,由于其数控系统的 不同,其程序控制代码不同。
伺服系统是数控装置与机床本体间的传动联系环节,可 以将来自数控装置的脉冲信号转换为机床移动部件的
运动,使工作台精确定位或按规定的轨迹做严格的相
对运动,最后加工出符合图纸的零件。
构成: 驱动装置、伺服电动机、传动丝杠等
工作过程:
(弱电
强电)
脉冲信号 伺服单元放大器
工作台、主轴移动
电动机运转 丝杠转动
数控机床的基本概念
数控机床的基本概念
4. 数控机床的优点:
传统机械式自动机床、仿形机床的缺点: 1)需要辅助工装 自动机床—需要制作凸轮、挡块等辅助装置 仿形机床—需要制作标准零件 2)加工过程是模拟量传递 3)加工精度低 4)加工零件变更需重新准备辅助装置
数控机床与仿形机床相比显著优点: 当加工对象变化时,只需重新编制程序
4) 机床本体
机床本体指的是数控机床的机械构造实体。它与普通 机床的差别,主要是机械传动的结构和功能部件要求更高
机床本体主要由床身、导轨、各运动部件、工作台、 刀库、排屑器等组成。
5) 检测装置
在机床的坐标轴中安装有光栅尺 等来实时监测运动 部分的位移量,并与理论值比较,以确定需补充的运动脉冲 量。
2 、数控机床产生的历史背景
1) 40年代后期,美 John T. Parsons 提出了数控机床构想设想 通过控制机床的微小增量运动来加工机翼曲面 即用记录有坐标 位2) 置19的52数年据M的I穿T 孔第卡一来台控数制控机机床床的样动机作研,制以成实功现曲线、曲面的 加工19。53随年后开美始国应空用军初投步入应大用量军费给MIT伺服机构实验室。
输出装置组成。
①输入装置:接收外部的输入程序并存储 ②控制器:控制和协调数控装置各部分协调工作
③运算器:接收控制信息,对集合信息进 行插补运算并向输出装置发出进给脉冲 ④输出装置:将脉冲输出给伺服系统
数控机床的基本概念
脉冲当Hale Waihona Puke Baidu:
概念:相对于每个脉冲信号,机床移动部件的位移量 (包括移动量和转动量)叫做脉冲当量(用δ来表示)。
插补概念:在数控加工时,数控装置需要在规定加工轮廓的起点 和终点之间进行中间点的坐标计算,然后按计算结果向各坐标轴
分配适量的脉冲数,从而得到相应轴方向上的数控运动。这种坐 标点的“密化计算”称作插补。完成插补运算的装置称为插补器。
插补类型: 直线(一次); 圆弧(二次);空间样条曲线(三次)
Y
Y
6A
② 辅助功能信息:说明加工条件,如刀具几何参数、 进给速度和主轴转速、开关冷却液、 程序结束等.
③ 准备功能信息:说明插补类型、加工坐 标平面、实 现刀具半径补偿等.
NC程序传入NC机床的途径:
键盘手工敲入 、 穿孔纸带 、 拷贝、I/O通讯接口
数控机床的基本概念
2) 数控装置:由输入装置、控制器、运算器和
单位:mm/脉冲 、度/脉冲 常用的脉冲当量:
0.01mm/脉冲、0.005mm/脉冲、0.001mm/脉冲 0.01度/脉冲、 0.005度/脉冲、0.001度/脉冲
脉冲当量决定了NC机床的精度及程序小数点的位数和最 小值。
机床坐标轴运动量Δ=N δ N为整数
数控机床的基本概念
• 数控机床的插补
MIT 开发了APT编程系统 3) 飞机制造企业对数控机床需求的发展起了推动作用。
飞机结构复杂 、精度要求高、大量复杂曲面形状零件、 产量小、转型快,其生产特点决定了其急需NC设备, 从而为数控机床的发展应用提供了机遇。
数控机床的基本概念
3. 数控技术(NUMERICAL CONTROL):
1) 概念:以数字化信息实现控制的应用技术 2) 分类:
数控机床的基本概念
第二节 数控机床的组成
1. 数控机床的主要组成部分
NC程序
控制 介质
数控编程
数控 装置
伺服 系统
动力传动部分
机床 本体
检测 装置
构成数控机床的四大部分
数控机床的基本概念
1) NC程序(控制介质):包含加工过程中的所
有信息,主要有:
① 几何信息:确定加工零件的几何形状, 如位移、圆 心、曲面法矢量等 .
硬件数控技术:以硬件作为控制器 靠硬件完成运算;功能简单;存储量小
计算机控制(CNC): 以计算机作为控制器 靠软件完成运算;功能强;存储量大
3) 数控系统对机床控制的类别:
顺序控制: 换刀、主轴调速、冷却液关启、工作台限位等
数字控制: 进给传动控制,即对刀具、工作台的运行的 顺序、位移量度以至速度实现控制。
世界上比较著名的数控系统有:
日本 --- FANUC
系列数控系统
德国 --- SIEMENS HEIDENHAIN
系列数控系统 系列数控系统
荷兰 --- PHILPIS CNC-532 数控系统等
现数控系统发展的趋势: 统一、简捷、可读性强
数控机床的基本概念
3) 伺服系统 (数控机床运动的动力装置)
数控机床的基本概念
概括起来数控机床优点如下:
1) .有利于提高加工精度,保证同批零 件的一致性; 2) . 可以提高生产效率,一般可提高加工效率3~5倍; 3) .适合于复杂形状零件加工;(只提高了编程难度,
而无须各种工装) 4) .有利于实现管理和机械加工的自动化。
5. 数控机床的缺点:
1) .设备造价昂贵,机时费用高 2) .工作环境要求苛刻(温度、湿度、灰尘等) 3) .操作、编程、维修保养人员素质要求高
第二章
数控机床的基本概念
数控机床的基本概念
第一节 数控机床的定义
1、定义:数控机床(Numerical Control Machine Tools)
是采用数字技术形式控 制的机床。 即凡是用数字化的代码将加工过程中所需的各种操作和 步骤以及刀具与工件之间的相对位移等信息用数字化的 指令(记录在程序介质上)表示出来, 并送入计算机或数 控系统经过译码、运算及处理,控制机床的刀具与工件 的相对运动,加工出所需工件的一类机床即为数控(NC) 机床。
直
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线
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补
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数控机床的基本概念
控制器
指指
指 指
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输入装置
运算器
指指指指
输输输输 输出装置
数控系统
数控装置工作流程示图
数控机床的基本概念
不同的数控机床研制机构, 生产了不同的数 控系统,即机床的同一运动,由于其数控系统的 不同,其程序控制代码不同。
伺服系统是数控装置与机床本体间的传动联系环节,可 以将来自数控装置的脉冲信号转换为机床移动部件的
运动,使工作台精确定位或按规定的轨迹做严格的相
对运动,最后加工出符合图纸的零件。
构成: 驱动装置、伺服电动机、传动丝杠等
工作过程:
(弱电
强电)
脉冲信号 伺服单元放大器
工作台、主轴移动
电动机运转 丝杠转动
数控机床的基本概念
数控机床的基本概念
4. 数控机床的优点:
传统机械式自动机床、仿形机床的缺点: 1)需要辅助工装 自动机床—需要制作凸轮、挡块等辅助装置 仿形机床—需要制作标准零件 2)加工过程是模拟量传递 3)加工精度低 4)加工零件变更需重新准备辅助装置
数控机床与仿形机床相比显著优点: 当加工对象变化时,只需重新编制程序
4) 机床本体
机床本体指的是数控机床的机械构造实体。它与普通 机床的差别,主要是机械传动的结构和功能部件要求更高
机床本体主要由床身、导轨、各运动部件、工作台、 刀库、排屑器等组成。
5) 检测装置
在机床的坐标轴中安装有光栅尺 等来实时监测运动 部分的位移量,并与理论值比较,以确定需补充的运动脉冲 量。