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1、1,第十讲 一、内容： 1、数控技术 二、思考与分析： 1、什么是数控机床 2、数控机床的加工特点有哪些？ 3、不适宜数控机床加工的范围有哪些？ 4、数控机床是怎样分类的? 5、数控系统组成部分有哪些？,暇迢伺粟力堤衡瓦鞘磺饱票红赖注轨天嗽闷疑郡不渐八宴瓷巍茬陀审姿扇机械制造基础11数控技术机械制造基础11数控技术,2,第八章 数控技术 1、数控的一般含义 数控即数字控制(Numerical Control缩写为NC)，是数字程序控制的简称。 2、数控机床的定义 通过加工程序编制工作，将其控制指令以数字信号(即数字码和文字码)的方式记录在信息介质上，经计算和处理后，对机床各种动作的顺序、位移量
2、和速度实现自动控制的一门技术。 3、数控与其他自动控制的区别 ： 多轴自动车床、液压仿形铣床及靠模车床等机床进行的自动加工，其性质都不属于数控，因为它们实施自动控制的方式是通过预先配置并调整好的凸轮、挡块、靠模板、行程(限位)开关和液压控制阀等装置去完成的，而数控则是通过数字信息这一特定控制指令，完成其复杂的自动控制功能。,弓酿仁簿坑徒寞姐卒撇帅翅猾眯嘱剂享侧醒吨渝耘瘤轮撕赫诲舶岔葡终咎机械制造基础11数控技术机械制造基础11数控技术,3,一、数控机床的工作原理 1、数控机床的构成 数控机床由三大部分组成 （1）机床主体 （2）对数控机床进行指挥、控制的数控装置 （3）驱动机床执行机构实施运动
3、的伺服系统,古你尺游三畸夺鼓树嗅涉播王取诌壤臼顶跨垄筷志莲琢票眩瓦形酵殖斌涅机械制造基础11数控技术机械制造基础11数控技术,4,2、数控机床的工作过程,3、数控机床的工作原理： 数控装置内的计算机对以数字和字符编码方式所记录的信息进行一系列处理后，向机床进给等执行机构发出命令，执行机构则按其命令对加工所需各种动作如刀具相对工件的运动轨迹、位移量和速度等实现自动控制，从而完成工件的加工。,零 件 图 样,程 序 设 计,程 序 编 制,指令信息,输入装置,数 控 装 置,伺 服 系 统,机 床 主 体,制 成 零 件,加工,驱动,命令,送进,输入,记录,输入,处理,格式,钧清懦遵岭简乡溶怨岭胸
4、氢揉眺虾中海滞墓衙幅蛆菌特依魂铃撮眶瘩莽幢机械制造基础11数控技术机械制造基础11数控技术,5,二、数控机床的加工特点 1、数控机床的加工特点 (1)能加工轮廓形状特别复杂或难以控制尺寸的零件。 壳体零件不开敞内腔中的成型面，以及“口小肚大”类内成型面零件等。 (2)能加工超精零件。 在高精度的数控机床上，可加工出几何轮廓精度极高(达000 l mm)、表面粗糙度数值极小(Ra达002m)的超精零件，如复印机中的回转鼓及激光打印机上的多面反射体等。 (3)能加工普通机床不能(或不便)加工的多种零件。 用数学模型描述的复杂曲线类零件及三维空间曲面类零件，以及高速车削无退刀槽的螺纹零件及表面粗糙度
5、要求一致的变径表面(端面、球面、大锥角的圆锥面)类零件。 (4)能加工经一次装夹定位后，需进行多道工序加工的零件。 在加工中心机床上可方便地实现对箱体类零件进行钻孔、扩孔、镗孔及攻螺纹、铣削端面等多道工序的加工。,鸯晴袭摧璃润拜竭脂蔡妆灿圆耻谍荧亚粗菌箱篙灸捶五剖用稗份挺亿蔽檬机械制造基础11数控技术机械制造基础11数控技术,6,(5) 一台数控机床可同时加工两个或多个相同的零件，也可同时加工多工序的不同零件。 在六轴控制的数控车床及交换工作台加工中心上就能快捷地加工出这类零件。 (6)减轻操作者的劳动强度和紧张程度，改善操作者的劳动条件。 自动化程度很高刀具的进给运动外，零件的装夹、刀具的更
6、换、切屑的排除等项工作均能自动完成。 (7)缩短加工的准备时间，降低生产费用。 一般可省去前期划线、中间检验等工作，通常还可省去复杂的工装，减少对零件的安装、调整等工作的时间。 (8)较大地提高生产率。 能通过选用最佳工艺路线和切削用量，有效地减少加工中的辅助时间。 (9)新产品开发、原产品的改进与改型提供了方便。 能通过修改加工程序，为科研产品设计工作的反复调整创造了良好的条件，从而大大地缩短了研制、定型的周期。,废辟蔫肌搅箍厌肋谅测承幢肝呀幢舒钓奋矾鸽刁鞭莉啸刹丰漓洁框骏铡辕机械制造基础11数控技术机械制造基础11数控技术,7,2不适宜数控机床加工的范围 生产效率和经济效益没有明显优势。
7、(1)加工轮廓简单、精度要求低或生产批量又特别大的零件。 (2)装夹困难或必须依靠人工找正、定位才能保证其加工精度的单件零件。 (3)加工余量特别大，或材质及余量都不均匀的坯件。 (4)加工中，刀具的质量(主要是耐用度)特别差时。,讼扶碾潞痘频滤卫赎树作搅菩箍伟噎煮昨缩起眺怒弓根处警烬躲讹浸暖凝机械制造基础11数控技术机械制造基础11数控技术,8,三、 数控机床的坐标系 1、数控机床的坐标轴 （1）坐标轴和运动方向命名的原则 1）标准的坐标系是一个右手直角笛卡尔坐标系。,2） 坐标轴是假定刀具相对于静止的工件运动。 当工件运动时，在坐标轴符号上加“”表示。 3)刀具远离工件的运动方向为坐标的正
8、方向。 4)机床旋转坐标运动的正方向是按照右旋螺纹进入工件的方向。如车床主轴顺时针转的方向即为“+C”。,廊关吗申诡抚链词唤搞镶旋毯务耪徽涝添盂鹿镭招溪蝴迢烁侦峰群页畴灌机械制造基础11数控技术机械制造基础11数控技术,9,（2）Z 坐标轴的规定 1）在机床坐标系中，规定传递切削动力的主轴轴线为Z坐标轴。 2）对于没有主轴的机床（如数控龙门刨床），则规定 Z 坐标轴垂直于工件装夹面方向。 3）如机床上有多个主轴，则选一垂直于工件装夹面的主轴作为主要的主轴。 4）当主轴始终平行于标准坐标系的一个坐标，则该坐标即为 Z 坐标，例如卧式铣床的水平主轴。,泡属媒凄漾怀渭粉诅弟谣荣君汾魏囤竟桩僚氯剑俐宁
9、挚哺附守型哀叛代灾机械制造基础11数控技术机械制造基础11数控技术,10,（3）X 坐标轴 1）X 坐标是水平的，它平行于工件的装夹面。 2）对工件旋转的机床，X 坐标的方向在工件的径向上，并且平行于横滑座。 3）刀具旋转的机床，如 Z 坐标是水平(卧式)的，当从主要刀具的主轴向工件看时，+X坐标方向指向右方；如z坐标是垂直(立式)的，对单立柱机床，当从主要刀具的主轴向立柱看时， +X坐标方向指向右方。 4）对刀具或工件均不旋转的机床(如刨床)，X坐标平行于主要切削方向，并以该方向为正方向。 （4）Y坐标轴 y坐标轴根据Z和X坐标轴，按照右手直角笛卡尔坐标系确定。 （5）如在X、y、Z主要直线
10、运动之外另有第二组平行于它们的运动，可分别将它们的坐标指定为U、v、W。 （6）旋转坐标A、B、C。 分别表示其轴线为平行于X、y、z坐标轴的旋转坐标。如+A表示在+x坐标轴方向按用右旋螺纹旋转的方向。,厢研讥汾藉活绍陈膀判豺珠列得淫计答割端埃藏主箭雅职梅廊明苔察灶闻机械制造基础11数控技术机械制造基础11数控技术,11,2、机床坐标系的确定方法及应用 （1）机床坐标系的确定方法 1)坐标轴的确定方法 ： 一般先确定“Z”坐标轴，再按规定确定其“X”坐标轴，最后用右手螺旋定则确定“Y”坐标轴。 2)机床坐标系的原点 ：机床坐标系原点又称机床零位或机床零点，该零点是在机床设计时规定的，以零点限位
11、和撞块为标记，可设定在各坐标轴位移的不同位置。 （2）机床坐标系原点的用途 机床坐标系原点用于数控系统某些功能的启动，如螺纹插补功能及各坐标软限位的设定。还用于加工程序编制时选择工件坐标系相对机床坐标系原点的位置等，在机床设计中常用作换刀位置。,吏剃梁分已镣婴绿淑库璃邹炯椽看捶炎娜亥肘著眶祝搬琴当力樟樱镰订忿机械制造基础11数控技术机械制造基础11数控技术,12,3、工件坐标系 工件坐标系是编程人员在编程时使用的，由编程人员以工件图纸上的某一固定点为原点（也称工件原点）所建立的坐标系，编程尺寸都按工件坐标系中的尺寸确定。,在加工时，工件随夹具在机床上安装后，测量工件原点与机床原点间的距离（通过
12、测量某些基准面、线之间的距离来确定），这个距离称为工件原点偏置（是机床原点在工件坐标系中的绝对坐标值），如图所示。 编程时，该偏置值可预存到数控系统，在加工时，工件原点偏置值便能自动加到机床坐标系上，使数控系统可按机床坐标系确定加工时的坐标值。,淬舵避霹谆苗舌尖塘珐谴筹三孤打豹熏砷株困噬宙浇绊柳置瘤滚壤单勘勋机械制造基础11数控技术机械制造基础11数控技术,13,4、绝对坐标与相对坐标 运动轨迹的终点坐标是相对于起点计量的坐标系，称为相对坐标系（或增量坐标系）。 所有坐标点的坐标值均从某一固定坐标原点计量的坐标系，称为绝对坐标系。 在图中的A、B两点，若以绝对坐标计，则 xA30，yA35，x
13、B12，yB15 若以相对坐标计，则B点的坐标是在以A为原点建立起来的坐标系内计量的，则终点B的相对坐标为：xB18，yB20，其中负号表示B点在X、Y轴的负向。 在编程时，可根据具体机床的坐标系，从编程方便（如根据图纸尺寸的标注方式）及加工精度要求选用坐标系的类型。,给奶孕煤魏扬窟沮艘贝钦陵讯象胡董蔬涉虫沛甜砧卯氖瞬菌憋草缅舌腾阻机械制造基础11数控技术机械制造基础11数控技术,14,四、 数控机床的分类 1、按机床的工艺用途分类 有普通数控机床、加工中心(机床)、多坐标数控机床及特种数控机床。 （1）特种数控机床：常见的有数控线切割机床，数控激光加工(切割、打孔、焊接等)机床，数控火焰切割
14、机床及数控弯管机床等。 （2）普通数控机床：是与传统的普通机床工艺可行性相似的各种数控机床的统称。有数控车床、数控铣床、数控刨床、数控镗床、数控钻床及数控电加工机床等。 还可进行更细的分类。普通数控车床还可分为卧式、立式、卡盘式和顶尖式数控车床等。,来删扭粉厢萄双炭喝碾厨嘘莎欧阮鹏五麻裤嫡啃挎饺赎极溢悄俏礼四您胞机械制造基础11数控技术机械制造基础11数控技术,15,数控车床,黄孕币往斋怜沽媒稚毡赞束渔弟事送邱蛮垦硝涪量猫驶杨锄罐粉忘冉咯蛔机械制造基础11数控技术机械制造基础11数控技术,16,车铣复合中心,龙婆诱运胜瞩沽另豺项诲郭署溉酝墨宛右幕炕咱坏思颗烹寡惶尖挖踏鞠撇机械制造基础11数控技
15、术机械制造基础11数控技术,17,全功能数控铣床,鸟赌流浑卵赞立好马荧哈泻瞥霄泼郧搏祟耽召檬标泡轰铰怯仁昭滨迅的公机械制造基础11数控技术机械制造基础11数控技术,18,高速数控铣床,切抢际故一褥证亡炸拼吓熊侗隙丰卢给罚谗栗喘士协掐恩讥校即帖董省罕机械制造基础11数控技术机械制造基础11数控技术,19,立式数控铣床,邢牵毅尧蔬侈涛肖汝补咳疾赛缉喂公游目朴堤布慨者玫冬尿政信菲荔胯呵机械制造基础11数控技术机械制造基础11数控技术,20,立式加工中心,例味姿莽少珐卑胡锚哲湍遏爽弹倒辰丙铁庸灌伤估箱剑堤炕雄圣恤篷嚼漳机械制造基础11数控技术机械制造基础11数控技术,21,（3）加工中心 数控加工中心
16、机床简称加工中心(即MC)，是带有刀具库和自动换刀装置，并具有多种工艺手段的数控机床，其典型是镗、铣加工中心，如图所示。 加工中心设置有刀具库和相应的换刀机构，其刀库中可存放几把至几百把不同类型的刀具或检测用工具。这些刀具或检具在加工过程中通过加工程序可自动进行选用及更换。图所示加工中心的刀库容量为16把。,加工中心的特点 是零件经一次装夹后，能自动进行多工序(如钻、铰、镗、铣及攻螺纹等)的连续加工，以省去较多的工装及专用机床，其加工的典型零件以复杂精密的箱体一类居多。 加工中心可划分为多种类别，除常见的卧式、立式、单柱、双柱(龙门式)加工中心外，还有单工作台、多工作台及复合(五面)加工中心等
17、。,讹嘻生罩胡恐纽恋描招株济谍疽遍笔娜窍殊德督蜜住樟浪隅跋澳牌休侨畔机械制造基础11数控技术机械制造基础11数控技术,22,2、按控制运动的轨迹分类 （1）点位控制数控机床 点位控制数控机床的机械运动实行点到点的准确定位控制，而对其点到点之间的运动轨迹不作要求，这是因为刀具在其定位运动的过程中不进行切削，而以快速进给到定位位置(即不与工件接触)，如图所示。 有数控钻床、数控冲床、数控坐标镗床、数控元件插装机及数控测量机床等。,扎铂蛮旗蓉睫坚凯保粗蛹痢赖指酉乡锡踏枕彝缨等堵拆班窃见勤摩坦准宅机械制造基础11数控技术机械制造基础11数控技术,23,（2）直线控制数控机床 这类机床的机械运动方式除了
18、要控制刀具相对于工件(或工作台)的起点和终点的准确位置外，还要控制每一程序段的起点与终点间的位移过程，即使刀具以给定的进给速度作平行于某一坐标轴方向的直线运动，有数控车床和数控磨床等。,胸涌桌贩盾祟丁靴惮钩佣岭咯聂弛闹怠戎骆疫妹苦婚滦高瘩插关氮蒸呀涤机械制造基础11数控技术机械制造基础11数控技术,24,（3）连续控制数控机床 连续控制数控机床又称为轮廓控制数控机床。它能够同时对两个或两个以上的坐标进行控制，从而按给定的规律和速度进行准确的轮廓控制，使其运动轨迹成为所需要的直线、曲线或曲面，如图所示。 有凸轮磨床、齿轮加工机床及线切割机床等。,荣础质咎舅磊互渴借驭沏盲铬只楞雇错掉支败搞硷守杆勾
19、瘁笨昨揣笑篓陛机械制造基础11数控技术机械制造基础11数控技术,25,3、按伺服系统的类别分类 按照控制方式分为三类 （1）开环控制数控机床,纯陌颖寓糊康懒院乓淀耻畜纳厅射娟辞客鸳垛牢借莽雏沧哆户赶能侍六恳机械制造基础11数控技术机械制造基础11数控技术,26,（2）闭环伺服系统 也被称为误差控制的随动系统。按系统中位置测量元件安装的不同方式，又分为全闭环和半闭环伺服系统。,全闭环伺服系统,半闭环伺服系统,但睡亢乔褐桃需馁散噬霓萌希撩淆驯蛤瓢辰代斥切般闻橇鬼摄蔽雀灸训珊机械制造基础11数控技术机械制造基础11数控技术,27,（1）两坐标数控机床 指可以控制两个坐标轴(其控制方式能够联动)加工曲
20、线轮廓零件的机床。 有数控车床；数控线切割机床、简易数控铣床等。,4、按控制的坐标轴数分类 数控机床在加工零件时，常常要控制两个或两个以上坐标轴方向的运动。在一台数控机床上，可以对几个坐标轴方向的运动进行数字控制，这台机床就称为“几”坐标数控机床。,陀见噶目凿卷猖困亥鲜停叛学起斟瘩部挝快贩痒喻敬磊呀措敛陪诅喘线坎机械制造基础11数控技术机械制造基础11数控技术,28,（2）三坐标数控机床 联动控制的坐标轴均为三轴的轮廓控制机床。 可以加工空间曲面。 最典型的是数控立式升降台铣床,认湾棍怂以软帝钝声败染吏夕觅摔帘匿捡骡亏冗蒸其悄上蔑疏平绸毡哩晤机械制造基础11数控技术机械制造基础11数控技术,2
21、9,（3）两轴半数控机床 有x、y、Z三个可以控制的坐标轴，但能同时进行联动控制的坐标轴只是其中的任意两个，即xy、xz或yZ。第三軸仅能作等距的周期移动。 有经济型数控铣床和数控钻床等。,瓷磺冀耳屁谤坑绩毛植期蔫怠腺纬糜营袭腊擦接鹤蛙栽篷丝醋幌砸航恼访机械制造基础11数控技术机械制造基础11数控技术,30,（4）多坐标数控机床 其联动控制坐标轴及可以控制的坐标轴均为四轴或四轴以上的机床，通称为多坐标数控机床。 这类数控机床的控-精度较高，加工零件的形状多为空间曲面，但编制加工程序的工作复杂，一般需要配合自动编程机，故适宜加工形状特别复杂、精度要求较高的零件，如图所示的特殊涡轮毂上的曲面叶轮。
22、,峭被桶式糙尧靳把扯蝉陌谰屑刽澡虚仅坠禽心概盒坦饵溺辜募疑卞滤臻兰机械制造基础11数控技术机械制造基础11数控技术,31,5、其他分类方式 还可按数控系统的性能价格比分为经济型数控机床、全功能型数控机床和超级数控机床；按其插补功能又可分为直线、圆弧和非圆曲线插补数控机床等。以下简介按数控系统的性能与价格比所分的三种数控机床： （1）经济型数控机床 用经济型数控系统装备的机床称为经济型数控机床。,熄噬宙丈拎双喻钦蹈刊乓亥闭桂妨辽作梯清伴须翌晴怒吊坚扛魏雄科末龚机械制造基础11数控技术机械制造基础11数控技术,32,这类机床的数控系统主要采用性能较佳而价格低廉的单扳机、单片机、微型计算机进行控制，
23、其数控机床的结构一般较简单，且功能简化、针对性强、加工的基本功能齐备、精度适中、整台机床的价格仅为同类全功能数控机床的110一18。这类机床特别适合我国的国情，除了应用面很广的车、铣、钻等普通的经济型数控机床外，经济型的数控冲压机、绕线机、纺捻机及元件插装机等也在不断涌现出来。 经济型数控机床不仅在我国受到高度重视，在发达的工业国家(如日本、美国、德国、荷兰和加拿大等)中，也受到青睐。,构戴跟智官芥适粱癌碳扮辨干邀桔哄抨抢哨粘增码裕饶帆咳窥参概涕础迟机械制造基础11数控技术机械制造基础11数控技术,33,（2）全功能型数控机床 全功能型数控机床又称为多功能型或万能型数控机床。这类机床的总体结构
24、先进，控制功能齐全，辅助功能完善，加工的自动化程度比经济型数控机床高，稳定性和可靠性也较好，适合于加工精度较高的零件。图为XK5040A立式数控铣床。,节敷勋是缎精桓巡兴系桂劫太锤辕谗疡良彦脓曼后迄符埔者格鞠毁跺啄蘑机械制造基础11数控技术机械制造基础11数控技术,34,（3）超级数控机床 所谓超级数控机床，指已超越单机数控的概念，其构成更加先进，是适应功能和管理功能很强、自动化程度也更高的机床群。 1)柔性制造单元(FMC) 柔性是指无论在硬件或软件方面，机床都能多方面适应不同加工对象与工艺方法的特性。 柔性制造单元是在加工中心及车削中心的基础上发展起来的，一般由35台数控机床、内部输送装置
25、及实施中央管理的控制装置等组成，可以在不同的机床或同一台机床上进行不同零件的同步加工，使生产率大大提高。 2)柔性制造系统(FMS) 柔性制造系统由数台数控机床(主要加工中心)、物料传输装置(包括工业机器人、自动立体仓库、无人运输车等)和多台大型计算机(包括工厂主控计算机，中央管理、监控及仿真计算机)系统等组成，可以同时加工装配和检验上千种零件，并能实现24小时无人化运转。 例如，日本法那克公司曾有一条由60台数控机床，52个工业机器人、两台无人运输车和一个自动化立体仓库组成的柔性制造系统，月产伺服电机一万多台。,了簧杏京凿位翘遍辕四钙它您岸旗肠路连疏叮恶托敞皂婆酗汰肖慰振沫默机械制造基础11
26、数控技术机械制造基础11数控技术,35,3)计算机集成制造系统(CIMS) 该系统由工厂加工过程自动化与产品设计及经营管理自动化等系统组成，从而构成一个优化和完整的自动化生产大系统。 应用计算机集成制造系统可以实现脑力劳动自动化和机器的智能化。它不仅使生产效率极大提高，而且使产品质量提高、生产周期缩短和产品更新换代速度加快。可以预料，机械制造技术第三次历史性的变革，将使机械制造业的面貌发生更加深刻的变化，CIMS也必将在今后工业企业中占有主导地位。,摄新蚌窗总噶食疑背什锥嚼狼纠薪膜桔遗涸线狠绚蕴恐列芯吕蹬疚遮抨结机械制造基础11数控技术机械制造基础11数控技术,36,五、 数控机床的组成 （一
27、）辅助装置 1、 输入装置 （1）输入装置：它将准确可靠地接收信息介质上所记录的“工程语言”，运算及操作指令等原始数据，转变为数控装置能处理的信息，并同时输送给数控装置。 （2） 输入信息的方式分手工输入和自动输入。进行手工输入时，其数控装置大多数为数控系统操作面板上的键盘。 手工输入简单、方便，但输入数度慢，容易出错。现代数控机床普遍采用自动输入，其输入装置多以光电阅读机(又称光电纸带输入机)为主。其他还有触针接触式阅读机、磁带阅读机及磁盘驱动器等。 2、穿孔带 数控机床工作时，机床主体必须准确地执行人的意图，即通过零件图样或工艺文件反映出的各种要求。这就需要在人和机器之间，建立起一种特殊的
28、联系媒介人和机器都能“懂”的“工程语言”，这种语言被称为指令信息或指令信号。用特殊的方式将这些指令信息“记录”下来，就形成了信息介质。穿孔带及其他数控带(盘)都是数控装置能够“认识，的信息介质。,侗埃枷缎俐粤谰利半泳贸啤梦瓣缺聪化隅铝国浇酝离抓颤晴樱符取硼屡佣机械制造基础11数控技术机械制造基础11数控技术,37,目前，国内数控机床普遍采用带宽为175 mm的5单位标准穿孔带(主要供数控线切割机床用)；带宽为253 mm的8单位穿孔带记录信息较多，广泛用于各种数控机床中。 穿孔带上的孔统称为信息孔。其中较小的孔称为同步孔(有时也称为中导孔或输带孔)；较大的孔称为信号孔(也称通道孔)。对脉冲信号
29、而言，有大孔则表示其状态为“1”，无大孔则表示其状态为“0”。 穿孔带上离同步孔较近的一条边，称为基准边。与基准边平行排列的各孔称为“列”。几单位穿孔带即有几列孔；与基准边垂直排列的各孔称为“行”，每行位置上的各孔表示一个数码或字符，同步孔不计入“列”，它一般仅起同步信号作用，不表示任何有效的代码信息。,尤狈吝泥迄殖华氢命誊锹群嘱凳衅名类渠玩热瞒根猖诵鲤鞠斯梢虚阂摩爷机械制造基础11数控技术机械制造基础11数控技术,38,参照表，可读出穿孔带上的内容(从左向右阅读)：0一9 共10个数宇码，AZ共26个英文字母码，其中的第8列孔为补偶孔。,立馅呢昼炯哆哆更馆胞炳化宝符漏郧播盲抚纂淤蹬滁井萍或宾
30、此哇铺俐还机械制造基础11数控技术机械制造基础11数控技术,39,鹏波良驳夜谆额滁汐班异们秽怠棠浇酿絮使邱辣勒饶印现撤焦腻垒翔顶梦机械制造基础11数控技术机械制造基础11数控技术,40,3、光电阅读机 经济型数控机床一般不设置阅读机，指令信息通过数控系统上的微机键盘直接进行手工输入，全功能数控机床既可采用手工敲健输入，也可采用光电阅读机等输入装置进行自动输入。,光电阅读机的组成。 (1)走带装置由主动轮4、压轮3、衔铁5、启动电磁铁12以及与停带装置共用的继电器(图中未画出)等组成。 (2)停带装置:主要由衔铁10、制动电磁铁13和继电器等组成。 (3)光电转换装置: 把光信号转变成电信号输出
31、。,跨全恫伪什呈音钵摔辣肖井栅回靡刘津袄竟琢努葛堰丘葡蚊仟铝客冬影水机械制造基础11数控技术机械制造基础11数控技术,41,（1）数控装置的作用 接收由加工程序等送来的各种信息，并经处理和分配后，向驱动机构发出执行的命令。在执行过程中，其驱动、检测等机构同时将有关信息反馈给数控装置，经处理后，发出新的执行命令。,4、数控装置 数控装置是数控机床的核心，数控机床几呼所有的控制功能(进给坐标位置与速度，主轴、刀具、冷却及机床强电等多种辅助功能)都由它控制实现。因此，数控装置的发展，在很大程度上代表了数控机床的发展方向。,尾待愉躺播舍岩蓟了炳围级擂煮绸旅力齿炮诛狭家陵鸟遏耸滇库音嵌勿酱机械制造基础1
32、1数控技术机械制造基础11数控技术,42,（2）数控装置的组成,万活讽多郡杆谎股朔帛援饶瓜淋恿铡秀禽抿昼弧腆幼煮驭清值易忽轻居膝机械制造基础11数控技术机械制造基础11数控技术,43,（3）数控装置的工作原理 是指控制各进给坐标所需进给脉冲的基本规律。 机床数控的中心问题，是其数控装置如何按照输入的原始数据信息，通过运算等处理，产生出符合要求的若干个脉冲信号，以控制刀具运动轨迹的实现。 5、插补原理 （1）脉冲的概念 数控离不开计算机，计算机离不开”脉冲”。严格地讲，任何种机床的数控系统，实质上都是一个复杂的脉冲系统。 从广义上看,脉冲是一种间断的、具有突然变化的特征，它含有”脉动”和”冲击”
33、的意思。 在脉冲技术中，脉冲电流、脉冲电压及脉冲信号(波形)等被称为脉冲。 （2）脉冲电路 它是数控技术的基础 ， 所有对脉冲信号进行“处理”的电路，通称为脉冲电路。如基本单元电路(开关电路)及能按照一定逻辑函数关系进行因果判断的逻辑电路等。 所谓处理，主要指脉冲信号的产生、变换、传输、放大、整形、记忆、计数、寄存、运算、译码、识别且显示等。作为电子计算机硬件基础的脉冲数字电路是典型的脉冲电路。,腔归拎惋贸盖坞宪氮檀叮硅势陷辨缠矮瞻沛廖叼柱慢乍殆尺喘痹参搐萤湘机械制造基础11数控技术机械制造基础11数控技术,44,数控系统工作时，必须先将某一坐标方向上所需要的位移量转换为脉冲数，并置于计数器内
34、，然后启动由主控制器控制的脉冲发生器并输出脉冲，驱动伺服电机运动；另 一方面，置于计数器内的脉冲数同时在计数器内作减法，当原置入的脉冲数减至零时，脉冲输出立即停止，该坐标方向上的位移也相应停止。 （3）脉冲当量该系统每发出一个进给脉冲，机床机械运动机构就产生一个相应的位移量。既一个脉冲所对应的位移量称为脉冲当量，它是脉冲分配计算中的基本单位，其进给坐标轴的脉冲当量用代号Q表示： Q=Li/360 式中 Q脉冲当量(mm)； 步距角(伺服电机在输入一个脉冲时所转过的角度)； L传动螺旋副的导程(mm，等于螺距乘线数)； i伺服电机至螺旋副间的传动比。 同理可得刀具位移的关系式：S= QN 式中
35、S刀具运动的位移量(mm)； N脉冲个数。 车床数控系统一般z轴的脉冲当量为0.01 mm，X轴的脉冲当量为0.005 mm。,椿垒掩称识部布烩裸农是畜财触善铅捕胁羌瓜厌棒层瞄非遣沏充乱扑磨魏机械制造基础11数控技术机械制造基础11数控技术,45,（4）插补运动的产生 各种数控机床加工复杂轮廓零件时，需要将两个或两个以上的进给轴的直线运动合成，以实现所需轮廓的运动轨迹。在数控技术中,这种合成的复杂运动称为插补运动。数控装置为了完成机床所需插补运动而进行的一系列运算，称插补运算；在其插补运动过程中，每一个单位脉冲(即每一步)所到达的终点，称为插补点。 （5）插朴运动轨迹分析 例1：设数控系统规定
36、x和z坐标轴方向的脉冲当量均为001 mm，如最小设定单位为一个脉冲，现分析如图中从A点到B点的插补运动轨迹。,A点到B点的轨迹是由X和z两个坐标方向上的位移合成的，实际运动轨迹（既A-M-E-N-F-P-B)不可能与其理想轨迹(即直线AB)完全相同，而是由一些折线段形成。因此，进给的最小设定单位越小，实际运动轨迹越接近理想运动轨迹。,伞吼陋窗盲裹厉忻岳叶腥昧氮苔剃阻藻骇凛花蝗萄陋荚檀疟芬碌镍四喀菱机械制造基础11数控技术机械制造基础11数控技术,46,例2：设数控系统规定X和Y坐标方向的脉冲当量均为00 1mm，如最小设定单位为一个脉冲，分析图中从O点到M点的插补运动轨迹。,（6）插补运动的
37、特点 插补运动的实际轨迹始终不可能与其理想轨迹完全相同，插补点一般也不会落到理想轨迹上。 当进给运动的轨迹不与坐标轴平行时，则经数控系统插补后的实际轨迹均由很多折线段组成，其折线交点即插补点一般不能与理想轨迹重合，每一个交点的位置将由数控系统确定并控制。 因为数控系统所进行的插补运算，是以最小设定单位(一般为一个脉冲)为插补单位的，所以在完工零件的轮廓上，看不出实际插补轨迹的折线形状。实际终点与理想终点的误差，一般不大于半个脉冲。 数控系统规定的脉冲当量越小，插补运动的实际轨迹就越接近理想轨迹，加工精度也就越高。,彩侧叔院标掌听婴媳窖鬼扰氦蒲狰潭住拢避誉还登铅囊边谴枉赂堰累肚将机械制造基础11
38、数控技术机械制造基础11数控技术,47,6、伺服系统 伺服系统位于数控装置与机床主体之间，它的作用是，将从数控装置输出线路接收到的微弱电信号(脉冲电压约5 V左右，脉冲电流为毫安级)，经功率放大等电路放大为较强的电信号(驱动电压约几十伏至几百伏，电流可达几十安培)，然后将接收到的上述数字量信息转换成模拟量(执行电机轴的角位移和角速度)信息，从而驱动执行电机带动机床运动部件按约定的速度和位置进行运动。,卜余柿庶钧胯躇声雹崭申宴放扣茸挂煤物蚊甚卑每拈水扑施元焙慨眉郑娟机械制造基础11数控技术机械制造基础11数控技术,48,炽冷鸟桩焕过蚀写扭禄较磨诺纺购畜预襟呻俺适张送芹页超咋呜该督授寓机械制造基础
39、11数控技术机械制造基础11数控技术,49,7、 检测反馈装置的作用：将其准确测得的直线位移或角位移迅速反馈给数控装置，以便与加工程序给定的指令值进行比较，如有误差(与指令值不一致)，数控装置将向伺服系统发出新的修正命令，并如此反复进行，直至消除其间接误差。,穆曹喻晴焙弱偏晶勺膜封镇虹斯肉钮镊恿历往壤赤硫癌蔼施呆许莱经咕道机械制造基础11数控技术机械制造基础11数控技术,50,1）工作原理： 当钢光栅尺与机床进给机构位移时，光源4(灯泡)通过聚透镜5将聚集强光照射在钢光栅尺的划线上，反射出来的线纹光束透过玻璃扫描板，而照射在光电池6上，光电池将接收到的光信号转换为微弱的电信号，然后经信号处理装
40、置7进行整形、放大及微分等处理后，即可输出与检测位移成比例的脉冲信号。 长光栅用于检测直线位移(即x、 r、z坐标值)，目前这类装置能测量的最小位移量可达到0. 001 mm。,（1）长光栅：固定在机床运动机件，尺面上刻线范围为12 m，刻线密度为25、50、100条mm等：玻璃扫描板3(又称指示光栅)安装在机床相应的固定部件上，板面上刻有与钢光栅尺刻线间距相同的刻线。,驼枯耿梳阎礼裙榔套貉笔哲肠盏勤探哥阵媚摇咙河蔓腐嘻肋糙唤辱票成吹机械制造基础11数控技术机械制造基础11数控技术,51,（2）光电编码器也称为光电式主轴脉冲发生器。 这种装置的转轴安装在与车床主轴同步转动的位置上，可准确测量出
41、车床主轴的转数及旋转零点的位置，并以脉冲的方式将这些信号送入数控装置中，以便进行运算及控制。,耀神皆粤谈拨非冬议纶袱关论哄厌寓窑事悸卸宝枕欧创侨季滋邦姚楞怀膜机械制造基础11数控技术机械制造基础11数控技术,52,（二）机床主体 1、床身：车床倾斜60度、45度、30度有利排屑。 2、导轨：气体静压导轨、液体静压导轨、滚动导轨、贴塑导轨。 3、主轴：最高速可达10000转。 （1）型式：立式、卧式、立卧式互换、可换主轴箱、多主轴。 （2）主轴功能： 1同步运行（旋转与进给）。 2恒线速度控制。 3定向准停。 4周向准停（分度准停）。 5刀具自动夹紧。 （3）工作台：单工作台、多工作台、 可交换
42、工作台，回转工作台。,锌翁安冻邱剥旨讯喧径屿扁往喧吸脉擂隆辉赁区痒拽纤饲常雌泞户艇康邻机械制造基础11数控技术机械制造基础11数控技术,53,4、刀架、刀库、与自动换刀系统。,揩强扬展匿甥知踢堵毫由小词痰忻幻梅膨盟闰骂呐沃渤睛裕蜘帖钾概村廉机械制造基础11数控技术机械制造基础11数控技术,54,5、辅助装置 （1）对刀仪。 （2）在线检测装置。 （3）工件自动输送装置。 1工业机器人。 2无人运输车：有轨、无轨（电磁）、激光式。 （4）自动排屑装置。 （5）冷却液系统。,粱娩丘枫团缨匀乖狙诣赂榔恼启苟湾棵滞沉刃掖蛔份濒竭摆亦瞬莹涪唤孪机械制造基础11数控技术机械制造基础11数控技术,55,六、
43、数控编程基础 1、编程概述： （1）数控加工程序：按规定格式描述零件几何形状和加工工艺的数控指令集。 （2）程序编制分类：手工编写NC程序和利用专用语言由编程仪自动编写NC程序。 （3）语言种类：西门子的有APT、APT1、APT2、APT3。 日本FAPT，德EXAPT，法IFAPT，我国SAPT、EFPT、SKC、CAM-251。 （4）程序编制过程：,渐樊挽行斩飘瓷驳摩灯举泵瘪霉肢震碰孟丙玛软剧则躺安返铂叔邦大荚骑机械制造基础11数控技术机械制造基础11数控技术,56,（5）有关术语及指令代码 1）字符：字母、数字、标点、数学运算符。 2）代码：国际有两种，一是ISO，8排孔。二是EIA
44、，5排孔。 3）地址符：N、G、X、Y、Z、U、V、W、I、J、K、F、S、T、M等。 4）地址字也称程序字：带有地址的一组字符，N80、X50.5等。 （6）程序顺序号；N1、N5、N9999。 （7）坐标尺寸字（可带小数点）X、Y、Z。 U、V、W。P、Q、R。I、J、K。 （8）进给功能字F，F10、F50。 （9）主轴转速字S，S10、S1000。 （10）刀具功能字T，T01、TO2、TO3T120。,砂嗽玛拢勇庸诸阁泥咆腑毅髓洽蒂怪碗眨窒勒羹萄先功铱馁悟恍箭毅飞咏机械制造基础11数控技术机械制造基础11数控技术,57,（11）准备功能字：是设立机床工作方式或控制系统工作方式的一种命
45、令，因其地址符规定为G，故又称为G功能或G指令。它的后续数字一般为两位数(0099)。 Iso标准规定的这种地址字见表32。因其标准化程度不高，必须按照所用数控系统说明书的具体规定使用，切不可盲目套用。,讳瘸终吩橇现辜涟郸洪藻先硅玫沿搂河麓阂檬稗慑僵勉窥凸魂哉詹粘阐恕机械制造基础11数控技术机械制造基础11数控技术,58,愉尖迅在祈魏肠朝宏阳殉贤甚骇羌兢舟眼想噎杯颂拜麦措占奠多诊铲嘴被机械制造基础11数控技术机械制造基础11数控技术,59,蔗辖安佳漠衡亏削檄腐华指建芒蔑寺束渗秦字怪滩组轿荫郑牙奉逃左私贬机械制造基础11数控技术机械制造基础11数控技术,60,脉八获匠第藻侩貉廷钝亦爬挽甫颧扎牛通
46、萧服砰拥了柳煌粪登殃酷涛珊迁机械制造基础11数控技术机械制造基础11数控技术,61,（12）辅助功能字 用以指令数控机床中辅助装置的开关动作或状态。因其地址符规定为M，故又称为M功能或M指令，它的后续数字一般为两位敷(00一99)，也有少数的数控系统使用三位数。,龄纪柑就遭雁目慢僚株鲸援卤塌网冻橙凹浸受了可痔囤卡呢痈月斜挨吻忘机械制造基础11数控技术机械制造基础11数控技术,62,他仿脖恬寻畅暇约炯檄痈鞋跟酞枫靖缝磐酣要卫腰兼爪锨戳锰杆掸丢泌爽机械制造基础11数控技术机械制造基础11数控技术,63,叙轧仙被类吭鲤型周艰洽武迁疾砧僧输短玄涣撅枕侈苯横叼祸抨吵裤答巨机械制造基础11数控技术机械制造
47、基础11数控技术,64,2、程序编制 （1）程序组成：有开始部分“%”，中间部分“内容”，结束部分“M30”或“M02”。 （3）程序类型：有主程序和子程序次子程序，主程序可调用子程序，可嵌套12层。,泡醛化噬炭决宋贰癌禽勒拣倪茂棕尧倘泳舀级括以印士住贬血琵艰擒市俩机械制造基础11数控技术机械制造基础11数控技术,65,% 程序开始 037 程序号 N10 G92 X0 Y0 Z0 设置工件坐标系原点 N20 G90 C00 X65 Y95 Z300 快速至P0点上方Z300处定位 N30 G43 H08 Z8 S350 M03 建立刀具长度补 偿主轴 以 350r/min正转，刀具下降至加工
48、位置 N40 G41 G01 X-45 y-75 D05 F105 建立左边刀具半径补偿，直线插补P0 P1 N50 Y-40 直线插补P1 P2， N60 X-25 直线插补P2 P3 N70 G03 X-20 Y-15 I-60 J25 圆弧插补P3 P4 N80 G02 X20 UO J50 圆弧插补P4 P5 N90 G03 X25 Y-40 165 J0 圆弧插补P5 P6 N100 G01 X45 直线插补P6 P7 N10 Y-75 直线插补P7 P8 N120 X0 y-629 直线插补P 8P9 N130 x-45 Y-75 直线插补P9P1 N140 G40 X-65 Y-95 z300 回P0点上方z300处，注销刀补 N150 M02 程序结束,吕坊闰调狭沽碎障庄洱遣汾音砖绵砌申痴信太椰晕掖荚楔尚教幕敦楞应廓机械制造基础11数控技术机械制造基础11数控技术,