数控机床组成与工作原理PPT文件格式下载.ppt
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本章内容的难点:
2.12.1概述概述数字控制数字控制-用计算机以数字指令方式对控制对用计算机以数字指令方式对控制对象加以控制的一种方法。
象加以控制的一种方法。
数控机床数控机床-一种装了程序控制系统(数控系统)一种装了程序控制系统(数控系统)的机床。
的机床。
数控技术中常见的英文缩写及中文名称数控技术中常见的英文缩写及中文名称NC-NC-数字控制数字控制CNC-CNC-计算机数字控制计算机数字控制MNC-MNC-微型计算机数字控制微型计算机数字控制DNC-DNC-直接数字控制(分布式数字控制)直接数字控制(分布式数字控制)PLC-PLC-可编程序逻辑控制器可编程序逻辑控制器CAD-CAD-计算机辅助设计计算机辅助设计CAM-CAM-计算机辅助制造计算机辅助制造FMS-FMS-柔性制造单元柔性制造单元CIMS-CIMS-计算机集成制造系统计算机集成制造系统CAPP-CAPP-计算机辅助工艺规划计算机辅助工艺规划数控系统组成数控系统组成及工作过程及工作过程2.22.2数控机床的组成数控机床的组成程序程序载体载体输入输入装置装置数控数控装置装置伺服驱动伺服驱动装置装置辅助辅助控制控制装置装置检测检测装置装置机床机床(进给运动、(进给运动、主运动、主运动、辅助操作)辅助操作)主轴驱动主轴驱动装置装置11程序及程序载体程序及程序载体根据加工工艺编制程序单,并存放在程序载体上,以根据加工工艺编制程序单,并存放在程序载体上,以便输入到数控装置上。
程序载体通常有穿孔纸带,磁盘便输入到数控装置上。
程序载体通常有穿孔纸带,磁盘(软盘),(软盘),UU盘等。
盘等。
22输入装置输入装置将程序载体上的数控代码变成响应的电脉冲信号,传将程序载体上的数控代码变成响应的电脉冲信号,传送并存入数控装置内。
输入装置通常有光电阅读机、磁盘送并存入数控装置内。
输入装置通常有光电阅读机、磁盘驱动器(软驱)等,驱动器(软驱)等,USBUSB(通用串行总线)控制器通用串行总线)控制器。
33计算机数控装置及强电控制装置计算机数控装置及强电控制装置数控装置是一种装备了数控系统软件的专用计算机,数控装置是一种装备了数控系统软件的专用计算机,是数控机床的核心。
是数控机床的核心。
aa,接收输入装置送来的脉冲信号,经编译、运算和,接收输入装置送来的脉冲信号,经编译、运算和逻辑处理后,输出相应的信号和指令经强电控制装置编逻辑处理后,输出相应的信号和指令经强电控制装置编译、判断、功率放大后驱动机床相应部件完成规定动作。
译、判断、功率放大后驱动机床相应部件完成规定动作。
bb,行程开关、监控检测等开关信号经强电控制装置,行程开关、监控检测等开关信号经强电控制装置反馈到数控装置进行处理。
反馈到数控装置进行处理。
44伺服驱动系统及位置检测装置伺服驱动系统及位置检测装置伺服驱动系统:
由伺服驱动电路(伺服驱动器)和伺伺服驱动系统:
由伺服驱动电路(伺服驱动器)和伺服驱动装置(伺服电机),它根据数控装置发来的指令驱服驱动装置(伺服电机),它根据数控装置发来的指令驱动机床的执行部件动作。
有开环、半闭环、闭环之分。
动机床的执行部件动作。
位置检测装置:
在半闭环、闭环系统中间接或直接测位置检测装置:
在半闭环、闭环系统中间接或直接测量执行部件的实际位移,与指令位移进行比较,以便随时量执行部件的实际位移,与指令位移进行比较,以便随时纠正偏差。
纠正偏差。
5机床的机械部件机床的机械部件与普通机床相似,包括基础部分(支撑部件)、主运与普通机床相似,包括基础部分(支撑部件)、主运动部件、进给运动执行部件和辅助装置,但具有以下特点:
动部件、进给运动执行部件和辅助装置,但具有以下特点:
传动结构更为简单,传动链较短,传动及变速系统传动结构更为简单,传动链较短,传动及变速系统要便于实现自动化,采用电主轴,伺服传动系统;
要便于实现自动化,采用电主轴,伺服传动系统;
车床用电主轴车床用电主轴铣床用电主轴铣床用电主轴同步齿形带传动同步齿形带传动5机床的机械部件机床的机械部件与普通机床相似,包括基础部分(支撑部件)、主与普通机床相似,包括基础部分(支撑部件)、主运动部件、进给运动执行部件和辅助装置,但具有以下特运动部件、进给运动执行部件和辅助装置,但具有以下特点:
点:
机械结构具有较高的动态刚度、阻尼精度、更好的耐机械结构具有较高的动态刚度、阻尼精度、更好的耐磨性及抗震性、热变形小(如:
采用花岗岩床身、树脂磨性及抗震性、热变形小(如:
采用花岗岩床身、树脂水泥床身);
水泥床身);
采用高精度、高效传动部件(如:
滚珠丝杆、直线滚采用高精度、高效传动部件(如:
滚珠丝杆、直线滚动导轨,圆柱滚动导轨,直线电机等);
动导轨,圆柱滚动导轨,直线电机等);
滚动导轨滚动导轨滚珠丝杆滚珠丝杆5机床的机械部件机床的机械部件与普通机床相似,包括基础部分(支撑部件)、主运与普通机床相似,包括基础部分(支撑部件)、主运动部件、进给运动执行部件和辅助装置,但具有以下特点:
采用刀库,自动换刀装置。
链链式式刀刀库库(带带机机械械手手)2.32.3数控机床的基本工作原理数控机床的基本工作原理CRTCRT显示器显示器零件图零件图数控程序数控程序数控手册数控手册N1G18N2G51数控数控机床机床数控装置数控装置操作面板操作面板数控机床的工作原理数控机床的工作原理零件图纸零件图纸CAD造造型模块型模块CAM处处理模块理模块输入工艺参数输入工艺参数后置处后置处理模块理模块零件的几何图形输入到计算机中,建立起零件的零件的几何图形输入到计算机中,建立起零件的三维几何模型,通过数控编程模块,指定刀具半径、三维几何模型,通过数控编程模块,指定刀具半径、加工方式及切削用量等工艺参数,就能自动地计算出加工方式及切削用量等工艺参数,就能自动地计算出数控加工刀具中心轨迹数据,再通过调用相应的数控数控加工刀具中心轨迹数据,再通过调用相应的数控机床后置处理程序,就可生成数控加工程序进行加工,机床后置处理程序,就可生成数控加工程序进行加工,并可在屏幕上动态地模拟刀的加工情况。
并可在屏幕上动态地模拟刀的加工情况。
它具有速度快、精度高、直观性好、使用简便、它具有速度快、精度高、直观性好、使用简便、便于进行干涉碰撞检查等优点。
便于进行干涉碰撞检查等优点。
CAD/CAM自动编程三维造型三维造型CAD数控自动编程数控自动编程CAM数控加工模拟数控加工模拟CAMCAD/CAM流程数控系统的主要工作有数控系统的主要工作有输入、译码、数据处理、插补、输入、译码、数据处理、插补、伺服输出、管理程序伺服输出、管理程序等。
等。
(一)输入输入将数控加工程序和数据输入到数控系统。
数控加工程将数控加工程序和数据输入到数控系统。
数控加工程序和数据可以通过磁盘驱动器、光电阅读机,或由计算机序和数据可以通过磁盘驱动器、光电阅读机,或由计算机通过通讯端口传输而来。
通过通讯端口传输而来。
通常有两种不同的输入工作方式:
11,一次将程序读入数控系统内的存储器;
,一次将程序读入数控系统内的存储器;
22,边传输边加工,将程序读入一部分到缓冲区,进行加,边传输边加工,将程序读入一部分到缓冲区,进行加工,同时再读取下一段程序。
工,同时再读取下一段程序。
(二二)译码译码输入的加工程序包含有零件的几何信息输入的加工程序包含有零件的几何信息GG指令指令(直线直线或圆弧,起点、终点坐标等或圆弧,起点、终点坐标等)、加工工艺信息、加工工艺信息SS指令与指令与FF指指令令(主轴转速、进给量等主轴转速、进给量等)、刀具信息、刀具信息TT指令指令(刀具半径补刀具半径补偿、长度补偿偿、长度补偿)和辅助信息和辅助信息MM指令指令(主轴正反转、开停,冷主轴正反转、开停,冷却液开停,换刀等却液开停,换刀等)。
译码程序将加工程序的代码翻译成。
译码程序将加工程序的代码翻译成计算机内部能识别的机器代码。
计算机内部能识别的机器代码。
(三三)数据处理数据处理数据处理程序包括刀具补偿、速度计算以及辅助功能数据处理程序包括刀具补偿、速度计算以及辅助功能的处理等。
的处理等。
(四四)插补插补插补有直线插补、圆弧插补和抛物线插补等几种。
插插补有直线插补、圆弧插补和抛物线插补等几种。
插补是对一条已知曲线在起点和终点之间的数据进行细化的补是对一条已知曲线在起点和终点之间的数据进行细化的过程,即将一条曲线分解成许多条直线或圆弧所组成。
过程,即将一条曲线分解成许多条直线或圆弧所组成。
CNCCNC数控系统是边插补边加工的。
数控系统是边插补边加工的。
(五)(五)伺服控制伺服控制将位置进给脉冲或进给速度指令,经变换放大后转将位置进给脉冲或进给速度指令,经变换放大后转化为伺服电机的转动。
化为伺服电机的转动。
(六)(六)管理程序管理程序为数据输入,处理及加工过程服务的各个程序进行为数据输入,处理及加工过程服务的各个程序进行调度,对面板命令、时钟信号、故障信号等引起的中断调度,对面板命令、时钟信号、故障信号等引起的中断进行处理。
进行处理。
2.42.4数控机床的基本类型数控机床的基本类型2.4.12.4.12.4.12.4.1按加工功能分类按加工功能分类按加工功能分类按加工功能分类1点位控制系统点位控制系统只控制刀具或工作台从一只控制刀具或工作台从一点准确地移动到另一点,其运点准确地移动到另一点,其运动轨迹不需严格控制,移动过动轨迹不需严格控制,移动过程中不进行切削。
如:
数控钻程中不进行切削。
数控钻床、数控坐标镗床等。
床、数控坐标镗床等。
22直线控制系统直线控制系统控制刀具或工作台按平行控制刀具或工作台按平行于坐标轴的方向或按与两坐标于坐标轴的方向或按与两坐标轴成轴成4545夹角的方向作直线运夹角的方向作直线运动,并对工件进行切削。
动,并对工件进行切削。
简易数控车床,数控铣床如:
简易数控车床,数控铣床等。
3轮廓控制系统(连续切削控制系统)轮廓控制系统(连续切削控制系统)对刀具与工件相对移动的轨迹进行连续控制,其核心对刀具与工件相对移动的轨迹进行连续控制,其核心装置就是插补器,装置就是插补器,能走任意斜线或圆弧,可以加工曲能走任意斜线或圆弧,可以加工曲面、凸轮、锥度等复杂形状的零件。
面、凸轮、锥度等复杂形状的零件。
(1)平面轮廓加工的数控系统平面轮廓加工的数控系统这类机床具有两轴联动的插补运算功能和刀具半径补这类机床具有两轴联动的插补运算功能和刀具半径补偿功能。
铣削平面轮廓的数控铣床。
偿功能。
(2)空间轮廓加工的数控系统空间轮廓加工的数控系统这类机床能加工三维空间内的轮廓曲线,可分为:
这类机床能加工三维空间内的轮廓曲线,可分为:
2.52.5轴控制系统:
轴控制系统:
在三坐标系中控制两坐标联动的在三坐标系中控制两坐标联动的机
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