数控技术 研究生教材 第1章 绪论(1).pptx
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数控技术 研究生教材 第1章 绪论(1).pptx
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高等学校机电类工程教育系列规划教材,数控技术,旋翼爱普生公司高7厘米,螺旋桨直径约13厘米,体重为8.9克,固定翼加利福尼亚州的锡米谷航空环境公司,扑翼加州理工大学伯克利分校,几类微小型飞行器,数字化时代,IntheFuture,前言,IntheFuture,机器人表演骑自行车,机器人ASIMO在行走,川仁光男造个5岁阿童木,机器,人,数字化时代,前言,工程背景,制造业是各种产业的支柱,直接影响到一个国家的经济发展和综合国力,关系到一个国家的战略地位。
数控技术是集计算机技术、现代控制技术、传感检测技术、信息处理技术、网络通信技术及机电技术于一体的一门交叉学科,是现代制造技术的基础。
数控技术的应用已成为衡量一个国家工业化程度和技术水平的重要标志。
发展数控技术是当前制造工业技术改造、技术更新的必由之路。
前言,?
又歇工了!
工作任务太重了!
干不完的活,累人。
先进工具在哪里?
机床这几天又没开动,误工了,等着罚款吧!
数控加工的现状,机床利用率低。
国外数控机床在两班制工作下开动率达到60%70%,国内许多用户往往只能达到20%30%。
编程效率低。
据国外统计,手工编程时,一个零件的编程时间与机床实际加工时间之比约为301,而数控机床不能开动的原因中有20%30%是由于加工程序一时编制不出而耽搁的。
数控技术人员缺乏。
据报载,国内数控技术人员缺口为60万。
前言,典型数控加工制造过程,产品设计与造型,机床加工各种操作,数字化代码,伺服驱动系统,脉冲群S总=N*L,Internet,数控系统,前言,了解掌握的知识点,基本常识程序编程数控系统插补原理伺服系统机床结构故障诊断发展趋势,前言,本课程主要讲授内容,绪论数控机床的程序编制计算机数控系统插补原理与刀具补偿技术数控机床的驱动与位置控制数控机床的机械结构与部件数控机床的故障诊断现代数控技术,前言,主要参考书,马宏伟.数控技术(课内教材),高等院校机电类工程教育系列规划教材,北京:
电子工业出版社,2010.4叶培华.数字控制技术,北京:
清华大学出版社,2002.2赵玉刚.数控技术,北京:
机械工业出版社,2003.8廖效果.数控技术,湖北:
湖北科学技术出版社,2000.7周济等.数控机工技术,北京:
国防工业出版社,2002.1王爱玲.现代数控原理及控制系统(第2版),北京:
国防工业出版社,2005.1有关数控技术方面的国内、外科技期刊。
前言,第1章绪论,概述数控机床的分类数控技术的应用与发展,第1章绪论,【内容提示】以制造自动化底层设备数控机床为主要研究对象,介绍数控相关的基本概念、组成及基本原理、分类和发展趋势。
【学习方法】在学习过程中,紧密结合课程上机、实验或者实践环节加深对数控系统关键技术和功能的认识和理解。
第1章绪论,1.1概述1.基本概念数字控制(NumericalControl,NC)数字控制一种自动控制技术,数字控制相对于模拟控制而言,其控制信息是数字量,其特点:
可用不同字长表示不同的精度信息,表达信息准确。
可进行逻辑运算、数字运算,也可进行复杂的信息处理。
具有逻辑处理功能,可用软件来改变信息处理的方式或过程,而不用改动电路或机械机构,因而具有柔性化。
数控系统(NumericalControlSystem)实现数字控制的装置。
第1章绪论,1.1概述计算机数控系统(ComputerNumericalControl,CNC)以计算机为核心的数控系统。
数控技术(NumericalControlTechnology)采用数字控制的方法对某一工作过程实现自动控制的技术。
数字控制广泛应用于机械运动的轨迹控制。
机床数控系统和工业机器人控制内容主要是轨迹控制。
数字控制机床(简称数控机床)数控技术应用的经典例子。
较好地解决了复杂、精密、小批量、多品种的零件加工问题,是一种柔性的、高效能的自动化机床,代表了现代机床控制技术的发展方向。
第1章绪论,1.1概述2.数控加工原理金属切削机床加工零件的要求:
操作者根据图纸要求、手动控制机床操作系统,不断改变刀具与工件相对运动参数(位置、速度等),使刀具从工件上切除多余材料,最终获得符合技术要求的尺寸、形状、位置要求和表面质量的零件。
第1章绪论,知识点:
插补:
获得一个曲线的种类、起点、终点以及速度后,根据给定的数字函数,如线性函数、圆函数或高次曲线函数,在理想的轨迹或轮廓上的已知点之间,进行数据点的密化,确定一些中间点。
1.1概述2.数控加工原理将加工过程所需的工件的形状尺寸及机床的各种操作(如主轴变速、工件夹紧、进给、启停、刀具选择、冷却液供给等)步骤用程序数字化的代码(按照国际或国家,甚至厂家所制订的数字和文字编码规则)来表示出来,由计算机数控装置对上述信息进行处理和运算,然后由数控系统按照零件程序的要求控制机床伺服驱动系统,实现刀具与工件间要求的机械动作,自动完成加工任务。
第1章绪论,1.1概述实现数控加工的数控设备要具备下述要求:
接受零件图样加工要求的信息,并按照一定的数字模型进行插补运算,实时地向务坐标轴发出速度控制指令及切削用量的数字控制计算数控装置具有快速响应,并具有足够功率的驱动装置:
有能满足上述加工要求的机床主机、刀具、辅助设备及各种加工所需的辅件。
第1章绪论,知识点:
数控机床一般由程序载体、数控装置、伺服驱动装置、机床本体和其他辅助装置组成。
1.1概述3.数控机床的组成,第1章绪论,程序载体人和数控机床联系的媒介物。
(也称控制介质、输入介质、信息载体)穿孔纸带、盒式磁带、软磁盘或其他可以储存代码的载体,有些直接集成在CAD/CAM中或连接上级计算机的DNC(直接数控)输入。
程序格式(编码标准):
EIA&ISO,1.1概述,第1章绪论,数控装置数控机床的核心部分,也是区别于普通机床最重要的特征之一。
数控装置完成加工程序的输入、编辑及修改,实现信息存储、数据转换、代码交换、插补运算以及各种控制功能。
大多数具有网络通信功能,可以实现加工程序的高速、可靠传输和加工状态的实时反馈,以保证加工资源和加工信息的共享。
1.1概述,第1章绪论,1.1概述伺服驱动系统作用是把来自数控装置的脉冲信号转换成机床移动部件的运动,包括信号放大和驱动元件。
几个进给轴实现联动可以完成点位、直线、平面曲线,甚至具有空间曲线特征的复杂零件加工。
伺服驱动系统性能好坏直接决定加工精度、表面质量和生产率。
脉冲当量相对于每个脉冲信号,机床移动部件的位移,常见的有:
0.01mm,0.005mm,0.001mm,第1章绪论,步进电机,直流伺服电机交流伺服电机,常用的伺服元件,编码盘光栅磁珊常用的检测元件,1.1概述,第1章绪论,机床本体机床本体包括床身、主轴、进给机构、刀架及自动换刀装置等,是自动地完成各种切削加工的机械部分。
与传统的机床相比,数控机床本体设计的特点:
采用具有高刚度、高抗震性及较小热变形的机床新结构。
广泛采用高性能的主轴伺服驱动和进给伺服驱动装置。
采用高传动效率、高精度、无间隙的传动装置和运动部件。
辅助装置保证充分发挥数控机床功能所必需的配套装置。
包括气动、液压装置,排屑装置,冷却、润滑装置,回转工作台和数控分度头,防护,照明等各种辅助装置。
1.1概述,第1章绪论,1.1概述机床本体机床本体包括床身、主轴、进给机构、刀架及自动换刀装置等,是自动地完成各种切削加工的机械部分。
与传统的机床相比,数控机床本体设计的特点:
采用具有高刚度、高抗震性及较小热变形的机床新结构。
广泛采用高性能的主轴伺服驱动和进给伺服驱动装置。
采用高传动效率、高精度、无间隙的传动装置和运动部件。
目前已模块化生产,分为六大块:
数控系统滚动部件数控刀架和转台主轴单元刀库和机械手高速防护罩,第1章绪论,1.1概述辅助装置保证充分发挥数控机床功能所必需的配套装置。
包括气动、液压装置,排屑装置,冷却、润滑装置,回转工作台和数控分度头,防护,照明等各种辅助装置。
知识点:
数控系统的认识。
从自动控制的角度来看,计算机数控(CNC)系统是一种位置(轨迹)、速度(还包括电流)控制系统,其本质上是以多执行部件(各运动轴)的位移量、速度为控制对象并使其协调运动的自动控制系统,是一种配有专用操作系统的计算机控制系统。
从外部特征来看,CNC系统是由硬件(通用硬件和专用硬件)和软件(专用)两大部分组成的。
第1章绪论,1.1概述4.数控机床的特点能加工普通机床难以完成或不能加工的复杂零件加工。
数控加工可以获得更高的加工精度和质量。
具有更高的生产效率。
具有广泛的适用性和较大的灵活性。
监控功能强,具有故障诊断的能力。
可实现较精确的成本核算和生产进度安排。
第1章绪论,通用机床多适用于零件结构不太复杂、生产批量较小的场合。
专用机床适用于生产批量很大的零件。
数控机床最适宜批量小、加工精度要求高、结构形状复杂的零件,或需要多次改型设计的零件。
1.1概述5.数控机床的适用范围,第1章绪论,1.2数控机床的分类数控技术现已广泛应用于各类机床及非金属切削机床,据不完全统计已有400多个品种规格。
可以按照多种原则来进行分类:
按运动轨迹分类点位控制、直线控制与轮廓(连续轨迹)控制按伺服系统控制方式分类开环、闭环和半闭环伺服驱动系统按功能水平来划分:
高、中、低经济型)三类按工艺用途分类:
金属切削类、金属形成类、特种加工等数控机床。
第1章绪论,工件,A,B,
(1)按运动轨迹分类点位控制类:
点-点位置精确控制,保证的是定位精度;特点:
控制刀具对工件的点位,而对它们定位过程的运动轨迹及移动速度没有严格要求。
适用范围:
数控钻床、数控镗床、数控冲床和数控测量机。
刀具,第1章绪论,
(1)按运动轨迹分类直线控制类:
位置控制+速度和路线控制,只能沿某个坐标轴方向(平行或45)切削加工;具有2-3个坐标轴,同时可控的坐标只有1个;具有刀具半径补偿功能、刀具长度补偿功能、主轴转速控制功能。
第1章绪论,
(1)按运动轨迹分类轮廓控制(连续控制)类:
每点的位置+速度+路线控制,可对2坐标或2坐标以上坐标轴进行控制;特点:
控制刀具对工件的点位,而对它们定位过程的运动轨迹及移动速度没有严格要求。
适用范围:
数控车床、数控铣床、加工中心等用于加工曲线和曲面的机床。
现代的数控机床基本上都是装备的这种数控系统。
刀具工件,第1章绪论,无位置反馈,精度相对闭环系统来讲不高,其精度主要取决于伺服驱动系统和机械传动机构的性能和精度;一般以功率步进电机作为伺服驱动元件;具有结构简单、工作稳定、调试方便、维修简单、价格低廉等优点,在精度和速度要求不高、驱动力矩不大的场合得到广泛应用。
一般用于经济型数控机床。
(1)按伺服系统控制方式分类,知识点:
开环数控系统没有位置测量装置,信号流是单向的(数控装置进给系统),故系统稳定性好。
开环数控系统,第1章绪论,半闭环数控系统的位置采样点如图所示,是从驱动装置(常用伺服电机)或丝杠引出,采样旋转角度进行检测,不是直接检测运动部件的实际位置。
(2)按伺服系统控制方式分类,半闭环数控系统,第1章绪论,
(2)按伺服系统控制方式分类,半闭环数控系统,半闭环环路内不包括或只包括少量机械传动环节,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。
由于丝杠的螺距误差和齿轮间隙引起的运动误差难以消除。
因此,其精度较闭环差,较开环好。
但可对这类误差进行补偿,因而仍可获得满意的精度。
半闭环数控系统结构简单、调试方便、精度也较高,因而在现代CNC机床中得到了广泛应用。
第1章绪论,全闭环数控系统的位置采样点如图的虚线所示,直接对运动部件的实际位置进行检测。
(2)按伺服系统控制方式分类,闭环数控系统,第1章绪论,从理论上讲,可以消除整个驱动和传动环节的误差、间隙和失动量。
具有
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- 数控技术 研究生教材 第1章 绪论1 研究生 教材 绪论