第1章 机床数控技术绪论

《第1章 机床数控技术绪论》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第1章绪论1.1机床数控技术的基本概念1.2数控机床的组成与工作原理1.3数控机床的分类1.4数控机床的发展趋势1.5制造自动化技术的发展概况思考与练习题1.1机床数控技术的基本概念数字控制（NumericalControl,简称NC）技术，简称数控技术，是使用数字化信息按给定的工作程序、运动轨迹和速度，对控制对象进行控制的一种技术。数字控制系统中的控制信息是数字量。它所控制的一般是位移、角度、速度等机械量，也可以是温度、压力、流量、颜色等物理量。这些量的大小不仅可以测量，而且可经A/D或D/A转换，用数

2、字信号表示。采用了数控技术的设备称为数控设备。其操作命令是用数字或数字代码的形式来描述，工作过程是按指令程序自动进行。数控机床就是一种典型的数控设备，它是装备了数控系统的金属切削机床。数控技术综合运用了微电子、计算机、自动控制、精密测量、机械设计与制造等技术的最新成果。它具有动作顺序的程序自动控制，位移和相对位置坐标的自动控制，速度、转速及各种辅助功能的自动控制等功能。数控技术具有以下特点：(1)生产率高。(2)加工精度高。(3)柔性和通用性增强。(4)可靠性高。1.2数控机床的组成与工作原理1.2.1

3、数控机床的组成数控机床一般由输入／输出装置、数控装置、伺服驱动装置、辅助控制装置和机床（或称裸机）等五部分组成，如图1-1所示。图1-1数控机床的组成1．程序编制及程序载体数控程序是数控机床自动加工零件的工作指令。在对加工零件进行工艺分析的基础上，确定零件坐标系在机床坐标系上的相对位置，即零件在机床上的安装位置，刀具与零件相对运动的尺寸参数，零件加工的工艺路线、切割加工的工艺参数以及辅助装置的动作等。得到零件的所有运动、尺寸、工艺参数等加工信息后，用有文字、数字和符号组成的标准数控代码，按规定的方法和格式

4、，编制零件加工的数控程序。编制程序的工作可由人工进行。对于形状复杂的零件，则要在专用的编程机或通用计算机上使用CAD／CAM软件进行自动编程。2．输入装置输入装置的作用是将程序载体上的数控代码传递并存入数控系统内。编好的数控程序，可通过光电阅读机、磁带机等输入装置存储到载体上。目前，随着CAD/CAM、CIMS技术的发展，越来越多地采用串行通信方式进行程序的传输。为了便于加工程序的编辑修改、模拟显示，数控系统通过显示器为操作人员提供必要的信息界面。较简单的显示器只有若干个数码管，只能显示字符；较高级的系统一

5、般配有CRT显示器或液晶显示器，可以显示图形。3．数控装置数控装置是数控机床的核心。数控装置从内部存储器中取出或接受输入装置送来的一段或几段数控加工程序，经过数控装置的逻辑电路或系统软件进行编译、运算和逻辑处理后，输出各种控制信息和指令，控制机床各部分的工作，使其进行规定的有序运动和动作。在数控装置的各项控制功能中，至关重要的是刀具相对于工件的运动轨迹的控制。零件的轮廓图形通常是由直线、圆弧或其他非圆弧曲线组成，刀具在加工过程中必须按零件的形状和尺寸要求进行运动，即按图形轨迹移动。为此，数控系统要进行轨迹插补

6、运算，也就是在线段的起点和终点坐标之间进行“数据点的密化”，求出一系列中间点的坐标值，并向相应的坐标输出脉冲信号，控制沿各坐标轴进给运动的执行元件的进给速度、进给方向和进给位移量等。4．伺服驱动装置伺服驱动装置通过接收数控装置发出的速度和位置信息，控制伺服电机的运动速度和方向。它一般由驱动电路和伺服电动机组成，并与机床上的进给传动链组成数控机床的进给系统。每个坐标轴方向都配有一套伺服驱动装置，根据是否配有位置检测及反馈装置，可以分为开环、半闭环和闭环伺服驱动系统。5．辅助控制装置辅助控制装置是介于数控装置和机

7、床机械、液压部件之间的控制装置，可通过可编程控制器（PLC）对机床辅助功能M、主轴速度功能S和换刀功能T等实现逻辑控制。6．位置检测装置位置检测装置与伺服驱动装置配套组成半闭环或闭环伺服驱动系统。位置检测装置通过直接或间接测量机床执行部件的实际位移，并将检测结果反馈到数控装置并与指令位移进行比较，根据差值发出进给脉冲信号控制执行部件继续运动，直至差值为零，以便提高系统的精度。7．机床的机械部件数控机床的机械部件包括：主运动部件，进给运动执行部件，如机床工作台、滑板及其传动部件和床身、立柱及支撑部件。此外，还

8、有转位、夹紧、润滑、冷却、排屑等辅助装置。对于加工中心类的数控机床，还有存放刀具的刀库，交换刀具的机械手或机器人等部件。数控机床机械部件的组成与普通机床相似，但传动结构要求更为简单，在精度、刚度、摩擦、抗振性等方面要求更高，而且传动和变速系统要便于实现自动化。1.2.2数控机床的工作原理使用数控机床时，首先要将被加工零件图纸的几何信息和工艺信息用规定的代码和格式编写成加工程序;然后将加工程序输入到数