第1章数控技术概论

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1、第1章数控技术概论1.1数控技术的基本概念数控技术是综合了计算机、自动控制、电机、电气传动、测量、监控、机械制造等学科领域最新成果而形成的一门边缘科学技术。在现代机械制造领域中，数控技术已成为核心技术之一，是实现柔性制造(FlexibleManufacturing,FM)、计算机集成制造(ComputerIntegratedManufacturing,CIM)、工厂圉J化(FactoryAutomation,FA)的重要基础技术之一。数控技术较早地应用于机床装备中，木书屮的数控技术具体指机床数控技术。国家标准(GB8129—87)把机床数控技术定

2、义为“用数字化信息对机床运动及具加T过程进行控制的一种方法”，简称数^(NumericalControl,NC)。数控机床就是采用了数控技术的机床。国际信息处理联盟(internationalfederationofinformationprocessing)^五技术委员会对数控机床作了如下能义：“数控机床是一个装有程序控制系统的机床，该系统能够逻辑地处理具有使用代码，或其它符号编码指令规定的程序。”换言之，数控机床是一种釆用计算机，利用数字信息进行控制的高效、能自动化加工的机床，它能够按照机床规定的数字化代码，把各种机械位移量、工艺参数、辅助功

3、能(如刀具交换、冷却液开与关等)表示出來，经过数控系统的逻辑处理与运算，发岀各种控制指令，实现要求的机械动作，自动完成零件加工任务。在被加工零件或加工工序变换时，它只需改变控制的指令程序就可以实现新的加工。所以，数控机床是一种灵活性很强、技术密集度及自动化程度很高的机电一体化加工设备。随着自动控制理论、电子技术、计算机技术、精密测量技术和机械制造技术的进一步发展，数控技术正向高速度、高精度、智能化、开放型以及高可靠性等方向迅速发展。1.2机床数控技术的组成机床数控技术由机床本体、数控系统和外围技术组成，如图1-1所示。机床数控技术数控系统—管理技

4、术•编程技术工具系统测量反馈装置伺服驱动装置数控装置配套件基础件图1-1数控技术的组成1.2.1机床本体机床本体主要由床身、立柱、工作台、导轨等基础件和刀库、刀架等配套件组成。数控机床由于切削用量大、连续加工发热量大等因素，对加工精度有一定影响。数控加T是自动控制，不能像普通机床那样由人工进行调整、补偿。数控机床的主运动、进给运动都由单独的伺服电机驱动，所以传动链短、结构较简单。为保证数控机床的快速响应特性，数控机床普遍采用精密滚珠丝杠和直线滚动导轨副。为保证数控机床的高精度、高效率和高口动化加工，机械结构应具有较高的动态特性、动态刚度、抗变形性

5、能、耐磨性。除此之外，数控机床还配备有冷却、口动排屑、对刀、测量等配套装置，以利于更人地发挥数控机床的功能。加工工件X轴双丝杆燮动夹装工件1.2.2数控系统数控系统是一•种程序控制系统，它能逻辑地处理输入到系统屮的数控加工程序，控制数控机床运动并加工出零件。图1-2所示为数控系统的基本组成。它曲输入输出装置、计算机数控（ComputerNumericalControl,CNC）装置、可编程控制器（ProgrammableLogicControl,PLC）、主轴伺服驱动装置和进给伺服驱动装置以及检测装置等组成。电气回路辅助装置操作面板输入输出装置计

6、算和数控装置［轴伺服单元1给伺服单.T检测装置主轴驱动装置进给驱动装置床一辅助控制机构进给传动机构主运动机构图1-2数控系统组成1.CNC装置CNC装置是数控系统的核心。在一般的数控加工过程中，首先启动CNC装置,在CNC内部控制软件的作用下，通过输入装置或输入接口读入零件的数控加工程序，并存放到CNC装置的程序存储器内。开始加工时，在控制软件作用下，将数控加工程序从存储器中读出，按程序段进行处理，先进行译码处理，将零件数控加工程序转换成计算机能处理的内部形式，将程序段的内容分成位置数据和控制指令，并存放到相应的存储区域，最后根据数据和指令的性质

7、进行各种流程处理,完成数控加工的各项功能。CNC装置通过编译和执行内存中的数控加工程序来实现多种功能。CNC装置一般具有以下基本功能：坐标控制（XYZAB代码）功能、主轴转速（S代码）功能、准备功能（G代码）、辅助功能（M代码）、刀具（T代码）功能、进给（F代码）功能，以及插补功能、自诊断功能等。有些功能可以根据机床的特点和用途进行选择，如固定循环功能、刀具半径补偿功能、通信功能、特殊的准备功能（G代码）、人机对话编程功能、图形显示功能等。不同类型、不同档次的数控机床，其CNC装置的功能有很人的不同。CNC系统制造厂商或供应商会向用户提供详细的C

8、NC功能和各功能的具体说明书。详细内容将在后续各章介绍。2.伺服驱动装置伺服驱动装置又称伺服系统，它是CNC装置和机床木体的联系环节，它