现代制造系统 教学课件 作者 罗振璧 朱耀祥 等编著 第三章 机床的数控技术及编程基础.ppt

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1、第一节数字控制的基础第二节计算机数字控制第三节自适应控制第三章机床的数控技术及编程基础第一节　数字控制的基础一、数字控制的定义二、数控加工原理三、数控(NC)系统的组成与分类四、有关数字控制的名词术语五、数控编程六、计算机辅助零件程序编制七、CAD/CAM用的NC零件编程八、计算机自动零件编程一、数字控制的定义数字控制(NC，NumericalControl)是借助于数字、字符和其他符号控制加工、处理与装配等设备的一种可编程的自动化方法。因此，数字控制定义为用数字化信号对机床运动及其加工过程进行控制的一种方法。二、数控加工原理1.运动控制2.坐标系1.运动控制(1)点位控制(位置控制)

2、。(2)直线切削控制。(3)轮廓控制。(1)点位控制(位置控制)点位控制系统的功能是使机床工作台或主轴运动到规定的位置，以实现在该位置点上的加工作业。其运动路径与运动速度是次要的，保证达到预定位置的精确度是主要的。图3-1点位控制(2)直线切削控制。图3-2直线切削控制(3)轮廓控制。图3-3曲线数控加工原理2.坐标系(1)标准坐标系。(2)坐标轴。(3)绝对坐标系与相对(增量)坐标系。(1)标准坐标系。图3-4右手坐标系统右手的大拇指、食指和中指互相垂直时,拇指的方向为X轴的正方向,食指为Y轴的正方向,中指为Z轴的正方向.以X、Y、Z坐标轴线或以与X、Y、Z坐标轴平行的坐标轴线为中心

3、旋转的圆周进给坐标轴分别以A、B、C表示,其正方向由右手螺旋法则确定.(1)标准坐标系。机床坐标系各坐标轴确定的顺序先确定Z轴:与主轴轴线平行或重合的坐标轴为Z轴,以刀具远离工件的方向为正向.再确定X轴:平行于工件装夹面,与Z轴垂直的水平方向的坐标轴为X轴,以刀具远离工件的方向为正向.最后确定Y轴:当X轴和Z轴确定以后,利用右手法则确定Y轴及其正方向.图3-5机床坐标系(1)标准坐标系。机床坐标系图3-6机床坐标系2(1)标准坐标系。14模块二数控机床结构及主要部件立式数控铣床坐标系+Ｚ+Ｘ+Ｙ0(2)坐标轴。以Z轴为与机床主轴平行的坐标轴。多主轴机床，选取垂直于工件装夹面的主要主轴为

4、Z轴。Z轴的正方向定义为从工件到刀具夹持的方向。X轴是平行于工件装卡面的水平轴，并以平行于主要切削的方向为正方向。Y轴按右手法则确定其正方向。旋转坐标轴A、B、C的正方向对应于X、Y、Z轴的正方向，其回转方向(顺、逆时针)按右手螺纹前进方向法确定。(2)坐标轴。坐标轴确定的方法及步骤◆Z轴一般取产生切削力的主轴轴线为Z轴，刀具远离工件方向为正向，图2.2所示为车床坐标轴，图2.3所示为铣床坐标轴。图3.7车床坐标轴(2)坐标轴。图3.8铣床坐标轴a)立式b)卧式(2)坐标轴。◆X轴一般位于平行工件装卡面的水平面内。对工件作回转切削运动的机床（车床、磨床），在水平面内取垂直工件回转轴线（

5、Z轴）的方向为X轴，刀具远离工件方向为正向，如图3.7所示。对刀具作回转切削运动的机床（铣床、镗床），当Z轴竖直（立式）时，人面对主轴，向右为正X方向，如图3.8a所示；当Z轴水平（卧式）时，则向左为正X方向，如图3.8b所示。(2)坐标轴。◆Y轴根据已确定的X、Z轴，按右手直角坐标系确定。◆A、B、C轴此三轴为回转进给运动坐标。根据已确定的X、Y、Z轴，用右手螺旋法则来确定。◆附加坐标若机床除有X、Y、Z（第一组）主要直线运动外，还有平行于它们的坐标运动，则分别命名为U、V、W。(3)绝对坐标系与相对(增量)坐标系。图3-9绝对坐标系与相对坐标系a)绝对坐标系XOYb)相对坐标系U

6、V(3)绝对坐标系与相对(增量)坐标系。图3-10CNC机床组成简图三、数控(NC)系统的组成与分类1.NC系统的组成2.分类1.NC系统的组成(1)主机。(2)CNC装置。(3)驱动装置。(4)NC机床的辅助装置。(5)编程机。1.NC系统的组成2.分类(1)按运动控制分类。主要分成点位控制、直线(切削)控制和轮廓控制三类。点位控制数控机床:它控制机床移动部件由一个点准确地移动到另一个点,而对运动轨迹没有严格要求.在移动和定位过程中刀具不进行任何切削加工.如数控钻床等.图3-11点位控制钻孔加工示意图2.分类(1)按运动控制分类。主要分成点位控制、直线(切削)控制和轮廓控制三类。直线

7、控制数控机床:刀具相对于工件的移动轨迹是平行于机床某一坐标轴或者与坐标轴成45度夹角的直线,刀具在移动过程中进行切削.早期的数控车床、数控铣床等使用这类控制系统.图3-12点位直线控制切削加工示意图2.分类(1)按运动控制分类。主要分成点位控制、直线(切削)控制和轮廓控制三类。轮廓控制(连续控制)数控机床:能控制两个或两个以上的坐标轴,对坐标轴的方向、行程、运动速度进行严格连续控制,可加工由任意斜线、曲线和曲面组成的复杂零件.图3-13轮廓控制