数控机床原理与结构 教学课件 作者 熊军 第一章 数控技术原理.ppt

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1、数控机床原理与结构分析8/22/202111.1．数控装置的概念1.1.1．数控加工技术基础1.1.2．数控装置的插补原理1.1.3．插补方法的分类1.1.4．评价插补算法的指标1.1.5．刀具半径补偿8/22/202121.1.1．数控加工技术基础数控装置是一种控制系统，它自动阅读输入载体上预先给定的数字值，并对其译码、运算，并据此而控制刀具与工件相对运动，加工出所需要的零件。8/22/20213图1－1数控加工原理1．逼近处理ΔLi=FΔt（i＝1,2,…）则当Δt→0时，折线段之和接近曲线L，即：且有：Fx=Δxi／ΔtFy=Δyi／Δt2．插补运算8/22/20214

2、1.1.2．数控装置的插补原理8/22/202151．插补的基本概念8/22/20216在Δti时间内，刀具在各坐标的位移量为ΔXi和ΔYi又即：进给速度：8/22/202178/22/202188/22/202192．加工运动轨迹的形成8/22/2021108/22/2021118/22/202112图1－5数控加工基本原理图8/22/2021133．插补模块8/22/2021141.1.3．插补方法的分类1．基准脉冲插补（也称脉冲增量插补）脉冲增量插补就是通过向各个运动轴分配脉冲，控制机床坐标轴作相互协调的运动，从而加工出规定轮廓形状零件的算法。因为这类插补算法的输出是脉

3、冲形式，并且每次仅产生一个单位的行程增量，故称之为脉冲增量插补。而每个单位脉冲对应坐标轴的位移量大小，称之为脉冲当量，一般用δ表示。脉冲当量是脉冲分配的基本单位，也对应于内部数据处理的一个二进制位，它决定了数控机床的加工精度，对于普通数控机床一般δ在0.01mm至0.005mm之间，对于较为精密的数控机床δ可为1μm或0.1μm,甚至更高。8/22/2021158/22/2021161.1.4．评价插补算法的指标1．稳定性指标2．插补精度指标3．合成速度的均匀性指标4．插补算法要尽可能简单，要便于编程8/22/2021171.1.5．刀具半径补偿8/22/202118刀具半径

4、补偿功能的主要用途在零件加工过程中，采用刀具半径补偿功能，可大大简化编程的工作量。具体体现在以下两个方面：(1)由于刀具的磨损或因换刀引起的刀具半径变化时，不必重新编程，只须修改相应的偏置参数即可。(2)由于轮廓加工往往不是一道工序能完成的，在粗加工时，要为精加工工序预留加工余量。加工余量的预留可通过修改偏置参数实现，而不必为粗、精加工各编制一个程序。8/22/2021198/22/2021208/22/2021218/22/2021228/22/2021231.2．数控系统的硬件组成1.2.1．数控系统的硬件结构1.2.2．数控装置的硬件功能1.2.3．设备辅助控制接口模块

5、1.2.4．数控系统的PLC1.2.5．位置控制模块（伺服系统）1.2.6．功能接口模块8/22/2021248/22/202125图1－11FANUC0i-B数控系统8/22/202126图1－12SIN840C系统8/22/2021271.2.2．数控装置的硬件功能8/22/2021288/22/2021298/22/2021308/22/2021318/22/2021328/22/2021331.2.3．设备辅助控制接口模块设备辅助控制接口模块主要接收来自操作面板、机床上的各行程开关、传感器、按钮、强电柜里的继电器以及主轴控制、刀库控制的有关信号，经处理后输出去控制相应

6、器件的运行。数控装置与被控设备之间要交换的信息有三类：开关量信号、模拟量信号和脉冲量信号。然而上述信号一般不能直接与数控装置相联，需要一个接口(即设备辅助控制接口)对这些信号进行变换处理，其目的是：（1）对上述信号进行相应的转换，以满足数控装置输入输出的要求。（2）阻断外部的干扰信号进入计算机，防止噪声引起误动作。由此可知，设备辅助控制接口的功能必须能完成上述两个任务：①即电平的转换和功率放大；②电气隔离。8/22/2021341.2.4．数控系统的PLC8/22/2021358/22/2021368/22/2021371.2.5．位置控制模块（伺服系统）8/22/20213

7、82．位置控制模块组成原理位置控制模块由三部分组成，其原理框图如图所示。（1）速度指令转换部分（2）位置反馈脉冲回收部分（3）速度反馈电压转换部分图1－14闭环位置控制模块原理框图8/22/2021398/22/2021401.2.6．功能接口模块8/22/2021411.3．数控装置的特点1.3.1．数控装置的特点1.3.2．数控装置的功能1.3.3．NC、CNC、SV与PMC的概念1.3.4．现代数控技术的特征8/22/2021421.3.1．数控装置的特点8/22/2021438/22/20214