數控編程第3版電子課件(重慶大學)
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數控工藝及編程 機械工程學院 2015年 3月 主講教師: 客觀方面的原因 第二次世界大戰(zhàn)中體現出來的對武器裝備要求更加精良;計算機技術的產生和不斷發(fā)展;機床技術的不斷發(fā)展和成熟等。 1.1.1 數控技術的發(fā)展原因 主觀方面的原因 要求減輕工人的勞動強度;不斷提高勞動效率;工廠實現自動化的要求等。 第一節(jié) 數控發(fā)展概述 半個世紀以來,數控系統(tǒng)已經歷了兩個階段、六代的發(fā)展 硬線數控階段( 1952 -1970 年) 。 最初采用數字邏輯電路“搭”成一臺機床專用計算機作為數控系統(tǒng),被稱為硬線數控( Hardwired Numerical Control ) ,簡稱數控( NC )。 這個階段經歷了三代的發(fā)展 1952 年開始的第一代數控系統(tǒng),其主要特點是以電子管、繼電器、模擬電路元件為主; 1959 年開始的第二代數控系統(tǒng),其主要特點是以晶體管數字電路元件為主; 1965 年開始的第三代數控系統(tǒng),其主要特點是以集成數字電路器件為主。 1 . 1 . 2 數控機床的發(fā)展史 計算機數控階段( 1970 年至今) 1970 年開始的第四代數控系統(tǒng),其主要特點是基于小型計算機并采用中小規(guī)模集成電路的數控系統(tǒng); 1974 年開始的第五代數控系統(tǒng),其主要特點是基于微處理器并具有數字顯示、故障自診斷功能的數控系統(tǒng); 1990 年開始的第六代數控系統(tǒng),其特點是基于 PC 的數控系統(tǒng)。 1.1.3數控機床與數控加工的基本概念 數控( Numerical Control,簡稱 NC):用數字化信號對機床運動及其加工過程進行控制的一種方法。 數控機床:數控機床是一種裝有程序控制系統(tǒng)的機床,機床的運動和動作按照這種程序控制系統(tǒng)發(fā)出的由特定代碼和符號編碼組成的指令進行。這種程序控制系統(tǒng)稱之為機床的數控系統(tǒng)。 為滿足單件、小批、多品種、自動化生產的需要而研制的一種靈活的、通用的能夠適應產品頻繁變化的柔性自動化機床,具有適應性強、加工精度高、加工質量穩(wěn)定和生產效率高的優(yōu)點。 適應能力強,適應于多品種、單件小批量零件的加工;加工精度高;工序高度集中,可以大大減輕工人的體力勞動;生產準備周期短,具有較高的加工生產率和較低的加工成本;能完成復雜型面的加工;技術含量高,有利于實現機械加工的現代化管理。 1.1.4 數控機床的優(yōu)點 數控技術由機床技術、數控系統(tǒng)技術和外圍技術等三大技術組成。 機床技術包括基礎件(床身、立柱、工作臺)和配套件(刀架、刀庫、絲杠、導軌)等;數控系統(tǒng)技術包括控制系統(tǒng)(硬件、軟件)、驅動系統(tǒng)(伺服系統(tǒng)、電動機)和測量與反饋系統(tǒng)(各種傳感器)等;外圍技術包括工具系統(tǒng)(刀片、刀桿)、編程技術(編程機、編程系統(tǒng))和管理技術等。 1.2.1 數控機床的技術組成 1. 數控機床的組成 數控機床的結構組成如圖 1 1所示。 1.2.2 數控機床的結構組成 各部分的功能及作用分別為: 數控裝置是數控機床的核心,它的功能是接收由輸入裝置送來的脈沖信號,經過數控裝置的系統(tǒng)軟件或邏輯電路進行編譯、運算和邏輯處理后,輸出各種信號和指令控制機床的各個部分進行規(guī)定的、有序的動作; 伺服系統(tǒng)是數控系統(tǒng)的執(zhí)行部分,它由伺服驅動電路和伺服驅動裝置(電動機)組成,并與機床上的執(zhí)行部件和機械傳動部件組成數控機床的進給系統(tǒng)。它根據數控裝置發(fā)來的速度和位移指令控制執(zhí)行部件的進給速度、方向和位移。 機床本體包括 主運動部件、進給運動執(zhí)行部件、工作臺、刀架及其傳動部件和床身立柱等支撐部件,還有冷卻、潤滑、轉位和夾緊裝置等 。 測量裝置 用來直接或間接測量執(zhí)行部件的實際位移或轉動角度等運動情況。是保證機床精度的信息來源,具有十分重要的作用。 1.2.3 數控機床工作過程 數控程序輸入到數控系統(tǒng),并被調入執(zhí)行程序緩沖區(qū)以后,一旦操作者按下啟動按鈕,程序就將被逐條逐段的自動執(zhí)行。 數控程序的執(zhí)行,實際上是不斷地向伺服系統(tǒng)發(fā)出運動指令。數控系統(tǒng)在執(zhí)行數控程序的同時,還要實時地進行各種運算,來決定機床運動機構的運動規(guī)律和速度。伺服系統(tǒng)在接收到數控系統(tǒng)發(fā)來的運動指令后,經過信號放大和位置、速度比較,控制機床運動機構的驅動元件(如主軸回轉電動機和進給伺服電動機)運動。機床運動機構(如主軸和絲杠螺母機構)的運動結果是刀具與工件產生相對運動,實現切削加工,最終加工出所需要的零件。 目前,數控機床品種非常之多,可以從不同的角度、按照多種原則進行分類。 按工藝用途分類 金屬切削類數控機床 數控車、銑、鉆、磨、鏜和加工中心等。 金屬成形類數控機床 數控折彎機、彎管機、回轉頭壓力機等。 數控特種加工及其他類型數控機床 數控線切割、電火花、激光切割和火焰切割機床等。 1.3 數控機床的分類 按運動軌跡分類 1點位控制系統(tǒng) 僅控制機床運動部件從一點準確地移動到另一點的準確定位,在移動過程中不進行加工, 在移動過程中不進行加工。(如圖 1-2 ) 1 2 3 刀具 工件 2 直線控制系統(tǒng) 除了控制機床運動部件從一點到另一點的準確定位外,還要控制兩相關點之間的移動速度和運動軌跡(如圖 1-3)。 工件 刀具 軌跡 圖 1-3 數控車床的直線控制 3 輪廓控制系統(tǒng) 能夠對兩個以上機床坐標軸的移動速度和運動軌跡同時進行連續(xù)相關的控制。 插補結果向坐標軸控制器分配脈沖,從而控制各坐標軸聯動,進行各種斜線、圓弧、曲線的加工,實現連續(xù)控制。 (如圖 1-4所示) 兩軸聯動 圖 1-4 數控線切割機床加工示意圖 按伺服系統(tǒng)的類型分類 按照數控機床有無反饋及反饋的位置不同可以分為開環(huán)伺服、閉環(huán)伺服、半閉環(huán)伺服三種: 開環(huán)數控機床 系統(tǒng)無反饋 無檢測裝置 若有反饋,而且反饋環(huán)提供的信號來自機床的最后一個移動部件則系統(tǒng)為閉環(huán)數控機床。 直線位移檢測裝置 若數控機床有反饋,但信號來自中間環(huán)節(jié)則為半閉環(huán)數控機床。 - 角位移檢測 按功能水平分類 可將數控機床分為高、中、低檔三類,但是這種分類方法沒有一個確切定義。數控機床水平高低由主要技術參數、功能指標和關鍵部件的功能水平決定。 還可以按數控機床的聯動軸數來分類,這樣可以分為 2 軸聯動, 2.5 軸聯動、 3 軸聯動、 4 軸聯動、 5 軸聯動等數控機床。其中,2.5 軸聯動是三個坐標軸中任意兩軸聯動,第三軸點位或直線控制。 輪廓控制系統(tǒng)按所控制的聯動軸數不同,可以分為下面幾種主要形式: ( 1)二軸聯動 主要用于數控車床加工曲線旋轉面或數控銑床加工曲線柱面 兩軸聯動 ( 2)二軸半聯動 主要用于控制三軸以上的機床,其中二個軸互為聯動,而另一個軸作周期進給,如在數控銑床上用球頭銑刀采用行切法加工三維空間曲面。 兩軸半聯動 ( 3)三軸聯動 一般分為兩類,一類就是 X、 Y、 Z三個直線坐標軸聯動,比較多地用于數控銑床、加工中心等,如用球頭銑刀銑切三維空間曲面(如圖 1-7所示)。另一類是除了同時控制 X、 Y、 Z其中兩個直線坐標軸聯動外,還同時控制圍繞其中某一直線坐標軸旋轉的旋轉坐標軸。 三軸聯動 ( 4)四軸聯動 即同時控制 X、 Y、 Z三個直線坐標軸與某一旋轉坐標軸聯動(回轉工作臺)。 四軸聯動 ( 5)五軸聯動 除了同時控制 X、 Y、 Z三個直線坐標軸聯動外,還同時控制圍繞這些直線坐標軸旋轉的 A、B、 C坐標軸中的兩個坐標,即形成同時控制五個軸聯動。 五軸聯動 a) b) 數控系統(tǒng) 國外數控系統(tǒng) FUNUC數控系統(tǒng) SIEMENS數控系統(tǒng) 數控系統(tǒng) 國內數控系統(tǒng) 華 中數控 廣州數控 藍天數控 1.4 數控編程的分類 (一)手工直接編程 手工直接編程是用數控機床提供的指令直接編寫出零件加工程序的過程。手工直接編程又稱手工編程,主要用于幾何造型比較簡單或有某種規(guī)律的曲線、曲面零件的數控編程,是目前數控機床操作人員和車間級編程人員較多使用的方法。- 配套講稿:
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- 特殊限制:
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- 數控 編程 電子 課件 重慶大學
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