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1、1 数控技术数控技术 浙江师范大学浙江师范大学 交通学院交通学院 二二0000八年八年 2 前前 言言 一、本课程性质等一、本课程性质等 二、为什么要学习本课程二、为什么要学习本课程 三、本课程要求三、本课程要求 四、本课程目的四、本课程目的 3 l l 课程性质：课程性质：重要重要专业课专业课 l l 课程学时：课程学时：3 30 0（讲授学时：（讲授学时：2626；实验学时：；实验学时：4 4） l l 周学时：周学时：2 2 l l 教材：郑堤主编教材：郑堤主编. . 数控机床与编程数控机床与编程. . 机械工业出版社，机械工业出版社， 20052005 l l 参考书：参考书： 朱晓春
2、主编朱晓春主编. .数控技术数控技术. .机械工业出版社，机械工业出版社，2002006 6 李恩林主编李恩林主编. .数控技术应用自学读本数控技术应用自学读本. .机械工业机械工业出版社出版社， 2002006 6 l l 授课方式：课堂教学授课方式：课堂教学+ +实验实验+ +作业作业 l l 考核方式：期末考试（考核方式：期末考试（80%80%）+ +平时（出勤、答疑、平时（出勤、答疑、 实验、作业）（实验、作业）（20%20%） 一、本课程性质等一、本课程性质等 4 l l 是先进制造技术内容之一是先进制造技术内容之一 l l 是制造装备数字化的主要内容是制造装备数字化的主要内容 l
3、l 是柔性自动化的基础是柔性自动化的基础 l l 数控机床是典型的机电一体化产品数控机床是典型的机电一体化产品 l l 数控机床的应用越来越普及数控机床的应用越来越普及 l l 数控机床应用人才需求量大且迫切数控机床应用人才需求量大且迫切 l l 数控技术适用领域广泛数控技术适用领域广泛 l l 是机械工程领域的人才必备的专业知识是机械工程领域的人才必备的专业知识 二、为什么要学习本课程？二、为什么要学习本课程？ 5 蓝领：机床操作蓝领：机床操作 银领（灰领）：工艺设计与编程，维修，数控改造银领（灰领）：工艺设计与编程，维修，数控改造 金领（白领）：管理金领（白领）：管理 金领金领 银领银领
4、蓝领蓝领 社会急需的数控加工人才类型社会急需的数控加工人才类型： 6 三、本课程要求三、本课程要求 l l 要求不缺课，认真听课，课前预习，课要求不缺课，认真听课，课前预习，课 后复习后复习 l l 认真实验，按时独立完成作业，积极参认真实验，按时独立完成作业，积极参 加课堂讨论加课堂讨论 l l 有问题及时答疑并反馈信息有问题及时答疑并反馈信息 l l 广泛查阅参考资料广泛查阅参考资料 l l 充分利用实验室的开放条件充分利用实验室的开放条件 l l 真正学到知识和本领。真正学到知识和本领。 7 四、本课程目的四、本课程目的 l l 掌握数控技术的基本原理、数控机床的组成掌握数控技术的基本原
5、理、数控机床的组成 、工作原理及特点、工作原理及特点 l l 了解数控技术的发展历史、现状与趋势了解数控技术的发展历史、现状与趋势 l l 了解数控装置的构成、工作原理及性能特点了解数控装置的构成、工作原理及性能特点 l l 掌握数控机床机械系统的结构、性能特点及掌握数控机床机械系统的结构、性能特点及 设计计算方法设计计算方法 l l 掌握数控机床手工编程方法，能够编制较简掌握数控机床手工编程方法，能够编制较简 单零件的数控加工程序单零件的数控加工程序 l l 了解数控机床计算机辅助编程方法了解数控机床计算机辅助编程方法 l l 了解数控机床的选用、购置、维护与管理了解数控机床的选用、购置、维
6、护与管理 8 第一章第一章 绪绪 论论 第一节第一节 数控技术基本概念与原理数控技术基本概念与原理 第二节第二节 数控机床数控机床 第三节第三节 数控机床的发展数控机床的发展 9 本章要求本章要求 了解并掌握数控技术基本原理；了解并掌握数控技术基本原理； 了解并掌握数控机床的组成、工作原理了解并掌握数控机床的组成、工作原理 、分类与特点；、分类与特点； 掌握数控机床坐标系及其命名方法；掌握数控机床坐标系及其命名方法； 了解数控机床的发展历史与发展趋势。了解数控机床的发展历史与发展趋势。 10 第一节第一节 数控技术基本概念与原理数控技术基本概念与原理 数字控制技术，简称数数字控制技术，简称数
7、控技术（控技术（NCNC）：采用数：采用数 字指令信号对机电产品字指令信号对机电产品 或设备进行控制的一种或设备进行控制的一种 自动控制技术。自动控制技术。 数控技术与传统的设备数控技术与传统的设备 自动控制技术的显著区自动控制技术的显著区 别：别：坐标控制坐标控制采用采用 数字指令信号对设备的数字指令信号对设备的 运动部件的坐标运动进运动部件的坐标运动进 行控制。行控制。 Z Z Y Y X X 11 数控技术的基本原理数控技术的基本原理 将被控设备末端执行部件的运动（或多个末端将被控设备末端执行部件的运动（或多个末端 执行部件的合成运动）执行部件的合成运动）纳入纳入到适当的坐标系中，到适当
8、的坐标系中， 将所要求的复杂运动将所要求的复杂运动分解分解成各坐标轴的简单直线成各坐标轴的简单直线 运动或回转运动，并用一个满足精度要求的运动或回转运动，并用一个满足精度要求的基本基本 长度单位（长度单位（Basic Basic Length Length UnitUnit，BLUBLU）对各坐标轴对各坐标轴 进行进行离散离散化，由电子控制装置（即数控装置）按化，由电子控制装置（即数控装置）按 数控程序规定的运动控制规律产生与基本长度单数控程序规定的运动控制规律产生与基本长度单 位对应的数字指令位对应的数字指令脉冲脉冲对各坐标轴的运动进行控对各坐标轴的运动进行控 制，并通过伺服执行元件加以制，
9、并通过伺服执行元件加以驱动驱动，从而实现所，从而实现所 要求的复杂运动。要求的复杂运动。 12 几个基本概念几个基本概念 qq插补：插补：插补是数控技术的插补是数控技术的核心核心。插补装置的功用。插补装置的功用 是将期望的设备运动轨迹沿各坐标轴微分成基本是将期望的设备运动轨迹沿各坐标轴微分成基本 长度单位，并转换成可控制各坐标轴运动的一系长度单位，并转换成可控制各坐标轴运动的一系 列数字指令脉冲。列数字指令脉冲。 13 qq驱动：驱动：将插补装置输出的数字指令脉冲将插补装置输出的数字指令脉冲 进行转换与放大，驱动执行元件，实现进行转换与放大，驱动执行元件，实现 由数字指令脉冲序列规定的坐标运动
10、，由数字指令脉冲序列规定的坐标运动， 并最终由各坐标运动并最终由各坐标运动合成合成所期望的运动所期望的运动 轨迹。轨迹。 功率功率 放大放大 伺服伺服 电动机电动机 传动传动 机构机构 工作台工作台 指令指令 脉冲脉冲 14 qq脉冲当量：脉冲当量：对应于插补装置输出的每一对应于插补装置输出的每一 个个数字指令脉冲数字指令脉冲，伺服驱动系统末端执，伺服驱动系统末端执 行部件所实现的行部件所实现的理论位移理论位移被称为脉冲当被称为脉冲当 量，它是系统所能控制的最小位移，又量，它是系统所能控制的最小位移，又 称系统的称系统的控制分辨率控制分辨率，一般取为基本长，一般取为基本长 度单位（度单位（BL
11、UBLU）。）。 BLU 15 NCNC与与CNCCNC l l NCNC早期采用硬件数字电路实现的数控。早期采用硬件数字电路实现的数控。 l l CNCCNC现代采用微型计算机实现的数控，称计现代采用微型计算机实现的数控，称计 算机数字控制技术，简称计算机数控（算机数字控制技术，简称计算机数控（ Computer Numerical ControlComputer Numerical Control，CNCCNC）。）。 l l CNCCNC是先进制造技术或生产模式的基础，是现代是先进制造技术或生产模式的基础，是现代 制造业的基础制造业的基础 柔性自动化（柔性自动化（FMSFMS） 计算机集
12、成制造（计算机集成制造（CIMCIM） 智能制造（智能制造（IMIM） 敏捷制造（敏捷制造（AMAM） 虚拟制造（虚拟制造（VMVM） 16 第二节第二节 数控机床数控机床 一、数控机床的组成与工作原理 程程 序序 编编 制制 数数 控控 装装 置置 检测反检测反 馈系统馈系统 机机 床床 本本 体体 伺服驱伺服驱 动系统动系统 图样图样 产品产品 强电控强电控 制系统制系统 毛坯毛坯数控系统数控系统 17 二、数控机床的分类二、数控机床的分类 1. 1. 按数控机床的加工工艺分类按数控机床的加工工艺分类 数控车床数控车床 数控铣床数控铣床 加工中心机床：具有自动换刀功能，工序集中，可一次装加
13、工中心机床：具有自动换刀功能，工序集中，可一次装 夹连续自动地完成铣削、钻削、镗削、铰孔、扩孔、攻丝夹连续自动地完成铣削、钻削、镗削、铰孔、扩孔、攻丝 等多道工序的加工。等多道工序的加工。 数控钻床数控钻床 数控磨床数控磨床 数控镗床数控镗床 数控剪板机数控剪板机 数控折弯机数控折弯机 数控电加工机床数控电加工机床 数控三坐标测量机数控三坐标测量机 18 数控车床数控车床 数控车削中心数控车削中心 19 数控立式倒置主轴车床数控立式倒置主轴车床 数控立式车床数控立式车床 20 立式加工中心机床立式加工中心机床 卧式加工中心机床卧式加工中心机床 21 数控磨床数控磨床 数控冲床数控冲床 22 数
14、控激光切割机床数控激光切割机床 三维数控三维数控 激光加工机床激光加工机床 23 数控滚齿机数控滚齿机 数控折弯机数控折弯机 24 电火花成型机床电火花成型机床 数控线切割机床数控线切割机床 25 三坐标测量机三坐标测量机 26 2. 2. 按数控机床运动轨迹控制方式分类按数控机床运动轨迹控制方式分类 l l 点位控制数控机床点位控制数控机床 l l 连续控制数控机床（轮廓控制数控机床连续控制数控机床（轮廓控制数控机床 ） X X Z Z Y Y 27 3. 3. 按伺服系统控制方式分类按伺服系统控制方式分类 1)1)开环控制数控机床开环控制数控机床 数控数控 装置装置 步进电步进电 动机动机
15、 机床工作台机床工作台 28 2)2)闭环控制数控机床闭环控制数控机床 数控装置数控装置伺服马达伺服马达 机床工作台机床工作台 位置检测器位置检测器 29 3)3)半闭环控制数控机床半闭环控制数控机床 数控装置数控装置伺服马达伺服马达 位置位置 检测器检测器 机床工作台机床工作台 位置位置 检测器检测器 30 4. 4. 按数控机床功能强弱分类按数控机床功能强弱分类 l l 经济型数控机床经济型数控机床简易数控，脉冲当简易数控，脉冲当 量：量：0.001-0.010.001-0.01mmmm l l 全功能数控机床全功能数控机床 普及型数控机床，普及型数控机床， 脉冲当量：脉冲当量： 0.1-
16、1 0.1-1mm l l 高档型数控机床高档型数控机床五轴以上联动控制五轴以上联动控制 、高度柔性、超高速、超精密、高度柔性、超高速、超精密, ,脉冲当量脉冲当量 ： 0.1 0.1 mm 31 5. 5. 按控制联动坐标轴数分类按控制联动坐标轴数分类 l l 二坐标数控机床主要用于加工二维平面轮廓；二坐标数控机床主要用于加工二维平面轮廓； l l 三坐标数控机床主要用于加工三维立体轮廓；三坐标数控机床主要用于加工三维立体轮廓； l l 四坐标和五坐标数控机床主要用于加工空间复四坐标和五坐标数控机床主要用于加工空间复 杂曲面或一些高精度、难加工的特殊型面。杂曲面或一些高精度、难加工的特殊型面。 32
