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1、14.2 4.2 CAMCAM的支撑系统的支撑系统4.24.2.1 CAM的支撑系统(*) 返回4.2.2 CAM的应用24.2.1 CAM的支撑系统(*) 4.2CADCAM系统由计算机和外部设备以及相应的软件组成，如图4-1所示。返回图4-1 CADCAM系统基本结构34.2.1.1 硬件(*)4.2CADCAM硬件系统主要包括主机、外存储器、输入输出设备及其他通信接口。1主机(1)小型机或超级小型机系统(2)以超级微机组成的工程工作站(3)个人微机系统 2外存储器3输入输出设备CADCAM系统的硬件设备还包括：图形显示器(一般采用21in ，分辨率为1024X768或1280X1024)
2、、通信接口和生产装置(如数 控机床、自动测试装置等)。返回44.2.1.2 软件(*)4.2CADCAM系统中与硬件配套的软件已形成了一个完整的体系，该软件系统可分为三个层次：系统软件、支撑软件和应用 软件。有些应用软件可直接在系统软件下开发和运行，而有些应 用软件需要有特殊的支撑软件环境。1.系统软件(1)操作系统(2)语言编译系统2.支撑软件(1)计算机分析软件 (2)图形支撑软件系统 (3)数据库管理系统 (4)计算机网络工作软件3.应用软件返回54.2.2 CAM的应用 4.2随着计算机硬、软件技术和其他科学技术的发展，CADCAM技术日趋完善，应用范围不断扩大。当今CADCAM已广泛
3、应用于产品设计生产的全过程。其应用领域已遍及机械、电子、造船、航空、汽车、建筑、纺织、轻工及工程建设等部门。典型的CAM应用是汽车车身模具的数控加工。ProE、UG、SolidWorks、CATIA等三维软件都具有CADCAM功能，在三维设计的基础上，可以在加工模块经过一系列加工表面的设置，生成零件的加工走刀轨迹和数控加工代码，可以将该数控代码输入数控系统中加工出所设计的产品零件。 返回64.3 4.3 数控加工技术数控加工技术4.34.3.1 数控加工概述返回4.3.2 数控系统4.3.3 数控插补技术4.3.4 数控机床4.3.5 数控编程基础4.3.7 数控编程基本指令4.3.8 数控编
4、程实例4.3.6 数控机床坐标系74.3.1 数控加工概述4.3返回4.3.1.1 数控加工概念(*)4.3.1.2 数控加工的发展阶段4.3.1.3 数控未来发展的趋势4.3.1.4 数控装置类型(*)4.3.1.5 数控机床的组成和工作原理(*)84.3.1.1 数控加工概念(*)4.3返回数控加工(Numerical Control Machine)是数控机床应用数字化信息实现机床控制的一种技术。数控设备的核心是数控系统 ，就是用一台控制计算机来进行运算，指挥数控设备进行自动控制 。下面是数控技术的一些基本概念和常用功能。1.APT语言2.最小设定单位3.最小移动单位4.程序段格式(数控
5、纸带格式)5.ISO代码及EIA代码6.插补7.工具位置偏移8.刀尖R的补偿9.自动加减速10手动数据输入(MDl)11.通用显示器(DPL)12.视频显示器(CRT)13.进给率数(FRN)14.程序中停、重新启动功能15.进给保持16.程序保护功能17.固定循环功能18.纸带存储和编辑功能19.录返功能94.3.1.2 数控加工的发展阶段4.3返回数控机床是综合应用了微电子、计算机、自动控制、自动检测和精密加工等新技术的新型机床，就其数控系统而言已经历了 两个阶段(六代)。1数控(NC)阶段(19521970年)1952年，在美国诞生了第一台数控机床，使传统机床发生了质的 变化。随着元器件
6、的发展，该阶段历经了三代，即1952年的第一代 电子管、1959年的第二代晶体管和1965年的第三代小规模集成电路。2计算机数控(CNC)阶段(1970年现在)计算机数控阶段也经历了三代，即1970年的第四代小型计算机 、1974年的第五代微处理器和1990年的第六代微机(国外称为PC-BASED)。104.3.1.3 数控未来发展的趋势4.3返回1向开放式、基于PC的第六代方向发展2向高速化和高精度化发展3向智能化方向发展4柔性化5工艺复合性和多轴化114.3.1.4 数控装置类型(*)4.3返回1.硬件式数控系统(NC系统)NC系统是早期数控系统。在此系统的数控装置中，输入、译码、插补运算
7、、输出等控制功能均由专门设计的硬件连接的逻辑 电路来实现。2.软件式数控系统(CNC系统)CNC系统由大规模及超大规模集成电路组成。在此装置中，采用小型机或微机作为控制单元，其主要功能几乎全由软件来实 现；对于不同的系统，只需编制不同的软件就可以实现不同的控 制功能，而硬件几乎可以通用。124.3.1.5 数控机床的组成和工作原理(*)4.3返回数控机床通常由以下几部分组成：程序载体、输入装置、数控装置、伺服驱动系统、强电控制装置 、检测装置、机床(主运动，进给运动，辅助操作)。其原理框图如 图4-2所示。图4-2 数控机床的组成13数控机床主要组成部分4.3返回1.程序载体2.输入装置3.数
8、控装置4.强电控制装置5.伺服控制系统6.机床144.3.2 数控系统(*) 4.3返回CNC系统的核心是CNC装置。CNC装置主要用于控制机床的运动，完成各种曲线轮廓的加工。不论进行哪种曲线加工，CNC装置都执行同一基本控制流程，即首先读取零件程序(输人)，再进行程序段的译码和预处理(刀具补偿处理和进给速度处理)，然后根据程序段指令，进行插补计算和位置伺服控制。 CNC装置除了执行基本控制流程外，还应具有显示、IO处理及诊断等功能。154.3.2.1 数控装置硬件结构4.3返回1.微处理器CPU2.存储器3.IO设备4.PLC及开关量IO接口5.位置控制装置(1)开环控制(2)闭环控制(3)
9、半闭环控制16(1)开环控制4.3返回这种控制方式通常不带位置测量元件，伺服驱动元件为步进电动机或脉冲电动机。输入的数据经过数控系统的运算，分配出指令脉冲，每一个脉冲送给步进电动机或脉冲电动机，它就转过一个角度，再通过传动机构使被控制的工作台移动。图4-3 开环控制框图17(2)闭环控制4.3返回这种控制方式必须有测量元件。如图4-4所示，A为速度测量元件，C为位置测量元件。当指令值发送到位置比较电路时，此时若工作台没有移动、没有反馈量，指令值使得伺服电动机转动，通过A将速度反馈信号送到速度控制电路，通过C将工作实际位移量反馈回去，在位置比较电路中与指令值进行比较，用比较的差值进行控制，直到差
10、值消除为止，即为闭环控制。图4-4 闭环控制框图18(3)半闭环控制4.3返回这种控制方式对工作台的实际位置不进行检测，而是由与伺服电动机有联系的测量元件(如测速发电机A和光电编码器或分解器B等)间接检测出伺服电动机的转角，推算出工作台的实际位移量，将此值与指令值进行比较，用差值来实现控制。图4-5 半闭环控制框图194.3.2.2 CNC装置的主要功用4.3返回1.输入2.译码3.刀具补偿4.进给速度处理5.插补6.位置控制7.开关量处理8.显示9.诊断204.3.2.3 数控系统软件(*) 4.3返回数控系统软件由管理软件和控制软件两个部分组成。管理软件是监测系统状态并提供基本操作管理；控
11、制软件是根据用户编制的加工程序，控制机床运行。1管理模块程序设计该模块应根据软件总体设计方案来安排，一般包括：系统的初始化、键盘分析与显示、数控程序读人、指令分析、编辑修改和系统 诊断等。这些程序用来实现人机对话、系统监控和指挥整个系统软 件协调工作，以完成程序规定的功能。2控制软件(1)插补软件(2)升降速处理软件214.3.3 数控插补技术(*) 4.3返回数控机床按加工路线可分为点位控制、点位直线控制和轮廓控制三类。1点位控制系统与点位直线切削控制系统2轮廓控制系统3插补方法图4-6 插补原理224.3.4 数控机床(*) 4.3返回数控机床是把对机床的各种控制、操作要求、动作等，用数字和文字编码的形式表示出来，再通过信息载体(如穿孔纸带)送给专用电子计算机或数控装置，经过计算机的变换处理，发出各种指令，控制机床按照预先要求的操作顺序依次动作，自动进行加工。数控机床的优点是：对零件的适应性强、生产率较高、加工精度较高、加工质量稳定、劳动强度低和生产准备时间短。1.数控机床的工作原理2.数控机床的分类 3.简易数控机床23简易数控机床4.3返回图4-7所示为简易数控机床闭环控制系统。这是一台完成直线运动切削功能的机床控制系统。工件放在工作台上，由电动机通过齿轮传动使进给丝杠转动，带动工作台向右移动，将工件的斜线部分切削掉。图4-7 简易数控机床闭环控制系统
