《数控原理与系统 教学课件 ppt 作者 汪木兰 主编 数控原理与系统课件(64课时)(1)(ch1)-201202 (2)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《数控原理与系统 教学课件 ppt 作者 汪木兰 主编 数控原理与系统课件(64课时)(1)(ch1)-201202 (2)（62页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、数控原理与系统,南京工程学院先进制造技术工程中心 先进数控技术江苏省高校重点实验室 汪木兰 陈荷燕 (E-mail：) (QQ：449283890) 2012年02月,第1次授课：讲授内容,补充内容：课程性质、目的与要求 第一章 数控系统概述 第一节 基本概念,第1次授课：课程性质、目的与要求,课程性质： 专业课程、主干课程、64学时、4学分 数控原理与系统是机械设计制造及其自动化(数控加工与维修)专业的一门重要的主干课程。该课程的教学目的在于使学生熟练掌握机床数控系统的工作过程、刀具补偿计算、轮廓轨迹插补原理以及进给和主轴控制方案的制定和实现方法等，以了解数控系统的硬、软件结构以及各组成部分
2、实现的功能。通过对最新及目前国内常用数控系统的介绍和分析，使学生全面了解数控装置、伺服装置、检测元件、可编程序控制器及其与机床配接等方面的知识。,第1次授课：课程性质、目的与要求,课时安排：总共64学时=理论54学时 + 实验10学时 第一章 理论6学时 第二章 理论8学时 + 实验2学时 第三章 理论10学时 + 实验2学时 第四章 理论8学时 + 实验2学时 第五章 理论4学时 + 实验2学时 第六章 理论4学时 + 实验2学时 第七章 理论10学时 第八章 理论4学时,第1次授课：课程性质、目的与要求,课程目的与要求： 1掌握计算机数控机床的基本工作原理； 2掌握计算机数控系统内部数据预
3、处理过程及刀补算法； 3掌握计算机数控系统中插补算法，并能合理选型； 4熟悉数控系统进给运动控制及参数设置； 5熟悉数控系统主轴运动控制方法； 6熟悉计算机数控系统内部开关量处理过程及PLC的应用； 7熟悉辅助功能(M、S、T)的实现方法； 8熟悉计算机数控系统的硬件结构类型及其特点； 9熟悉计算机数控系统的软件结构类型及其特点； 10.计算机数控系统的设计方法； 11.了解提高数控机床可靠性的措施和途径； 12.了解数控机床各单元之间的信息流向，并建立系统的理念。,第1次授课：课程性质、目的与要求,课程相关参考书目： 1易 红. 数控技术. 北京：机械工业出版社，2005 2叶蓓华. 数字控
4、制技术. 北京：清华大学出版社，2002 3王爱玲，张吉堂，吴雁. 现代数控原理及控制系统. 北京：国防出版社，2002 4李宏胜. 机床数控技术及应用. 北京：高等教育出版社，2001 5张 曙，U.Heisel. 并联运动机床. 北京：机械工业出版社，2003 6冯 勇. 现代计算机数控系统. 北京：机械工业出版社，1996 7任玉田. 机床计算机控制技术. 北京：北京理工大学出版社，1996 8毕承恩. 现代数控机床(上、下册). 北京：机械工业出版社，1991 9王润孝. 机床数控原理与系统. 西安：西北工业大学出版社,1989 10.李诚人. 机床计算机数控. 西安：西北工业大学出版
5、社,1988,第1次授课：课程性质、目的与要求,相关专业杂志和网站： 机械工程学报、中国机械工程、自动化学报、仪器仪表学报、计算机集成制造系统、制造技术与机床 、机床与液压、组合机床与自动化加工技术、机械制造、机械设计与制造、中国制造业信息化、电气自动化、电力电子技术、电气传动、微特电机、电子技术应用、机器人技术及应用、机器人，等等 数控技术方面的专业网站 自动化技术方面的专业网站 学校学术期刊网站,第1次授课：课程性质、目的与要求,课程学习方法： 专业课程计算少、综合强、实践性要求高； 先粗后细，先定性后定量，先理论后实践； 不必死记硬背，要求理解后用自己的话表达出来； 上课认真听讲，有事必
6、须事先请假； 作业独立完成，不允许互相抄袭或抄书； 实验要预习，并且完成后要求写出规范的实验报告； 课程结业采用笔试方式，按学校规定综合评定总成绩； 授课过程中随时欢迎同学们提出合理化建议。,第1次授课：第一章内容提要,数控系统是现代机械制造系统的重要基础之一，而数控机床是数控系统应用最为广泛和最为典型的一类控制系统。 本章首先对数控机床的基本概念、结构组成、分类方法、显著特点以及发展过程进行了介绍，然后着重介绍了计算机数控系统的基本工作原理、内部信息流的处理过程及其各种功能，最后还简单介绍了数控机床与现代机械制造系统之间的关系。,第1次授课：第一节 基本概念,一、计算机数控系统 数控是数字控
7、制(Numerical Control，NC)的简称。 从广义上讲是指利用数字化信息实行控制，也就是利用数字控制技术实现的自动控制系统，其被控对象可以是各种生产过程。 本课程主要从狭义上理解，也就是利用数字化信息对机床轨迹和状态实行控制，例如：数控车床、数控铣床、数控线切割机床、数控加工中心等。 因此，后面主要以机床作为被控对象，讨论数控系统的工作原理。,第1次授课：第一节 基本概念,一、计算机数控系统 计算机数字控制系统都是由输入、决策与输出三个环节组成。 数控系统与被控机床本体的结合体称为数控机床。它是具有高附加值的技术密集型产品，实现了高度的机、电、液、光、气一体化。它集机械制造、计算机
8、、微电子、现代控制及精密测量等多种技术为一体，使传统的机械加工工艺发生了质的变化。这个变化的本质就在于用数控系统实现了加工过程的自动化操作。,第1次授课：第一节 基本概念,二、数控系统的组成,第1次授课：第一节 基本概念,二、数控系统的组成 数控系统按照外部输入的程序对工件进行自动加工。现将从外部输入的、描述机床加工过程的程序称为数控加工程序，它是用字母、数字和其他符号的编码指令规定的程序。数控加工程序按零件加工顺序记载机床加工所需的各种信息，有零件加工的轨迹信息(如:几何形状和几何尺寸等)、工艺信息(如:进给速度和主轴转速等)及开关命令(如:换刀、冷却液开/关和工件装/卸等)。数控加工程序常
9、常记录在各种信息载体上，其形式可以是：穿孔纸带、磁带、磁盘、半导体存储器等各种可以记载二进制信息的媒介。,第1次授课：第一节 基本概念,二、数控系统的组成 输入装置将数控加工程序等各种信息输入数控装置，输入的内容及数控系统的工作状态可以通过输出装置观察。 数控装置是数控系统的核心，其主要功能是：正确识别和解释数控加工程序，对解释结果进行各种数据计算和逻辑判断处理，完成各种输入、输出任务。 伺服系统(驱动控制装置)位于数控装置和机床本体之间，包括进给轴伺服驱动装置和主轴伺服驱动装置。 机床电器控制装置也位于数控装置和机床之间，接受数控装置发出的开关命令，主要完成机床主轴选速、起停和方向控制功能，
10、换刀功能，工件装夹功能，冷却、液压、气动、润滑系统控制功能以及其他机床辅助功能。其形式可以是继电器控制线路或可编程逻辑控制器(PLC)。,第1次授课：第一节 基本概念,二、数控系统的组成,第1次授课：第一节 基本概念,三、数控系统中的有关约定 数控加工程序的格式 准备功能G代码和辅助功能M代码 参见附录2给出的部颁标准JB3208-83 例如：N010 G01 X60 Y40 F60 S800 T01 M03 LF,第1次授课：第一节 基本概念,三、数控系统中的有关约定 数控加工程序采用的编码 常用编码形式：ISO代码和EIA代码 具体代码内容参见附录1 ISO：国际标准化组织 Interna
11、tional Standard Organization EIA：美国电子工业协会 Electronic Industry Association ISO代码是在ASC码基础上，在最高位增加一个补偶位形成。,第1次授课：第一节 基本概念,三、数控系统中的有关约定 数控机床坐标系 1982年颁布JB3051-82数控机床坐标和运动方向的命名 1989年2月15日由国际标准化组织ISO/DP841及其分技术委员会ISO/TC184/SC1提出“机床数控-坐标轴和运动方向专用术语” 标准的数控机床坐标系统采用右手直角笛卡儿坐标系 基本坐标轴为X、Y、Z直角坐标，旋转轴为A、B、C,第1次授课：第一节
12、 基本概念,三、数控系统中的有关约定,第1次授课：第一节 基本概念,三、数控系统中的有关约定 规定在确定坐标系时一律看作工件相对静止而刀具产生运动，并且规定增大刀具与工件之间距离的方向为正方向。 Z轴平行于机床主轴，正方向为工件到刀具夹持的方向。 X轴作为水平的、平行于工件装夹平面的轴，平行于主要切削方向，且以此为正向。对工件旋转运动机床(如：车床、磨床)，面向Z轴正向，右方为X轴正向；对刀具旋转运动机床(如：铣床、镗床)，当Z轴为水平时，则由主轴向工件看时，右方为X轴正向，当Z轴为垂直时，则由主要主轴向立柱看时右方为X正向；在没有旋转刀具或工件(如：牛头刨床)上，X轴平行于主要切削方向。 Y
13、轴垂直于X及Z，当+X、+Z确定后，按右手坐标系确定Y轴。 X、Y、Z为主坐标系(第一坐标系)，若有平行于X、Y、Z的第二组坐标和第三组坐标则指定为U、V、W和P、Q、R。,第1次授课：第一节 基本概念,三、数控系统中的有关约定 数控车床和数控铣床坐标系,第1次授课：第一节 基本概念,三、数控系统中的有关约定 机床零点(M)：机械原点 机床原点 机械坐标系 机床本体设计人员关心 机床坐标系的设计原点 硬件位置由机床本体制造厂家所确定,第1次授课：第一节 基本概念,三、数控系统中的有关约定 机床参考点(R)：电气原点，电气坐标系 数控系统设计人员关心 机床制造厂在机床上设置的，通过末端行程开关粗
14、测定，又用测量系统精测定的一个固定点，位于工作台运行范围一个角上。 相对机械零点的坐标位置在机床出厂前已精确地确定，是数控装置确定机床原点的参考点。 通过“回参考点”工作方式，可手动或由程序控制，以0.11m的精度到达参考点；有些数控系统开机后自动回参考点，并使当前实际坐标值也置为参考点相对机床原点的确定值。,第1次授课：第一节 基本概念,三、数控系统中的有关约定 工作零点(W)：编程原点，数控加工坐标系 机床操作人员关心 编程人员在编写数控加工程序时，为定义工件尺寸，在工件上选择的坐标原点。 在一个工件上，这样的原点可以设定一个或多个。因工件安装在工作台或夹具上的位置不固定，所以工件原点相对
15、机床原点的位置也是变动的，因此，又称为浮动原点。 工件原点相对机床原点坐标位置由G代码(G54G59等)指定，可由编程员编入程序或通过数控系统的数控面板等设备输入。,第1次授课：第一节 基本概念,三、数控系统中的有关约定 刀架相关点(C)：自动换刀(ATC)时关心 机床制造厂在刀架上设置的一个位置点，当机床回参考点运行后，它与机床参考点R相重合。 在工件实际加工中，一般都要使用多把刀具，如，粗加工刀具、精加工刀具及孔加工刀具等，各刀具的切削点相对刀架相关点的偏离位置将被测出，作为刀具参数，在加工开始前输入系统，用于加工轨迹的相应校正(刀具补偿计算)。,第1次授课：第一节 基本概念,三、数控系统
16、中的有关约定 立式铣床及加工中心各坐标点关系 M为机床零点 R为机床参考点 W为工作零点 C为刀架相关点 (R与C重合),第1次授课：第一节 基本概念,三、数控系统中的有关约定 数控车床各坐标点关系 M为机床零点 R为机床参考点 W为工作零点 C为刀架相关点 P为刀尖,第1次授课：第一节 基本概念,四、数控系统的分类(按运动轨迹分) 点位数控系统 控制机床从一点准确地移动到另一点，在移动过程中不进行加工，因此对两点间的移动速度和运动轨迹没有严格要求，可以先沿一个坐标轴移动完毕，再沿另一个坐标轴移动，也可以多个坐标轴同时移动，但是为了提高加工效率，一般要求运动时间最短，为了保证定位精度，常常要求运动部件的移动速度是“先快后慢”，即先以快速移动接近目标点，再以低速趋近并准确定位。 这类机床主要有数控钻床、数控坐标镗床和数控冲床等。,第1次授课：第一节 基本概念,四、数控系统的分类(按运动轨迹分) 直线数控系统 不仅要控制机床运动部件从
