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1、第一章 概述,数控加工工艺及编程,第一代: 1952年 ,美国麻省理工学院研制,电子管控制 的第一台三坐标联动的铣床;,第二代:1959年,出现了晶体管控制的“加工中心”;,1.1 数控加工技术概况,第四代:1967年以计算机作为控制单元的数控制系统.,第五代:1970年,美国英特尔开发使用了微处理器,进入 计算机数控即是CNC。,第三代:1965年,出现了小规模集成电路,使数控系统的可靠性得到了进一步的提高;以上三代数控系统都是采用专用控制硬件逻辑数控系统,称为普通数控系统,即NC系统.,1.2 数控加工的特点,与普通机床加工相比,数控机床的特点: 1.自动化程度高; 2.具有加工复杂形状零
2、件的能力; 3.生产准备周期短; 4.加工精度高、质量稳定; 5.生产效率高; 6. 易于建立计算机通信网络;,零件图,机床加工,零件产品,通用机床的加工,零件图,程序设计,数控装置,(穿孔纸带等),(伺服系统),机床加工,零件产品,介质输入,手动输入,微机编程输入,1.3数控机床的加工原理,传统加工,数控加工,零件图,程序设计,数控装置,(穿孔纸带等),(伺服系统),机床加工,零件产品,介质输入,手动输入,微机直接输入,插补原理与计算机数控系统,1.插补的概念:采用小段直线或圆弧拟合理想轮廓线。,2.插补方法,逐点插补法:代数运算法、醉步法,数字积分法,时间分割法,逐点插补法的四个步骤,1.
3、偏差判别;2.坐标进给;,3.偏差计算;4.终点判别。,(1)直线插补原理(偏差Fn0在线上),(2)圆弧插补原理(Fn0在圆上),(3)逐点比较法的象限处理,直线插补: 四个象限有四 组计算公式;,顺时针圆弧插补: 四个象限有四 组计算公式;,逆时针圆弧插补: 四个象限有四 组计算公式;,插补原理轨迹控制原理。,1.4数控加工的主要应用对象,(1)形状复杂、加工精度高或用数学方法定义的复 杂曲线、曲面。,(2)公差带小、互换性高、要求精确复制的零件。,(3)用通用机床加工调整、制造复杂的零件。,(4)高价值的零件。,(5)小批量生产的零件。,(6)需要钻、镗、绞、攻螺纹、铣联合加工的零件。,
4、1.5数控编程技术,1.5.1 程序编制的内容:,(1)分析工件零件图,确定工艺过程(确定加工 方案、选择合适的机床、刀具、夹具;确定走刀路 线及切削用量)。,(2)数学处理。,(3)编写程序单。,(4)制作程序介质、输入程序。,(5)程序校验和试切。,下,下,下,1.5.2 程序编制的方法:手工编程、自动编程,1.手工编程:适合于工件形状不复杂、计算简单、 程序段不长的点位加工及平面轮廓加工场合。,手工编程是自动编程的基础。,手工编程过程:,零件图样,确定工艺过程,数学处理,编写加工程序单,制备控制介质,程序效验和首件试切,数控机床,修改,2.自动编程:借助编程软件用计算机辅助生成加工程序。
5、 (适用于工件形状复杂、编程工作量大、不具备刀具 半径自动补偿功能的机床或联动轴数超过两轴以上的加 工编程场合),1.5.3 数控编程技术的发展概况,1.5.4 技术现状与趋势,1.6数控技术的发展趋势,1.6.2 数控机床的发展趋势,1.6.1 数控系统的发展趋势,本章重点与难点:,完,1.2 数控机床的组成,控制介质:人际联系(人机对话)的中间媒介物穿 孔纸带、穿孔卡片、磁带、磁盘等。,控制装置:接受加工信息经系统软件或逻辑电路进行 译码、运算和逻辑处理后,发出相应的脉冲给伺服系统。,伺服系统:将来自数控装置的脉冲信号转换为机床移 部件的运动(按数控程序预定要求的动作)。,反馈装置:检测数
6、控机床坐标轴的实际移动速度和位 移,并将信息反馈到数控装置或伺服驱动中构成闭环控 制系统。,机床本体:,1.3 数控机床的控制对象,1.主运动控制:机床主轴的正、反转的自动换挡及无 极调速。,2.进给运动控制:数控机床的主要控制功能。,3.输入/输出 ( I/ o) 控制:对机床的各种状态进行控制 (主轴的运动状态、冷却和润滑装置运动状态、刀具自 动交换、工件的夹紧与松开、工作台的转位等)。,1.6 数控机床的分类,金属切削类数控机床:数控车(铣.刨.磨.钻.镗等),金属成形类数控机床:数控折弯(弯管.成形等),数控特种加工机床:数控线切割(电火花等),按用途分,其他类数控机床:数控三坐标测量
7、机.雕刻机等,点位控制数控机床:数控镗(钻.冲.点焊) 图13,直线控制数控机床:简易数控车(镗等) 图14,轮廓控制数控机床:数控车(铣.磨等) 图15,按运动 方式分,按控制 原理分,开环控制数控机床:无反馈装置(图19),闭环控制数控机床:检测实际位移(图110),半闭环控制数控机床:检测伺服转角(图111),按数控系统类型分:经济型系统、普及型系统、高档系统、 PC开放系统。,下,下,下,点位控制数控机床,三轴联动数控铣机床,轮廓控制数控机床,五轴联动数控铣机床,下,直线控制数控机床,(1)开环数 控机床,(3)半闭环 控制数 控机床,(2)闭环控制 数控机床,下,小型计算机(1970年)、微处理器或微型计算机(1974年)和基于PC-NC的智能数控系统(90年代后)。这种数控系统又称为软线数控,即计算机数控系统,简称CNC(Computer Numerical Control),PC 可编程序控制器。,电子管(1952年)、晶体管和印刷电路板(1960年)、小规模集成电路(1965年)、前三代数控系统是属于采用专用控制计算机的硬逻辑(硬线)数控系统,简称NC(Numerical Control),目前已被淘汰。,2数控设备的发展,