2025/4/912025/4/921.1實訓目的與要求2025/4/93主軸承蓋加工數控組合機床軸承蓋加工自動線1.2

數控加工的基本知識

2025/4/941.2

數控加工的基本知識

2025/4/952、發展沿革1952研制了世界第一臺三坐標立式數控銑床。50-60年代，發展到NC（硬件數控）階段。70年代，發展到CNC（計算機數控）階段。80年代，出現高速高精度CNC的開發和應用階段。90年代，基于PC的開放式CNC的開發與應用。當代，也主要是基于PC的CNC開放式系統，軟件有所提高。1.2

數控加工的基本知識

2025/4/96一、按加工工藝方法分類1、一般數控機床切削加工類：捷克托斯數控鏜床CKA6150數控車床哈挺數控磨床1.3數控機床的分類2025/4/97成型加工類：數控折彎機數控彎管機數控型材彎弧機1.3數控機床的分類內容講解2025/4/98特種加工類：線切割機激光加工1.3數控機床的分類2025/4/99其它類型：三坐標測量機CNC影像儀1.3數控機床的分類2025/4/910德馬吉立式加工中心2、帶自動換刀裝置的數控機床（加工中心）臥式加工中心德馬吉萬能車削中心1.3數控機床的分類2025/4/911點位控制數控系統僅能實現刀具相對于工件從一點到另一點的精確定位運動；對軌跡不作控制要求；運動過程中不進行任何加工。適用范圍：數控鉆床、數控鏜床、數控沖床和數控測量機。二、按控制系統功能特點分類1.3數控機床的分類2025/4/912點位直線控制數控系統點位直線控制數控機床的特點是機床移動部件不僅要實現由一個位置到另一個位置的精確移動定位，而且能夠實現平行坐標軸方向的直線切削加工運動。

點位直線數控機床雖然擴大了點位控制數控機床的工藝范圍，但它的應用仍然受到了很大的限制

運動過程中不進行任何加工。適用范圍：簡易數控車床、數控銑鏜床。1.3數控機床的分類2025/4/913輪廓控制數控系統輪廓控制(連續控制)系統：具有控制幾個進給軸同時諧調運動(坐標聯動)，使工件相對于刀具按程序規定的軌跡和速度運動，在運動過程中進行連續切削加工的數控系統。適用范圍：數控車床、數控銑床、加工中心等用于加工曲線和曲面的機床。現代的數控機床基本上都是裝備的這種數控系統。1.3數控機床的分類2025/4/914三、按伺服系統的特點分類按數控系統的進給伺服子系統有無位置測量裝置可分為開環數控系統和閉環數控系統，在閉環數控系統中根據位置測量裝置安裝的位置又可分為全閉環和半閉環兩種。1.3數控機床的分類2025/4/915開環數控系統沒有位置測量裝置，信號流是單向的（數控裝置→進給系統），故系統穩定性好。電機機械執行部件A相、B相C相、…f、nCNC插補指令脈沖頻率f脈沖個數n換算脈沖環形分配變換功率放大1.3數控機床的分類2025/4/916無位置反饋，精度相對閉環系統來講不高，其精度主要取決于伺服驅動系統和機械傳動機構的性能和精度。一般以功率步進電機作為伺服驅動元件。這類系統具有結構簡單、工作穩定、調試方便、維修簡單、價格低廉等優點，在精度和速度要求不高、驅動力矩不大的場合得到廣泛應用。一般用于經濟型數控機床。1.3數控機床的分類2025/4/917半閉環數控系統半閉環數控系統的位置采樣點如圖所示，是從驅動裝置(常用伺服電機)或絲杠引出，采樣旋轉角度進行檢測，不是直接檢測運動部件的實際位置。位置控制調節器速度控制調節與驅動檢測與反饋單元位置控制單元速度控制單元++--電機機械執行部件CNC插補指令實際位置反饋實際速度反饋1.3數控機床的分類2025/4/9181.3數控機床的分類2025/4/919半閉環環路內不包括或只包括少量機械傳動環節，因此可獲得穩定的控制性能，其系統的穩定性雖不如開環系統，但比閉環要好。由于絲杠的螺距誤差和齒輪間隙引起的運動誤差難以消除。因此，其精度較閉環差，較開環好。但可對這類誤差進行補償，因而仍可獲得滿意的精度。半閉環數控系統結構簡單、調試方便、精度也較高，因而在現代CNC機床中得到了廣泛應用。1.3數控機床的分類2025/4/920全閉環數控系統全閉環數控系統的位置采樣點如圖的虛線所示，直接對運動部件的實際位置進行檢測。位置控制調節器速度控制調節與驅動檢測與反饋單元位置控制單元速度控制單元++--電機機械執行部件CNC插補指令實際位置反饋實際速度反饋1.3數控機床的分類2025/4/9211.3數控機床的分類2025/4/922從理論上講，可以消除整個驅動和傳動環節的誤差、間隙和失動量。具有很高的位置控制精度。由于位置環內的許多機械傳動環節的摩擦特性、剛性和間隙都是非線性的，故很容易造成系統的不穩定，使閉環系統的設計、安裝和調試都相當困難。該系統主要用于精度要求很高的鏜銑床、超精車床、超精磨床以及較大型的數控機床等。1.3數控機床的分類2025/4/923按聯動軸數分2軸聯動（平面曲線）3軸聯動（空間曲面，球頭刀）4軸聯動（空間曲面）5軸聯動及6軸聯動（空間曲面）。聯動軸數越多數控系統的控制算法就越復雜。四、按控制系統的功能水平分類1.3數控機床的分類2025/4/924圖不同聯動軸數所能加工的型面(a)二軸聯動；(b)二軸半聯動；(c)三軸聯動1.3數控機床的分類2025/4/925圖五軸聯動銑削曲面零件1.3數控機床的分類2025/4/926圖六軸加工中心坐標示意圖1.3數控機床的分類2025/4/927按數控系統類型分類經濟型數控系統（又稱簡易數控系統）

這一檔次的數控機床僅能滿足一般精度要求的加工，能加工形狀較簡單的直線、斜線、圓弧及帶螺紋的零件，采用的微機系統為單板機或單片機系統，具有數碼顯示，CRT字符顯示功能，機床進給由步進電動機實現開環驅動，控制的軸數和聯動軸數在3軸或3軸以下。1.3數控機床的分類2025/4/928普及型數控系統（通常稱之為全功能數控系統）這類數控系統功能較多，除了具有一般數控系統的功能以外，還具有一定的圖形顯示功能及面向用戶的宏程序功能等，采用的微機系統為16位或32位微處理機，具有RS-232C通信接口，機床的進給多用交流或直流伺服驅動，一般系統能實現4軸或4軸以下聯動控制。1.3數控機床的分類2025/4/929高檔數控系統

采用的微機系統為32位以上微處理機系統，機床的進給大多采用交流伺服驅動，除了具有一般數控系統的功能以外，應該至少能實現5軸或5軸以上的聯動控制。具有三維動畫圖形功能和宜人的圖形用戶界面，同時還具有豐富的刀具管理功能、寬調速主軸系統、多功能智能化監控系統和面向用戶的宏程序功能，還有很強的智能診斷和智能工藝數據庫，能實現加工條件的自動設定，且能實現與計算機的聯網和通信。1.3數控機床的分類2025/4/9301.3數控機床的分類2025/4/931工藝分析數控加工程序工序卡傳統加工數控加工傳統加工與數控加工的比較圖1.4數控機床的工作原理及組成2025/4/932數控加工過程示意圖1.4數控機床的工作原理及組成2025/4/933數控機床加工零件的工作過程分以下幾個步驟：根據被加工零件的圖樣與工藝方案，用規定的代碼和程序格式編寫加工程序所編寫程序指令輸入數控裝置數控裝置將程序(代碼)進行譯碼、運算之后，向機床各個坐標的伺服機構和輔助控制裝置發出信號，以驅動機床的各運動部件，并控制所需要的輔助動作，最后加工出合格的零件

1.4數控機床的工作原理及組成2025/4/934數控機床的基本組成1.4數控機床的工作原理及組成2025/4/935操作面板它是操作人員與數控裝置進行信息交流的工具。組成：按鈕站、狀態燈、按鍵陣列（功能與計算機鍵盤一樣）和顯示器；。它是數控機床特有部件。1.4數控機床的工作原理及組成2025/4/936控制介質與輸入輸出設備控制介質是記錄零件加工程序的媒介輸入輸出設備是CNC系統與外部設備進行交互裝置。交互的信息通常是零件加工程序。即將編制好的記錄在控制介質上的零件加工程序輸入CNC系統或將調試好了的零件加工程序通過輸出設備存放或記錄在相應的控制介質上。數控機床常用的控制介質和輸入輸出設備見表1：1.4數控機床的工作原理及組成2025/4/937表1控制介質和輸入輸出設備表1.4數控機床的工作原理及組成2025/4/9381.4數控機床的工作原理及組成2025/4/939

CNC裝置(CNC單元)組成：計算機系統、位置控制板、PLC接口板，通訊接口板、特殊功能模塊以及相應的控制軟件。作用：根據輸入的零件加工程序進行相應的處理（如運動軌跡處理、機床輸入輸出處理等），然后輸出控制命令到相應的執行部件(伺服單元、驅動裝置和PLC等)，所有這些工作是由CNC裝置內硬件和軟件協調配合，合理組織，使整個系統有條不紊地進行工作的。CNC裝置是CNC系統的核心1.4數控機床的工作原理及組成2025/4/940伺服單元、驅動裝置和測量裝置伺服單元和驅動裝置主軸伺服驅動裝置和主軸電機進給伺服驅動裝置和進給電機測量裝置位置和速度測量裝置。以實現進給伺服系統的閉環控制。作用保證靈敏、準確地跟蹤CNC裝置指令：進給運動指令：實現零件加工的成形運動（速度和位置控制）。主軸運動指令，實現零件加工的切削運動（速度控制）1.4數控機床的工作原理及組成2025/4/941

PLC、機床I/O電路和裝置PLC(ProgrammableLogicController)：用于完成與邏輯運算有關順序動作的I/O控制，它由硬件和軟件組成；機床I/O電路和裝置：實現I/O控制的執行部件(由繼電器、電磁閥、行程開關、接觸器等組成的邏輯電路；功能：接受CNC的M、S、T指令，對其進行譯碼并轉換成對應的控制信號，控制輔助裝置完成機床相應的開關動作接受操作面板和機床側的I/O信號，送給CNC裝置，經其處理后，輸出指令控制CNC系統的工作狀態和機床的動作。1.4數控機床的工作原理及組成2025/4/942機床機床：數控機床的主體，是實現制造加工的執行部件。組成：由主運動部件、進給運動部件（工作臺、拖板以及相應的傳動機構）、支承件（立柱、床身等）以及特殊裝置（刀具自動交換系統工件自動交換系統）和輔助裝置（如排屑裝置等）。1.4數控機床的工作原理及組成2025/4/9432025/4/9442025/4/9456、坐標聯動：坐標軸的非獨立運動。即：一個軸的運動要受到其它軸運動的制約。7、坐標聯動加工：數控機床加工時的橫向、縱向等進給量都是以軸坐標數據控制的。如：兩坐標車床、三坐標銑床、五軸加工中心等。8、脈沖當量：相對于數控系統發出的每個進給脈沖信號，機床移動部件的位移量。也稱為最小設定（移動）單位，數控機床根據其精度的不同，常用的脈沖當量為0.0lmm，0.005mm，及0.001mm。2025/4/9469、進給速度：單位時間內坐標軸移動的距離。（加工時刀具相對于工件的移動速度）單位：mm/min或mm/r。10、速度修調：通過修調倍率對速度進行適量修調。數控機床在加工過程中能通過速度修調實時調整進給速度和主軸轉速，便于加工。11、插補：在組成軌跡的直線段或曲線段的起點和終點之間，按一定的算法進行數據點的密化工作，以確定一些中間點的方法就稱之為“插補”。計算插補點的運算稱為插補運算.2025/4/94712、刀補運算：零件的加工程序一般是按零件輪廓和工藝要求的進給路線編制的，而數控機床在加工過程中所控制的是刀具中心的運動軌跡。不同的刀具，其幾何參數也不相同，加工前必須將編程軌跡變換成刀具中心的軌跡，這樣才能加工出符合要求的零件。刀補運算就是完成這種轉換的程序。13、機床坐標系：是數控機床安裝調試時便設定好的一固定的坐標系統。14、編程坐標系：是在對圖紙上零件編程時就建立的，程序數據便是基于該坐標系的坐標值。15、工件坐標系：編程坐標系在機床上的具體體現，由相應的編程指令建立。2025/4/948項目1：數控車床的認識實訓1．技能要求：了解數