现代数控技术精.ppt

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1、现代数控技术*现代数控技术1第1页，本讲稿共88页*现现代代数数控控技技术术2主要参考书主要参考书1 1。廖效果。廖效果。廖效果。廖效果数控技术数控技术 湖北科学技术出版社湖北科学技术出版社湖北科学技术出版社湖北科学技术出版社 武汉，武汉，武汉，武汉，20002000年年年年0707月第月第月第月第1 1版版版版(可在超星图书馆上下载可在超星图书馆上下载可在超星图书馆上下载可在超星图书馆上下载)2 2。娄锐。娄锐。娄锐。娄锐 数控应用关键技术数控应用关键技术 电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社 北京，北京，北京，北京，200520053 3。毕承恩，丁乃健。毕承恩，丁乃健

2、。毕承恩，丁乃健。毕承恩，丁乃健现代数控机床现代数控机床 机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社 北京，北京，北京，北京，19941994第2页，本讲稿共88页*现现代代数数控控技技术术3教学方法教学方法l 教学方法教学方法qq课堂教学课堂教学课堂教学课堂教学 qq自自自自 学学学学qq专题讲座专题讲座专题讲座专题讲座第3页，本讲稿共88页*现现代代数数控控技技术术4第一章第一章 数控机床概述数控机床概述 内容提要：内容提要：本本章章主主要要介介绍绍数数控控技技术术、数数控控机机床床的的基基本本概概念念、体体系系结结构构、工工作作原原理理及及分分类类；数控机床的应用范围及发展

3、动向。数控机床的应用范围及发展动向。第一章 数控机床概述第4页，本讲稿共88页*现现代代数数控控技技术术5第一节第一节 数控技术与数控机床数控技术与数控机床q自从自从20世纪中叶数控技术创立以来，它给世纪中叶数控技术创立以来，它给 机械制造业带来了革命性的变化。机械制造业带来了革命性的变化。q现现在在数数控控技技术术已已成成为为制制造造业业实实现现自自动动化化、柔柔性性化化、集集成成化化生生产产的的基基础础技技术术，现现代代的的CAD/CAM，FMS和和CIMS、敏敏捷捷制制造造和和智智能制造等，都是建立在数控技术之上；能制造等，都是建立在数控技术之上；第一章 数控机床概述第5页，本讲稿共88

4、页*现现代代数数控控技技术术6第一节第一节 数控技术与数控机床数控技术与数控机床qq数控技术是提高产品质量、提高劳动生产率必不可少数控技术是提高产品质量、提高劳动生产率必不可少数控技术是提高产品质量、提高劳动生产率必不可少数控技术是提高产品质量、提高劳动生产率必不可少的物质手段；的物质手段；的物质手段；的物质手段；qq是国家的战略技术：东芝事件！是国家的战略技术：东芝事件！是国家的战略技术：东芝事件！是国家的战略技术：东芝事件！qq基于它的相关产业是体现国家综合国力水平的重基于它的相关产业是体现国家综合国力水平的重基于它的相关产业是体现国家综合国力水平的重基于它的相关产业是体现国家综合国力水平

5、的重要基础性产业；要基础性产业；要基础性产业；要基础性产业；qq专家们预言专家们预言专家们预言专家们预言:二十一世纪机械制造业的竞争，其实质二十一世纪机械制造业的竞争，其实质二十一世纪机械制造业的竞争，其实质二十一世纪机械制造业的竞争，其实质是数控技术的竞争。是数控技术的竞争。是数控技术的竞争。是数控技术的竞争。第一章 数控机床概述第6页，本讲稿共88页*现现代代数数控控技技术术7第一节第一节 数控技术与数控机床数控技术与数控机床l 数字控制与数控技术数字控制与数控技术qq数数数数字字字字控控控控制制制制（Numerical Numerical Control Control NCNC）是是是

6、是一一一一种种种种借借借借助助助助数数数数字字字字、字字字字符符符符或或或或其其其其它它它它符符符符号号号号对对对对某某某某一一一一工工工工作作作作过过过过程程程程（如如如如加加加加工工工工、测测测测量量量量、装装装装配配配配等等等等）进行可编程控制的自动化方法。进行可编程控制的自动化方法。进行可编程控制的自动化方法。进行可编程控制的自动化方法。qq数数数数控控控控技技技技术术术术（Numerical Numerical Control Control TechnologyTechnology）采采采采用用用用数数数数字字字字控制的方法对某一工作过程实现自动控制的技术。控制的方法对某一工作过程

7、实现自动控制的技术。控制的方法对某一工作过程实现自动控制的技术。控制的方法对某一工作过程实现自动控制的技术。第一章 数控机床概述第7页，本讲稿共88页*现现代代数数控控技技术术8第一节第一节 数控技术与数控机床数控技术与数控机床qq数数数数控控控控机机机机床床床床（Numerical Numerical Control Control Machine Machine ToolsTools）是是是是采采采采用用用用数数数数字字字字控控控控制制制制技技技技术术术术对对对对机机机机床床床床的的的的加加加加工工工工过过过过程程程程进进进进行行行行自自自自动动动动控控控控制制制制的的的的一一一一类机床。

8、它是数控技术典型应用的例子。类机床。它是数控技术典型应用的例子。类机床。它是数控技术典型应用的例子。类机床。它是数控技术典型应用的例子。qq数控系统（数控系统（数控系统（数控系统（Numerical Control SystemNumerical Control System）实现数字实现数字实现数字实现数字控制的装置。控制的装置。控制的装置。控制的装置。qq计计计计算算算算机机机机数数数数控控控控系系系系统统统统（Computer Computer Numerical Numerical Control Control CNC CNC）以计算机为核心的数控系统。以计算机为核心的数控系统。以计

9、算机为核心的数控系统。以计算机为核心的数控系统。第一章 数控机床概述第8页，本讲稿共88页*现现代代数数控控技技术术9第一节 数控技术与数控机床第一章 数控机床概述l l 数控系统与数控机床的组成数控系统与数控机床的组成第9页，本讲稿共88页*现现代代数数控控技技术术10第一节第一节 数控技术与数控机床数控技术与数控机床q操作面板操作面板它是操作人员与数控装它是操作人员与数控装它是操作人员与数控装它是操作人员与数控装置进行信息交流的工具。置进行信息交流的工具。置进行信息交流的工具。置进行信息交流的工具。组组组组成成成成：按按按按钮钮钮钮站站站站、状状状状态态态态灯灯灯灯、按按按按键键键键阵阵阵

10、阵列列列列（功功功功能能能能与与与与计计计计算算算算机键盘一样）和显示器；。机键盘一样）和显示器；。机键盘一样）和显示器；。机键盘一样）和显示器；。它是数控机床特有部件。它是数控机床特有部件。它是数控机床特有部件。它是数控机床特有部件。第一章 数控机床概述第10页，本讲稿共88页*现现代代数数控控技技术术11第一节第一节 数控技术与数控机床数控技术与数控机床q 控制介质与输入输出设备控制介质与输入输出设备控制介质是记录零件加工程序的媒介控制介质是记录零件加工程序的媒介控制介质是记录零件加工程序的媒介控制介质是记录零件加工程序的媒介输输输输入入入入输输输输出出出出设设设设备备备备是是是是CNCC

11、NC系系系系统统统统与与与与外外外外部部部部设设设设备备备备进进进进行行行行交交交交互互互互装装装装置置置置。交交交交互互互互的的的的信信信信息息息息通通通通常常常常是是是是零零零零件件件件加加加加工工工工程程程程序序序序。即即即即将将将将编编编编制制制制好好好好的的的的记记记记录录录录在在在在控控控控制制制制介介介介质质质质上上上上的的的的零零零零件件件件加加加加工工工工程程程程序序序序输输输输入入入入CNCCNC系系系系统统统统或或或或将将将将调调调调试试试试好好好好了了了了的的的的零零零零件件件件加加加加工工工工程程程程序序序序通通通通过过过过输输输输出出出出设设设设备备备备存放或记录在

12、相应的控制介质上。存放或记录在相应的控制介质上。存放或记录在相应的控制介质上。存放或记录在相应的控制介质上。数控机床常用的控制介质和输入输出设备见表数控机床常用的控制介质和输入输出设备见表数控机床常用的控制介质和输入输出设备见表数控机床常用的控制介质和输入输出设备见表1 1：第一章 数控机床概述第11页，本讲稿共88页*现现代代数数控控技技术术12表表表表1 1 控制介质和输入输出设备表控制介质和输入输出设备表控制介质和输入输出设备表控制介质和输入输出设备表第一节 数控技术与数控机床第一章 数控机床概述第12页，本讲稿共88页*现现代代数数控控技技术术13第一节第一节 数控技术与数控机床数控技

13、术与数控机床qq通通通通讯讯讯讯 现现现现代代代代的的的的数数数数控控控控系系系系统统统统除除除除采采采采用用用用输输输输入入入入输输输输出出出出设设设设备备备备进进进进行行行行信信信信息息息息交交交交换换换换外外外外，一一一一般般般般都都都都具具具具有有有有用用用用通通通通讯讯讯讯方方方方式式式式进进进进行行行行信信信信息息息息交交交交换换换换的的的的能能能能力力力力。它它它它们们们们是是是是实实实实现现现现CAD/CAMCAD/CAM的的的的集集集集成成成成、FMSFMS和和和和CIMSCIMS的的的的基基基基本本本本技技技技术术术术。采采采采用用用用的方式有：的方式有：的方式有：的方式有

14、：串行通讯（串行通讯（串行通讯（串行通讯（RS-232RS-232等串口）、等串口）、等串口）、等串口）、自动控制专用接口和规范（自动控制专用接口和规范（自动控制专用接口和规范（自动控制专用接口和规范（DNCDNC方式，方式，方式，方式，MAPMAP协议等）协议等）协议等）协议等）网络技术（网络技术（网络技术（网络技术（internetinternet，LANLAN等）。等）。等）。等）。第一章 数控机床概述第13页，本讲稿共88页*现现代代数数控控技技术术14第一节第一节 数控技术与数控机床数控技术与数控机床qq CNCCNC装置装置装置装置(CNCCNC单元单元单元单元)组成：计算机系统、

15、位置控制板、组成：计算机系统、位置控制板、组成：计算机系统、位置控制板、组成：计算机系统、位置控制板、PLCPLC接口板，通讯接口板、特殊功接口板，通讯接口板、特殊功接口板，通讯接口板、特殊功接口板，通讯接口板、特殊功能模块以及相应的控制软件。能模块以及相应的控制软件。能模块以及相应的控制软件。能模块以及相应的控制软件。作作作作用用用用：根根根根据据据据输输输输入入入入的的的的零零零零件件件件加加加加工工工工程程程程序序序序进进进进行行行行相相相相应应应应的的的的处处处处理理理理（如如如如运运运运动动动动轨轨轨轨迹迹迹迹处处处处理理理理、机机机机床床床床输输输输入入入入输输输输出出出出处处处处

16、理理理理等等等等），然然然然后后后后输输输输出出出出控控控控制制制制命命命命令令令令到到到到相相相相应应应应的的的的执执执执行行行行部部部部件件件件(伺伺伺伺服服服服单单单单元元元元、驱驱驱驱动动动动装装装装置置置置和和和和PLCPLC等等等等)，所所所所有有有有这这这这些些些些工工工工作作作作是是是是由由由由CNCCNC装装装装置置置置内内内内硬硬硬硬件件件件和和和和软软软软件件件件协协协协调调调调配配配配合合合合，合合合合理理理理组组组组织织织织，使使使使整整整整个个个个系系系系统统统统有有有有条条条条不不不不紊紊紊紊地地地地进进进进行工作的。行工作的。行工作的。行工作的。CNCCNC装置

17、是装置是装置是装置是CNCCNC系统的核心系统的核心系统的核心系统的核心第一章 数控机床概述第14页，本讲稿共88页*现现代代数数控控技技术术15第一节第一节 数控技术与数控机床数控技术与数控机床qq 伺服单元、驱动装置和测量装置伺服单元、驱动装置和测量装置伺服单元、驱动装置和测量装置伺服单元、驱动装置和测量装置 伺服单元和驱动装置伺服单元和驱动装置伺服单元和驱动装置伺服单元和驱动装置主轴伺服驱动装置和主轴电机主轴伺服驱动装置和主轴电机主轴伺服驱动装置和主轴电机主轴伺服驱动装置和主轴电机进给伺服驱动装置和进给电机进给伺服驱动装置和进给电机进给伺服驱动装置和进给电机进给伺服驱动装置和进给电机 测

18、量装置测量装置测量装置测量装置 位置和速度测量装置。以实现进给伺服系统的闭环控制。位置和速度测量装置。以实现进给伺服系统的闭环控制。位置和速度测量装置。以实现进给伺服系统的闭环控制。位置和速度测量装置。以实现进给伺服系统的闭环控制。作用作用作用作用 保证灵敏、准确地跟踪保证灵敏、准确地跟踪保证灵敏、准确地跟踪保证灵敏、准确地跟踪CNCCNC装置指令：装置指令：装置指令：装置指令：进给运动指令：实现零件加工的成形运动（速度和位置控制）。进给运动指令：实现零件加工的成形运动（速度和位置控制）。进给运动指令：实现零件加工的成形运动（速度和位置控制）。进给运动指令：实现零件加工的成形运动（速度和位置控

19、制）。主轴运动指令，实现零件加工的切削运动（速度控制）主轴运动指令，实现零件加工的切削运动（速度控制）主轴运动指令，实现零件加工的切削运动（速度控制）主轴运动指令，实现零件加工的切削运动（速度控制）第一章 数控机床概述第15页，本讲稿共88页*现现代代数数控控技技术术16第一节第一节 数控技术与数控机床数控技术与数控机床qqPLCPLC、机床机床机床机床I/OI/O电路和装置电路和装置电路和装置电路和装置 PLC PLC(Programmable Logic Controller)Programmable Logic Controller)：用于完成与逻辑运算有关顺：用于完成与逻辑运算有关顺：

20、用于完成与逻辑运算有关顺：用于完成与逻辑运算有关顺序动作的序动作的序动作的序动作的I/OI/O控制，它由硬件和软件组成；控制，它由硬件和软件组成；控制，它由硬件和软件组成；控制，它由硬件和软件组成；机床机床机床机床I/OI/O电路和装置：实现电路和装置：实现电路和装置：实现电路和装置：实现I/OI/O控制的执行部件控制的执行部件控制的执行部件控制的执行部件(由继电器、电磁阀、行程开由继电器、电磁阀、行程开由继电器、电磁阀、行程开由继电器、电磁阀、行程开关、接触器等组成的逻辑电路；关、接触器等组成的逻辑电路；关、接触器等组成的逻辑电路；关、接触器等组成的逻辑电路；功能：功能：功能：功能：接受接受

21、接受接受CNCCNC的的的的MM、S S、T T指令，对其进行译码并转换成对应的控制信号，控指令，对其进行译码并转换成对应的控制信号，控指令，对其进行译码并转换成对应的控制信号，控指令，对其进行译码并转换成对应的控制信号，控制辅助装置完成机床相应的开关动作制辅助装置完成机床相应的开关动作制辅助装置完成机床相应的开关动作制辅助装置完成机床相应的开关动作接受操作面板和机床侧的接受操作面板和机床侧的接受操作面板和机床侧的接受操作面板和机床侧的I/OI/O信号，送给信号，送给信号，送给信号，送给CNCCNC装置，经其处理后，输出指装置，经其处理后，输出指装置，经其处理后，输出指装置，经其处理后，输出指

22、令控制令控制令控制令控制CNCCNC系统的工作状态和机床的动作。系统的工作状态和机床的动作。系统的工作状态和机床的动作。系统的工作状态和机床的动作。第一章 数控机床概述第16页，本讲稿共88页*现现代代数数控控技技术术17第一节第一节 数控技术与数控机床数控技术与数控机床l 机床机床q机床：数控机床的主体，是实现制造加工机床：数控机床的主体，是实现制造加工的执行部件。的执行部件。q组组成成：由由主主运运动动部部件件、进进给给运运动动部部件件（工工作作台台、拖拖板板以以及及相相应应的的传传动动机机构构）、支支承承件件（立立柱柱、床床身身等等）以以及及特特殊殊装装置置（刀刀具具自自动动交交换换系系

23、统统 工工件件自自动动交交换换系系统统）和和辅辅助助装置（如排屑装置等）。装置（如排屑装置等）。第一章 数控机床概述第17页，本讲稿共88页*现现代代数数控控技技术术18 第二节第二节 数控机床的分类数控机床的分类 数数控控机机床床的的种种类类很很多多，从从不不同同角角度度对对其其进进行行考考查查，就就有有不不同同的的分分类类方方法，通常有以下几种不同的分类方法：法，通常有以下几种不同的分类方法：第一章 数控机床概述第18页，本讲稿共88页*现现代代数数控控技技术术19第二节第二节 数控机床的分类数控机床的分类l 按工艺用途分类按工艺用途分类qq切削加工类：切削加工类：切削加工类：切削加工类：

24、数控镗铣床数控镗铣床数控镗铣床数控镗铣床、数控车床数控车床数控车床数控车床、数控磨床、数控磨床、数控磨床、数控磨床、加加加加工中心工中心工中心工中心、数控齿轮加工机床、数控齿轮加工机床、数控齿轮加工机床、数控齿轮加工机床、FMCFMC等。等。等。等。qq成型加工类：数控折弯机、数控弯管机等。成型加工类：数控折弯机、数控弯管机等。成型加工类：数控折弯机、数控弯管机等。成型加工类：数控折弯机、数控弯管机等。qq特种加工类：数控线切割机、电火花加工机、特种加工类：数控线切割机、电火花加工机、特种加工类：数控线切割机、电火花加工机、特种加工类：数控线切割机、电火花加工机、激光激光激光激光加工机加工机加

25、工机加工机等。等。等。等。qq其它类型：数控装配机、数控测量机、机器人等。其它类型：数控装配机、数控测量机、机器人等。其它类型：数控装配机、数控测量机、机器人等。其它类型：数控装配机、数控测量机、机器人等。第一章 数控机床概述第19页，本讲稿共88页*现现代代数数控控技技术术20第二节第二节 数控机床的分类数控机床的分类l按控制功能分类按控制功能分类qq点位控制数控系统点位控制数控系统点位控制数控系统点位控制数控系统 仅仅仅仅能能能能实实实实现现现现刀刀刀刀具具具具相相相相对对对对于于于于工工工工件件件件从从从从一一一一点点点点到另一点的精确定位运动；到另一点的精确定位运动；到另一点的精确定位

26、运动；到另一点的精确定位运动；对轨迹不作控制要求；对轨迹不作控制要求；对轨迹不作控制要求；对轨迹不作控制要求；运动过程中不进行任何加工。运动过程中不进行任何加工。运动过程中不进行任何加工。运动过程中不进行任何加工。适用范围：数控钻床、数控镗适用范围：数控钻床、数控镗适用范围：数控钻床、数控镗适用范围：数控钻床、数控镗床、数控冲床和数控测量机。床、数控冲床和数控测量机。床、数控冲床和数控测量机。床、数控冲床和数控测量机。第一章 数控机床概述第20页，本讲稿共88页*现现代代数数控控技技术术21第二节第二节 数控机床的分类数控机床的分类q轮廓控制数控系统轮廓控制数控系统轮轮轮轮廓廓廓廓控控控控制制

27、制制(连连连连续续续续控控控控制制制制)系系系系统统统统：具具具具有有有有控控控控制制制制几几几几个个个个进进进进给给给给轴轴轴轴同同同同时时时时谐谐谐谐调调调调运运运运动动动动(坐坐坐坐标标标标联联联联动动动动)，使使使使工工工工件件件件相相相相对对对对于于于于刀刀刀刀具具具具按按按按程程程程序序序序规规规规定定定定的的的的轨轨轨轨迹迹迹迹和和和和速速速速度度度度运运运运动动动动，在在在在运运运运动动动动过过过过程程程程中中中中进进进进行行行行连续切削加工的数控系统。连续切削加工的数控系统。连续切削加工的数控系统。连续切削加工的数控系统。适适适适用用用用范范范范围围围围：数数数数控控控控车车

28、车车床床床床、数数数数控控控控铣铣铣铣床床床床、加加加加工工工工中中中中心心心心等等等等用用用用于于于于加加加加工工工工曲曲曲曲线线线线和和和和曲曲曲曲面面面面的的的的机机机机床床床床。现现现现代代代代的的的的数数数数控控控控机机机机床床床床基基基基本本本本上都是装备的这种数控系统。上都是装备的这种数控系统。上都是装备的这种数控系统。上都是装备的这种数控系统。第一章 数控机床概述第21页，本讲稿共88页*现现代代数数控控技技术术22第二节第二节 数控机床的分类数控机床的分类l 按联动轴数分，按联动轴数分，q2轴联动（平面曲线）轴联动（平面曲线）q3轴联动（空间曲面，球头刀）轴联动（空间曲面，球

29、头刀）q4轴联动（空间曲面）轴联动（空间曲面）q5轴联动及轴联动及6轴联动（空间曲面）轴联动（空间曲面）。联动轴数越多数控系统的控制算法就越复杂。联动轴数越多数控系统的控制算法就越复杂。第一章 数控机床概述第22页，本讲稿共88页*现现代代数数控控技技术术23第二节第二节 数控机床的分类数控机床的分类l 按进给伺服系统的类型分类按进给伺服系统的类型分类q按按数数控控系系统统的的进进给给伺伺服服子子系系统统有有无无位位置置测测量量装装置置可可分分为为开开环环数数控控系系统统和和闭闭环环数数控控系系统统，在在闭闭环环数数控控系系统统中中根根据据位位置置测测量量装装置置安安装装的的位位置置又又可可分

30、分为为全全闭闭环环和和半半闭环闭环两种。两种。第一章 数控机床概述第23页，本讲稿共88页*现现代代数数控控技技术术24第二节第二节 数控机床的分类数控机床的分类qq开环数控系统开环数控系统开环数控系统开环数控系统 没有位置测量装置，信号流是单向的（数控装置没有位置测量装置，信号流是单向的（数控装置没有位置测量装置，信号流是单向的（数控装置没有位置测量装置，信号流是单向的（数控装置进给系统）进给系统）进给系统）进给系统），故系统稳定性好。，故系统稳定性好。，故系统稳定性好。，故系统稳定性好。第一章 数控机床概述电机电机机械执行部件机械执行部件A相、相、B相相C相、相、f、nCNC插补指令插补指

31、令脉冲频率脉冲频率f脉冲个数脉冲个数n换算换算脉冲环脉冲环形分配形分配变换变换功率功率放大放大第24页，本讲稿共88页*现现代代数数控控技技术术25第二节第二节 数控机床的分类数控机床的分类qq无无无无位位位位置置置置反反反反馈馈馈馈，精精精精度度度度相相相相对对对对闭闭闭闭环环环环系系系系统统统统来来来来讲讲讲讲不不不不高高高高，其其其其精精精精度度度度主主主主要要要要取取取取决决决决于于于于伺伺伺伺服服服服驱驱驱驱动动动动系系系系统统统统和和和和机机机机械械械械传传传传动动动动机机机机构构构构的的的的性性性性能和精度。能和精度。能和精度。能和精度。qq一般以功率步进电机作为伺服驱动元件。一

32、般以功率步进电机作为伺服驱动元件。一般以功率步进电机作为伺服驱动元件。一般以功率步进电机作为伺服驱动元件。qq这这这这类类类类系系系系统统统统具具具具有有有有结结结结构构构构简简简简单单单单、工工工工作作作作稳稳稳稳定定定定、调调调调试试试试方方方方便便便便、维维维维修修修修简简简简单单单单、价价价价格格格格低低低低廉廉廉廉等等等等优优优优点点点点，在在在在精精精精度度度度和和和和速速速速度度度度要要要要求求求求不不不不高高高高、驱驱驱驱动动动动力力力力矩矩矩矩不不不不大大大大的的的的场场场场合合合合得得得得到到到到广广广广泛泛泛泛应应应应用用用用。一一一一般般般般用用用用于于于于经经经经济济

33、济济型数控机床。型数控机床。型数控机床。型数控机床。第一章 数控机床概述第25页，本讲稿共88页*现现代代数数控控技技术术26第二节第二节 数控机床的分类数控机床的分类q 半闭环数控系统半闭环数控系统半半半半闭闭闭闭环环环环数数数数控控控控系系系系统统统统的的的的位位位位置置置置采采采采样样样样点点点点如如如如图图图图所所所所示示示示，是是是是从从从从驱驱驱驱动动动动装装装装置置置置(常常常常用用用用伺伺伺伺服服服服电电电电机机机机)或或或或丝丝丝丝杠杠杠杠引引引引出出出出，采采采采样样样样旋旋旋旋转转转转角角角角度进行检测，不是直接检测运动部件的实际位置。度进行检测，不是直接检测运动部件的实

34、际位置。度进行检测，不是直接检测运动部件的实际位置。度进行检测，不是直接检测运动部件的实际位置。位置控制调节器位置控制调节器速度控制速度控制调节与驱动调节与驱动检测与反馈单元检测与反馈单元位置控制单元位置控制单元速度控制单元速度控制单元+-电机电机机械执行部件机械执行部件CNC插插补补指令指令实际位实际位置反馈置反馈实际速实际速度反馈度反馈第一章 数控机床概述第26页，本讲稿共88页*现现代代数数控控技技术术27第二节第二节 数控机床的分类数控机床的分类半半半半闭闭闭闭环环环环环环环环路路路路内内内内不不不不包包包包括括括括或或或或只只只只包包包包括括括括少少少少量量量量机机机机械械械械传传传

35、传动动动动环环环环节节节节，因因因因此此此此可可可可获获获获得得得得稳稳稳稳定定定定的的的的控控控控制制制制性性性性能能能能，其其其其系系系系统统统统的的的的稳稳稳稳定性虽不如开环系统，但比闭环要好。定性虽不如开环系统，但比闭环要好。定性虽不如开环系统，但比闭环要好。定性虽不如开环系统，但比闭环要好。由由由由于于于于丝丝丝丝杠杠杠杠的的的的螺螺螺螺距距距距误误误误差差差差和和和和齿齿齿齿轮轮轮轮间间间间隙隙隙隙引引引引起起起起的的的的运运运运动动动动误误误误差差差差难难难难以以以以消消消消除除除除。因因因因此此此此，其其其其精精精精度度度度较较较较闭闭闭闭环环环环差差差差，较较较较开开开开环环

36、环环好好好好。但但但但可可可可对对对对这这这这类类类类误误误误差差差差进进进进行行行行补补补补偿偿偿偿，因因因因而而而而仍仍仍仍可可可可获获获获得得得得满意的精度。满意的精度。满意的精度。满意的精度。半半半半闭闭闭闭环环环环数数数数控控控控系系系系统统统统结结结结构构构构简简简简单单单单、调调调调试试试试方方方方便便便便、精精精精度度度度也也也也较高，因而在现代较高，因而在现代较高，因而在现代较高，因而在现代CNCCNC机床中得到了广泛应用。机床中得到了广泛应用。机床中得到了广泛应用。机床中得到了广泛应用。第一章 数控机床概述第27页，本讲稿共88页*现现代代数数控控技技术术28第二节第二节

37、数控机床的分类数控机床的分类q 全闭环数控系统全闭环数控系统全闭环数控系统的位置采样点如图的虚线所示，全闭环数控系统的位置采样点如图的虚线所示，全闭环数控系统的位置采样点如图的虚线所示，全闭环数控系统的位置采样点如图的虚线所示，直接对运动部件的实际位置进行检测。直接对运动部件的实际位置进行检测。直接对运动部件的实际位置进行检测。直接对运动部件的实际位置进行检测。第一章 数控机床概述位置控制调节器位置控制调节器速度控制速度控制调节与驱动调节与驱动检测与反馈单元检测与反馈单元位置控制单元位置控制单元速度控制单元速度控制单元+-电机电机机械执行部件机械执行部件CNC插补插补指令指令实际位实际位置反馈

38、置反馈实际速实际速度反馈度反馈第28页，本讲稿共88页*现现代代数数控控技技术术29第二节第二节 数控机床的分类数控机床的分类 从从从从理理理理论论论论上上上上讲讲讲讲，可可可可以以以以消消消消除除除除整整整整个个个个驱驱驱驱动动动动和和和和传传传传动动动动环环环环节节节节的的的的误误误误差差差差、间间间间隙隙隙隙和和和和失动量。具有很高的位置控制精度。失动量。具有很高的位置控制精度。失动量。具有很高的位置控制精度。失动量。具有很高的位置控制精度。由由由由于于于于位位位位置置置置环环环环内内内内的的的的许许许许多多多多机机机机械械械械传传传传动动动动环环环环节节节节的的的的摩摩摩摩擦擦擦擦特特

39、特特性性性性、刚刚刚刚性性性性和和和和间间间间隙隙隙隙都都都都是是是是非非非非线线线线性性性性的的的的，故故故故很很很很容容容容易易易易造造造造成成成成系系系系统统统统的的的的不不不不稳稳稳稳定定定定，使使使使闭闭闭闭环环环环系系系系统统统统的的的的设设设设计计计计、安安安安装装装装和和和和调调调调试试试试都都都都相相相相当困难。当困难。当困难。当困难。该该该该系系系系统统统统主主主主要要要要用用用用于于于于精精精精度度度度要要要要求求求求很很很很高高高高的的的的镗镗镗镗铣铣铣铣床床床床、超超超超精精精精车车车车床床床床、超超超超精精精精磨磨磨磨床床床床以以以以及及及及较较较较大大大大型的数控

40、机床等。型的数控机床等。型的数控机床等。型的数控机床等。第一章 数控机床概述第29页，本讲稿共88页*现现代代数数控控技技术术30第三节第三节 数控加工原理数控加工原理l 数控加工与传统加工的比较数控加工与传统加工的比较工艺分析数控加工程序工序卡传统加工数控加工图2 传统加工与数控加工的比较图第一章 数控机床概述第30页，本讲稿共88页*现现代代数数控控技技术术31第三节第三节 数控加工原理数控加工原理l 数控加工中数据转换过程数控加工中数据转换过程图3 数控加工中数据转换过程第一章 数控机床概述译 码刀补处理插补处理PLC控制进给伺服系统切削运动、机床I/O装置成形运动加工程序第31页，本讲

41、稿共88页*现现代代数数控控技技术术32第三节第三节 数控加工原理数控加工原理q 译码译码(解释解释)译译译译码码码码程程程程序序序序的的的的主主主主要要要要功功功功能能能能是是是是将将将将用用用用文文文文本本本本格格格格式式式式（通通通通常常常常用用用用ASCIIASCII码码码码）表表表表达达达达的的的的零零零零件件件件加加加加工工工工程程程程序序序序，以以以以程程程程序序序序段段段段为为为为单单单单位位位位转转转转换换换换成成成成刀刀刀刀补补补补处处处处理理理理程程程程序序序序所所所所要要要要求求求求的的的的数数数数据据据据结结结结构构构构（格格格格式式式式）。该该该该数数数数据据据据结

42、结结结构构构构用用用用来来来来描描描描述述述述一一一一个个个个程程程程序序序序段段段段解解解解释释释释后后后后的的的的数数数数据据据据信信信信息息息息。它它它它主主主主要要要要包包包包括括括括：X X、Y Y、Z Z等等等等坐坐坐坐标标标标值值值值；进进进进给给给给速速速速度度度度；主主主主轴轴轴轴转转转转速速速速；GG代代代代码码码码；MM代代代代码码码码；刀刀刀刀具具具具号号号号；子子子子程程程程序序序序处处处处理理理理和和和和循循循循环环环环调调调调用用用用处处处处理理理理等等等等数数数数据据据据或或或或标标标标志志志志的的的的存存存存放顺序和格式。放顺序和格式。放顺序和格式。放顺序和格

43、式。第一章 数控机床概述第32页，本讲稿共88页*现现代代数数控控技技术术33第三节第三节 数控加工原理数控加工原理q 刀补处理刀补处理(计算刀具中心轨迹计算刀具中心轨迹)用用用用户户户户零零零零件件件件加加加加工工工工程程程程序序序序通通通通常常常常是是是是按按按按零零零零件件件件轮轮轮轮廓廓廓廓编编编编制制制制的的的的，而而而而数数数数控控控控机机机机床床床床在在在在加加加加工工工工过过过过程程程程中中中中控控控控制制制制的的的的是是是是刀刀刀刀具具具具中中中中心心心心轨轨轨轨迹迹迹迹，因因因因此此此此在在在在加加加加工工工工前前前前必必必必须须须须将将将将零零零零件件件件轮轮轮轮廓廓廓廓

44、变变变变换换换换成成成成刀刀刀刀具具具具中中中中心心心心的的的的轨迹。刀补处理就是完成这种转换的程序。轨迹。刀补处理就是完成这种转换的程序。轨迹。刀补处理就是完成这种转换的程序。轨迹。刀补处理就是完成这种转换的程序。第一章 数控机床概述第33页，本讲稿共88页*现现代代数数控控技技术术34第三节第三节 数控加工原理数控加工原理q 插补计算插补计算本本本本模模模模块块块块以以以以系系系系统统统统规规规规定定定定的的的的插插插插补补补补周周周周期期期期t t定定定定时时时时运运运运行行行行，它它它它将将将将由由由由各各各各种种种种线线线线形形形形（直直直直线线线线，园园园园弧弧弧弧等等等等）组组组

45、组成成成成的的的的零零零零件件件件轮轮轮轮廓廓廓廓，按按按按程程程程序序序序给给给给定定定定的的的的进进进进给给给给速速速速度度度度F F，实实实实时时时时计计计计算算算算出出出出各各各各个个个个进进进进给给给给轴轴轴轴在在在在t t内内内内位位位位移移移移指指指指令令令令（X X1 1、Y Y1 1、），并并并并送送送送给给给给进进进进给给给给伺伺伺伺服服服服系系系系统统统统，实实实实现现现现成成成成形形形形运运运运动动动动。这这这这个个个个过过过过程程程程将将将将在在在在下下下下面面面面进一步叙述。进一步叙述。进一步叙述。进一步叙述。第一章 数控机床概述第34页，本讲稿共88页*现现代代数

46、数控控技技术术35第三节第三节 数控加工原理数控加工原理q PLC控制控制PLCPLC控控控控制制制制是是是是对对对对机机机机床床床床动动动动作作作作的的的的“顺顺顺顺序序序序控控控控制制制制”。即即即即以以以以CNCCNC内内内内部部部部和和和和机机机机床床床床各各各各行行行行程程程程开开开开关关关关、传传传传感感感感器器器器、按按按按钮钮钮钮、继继继继电电电电器器器器等等等等开开开开关关关关量量量量信信信信号号号号状状状状态态态态为为为为条条条条件件件件，并并并并按按按按预预预预先先先先规规规规定定定定的的的的逻逻逻逻辑辑辑辑顺顺顺顺序序序序对对对对诸诸诸诸如如如如主主主主轴轴轴轴的的的的

47、起起起起停停停停、换换换换向向向向，刀刀刀刀具具具具的的的的更更更更换换换换，工工工工件件件件的的的的夹夹夹夹紧紧紧紧、松松松松开开开开，冷冷冷冷却却却却、润润润润滑滑滑滑系系系系统统统统等等等等的的的的运运运运行行行行等等等等进行的控制。进行的控制。进行的控制。进行的控制。第一章 数控机床概述第35页，本讲稿共88页*现现代代数数控控技技术术36l 数控加工轨迹控制原理数控加工轨迹控制原理qq 逼近处理逼近处理 图为欲加工的圆弧轨迹图为欲加工的圆弧轨迹图为欲加工的圆弧轨迹图为欲加工的圆弧轨迹L L，起点为起点为起点为起点为P P0 0，终点为终点为终点为终点为P Pe e。CNC CNC装置

48、首先对圆弧进行装置首先对圆弧进行装置首先对圆弧进行装置首先对圆弧进行 逼近处理。逼近处理。逼近处理。逼近处理。第三节第三节 数控加工原理数控加工原理XLYLiXiYiT0P0Pe数控加工原理图第一章 数控机床概述第36页，本讲稿共88页*现现代代数数控控技技术术37第三节第三节 数控加工原理数控加工原理系统按插补时间系统按插补时间系统按插补时间系统按插补时间t t和进给和进给和进给和进给速度速度速度速度F F的要求，将的要求，将的要求，将的要求，将 L L分割成分割成分割成分割成若干短直线若干短直线若干短直线若干短直线 L L1 1，L L2 2，L Li i，这里：这里：这里：这里：L Li

49、 i=F=F t t （i=1i=1，2 2，）F F：用户给定的进给速度用户给定的进给速度用户给定的进给速度用户给定的进给速度 t t：数控系统插补周期数控系统插补周期数控系统插补周期数控系统插补周期XLYLiXiYiT0P0Pe数控加工原理图第一章 数控机床概述第37页，本讲稿共88页*现现代代数数控控技技术术38第三节第三节 数控加工原理数控加工原理用直线用直线用直线用直线LiLi逼近圆弧存在逼近圆弧存在逼近圆弧存在逼近圆弧存在着逼近误差着逼近误差着逼近误差着逼近误差，但只要但只要但只要但只要 足足足足够小（够小（够小（够小（LiLi足够短），总足够短），总足够短），总足够短），总能满足

50、零件的加工要求。能满足零件的加工要求。能满足零件的加工要求。能满足零件的加工要求。当当当当F F为常数时，而为常数时，而为常数时，而为常数时，而t t对数对数对数对数控系统而言恒为常数，则控系统而言恒为常数，则控系统而言恒为常数，则控系统而言恒为常数，则LiLi的长度也为常数的长度也为常数的长度也为常数的长度也为常数L L，只是其斜率与其在只是其斜率与其在只是其斜率与其在只是其斜率与其在L L上上上上的位置有关。的位置有关。的位置有关。的位置有关。XLYLiXiYiT0P0Pe数控加工原理图第一章 数控机床概述第38页，本讲稿共88页*现现代代数数控控技技术术39第三节第三节 数控加工原理数控