数控原理第二版教案08-09二(自编)VIP免费

第一章绪论数控机床是集机械、电气、液压、气动、微电子和信息处理等多项技术为一体的典型应用。微机控制的数控机床的高精度、高速度、高效率、高度柔性化及适合加工复杂零部件的性能，满足当今市场快速多变、竞争激烈和工艺发展的需要。可以说，微机控制技术的应用是机械制造行业现代化的标志，在很大程度上决定了企业在市场竞争中的成败。第一节机床数字控制的基本概念一、数字控制技术数字控制（NumericalControl)，简称NC，是近代发展起来的一种自动控制技术。数字控制是相对于模拟控制而言的。数字控制系统中的控制信息是数字量，而模拟控制系统中的控制信息是模拟量。数字控制系统特点：l）2）3）数字控制系统的硬件基础是数字逻辑电路。早期的数控系统是由数字逻辑电路构成的，因而被称之为硬件数控系统。随着微型计算机的发展，硬件数控系统已被淘汰，取而代之的是计算机数控系统（ComputerNumericalcontrol)，简称CNC。简而言之，用数字化信息进行控制的自动控制技术称为数字控制技术，简称数控；采用数控技术控制的机床，或者说装备了数控系统的机床，称之为数控机床。二、数控机床的组成和加工特点数控机床由机床和数控系统两大部分组成，如图1一1所示。机床一般由床身、立柱、主轴、进给机构及辅助装置等部分组成；数控系统主要包括：输人设备、通信设备、显示／输出设备、计算机控制装置、主轴驱动、伺服进给驱动及逻辑控制单元（PLC）等部分。数控机床进行加工，首先必须将工件的几何信息和工艺信息数字化，按规定的代码和格式编制数控加工程序，并用适当的方式将此加工程序的信息输人数控系统。数控系统根据输人的加工程序信息进行处理，计算出理想轨迹和运动速度（计算轨迹的过程称为插补），然后将处理的结果输出到机床的执行部件，控制机床执行部件按预定的轨迹和速度运动。数控机床加工的过程如图1一2所示。其中信息输人、信息处理和伺服执行是数控系统工作的三个基本过程。加工一个零件所需的数据及操作命令构成零件加工程序。信息处理是数控的核心任务，由计算机来完成。它的作用是识别输人介质中每个程序段的加工数据和操作命令，并对其进行换算和插补计算。伺服驱动部分的作用是将插补输出的位移（或位置）信息转换成机床的进给运动。与传统的加工方法相比，数控机床有以下优点：l）可以加工复杂、异形的零件。2）加工的零件精度高、一致性好、装配容易，无需再“修配”。3）具有柔性化的特点，不仅能适应中小批量，也适合大批量生产。4）提高了加工精度和效率，缩短生产周期。5）具有远程监控、补偿、诊断和自动报警等多种功能，降低了劳动强度。6）机床结构简化，易于调整，与普通机床相比，所需的调整时间较少。需要指出的是，数控机床也有以下缺点：1）造价相对较高。2）维护比较复杂，需要专门的维护人员。3）需要高度熟练和经过培训的编程人员。第二节数控系统的分类机床数控系统的分类可按以下几种方式来划分：l）按被控机床运动轨迹来划分，有点位控制、直线控制与轮廓切削（连续轨迹）控制。2）按控制器的结构来划分，有硬件数控和计算机数控。计算机数控（当前主要是指微机数控）又可分为单微机系统和多微机系统。3）按伺服系统控制环路来划分，可分为开环、闭环和半闭环系统。4）按功能水平来划分，可分为高、中、低档三类。一、点位、直线与轮廓切削控制（一）点位控制系统点位控制系统常用于数控钻床、数控幢床、数控冲床和其他需定位控制的机械中。（二）直线控制系统常用于简易数控车床、数控锉铣床等。（三）轮廓切削控制系统按同时控制的轴数（即联动轴数）分，可分为2轴联动、3轴两联动、3轴联动、4轴联动和多轴联动等数控机床。其中3轴两联动是指3个坐标轴（x,Y,Z）中任一时刻只能控制任意2轴联动，另一轴则是点位或直线控制。轮廓控制系统一般都有点位和直线控制功能。二、硬件数控和计算机数控早期的数控系统是由数字逻辑电路来处理数字信息的，也就是硬件数控，习惯上称之为NC系统，于20世纪60年代投入使用。随着微处理器价格的降低，常采用多个微处理器在一个数控系统中，这样可以并行完成单微处理器难以完成的复杂功能，而且速度快...