《數(shù)控加工工藝及設(shè)備》教案一

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1、《數(shù)控加工工藝及設(shè)備》教案內(nèi)容備注第一章數(shù)控加工工藝及設(shè)備基礎(chǔ)第一節(jié)機(jī)床數(shù)控技術(shù)與數(shù)控加工設(shè)備概述一、機(jī)床中有關(guān)數(shù)控的基本概念1．?dāng)?shù)字控制（數(shù)控）及數(shù)控技術(shù)一般意義的數(shù)字控制是指用數(shù)字化信息對過程進(jìn)行的控制，是相對模擬控制而言的。機(jī)床中的數(shù)字控制是專指用數(shù)字化信號對機(jī)床的工作過程進(jìn)行的可編程自動控制，簡稱為數(shù)控（NC）。這種用數(shù)字化信息進(jìn)行自動控制的技術(shù)就叫數(shù)控技術(shù)。2．?dāng)?shù)控系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)數(shù)控技術(shù)相關(guān)功能的軟硬件模塊的有機(jī)集成系統(tǒng)，是數(shù)控技術(shù)的載體，它能自動閱讀輸入載體上事先給定的程序，并將其譯碼，從而使機(jī)床運(yùn)動并加工零件。

2、在其發(fā)展過程中有硬件數(shù)控系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)兩類。早期的數(shù)控系統(tǒng)主要由數(shù)控裝置、主軸驅(qū)動及進(jìn)給驅(qū)動裝置等部分組成，數(shù)字信息由數(shù)字邏輯電路來處理，數(shù)控系統(tǒng)的所有功能都由硬件實(shí)現(xiàn)，故又稱為硬件數(shù)控系統(tǒng)（NC系統(tǒng)）。3．計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)是以計(jì)算機(jī)為核心的數(shù)控系統(tǒng)，由裝有數(shù)控系統(tǒng)程序的專用計(jì)算機(jī)、輸入輸出設(shè)備、可編程邏輯控制器（PLC）、存儲器、主軸驅(qū)動及進(jìn)給驅(qū)動裝置等部分組成，習(xí)慣上又稱為CNC系統(tǒng)。CNC系統(tǒng)已基本取代硬件數(shù)控系統(tǒng)（NC系統(tǒng)）。4．開放式CNC系統(tǒng)國際電子與電氣工程師協(xié)會提出的開放式CNC系統(tǒng)的定義是：一個開放

3、式CNC系統(tǒng)應(yīng)保證使開發(fā)的應(yīng)用軟件能在不同廠商提供的不同的軟硬件平臺上運(yùn)行，且能與其它應(yīng)用軟件系統(tǒng)協(xié)調(diào)工作。根據(jù)這一定義，開放式CNC系統(tǒng)至少包括以下五個特征：（1）對使用者是開放的：應(yīng)可以采用先進(jìn)的圖形交互方式支持下的簡易編程方法，使得數(shù)控機(jī)床的操作更加容易；（2）對機(jī)床制造商是開放的：應(yīng)允許機(jī)床制造商在開放式CNC系統(tǒng)軟件的基礎(chǔ)上開發(fā)專用的功能模塊及用戶操作界面；（3）對硬件的選擇是開放的：即一個開放式CNC系統(tǒng)應(yīng)能在不同的硬件平臺上運(yùn)行；（417）對主軸及進(jìn)給驅(qū)動系統(tǒng)是開放的：即能控制不同廠商提供的主軸及進(jìn)給驅(qū)動系

4、統(tǒng)；（5）對數(shù)據(jù)傳輸及交換等是開放的。開放式CNC系統(tǒng)是數(shù)控系統(tǒng)未來發(fā)展的方向。5．?dāng)?shù)控機(jī)床是指應(yīng)用數(shù)控技術(shù)對其加工過程進(jìn)行自動控制的機(jī)床。國際信息處理聯(lián)盟第五技術(shù)委員會對數(shù)控機(jī)床作了如下定義：數(shù)控機(jī)床是一種裝有程序控制系統(tǒng)的機(jī)床，該系統(tǒng)能邏輯地處理具有特定代碼或其它符號編碼指令規(guī)定的程序。二、數(shù)控機(jī)床的組成1．計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置（CNC裝置）計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置是計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)的核心。其主要作用是根據(jù)輸入的零件加工程序或操作命令進(jìn)行相應(yīng)的處理，然后輸出控制命令到相應(yīng)的執(zhí)行部件（伺服單元、驅(qū)動裝置和PLC等），完成零件加工程序或操

5、作者所要求的工作。它主要由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、位置控制板、PLC接口板、通訊接口板、擴(kuò)展功能模塊以及相應(yīng)的控制軟件等模塊組成。2．伺服單元、驅(qū)動裝置和測量裝置伺服單元和驅(qū)動裝置包括主軸伺服驅(qū)動裝置及主軸電機(jī)和進(jìn)給伺服驅(qū)動裝置及進(jìn)給電機(jī)。測量裝置是指位置和速度測量裝置，它是實(shí)現(xiàn)主軸、進(jìn)給速度閉環(huán)控制和進(jìn)給位置閉環(huán)控制的必要裝置。主軸伺服系統(tǒng)的主要作用是實(shí)現(xiàn)零件加工的切削運(yùn)動，其控制量為速度。進(jìn)給伺服系統(tǒng)的主要作用是實(shí)現(xiàn)零件加工的成形運(yùn)動，其控制量為速度和位置，特點(diǎn)是能靈敏、準(zhǔn)確地跟蹤C(jī)NC裝置的位置和速度指令。3．控制面板控制面板

6、又稱操作面板，是操作人員與數(shù)控機(jī)床（系統(tǒng)）進(jìn)行信息交互的工具。操作人員可以通過它對數(shù)控機(jī)床（系統(tǒng)）進(jìn)行操作、編程、調(diào)試或?qū)C(jī)床參數(shù)進(jìn)行設(shè)定和修改，也可以通過它了解或查詢數(shù)控機(jī)床（系統(tǒng)）的運(yùn)行狀態(tài)。它是數(shù)控機(jī)床的一個輸入輸出部件，主要由按鈕站、狀態(tài)燈、按鍵陣列（功能與計(jì)算機(jī)鍵盤一樣）和顯示器等部分組成。4．控制介質(zhì)與程序輸入輸出設(shè)備控制介質(zhì)是記錄零件加工程序的媒介，是人與機(jī)床建立聯(lián)系的介質(zhì)。程序輸入輸出設(shè)備是CNC系統(tǒng)與外部設(shè)備進(jìn)行信息交互的裝置，其作用是將記錄在控制介質(zhì)上的零件加工程序輸入CNC系統(tǒng)，或?qū)⒁颜{(diào)試好的零件加

7、工程序通過輸出設(shè)備存放或記錄在相應(yīng)的介質(zhì)上。目前數(shù)控機(jī)床常用的控制介質(zhì)和程序輸入輸出設(shè)備是磁盤和磁盤驅(qū)動器等。此外，現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)一般可利用通訊方式進(jìn)行信息交換。這種方式是實(shí)現(xiàn)CAD／CAM的集成、FMS（柔性制造系統(tǒng)）和CIMS（計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)）的基本技術(shù)。目前在數(shù)控機(jī)床上常用的通訊方式有：（1）串行通訊；（2）自動控制專用接口；17（3）網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。5．PLC、機(jī)床I/O電路和裝置PLC是用于進(jìn)行與邏輯運(yùn)算、順序動作有關(guān)的I/O控制，它由硬件和軟件組成；機(jī)床I/O電路和裝置是用于實(shí)現(xiàn)I/O控制的執(zhí)行部件，是由繼電器、

8、電磁閥、行程開關(guān)、接觸器等組成的邏輯電路。它們共同完成以下任務(wù)：（1）接受CNC的M、S、T指令，對其進(jìn)行譯碼并轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的控制信號，控制輔助裝置完成機(jī)床相應(yīng)的開關(guān)動作；（2）接受操作面板和機(jī)床側(cè)的I/O信號，送給CNC裝置，經(jīng)其處理后，輸出指令控制CNC系統(tǒng)的工作狀態(tài)和機(jī)床的動作。6．機(jī)床本體機(jī)床本體是數(shù)控系統(tǒng)的控