cnc 機(jī)床與cnc 系統(tǒng)

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1、CNC機(jī)床與CNC系統(tǒng)一．CNC機(jī)床與CNC系統(tǒng)CNC的含義是計(jì)算機(jī)數(shù)值控制。1．CNC機(jī)床⑴．金屬切削用孔加工、攻絲、鏜削、銑削、車削、切螺紋、切平面、輪廓加工、平面磨削、外圓磨削、內(nèi)圓磨削等。⑵．線電極切割機(jī)。⑶．沖床、步?jīng)_、沖壓、金屬成型、彎管等機(jī)床。⑷．產(chǎn)業(yè)機(jī)器人。⑸．注塑機(jī)。⑹．檢測(cè)、測(cè)量機(jī)。⑺．木工機(jī)械。⑻．特殊材料加工機(jī)械：如加工石材、玻璃、發(fā)射性礦料等。⑼．特種加工機(jī)械激光加工機(jī)、氣體切割機(jī)、焊接機(jī)、制圖機(jī)、印刷機(jī)等。隨著電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)以及IT技術(shù)的發(fā)展，目前，這些機(jī)床與加工設(shè)備都可用數(shù)值計(jì)算機(jī)用

2、數(shù)值數(shù)據(jù)進(jìn)行控制，稱為CNC控制。2．CNC系統(tǒng)CNC系統(tǒng)的含義是計(jì)算機(jī)數(shù)值控制系統(tǒng)。CNC系統(tǒng)的基本配置機(jī)床的CNC控制是集成多學(xué)科的綜合控制技術(shù)。一臺(tái)CNC系統(tǒng)包括：⑴．CNC控制單元（數(shù)值控制器部分）。⑵．伺服驅(qū)動(dòng)單元和進(jìn)給伺服電動(dòng)機(jī)。⑶．主軸驅(qū)動(dòng)單元和主軸電動(dòng)機(jī)。⑷．PMC（PLC）控制器。⑸．機(jī)床強(qiáng)電柜（包括刀庫(kù)）控制信號(hào)的輸入/輸出（I/O）單元。⑹．機(jī)床的位置測(cè)量與反饋單元（通常包括在伺服驅(qū)動(dòng)單元中）。⑺．外部軸（機(jī)械）控制單元。如：刀庫(kù)、交換工作臺(tái)、上下料機(jī)械手等的驅(qū)動(dòng)軸。⑻．信息的輸入/輸出設(shè)備。如電

3、腦、磁盤機(jī)、存儲(chǔ)卡、鍵盤、專用信息設(shè)備等。⑼．網(wǎng)絡(luò)。如以太網(wǎng)、HSSB（高速數(shù)據(jù)傳輸口）、RS-232C口等和加工現(xiàn)場(chǎng)的局域網(wǎng)。CNC單元（控制器部分）的硬件實(shí)際上就是一臺(tái)專用的微型計(jì)算機(jī)。是CNC設(shè)備制造廠自己設(shè)計(jì)生產(chǎn)的專門用于機(jī)床的控制的核心。下面的幾張圖表示出其基本硬件模塊；基本的控制功能模塊和一臺(tái)實(shí)際的控制器硬件。二．機(jī)床的運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)及進(jìn)給軸一臺(tái)機(jī)床有幾個(gè)運(yùn)動(dòng)軸執(zhí)行加工時(shí)的切削進(jìn)給，因此稱其為進(jìn)給軸。機(jī)床開機(jī)后以機(jī)床零點(diǎn)為基準(zhǔn)建立了機(jī)床的機(jī)械坐標(biāo)系（直角坐標(biāo)系）。每個(gè)軸對(duì)應(yīng)于其中的一個(gè)相應(yīng)的坐標(biāo)。軸有直線運(yùn)動(dòng)的，

4、有回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO對(duì)坐標(biāo)軸的方向與名稱是有規(guī)定的。如下圖。根據(jù)規(guī)定，按直角坐標(biāo)系右手法則定義各坐標(biāo)軸，Z軸正方向一般為機(jī)床主軸的方向。X、Y、Z定義為直線運(yùn)動(dòng)軸；U、V、W為分別平行于X、Y、Z的直線運(yùn)動(dòng)軸；A、B、C為回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)軸，分別圍繞X、Y、Z運(yùn)動(dòng)，其正方向符合右手螺旋規(guī)則。CNC控制時(shí)用程序命令X、Y、Z、U、V、W、A、B、C等指令被控的坐標(biāo)軸，用數(shù)值指令其運(yùn)動(dòng)的距離，正負(fù)號(hào)指令移動(dòng)方向，F(xiàn)指令運(yùn)動(dòng)速度。例如：G01X120Y-300F1000；意義是G01：X軸與Y軸協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)，加工一條直線；X12

5、0，Y-300：X軸走120mm；Y軸走－300mm；F：進(jìn)給速度為1000mm/分。三．CNC插補(bǔ)與位置控制指令的輸出1．軌跡運(yùn)動(dòng)的插補(bǔ)計(jì)算--插補(bǔ)器CNC對(duì)機(jī)床的坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行控制。在控制原理上這是位置量控制系統(tǒng)。需要控制的是：幾個(gè)軸的聯(lián)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)軌跡（加工輪廓）的計(jì)算：最重要的是保證運(yùn)動(dòng)精度和定位精度（動(dòng)態(tài)的輪廓幾何精度和靜態(tài)的位置幾何精度）；各軸的移動(dòng)量（mm）；移動(dòng)速度（mm/分）；移動(dòng)方向；起/制動(dòng)過(guò)程（加速/降速）；移動(dòng)的分辨率?，F(xiàn)代的CNC系統(tǒng)是純電氣的控制系統(tǒng)。進(jìn)給軸的移動(dòng)是由伺服電動(dòng)機(jī)執(zhí)行的。通常，一個(gè)

6、進(jìn)給軸由一個(gè)伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。電動(dòng)機(jī)由伺服放大器供給動(dòng)力。伺服放大器的工作由CNC的插補(bǔ)器的分配輸出信號(hào)控制。CNC對(duì)機(jī)床進(jìn)給軸的控制，是執(zhí)行事先編制好的加工程序指令。程序指令是按零件的輪廓編制的加工刀具運(yùn)動(dòng)軌跡（如上圖）。程序是根據(jù)零件輪廓分段編制的。一個(gè)程序段加工一段形狀的輪廓。輪廓形狀不同，使用不同的程序指令（零件輪廓形狀元素）。例如：G01---直線運(yùn)動(dòng)指令；G02---順時(shí)針圓弧運(yùn)動(dòng)指令；G03---逆時(shí)針運(yùn)動(dòng)圓弧指令；G32（G33）---螺紋加工……但是，在一段加工指令中，只是編寫此段的走刀終點(diǎn)。如：下面一

7、個(gè)程序段要加工X-Y平面上一段圓弧，程序中只指令了終點(diǎn)的坐標(biāo)值X100；Y-200：G90G17G02X100.Y-200.R50.F500；此段的起點(diǎn)已在前一段編寫，就是前段的終點(diǎn)。因此，加工此段時(shí)，如上圖所示，NC控制器即計(jì)算機(jī)處理器只知道該段的起點(diǎn)和終點(diǎn)坐標(biāo)值。段中的刀具運(yùn)行軌跡上其它各個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)值必須由處理器計(jì)算出來(lái)。處理器是依據(jù)該段輪廓指令（G02）和起點(diǎn)和終點(diǎn)的坐標(biāo)值計(jì)算的，即必須算出希望加工的工件輪廓，算出在執(zhí)行該段指令過(guò)程中刀具沿X軸和Y軸同時(shí)移動(dòng)的中間各點(diǎn)的位置。X軸和Y軸的合成運(yùn)動(dòng)即形成了刀具加工的

8、工件輪廓軌跡。除此之外，在程序中必須指令運(yùn)動(dòng)速度（加工速度），如：F500（mm/min）。在位置計(jì)算時(shí)，要根據(jù)輪廓位置算出對(duì)應(yīng)點(diǎn)的刀具運(yùn)動(dòng)方向速度。此例中是分別算出沿X軸各點(diǎn)的對(duì)應(yīng)速度和沿Y軸各點(diǎn)的對(duì)應(yīng)速度。實(shí)現(xiàn)上述運(yùn)算的機(jī)構(gòu)稱之為插補(bǔ)器。插補(bǔ)器每運(yùn)算一次稱為一個(gè)插補(bǔ)周期，一般為8ms；計(jì)算復(fù)雜型面的插補(bǔ)器使用高速CPU，插補(bǔ)周