数控机床编程及应用：第1章 数控机床的基本知识.ppt

第一章 数控机床的基本知识 1.1 数控机床的基本概念 1.2 数控机床的组成和工作原理 1.3 数控机床的分类 1.4 数控机床的特点和应用范围 1.5 数控技术的现场和发展趋势 1.1 数控机床的基本概念 数控机床是数字控制机床(numerically controlled machine tool)的简称，亦称NC机床，就是通过数字化的信息对机床的运动及其加工过程进行控制.实现要求的机械动作，自动完成加工任务的机床。 数控机床是典型的技术密集且自动化程度很高的机电一体化加工设备，是为了满足单件、小批、多品种自动化生产的需要而研制的一种灵活、通用的能够适应产品频繁变化的柔性自动化机床。 数控机床具有适应性强、加工精度高、加工质量稳定、生产效率高、降低加工成本、改善工人劳动条件等优点。它综合应用了电子计算机、自动控制、伺服驱动、精密测量和新型机械结构等多方面的技术成果。随着机床数控技术的迅速发展，数控机床在机械制造业中的地位也越来越重要。 计算机数字控制机床与NC系统的主要区别是该系统采用微处理器CPU作为数控装置的核心，CPU的出现使数控系统的软件功能大幅度提高。 1.2 数控机床的组成和工作原理 1.2.1 数控机床的组成 作为一类典型的机电一体化产品，数控机床主要由程序载体、人机交互装置、数控装置、伺服驱动及检测装置和机床本体等部分组成.如图1一1所示。 1.程序载体 在数控机床上加工零件，首先要对零件图样上的几何形状、尺寸和技术条件进行工艺分析，并在此基础上确定加工顺序和走刀路线，确定主运动和进给运动的工艺参数，确定加工过程中的各种辅助操作，之后用标准格式和代码编制出零件的加工程序。要对数控机床进行控制，就必须把加工程序、各种参数和数据等相关信息通过输入设备送到数控装置，这就需要在人机之间建立某种联系，这种联系的中介物就是控制介质，也称为程序载体，如穿孔纸带、磁盘、键盘（M DI ）、手摇脉冲发生器等。 目前常用的方法是用手动数据输入方式将加工程序输入到数控装置中，也可以将加工程序存储在程序载体上。 1.2 数控机床的组成和工作原理 2.人机交互装置 数控机床的操作人员通过人机交互装置对数控系统进行操作和控制。人机交互装置的作用是：将程序载体上的数控代码信息转换成电脉冲信号传送到数控装置的内存储器；对输入的加工程序进行编辑和调试；显示数控机床运行状态;显示机床参数及坐标轴位置等。键盘和显示器是数控系统不可缺少的人机交互装置，现代数控机床可以利用机床上的显示器及键盘以手动方式输入加工程序，也可以通过计算机用通信方式将自动编程产生的加工程序传送到数控装置。 根据程序载体的不同方式，人机交互装置还可以是光电阅读机、磁带机或软盘驱动器等。 1.2 数控机床的组成和工作原理 3.数控装置 数控装置是一种专用计算机，是数控机床最重要的组成部分，一般由中央处理器、存储器、总线和输入/输出接口等组成。数控装置的作用是将人机交互装置输入的信息，通过内部的逻辑电路或系统的控制软件进行译码、存储、运算和处理，将加工程序转换成控制机床运动的信号和指令，以控制机床的各部件完成加工程序中规定的动作。数控装置是整个数控机床数控系统的核心，决定了机床数控系统功能的强弱。 4.伺服驱动及检测装置 伺服系统是由伺服控制电路、功率放大电路和伺服电动机组成的数控机床执行机构，其作用是把来自数控装置的位置信息转变为各坐标轴方向的进给运动和定位运动。检测装置随时检测伺服电动机或工作台的实际运动情况，进行严格的速度和位置反馈控制。伺服驱动及检测反馈是数控机床的关键部分，其控制精度和相应动态特性，对机床的工作性能、加工精度和加工效率有直接的影响。 1.2 数控机床的组成和工作原理 5.机床本体 机床本体是数控机床的主体，包括机床的主运动部件、执行部件以及底座、立柱、刀架、工作台等基础部件。数控机床是一种高精度、高生产率和高度自动化的加工机床，与普通机床相比，它应具有较高的精度和刚度、更好的抗振性和精度保持性，进给传动部件之间的间隙要小。 所以其设计要求比通用机床更严格，加工制造要求更高。 1.2.2 数控机床的工作原理 当在普通机床上加工零件时，操作者是按照工艺设计人员事先制定好的工艺规程进行加工的。工艺规程中规定了零件加工的工艺路线、工序的内容、刀具的选择、切削用量等内容。在实际操作时，机床的启动和停止、主轴转速的改变、进给速度和进给方向的变化等，都是由操作者手工操纵的。由于操作者的操作水平不同等因索的影响，零件加工质量的稳定性很难保证。 1.2 数控机床的组成和工作原理 在数控