數(shù)控技術(shù)發(fā)展方向?qū)ｎ}講座

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1、第一部分?jǐn)?shù)控技術(shù)的基本概念1.1數(shù)控與數(shù)控機(jī)床1.概念◆數(shù)控:數(shù)字控制（NC—NumericalControl）,以數(shù)字化信息對(duì)機(jī)床運(yùn)動(dòng)及加工過(guò)程進(jìn)行控制的一種方法。NC已成為數(shù)控加工的專用術(shù)語(yǔ)。◆數(shù)控技術(shù)：用數(shù)控機(jī)床（數(shù)控設(shè)備）進(jìn)行自動(dòng)化加工的一種技術(shù)，它綜合應(yīng)用了多種學(xué)科的知識(shí)。◆數(shù)控機(jī)床：是實(shí)現(xiàn)柔性自動(dòng)化的關(guān)鍵設(shè)備，是柔性自動(dòng)生產(chǎn)系統(tǒng)的基本單元。●數(shù)控技術(shù)是現(xiàn)代先進(jìn)制造技術(shù)的基礎(chǔ)，其技術(shù)水平和普及程度是衡量國(guó)家綜合國(guó)和工業(yè)現(xiàn)代化程度的重要標(biāo)志?！馛NC與CAD/CAM/CAPP/關(guān)系:通訊▼CAD:計(jì)算

2、機(jī)輔助設(shè)計(jì)(ComputerAidedDesign)▼CAM:計(jì)算機(jī)輔助制造(ComputerAidedMaunfacturng)▼CAE:計(jì)算機(jī)輔助工程(ComputerAidedEngineering)CADCAMCAE范疇劃分●CNC與現(xiàn)代先進(jìn)制造系統(tǒng)關(guān)系:CNC用在制造系統(tǒng)中CNC：DNC–FMC–FMS–CIMS–FA并行工程、敏捷制造、數(shù)字化制造、智能制造、網(wǎng)絡(luò)制造、綠色制造、納米制造、高速加工等等。初步設(shè)計(jì)分析模擬詳細(xì)設(shè)計(jì)制圖生產(chǎn)準(zhǔn)備工藝設(shè)計(jì)NC編程機(jī)器人編程制造NC加工裝配檢驗(yàn)產(chǎn)品CAECAD

3、CAMCAD/CAMCAD/CAM/CAE廣義CAD廣義CAM廣義CAD/CAMCAPP2.數(shù)控技術(shù)產(chǎn)生的原因■高精度、高效率；■剛性自動(dòng)化不能滿足的要求（手工、小規(guī)模、大規(guī)模生產(chǎn)）；■柔性自動(dòng)化（多品種、變批量）、復(fù)雜零件的加工（多坐標(biāo)加工）；■計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展。3.數(shù)控技術(shù)的發(fā)展歷史■1952年，第一代電子管數(shù)控系統(tǒng)；■1959年，第二代晶體管數(shù)控系統(tǒng)。隨之出現(xiàn)刀庫(kù)，機(jī)械手、加工中心；■1960年，第三代集成電路數(shù)控系統(tǒng)，硬邏輯數(shù)控系統(tǒng)（稱為NC；■1970年，第四代小型計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）；■1974年

4、，第五代微型計(jì)算機(jī)數(shù)控（MNC，統(tǒng)稱CNC）；■1980年后，F(xiàn)MS、FMC、CIMS、開(kāi)放式數(shù)控（openNC）系統(tǒng)、智能制造系統(tǒng)（IMS）大發(fā)展。■1990年后,高速加工，納米制造。1.2數(shù)控機(jī)床的工作原理1.機(jī)床數(shù)字控制的原理將被加工零件圖紙上的幾何信息和工藝信息用規(guī)定的代碼和格式編寫(xiě)成加工程序，然后將程序輸入數(shù)控裝置，按照程序的要求，經(jīng)過(guò)信息處理，分配，使各坐標(biāo)以最小位移量為單位移動(dòng)，其合成運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)了刀具與工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，完成零件的加工。最小位移量的合成運(yùn)動(dòng)是機(jī)床數(shù)字控制的基本原理，即軌跡控

5、制原理（插補(bǔ)原理）?！酎c(diǎn)位控制：嚴(yán)格控制點(diǎn)到點(diǎn)的距離，不嚴(yán)格要求路徑，運(yùn)動(dòng)中不加工。XYOPQ123圖1.1點(diǎn)位控制◆輪廓控制：加工平面曲線、空間曲線、空間曲面時(shí)，需要多坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)。以平面（兩維）的任意曲線L為例，要求刀具Τ沿（逼近）曲線軌跡運(yùn)動(dòng)，進(jìn)行切削加工。如圖1.2所示。將曲線L分割成：l0、l1、l2……、li等線段。用直線（或圓?。┐妫ū平┻@些線段，當(dāng)逼近誤差δ相當(dāng)小時(shí)，這些折線段之和就接近了曲線。輪廓控制也稱連續(xù)軌跡控制，它的特點(diǎn)是不僅對(duì)坐標(biāo)的移動(dòng)量進(jìn)行控制，而且對(duì)各坐標(biāo)的速度及它們

6、之間的比率都要進(jìn)行嚴(yán)格控制，以便加工出給定的軌跡1112131516δ△x△y14XYOTL圖1.2輪廓控制:這種在允許的誤差范圍內(nèi)，用沿曲線逼近函數(shù)的最小單位移動(dòng)量合成的分段運(yùn)動(dòng)（小線段、小圓?。┐嫒我馇€運(yùn)動(dòng)，以得出所需要的運(yùn)動(dòng)軌跡，是數(shù)控的基本構(gòu)思之一?！舨逖a(bǔ)（Interpolation）是用被加工軌跡的有限信息（如起點(diǎn)和終點(diǎn)之間），計(jì)算插進(jìn)刀具運(yùn)動(dòng)的許多中間點(diǎn)，進(jìn)行數(shù)據(jù)點(diǎn)的密化工作，然后用已知線型（如直線、圓弧等）逼近。插補(bǔ)有二層意義：基本線型的形成及如何分段逼近?；揪€型：由插補(bǔ)指令完成。如直線插

7、補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)、拋物線插補(bǔ)、螺旋線插補(bǔ)、極坐標(biāo)插補(bǔ)、圓柱插補(bǔ)、樣條插補(bǔ)、曲面直接插補(bǔ)、納米插補(bǔ)、光順插補(bǔ)等，插補(bǔ)指令越多，越能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜型面的加工。分段逼近：按允許的誤差。弦線逼近、割線逼近、切線逼近。◆插補(bǔ)分類：基準(zhǔn)脈沖插補(bǔ)、數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ)（主要方法）?！艋c(diǎn)和節(jié)點(diǎn)基點(diǎn)：在數(shù)控加工圖紙中，基本線型的交點(diǎn)稱為；節(jié)點(diǎn)：輪廓軌跡上的插入點(diǎn)（逼近線型與輪廓軌跡的交點(diǎn)）?！魹槭裁床挥脭?shù)學(xué)函數(shù)直接插補(bǔ)？①計(jì)算費(fèi)時(shí)間，不能滿足實(shí)時(shí)控制的要求；②有的被加工輪廓用列表點(diǎn)表示的，沒(méi)用數(shù)學(xué)公式；③數(shù)控加工時(shí)運(yùn)動(dòng)不能突變，要滿足加速度的

8、要求。2.數(shù)控機(jī)床的控制●軌跡控制●開(kāi)關(guān)量控制1.3數(shù)控機(jī)床的組成及分類1.數(shù)控機(jī)床的組成●數(shù)控系統(tǒng)：I/0接口、CNC裝置、伺服系統(tǒng)、PLC●機(jī)械主機(jī)：主運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、輔助機(jī)構(gòu)、床身等輸入數(shù)控裝置驅(qū)動(dòng)裝置機(jī)床MG測(cè)量反饋圖3數(shù)控機(jī)床的組成2.數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用1）多品種變批量、單件小批量的自動(dòng)化2）柔性加工和柔性自動(dòng)化◆小批量而又輪番生產(chǎn)的零件；◆幾何形狀復(fù)雜的零件；◆在加工過(guò)程中必須進(jìn)行