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數(shù)控技術(shù)b-展示頁

2025-01-07 08:05本頁面
  

【正文】 向及緩曲線法線方向控制; ● 精細(xì)加 /減速功能; ● 切削進(jìn)給插補(bǔ)前 /后的直線加 /減速功能; ● 切削進(jìn)給插補(bǔ)前 /后的鈴型(或叫鼓型)加 /減速 ● 插補(bǔ)型螺距誤差補(bǔ)償; ● 雙向螺距誤差補(bǔ)償 ; ● 直線度補(bǔ)償; ● 插補(bǔ)型直線度補(bǔ)償; ● 豐富的宏指令,循環(huán)指令; ● 完善的自診斷、參數(shù)設(shè)置、動態(tài)圖形顯示、高速緩存、 I/O外 部設(shè)備控制和聯(lián)網(wǎng)功能等 ● 接外部補(bǔ)償?shù)墓δ?。超精密 加工時分辨率 m(甚至 m) ,速度為 24m/min,或 更高 。 CNC軟件 管 理 控 制 顯 示 S T M I/O處理 通訊診斷 譯 碼 刀具補(bǔ)償 速度處理 插 補(bǔ) 位置控制 輸入存儲 圖 5 數(shù)控裝置軟件組成 CNC系統(tǒng)的技術(shù)性能指標(biāo) 1. CPU的性能: 1 3 64位,主頻十多 GHz, 精減指令 集芯片( RISC) ,提供高的速度和豐富的軟硬件資源; 2. 系統(tǒng)具有高分辨率: 保證高精度、超精密加工。 ?譯碼 。 接口: 人機(jī)界面接口、通訊接口、機(jī)電接口 輔助功能( M)控制接口等 : 與軟件一起接收輸入信息(程序)、經(jīng)過譯碼、軌跡計算(速 度計算)、補(bǔ)償計算、加 /減處理和插補(bǔ)運(yùn)算,給各個坐標(biāo)的 伺服驅(qū)動器分配速度、位移指令,完成數(shù)控加工任務(wù)。 ● 伺服系統(tǒng):檢測裝置、驅(qū)動裝置和伺服電機(jī)組成。 ◆ 金屬成型類及特種加工類數(shù)控機(jī)床 4) 按功能水平分類: ◆ 高、中、低檔(亦稱經(jīng)濟(jì)型) 5)按 驅(qū)動方式 分類 ◆ 步進(jìn)式 ◆ 直流伺服 ◆ 交流伺服(交流模擬、交流數(shù)字) 6)按組成和功能 ◆ 開放式數(shù)控 ◆智能數(shù)控 第二部分 數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)( CNC) CNC系統(tǒng)的組成 CNC系 統(tǒng) 由? 數(shù)控裝置?、?伺服系統(tǒng)?和系統(tǒng)程序 組成。五坐標(biāo)聯(lián)動 是關(guān)鍵技術(shù)。 ●軌跡控制 ●開關(guān)量控制 數(shù)控機(jī)床的組成及分類 ●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)動機(jī)構(gòu)、進(jìn)給運(yùn)動機(jī)構(gòu)、輔助機(jī) 構(gòu)、床身等 輸入 數(shù)控裝置 驅(qū)動裝置 機(jī)床 M G 測量反饋 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、單件小批量的自動化 2) 柔性加工和柔性自動化 ◆ 小批量而又輪番生產(chǎn)的零件; ◆ 幾何形狀復(fù)雜的零件; ◆ 在加工過程中必須進(jìn)行多種工序加工的零件; ◆ 切削余量大的零件; ◆ 必須嚴(yán)格控制公差(公差帶范圍很?。┑牧慵?; ◆ 工藝設(shè)計會經(jīng)常變化的零件; ◆ 貴重零件; ◆ 需全部檢測的零件,等等 。 ◆ 基點(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) ) 。 弦線逼近 、 割線逼近 、 切線逼近 。 如直線插補(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 。 插補(bǔ)有二層意義 :基本線型的形成及如何分段逼近 。 輪廓控制也稱連續(xù)軌跡控制 ,它的特點(diǎn)是不僅對坐標(biāo)的 移動量進(jìn)行控制,而且對各坐標(biāo)的 速度 及它們之間的 比率 都要進(jìn)行嚴(yán)格控制,以便加工出給定的軌跡 11 12 13 15 16 δ △ x △ y 14 X 1Y 1O 1T 1L 圖 : 這種在允許的誤差范圍內(nèi),用沿曲線逼近函數(shù)的最小單位移動量合成的分段運(yùn)動 (小線段、小圓?。?代替任意曲線運(yùn)動,以得出所需要的運(yùn)動軌跡, 是數(shù)控的基本構(gòu)思之一。將曲線 L分割成: l0、 l l2?? 、 li等線段。 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,進(jìn)行切削加工。 ◆ 點(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) 動中不加工。 數(shù)控機(jī)床的工作原理 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)過信息處理,分配,使各坐標(biāo)以最小位移量為單 位移動,其合成運(yùn)動實(shí)現(xiàn)了刀具與工件的相對運(yùn)動,完成零件 的加工。隨之出現(xiàn)刀庫,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,第四代小型計算機(jī)數(shù)控( CNC ) ; ■ 1974年,第五代微型計算機(jī)數(shù)控( MNC,統(tǒng)稱 CNC) ; ■ 1980年后, FMS、 FMC、 CIMS、開放式數(shù)控( open NC)系 統(tǒng)、智能制造系統(tǒng)( IMS)大發(fā)展。 初步設(shè)計 分析模擬 詳細(xì)設(shè)計 制 圖 生產(chǎn)準(zhǔn)備 工藝設(shè)計 NC編程 機(jī)器人編程 制 造 N C 加 工 裝 配 檢 驗(yàn) 產(chǎn) 品 CAE CAD CAM CAD/CAM CAD/CAM/CAE 廣義 CAD 廣義 CAM 廣義 CAD/CAM CAPP ■高精度、高效率; ■剛性自動化不能滿足的要求(手工、小規(guī)模、大規(guī)模生產(chǎn)); ■柔性自動化(多品種、變批量)、復(fù)雜零件的加工(多坐 標(biāo)加工); ■計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展。 ● 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 程度是衡量國家綜合國和工業(yè)現(xiàn)代化程度的重要標(biāo)志。 ◆ 數(shù)控技術(shù): 用 數(shù)控機(jī)床(數(shù)控設(shè)備)進(jìn)行 自動化加工的一 種技術(shù),它綜合應(yīng)用了多種學(xué)科的知識 。 數(shù)控技術(shù)的基本知識 和現(xiàn)代數(shù)控的發(fā)展方向 哈爾濱工業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院 數(shù)控技術(shù)研究室 2023年 5月 12日 第 一部分 數(shù)控技術(shù)的基本概念 數(shù)控與數(shù)控機(jī)床 ◆ 數(shù)控 : 數(shù)字控制( NC — Numerical Control) ,以數(shù)字化信 息對機(jī)床運(yùn)動及加工過程進(jìn)行控制的一種方法。 NC已成為 數(shù)控加工的專用術(shù)語。 ◆ 數(shù)控機(jī)床 : 是實(shí)現(xiàn)柔性自動化的關(guān)鍵設(shè)備,是柔性自動生 產(chǎn)系統(tǒng)的基本單元。 ● CNC與 CAD/CAM/CAPP /關(guān)系 : 通訊 ▼ CAD :計算機(jī)輔助設(shè)計 (Computer Aided Design) ▼ CAM:計算機(jī)輔助制造 (Computer Aided Maunfacturng) ▼ CAE :計算機(jī)輔助工程 (Computer Aided Engineering) CAD CAM CAE 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。 ■ 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)。 ■ 1990年后 ,高速加工,納米制造。 最小位移量的合成運(yùn)動是 機(jī)床數(shù)字控制的基本原理 , 即軌 跡控制原理(插補(bǔ)原理)。 X Y O P Q 1 2 3 圖 ◆ 輪廓控制: 加工平面曲線、空間曲線、空間曲面時,需要多坐標(biāo)聯(lián)動。 如圖 。 用直線(或圓?。┐妫ū平┻@些線段,當(dāng)逼近誤差 δ 相當(dāng) 小時,這些折線段之和就接近了曲線。 ◆ 插補(bǔ) ( Interpolation) 是用被加工軌跡的有限信息 ( 如起點(diǎn)和終點(diǎn)之間 ) , 計算插進(jìn)刀具運(yùn)動的許多中間點(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 。 基本線型 : 由插補(bǔ)指令完成 。 分段逼近 : 按允許的誤差 。 ◆ 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 ) 。 ◆為什么補(bǔ)用數(shù)學(xué)函數(shù)直接插補(bǔ)? ① 計算費(fèi)時間 ,不能滿足實(shí)時控制的要求; ② 有的被加工輪廓用列表點(diǎn)表示的,沒用數(shù)學(xué)公式; ③ 數(shù)控加工時運(yùn)動不能突變,要滿足加速度的要求。 3 .數(shù)控機(jī)床的分類 1) 按控制運(yùn)動的軌跡特點(diǎn)分類 ◆點(diǎn)位控制數(shù)控機(jī)床 ◆直線控制數(shù)控機(jī)床 (單軸數(shù)控 ) ◆輪廓控制的數(shù)控機(jī)床:分為兩坐標(biāo)聯(lián)動, ,三坐 標(biāo)聯(lián)動,四坐標(biāo)聯(lián)動,五坐標(biāo)聯(lián)動等數(shù)控機(jī)床。 2)按伺服系統(tǒng)的控制類型分類 ◆ 開環(huán)控制的數(shù)控機(jī)床 ◆ 全閉環(huán)控制的數(shù)控機(jī)床 ◆ 半閉環(huán)控制的數(shù)控機(jī)床 3)按工藝方法分類 ◆ 金屬切削類數(shù)控機(jī)床: 數(shù)控車床,數(shù)控銑床、數(shù)控鉆床、數(shù)控磨床、數(shù)控鏜床以及加 工中心等。 ● 數(shù)控裝置(專用計算機(jī)):硬件和軟件組成。 數(shù)控裝置的硬件組成及功能 : 微機(jī)基本系統(tǒng): CPU、總線、存儲器、 I/O設(shè)備等 數(shù)控接口組件: 進(jìn)給軸位置控制接口組件、主軸控制接口組件 手搖脈沖發(fā)生器接口組件等。 ?微機(jī)基本系統(tǒng) ?人機(jī)界面接口 :鍵盤、顯示器、操作面板、手搖脈沖發(fā)生器 ?通訊接口、 RS23 RS485串行接口、網(wǎng)絡(luò)接口 ?進(jìn)給軸位置控制接口 ?主軸控制接口 ?輔助功能( M 指令 )控制接口 CPU R O M R A M IN 接 口 0UT 接 口 其它 接 口 通訊控制接 口 位置控制接 口 主軸控制接口 MDI/CRT接口 手搖脈沖發(fā)生器接口 圖 4 單 CPU數(shù)控裝置 數(shù)控裝置軟件的基本組成和功能 軟件由控制功能程序、管理功能程序組成 實(shí)時性強(qiáng) ,用于進(jìn)給坐標(biāo)的位置控制,中斷完成 。 ?預(yù)處理(刀補(bǔ)和速度處理) ; ?插補(bǔ) ; ?位控 ; 實(shí)時性稍差,但要保證 控制軟件數(shù)據(jù)的供給傳 遞,具體見圖。進(jìn)給系統(tǒng) 100萬脈沖 /每轉(zhuǎn)、 1600萬脈沖 /每轉(zhuǎn)( FANUC 0i) ,分辨率 為 ,速度最高可達(dá)到 100 m ~ 240m/min。 3. 系統(tǒng)的控制功能: 1)多軸聯(lián)動、多坐標(biāo)控制 2)多種函數(shù)的插補(bǔ) 3)多種程序輸入功能 4)信息轉(zhuǎn)換功能 5)補(bǔ)償功能 6)多種加工方式選擇 7)具有故障自診斷功能 8)顯示功能 4. 伺服驅(qū)動系統(tǒng)的性能 5. 數(shù)控系統(tǒng)內(nèi) PLC功能 6. 系統(tǒng)的通訊和聯(lián)網(wǎng)功 7. 系統(tǒng)的開放性 8. 可靠性 怎樣選擇 CNC系統(tǒng) : FANUC、 SIEMENS、 AB、 CINCINNATI、 NUM、 HP、 FAG 、 GE
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