数控设备的工作原理和分类

2014-11-25 16:42 作者:管理员11 来源:未知 浏览: 字号:

摘要:数控设备的工作原理和分类 1数控设备的工作原理 下面以数控机床为例来说明数控设备的工作原 理。数控机床的加工过程可分为以下几个步骤。 (1)程序编制 数控编程是指将零件的加工工艺、工艺参数、刀 具位移最及位移方向和有关辅助操作,按指令代码及 程序段格

数控设备的工作原理和分类
1数控设备的工作原理
    下面以数控机床为例来说明数控设备的工作原
理。数控机床的加工过程可分为以下几个步骤。
    (1)程序编制
    数控编程是指将零件的加工工艺、工艺参数、刀
具位移最及位移方向和有关辅助操作,按指令代码及
程序段格式编成加工程序单,然后将加工程序单以代
码形式记录在信息载体上。程序编制可以是手工编制
的,也可以用计算机自动编程。
      (2)数控代码
    数控代码是用来表示数控系统中的符号、字母和
数字的专用代码,并组成数控指令。在信息载体中,
数控代码通常用规定的格式记录。目前,国际上使用
EIA(Electronic Industries Association)代码和ISO
(International Organization for Standardization)代码。
我国规定ISO代码为标准代码。
    对数控代码进行识别并翻译成数控系统能用于运
算控制的信号形式称为译码。它有硬件译码和计算机
程序译码两种。在硬件译码中,根据规定的代码孔,
设计成相应的电路,当输入一定的代码后,译码电路
就打开相应的门,表示该代码已输入系统。在计算机
数控中,程序译码取代硬件译码电路。译码之前,先
将零件程序存放在缓冲器中。译码时,译码程序依次
将一个个字符和相应的数码与缓冲器中的零件程序进
行比较,若两者相等,说明输入了该字符。计算机程
序译码是串行工作的,而硬件译码电路则是并行工作
的,因而计算机程序译码有较高的译码速度。
    (3)刀具轨迹计算
    刀具轨迹计算是指将穿孔带上的程序数据,逐段
输给数控系统的有关部分后,数控系统就会进行刀具
轨迹计算,即计算刀具中心沿各坐标轴移动的增量
值。
    (4)插补运算
    插补计算是指根据刀具中心点沿各坐标轴移动的
指令信息,以适当的函数关系进行各坐标轴脉冲分配
的计算。只有通过插补运算,使两个或两个以上坐标
轴协调地工作,才能合成所需目标位里的几何轨迹或
加工出需要的零件形状。
    相对于每一个脉冲信号,数控设备运动部件所产
生的相应位移量称为脉冲当量。它是数控设备的一个
基本技术数据。其他技术数据还有最大编程尺寸、进
给速度范围、快速移动速度、插补种类(定位、直
线插补、回弧擂补及螺旋线插补等)、控制轴数及同
时控制轴数等。
2数控设备的分类
    (1)数控系统按被控对象的运动轨迹分类
    可分为点位控制系统、直线控制系统和连续控制
系统,各类型的系统特点及应用如表28.1-1所示。
按被控对象的运动轨迹分类的系统特点及应用1
按被控对象的运动轨迹分类的系统特点及应用2
    对于轮廓控制的数控机床,根据同时控制坐标轴
的数目,还可以分为两轴联动、两轴半联动、三轴联
动、四轴或五轴联动等。
    1)两轴联动同时控制两个坐标轴实现二维直线、
斜线和圆弧等曲线的轨迹控制,如图28.1-3所示。
    2)两轴半联动用于三轴以上机床的简化控
制,其中两个轴为联动控制,另一个轴做周期调整进
给,如图28.1-4所示。在数控铣床上用球头铣刀对
三维空间曲面用行切法进行加工,其中球头铣刀在
xz平面内进行插补控制,以铣削曲线,每加工完一
段后,移动△Y, Y轴是调整坐标轴。
    3)三轴联动同时控制X,Y,Z三个直线坐标
轴联动,如图28.1-5所示,或控制X,Y,Z中两个
直线坐标轴和绕其中某一直线坐标轴做旋转运动的另
一坐标轴。例如,车削加工中心除了沿纵向(Z轴)、
横向(X轴)两个直线坐标轴运动外,还同时控制绕
Z轴旋转的主轴(C轴)联动。
    4)四轴或五轴联动在某些复杂曲面的加工
中,为了保证加工精度或提高加工效率,铣刀的侧面
或端面应始终与曲面贴合,这就需要铣刀轴线位于曲
线或曲面的切线或法线方向,为此,除需要X, Y,2
三个直线坐标轴联动外,还需要同时控制三个旋转坐
标A, B, C中的一个或两个,使铣刀轴线围绕直线
坐标轴摆动,形成四轴或五轴联动,如图28.1-6和
图28. 1-7所示。
    如图28.1-6所示为四轴联动加工,图中飞机大
梁的加工表面是直纹扭曲面,若采用球头铣刀三坐标
联动加工,不但生产效率低,而且加工表面质量差,
为此,采用四轴联动的圆柱铣刀周边切削方式。此
时,除了三个移动坐标联动外,为了保证刀具与工件
型面在全长上始终接触,刀具轴线还要同时绕移动坐
标轴X摆动,即做A坐标运动。
    如果要加工如图28.1-7所示的异形凸台,为了
保证铣刀的周边与曲面的侧面重合,除了三个移动坐
标联动外,圆柱铣刀的轴线必须沿A, B坐标做绕X
轴和Y轴的旋转运动。
两轴联动加工
两轴半机床行切法加工
三轴联动加工
四轴联动加工
五轴联动加工
(2)按伺服系统工作原理分类
可分为开环控制系统、半闭环控制系统和闭环
控制系统,各类型系统的特点和应用如表28. 1-2所
示。
伺服系统的类型、特点和应用
(责任编辑:laugh521521)
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