數(shù)控技術

內容概要

　　《中國機械工程學科教程配套系列教材：數(shù)控技術（修訂版）》為中國機械工程學科教 程配套系列教材暨教育部高等學校機械設計制造及其自動化專業(yè)教學指導分 委員會推薦教材。 全書共分為7章。第1章簡要介紹了數(shù)控的有關概念、數(shù)控機床的組成、 工作原理、分類及其發(fā)展趨勢；第2章深入分析了插補原理，并詳細介紹了 典型的插補方法；第3章簡要介紹了計算機數(shù)控系統(tǒng)硬件的組成、功能和軟 件的功能及結構；第4章按照工作原理的不同分別對各種數(shù)控位置檢測裝置 進行了深入分析；第5章對數(shù)控伺服系統(tǒng)的類型，伺服電機原理及控制方法 ，現(xiàn)代典型數(shù)控伺服系統(tǒng)進行了較詳細的講解；第6章講述了數(shù)控手工編程 ，介紹了數(shù)控編程的工藝處理方法、編程誤差的來源和控制方法、數(shù)控編程 中的指令代碼及數(shù)控編程；第7章介紹了自動編程、CAXA軟件的使用及加工 案例?！稊?shù)控技術（修訂版）》可作為本科院校相關專業(yè)學生的教學用書，也 適合研究生、?？茖W生、從事數(shù)控技術及有關工程技術人員閱讀參考。

書籍目錄

第1章緒論1 1.1數(shù)控技術概念概述1 1.2數(shù)控機床組成及工作原理1 1.2.1數(shù)控機床的組成1 1.2.2數(shù)控機床的工作原理4 1.2.3數(shù)控系統(tǒng)的工作過程4 1.3數(shù)控機床的分類、特點與應用4 1.3.1數(shù)控機床的分類4 1.3.2數(shù)控機床的特點7 1.3.3數(shù)控機床的應用8 1.4數(shù)控機床的產生與發(fā)展8 1.4.1數(shù)控機床的產生8 1.4.2數(shù)控機床的發(fā)展歷程8 1.4.3數(shù)控機床的發(fā)展趨勢9 1.5數(shù)控技術在我國的發(fā)展情況12 習題13 第2章插補原理14 2.1插補概念分析14 2.1.1插補的概念14 2.1.2插補需要解決的問題15 2.1.3插補的實質15 2.1.4插補的基本要求16 2.1.5插補方法的分類16 2.2硬件插補16 2.2.1數(shù)字脈沖乘法器的工作原理17 2.2.2數(shù)字脈沖乘法器的直線插補18 2.2.3脈沖分配的不均勻性問題19 2.3逐點比較法20 2.3.1逐點比較法插補原理20 2.3.2逐點比較法直線插補21 2.3.3逐點比較法圓弧插補24 2.3.4逐點比較法象限處理27 2.3.5逐點比較法的進給速度29 2.4數(shù)字積分法30 2.4.1數(shù)字積分法的工作原理30 2.4.2數(shù)字積分法直線插補原理30 2.4.3數(shù)字積分法圓弧插補原理34 2.4.4數(shù)字積分法插補精度的提高37 2.5數(shù)據(jù)采樣插補法40 2.5.1概述40 2.5.2時間分割法插補42 2.5.3擴展DDA數(shù)據(jù)采樣插補法45 習題48 第3章計算機數(shù)控（CNC）系統(tǒng)49 3.1CNC系統(tǒng)的組成與工作原理49 3.1.1CNC系統(tǒng)的組成49 3.1.2CNC裝置的工作原理50 3.2CNC裝置的硬件結構51 3.2.1大板結構和功能模板結構51 3.2.2單微處理器結構和多微處理器結構52 3.2.3CNC裝置的硬件功能模塊55 3.2.4CNC裝置的輸入輸出接口59 3.3CNC裝置的軟件結構61 3.3.1CNC裝置軟件的組成61 3.3.2CNC裝置軟件結構模式63 3.3.3CNC裝置軟件的特點67 3.4CNC裝置的數(shù)據(jù)轉換及處理70 3.4.1數(shù)據(jù)轉換流程70 3.4.2數(shù)據(jù)處理73 3.5進給速度處理和加減速控制77 3.5.1開環(huán)CNC系統(tǒng)的進給速度及加減速控制77 3.5.2閉環(huán)（或半閉環(huán)）CNC系統(tǒng)的加減速控制78 3.6數(shù)控機床用可編程控制器（PLC）79 3.6.1數(shù)控機床中PLC完成的功能80 3.6.2PLC順序程序接口信號處理81 3.6.3PLC地址分配82 3.6.4PLC順序程序的執(zhí)行83 3.6.5PLC與CNC機床的關系83 3.6.6M、S、T功能的實現(xiàn)85 3.6.7華中數(shù)控系統(tǒng)PLC的形式和原理86 3.7開放式數(shù)控體系結構88 3.7.1概述88 3.7.2開放式數(shù)控系統(tǒng)的定義及其基本特征88 習題91 第4章數(shù)控檢測技術92 4.1概述92 4.1.1檢測裝置的分類92 4.1.2數(shù)控測量裝置的性能指標及要求93 4.2旋轉變壓器93 4.2.1旋轉變壓器的結構93 4.2.2旋轉變壓器的工作原理94 4.2.3旋轉變壓器的應用95 4.3感應同步器97 4.3.1直線式感應同步器97 4.3.2旋轉式感應同步器98 4.3.3直線式感應同步器的工作原理99 4.3.4感應同步器的應用100 4.3.5感應同步器使用應注意的事項101 4.4光柵傳感器101 4.4.1光柵的類型和結構102 4.4.2計量光柵的工作原理103 4.5脈沖編碼器107 4.5.1脈沖編碼器的結構與分類107 4.5.2脈沖編碼器在數(shù)控機床上的應用107 4.5.3增量式光電脈沖編碼器108 4.5.4絕對式脈沖編碼器109 4.5.5光電脈沖編碼器的應用形式111 習題112 第5章數(shù)控伺服系統(tǒng)114 5.1概述114 5.1.1伺服系統(tǒng)的組成114 5.1.2對伺服系統(tǒng)的基本要求116 5.1.3對伺服電機的要求116 5.1.4伺服系統(tǒng)分類117 5.2步進電機伺服系統(tǒng)119 5.2.1步進電機結構及工作原理119 5.2.2步進電機的主要性能指標121 5.2.3步進電機功率驅動123 5.2.4功率放大器127 5.2.5調頻調壓驅動電路129 5.2.6細分驅動電路129 5.2.7步進電機應用中的注意問題130 5.3直流電機伺服系統(tǒng)130 5.3.1直流伺服電機的種類與應用130 5.3.2直流伺服電機的結構與工作原理130 5.3.3直流伺服電機的控制原理131 5.3.4直流伺服電機的分類131 5.3.5直流伺服電機的調速132 5.3.6晶閘管調速控制系統(tǒng)133 5.3.7晶體管直流脈寬調制調速系統(tǒng)134 5.3.8全數(shù)字脈寬調制調速系統(tǒng)137 5.4交流電機伺服系統(tǒng)138 5.4.1交流伺服電機的種類138 5.4.2永磁交流同步伺服電機的結構138 5.4.3交流伺服電機的發(fā)展方向139 5.4.4交流伺服電機的調速原理139 5.4.5交流伺服電機的速度控制單元139 5.5伺服系統(tǒng)的位置控制143 5.5.1相位比較伺服系統(tǒng)143 5.5.2幅值比較伺服系統(tǒng)147 5.5.3數(shù)字比較伺服系統(tǒng)148 5.5.4全數(shù)字伺服系統(tǒng)舉例149 習題151 第6章數(shù)控加工的程序編制153 6.1數(shù)控機床編程概述153 6.2數(shù)控機床坐標系的確定154 6.2.1數(shù)控機床的坐標系154 6.2.2數(shù)控機床上坐標軸方向的確定155 6.2.3機床坐標系與工件坐標系156 6.3數(shù)控編程工藝處理158 6.3.1數(shù)控加工工藝方案設計的主要內容158 6.3.2影響數(shù)控加工工藝方案設計的主要因素159 6.3.3零件數(shù)控加工工藝性分析160 6.3.4劃分加工階段162 6.3.5數(shù)控加工工序規(guī)劃163 6.3.6選擇走刀路線165 6.3.7數(shù)控編程誤差及其控制168 6.4數(shù)控加工刀具與切削用量的選擇169 6.4.1數(shù)控加工刀具的選擇169 6.4.2切削用量的選擇171 6.5數(shù)控機床上工件的裝夾173 6.5.1零件裝夾注意事項173 6.5.2數(shù)控機床上零件裝夾的方法174 6.5.3使用平口虎鉗裝夾零件174 6.5.4使用壓板和T形槽用螺釘固定零件175 6.5.5彎板的使用175 6.5.6V形塊的使用176 6.5.7零件通過托盤裝夾在工作臺上176 6.5.8使用組合夾具、專用夾具等177 6.6數(shù)控加工程序的組成及各指令的應用177 6.6.1程序的組成177 6.6.2程序的格式177 6.6.3程序指令一覽表178 6.6.4數(shù)控機床常用指令的使用方法說明182 6.7數(shù)控編程指令用法及加工舉例184 6.7.1數(shù)控車床編程指令用法及加工舉例184 6.7.2數(shù)控銑床編程指令用法及加工舉例193 習題202 第7章CAXA自動編程203 7.1自動編程概述203 7.2CAXA制造工程師基本功能205 7.2.1簡介205 7.2.2主要功能205 7.2.3用戶界面簡介206 7.3CAXA幾何建模技術基礎208 7.4CAXA的拾取操作210 7.5線架造型213 7.5.1線架造型簡介213 7.5.2實例操作213 7.6實體特征造型225 7.6.1草圖繪制225 7.6.2輪廓特征227 7.7連桿件的造型與加工231 7.7.1連桿件的實體造型231 7.7.2加工前的準備工作237 7.7.3刀具軌跡的生成和仿真檢驗240 參考文獻244

章節(jié)摘錄

版權頁：   插圖：   3.6數(shù)控機床用可編程控制器（PLC） 可編程邏輯控制器是機床各項功能的邏輯控制中心。它將來自CNC的各種運動及功能指令進行邏輯排序，使它們能夠準確地、協(xié)調有序地安全運行；同時將來自機床的各種信息及工作狀態(tài)傳送給CNC，使CNC能及時準確地發(fā)出進一步的控制指令，如此實現(xiàn)對整個機床的控制。由此可知，相對于CNC和機床本體，PLC起一個中轉站的作用，它要將被控設備有關的狀態(tài)信息轉成數(shù)字形式，滿足CNC對信號的要求，還要將CNC輸?shù)絇LC的信號轉換成執(zhí)行元件所需的樣式。另外，PLC還要隔斷外部的干擾信號及其他無關信號進入CNC，在電氣上將CNC與外部信號進行隔離。機床數(shù)控系統(tǒng)的任務概括地可分為軌跡運動控制和開關量的輔助機械動作控制。這種機械動作控制通常稱強電控制，它以主軸轉速S、刀具T選擇和輔助功能M為代碼信息送入數(shù)控系統(tǒng)，經系統(tǒng)的識別、處理，轉換成與輔助機械動作對應的控制信號，PLC接收此信號后使其直接執(zhí)行元件（繼電器、觸點開關、電磁閥等）作相應的開關動作。數(shù)控機床操作面板上的MDl輸入信號，比如電動進給信號；手搖脈沖進給信號；主軸停止、轉動；切削液開、關等信號是在操作人員按下該按鍵后直接傳到可編程控制器PLC中進行譯碼、處理，PLC再選擇接口輸出到相應的執(zhí)行部件單元，驅動執(zhí)行部件工作的。加工程序中的M、S、T指令信號經過CNC譯碼后傳給PLC，PLC對傳來的信號邏輯排序，準確、協(xié)調有序地控制執(zhí)行部件工作運動。 更確切地說，CNC、PLC是協(xié)調配合完成數(shù)控機床的各項主要控制工作的，其中CNC裝置主要完成與數(shù)字運算和管理等有關的功能，如程序的編輯、插補運算、譯碼、位置伺服控制等。PLC完成與邏輯運算有關的一些動作，沒有軌跡上的具體要求，它接受CNC裝置的M、S、T指令等順序動作信息，并對其進行譯碼，轉換成對應的控制信號，控制輔助裝置完成機床相應的開關動作，如刀具的更換、冷卻液的開關等；它還接受機床操作面板的指令，一方面直接控制機床的動作，另一方面將一部分指令送往CNC裝置，用于加工過程的控制。PLC對外圍電路的控制如圖3.31所示。 以前，機床強電控制采用傳統(tǒng)的繼電器邏輯，體積龐大，可靠性差，又有觸點數(shù)目的限制，給設計帶來困難；另外，還易燒壞或發(fā)生接觸不良，對整個數(shù)控系統(tǒng)的可靠性造成影響。隨著計算機技術的發(fā)展，以往用繼電器邏輯等完成的功能已逐漸由可靈活編程的計算機承擔。一種做法是數(shù)控計算機通過專用的I／O接口來實現(xiàn)，但這樣帶來的影響是對不同的機床需要不同的控制軟件，機床控制邏輯的變化將導致需要修改系統(tǒng)軟件，對系統(tǒng)的通用性造成不利。因此，1970年以后，世界各國相繼采用可編程控制器（PLC）來代替繼電器邏輯。 現(xiàn)在，PLC多集成于數(shù)控系統(tǒng)中，即用嵌入式的方法把PLC功能程序寫入數(shù)控系統(tǒng)的固定芯片中（如華中數(shù)控系統(tǒng)），這主要是指控制軟件的集成化，而PLC硬件則往往在規(guī)模較大的系統(tǒng)中采取分布式結構。PLC與CNC的集成是采取軟件接口實現(xiàn)的，一般系統(tǒng)都是將二者間各種通信信息分別指定其固定的存放地址，由系統(tǒng)對所有地址的信息狀態(tài)進行實時監(jiān)控，根據(jù)各接口信號的現(xiàn)時狀態(tài)加以分析判斷，據(jù)此作出進一步的控制命令，完成對運動或功能的控制。

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