数控技术及应用教案及讲稿 上部分：数控技术及编程 可利用计算机技术及其外围设备，增强数控系统及数控机床的功能。例如，利用计算 机图形显示功能，检查编程的刀具轨迹，纠正编程错误，还可检查刀具与机床、夹具碰撞 的可能性等：利用计算机网络通信的功能，便于数控机床组成生产线等 (3)可靠性高 计算机数控系统可使用磁带、软盘和网络等许多输入装置，避免了以往数控机床由于 频繁地开启光电阅读机而造成的信息出错的缺点。与硬件数控相比，计算机数控尽量减少 硬件电路，显著地减少 了焊点、接插件和外部联线，提高了可靠性。 计算机数控系 统一般都具备自诊断功能，可及时指出故障原因，便于维修或预防操作失误，减少停机时 间。这一切使得现代数控系统的无故障运行时间大为提高。 (4)易于实现机电一体化 由干计算机由路板上采用大规植住成由路和先讲的印制由路排版技术，只要采用粉 印制电路板即可构成整个控制系统 而将数控装置连同操作面板装入 个不大的数控箱 内，可于机未结合在一起，减少占地面积，有利于实现机电一体化。 (⑤)经济性好 采用微机数控系统后，系统的性能价格比大为提高。现在不但大型企业，就是中小型 企业也逐渐采用CNC数控机床了 数控机床和 空系统的发展 现代数控机床及其数控系统，目前大致向以下几个方面发展。 高速、高精度化 要提高机械加工的生产率，其中最主要的方法是提高速度，但是这样做会降低加工精 度。 现代数控机床在提高加工速度的同时，也在进行高精度化。目前己可在0.1 m的最 小设定单位时，进给速度达24mmin。要做到这一点，就对机械和数控系统提出了更高 的要求】 1.机械方而 例如机床主轴要高速化，就要提高主轴和机床机械结构的动、静态刚度：采用能承受 高速的机械零件，如采用陶瓷滚珠轴承等。 2.数控系统方面 主要是提高计算机的运算速度。现代数控系统已从16位的CPU,发展到普遍采用32 位的CPU,并向64位的CPU发展。主机频率由5MHz提高到20-33MHz。有的系统还制造了 插补器的专用芯片，以提高插补速度：有的采用多CPU系统，减轻主CPU负担，进一步提 高控制速度 3.伺服系统方面 (I)采用数字伺服系统 使伺服电动机的位置环、速度环的控制都实现数字化。FANUCI5系列开发出专用的 数字信号处理器，位置指令输入后，它与从脉冲编码器检测来的位置信息，以及从电动机 测速装置检测来的速度信息一起，在专用的微处理器芯片内，进行控制位置、速度控制等 运算，最后向功率放大器发出指令，以达到对电动机的高速、高精度控制。 (2)采用现代控制理论提高跟随精度 当数控系发出位置指今后，由干机部分不能很快响应而会产生滞后现象，影响了 加工精度。现代控制理论中有各种算法能够实现高速和高精度的伺服控制 ,但是，由于 们的计算方法太复杂，以往的计算机运算速度不够，很难实现。现在计算机的运算速度和 存储容量都加大很多，有时还可采用专用芯片的办法，使复杂的计算能够在线实现，使得 滞后量减少很多，从而提高了跟随精度。 (3)采用高分辨率的位置编码器 般交流伺服电动机轴上装有回转编码器（脉冲发生器）用来检测电动机的角位移。 兰州交通大学机电工程学院 3 数控技术及应用教案及讲稿 上部分：数控技术及编程 兰州交通大学机电工程学院 3 可利用计算机技术及其外围设备，增强数控系统及数控机床的功能。例如，利用计算 机图形显示功能，检查编程的刀具轨迹，纠正编程错误，还可检查刀具与机床、夹具碰撞 的可能性等；利用计算机网络通信的功能，便于数控机床组成生产线等。 (3) 可靠性高 计算机数控系统可使用磁带、软盘和网络等许多输入装置，避免了以往数控机床由于 频繁地开启光电阅读机而造成的信息出错的缺点。与硬件数控相比，计算机数控尽量减少 硬件电路，显著地减少了焊点、接插件和外部联线，提高了可靠性。此外，计算机数控系 统一般都具备自诊断功能，可及时指出故障原因，便于维修或预防操作失误，减少停机时 间。这一切使得现代数控系统的无故障运行时间大为提高。 (4) 易于实现机电一体化 由于计算机电路板上采用大规模集成电路和先进的印制电路排版技术，只要采用数块 印制电路板即可构成整个控制系统，而将数控装置连同操作面板装入一个不大的数控箱 内，可于机床结合在一起，减少占地面积，有利于实现机电一体化。 (5) 经济性好 采用微机数控系统后，系统的性能价格比大为提高。现在不但大型企业，就是中小型 企业也逐渐采用CNC数控机床了。 三、数控机床和数控系统的发展 现代数控机床及其数控系统，目前大致向以下几个方面发展。 ( 一 )、 高速、高精度化 要提高机械加工的生产率，其中最主要的方法是提高速度，但是这样做会降低加工精 度。现代数控机床在提高加工速度的同时，也在进行高精度化。目前已可在 0.1μm的最 小设定单位时，进给速度达24m/min 。要做到这一点，就对机械和数控系统提出了更高 的要求。 1. 机械方面 例如机床主轴要高速化，就要提高主轴和机床机械结构的动、静态刚度；采用能承受 高速的机械零件，如采用陶瓷滚珠轴承等。 2. 数控系统方面 主要是提高计算机的运算速度。现代数控系统已从16位的CPU，发展到普遍采用32 位的CPU，并向64位的CPU发展。主机频率由5MHz提高到20~33MHz。有的系统还制造了 插补器的专用芯片，以提高插补速度；有的采用多CPU系统，减轻主CPU负担，进一步提 高控制速度。 3. 伺服系统方面 (1) 采用数字伺服系统 使伺服电动机的位置环、速度环的控制都实现数字化。FANUCl5系列开发出专用的 数字信号处理器，位置指令输入后，它与从脉冲编码器检测来的位置信息，以及从电动机 测速装置检测来的速度信息一起，在专用的微处理器芯片内，进行控制位置、速度控制等 运算，最后向功率放大器发出指令，以达到对电动机的高速、高精度控制。 (2 ) 采用现代控制理论提高跟随精度 当数控系统发出位置指令后，由于机械部分不能很快响应而会产生滞后现象，影响了 加工精度。现代控制理论中有各种算法能够实现高速和高精度的伺服控制，但是，由于它 们的计算方法太复杂，以往的计算机运算速度不够，很难实现。现在计算机的运算速度和 存储容量都加大很多，有时还可采用专用芯片的办法，使复杂的计算能够在线实现，使得 滞后量减少很多，从而提高了跟随精度。 (3 ) 采用高分辨率的位置编码器 一般交流伺服电动机轴上装有回转编码器（脉冲发生器）用来检测电动机的角位移