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*第四节 数控系统的插补原理
一、对插补计算的要求
（1）对插补所需要的数据最少。 （2）插补理论误差要满足精度要求。 （3）沿插补路线或称插补矢量的合成进给速度要满足轮 廓表面粗糙度一致性的工艺要求，即进给速度变化要在许可范 围内。 （4）控制联动坐标轴数的能力强，即易实现多坐标轴的 联动控制。 （5）插补算法简单可靠。
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第三节 数控机床的分类及应用
3）整体叶轮类零件
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第三节 数控机床的分类及应用
4）模具类零件
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第三节 数控机床的分类及应用
5）异形零件 拨叉
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第三节 数控机床的分类及应用
一、按工艺用途分类 一般数控机床和数控加工中心。
二、按加工路线分类 点位控制、直线控制和轮廓控制。
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第二节 数控机床的组成与工作原理
常用控制介质及输入输出装置
Байду номын сангаасCF卡
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第二节 数控机床的组成与工作原理
2．操作装置
（1）显示装置 （2）NC键盘 （3）机床控制面板MCP （4）手持单元
MPG手持单元结构
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第二节
功 能 软 键
数控机床的组成与工作原理
FANUC系统操作装置
N C 键 盘
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*第四节 数控系统的插补原理
二、插补算法的种类
1．硬件插补
由专门的硬件接成的数字电路装置 。
2．软件插补
软件插补法可分成基准脉冲插补法和数据采样插补法 (Sampled-data)(也称数字增量插补法)两类。
3．软硬件插补
数控系统将软件插补法与硬件插补法结合起来，软件插补完 成粗插补，硬件完成精插补。
基础部件 主轴组件 计算机数控装置 自动换刀装置 辅助系统 自动托盘更换系统
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第二节 数控机床的组成与工作原理
二、数控机床的工作原理
数控机床的工作原理
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第二节 数控机床的组成与工作原理
CNC系统对零件程序的处理流程
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第二节 数控机床的组成与工作原理
三、数控机床的特点
1．适应性强 2．适合加工复杂形面的零件 3．加工精度高、加工质量稳定 4．自动化程度高 5．加工生产率高 6．一机多用 7．有利于生产管理的现代化 8．价格较贵 9．调试和维修较复杂
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第三节 数控机床的分类及应用
3．半闭环控制数控机床
半闭环控制系统采用转角位移检测元件，测出伺服电 动机或丝杠的转角，推算出工作台的实际位移量，反馈到计算 机中进行位置比较，用比较的差值进行控制。
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第三节 数控机床的分类及应用
五、其他分类方式
1．按加工方式
（1）金属切削类数控机床
数控车床
加工中心
数控钻床
数控磨床
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数控镗床
第三节 数控机床的分类及应用
（2）金属成形类数控机床
数控折弯机
数控全自动弯管机
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第三节 数控机床的分类及应用
（3）数控特种加工机床
数控电火花线切割机床 数控电火花成型加工机床 数控激光切割机
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第三节 数控机床的分类及应用
（4）其他类型的数控机床
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第三节 数控机床的分类及应用
3．轮廓控制机床
刀具与工件相对运动时，能对两个或两个以上坐标轴 的运动同时进行控制。
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第三节 数控机床的分类及应用
三、按可控制联动的坐标轴分类
数控机床可控制联动的坐标轴数是指数控装 置控制几个伺服电动机同时驱动机床移动部件运动的 坐标轴数目。
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第三节 数控机床的分类及应用
可 编 程 控 制 器 （ PLC ） 用于数控机床的PLC一般分为两类：内装型（集 成型）PLC和通用型（独立型）PLC。
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第二节 数控机床的组成与工作原理
7．机床本体
机床是数控机床的主体，是数控系统的被控对象， 是实现制造加工的执行部件。
机床本体
主运动部件 进给运动部件 支撑件 特殊装置 辅助装置
xm xe ym ye
即 ymxexmye0
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m
*第四节 数控系统的插补原理
可定义直线插补的偏差判别式如下：
Fmymxexmye
若Fm=0，表示动点在直线OA上，如m。 若Fm>0，表示动点在OA直线上方，如m′。 若Fm<0，表示动点在OA直线下方，如m〞。
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*第四节 数控系统的插补原理
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第三节 数控机床的分类及应用
四、按控制方式分类
1．开环控制数控机床
开环控制数控机床系统中没有检测反馈装置，不检测运 动的实际位置，没有位置反馈信号。指令信息在控制系统 中单方向传送，不反馈。
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第三节 数控机床的分类及应用
2．全闭环控制数控机床
安装在工作台上的检测元件将工作台实际位移量反馈 到计算机中，与所要求的位置指令进行比较，用比较的差值进 行控制，直到差值消除为止。
三、按可控制联动的坐标轴分类 两坐标联动、三坐标联动两轴半坐标联动、多坐标联动。
四、按控制方式分类 开环、闭环和半闭环 。
五、其他分类方式 六、数控机床的应用范围
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*第四节 数控系统的插补原理
插补的概念
数控系统在处理轨迹控制信息时，用户编程时给出 了轨迹的起点和终点以及轨迹的类型，并规定其走向，然后 由数控系统在控制过程中计算出运动轨迹的各个中间点，这 个过程称之为插补。
开环和闭环
CNC机床
开环（无检测装置） 闭环（有检测装置）
开环数控机床的控制精度取决于步进电动机和丝 杠的精度，闭环数控机床的精度取决于检测装置的精度。
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第二节 数控机床的组成与工作原理
检测装置部件
a）光栅
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b）光电编码器
第二节 数控机床的组成与工作原理
6．可编程控制器
可编程控制器（Programmable Logic Controller，缩写 PLC）是一种以微处理器为基础的通用型自动控制装置。
第三节 数控机床的分类及应用
（2）数控铣床 1）平面轮廓类零件
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第三节 数控机床的分类及应用
2）变斜角类零件
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第三节 数控机床的分类及应用
3）空间曲面轮廓零件
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第三节 数控机床的分类及应用
（3）加工中心 1）箱体零件
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第三节 数控机床的分类及应用
2）盘、套、板类零件
一、按工艺用途分类
1．一般数控机床
最普通的数控机床有钻床、车床、铣床、镗床、磨床和齿 轮加工机床。
立式数控车床 卧式数控车床
立式数控铣床 卧式数控铣床
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第三节 数控机床的分类及应用
2．数控加工中心
加工中心是在一般数控机床上加装一个刀库和自动换刀 装置，构成一种带自动换刀装置的数控机床。
a）立式加工中心
即当Fm≥0时沿+X方向进给一步，当Fm<0时沿+Y方 向进给一步。
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b）卧式加工中心
第三节 数控机床的分类及应用
数控加工中心分类
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第三节 数控机床的分类及应用
二、按加工路线分类
1．点位控制机床
控制运动的方式
刀具与工件相对移动时，只控制从一点运动到另一点的准
确性，而不考虑两点之间的路径和方向。
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第三节 数控机床的分类及应用
2．直线控制机床
刀具与工件相对移动时，除控制从起点刀终点的准确定 位外，还要保证平行于坐标轴的直线切削运动。
机床控制面板各功 能键的含义与用途
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机
床 控 制 面
数控系统MDI各 功能键的含义与 用途
板
M
C
P
第二节 数控机床的组成与工作原理
3．计算机数控装置（CNC装置或CNC单元）
计算机数控（CNC）装置是计算机数控系统的核心。 主要作用：根据输入的零件程序和操作指令进行相应的处 理然后输出控制命令到相应的执行部件，控制其动作，加工出 需要的零件。
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第二节 数控机床的组成与工作原理
8．数控机床组成举例
（1）数控车床的组成
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第二节 数控机床的组成与工作原理
带有刀库、动力刀具、C轴控制的数控车床通常 称为车削中心。
车削中心
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第二节 数控机床的组成与工作原理
（2）数控铣床/加工中心的组成 加工中心最先是在镗铣类机床上发展起来的，所以称为镗 铣类加工中心，简称加工中心。
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第一节 数控机床的产生与发展
2．基本概念
数字控制（NC）——借助数字、字符或其他符号对某一 工作过程进行可编程控制的自动化方法。
数控技术——用数字量及字符发出指令并实现自动控制 的技术。
数控系统——采用数字控制技术的控制系统。 计算机数控系统（CNC）——以计算机为核心的数控系 统。 数控机床——采用数字控制技术对机床的加工过程进行 自动控制的一类机床。
数字控制 、数控技术、数控系统、计算机数控系统、数控机床 二、数控机床的发展及趋势
开放化 、小型化 、人机交互方式 、产品的配套性 、智能化
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第二节 数控机床的组成与工作原理
一、数控机床的组成
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第二节 数控机床的组成与工作原理
1．输入/输出装置
常用控制介质及输入输出装置
a）磁盘 b）磁盘驱动器 c）串行通信卡 d）网卡 e）移动硬盘 f）U盘
第一章 数控机床概述
第一节 数控机床的产生与发展 第二节 数控机床的组成与工作原理 第三节 数控机床的分类及应用 *第四节 数控系统的插补原理