數(shù)控技術(shù)

內(nèi)容概要

　　《中國(guó)機(jī)械工程學(xué)科教程配套系列教材：數(shù)控技術(shù)（修訂版）》為中國(guó)機(jī)械工程學(xué)科教 程配套系列教材暨教育部高等學(xué)校機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)分 委員會(huì)推薦教材。 全書共分為7章。第1章簡(jiǎn)要介紹了數(shù)控的有關(guān)概念、數(shù)控機(jī)床的組成、 工作原理、分類及其發(fā)展趨勢(shì)；第2章深入分析了插補(bǔ)原理，并詳細(xì)介紹了 典型的插補(bǔ)方法；第3章簡(jiǎn)要介紹了計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)硬件的組成、功能和軟 件的功能及結(jié)構(gòu)；第4章按照工作原理的不同分別對(duì)各種數(shù)控位置檢測(cè)裝置 進(jìn)行了深入分析；第5章對(duì)數(shù)控伺服系統(tǒng)的類型，伺服電機(jī)原理及控制方法 ，現(xiàn)代典型數(shù)控伺服系統(tǒng)進(jìn)行了較詳細(xì)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(lái)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(dòng)編程、CAXA軟件的使用及加工 案例?！稊?shù)控技術(shù)（修訂版）》可作為本科院校相關(guān)專業(yè)學(xué)生的教學(xué)用書，也 適合研究生、?？茖W(xué)生、從事數(shù)控技術(shù)及有關(guān)工程技術(shù)人員閱讀參考。

書籍目錄

第1章緒論1 1.1數(shù)控技術(shù)概念概述1 1.2數(shù)控機(jī)床組成及工作原理1 1.2.1數(shù)控機(jī)床的組成1 1.2.2數(shù)控機(jī)床的工作原理4 1.2.3數(shù)控系統(tǒng)的工作過(guò)程4 1.3數(shù)控機(jī)床的分類、特點(diǎn)與應(yīng)用4 1.3.1數(shù)控機(jī)床的分類4 1.3.2數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)7 1.3.3數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用8 1.4數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生與發(fā)展8 1.4.1數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生8 1.4.2數(shù)控機(jī)床的發(fā)展歷程8 1.4.3數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì)9 1.5數(shù)控技術(shù)在我國(guó)的發(fā)展情況12 習(xí)題13 第2章插補(bǔ)原理14 2.1插補(bǔ)概念分析14 2.1.1插補(bǔ)的概念14 2.1.2插補(bǔ)需要解決的問(wèn)題15 2.1.3插補(bǔ)的實(shí)質(zhì)15 2.1.4插補(bǔ)的基本要求16 2.1.5插補(bǔ)方法的分類16 2.2硬件插補(bǔ)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(bǔ)18 2.2.3脈沖分配的不均勻性問(wèn)題19 2.3逐點(diǎn)比較法20 2.3.1逐點(diǎn)比較法插補(bǔ)原理20 2.3.2逐點(diǎn)比較法直線插補(bǔ)21 2.3.3逐點(diǎn)比較法圓弧插補(bǔ)24 2.3.4逐點(diǎn)比較法象限處理27 2.3.5逐點(diǎn)比較法的進(jìn)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(bǔ)原理30 2.4.3數(shù)字積分法圓弧插補(bǔ)原理34 2.4.4數(shù)字積分法插補(bǔ)精度的提高37 2.5數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ)法40 2.5.1概述40 2.5.2時(shí)間分割法插補(bǔ)42 2.5.3擴(kuò)展DDA數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ)法45 習(xí)題48 第3章計(jì)算機(jī)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(jié)構(gòu)51 3.2.1大板結(jié)構(gòu)和功能模板結(jié)構(gòu)51 3.2.2單微處理器結(jié)構(gòu)和多微處理器結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)61 3.3.1CNC裝置軟件的組成61 3.3.2CNC裝置軟件結(jié)構(gòu)模式63 3.3.3CNC裝置軟件的特點(diǎn)67 3.4CNC裝置的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換及處理70 3.4.1數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換流程70 3.4.2數(shù)據(jù)處理73 3.5進(jìn)給速度處理和加減速控制77 3.5.1開環(huán)CNC系統(tǒng)的進(jìn)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(jī)床用可編程控制器（PLC）79 3.6.1數(shù)控機(jī)床中PLC完成的功能80 3.6.2PLC順序程序接口信號(hào)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(jī)床的關(guān)系83 3.6.6M、S、T功能的實(shí)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(jié)構(gòu)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(xí)題91 第4章數(shù)控檢測(cè)技術(shù)92 4.1概述92 4.1.1檢測(cè)裝置的分類92 4.1.2數(shù)控測(cè)量裝置的性能指標(biāo)及要求93 4.2旋轉(zhuǎn)變壓器93 4.2.1旋轉(zhuǎn)變壓器的結(jié)構(gòu)93 4.2.2旋轉(zhuǎn)變壓器的工作原理94 4.2.3旋轉(zhuǎn)變壓器的應(yīng)用95 4.3感應(yīng)同步器97 4.3.1直線式感應(yīng)同步器97 4.3.2旋轉(zhuǎn)式感應(yīng)同步器98 4.3.3直線式感應(yīng)同步器的工作原理99 4.3.4感應(yīng)同步器的應(yīng)用100 4.3.5感應(yīng)同步器使用應(yīng)注意的事項(xiàng)101 4.4光柵傳感器101 4.4.1光柵的類型和結(jié)構(gòu)102 4.4.2計(jì)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(jié)構(gòu)與分類107 4.5.2脈沖編碼器在數(shù)控機(jī)床上的應(yīng)用107 4.5.3增量式光電脈沖編碼器108 4.5.4絕對(duì)式脈沖編碼器109 4.5.5光電脈沖編碼器的應(yīng)用形式111 習(xí)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(duì)伺服系統(tǒng)的基本要求116 5.1.3對(duì)伺服電機(jī)的要求116 5.1.4伺服系統(tǒng)分類117 5.2步進(jìn)電機(jī)伺服系統(tǒng)119 5.2.1步進(jìn)電機(jī)結(jié)構(gòu)及工作原理119 5.2.2步進(jìn)電機(jī)的主要性能指標(biāo)121 5.2.3步進(jìn)電機(jī)功率驅(qū)動(dòng)123 5.2.4功率放大器127 5.2.5調(diào)頻調(diào)壓驅(qū)動(dòng)電路129 5.2.6細(xì)分驅(qū)動(dòng)電路129 5.2.7步進(jìn)電機(jī)應(yīng)用中的注意問(wèn)題130 5.3直流電機(jī)伺服系統(tǒng)130 5.3.1直流伺服電機(jī)的種類與應(yīng)用130 5.3.2直流伺服電機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理130 5.3.3直流伺服電機(jī)的控制原理131 5.3.4直流伺服電機(jī)的分類131 5.3.5直流伺服電機(jī)的調(diào)速132 5.3.6晶閘管調(diào)速控制系統(tǒng)133 5.3.7晶體管直流脈寬調(diào)制調(diào)速系統(tǒng)134 5.3.8全數(shù)字脈寬調(diào)制調(diào)速系統(tǒng)137 5.4交流電機(jī)伺服系統(tǒng)138 5.4.1交流伺服電機(jī)的種類138 5.4.2永磁交流同步伺服電機(jī)的結(jié)構(gòu)138 5.4.3交流伺服電機(jī)的發(fā)展方向139 5.4.4交流伺服電機(jī)的調(diào)速原理139 5.4.5交流伺服電機(jī)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(xí)題151 第6章數(shù)控加工的程序編制153 6.1數(shù)控機(jī)床編程概述153 6.2數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系的確定154 6.2.1數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系154 6.2.2數(shù)控機(jī)床上坐標(biāo)軸方向的確定155 6.2.3機(jī)床坐標(biāo)系與工件坐標(biāo)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(shè)計(jì)的主要內(nèi)容158 6.3.2影響數(shù)控加工工藝方案設(shè)計(jì)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(jī)床上工件的裝夾173 6.5.1零件裝夾注意事項(xiàng)173 6.5.2數(shù)控機(jī)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(guò)托盤裝夾在工作臺(tái)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(yīng)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(jī)床常用指令的使用方法說(shuō)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(xí)題202 第7章CAXA自動(dòng)編程203 7.1自動(dòng)編程概述203 7.2CAXA制造工程師基本功能205 7.2.1簡(jiǎn)介205 7.2.2主要功能205 7.2.3用戶界面簡(jiǎn)介206 7.3CAXA幾何建模技術(shù)基礎(chǔ)208 7.4CAXA的拾取操作210 7.5線架造型213 7.5.1線架造型簡(jiǎn)介213 7.5.2實(shí)例操作213 7.6實(shí)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(shí)體造型231 7.7.2加工前的準(zhǔn)備工作237 7.7.3刀具軌跡的生成和仿真檢驗(yàn)240 參考文獻(xiàn)244

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁(yè)：   插圖：   3.6數(shù)控機(jī)床用可編程控制器（PLC） 可編程邏輯控制器是機(jī)床各項(xiàng)功能的邏輯控制中心。它將來(lái)自CNC的各種運(yùn)動(dòng)及功能指令進(jìn)行邏輯排序，使它們能夠準(zhǔn)確地、協(xié)調(diào)有序地安全運(yùn)行；同時(shí)將來(lái)自機(jī)床的各種信息及工作狀態(tài)傳送給CNC，使CNC能及時(shí)準(zhǔn)確地發(fā)出進(jìn)一步的控制指令，如此實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)機(jī)床的控制。由此可知，相對(duì)于CNC和機(jī)床本體，PLC起一個(gè)中轉(zhuǎn)站的作用，它要將被控設(shè)備有關(guān)的狀態(tài)信息轉(zhuǎn)成數(shù)字形式，滿足CNC對(duì)信號(hào)的要求，還要將CNC輸?shù)絇LC的信號(hào)轉(zhuǎn)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(hào)及其他無(wú)關(guān)信號(hào)進(jìn)入CNC，在電氣上將CNC與外部信號(hào)進(jìn)行隔離。機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的任務(wù)概括地可分為軌跡運(yùn)動(dòng)控制和開關(guān)量的輔助機(jī)械動(dòng)作控制。這種機(jī)械動(dòng)作控制通常稱強(qiáng)電控制，它以主軸轉(zhuǎn)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(jīng)系統(tǒng)的識(shí)別、處理，轉(zhuǎn)換成與輔助機(jī)械動(dòng)作對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)，PLC接收此信號(hào)后使其直接執(zhí)行元件（繼電器、觸點(diǎn)開關(guān)、電磁閥等）作相應(yīng)的開關(guān)動(dòng)作。數(shù)控機(jī)床操作面板上的MDl輸入信號(hào)，比如電動(dòng)進(jìn)給信號(hào)；手搖脈沖進(jìn)給信號(hào)；主軸停止、轉(zhuǎn)動(dòng)；切削液開、關(guān)等信號(hào)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(jìn)行譯碼、處理，PLC再選擇接口輸出到相應(yīng)的執(zhí)行部件單元，驅(qū)動(dòng)執(zhí)行部件工作的。加工程序中的M、S、T指令信號(hào)經(jīng)過(guò)CNC譯碼后傳給PLC，PLC對(duì)傳來(lái)的信號(hào)邏輯排序，準(zhǔn)確、協(xié)調(diào)有序地控制執(zhí)行部件工作運(yùn)動(dòng)。 更確切地說(shuō)，CNC、PLC是協(xié)調(diào)配合完成數(shù)控機(jī)床的各項(xiàng)主要控制工作的，其中CNC裝置主要完成與數(shù)字運(yùn)算和管理等有關(guān)的功能，如程序的編輯、插補(bǔ)運(yùn)算、譯碼、位置伺服控制等。PLC完成與邏輯運(yùn)算有關(guān)的一些動(dòng)作，沒(méi)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(dòng)作信息，并對(duì)其進(jìn)行譯碼，轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)，控制輔助裝置完成機(jī)床相應(yīng)的開關(guān)動(dòng)作，如刀具的更換、冷卻液的開關(guān)等；它還接受機(jī)床操作面板的指令，一方面直接控制機(jī)床的動(dòng)作，另一方面將一部分指令送往CNC裝置，用于加工過(guò)程的控制。PLC對(duì)外圍電路的控制如圖3.31所示。 以前，機(jī)床強(qiáng)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(diǎn)數(shù)目的限制，給設(shè)計(jì)帶來(lái)困難；另外，還易燒壞或發(fā)生接觸不良，對(duì)整個(gè)數(shù)控系統(tǒng)的可靠性造成影響。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)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(jì)算機(jī)承擔(dān)。一種做法是數(shù)控計(jì)算機(jī)通過(guò)專用的I／O接口來(lái)實(shí)現(xiàn)，但這樣帶來(lái)的影響是對(duì)不同的機(jī)床需要不同的控制軟件，機(jī)床控制邏輯的變化將導(dǎo)致需要修改系統(tǒng)軟件，對(duì)系統(tǒng)的通用性造成不利。因此，1970年以后，世界各國(guó)相繼采用可編程控制器（PLC）來(lái)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?qū)懭霐?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(jié)構(gòu)。PLC與CNC的集成是采取軟件接口實(shí)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(duì)所有地址的信息狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，根據(jù)各接口信號(hào)的現(xiàn)時(shí)狀態(tài)加以分析判斷，據(jù)此作出進(jìn)一步的控制命令，完成對(duì)運(yùn)動(dòng)或功能的控制。

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