數控技術的基本概念

一、什么叫機床的數字控制

機床借助每個部件的相對速度完成各種零件的加工。在普通機床上按手動和機動兩種方式進行控制:手動靠手工搖晃把手推動機床部件開展運動和終止;機動時,用按鍵接通動力源(電機)經機械傳動系統使機床部件運動,運動的終止也是靠按鍵或限位開關遇到檔鐵後斷開aluminum cnc machining電路而完成。數字控制機床則是以數據命令方法控制機床各部件的相對速度和動作。比如:規定機床實行如下一條命令程序段:N003G90G01X+325.927Y+279.346Z-429.732S1000T02F500M07;

其含義為:第三個程序段,用2號刀具加工一條空間直線段,起點為坐標原點或上一程序段命令點,終點為程序段中給出的點(+325.927,+279.346,-429.732)。坐標值的計算以坐標原點為基准。還指出機床主軸轉速為1000r/m,走刀部件的運動速度為500mm/min,且需將冷凍液開啟。從上面的程序段看得出,它由數據0~9,文本X、Y、Z、S、T、F、M……,標記“+”“-“.”……等組成,而這些都要轉化成“二進制”數字代碼輸入機床的數字控制設備(即控制機床的專用計算機)中去,經過計算機的測算解決、伺服控制、驅動機床各部件運動,完成以上空間直線段的加工,因為命令運動過程要以“二進制”“數據”代碼進行的,因此稱這類控制為數字控制(NumericalControl簡稱為NC)。數字控制是和機床控制緊密融合而發展起來的,因而,大家習慣把“機床數控”簡稱為“數控”或“NC”,用這種控制系統控制的機床就稱為“數控車床”(NumericallyControlledMachineTool)或“NC機床”。數控裝置和伺服控制部分統稱為“數控系統”。機床的數字控制是近代發展起來的一種自動控制技術,要用數字化信息完成機床控制一種方法。

二、機床數字控制的原理

數控車床的加工,最先要把被加工零件圖紙裏的幾何信息和工藝信息用規定的代碼和格式編寫成加工程序,然後將加工程序輸入數控裝置,依照程序的規定,經過數控系統信息處理,分配,使各座標挪動多個最小偏移量,完成刀具與工件的相對速度,完成零件的加工。

在銑削、鏜削或攻牙等加工(常稱為點位控制PointtoPointControl)中,是在一定時間內,使刀具中心從P點移動到Q點,即刀具在x坐標,y坐標挪動以最小單位量計算的程序給出間距,它們的生成量為P點和Q點間的距離。可是,對刀具軌跡沒有嚴格限定,可先使刀具在x坐標上由P點移動到R點,然後沿y坐標從R點移動到Q點;還可以2個座標以相同的速率,使刀具移動到K點,再沿x坐標移動到Q點,這樣的點位控制,是要嚴格控制點到點之間的距離,而與所走的路徑無關。因為這種間距cheap cnc machining一般都用最小的偏移是(0.001mm)表明,而且要准確地停在抵達點處(偏差以0.001mm測算),所以這種規定事實上是很高的。

nextpage在輪廓加工控制(ContouringControl)中,包含加工平面曲線和空間曲線兩種情況。針對平面(兩維)的隨意曲線L,規定刀具Τ沿曲線軌跡運動,開展切削加工。將曲線L分割成:l0、l1、l2……、li等線段。用直線(或弧形)替代(逼近)這些線段,當逼近偏差δ非常小時,這些曲線段之和就接近了曲線。由數控車床的數控裝置進行計算、分配,根據2個座標最小單位量的單位運動(Δx、Δy)的生成,持續連續地控制刀具運動,不偏移地走出直線(或弧形),進而非常逼真地加工出平面曲線。針對空間(三維)曲線中的f(x,y,z),一樣可用一段一段的曲線去逼近它,只不過這時的企業運動份量不僅是x和y,還有一個z。

這種在允許的誤差范圍內,用沿曲線(精確地說,是沿逼近函數)的最小單位挪動量合成的分段運動替代隨意曲線運動,以得到所需要的運動,是數字控制的基本構思之一。輪廓控制也稱持續軌控制(ContinuousPathControl),它的特點是不僅對座標的移動量進行控制,並且對各座標的速度及它們之間的比率都要進行嚴格控制,便於加工出給出的軌跡。

一般把數控車床上刀具運動軌跡是直線的加工,稱為additive manufacturing rapid prototyping直線插補;刀具運動軌跡是弧形的加工稱為圓弧插補。插補(Interpolation)是指在被加工軌跡的起點和終點之間,插到很多中間點,開展數據點的密化工作,然後用已知線形(如直線、弧形等)逼近。一般的數控系統都具有直線、圓弧插補,隨著科學技術的快速發展,很多生產數控系統的廠家,慢慢推出了具備雙曲線插補,螺旋線插補、極坐標插補、樣條曲線插補、曲面直接插等豐富功能的數控系統,以滿足客戶的不同需求。

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