数控机床基础知识课件

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第一章 数控机床基础知识,11 数控与数控机床,12 数控机床的分类和常见数控机床简介,13 数控机床的加工特点,一、数控与数控机床的概念,二、数控机床的组成,三、数控机床的工作原理,四、 数控机床的坐标系,11 数控与数控机床,一、数控与数控机床的概念,数控,数字控制（Numerical Control，简称NC），是20世纪中期发展起来的一种自动控制技术，是用数字化信号进行控制的一种方法。,数控机床,（Numerical Control Tool）是用数字化信号对机床的运动及其加工过程进行控制的机床，或者说是装备了数控系统的机床。,二、数控机床的组成,控制介质,数控装置,伺服机构,辅助控制装置,检测装置,机床本体,控制介质,将零件加工信息传送到数控装置去的程序载体。,1,控制介质,移动硬盘,U盘,磁盘,数控装置,数控机床的核心。它由输入装置（如键盘）、控制运算器和输出装置（如显示器）等构成。,接受控制介质上的数字化信息，经过控制软件或逻辑电路进行编译、运算和逻辑处理后，输出各种信号和指令，控制机床的各个部分，进行规定的、有序的运动。,2,数控装置,伺服机构,数控机床的执行机构，由驱动和执行两大部分组成。它接受数控装置的指令信息，并按指令信息的要求控制执行部件的进给速度、方向和位移。,脉冲当量,每一脉冲使机床移动部件产生的位移量。常用的脉冲当量为0.001mm0.01mm。,3,伺服机构,常用的位移执行机构有功率步进电动机、直流伺服电动机、交流伺服电动机。,伺服电动机,驱动装置,辅助控制装置,介于数控装置和机床机械、液压部件之间的强电控制装置。,作用,：接受数控装置输出的主运动变速、刀具选择和交换、辅助动作等指令信息，经过必要的编译、逻辑判断、功率放大后，直接驱动相应的电气、液压和机械部件，以完成各种规定的动作。,4,辅助控制装置,可编程控制器（PLC）,作用,：检测数控机床各个坐标轴的实际位移量，经反馈系统输入到机床的数控装置中。数控装置将反馈回来的实际位移量与设定值进行比较，控制伺服机构按指令设定值运动。,常用检测元件,：直线光栅、光电编码器、圆光栅、绝对编码尺等。,5,检测反馈装置,直线光栅,光电编码器,机床本体,数控机床的主体，用于完成各种切削加工的机械部分，包括主运动部件、进给运动执行部件（如工作台、滑板及其传动部件）和床身、立柱、支承部件等。,6,机床本体,三、数控机床的工作原理,四、 数控机床的坐标系,1,机床坐标系,（1）,机床相对运动的规定,：工件静止，刀具运动。,（2）,机床坐标系的规定,：确定机床上运动的位移和运动的方向，该坐标系也称为,标准坐标系,。,立式数控铣床,右手笛卡尔直角坐标系：,（3）运动方向的规定：将增大刀具与工件距离的方向确定为各坐标轴的正方向,（4）坐标轴方向的确定,Z,坐标,运动方向是由传递切削动力的主轴所决定，即平行于主轴轴线的坐标轴即为,Z,坐标，,Z,坐标的正向为刀具离开工件的方向。,机床有几个主轴，则选一个垂直于工件装夹平面的主轴方向；,主轴能够摆动，则选垂直于工件装夹平面的方向；,机床无主轴，则选垂直于工件装夹平面的方向。,X,坐标,平行于工件的装夹平面，一般在水平面内。,1）工件旋转运动，则刀具离开工件的方向为,X,坐标的正方向。,2）刀具做旋转运动，分两种情况：,Z,坐标水平时，观察者沿刀具主轴向工件看时，+,X,运动方向指向右方；,Z,坐标垂直时，观察者面对刀具主轴向立柱看时，+,X,运动方向指向右方。,Y,坐标,在确定,X,、,Z,坐标的正方向后，按照右手直角坐标系来确定,Y,坐标的方向。,数控铣床工作台的移动,数控车床坐标轴的移动,机床原点,也称,机床零点,，即机床坐标系的原点，是指在机床上设置的一个固定点，它在机床装配、调试时就已确定下来，是数控机床进行加工运动的基准参考点。,数控车床的机床原点,一般设在卡盘端面与主轴中心线的交点处。,数控铣床的原点,一般设在,X,、,Y,、,Z,坐标的正方向极限位置上。,（5）机床原点,数控车床的机床原点,数控铣床的机床原点,（6）机床参考点,机床参考点,用于对机床运动进行检测和控制的固定位置点。,数控车床的参考点与机床原点,数控铣床：机床原点和机床参考点是重合的。,数控车床：机床参考点是离机床原点最远的极限点。,数控铣床机床回零,数控车床机床回零,编程坐标系,也称,工件坐标系,，是编程人员根据零件 图样及加工工艺等建立的坐标系。,编程原点：选择在零件的设计基准或工艺基准上。,各轴的方向：与所使用的数控机床相应坐标轴方向一致。,2,编程坐标系,3,对刀点和换刀点,对刀点,数控加工中刀具相对工件运动的起点，程序也从该点开始执行，也称为,起刀点,或,程序起点,。,车削零件的对刀点,对刀点选择原则：,找正容易,编程方便,对刀误差小,加工时检查方便、可靠,刀位点,刀具的定位基准点。,钻头的刀位点,车刀的刀位点,圆柱铣刀的刀位点,球头铣刀的刀位点,12 数控机床的分类和常见数控机床简介,一、数控机床的分类,二、常见数控机床简介,一、数控机床的分类,1,按控制运动的方式分类,（1）点位控制数控机床,只控制从一点到另一点位置的精确定位，而不控制移动轨迹，在移动和定位过程中不进行任何加工。,控制运动的方式,（2）直线控制数控机床,机床移动部件不仅要实现由一个位置到另一个位置的精确定位，而且要控制工作台以给定的速度，沿平行坐标轴方向进行直线切削加工运动。,主要有：,简易数控车床,数控磨床,数控镗铣床,（3）轮廓控制数控机床,对两个或两个以上坐标轴同时进行控制。它不仅要控制机床移动部件的起点和终点，而且要控制加工过程中每一点的速度、方向和位移量，运动轨迹是任意的直线、圆弧、螺旋线等。,主要有：,数控车床,数控铣床,加工中心,2,按伺服系统的特点分类,（1）开环控制数控机床,控制系统不带反馈装置。数控装置发出的脉冲指令通过步进驱动电路，使步进电动机转过相应的步距角，再经过传动系统带动工作台或刀架移动。,（2）闭环控制数控机床,在机床移动部件上直接安装直线位移检测装置，将测量的实际位移值反馈到数控装置中，与输入的指令位移值进行比较，用比较的差值对机床进行控制，直至差值消除为止，使移动部件按照实际需要的位移量运动。,（3）半闭环控制数控机床,在伺服电动机的轴或数控机床的传动丝杠上装有角度检测装置，通过检测丝杠的转角间接地检测移动部件的实际位移，然后反馈到数控装置中去，与输入的指令位移值进行比较，用比较的差值对机床进行控制。,3,按数控机床的性能分类,（1）低档数控机床,（2）中档数控机床,（3）高档数控机床,二、常见数控机床简介,1,数控车床,数控车床,具有两轴联动功能，Z轴是与主轴方向平行的运动轴，X轴是在水平面内与主轴方向垂直的运动轴。,2,数控铣床,数控铣床,适于加工三维复杂曲面，在汽车、航空航天、模具等行业被广泛采用,可分为数控立式铣床、数控卧式铣床、数控仿形铣床等。,3,加工中心,数控加工中心,具有自动刀具交换装置，并能进行多种工序加工的数控机床。,4,数控磨床,数控磨床,主要用于加工高硬度、高精度表面。可分为数控平面磨床、数控内圆磨床、数控轮廓磨床等。,5,数控钻床,数控钻床,主要具备钻孔、攻螺纹等功能，同时也具备简单的铣削功能，刀库可存放多种刀具,可分为数控立式钻床和数控卧式钻床。,6 ,数控电火花成形机床,数控电火花成形机床,利用两个不同极性的电极在绝缘液体中产生放电现象，去除材料进而完成加工。,7,数控线切割机床,数控线切割机床,工作原理同电火花成形机床，其电极是电极丝，加工液一般采用去离子水。,13 数控机床的加工特点,一、加工精度高,二、对加工对象的适应性强,三、自动化程度高,四、生产效率高,五、良好的经济效益,六、有利于现代化管理,思考与练习,1. 简述数控、数控机床的概念。,2. 数控机床由哪些部分组成？各有什么作用？,3. 简述数控机床的工作过程。,4. 数控机床的X、Y、Z坐标轴及其正方向是如何规定的？,5. 数控机床的机床原点、编程原点、参考点有什么区别？,6. 点位控制、直线控制、轮廓控制数控机床各有何特点？,7. 开环、闭环、半闭环控制数控机床各有何特点？,8. 数控机床的加工特点是什么？,