数控机床概述

,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 数控机床概述,数控机床的产生和发展,数控机床的工作原理和组成,数控机床的分类,数控机床的特点,1-1,数控机床的产生和发展,一、概念,数控机床：采用,数字化信号,对机床的运动及加工过程,进行控制的机床，称为数控机床。,计算机数控,（,CNC,）：,采用存储程序的,专用计算机,来,实现部分或全部基本数控功能，则称为计算机数控。,加工中心（,MC,）：具有刀库、自动换刀装置并能对工,件进行多工序加工的数控机床。,二、数控机床的产生和发展,2,、发展,1952,年 美国,Parsons,公司和,MIT,三坐标数控立铣床,1,、产生,机械产品的自身要求,单件、多品种小批量零件约占,80%,以上,1955,年 数控机床进入实用化阶段,-,复杂曲面加工,数控系统采用,电子管元件,-,电子管时代,1959,年 采用,晶体管和印制板电路,-,第二代数控系统,1965,年 出现,小规模集成电路,-,第三代数控系统,1970,年 出现,小型计算机,代替专用硬接线装置,-,第四代数控系统（,CNC,系统,）,1974,年 以,微处理为核心,的数控系统,-,第五代数控系统（,MNC,系统,）,3,、我国,1958,年 起步,20,世纪,60,年代末,70,年代初,研制出一些晶体管式数控系统,20,世纪,80,年代初,1985,年 进入实用阶段,19861990,年 数控机床大发展时期,1991,年,300,多种,原中捷友谊厂生产中国第一台数控机床,三、数控机床的发展趋势,1,、高可靠性,提高元器件和系统的可靠性,采用抗干扰技术，提高数控系统对环境的适应能力,使数控系统模块化、通用化和标准化,提高自诊断及保护功能,2,、高柔性化,柔性：指机床适应加工对象变化的能力,3,、高精度化,利用数控系统的补偿功能,采用高分辨率，高响应性的绝对位置传感技术,提高数控机床机械本体中基础大件的结构刚性和,热稳定性,4,、高速度化,机械方面：提高切削速度和减少辅助时间,数控系统：,CPU,录像,5,、复合化,工序复合化,功能复合化,6,、制造系统自动化,FMC,：柔性制造单元,FMS,：柔性制造系统,录像,虚拟轴机床,1,工作台,2,工件,3,刀具,4,主轴箱,5,导杆,6,立柱,录像,1-2,数控机床的工作原理及组成,一、数控机床的工作原理,数控机床零件加工的步骤：,1,、分析零件图，确定加工方案，用规定代码编程,2,、输入数控装置,3,、数控装置对程序进行译码、运算，向机床各伺服机构和辅,助控制装置发信号,驱动,执引,加工零件,二、数控机床的组成,程序载体,输入装置,CNC,装置,伺服系统,机床本体,位置反馈信号,辅助动作信号,1,、程序载体,程序,包括加工零件所需的全部信息和刀具相对工件,的位移信息。,载体,穿孔纸带、磁带、磁盘（软盘、硬盘、内存,RAM,）,2,、输入装置,作用：将程序载体内有关加工的信息读入,CNC,装置,穿孔纸带,光电阅读机,磁带,录放机,磁盘,驱动器和驱动卡,MDI,手动,输入,3,、,CNC,装置,4,、,伺服系统,5,、,位置反馈系统,作用：接收输入装置输入的加工信息，完成数值,计算、逻辑判断、输入输出控制等功能。,电动机,速度控制单元,测量反馈单元,位置控制单元,作用：将数控装置发来的各种动作指令，转化成,机床移动部件的运动。,6,、机床本体,主运动系统,进给运动系统,辅助部分（液压、气动、冷却、润滑）,1-3,数控机床的分类,一、按加工工艺方法分类,1,、普通数控机床,与普通机床的区别：加工复杂形状的零件,2,、数控加工中心,数控加工中心：带有刀库和自动换刀装置的数控机床。,与一般数控机床的区别：,减少机床台数，便于管理。,减少定位误差,工序集中，减少辅助时间，提高生产率,减少专用工夹具数量,3,、多坐标数控机床,4,、计算机群控（,DNC,）,读带机,通用计算机,接口装置,数控装置,1,机床,1,数控装置,2,数控装置,m,机床,2,机床,m,存储装置,CRT,显示及打印机,特点：数控装置控制的轴数较多，机床结构也比,较复杂。,五轴数控铣床,二、按控制运动方式分类,特点：,数控装置只能控制点与点的精确定位,两相关位置之间的移动是先快后慢,使用于钻床、冲床、坐标镗床,Z,Y,X,1,、点位控制数控机床,录像,2,、直线控制数控机床,特点：,控制两相关点的位置，还要控制两相关点之间,的移动速度和路线,路线由与各个轴线平行的直线段组成,使用于简易数控车、数控镗铣床、数控加工中心,3,、轮廓控制数控机床,特点：,数控装置能够同时对两个或两个以上的坐标,轴进行连续控制,加工复杂形状零件,使用于数控车床、数控铣床、数控磨床,录像,三、按伺服系统的不同分类,1,、开环数控机床,特点：,没有位置检测反馈和校正控制装置,数控装置发出信号的流程是单向的,速度和加工精度低，其精度取决于伺服系统,的性能,成本低，适用于中、小型数控机床,数控装置,驱动电路,步进电动机,工作台,指令脉冲,齿轮箱,=,t,360i,2,、闭环数控机床,特点：,e=0,，,工作台停止,检测工作台直线位移（检测元件：感应同步器、光栅）,驱动元件：宽调速直流或交流伺服电机,加工精度高，但结构复杂，造价高，调试维修困难,适用于精度要求高的大型和精密机床,数控装置,位置比较,电路,伺服,电动机,工作台,指令脉冲,齿轮箱,速度控制,电路,测量装置,检测元件,测速元件,3,、,半闭环数控机床,特点：,检测丝杠或电动机轴旋转角位移,角位移检测元件：旋转变压器、脉冲编码器、圆光栅等,精度低于闭环系统,系统调试较容易，稳定性也较好,数控装置,位置比较,电路,伺服,电动机,工作台,指令脉冲,齿轮箱,速度控制,电路,测量装置,检测元件,测速元件,四、按所用数控装置类型分类,1,、硬件式数控机床（,NC,机床）,组成：晶体管和集成电路,特点：通用性、灵活性差，制造周期长、成本高,2,、软件式数控机床（,CNC,机床）,组成：采用小型或微型计算机，加上通用或专用大规模,集成电路,特点：很高柔性,五、按加工方式分类,1,、金属切削类数控机床,1,）数控车床（,NC Lathe,）。,2,）数控铣床（,NC Milling Machine,）。,3,）加工中心（,Machine Center,）。,4,）数控钻床（,NC Drilling Machine,）。,5,）数控镗床（,NC Boring Machine,）。,6,）数控齿轮加工机床（,NC Gear,Holling,Machine,）。,7,）数控平面磨床（,NC Surface Grinding Machine,）。,六、按功能方式分类,高、中、低档三类,经济型数控：在我国指由单板机、单片机和步进电动机,组成数控系统和其它功能简单、价格低的,数控系统,4,、其它类型数控机床,2,、金属成型类数控机床,1,）数控电火花加工机床（,NC,Diesinking,Electric Discharge Machine,）。,2,）数控线切割机床（,NC Wire Electric Discharge Machine,）。,3,）数控激光加工机床（,NC Laser Beam Machine,）。,3,、数控特种加工机床,数控剪板机,数控折弯机,数控电火花线切割机,录像,三坐标测量机,1-4,数控机床的特点及适用范围,一、数控机床的特点,1,、加工精度高,脉冲当量,误差可由闭环系统加以控制,制造精度能保证,避免操作者的人为误差,2,、对加工对象改型的适应性强,加工对象,利用特殊指令实现加工,改型,为单件、小批量生产提供便利,3,、加工生产率高,主轴转速和进给量的范围大,节省机动时间,移动部件的快速移动和定位均采用加速与减速措施,快进、快退和定位时间少,更换被加工零件时几乎不需要重新调整机床,节省停机安装调整时间,加工精度比较稳定,检验时间短,工序的复合化,减少半成品周转时间,零件的加工时间,=,机动时间,+,辅助时间,4,、减轻操作者的劳动强度,5,、良好的经济效益,使用数控机床,节省划线工时,不需要手工制造模型、凸轮、钻模板及其它工夹具,节省工艺装备费用,加工精度稳定,减少废品率,一机多用,减少厂房面积,减少建厂投资成本,6,、有利于现代化管理,二、数控机床的不足,1,、提高了起始阶段的投资,2,、增加了电子设备的维护,3,、对操作人员的技术水平要求较高,三、数控机床的应用范围,1,、单件、多品种、小批量的生产零件,2,、形状复杂，加工精度较高的零件,3,、需进行多种工序集中加工的零件,4,、价格昂贵、不允许报废的零件,5,、需要频繁改型的零件,6,、新产品的试制零件,7,、需要最少生产周期的急需件,思考与练习：,数控机床与普通机床相比有何不同特点？,数控机床由哪几部分组成？各有什么作用？,为什么轮廓控制数控机床比点位控制数控机床加工较为复杂？,为什么一般情况下，半闭环数控机床可获得高于开环系统、低于闭环系统的精度？,数控加工技术的发展方向是什么？,数控加工的特点？,