第01章机床数控技术概论.ppt

《第01章机床数控技术概论.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第01章机床数控技术概论.ppt（35页珍藏版）》请在三一文库上搜索。

1、数控编程与加工技术,第一章数控技术及数控机床 教学时数：2学时 教学目的与要求：要求学生了解数控机床的产生、发展，掌握数控机床的组成和工作原理。 教学重点：数控机床的发展情况，数控机床的工作原理，数控机床的组成及分类。 教学难点：如何讲清数控机床的工作原理。,第1章 机床数控技术概论,1.1 数控机床的产生与发展 1.2 数控机床的特点 1.3 数控机床的组成结构及工作原理 1.4 数控机床的分类,前言,21世纪机械制造业的竟争，其实质是数控技术的竟争。,覆盖领域：(1)机械制造技术；(2)信息处理、加工、传输技术；(3)自动控制技术；(4)伺服驱动技术；(5)传感器技术；(6)软件技术,工业

2、化国家经济总产值的50%（日本）至68%（美国） 是由制造业创造的，制造业对发展国家经济有决定性的影响，而发展机床业是发展制造业的根本。 数控机床是典型的机电一体化产品，是现代制造业的主流设备，是体现现代机床技术水平、现代机械制造业工艺水平的重要标志，是关系国计民生、国防尖端建设的战略物资。当年的“东芝事件”和“考克斯报告”都与此有关。 2002年，我国机床市场消费额达59亿美元，成为世界第一。 我国数控机床总量供给能力不凡，产品品种无重要缺门空白，数控机床进入成熟期。但与先进国家相比尚有30-50年的差距。 机床数控化率10%，数控机床应用水平较低。,1.1 数控机床的产生与发展,1.1 数

3、控机床的产生与发展,随着社会生产和科学技术的不断进步，各类工业新产品层出不穷。机械制造产业作为国民工业的基础，其产品更是日趋精密复杂，特别是在宇航、航海、军事等领域所需的机械零件，精度要求更高，形状更为复杂且往往批量较小，加工这类产品需要经常改装或调整设备。,普通机床或专业化程度高的自动化机床显然无法适应这些要求。同时，随着市场竞争的日益加剧，企业生产也迫切需要进一步提高其生产效率，提高产品质量及降低生产成本。 一种新型的生产设备数控机床就应运而生了 。,1.1.1 数控机床的产生 帕森斯公司正式接受委托，与麻省理工学院伺服机构实验室（Servo Mechanism Laboratory of

4、 the Massachusetts Institute of Technology）合作，于1952年试制成功世界上第一台数控机床试验性样机。 1959年，美国克耐杜列克公司（Keaney & Trecker）首次成功开发了加工中心（Machining Center） 。,1.1.2 数控机床的发展简况 第1代数控机床：1952年1959年采用电子管元件构成的专用数控装置（NC）。 第2代数控机床：从1959年开始采用晶体管电路的NC系统。 第3代数控机床：从1965年开始采用小、中规模集成电路的NC系统。,第4代数控机床：从1970年开始采用大规模集成电路的小型通用电子计算机控制的系统（C

5、NC）。 第5代数控机床：从1974年开始采用微型计算机控制的系统（MNC）。,1.1.3 我国数控机床发展概况 1958年开始并试制成功第一台电子管数控机床。1965年开始研制晶体管数控系统，直到20世纪60年代末至70年代初成功。从20世纪80年代开始，先后从日本、美国、德国等国家引进先进的数控技术。如北京机床研究所从日本FANUC公司引进FANUC3、FANUC5、FANUC6、FANUC7系列产品的制造技术；上海机床研究所引进美国GE公司的MTC-1数控系统等。,数控系统功用：接受数控装置送来的脉冲信号,经过数控系统的逻辑电路或系统软件进行编译、运算和逻辑处理后，输出各种信息和指令，控

6、制机床各部分进行规定的动作。,1.1.4 数控加工技术的发展趋势,1.1.4 数控加工技术的发展趋势 从数控机床技术水平看，高精度、高速度、高性能、高可靠性和集成化是数控机床的重要发展趋势。 数控系统都采用了16位和32位微处理器，标准总线及软件模块和硬件模块结构，内存容量扩大到1MB以上，机床分辨率可达0.1m，高速进给可达100m/min，控制轴数可达16个。 1.数控装置方面 4.程序编制技术方面 2.伺服系统方面 5.CAD/CAM、FMC、FMS、 3.机床主体方面 CIMS,1计算机直接数控系统 所谓计算机直接数控（Direct Numerical Control，DNC）系统，即

7、使用一台计算机为数台数控机床进行自动编程，编程结果直接通过数据线输送到各台数控机床的控制箱。,2柔性制造系统 柔性制造系统（Flexible Manufacturing System，FMS）也叫做计算机群控自动线，它是将一群数控机床用自动传送系统连接起来，并置于一台计算机的统一控制之下，形成一个用于制造的整体。,3计算机集成制造系统 计算机集成制造系统（Computer-Integrated Manufacturing System，CIMS），是指用最先进的计算机技术，控制从定货、设计、工艺、制造到销售的全过程，以实现信息系统一体化的高效率的柔性集成制造系统。,1.2 数控机床的特点,一、

8、数控机床与普通机床的区别,1.复杂零件加工 2.高精度 3.加工稳定可靠 4.高柔性 5.高生产率 6.劳动条件好 7.有利于管理现代化 8.投资大，使用费用高 9.生产准备工作复杂（ 对夹具和刀具的要求较高） 10.维修困难,数控机床对刀具的要求: 精度较高、寿命高、尺寸稳 定、变化小； 快速换刀； 刀柄应为标准系列； 能很好地控制切屑的折 断、卷曲和排出； 具有很好的可冷却性能。,二、数控机床的适用范围,1.批量小而又多次重复生产的零件； 2.几何形状复杂的零件； 3.贵重零件加工； 4.需要全部检验的零件； 5.试制件。,1.3 数控机床的组成结构及工作原理,1.3.1 数控机床的组成

9、1控制介质 数控机床工作时，不需要操作工人直接操纵机床，但机床又必须执行人的意图，这就需要在人与机床之间建立某种联系，这种联系的中间媒介物即称为控制介质。,2数控系统 数控装置是一种控制系统，是数控机床的中心环节。它能自动阅读输入载体上事先给定的数字，并将其译码，从而使机床进给并加工零件，数控系统通常由输入装置、控制器、运算器和输出装置4大部分组成 。,3伺服系统 伺服系统由伺服驱动电动机和伺服驱动装置组成，它是数控系统的执行部分。伺服系统接受数控系统的指令信息，并按照指令信息的要求带动机床的移动部件运动或使执行部分动作，以加工出符合要求的工件。每一个脉冲使机床移动部件产生的位移量叫做脉冲当量

10、。目前所使用的数控系统脉冲当量通常为0.001mm/脉冲。,4辅助控制系统 辅助控制系统是介于数控装置和机床机械、液压部件之间的强电控制装置。 5机床本体 机床本体是数控机床的主体，由机床的基础大件（如床身、底座）和各运动部件（如工作台、床鞍、主轴等）所组成。,1.3.2 数控机床的工作原理,数控机床加工零件,首先要将被加工零件的图样及工艺信息数字化,用规定的代码和程序式编写加工程序,然后将所编写程序指令输入到机床的数控装置中。数控装置再将程序(代码)进行译码、运算，向机床各个坐标的伺服机构和辅助控制装置发出信号，驱动机床各运动部件，控制所需要的辅助运动，最后加工出合格零件。,1.3.2 数控

11、机床的工作原理 数控系统的主要任务之一就是控制执行机构按预定的轨迹运动。一般情况是已知运动轨迹的起点坐标、终点坐标和曲线方程，由数控系统实时地算出各个中间点的坐标。即需要“插入、补上”运动轨迹各个中间点的坐标，通常这个过程就称为“插补”。,1.4 数控机床的分类,1.4.1 按控制系统的特点分类 1点位控制数控机床,这类机床主要有数控坐标镗床、数控钻床、数控点焊机和数控折弯机等，其相应的数控装置称为点位控制数控装置。,2点位直线控制数控机床,这类机床主要有数控车床、数控磨床和数控镗铣床等，相应的数控装置称为直线控制装置。,3轮廓控制数控机床,属于这类机床的有数控车床、数控铣床、加工中心等。其相

12、应的数控装置称为轮廓控制装置。轮廓数控装置比点位、直线控制装置结构复杂得多，功能齐全得多。,1.4.2 按进给伺服系统的类型分类 1开环进给伺服系统数控机床,开环进给伺服系统通常不带有位置检测元件，伺服驱动元件一般为步进电动机。,2闭环进给伺服系统数控机床 闭环进给控制系统带有位置检测元件，随时可以检测出工作台的实际位移，并反馈给数控装置，并与设定的指令值进行比较，利用其差值控制伺服电动机，直至差值为零为止。,3半闭环进给伺服系统数控机床 半闭环进给伺服系统是将位置检测元件安装在伺服电动机的轴上或滚珠丝杠的端部，不直接反馈机床的位移量，而是检测伺服机构的转角，将此信号反馈给数控装置进行指令值比较，用差值控制伺服电动机。,4混合控制进给伺服系统数控机床,1.4.3 按数控系统功能水平分类,1.4.4 按工艺用途分类 1金属切削类数控机床 金属切削类数控机床包括数控车床、数控钻床、数控铣床、数控磨床、数控镗床以及加工中心。 2金属成型类数控机床 金属成型类数控机床包括数控冲压机、弯管机、数控折弯机、数控组合冲床和数控回转头压力机等。这类机床起步晚，但目前发展很快。,3数控特种加工机床 数控特种加工机床如数控线（电极）切割机床、数控电火花加工机床、火焰切割机和数控激光切割机床等。 4其他类型的数控机床 其他类型的数控机床如数控等离子切割、火焰切割、点焊机、数控三坐标测量机等。,