数控机床概述.pptx

第一节数控机床的加工特点及其应用6)数控机床加工的自动化程度很高，除刀具的进给运动外，对零件的装夹、刀具的更换、切屑的排除等工作均能自动完成。7)采用数控机床加工，能通过选用最佳工艺路线和切削用量，有效地减少加工中的辅助时间，较大地提高生产效率。8)在数控机床上加工零件，一般可省去前期划线、中间检验等工作，通常还可省去复杂的工装，减少对零件的安装、调整等工作，故能明显缩短加工的准备时间，降低生产费用。第1页/共65页第一节数控机床的加工特点及其应用9)数控机床加工能通过修改加工程序，为科研产品设计工件的反复调整创造了良好的条件，从而大大地缩短了研制、定型的周期，给产品开发、产品的改进与改型提供了方便。二、数控机床的分类.按工艺用途分类(1)一般数控机床最普通的数控机床有钻床、车床、镗床和齿轮加工机床。第2页/共65页第一节数控机床的加工特点及其应用图1-1CK6140数控车床第3页/共65页第一节数控机床的加工特点及其应用图1-2XK7140数控铣床第4页/共65页第一节数控机床的加工特点及其应用(2)数控加工中心这类数控机床是在一般数控机床上加装一个刀库和自动换刀装置，构成一种带自动换刀装置的数控机床。图1-3立式加工中心第5页/共65页第一节数控机床的加工特点及其应用图1-4TH6350A型卧式加工中心第6页/共65页第一节数控机床的加工特点及其应用(3)多坐标轴数控机床 有些复杂的工件，例如螺旋桨、飞机发动机叶片曲面等用三坐标数控机床无法加工，于是出现了多坐标轴的数控机床，其特点是控制轴数较多，机床结构比较复杂。(4)金属成形类数控机床如数控冲床、数控折弯机、数控弯管机、数控回转头压力机等。(5)数控特种加工机床如数控线切割机床、数控电火花加工机床、数控激光切割机床等。(6)其他类型的数控机床如数控火焰切割机、数控三坐标测量机等。第7页/共65页第一节数控机床的加工特点及其应用.按机床运动轨迹分类(1)点位控制数控机床点位控制又称为点到点控制。图1-5点位控制加工举例第8页/共65页第一节数控机床的加工特点及其应用图1-6点位运动第9页/共65页第一节数控机床的加工特点及其应用(2)直线控制数控机床直线切削控制又称为平行切削控制。图1-7直线控制加工举例第10页/共65页第一节数控机床的加工特点及其应用(3)轮廓控制的数控机床轮廓控制又称为连续轨迹控制。图1-8同时控制两个坐标的轮廓控制a)控制X、Y坐标b)控制Y、Z坐标和Z、X坐标第11页/共65页第一节数控机床的加工特点及其应用图1-9三坐标联动的数控加工第12页/共65页第一节数控机床的加工特点及其应用图1-10同时控制四个坐标的数控机床第13页/共65页第一节数控机床的加工特点及其应用图1-11五坐标联动的数控加工a)五坐标端铣b)五坐标侧铣.按控制方式分类(1)开环控制数控机床图1-12是典型的开环控制系统。第14页/共65页第一节数控机床的加工特点及其应用图1-12开环控制系统(2)闭环控制数控机床开环控制系统的控制精度不高，主要是没有检测工作台移动的实际位置，也就没有纠正偏差的能力。第15页/共65页第一节数控机床的加工特点及其应用图1-13闭环控制系统(3)半闭环控制数控机床半闭环控制系统框图如图1-14所示，它不是直接检测工作台的位移量，而是采用转角位移检测元件(如光电编码器)，第16页/共65页第一节数控机床的加工特点及其应用测出伺服电动机或丝杠的转角，推算出工作台的实际位移量，反馈到计算机中进行位置比较，用比较的差值进行控制。图1-14半闭环控制系统.按数控系统功能水平分类第17页/共65页第一节数控机床的加工特点及其应用(1)伺服进给类型采用开环、步进电动机进给系统的为低档；中、高档的则采用半闭环或闭环的直流伺服系统或交流伺服系统。(2)联动轴数低档数控机床联动轴数一般不超过2轴；中、高档的则为35轴。(3)主CPU低档数控系统一般采用8bit CPU，中、高档的已经逐步由16bit CPU向32bit CPU过渡，国外一些新的数控系统甚至已选取64bit CPU。(4)内装PLC低档数控系统一般无PLC，中、高档的都有内装PLC。第18页/共65页第一节数控机床的加工特点及其应用(5)分辨率和进给速度分辨率为10m、进给速度在815m/min的为低档，分辨率为1m、进给速度在1524m/min的为中档，分辨率为0.1m、进给速度在15100m/min的为高档。(6)通信能力低档数控系统一般无通信能力；中档的可能有RS-232C或直接数控(简称DNC)接口；高档的还可能有制造自动化协议(简称MAP)通信接口，具有联网功能。第19页/共65页第一节数控机床的加工特点及其应用(7)显示功能低档数控系统一般只有简单的数码管显示或单色CRT字符显示；中档的则具有较齐全的CRT显示，不仅有字符，而且有二维图形、人机对话、状态和自诊断功能等；高档的还可以有三维图形显示、图形编程等功能。三、数控机床的应用1.最适应类1)加工精度要求高，形状、结构复杂，尤其是具有复杂曲线、曲面轮廓的零件，或具有不开敞内腔的盒型或壳体零件。第20页/共65页第一节数控机床的加工特点及其应用2)必须在一次装夹中完成铣、钻、铰、锪或攻螺纹等多道工序的零件。2.较适应类1)价格昂贵，毛坯获得困难，不允许报废的零件。2)在通用机床上加工生产率低，劳动强度大，质量难稳定控制的零件。3)用于改型比较、性能或功能测试的零件(它们要求尺寸一致性好)；多品种、多规格、单件小批量生产的零件。第21页/共65页第一节数控机床的加工特点及其应用图1-15适合数控机床加工的零件3.不适应类第22页/共65页第一节数控机床的加工特点及其应用1)利用毛坯面作为粗基准定位进行加工或定位完全需靠人工找正的零件。2)必须用特定的工艺装备，或依据样板、样件加工的零件或加工的内容。3)需大批量生产的零件。第23页/共65页第二节数控机床的组成及工作原理一、数控机床的组成图1-16数控机床的组成第24页/共65页第二节数控机床的组成及工作原理1.输入装置(1)控制介质输入所谓控制介质就是数控信息的物质载体，通常有穿孔纸带、磁带、磁盘等；相应的输入装置是光电纸带阅读机、录音机、磁盘驱动器等。(2)手工输入利用键盘和显示屏，输入控制机床运动和刀具运动的指令。(3)直接输入存储器从自动编程机上、其他计算机上或网络上，将编制好的加工程序通过通信接口直接输入数控装置的存储器，这是现代数控机床的发展趋势。2.数控装置第25页/共65页第二节数控机床的组成及工作原理图1-17数控装置硬件结构第26页/共65页第二节数控机床的组成及工作原理3.伺服系统(1)驱动装置驱动装置接受数控系统输出的速度控制信号，输出电能驱动电动机。表1-1数控机床中各类驱动电动机的驱动装置(2)执行机构驱动电动机是数控机床伺服系统的执行元件。第27页/共65页第二节数控机床的组成及工作原理Y9.eps()位置、速度检测反馈装置采用闭环控制的数控机床需要利用检测元件进行位置与速度检测，然后反馈给伺服控制系统。4.机床本体5.附加装置二、数控机床的工作原理第28页/共65页第二节数控机床的组成及工作原理图1-18数控机床的工作原理第29页/共65页第二节数控机床的组成及工作原理1.输入2.译码3.数据处理4.插补5.伺服控制6.管理程序三、数控机床的工作方式1.返回参考点方式2.手动输入/自动加工方式3.连续点动方式第30页/共65页第二节数控机床的组成及工作原理4.增量点动方式5.自动加工方式1)将加工程序输入到数控系统的内存中。2)检查和输入程序原点偏置、刀具半径和刀具长度。3)将刀具移动到合适的位置。第31页/共65页第三节数控车床概述一、数控车床的用途和分类1.数控车床的用途2.数控车床的分类(1)按加工零件的基本类型分类1)卡盘式数控车床。2)顶尖式数控车床。(2)按主轴的配置形式分类1)卧式数控车床。2)立式数控车床。(3)按数控系统的功能分类第32页/共65页第三节数控车床概述1)经济型数控车床。2)全功能数控车床。3)车削中心。4)FMC车床。二、数控车床的特点与发展(1)高精度数控车床控制系统的性能不断提高，机械结构不断完善，机床精度日益提高。(2)高效率随着新刀具材料的应用和机床结构的完善，数控车床的加工效率、主轴转速、传动功率不断提高，使得新型数控车床的空转动时间大为缩短。第33页/共65页第三节数控车床概述(3)高柔性 数控车床具有高柔性，适应70%以上的多品种、小批量零件的自动加工。(4)高可靠性随着数控系统的性能提高，数控机床的无故障时间迅速提高。(5)工艺能力强数控车床既能用于粗加工又能用于精加工，可以在一次装夹中完成其全部或大部分工序。(6)模块化设计数控车床的制造采用模块化原则设计。三、数控车床的组成及布局第34页/共65页第三节数控车床概述图1-19CYNCP-320型数控车床的外观1脚踏开关2对刀仪3主轴卡盘4主轴箱 5机床防护门6压力表7对刀仪防护罩8防护罩9对刀仪转臂10操作面板11回转刀架12尾座13滑板14床身第35页/共65页第三节数控车床概述1.数控车床的组成2.数控车床的布局(1)床身和导轨的布局(见图1-20)图1-20数控车床的布局形式a)平床身b)斜床身c)平床身斜滑板d)立床身第36页/共65页第三节数控车床概述1)如图1-20a所示为平床身的布局。2)如图1-20b所示为斜床身的布局。3)如图1-20c所示为平床身斜滑板的布局。(2)刀架的布局刀架作为数控车床的重要部件，其布局形式对机床整体布局及工作性能影响很大。第37页/共65页第四节数控铣床概述一、数控铣床的分类1.按机床主轴的布置形式及机床的布局特点分类(1)数控立式铣床如图1-21所示，数控立式铣床主轴与机床工作台面垂直，工件安装方便，加工时便于观察，但不便于排屑。图1-21数控立式铣床第38页/共65页第四节数控铣床概述(2)数控卧式铣床如图1-22所示，数控卧式铣床的主轴与机床工作台面平行，加工时不便观察，但排屑顺畅。图1-22数控卧式铣床第39页/共65页第四节数控铣床概述(3)数控龙门铣床对于大尺寸的数控铣床，一般采用对称的双立柱结构，保证机床的整体刚性和强度，即数控龙门铣床，有工作台移动和龙门架移动两种形式。图1-23数控龙门铣床第40页/共65页第四节数控铣床概述2.按数控系统的功能分类(1)经济型数控铣床一般采用经济型数控系统，如SIEMENS 802S等，采用开环控制，可以实现三坐标联动。(2)全功能数控铣床采用半闭环控制或闭环控制，数控系统功能丰富，一般可以实现四坐标以上联动，加工适应性强，应用最广泛。(3)高速铣削数控铣床高速铣削是数控加工的一个发展方向，技术已经比较成熟，已逐渐得到广泛的应用。二、数控铣床的工艺范围1.平面类零件第41页/共65页第四节数控铣床概述2.变斜角类零件图1-24平面类零件第42页/共65页第四节数控铣床概述图1-25变斜角类零件3.曲面类(立体类)零件第43页/共65页第四节数控铣床概述图1-26二轴半坐标行切加工曲面第44页/共65页第四节数控铣床概述1)采用三坐标数控铣床进行二轴半坐标控制加工，加工时只有两个坐标联动，另一个坐标按一定行距周期性进给。2)采用三坐标数控铣床三坐标联动加工空间曲面。三、数控铣床的组成图1-27XK5040A型数控立式升降台铣床的布局1底座2强电柜3变压器箱4垂直升降(Z轴)进给伺服电动机5主轴变速手柄和按钮板6床身7数控柜8、11保护开关(控制纵向行程硬限位)9挡铁(用于纵向参考点设定)10操纵台12横向溜板13纵向(X轴)进给伺服电动机14横向(Y轴)进给伺服电动机15升降台16纵向工作台第45页/共65页第四节数控铣床概述(1)床身床身内部布肋合理，具有良好的刚性；底座上设有4个调节螺栓，便于机床调整水平；切削液储液池设在机床座内部。(2)铣头部分铣头部分由有级(或无级)变速箱和铣头两个部件组成。(3)工作台工作台与床鞍支承在升降台较宽的水平导轨上，工作台的纵向进给是由安装在工作台右端的伺服电动机驱动的。第46页/共65页第四节数控铣床概述(4)升降台(横向进给部分)升降台前方装有交流伺服电动机，驱动床鞍作横向进给运动，其传动原理与工作台的纵向进给相同。(5)冷却与润滑装置1)冷却系统。2)润滑系统及润滑方式。第47页/共65页第五节加工中心概述一、加工中心的分类(1)按功能特征分类可分为镗铣、钻削和复合加工中心。1)镗铣加工中心。2)钻削加工中心。3)复合加工中心。(2)按主轴的位置不同分类分卧式、立式和五面加工中心，这是加工中心通常的分类方法。1)卧式加工中心。第48页/共65页第五节加工中心概述图1-28卧式加工中心a)移动工作台式b)固定工作台式第49页/共65页第五节加工中心概述2)立式加工中心。3)五面加工中心。(3)按支承件的不同分类1)龙门式加工中心。2)动柱式加工中心。(4)其他分类1)双刀库加工中心。2)多工位加工中心。二、加工中心的特点及使用过程1.加工中心的特点第50页/共65页第五节加工中心概述1)工序集中。图1-29加工中心的使用过程第51页/共65页第五节加工中心概述2)对加工对象的适应性强。3)加工精度高。4)加工生产率高。5)操作者的劳动强度减轻。6)经济效益高。7)有利于生产管理的现代化。2.加工中心的使用过程三、加工中心的加工对象1.结构形状复杂、普通机床难加工的零件第52页/共65页第五节加工中心概述(1)凸轮类这类零件有各种曲线的盘形凸轮、圆柱凸轮、圆锥凸轮和端面凸轮等。(2)整体类叶轮整体叶轮常见于空气压缩机、航空发动机的压气机、船舶水下推进器等，它除具有一般曲面加工的特点外，还存在许多特殊的加工难点，如通道狭窄，刀具很容易与加工表面和临近曲面产生干涉等。(3)模具类常见的模具有锻压模具、铸造模具、注塑模具及橡胶模具等。2.既有平面又有孔系的零件第53页/共65页第五节加工中心概述(1)箱体类零件箱体类零件很多，其一般要进行多工位孔系及平面加工，精度要求较高，特别是形状精度和位置精度较严格，通常要经过铣、钻、扩、镗、铰、锪、攻螺纹等工步，需要刀具较多，在普通机床上加工难度大，工装套数多，精度不易保证。(2)盘、套、板类零件这类零件端面上有平面、曲面和孔系，径向也常分布一些径向孔，如图1-30所示的十字盘。(3)模具类常见的模具有锻压模具、铸造模具、注塑模具及橡胶模具等。第54页/共65页第五节加工中心概述3.外形不规则的异型零件图1-30十字盘零件第55页/共65页第五节加工中心概述图1-31异型支架第56页/共65页第五节加工中心概述4.加工精度较高的中小批量零件四、加工中心的组成图1-32TH5632型立式加工中心的组成1数控柜 2刀库 3主轴箱4操纵台5驱动电源柜6纵向工作台7滑座8床身9X轴进给伺服电动机10换刀机械手11立柱第57页/共65页第五节加工中心概述1.基础部件2.主轴部件3.数控系统4.自动换刀装置(ATC)第58页/共65页第六节项目训练：选择数控机床一、实训目的与要求1)了解数控机床的种类。2)掌握各种数控机床的工艺范围。3)根据零件图样选择数控机床。二、实训内容1)进一步熟悉数控机床的种类。2)阅读图1-33所示零件的图样，为加工各种零件选择合适的数控机床。3)为图1-33所示零件设计加工步骤。第59页/共65页第六节项目训练：选择数控机床图1-33项目训练零件图a)冲孔凸模b)凸轮第60页/共65页第六节项目训练：选择数控机床图1-33项目训练零件图(续)c)模板第61页/共65页第六节项目训练：选择数控机床B1.eps思考与练习一、单项选择题1.数控机床指的是()。2.CNC是指()。3.数控装置是数控机床()的组成部分。4.数控机床的床身属于数控机床机械结构的()。第62页/共65页第六节项目训练：选择数控机床5.下面哪个特点不是数控机床的特点()。6.()是整个数控系统的核心。7.加工批量小、形状复杂的零件，选用()。8.数控车床的主要机械部件被称为()，它包括底座、床身、主轴箱、进给机构、刀架、尾座等。9.按运动方式，数控机床可分为()。10.按数控系统的控制方式，数控机床分为开环控制数控机床、()、闭环控制数控机床。二、简答题1.简述数控加工的特点。第63页/共65页第六节项目训练：选择数控机床2.数控机床如何分类？3.数控机床主要由哪些部分组成？4.数控车床的主要工艺范围有哪些？5.数控铣床的主要工艺范围有哪些？第64页/共65页感谢您的观看。第65页/共65页