机床数控技术(自制版).ppt

第一章第一章 数控机床概述数控机床概述v数控机床简介数控机床简介v数控机床加工的特点数控机床加工的特点v数控机床的分类数控机床的分类v数控技术的学习方法数控技术的学习方法1-11-1数控机床简介数控机床简介一、概念一、概念 数控机床：采用数控机床：采用数字化信号数字化信号对机床的运动及加工过程对机床的运动及加工过程进行控制的机床，称为数控机床。进行控制的机床，称为数控机床。计算机数控（计算机数控（CNC）：采用存储程序的）：采用存储程序的专用计算机专用计算机来来实现部分或全部基本数控功能，则称为计算机数控。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（加工中心（MC）：具有刀库、自动换刀装置并能对）：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。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二、数控机床的产生和发展 2 2、发展、发展19521952年年 美国美国ParsonsParsons公司和公司和MITMIT三坐标数控立铣床三坐标数控立铣床1 1、产生、产生 机械产品的自身要求机械产品的自身要求 单件、多品种小批量零件约占单件、多品种小批量零件约占80%80%以上以上19551955年年 数控机床进入实用化阶段数控机床进入实用化阶段-复杂曲面加工复杂曲面加工 数控系统采用数控系统采用电子管元件电子管元件-电子管时代电子管时代19591959年年 采用采用晶体管和印制板电路晶体管和印制板电路-第二代数控系统第二代数控系统19651965年年 出现出现小规模集成电路小规模集成电路-第三代数控系统第三代数控系统19701970年年 出现出现小型计算机小型计算机代替专用硬接线装置代替专用硬接线装置 -第四代数控系统（第四代数控系统（CNCCNC系统）系统）19741974年年 以以微处理为核心微处理为核心的数控系统的数控系统 -第五代数控系统（第五代数控系统（MNCMNC系统）系统）3 3、我国、我国19581958年年 起步起步2020世纪世纪6060年代末年代末7070年代初年代初 研制出一些晶体管式数控系统研制出一些晶体管式数控系统2020世纪世纪8080年代初年代初19851985年年 进入实用阶段进入实用阶段1986199019861990年年 数控机床大发展时期数控机床大发展时期19911991年年 300 300多种多种原中捷友谊厂生产中国第一台数控机床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三、数控机床的发展趋势1 1、高可靠性、高可靠性 提高元器件和系统的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提高自诊断及保护功能2 2、高柔性化、高柔性化 柔性：指机床适应加工对象变化的能力柔性：指机床适应加工对象变化的能力3 3、高精度化、高精度化 利用数控系统的补偿功能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热稳定性4 4、高速度化、高速度化机械方面：提高切削速度和减少辅助时间机械方面：提高切削速度和减少辅助时间数控系统：数控系统：CPUCPU录像录像5 5、复合化、复合化工序复合化工序复合化功能复合化功能复合化6 6、制造系统自动化、制造系统自动化FMCFMC：柔性制造单元：柔性制造单元FMSFMS：柔性制造系统：柔性制造系统录像录像1-2 1-2 数控机床的特点数控机床的特点一、数控机床的特点一、数控机床的特点1 1、加工精度高、加工精度高脉冲当量脉冲当量误差可由闭环系统加以控制误差可由闭环系统加以控制制造精度能保证制造精度能保证避免操作者的人为误差避免操作者的人为误差2 2、对加工对象改型的适应性强、对加工对象改型的适应性强加工对象加工对象利用特殊指令实现加工利用特殊指令实现加工改型改型为单件、小批量生产提供便利为单件、小批量生产提供便利3 3、加工生产率高、加工生产率高主轴转速和进给量的范围大主轴转速和进给量的范围大 节省机动时间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节省停机安装调整时间加工精度比较稳定加工精度比较稳定 检验时间短检验时间短工序的复合化工序的复合化 减少半成品周转时间减少半成品周转时间零件的加工时间零件的加工时间=机动时间机动时间+辅助时间辅助时间4 4、减轻操作者的劳动强度、减轻操作者的劳动强度5 5、良好的经济效益、良好的经济效益使用数控机床使用数控机床节省划线工时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 节省工艺装备费用节省工艺装备费用加工精度稳定加工精度稳定 减少废品率减少废品率一机多用一机多用减少厂房面积减少厂房面积减少建厂投资成本减少建厂投资成本6 6、有利于现代化管理、有利于现代化管理二、数控机床的不足二、数控机床的不足1 1、提高了起始阶段的投资、提高了起始阶段的投资2 2、增加了电子设备的维护、增加了电子设备的维护3 3、对操作人员的技术水平要求较高、对操作人员的技术水平要求较高三、数控机床的应用范围三、数控机床的应用范围1 1、单件、多品种、小批量的生产零件、单件、多品种、小批量的生产零件2 2、形状复杂，加工精度较高的零件、形状复杂，加工精度较高的零件3 3、需进行多种工序集中加工的零件、需进行多种工序集中加工的零件4 4、价格昂贵、不允许报废的零件、价格昂贵、不允许报废的零件5 5、需要频繁改型的零件、需要频繁改型的零件6 6、新产品的试制零件、新产品的试制零件7 7、需要最少生产周期的急需件、需要最少生产周期的急需件1-31-3数控机床的分类数控机床的分类一、按加工工艺方法分类一、按加工工艺方法分类1 1、普通数控机床、普通数控机床与普通机床的区别：加工复杂形状的零件与普通机床的区别：加工复杂形状的零件2 2、数控加工中心、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。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：与一般数控机床的区别：u减少机床台数，便于管理。减少机床台数，便于管理。v减少定位误差减少定位误差w工序集中，减少辅助时间，提高生产率工序集中，减少辅助时间，提高生产率x减少专用工夹具数量减少专用工夹具数量3 3、多坐标数控机床、多坐标数控机床4 4、计算机群控（、计算机群控（DNCDNC）读带机读带机通用计算机通用计算机接口装置接口装置数控装置数控装置1 1机床机床1 1数控装置数控装置2 2数控装置数控装置m m机床机床2 2机床机床m m存储装置存储装置CRTCRT显示及打印机显示及打印机特点：数控装置控制的轴数较多，机床结构也比特点：数控装置控制的轴数较多，机床结构也比 较复杂。较复杂。五五轴轴数数控控铣铣床床二、按控制运动方式分类二、按控制运动方式分类特点：特点：数控装置只能控制点与点的精确定位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、坐标镗床使用于钻床、冲床、坐标镗床ZYX1 1、点位控制数控机床、点位控制数控机床录像录像2 2、直线控制数控机床、直线控制数控机床特点：特点：控制两相关点的位置，还要控制两相关点之间控制两相关点的位置，还要控制两相关点之间 的移动速度和路线的移动速度和路线 路线由与各个轴线平行的直线段组成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、数控加工中心使用于简易数控车、数控镗铣床、数控加工中心3 3、轮廓控制数控机床、轮廓控制数控机床特点：特点：数控装置能够同时对两个或两个以上的坐标数控装置能够同时对两个或两个以上的坐标 轴进行连续控制轴进行连续控制 加工复杂形状零件加工复杂形状零件 使用于数控车床、数控铣床、数控磨床使用于数控车床、数控铣床、数控磨床录像录像三、按伺服系统的不同分类三、按伺服系统的不同分类1 1、开环数控机床、开环数控机床特点：特点：没有位置检测反馈和校正控制装置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速度和加工精度低，其精度取决于伺服系统 的性能的性能 成本低，适用于中、小型数控机床成本低，适用于中、小型数控机床 数控装置数控装置驱动电路驱动电路步进电动机步进电动机工作台工作台指令脉冲指令脉冲齿轮箱齿轮箱=t360i2 2、闭环数控机床、闭环数控机床特点：特点：e=0，工作台停止，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）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适用于精度要求高的大型和精密机床 数控装置数控装置位置比较位置比较 电路电路 伺服伺服电动机电动机工作台工作台指令脉冲指令脉冲齿轮箱齿轮箱速度控制速度控制 电路电路 测量装置测量装置检测元件检测元件测速元件测速元件3 3、半闭环数控机床、半闭环数控机床特点：特点：检测丝杠或电动机轴旋转角位移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 精度低于闭环系统精度低于闭环系统 系统调试较容易，稳定性也较好系统调试较容易，稳定性也较好 数控装置数控装置位置比较位置比较 电路电路 伺服伺服电动机电动机工作台工作台指令脉冲指令脉冲齿轮箱齿轮箱速度控制速度控制 电路电路 测量装置测量装置检测元件检测元件测速元件测速元件四、按所用数控装置类型分类四、按所用数控装置类型分类1 1、硬件式数控机床（、硬件式数控机床（NCNC机床）机床）组成：晶体管和集成电路组成：晶体管和集成电路特点：通用性、灵活性差，制造周期长、成本高特点：通用性、灵活性差，制造周期长、成本高2 2、软件式数控机床（、软件式数控机床（CNCCNC机床）机床）组成：采用小型或微型计算机，加上通用或专用大规模组成：采用小型或微型计算机，加上通用或专用大规模 集成电路集成电路特点：很高柔性特点：很高柔性五、按加工方式分类五、按加工方式分类1 1、金属切削类数控机床、金属切削类数控机床 1 1）数控车床（）数控车床（NC LatheNC Lathe）。）。2 2）数控铣床（）数控铣床（NC Milling MachineNC Milling Machine）。）。3 3）加工中心（）加工中心（Machine CenterMachine Center）。）。4 4）数控钻床（）数控钻床（NC Drilling MachineNC Drilling Machine）。）。5 5）数控镗床（）数控镗床（NC Boring MachineNC Boring Machine）。）。6 6）数控齿轮加工机床（）数控齿轮加工机床（NC Gear Holling MachineNC Gear Holling Machine）。）。7 7）数控平面磨床（）数控平面磨床（NC Surface Grinding Machine NC Surface Grinding Machine）。）。六、按功能方式分类六、按功能方式分类高、中、低档三类高、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、价格低的组成数控系统和其它功能简单、价格低的 数控系统数控系统4 4、其它类型数控机床、其它类型数控机床2 2、金属成型类数控机床、金属成型类数控机床1 1）数控电火花加工机床（）数控电火花加工机床（NC Diesinking Electric NC Diesinking Electric Discharge MachineDischarge Machine）。）。2 2）数控线切割机床（）数控线切割机床（NC Wire Electric Discharge NC Wire Electric Discharge MachineMachine）。）。3 3）数控激光加工机床（）数控激光加工机床（NC Laser Beam MachineNC Laser Beam Machine）。）。3 3、数控特种加工机床、数控特种加工机床数控剪板机数控剪板机数控折弯机数控折弯机数控电火花线切割机数控电火花线切割机录像录像三三坐坐标标测测量量机机1-4 1-4 数控的学习方法数控的学习方法