7第七章 数控机床7.ppt

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1、第七章第七章 数控机床数控机床 目录o第一节概述 o第二节 数控机床的分类o第三节 数控机床的工作原理o第四节 数控机床的机械结构o第五节 数控机床的选用原则o第六节 典型的数控机床o第七节 数控编程第一节第一节 概述概述 数字控制（Numerical Control-NC）技术，简称为数控技术 数控机床是一种装了程序控制系统的机床。如何回答？如何回答？数控机床的发展趋势 n高速化、高精度化 n智能化、信息化 n数控系统开放化 第一节第一节 概述概述 第二节第二节 数控机床的分类数控机床的分类o按照能控制刀具与工件间相对运动的轨迹分类o点位控制 o轮廓控制按照加工方式分类按照加工方式分类o金属

2、切削类数控车、钻、铣床、镗、磨床和加工中心o金属成型数控折弯机、弯管机等o特种加工数控线切割、电火花加工和激光切割机o其他数控火焰切割机床、三坐标测量机第二节第二节 数控机床的分类数控机床的分类按驱动系统的控制方式按驱动系统的控制方式o开环控制（open loop control）o闭环控制（closed loop control）驱动器驱动器步进电机步进电机机床工作台机床工作台位置比较位置比较速度控制伺服电机机床工作台速度反馈速度反馈位置反馈位置反馈半闭环控制（semi-closed loop control）位置比较位置比较速度控制伺服电机机床工作台速度反馈速度反馈位置反馈位置反馈按驱动系

3、统的控制方式按驱动系统的控制方式第三节第三节 数控机床的工作原理数控机床的工作原理o数控机床的组成数控机床的组成 o数控机床一般由控制介质、数控装置、伺服系统、测量反馈装置和机床主机组成。主轴电机主轴电机机床机床进给电机进给电机位置检测位置检测程序程序INPUTOUTPUTCNCPLC速度控制主轴控制第四节第四节 数控机床的机械结构数控机床的机械结构 o对数控机床机械结构提出的要求 o高刚度 o高抗振性 o减少机床的热变形 o提高进给运动的动态性能和定位精度 数控机床的总体布局 o框架式对称结构 第四节第四节 数控机床的机械结构数控机床的机械结构 无悬伸工作台结构 第四节第四节 数控机床的机械

4、结构数控机床的机械结构 主传动系统及主轴部件 o带有变速齿轮的主传动 o通过带传动的主传动 o主轴直接驱动 o电主轴单元o主轴轴承 o滚动轴承,滚珠轴承、空气静压轴承、液体动静压轴承和磁悬浮轴承 第四节第四节 数控机床的机械结构数控机床的机械结构 进给传动系统 o数控机床进给系统的机械传动机构是指将电动机的旋转运动变为工作台或刀架的运动的整个机械传动链o包括齿轮传动副、丝杠螺母副（或蜗杆蜗轮副）等以及它们的支承部件（轴承座等）。第四节第四节 数控机床的机械结构数控机床的机械结构 床身 o机床的床身是整个机床的基础支承件，一般用来放置导轨、主轴相等重要部件 o应有足够的静刚度，较高的刚度重量比。

5、应有较好的动态特性。好的动态特性需要足够的动刚度和合适的阻尼，使机床有较高的抵抗变形的能力，有较高的固有频率，远离激振频率，避免发生共振及因薄壁振动而产生噪声。应具有较好的热稳定性。第四节第四节 数控机床的机械结构数控机床的机械结构 封闭的框形截面加筋板结构 o控车床床身截面 第四节第四节 数控机床的机械结构数控机床的机械结构 数控机床的导轨 o机床导轨的功用是支承和导向，运动部件在外力作用下沿着床身、立柱、横梁等支承件上的导轨面准确地沿一定方向运动。与运动部件联成一体的导轨叫动导轨，与支承件联成一体的导轨称为支承导轨 第四节第四节 数控机床的机械结构数控机床的机械结构 导轨基本类型o按运动轨

6、迹分直线运动导轨和圆周运动导轨；o按工作性质分主运动导轨、进给运动导轨、调整位置用导轨；o按摩擦性质分为滑动导轨和滚动导轨。滑动导轨中有普通滑动导轨、贴塑导轨、液体动静压导轨、气体静压导轨。o数控机床常用贴塑导轨、液体静压导轨和滚动导轨。第四节第四节 数控机床的机械结构数控机床的机械结构 第五节第五节 数控机床的选用原则数控机床的选用原则 数控机床选用前方案比较与效益分析数控机床选用前方案比较与效益分析 o数数控控机机床床额额外外投投资资回回收收期期T T按按下下式式计计算算：T T数数控控机机床床额额外投资回收期（年）；外投资回收期（年）；Ya数控机床投资费（元）；Yb普通机床投资费（元）；

7、Ka 数控机床加工的年工艺成本（元/年）；Kb普通机床加工的年工艺成本（元/年）；Za数控机床的年折旧费（元/年）；Zb普通机床的年折旧费（元/年）；Y数控机床额外投资额（元）；k数控机床加工年工艺成本节省额（元/年）；Z数控机床额外年折旧费提取额（元/年）。二、确定典型加工零件二、确定典型加工零件 o一种机床的性能与使用范围是有限的，只有在一定的条件下，加工一定种类、一定工艺内容的工件才能达到最佳效果。o要求在保证加工质量的前提下，资金投入少，生产周期短。o选购数控机床首先必须确定用户所要加工的典型零件。第五节第五节 数控机床的选用原则数控机床的选用原则 数控机床规格的选择数控机床规格的选择

8、 o数控机床的规格应根据确定的典型零件来选择。o数控机床的主要规格选择反映在数控坐标的行程和主轴电机功率方面。o数控坐标的行程范围反映机床能容纳工件的大小和加工时间；o主轴电机功率反映机床的切削能力，即生产率。o对加工中心、数控铣床和镗床，其三个基本直线坐标反映机床允许的加工空间，一般情况下加工件的轮廓尺寸应在机床的加工空间范围以内，机床工作台面的大小也基本确定了加工空间。第五节第五节 数控机床的选用原则数控机床的选用原则 机床精度的选择机床精度的选择 o选择机床的精度等级，应根据典型零件关键部位加工精度的要求来确定。o数控机床的定位精度和重复定位精度综合反映了该轴各运动部件的综合精度 第五节

9、第五节 数控机床的选用原则数控机床的选用原则 数控系统的选择数控系统的选择 根据数控机床的性能合理地选择数控系统的功能。第五节第五节 数控机床的选用原则数控机床的选用原则 第六节第六节 加工中心加工中心 o立式加工中心和卧式加工中心。o立式加工中心的主轴在空间处于垂直位置，卧式加工中心主轴在空间处于水平位置。主轴可作垂直和水平转换的，称为立卧式加工中心或五面加工中心，也称复合加工中心。o按加工中心立柱的数量分，有单柱式和双柱式（龙门式）。o按加工中心运动坐标数和同时控制的坐标数分为几轴几联动。几轴是指加工中心具有的运动坐标数，联动是指控制系统可以同时控制运动的坐标数，从而实现刀具相对工件的位置

10、和速度控制。一加工中心分类及功能一加工中心分类及功能二、加工中心的主要部件二、加工中心的主要部件 主轴结构第六节第六节 加工中心加工中心 三、自动三、自动换刀装置换刀装置 o自动换刀装置具有根据工艺要求自动更换所需刀具的功能，它是加工中心的重要组成部分。第六节第六节 加工中心加工中心 四、加工四、加工中心自动换刀装置的主要类型中心自动换刀装置的主要类型 o转塔头方式转塔头方式 o多主轴方式多主轴方式o刀库式自动换刀装置刀库式自动换刀装置 加工中心多采用这种换刀装置。o刀库刀库o刀库的功能是存储加工工序所需的各种刀具。盘式和链式。第六节第六节 加工中心加工中心 数控机床的坐标系o坐标与运动方向命名原则：刀具移动，工件静止。刀具总是相对静止的，工件作移动。标准坐标系第七节第七节 数控编程数控编程运动方向的确定oA、B、C 坐标轴 以三个直线运动坐标轴或与它们相互平行的坐标轴为中心旋转的坐标轴分别称为ABC坐标轴，它们的旋转方向根据右手定则来确定。第七节第七节 数控编程数控编程