数控机床【精品】课件.ppt
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1、数 控 机 床(5454学时学时)课程教学辅导课程教学辅导、课程教学大纲说明、课程教学大纲说明 一、课程性质、目的和任务一、课程性质、目的和任务 1 1、课程性质、课程性质 数控机床作为数控技术专业数控机床作为数控技术专业的专业必修课的专业必修课,对于培养该专业学生掌对于培养该专业学生掌握数控技术的核心技术有极其重要的握数控技术的核心技术有极其重要的作用。作用。、课程教学大纲说明、课程教学大纲说明 以数控机床的机械结构为基础以数控机床的机械结构为基础,以数控车床、数控铣床、加工中心、以数控车床、数控铣床、加工中心、电加工机床为典型数控机床电加工机床为典型数控机床,对其对其结构、使用方法等进行学
2、习结构、使用方法等进行学习,同时同时对数控机床的电气部分、日常维护、对数控机床的电气部分、日常维护、调试验收等内容也进行学习调试验收等内容也进行学习,为全为全面掌握数控机床打下良好的基础面掌握数控机床打下良好的基础。、课程教学大纲说明、课程教学大纲说明 2 2、目的和任务、目的和任务 培养学生五种基本能力和多培养学生五种基本能力和多种分析、思维能力和工程文化素种分析、思维能力和工程文化素质。质。多种分析思维能力多种分析思维能力:对数控机床进行分类和评价对数控机床进行分类和评价的能力、对数控机床各种结构布的能力、对数控机床各种结构布局进行分析和评价的能力、对机局进行分析和评价的能力、对机床进行选
3、择和与工件加工进行匹床进行选择和与工件加工进行匹配的能力等。配的能力等。、课程教学大纲说明、课程教学大纲说明、课程教学大纲说明、课程教学大纲说明 工程文化素质工程文化素质:认真负责、严谨细致的工作认真负责、严谨细致的工作态度和工作作风。态度和工作作风。、课程教学大纲说明、课程教学大纲说明 使学生达到既具有工程基础使学生达到既具有工程基础又有较高的工程文化素质又有较高的工程文化素质,既有丰既有丰富的数控机床基础知识、基本理富的数控机床基础知识、基本理论论,又有较强的分析思维能力又有较强的分析思维能力,能能够合理地选择、评价数控机床。够合理地选择、评价数控机床。为今后在工作中进行数控机床的为今后在
4、工作中进行数控机床的选用、调试、操作、日常维护和选用、调试、操作、日常维护和一般故障的检修打下坚实基础。一般故障的检修打下坚实基础。、课程教学大纲说明、课程教学大纲说明三、课程教学要求的层次三、课程教学要求的层次1.了解了解:要求对有关教学内容有一般要求对有关教学内容有一般的了解。的了解。2.掌握掌握:要求掌握有关内容的基本概要求掌握有关内容的基本概念、基本理论、基本方法念、基本理论、基本方法,并能在并能在掌握的基础上对相关问题进行分掌握的基础上对相关问题进行分析和判断析和判断,得出正确结论。得出正确结论。、课程教学大纲说明、课程教学大纲说明3.熟练掌握熟练掌握:对于今后实际工作中需对于今后实
5、际工作中需要应用的重要内容要应用的重要内容,要求熟练掌握。要求熟练掌握。这些内容这些内容,不仅要深入理解不仅要深入理解,还能还能够应用所学的知识解决实际工程够应用所学的知识解决实际工程问题。问题。、各章讲述要点、各章讲述要点二、教学内容二、教学内容1数控机床的基本概念数控机床的基本概念2数控机床的基本工作原理数控机床的基本工作原理3数控机床的基本组成数控机床的基本组成4数控机床的分类数控机床的分类 5数控加工的特点数控加工的特点6数控机床的适用范围数控机床的适用范围7.数控机床的发展历程和方向数控机床的发展历程和方向三、重点与难点三、重点与难点 重点是数控机床的基本概念、重点是数控机床的基本概
6、念、组成、分类。组成、分类。2、数控机床的基本组成、数控机床的基本组成 反馈装置反馈装置伺服系统伺服系统辅助装置辅助装置控制介质控制介质机机 床床数数控控系系统统位置检测位置检测速度检测速度检测3、数控机床的分类、数控机床的分类(1)(1)按数控机床伺服系统分类按数控机床伺服系统分类开环数控系统开环数控系统 全闭环数控系统全闭环数控系统半闭环数控系统半闭环数控系统(2)(2)按数控机床运动轨迹分类按数控机床运动轨迹分类 点位控制数控机床点位控制数控机床直线控制数控机床直线控制数控机床轮廓控制数控机床轮廓控制数控机床 知识点知识点:可控轴数和联动轴数可控轴数和联动轴数 4、数控机床特点及应用范围
7、、数控机床特点及应用范围特点特点:精度、高效率、高速度、高精度、高效率、高速度、高刚性、高柔性、高自动化刚性、高柔性、高自动化数控机床是为了解决单件、小批数控机床是为了解决单件、小批量、精度高、形状复杂的零件加量、精度高、形状复杂的零件加工的自动化要求而产生的。工的自动化要求而产生的。5、数控机床的发展历程和发展方向、数控机床的发展历程和发展方向突破传统机床结构的最新一代的数突破传统机床结构的最新一代的数控机床控机床:并联机床并联机床(虚轴机床虚轴机床)。发展方向发展方向:(1)高速度与高精度化高速度与高精度化(2)多功能化多功能化(3)智能化智能化(4)高的可靠性高的可靠性第二章第二章 数控
8、机床的机械结构数控机床的机械结构 一、目的与要求一、目的与要求 对数控机床的主要部件及其功对数控机床的主要部件及其功能加以阐述能加以阐述,使学习者进一步了解使学习者进一步了解数控机床的机械结构数控机床的机械结构,为后续学习为后续学习各种典型数控机床打好基础。使学各种典型数控机床打好基础。使学生掌握数控机床机械结构的组成和生掌握数控机床机械结构的组成和二、教学内容二、教学内容1数控机床机械结构组成及特点数控机床机械结构组成及特点2数控机床的主传动系统数控机床的主传动系统3数控机床进给传动系统数控机床进给传动系统4数控机床的导轨数控机床的导轨5数控机床的工作台数控机床的工作台6数控机床的位置检测装
9、置数控机床的位置检测装置7数控机床的自动换刀装置数控机床的自动换刀装置8数控机床的辅助装置数控机床的辅助装置三、重点与难点三、重点与难点 重点是数控机床机械结构组重点是数控机床机械结构组成及特点成及特点,主传动系统、进给传动主传动系统、进给传动系统的组成、特点、作用。难点系统的组成、特点、作用。难点是主要部件的工作原理。是主要部件的工作原理。u主要特点主要特点1)高的静、动刚度高的静、动刚度2)良好的抗振性能良好的抗振性能3)良好的热稳定性良好的热稳定性4)高的灵敏度高的灵敏度5)高效化装置、高人性化操作高效化装置、高人性化操作2 2、数控机床的主传动系统、数控机床的主传动系统 u作用作用:产
10、生不同的主轴切削速度以产生不同的主轴切削速度以满足不同的加工条件要求。满足不同的加工条件要求。u组成组成:主要包括电动机、传动系统主要包括电动机、传动系统和主轴部件。和主轴部件。u特点特点:(1)转速高、功率大转速高、功率大(2)变速范围宽变速范围宽 (3)主轴变换迅速可靠主轴变换迅速可靠(4)主轴组件的耐磨性高主轴组件的耐磨性高u变速方式变速方式:(1)带有变速齿轮的主传动带有变速齿轮的主传动(2)通过带传动的主传动通过带传动的主传动(3)用两个电动机分别驱动主轴用两个电动机分别驱动主轴(4)由调速电动机直接驱动的主传由调速电动机直接驱动的主传动动(5)内装式电主轴内装式电主轴 u主轴部件主
11、轴部件 :(1)主轴轴承配置形式主轴轴承配置形式 (2)主轴的润滑与冷却主轴的润滑与冷却 作用作用:是控制主轴发热是控制主轴发热,保证主轴正常工保证主轴正常工作的必要手段。作的必要手段。(3)主轴准停装置主轴准停装置 作用作用:又称主轴定位功能。即当主轴停止又称主轴定位功能。即当主轴停止时时,控制其停于固定的位置控制其停于固定的位置,这是自动换这是自动换刀所必须的功能。刀所必须的功能。u 高速主轴单元高速主轴单元 高速主轴单元的类型主要有高速主轴单元的类型主要有电主轴和气动主轴。电主轴和气动主轴。3 3、数控机床进给传动系统、数控机床进给传动系统 u作用作用:负责接受数控系统发出的负责接受数控
12、系统发出的脉冲指令脉冲指令,并经放大和转换后并经放大和转换后驱动机床运动执行件实现预期驱动机床运动执行件实现预期的运动。的运动。图示进给传动系统示意图1-滚珠丝杠 2-滚珠螺母 3-滚动直线导轨 4-工作台 5-支承轴承 6-连轴器 7-伺服电动机 8-床身u数控机床对进给系统的要求数控机床对进给系统的要求:1)运动件间的摩擦阻力小运动件间的摩擦阻力小2)消除传动系统中的间隙消除传动系统中的间隙3)传动系统的精度和刚度高传动系统的精度和刚度高4)减少运动惯性减少运动惯性,具有适当的阻尼具有适当的阻尼u 传动齿轮副传动齿轮副 消除齿轮传动间隙的措施消除齿轮传动间隙的措施:(1)刚性调整法刚性调整
13、法 1)偏心轴套调整法偏心轴套调整法;2)锥度齿轮调整法。锥度齿轮调整法。(2)柔性调整法柔性调整法 1)轴向压簧调整法轴向压簧调整法;2)周向弹簧调整法。周向弹簧调整法。u滚珠丝杠螺母副滚珠丝杠螺母副作用作用:是将旋转运动转换为直线运动。是将旋转运动转换为直线运动。特点特点:传动效率高、摩擦损失小传动效率高、摩擦损失小;通过预通过预紧可消除间隙紧可消除间隙,提高传动刚度提高传动刚度;但制但制造成本高造成本高,不能自锁。不能自锁。u轴向间隙的调整轴向间隙的调整:为了保证滚珠丝杠反向传动精为了保证滚珠丝杠反向传动精度和轴向刚度度和轴向刚度,必须消除滚珠丝杠螺必须消除滚珠丝杠螺母副的传动间隙。母副
14、的传动间隙。u滚珠丝杠的支承与制动滚珠丝杠的支承与制动:滚珠丝杠螺母副运动具有可逆滚珠丝杠螺母副运动具有可逆性性,不能自锁不能自锁,立式使用时应增加制立式使用时应增加制动装置。动装置。4、数控机床导轨、数控机床导轨 u作用作用:对运动部件起支承和导向作用对运动部件起支承和导向作用。u数控机床对导轨的基本要求数控机床对导轨的基本要求:1)1)导向精度高导向精度高 2)2)耐磨性能好耐磨性能好 3)3)足够的刚度足够的刚度 4)4)良好的摩擦特性良好的摩擦特性 5)5)工艺性好工艺性好 u类型与特点类型与特点:滑动导轨滑动导轨;滚动导轨滚动导轨;静压导轨。静压导轨。6、数控机床的位置检测装置、数控
15、机床的位置检测装置 u作用作用:构成闭环系统。精度直接影响数控机床的构成闭环系统。精度直接影响数控机床的定位精度和加工精度。定位精度和加工精度。u分类分类 :根据运动型式分为回转型和直线型检测装置。根据运动型式分为回转型和直线型检测装置。直线型位置直线型位置检测装置用来检测运动部件的直线位移量。检测装置用来检测运动部件的直线位移量。旋转型位置旋转型位置检测装置用来检测回转部件的转动位移量。检测装置用来检测回转部件的转动位移量。u光栅光栅 分类分类:长光栅长光栅(光栅尺光栅尺)和圆光栅。和圆光栅。特点特点:响应速度快响应速度快,精度高。精度高。应用应用:高精度数控机床。高精度数控机床。u旋转变压
16、器旋转变压器 作用作用:一种常用的转角检测元件。一种常用的转角检测元件。7、数控机床的自动换刀装置数控机床的自动换刀装置 8 8、数控机床的辅助装置数控机床的辅助装置u数控机床液压和气压装置数控机床液压和气压装置u自动排屑装置自动排屑装置u工件自动交换系统工件自动交换系统第三章第三章 数控机床电气数控机床电气控制系统控制系统一、目的与要求一、目的与要求 使学生掌握数控机床电气控制使学生掌握数控机床电气控制系统的组成及其各部分的作用、特系统的组成及其各部分的作用、特点、选型。点、选型。二、教学内容二、教学内容1数控机床电气控制系统概述数控机床电气控制系统概述 2数控系统的功能和特点数控系统的功能
17、和特点3数控系统的插补原理数控系统的插补原理4典型数控系统及其应用典型数控系统及其应用5数控机床上的可编程控制器数控机床上的可编程控制器6伺服系统伺服系统三、重点与难点三、重点与难点 重点是数控系统的基本组成重点是数控系统的基本组成,PLC在数控机床上的作用在数控机床上的作用;难点是难点是数控系统的插补原理和伺服驱动电数控系统的插补原理和伺服驱动电动机的选型方法。动机的选型方法。1、数控机床电气控制系统的概述、数控机床电气控制系统的概述u组成组成 :人机界面、数字控制以及机床逻辑人机界面、数字控制以及机床逻辑控制控制(顺序控制顺序控制)。u数控系统是数控机床的核心。数控系统是数控机床的核心。u
18、数控机床的控制可分为两大部分数控机床的控制可分为两大部分:一部分是坐标轴运动的位置一部分是坐标轴运动的位置 控制控制,另一部另一部分是数控机床加工过程的顺序控制。分是数控机床加工过程的顺序控制。四、考核点四、考核点2、数控系统的功能和特点、数控系统的功能和特点u主要特点主要特点:1)具有灵活性具有灵活性2)具有通用性具有通用性3)较强的环境适应性较强的环境适应性4)复杂、高效的数控功能复杂、高效的数控功能5)高可靠性高可靠性6)完善的输入完善的输入/输出通道输出通道7)易于实现机电一体化易于实现机电一体化u主要功能主要功能 :1)控制功能控制功能 2)准备功能和辅助功能准备功能和辅助功能3)点
19、位与连续移动功能点位与连续移动功能4)插补功能插补功能5)固定循环加工功能固定循环加工功能6)进给功能进给功能7)主轴速度控制功能主轴速度控制功能8)刀具管理功能刀具管理功能9)补偿功能补偿功能10)人机对话功能人机对话功能11)程序编制功能程序编制功能12)输入、输出和通信功能输入、输出和通信功能13)自诊断功能自诊断功能u 数控系统的插补原理数控系统的插补原理分类分类:基准脉冲插补和数据采样插补两大类。基准脉冲插补和数据采样插补两大类。逐点比较插补法逐点比较插补法:是以折线来逼近直线或圆弧曲线是以折线来逼近直线或圆弧曲线,它与它与给定的直线或圆弧之间的最大误差不给定的直线或圆弧之间的最大误
20、差不超过一个脉冲当量。超过一个脉冲当量。3、数控机床上的可编程控制器、数控机床上的可编程控制器(PLC)u作用作用:代替数控机床上的继电器逻辑代替数控机床上的继电器逻辑,完成逻辑控制。完成逻辑控制。u数控机床用数控机床用PLCPLC可分为两类可分为两类:内装型和独立型。内装型和独立型。PLC处于处于CNC和和MT之间之间,对对NC侧和侧和MT侧的输入、输出信号进行处理。侧的输入、输出信号进行处理。4、关于数控伺服系统、关于数控伺服系统 u作用作用:伺服系统是把数控信息转化为机伺服系统是把数控信息转化为机床进给运动的执行机构。床进给运动的执行机构。u常用伺服电机常用伺服电机:步进电机、直流伺服电
21、机、交流步进电机、直流伺服电机、交流伺服电机。伺服电机。u伺服电机选型伺服电机选型 伺服电机选型要根据机床的伺服电机选型要根据机床的设计性能指标设计性能指标,以及机床实际应用以及机床实际应用条件条件,来选择合适的伺服电机。同来选择合适的伺服电机。同时需要考虑该电机的过载能力和时需要考虑该电机的过载能力和过载的条件过载的条件,并且要考虑机床传动并且要考虑机床传动系统的丝杠与伺服电机转子的惯系统的丝杠与伺服电机转子的惯量匹配。量匹配。第四章第四章 典型数控机床典型数控机床一、目的与要求一、目的与要求 掌握典型数控机床的特点、分掌握典型数控机床的特点、分类和工艺使用范围类和工艺使用范围,掌握典型数控
22、掌握典型数控机床的基本构成及布局形式机床的基本构成及布局形式,了解了解典型数控机床的主要技术参数和精典型数控机床的主要技术参数和精度指标。度指标。二、教学内容二、教学内容1数控车床数控车床2数控铣床数控铣床3数控加工中心数控加工中心4并联机床并联机床5数控电加工机床数控电加工机床三、重点与难点三、重点与难点 重点是数控车床、数控铣床、重点是数控车床、数控铣床、加工中心的特点、分类、工艺使用加工中心的特点、分类、工艺使用范围范围,基本构成及典型布局形式基本构成及典型布局形式;难难点是数控机床的结构布局原理点是数控机床的结构布局原理,电电加工机床主要部件的工作原理。加工机床主要部件的工作原理。1
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