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1、單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),*,第一節(jié),數(shù)控機(jī)床的基本概念,定義,：數(shù)控機(jī)床,（,Numerical Control Machine Tools,）,是采用數(shù)字技術(shù)形式控 制的機(jī)床。,1,數(shù)控機(jī)床的定義,即凡是用數(shù)字化的代碼將加工過(guò)程中所需的各種,操作,和,步驟,以及刀具與工件之間的,相對(duì)位移,等信息用數(shù)字化的,指令,(,記錄在程序介質(zhì)上,),表示出來(lái),，,并,送入計(jì)算機(jī)或數(shù)控系統(tǒng)經(jīng)過(guò)譯碼、運(yùn)算及處理，控制機(jī)床的刀具與工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，加工出所需工件的一類(lèi)機(jī)床即為,數(shù)控,(NC),機(jī)床,。,1)40,年代后期，美,John T.Parson

2、s,提出了數(shù)控機(jī)床構(gòu)想設(shè)想通過(guò)控制機(jī)床的微小增量運(yùn)動(dòng)來(lái)加工機(jī)翼曲面 即用記錄有坐標(biāo)位置的數(shù)據(jù)的穿孔卡來(lái)控制機(jī)床的動(dòng)作，以實(shí)現(xiàn)曲線(xiàn)、曲面的加工。隨后美國(guó)空軍投入大量軍費(fèi)給,MIT,伺服機(jī)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室。,2),1952,年,MIT,第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床樣機(jī)研制成功,1953,年 開(kāi)始應(yīng)用初步應(yīng)用,MIT,開(kāi)發(fā)了,APT,編程系統(tǒng),3),飛機(jī)制造企業(yè)對(duì)數(shù)控機(jī)床需求的發(fā)展起了推動(dòng)作用。,飛機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,、,精度要求高,、大量,復(fù)雜曲面形狀零件,、,產(chǎn)量小、轉(zhuǎn)型快，,其生產(chǎn)特點(diǎn)決定了其急需,NC,設(shè)備，,從而為數(shù)控機(jī)床的發(fā)展應(yīng)用提供了機(jī)遇。,2,、數(shù)控機(jī)床產(chǎn)生的歷史背景,3.,數(shù)控技術(shù),(NUMERICAL CON

3、TROL,）,：,1),概念,:,以數(shù)字化信息實(shí)現(xiàn)控制的應(yīng)用技術(shù),3),數(shù)控系統(tǒng)對(duì)機(jī)床控制的類(lèi)別,:,2),分類(lèi),:,硬件數(shù)控技術(shù)：以硬件作為控制器,計(jì)算機(jī)控制,(CNC):,以計(jì)算機(jī)作為控制器,靠硬件完成運(yùn)算,;,功能簡(jiǎn)單,;,存儲(chǔ)量小,靠軟件完成運(yùn)算,;,功能強(qiáng),;,存儲(chǔ)量大,數(shù)字控制,:,進(jìn)給傳動(dòng)控制，即對(duì)刀具、工作臺(tái)的運(yùn)行的,順序、位移量度以至速度實(shí)現(xiàn)控制。,順序控制,:,換刀、主軸調(diào)速、冷卻液關(guān)啟、工作臺(tái)限位等,4.,數(shù)控機(jī)床的優(yōu)點(diǎn),：,傳統(tǒng)機(jī)械式自動(dòng)機(jī)床、仿形機(jī)床的缺點(diǎn)：,1,）需要輔助工裝,自動(dòng)機(jī)床,需要制作凸輪、擋塊等輔助裝置,仿形機(jī)床,需要制作標(biāo)準(zhǔn)零件,2,）加工過(guò)程是模擬量

4、傳遞,3,）加工精度低,當(dāng)加工對(duì)象變化時(shí)，只需重新編制程序,數(shù)控機(jī)床與仿形機(jī)床相比顯著優(yōu)點(diǎn)：,4,）加工零件變更需重新準(zhǔn)備輔助裝置,4).,有利于實(shí)現(xiàn)管理和機(jī)械加工的自動(dòng)化。,2).,可以提高生產(chǎn)效率，一般可提高加工效率,35,倍；,3).,適合于復(fù)雜形狀零件加工；,（只提高了編程難度，而無(wú)須各種工裝）,5.,數(shù)控機(jī)床的缺點(diǎn),:,1).,設(shè)備造價(jià)昂貴，機(jī)時(shí)費(fèi)用高,2).,工作環(huán)境要求苛刻（溫度、濕度、灰塵等）,3).,操作、編程、維修保養(yǎng)人員素質(zhì)要求高,1).,有利于提高加工精度，保證同批零 件的一致性；,概括起來(lái)數(shù)控機(jī)床優(yōu)點(diǎn)如下：,第二節(jié) 數(shù)控機(jī)床的組成,一、,數(shù)控機(jī)床的主要組成部分,幾何信

5、息：確定加工零件的幾何形狀，如位移、圓心、曲面法矢量等,.,輔助功能信息：說(shuō)明加工條件，如刀具幾何參數(shù)、進(jìn)給速度和主軸轉(zhuǎn)速、開(kāi)關(guān)冷卻液、程序結(jié)束等,.,準(zhǔn)備功能信息：說(shuō)明插補(bǔ)類(lèi)型、加工坐 標(biāo)平面、實(shí)現(xiàn)刀具半徑補(bǔ)償?shù)?.,1)NC,程序,(,控制介質(zhì)）：,包含加工過(guò)程中的所有信息,，,主要有：,NC,程序傳入,NC,機(jī)床的途徑,:,鍵盤(pán),手工敲入、,穿孔,紙帶,、,拷貝、,I/O,通訊接口,輸入裝置：接收外部的輸入程序并存儲(chǔ),控制器：控制和協(xié)調(diào)數(shù)控裝置各部分協(xié)調(diào)工作,運(yùn)算器：接收控制信息，對(duì)集合信息進(jìn)行插補(bǔ)運(yùn)算并向輸出裝置發(fā)出進(jìn)給脈沖,輸出裝置：將脈沖輸出給伺服系統(tǒng),2),數(shù)控裝置,：,由輸入裝

6、置、控制器、運(yùn)算器和輸出裝置組成。,脈沖當(dāng)量,：,概念,：相對(duì)于每個(gè)脈沖信號(hào)，機(jī)床移動(dòng)部件的位移量,（包括移動(dòng)量和轉(zhuǎn)動(dòng)量）,叫做脈沖當(dāng)量（用,來(lái)表示）。,常用的脈沖當(dāng)量,：,0.01mm/,脈沖、,0.005mm/,脈沖、,0.001mm/,脈沖,0.01,度,/,脈沖、,0.005,度,/,脈沖、,0.001,度,/,脈沖,單位,：,mm/,脈沖、度,/,脈沖,脈沖當(dāng)量決定了,NC,機(jī)床的,精度,及程序,小數(shù)點(diǎn)的位數(shù)和最小值。,機(jī)床坐標(biāo)軸運(yùn)動(dòng)量,=N,N,為整數(shù),數(shù)控機(jī)床的插補(bǔ),插補(bǔ)概念：,在數(shù)控加工時(shí)，數(shù)控裝置需要在規(guī)定加工輪廓的起點(diǎn)和終點(diǎn)之間進(jìn)行中間點(diǎn)的坐標(biāo)計(jì)算，然后按計(jì)算結(jié)果向各坐標(biāo)軸

7、,直線(xiàn)插補(bǔ),圓弧插補(bǔ),分配適量的脈沖數(shù)，從而得到相應(yīng)軸方向上的數(shù)控運(yùn)動(dòng)。這種坐標(biāo)點(diǎn)的“密化計(jì)算”稱(chēng)作插補(bǔ)。完成插補(bǔ)運(yùn)算的裝置稱(chēng)為,插補(bǔ)器。,插補(bǔ)類(lèi)型,:,直線(xiàn),(,一次,);,圓弧,(,二次,),；空間樣條曲線(xiàn),(,三次,),數(shù)控裝置工作流程示圖,不同的數(shù)控機(jī)床研制機(jī)構(gòu),生產(chǎn)了不同的數(shù)控系統(tǒng),即機(jī)床的同一運(yùn)動(dòng),由于其數(shù)控系統(tǒng)的不同,其程序控制代碼不同,。,世界上比較,著名的數(shù)控系統(tǒng),有,:,現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的趨勢(shì),:,統(tǒng)一、簡(jiǎn)捷、可讀性強(qiáng),日本,-FANUC,系列數(shù)控系統(tǒng),德國(guó),-SIEMENS,系列數(shù)控系統(tǒng),HEIDENHAIN,系列數(shù)控系統(tǒng),荷蘭,-PHILPIS CNC-532,數(shù)控系統(tǒng)等

8、,3),伺服系統(tǒng),(,數(shù)控機(jī)床運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力裝置,),構(gòu)成,:,驅(qū)動(dòng)裝置、伺服電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)絲杠等,工作過(guò)程,：,（弱電 強(qiáng)電）,脈沖信號(hào) 伺服單元放大器 電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn),工作臺(tái)、主軸移動(dòng) 絲杠轉(zhuǎn)動(dòng),伺服系統(tǒng)是數(shù)控裝置與機(jī)床本體間的傳動(dòng)聯(lián)系環(huán)節(jié)，可以將來(lái)自數(shù)控裝置的,脈沖信號(hào),轉(zhuǎn)換為機(jī)床移動(dòng)部件的,運(yùn)動(dòng)，使工作臺(tái)精確定位或按規(guī)定的軌跡做嚴(yán)格的相,對(duì),運(yùn)動(dòng),，最后加工出符合圖紙的零件。,機(jī)床本體主要由床身、導(dǎo)軌、各運(yùn)動(dòng)部件、工作臺(tái)、刀庫(kù)、排屑器等組成。,5),檢測(cè)裝置,在機(jī)床的坐標(biāo)軸中安裝有,光柵尺,等來(lái)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)運(yùn)動(dòng)部分的位移量,并與理論值比較,以確定需補(bǔ)充的運(yùn)動(dòng)脈沖量。,4),機(jī)床本體,機(jī)床本體指的是數(shù)

9、控機(jī)床的機(jī)械構(gòu)造實(shí)體。它與普通機(jī)床的差別，主要是機(jī)械傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)和功能部件要求更高,數(shù)控機(jī)床工作流程,二、,數(shù)控機(jī)床的分類(lèi),1.,按工藝用途劃分,一般數(shù)控機(jī)床,數(shù)控銑床,工作特點(diǎn)：,切削時(shí)刀具運(yùn)動(dòng)方向不受方向限制,類(lèi) 別,:,立銑、臥銑、龍門(mén)銑等,用 途,:,二維輪廓、復(fù)雜結(jié)構(gòu)、復(fù)雜型面等，可用于孔加工,數(shù)控車(chē)床,數(shù)控鏜床,工作特點(diǎn)：刀具不旋轉(zhuǎn)，零件旋轉(zhuǎn),刀具只做軸向與徑向運(yùn)動(dòng),用 途：用于加工回轉(zhuǎn)類(lèi)零件,用 途：用于精度較高的孔加工,工作特點(diǎn)：工作時(shí)鏜刀只能沿機(jī)床主,軸方向運(yùn)動(dòng),精度等級(jí)：,0.01mm,以?xún)?nèi),數(shù)控鉆床,數(shù)控沖床,用 途：傳統(tǒng)機(jī)械孔及電子線(xiàn)路版孔加工,工作特點(diǎn)：刀具旋轉(zhuǎn),鉆孔時(shí)

10、鉆頭只做軸向進(jìn)給,效率極高，,300-400,孔分，孔徑：,Min,可達(dá),0.1mm,用 途：用于鈑金件的孔與形狀加工,工作特點(diǎn)：工作時(shí)，沖頭不旋轉(zhuǎn)，只做軸向進(jìn)給,效率高，,300-,00,孔分,數(shù)控磨床,用 途：用于配合面的加工，表面質(zhì)量精度高,工作特點(diǎn)：磨頭高速旋轉(zhuǎn),可做三個(gè)方向的運(yùn)動(dòng),精度等級(jí)：以?xún)?nèi),思考：孔有那些加工方法？并按精度等級(jí)排序。,數(shù)控加工中心,：,帶有,刀庫(kù)及自動(dòng)換刀裝置,的數(shù)控機(jī)床，習(xí)慣上稱(chēng)為,加工中心,Machining Center,可使多道工序在一次裝夾中完成，使加工精度和效率大大提高。,加工中心的優(yōu)點(diǎn)：,a.,可以減少機(jī)床數(shù)量，便于管理，對(duì)于多工序的零件只要一臺(tái)機(jī)

11、床就能完成全部工序加工，并可以減少半成品的庫(kù)存率；,b.,可以減少多次裝夾的定位誤差，提高零件加工精度；,c.,由于工序集中，減少了輔助時(shí)間，提高了生產(chǎn)率；,d.,大大減少了專(zhuān)用工夾量具的數(shù)量，進(jìn)一步縮短了生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間，,降低了成本,。,2.,按運(yùn)動(dòng)軌跡劃分,1),點(diǎn)位控制（,Positioning Control,）數(shù)控機(jī)床,：,特點(diǎn)：只控制起點(diǎn)和終點(diǎn)的精確位置，與中間過(guò)程無(wú)關(guān),包括：數(shù)控鉆、數(shù)控鏜、數(shù)控沖床和數(shù)控測(cè)量機(jī),共性：中間過(guò)程屬“非切削段”,加工零件類(lèi)型：帶臺(tái)階的圓柱零件、方形零件,線(xiàn)。它是點(diǎn)位控制和單坐標(biāo)控制的結(jié)合，可有多個(gè)坐標(biāo)但不能聯(lián)動(dòng)，起終點(diǎn)之間屬“切削段”。,這類(lèi)機(jī)床不僅能

12、保證刀具在相關(guān)點(diǎn)的定位，還要控制刀具沿某一個(gè)坐標(biāo)軸方向作,直線(xiàn),運(yùn)動(dòng)的速度和路,該類(lèi)設(shè)備有：簡(jiǎn)易數(shù)控車(chē)床、數(shù)控銑床等,2),點(diǎn)位直線(xiàn)控制數(shù)控機(jī)床：,實(shí)現(xiàn)兩個(gè)或兩個(gè)以上坐標(biāo)做關(guān)聯(lián)運(yùn)動(dòng)，即聯(lián)動(dòng),3),輪廓控制數(shù)控機(jī)床：,控制內(nèi)容：程序規(guī)定的軌跡、速度,該類(lèi)設(shè)備有：數(shù)控車(chē)床、數(shù)控銑床、數(shù)控磨床和電加工機(jī)床等。,加工零件類(lèi)型：可加工曲線(xiàn)、曲面類(lèi)零件,3.,按伺服系統(tǒng)控制方式劃分,按照對(duì)機(jī)床所走的實(shí)際位置有無(wú)反饋劃分：,開(kāi)環(huán),系統(tǒng),：,半閉環(huán),系統(tǒng),：,閉環(huán),系統(tǒng),：,補(bǔ)償沒(méi)跟上機(jī)床怎么處理？,無(wú)反饋,精度低,中小型設(shè)備,成本低,有反饋,精度高,精密、大型設(shè)備,成本高,有部分反饋,精度較高,中小型設(shè)備,

13、成本適中,那種機(jī)床穩(wěn)定性好？,三種機(jī)床的作用？,4.,按同時(shí)控制的坐標(biāo)軸劃分：,兩坐標(biāo)、三坐標(biāo)、四坐標(biāo)、五坐標(biāo),NC,機(jī)床,）兩坐標(biāo),NC,機(jī)床：,類(lèi)型：線(xiàn)切割、二坐標(biāo)銑（二軸半）,用途：可加工二維輪廓零件。,三軸聯(lián)動(dòng)的,NC,機(jī)床,:,可實(shí)現(xiàn),X,、,Y,、,Z,三個(gè)坐標(biāo)聯(lián)動(dòng),用途：可用于加工曲面類(lèi)零件,坐標(biāo)軸及轉(zhuǎn)角是如何規(guī)定的,?,四坐標(biāo)聯(lián)動(dòng),:,除、外還可和另一旋轉(zhuǎn)軸實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng),用途：可加工各種曲面、四軸直紋面葉輪、螺旋類(lèi)零,件和平面內(nèi)斜孔的殼體類(lèi)零件。,類(lèi)別：,按旋轉(zhuǎn)軸劃分：、,與三坐標(biāo)機(jī)床相比它的加工范圍、精度都得到了提高。,用途：理論上可實(shí)現(xiàn)空間在不干涉情況下任何復(fù)雜結(jié)構(gòu)零,件的加工

14、，如加工曲面變斜角、各種葉輪、閉式葉,盤(pán)、帶有空間斜孔的復(fù)雜殼體類(lèi)零件,4),五坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)：,除、外還可和兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng),（、）,多坐標(biāo),NC,機(jī)床演示,結(jié)構(gòu)：兩個(gè)旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)都在主軸上；,兩個(gè)旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)都在工作臺(tái)上；,一個(gè)旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)在主軸上，另一個(gè)在工作臺(tái)上,5),所謂的,“超五坐標(biāo),”,NC,機(jī)床及實(shí)質(zhì),評(píng)價(jià)數(shù)控機(jī)床的性能的,綜合指標(biāo),:,機(jī)床精度,-,定位精度 重復(fù)定位精度,機(jī)床的主軸轉(zhuǎn)速,轉(zhuǎn),/,分鐘,rpm,機(jī)床的快速進(jìn)給,毫米,/,分鐘,mm/min.,機(jī)床坐標(biāo)軸數(shù),-X Y Z A B C,機(jī)床行程及工作臺(tái)大小,-,圓形、方、長(zhǎng)方,XYZ ABC,數(shù)控系統(tǒng)類(lèi)別型號(hào),-FANUC,、,SIEMENS,、,HEIDENHAIN,等,機(jī)床的脈沖當(dāng)量,-0.001,、,0.005,、,0.01,開(kāi)、閉環(huán)系統(tǒng),-,開(kāi)、閉、半閉,是否為加工中心及刀庫(kù)數(shù)量,注,:,數(shù)控實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)場(chǎng)參觀題,.,