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1、單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,模塊一 數(shù)控機床的基本知識,1,模塊一 數(shù)控機床的根本知識,數(shù)控機床認識工程,工程一 數(shù)控機床的產(chǎn)生,工程二 數(shù)控機床特點,工程三 數(shù)控機床的構(gòu)成與工作原理,工程四 數(shù)控機床的分類,數(shù)控機床拓展工程,工程一 數(shù)控加工地位,工程二 數(shù)控機床開展方向,2,數(shù)控機床認識工程,模塊一 數(shù)控機床的根本知識,工程一 數(shù)控機床的產(chǎn)生,1.原因社會生產(chǎn)開展軍備競賽的產(chǎn)物 2.目的解決單件、中小批量精密復雜零件的加工問題 3.時間1948 1952 1958 1959,3,模塊一 數(shù)控機床根本知識NC機床認識工程,工程一 數(shù)

2、控機床的產(chǎn)生,第一臺數(shù)控機床的研制是為了為美國空軍用整塊材料而不是將材料鉚接或焊接起來制造飛機上的大型零部件 1948年，美國帕森斯公司接受美國空軍委托，研制飛機螺旋槳葉片輪廓樣板的加工設備。由于樣板形狀復雜多樣，精度要求高，一般加工設備難以適應，于是提出計算機控制機床的設想。1949年，該公司在美國麻省理工學院伺服機構(gòu)研究室的協(xié)助下，開始數(shù)控機床研究，1952年試制成功第一臺由大型立式仿形銑床改裝而成的三坐標數(shù)控銑床，不久即開始正式生產(chǎn)。利用傳統(tǒng)工藝，如利用模塊或模板來加工，不僅耗時，而且本錢昂貴，工藝復雜，由于大型零件的外輪廓尺寸容易利用數(shù)學函數(shù)式來表達，在此根底上開發(fā)一套控制系統(tǒng)來加工零

3、件,并保證其精度。,1959年第一臺加工中心誕生。,4,模塊一 數(shù)控機床根本知識NC機床認識工程,工程一 數(shù)控機床的根本概念,NC,數(shù)控技術(shù)，簡稱數(shù)控Numerical ControlNC，是利用數(shù)字化信息對機械運動及加工過程進行控制的一種方法。,(2)CNC,由于現(xiàn)代數(shù)控都采用了計算機進行控制，因此，也可以稱為計算機數(shù)控Computerized Numerical ControlCNC。,(3)數(shù)控系統(tǒng)Numerical Control System用來實現(xiàn)數(shù)字化信息控制的硬件和軟件的整體,(4)數(shù)控裝置Numerical Controller數(shù)控系統(tǒng)的核心,。,5,模塊一 數(shù)控機床的根本知

4、識,我國第一臺數(shù)控機床,6,模塊一 數(shù)控機床的根本知識,1.用于復雜零件加工，加工精度和尺寸重復精度高,加工質(zhì)量穩(wěn)定性好2.柔性好，通用性強3.易于實現(xiàn)多功能、高復雜程度的控制4.加工生產(chǎn)率高5.減輕勞動強度,改善勞動條件6.可靠性高,經(jīng)濟性好7.有利于向高級制造系統(tǒng)開展 數(shù)控機床的缺乏之處：投資大、使用費用高，維修維護難度大以及對技術(shù)人員的技術(shù)水平要求較高。,工程二 數(shù)控機床特點及工作原理,一、數(shù)控機床與普通機床的區(qū)別,7,模塊一 數(shù)控機床的根本知識,1.批量小而又屢次重復生產(chǎn)的零件；多品種小批量生產(chǎn)的零件 用通用機床加工時，要求設計制造復雜的專用工裝或需很長調(diào)整時間。圖1-3表示了通用機床

5、、專用機床和數(shù)控機床加工批量與本錢的關(guān)系。從圖中可以看出，在多品種、中小批量生產(chǎn)情況下，采用數(shù)控機床生產(chǎn)本錢更為合理。2.幾何形狀復雜的零件；幾何形狀復雜的零件 特別是形狀復雜、加工精度要求高或用數(shù)學方法定義的復雜曲線、曲面輪廓。從圖1-2中可以看出，數(shù)控機床非常適合加工形狀復雜的零件。3.貴重的、不允許報廢的關(guān)鍵零件；4.必須嚴格控制公差的零件。5.需要全部檢驗的零件；6.試制件。也可采用快速成形機,二、,數(shù)控機床的適用范圍,8,模塊一 數(shù)控機床的根本知識,三、數(shù)控機床加工的缺乏之處,數(shù)控加工的缺乏之處1數(shù)控機床價格較貴，加工本錢高，提高了起始階段的投資。2技術(shù)復雜，增加了電子設備的維護，維

6、修困難。3對工藝和編程要求較高，加工中難以調(diào)整，對操作人員的技術(shù)水平要求較高。,9,模塊一 數(shù)控機床的根本知識,圖1-2 各種機床的使用范圍 圖1-3 各種機床的加工批量與本錢的關(guān)系,10,模塊一 數(shù)控機床根本知識構(gòu)成與工作原理,工程三 數(shù)控機床的工作原理及構(gòu)成,零,件,加,工,程,序,程,序,載,體,輸,入,裝,置,數(shù),控,裝,置,伺服驅(qū)動裝置,輔助控制裝置,檢測反響裝置,機,床,本,體,加,工,圖,紙,注：機床本體：機床主運動，進給運動，輔助運動,加,工,零,件,11,模塊一 數(shù)控機床根本知識構(gòu)成與工作原理,12,模塊一 數(shù)控機床根本知識構(gòu)成與工作原理,在數(shù)控機床上加工零件時，要事先根據(jù)零

7、件加工圖樣的要求確定零件加工的工藝過程、工藝參數(shù)和刀具參數(shù)，再按規(guī)定編寫零件數(shù)控加工程序，然后通過手動數(shù)據(jù)輸入MDI方式或與計算機通訊等方式將數(shù)控加工程序送到數(shù)控系統(tǒng)，在數(shù)控系統(tǒng)控制軟件的支持下，經(jīng)過分析處理與計算后發(fā)出相應的指令，通過伺服系統(tǒng)使機床按預定的軌跡運動，從而控制機床進行零件的自動加工。下面通過介紹數(shù)控機床的組成對這一過程進行說明。,13,模塊一 數(shù)控機床根本知識構(gòu)成與工作原理,工程三 數(shù)控機床的構(gòu)成,操作面板,2.控制介質(zhì)與輸入輸出設備,3.通訊,4.CNC,裝置(,CNC,單元),5.伺服單元、驅(qū)動裝置和測量裝置,6.PLC(,Programmable Logic Contro

8、ller,)、,機床,I/O,電路和裝置,7.機床,14,模塊一 數(shù)控機床的根本知識分類,一、按加工工藝分 二、按控制刀具與工件相對運動方式分 三、按伺服裝置的功能水平分類 四、按聯(lián)動軸數(shù)分 五、按控制系統(tǒng)的功能水平分類,工程四 數(shù)控機床的分類,15,模塊一 數(shù)控機床的根本知識分類一,16,模塊一 數(shù)控機床的根本知識分類一,立式綜合切削中心機,臥式綜合切削中心機,17,模塊一 數(shù)控機床的根本知識分類一,盤型刀具庫,鏈條型刀具庫,有臂式的換刀臂,18,模塊一 數(shù)控機床的根本知識分類一,19,問題,1,、,NC,、,CNC,含義如何？,2,、按加工工藝分數(shù)控機床分為哪幾類？,20,模塊一 數(shù)控機床

9、的根本知識分類二,二、按控制刀具與工件相對運動方式分,1.點位控制的數(shù)控機床,2.點位-直線控制的數(shù)控機床,3.輪廓控制的數(shù)控機床,21,模塊一 數(shù)控機床的根本知識分類二,1.點位控制數(shù)控系統(tǒng)Positioning Control,僅能實現(xiàn)刀具相對于工件從一點到另一點的精確定位運動；,對軌跡不作控制要求；,運動過程中不進行任何加工。,適用范圍：數(shù)控鉆床、數(shù)控鏜床、數(shù)控沖床和數(shù)控測量機。,22,模塊一 數(shù)控機床的根本知識分類二,2.點位-直線控制的數(shù)控機床Straight-line Control,不但要求實現(xiàn)刀具相對于工件從一點到另一點的精確定位運動；,控制刀具或機床工作臺以給定速度,沿平行于

10、某一坐標軸方向，或沿著與坐標軸成一定角度的斜線方向，由一個位置到另一個位置的精確移動并進行切削加工。,適用范圍：數(shù)控鏜銑床、數(shù)控車床、加工中心等。一般情況下這些數(shù)控機床有兩到三個可控軸，但同時控制軸數(shù)只有一個。,23,模塊一 數(shù)控機床的根本知識分類二,3.輪廓控制的數(shù)控機床Contour Control,具有控制幾個進給軸同時諧調(diào)運動(坐標聯(lián)動)，使工件相對于刀具按程序規(guī)定的軌跡和速度運動，在運動過程中進行連續(xù)切削加工的數(shù)控系統(tǒng)。,運動軌跡是任意斜率的直線、圓弧、螺旋線等。,適用范圍：數(shù)控車床、數(shù)控銑床、加工中心等用于加工曲線和曲面零件的機床。現(xiàn)代的數(shù)控機床根本上都是裝備的這種數(shù)控系統(tǒng)。,24

11、,模塊一 數(shù)控機床的根本知識分類三,三、按伺服裝置的功能水平分類,按數(shù)控系統(tǒng)的進給伺服子系統(tǒng)有無位置測量裝置可分為,1開環(huán)數(shù)控系統(tǒng),2閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)：根據(jù)位置測量裝置安裝的位置又可分為,1全閉環(huán),2半閉環(huán),開環(huán)控制的數(shù)控機床,半閉環(huán)控制的數(shù)控機床,閉環(huán)控制的數(shù)控機床,25,模塊一 數(shù)控機床的根本知識分類三,三、按伺服裝置的功能水平分類,1.開環(huán)控制系統(tǒng)Open Loop Control,系統(tǒng)沒有位置反響元件，通常用功率步進電機或電液伺服電機作為執(zhí)行機構(gòu)。精度主要取決于伺服元件和機床傳動元件的精度、剛度和動態(tài)特性。,特點：系統(tǒng)簡單，調(diào)試維修方便，工作穩(wěn)定，本錢較低，步進驅(qū)動、步進電機，無位置速度反

12、響，控制精度較低,26,模塊一 數(shù)控機床的根本知識分類三,2.閉環(huán)控制系統(tǒng)Closed Loop Control,在機床移動部件上裝有位置檢測裝置，用偏差進行控制，使移動部件按照實際的要求運動，最終實現(xiàn)精確定位。精度主要取決于測量元件的精度。,優(yōu)點：精度高，采用交流或直流伺服驅(qū)動及伺服電機，有直線位移、速度檢測裝置，價格貴，調(diào)試困難,主要用于：精度要求較高的機床。,27,模塊一 數(shù)控機床的根本知識分類三,3.半閉環(huán)控制系統(tǒng)Semi-closed Loop Control,位置檢測裝置安裝在傳動絲杠的端部，間接測量執(zhí)行部件的實際位置。,特點：精度介于開環(huán)與閉環(huán)之間，調(diào)試方便，穩(wěn)定性好，應用較廣。

13、精度較高，采用交流或直流伺服驅(qū)動及伺服電機，有角位移、角速度檢測裝置，結(jié)構(gòu)緊湊。,28,模塊一 數(shù)控機床的根本知識分類四,四、按聯(lián)動軸數(shù)分,2軸聯(lián)動平面曲線,3軸聯(lián)動空間曲面，球頭刀,4軸聯(lián)動空間曲面,5軸聯(lián)動及6軸聯(lián)動空間曲面，端銑刀。,聯(lián)動軸數(shù)越多數(shù)控系統(tǒng)的控制算法就越復雜。,29,模塊一 數(shù)控機床的根本知識分類五,五、按控制系統(tǒng)的功能水平分類,控制系統(tǒng)功能,高檔,中檔,低檔（經(jīng)濟型）,主軸功能,無級變速、,C,軸功能,機械變速,分辯率,0.1,m,1,m,10,m,進給速度,15100,m/min,1524,m/min,815,m/min,伺服驅(qū)動,閉環(huán),半閉環(huán),開環(huán),電機,交、直流伺服

14、電機,步進電機,聯(lián)動軸數(shù),24軸或25軸,23軸,通信功能,MAP，,聯(lián)網(wǎng)功能,RS232C、RS485,無,顯示功能,三維圖形彩顯,CRT,圖形顯示,數(shù)碼或,CRT,字符,內(nèi)裝,PLC,有,有,無,主,CPU,32位或64位,16位或32位,8位,30,模塊一 數(shù)控機床的根本知識,數(shù)控機床拓展工程,工業(yè)化國家經(jīng)濟總產(chǎn)值的50%日本至68%美國是由制造業(yè)創(chuàng)造的，制造業(yè)對開展國家經(jīng)濟有決定性的影響，而開展機床業(yè)是開展制造業(yè)的根本。數(shù)控機床是典型的機電一體化產(chǎn)品，是現(xiàn)代制造業(yè)的主流設備，是表達現(xiàn)代機床技術(shù)水平、現(xiàn)代機械制造業(yè)工藝水平的重要標志，是關(guān)系國計民生、國防尖端建設的戰(zhàn)略物資。當年的“東芝事

15、件和“考克斯報告都與此有關(guān)。,工程一 數(shù)控加工地位,31,模塊一 數(shù)控機床的根本知識,數(shù)控機床拓展工程,“東芝事件,1東芝賺錢 蘇聯(lián)獲利 2蘇日聯(lián)手 借道挪威1987年5月27日，日本警視廳逮捕了日本東芝機械公司鑄造部部長林隆二和機床事業(yè)部部長谷村弘明。東芝機械公司曾與挪威康士堡公司合謀，非法向前蘇聯(lián)出口大型銑床等高技術(shù)產(chǎn)品，林隆二和谷村弘明被指控在這起高科技走私案中負有直接責任。此案引起國際輿論一片嘩然，這就是冷戰(zhàn)期間對西方國家平安危害最大的軍用敏感高科技走私案件之一,克格勃從日本成功走私了一批高科技產(chǎn)品，大大降低了潛艇噪音，使美國海軍難以追蹤，美國海軍第一次喪失對蘇聯(lián)海軍艦艇的水聲探測優(yōu)勢

16、，,直到今天，美國海軍仍沒有絕對把握去發(fā)現(xiàn)新型的俄羅斯?jié)撏А?數(shù)控加工地位,32,模塊一 數(shù)控機床的根本知識,數(shù)控機床拓展工程,“考克斯報告 1999年的考克斯報告，專門提到中國把從美國進口的16臺二手四、五軸聯(lián)動數(shù)控機床用于軍工生產(chǎn)，要求對我加強禁運。,胡錦濤：對美中國無意追求貿(mào)易順差,工程一 數(shù)控加工地位,33,模塊一 數(shù)控機床的根本知識,2002年，我國機床市場消費額達59億美元，成為世界第一。我國數(shù)控機床總量供給能力非凡，產(chǎn)品品種無重要缺門空白，數(shù)控機床進入成熟期。但與先進國家相比尚有30-50年的差距。機床數(shù)控化率10%，數(shù)控機床應用水平較低。,34,模塊一 數(shù)控機床的根本知識,一、高速、高效,MOV1,高速銑削,工程二 數(shù)控機床開展方向,35,模塊一 數(shù)控機床的根本知識,二、多功能三、智能化四、高精度五、高可靠性六、柔性化,36,模塊一 數(shù)控機床的根本知識,信息化的車銑加工中心,37,主編：,撰稿教師：以姓氏為序,制作：,責任編輯：,電子編輯：,謝謝觀看！,38,