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1、Click to edit Master title style,,Click to edit Master text styles,,Second level,,Third level,,Fourth level,,Fifth level,,*,,*,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,,第三級,,第四級,,第五級,,,,*,,,§1,－,1,數(shù)控與數(shù)控機床,§1,－,2,數(shù)控機床的分類和常見數(shù)控機床簡介,§1,－,3,數(shù)控機床的加工特點,第一章 數(shù)控機床基礎(chǔ)知識,第一章 數(shù)控機床基礎(chǔ)知識,,1,,,機床是人類社會生產(chǎn)力發(fā)展的重要標(biāo)志，隨著科學(xué)技術(shù)的飛躍發(fā)展，各機

2、械制造業(yè)迅速發(fā)展，零件的形狀越來越復(fù)雜，精度及批量生產(chǎn)要求越來越高，數(shù)控機床及其應(yīng)用技術(shù)應(yīng)運而生并在生產(chǎn)實踐中顯示了優(yōu)越和強大的生命力。提供了一種自動化加工手段。,1.1,數(shù)控與數(shù)控機床,,2,,,一、數(shù)控與數(shù)控機床的概念,,數(shù)控又稱為數(shù)字控制,(Numerical Control) ,,是一種利用數(shù)字化信息發(fā)出指令并實現(xiàn)自動控制的技術(shù),.,,（簡稱數(shù)控）,——,將通過計算機進行自動控制的技術(shù)統(tǒng)稱為數(shù)控技術(shù)。,數(shù)控技術(shù),:,1.,數(shù)控的定義,,數(shù)控：,,3,,,2.,數(shù)控加工的特點,,加工工藝是否先進、合理關(guān)系到加工質(zhì)量的憂慮，在編制加工程序時必須認(rèn)真分析加工過程的每一個細(xì)節(jié)，以免出現(xiàn)事故。,

3、（,1,）加工過程規(guī)范,零件的切削用量的確定及機床的輔助控制都在加工前預(yù)先設(shè)計及優(yōu)化處理，安排在規(guī)范的加工程序中并自動控制完成，不會受到人工干預(yù)。,（,2,）工藝制定嚴(yán)密,,4,,,,3.,數(shù)控機床定義,數(shù)字控制機床：,(Numerical Control Machine Tools),數(shù)控機床是采用了數(shù)字控制技術(shù)的加工設(shè)備,,,它通過數(shù)字化信息對機床的運動方向及加工過程進行控制,,,實現(xiàn)要求的機械動作,,,并自動完成加工任務(wù),.,它是一種典型的技術(shù)密集且自動化程度很高的機電一體化產(chǎn)品,.,,簡稱數(shù)控機床,。,它把機械加工過程中的各種控制信息用代碼化的數(shù)字表示，通過信息載體輸入數(shù)控裝置。經(jīng)運算

4、處理由數(shù)控裝置發(fā)出各種控制信號，控制機床的動作，按圖紙要求的形狀和尺寸，自動地將零件加工出來。數(shù)控機床較好地解決了復(fù)雜、精密、小批量、多品種的零件加工問題，是一種柔性的、高效能的自動化機床，代表了現(xiàn)代機床控制技術(shù)的發(fā)展方向，是一種典型的機電一體化產(chǎn)品。,,5,,,,數(shù)控機床的產(chǎn)生與發(fā)展,:,,數(shù)控機床誕生于美國,.1952,年,,,美國帕森斯公司與麻省理工學(xué)院共同研制成功了世界上第一臺數(shù)控機床,,,用來加工直升機葉片輪廓檢查用樣板,.,半個世紀(jì)以來,,,數(shù)控技術(shù)得到了迅猛的發(fā)展,,,其加工精度和加工效率不斷提高,.,數(shù)控機床發(fā)展至今已經(jīng)歷了兩個階段共六個時代,.,,1.,硬件數(shù)控階段,:(NC

5、),： 早期的計算機運算速度低,,,不能適應(yīng)機床實時控制的要求,,,人們只好用數(shù)字邏輯電路搭成一臺機床專用計算機作為數(shù)控系統(tǒng),,,這就是硬件連接數(shù)控,,,簡稱數(shù)控,(NC).,這個階段一共經(jīng)歷了三代,,,即第一代的電子管數(shù)控機床,,,第二代的晶體管數(shù)控機床,,,第三代的小規(guī)模集成電路數(shù)控機床,.,2.,計算機數(shù)控階段,:(CNC),： 這個階段也經(jīng)歷了三代,:,即第四代的小型計算機數(shù)控機床,,,第五代的微型計算機數(shù)控機床以及第六代基于,PC,的數(shù)控機床,.,前三代數(shù)控機床采用專用控制計算機的硬件數(shù)控裝置,,,早已被淘汰,;,后三代的數(shù)控機床,,,則以小型／微型計算機取代硬件控制計算機作為核心部

6、件，數(shù)控機床的許多控制功能由專用軟件實現(xiàn),,,其數(shù)控系統(tǒng)被稱為軟件控制系統(tǒng),,,又稱,CNC,系統(tǒng),.,,6,,數(shù)控機床的特點,:,,1.,具有高柔性,.,,2.,生產(chǎn)效率高,,,減少輔助時間和機動時間,.,,3.,加工精度高,,,產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定,.,,4,自動化程度高,,,勞動強度低,.,,5,能加工形狀復(fù)雜的零件,.,,7,,,,二、數(shù)控機床的組成,控制介質(zhì),數(shù)控裝置,伺服機構(gòu),輔助控制裝置,檢測裝置,機床本體,,外觀圖,,8,,,,數(shù)控機床組成示意圖,,9,,,,1.,控制介質(zhì),將零件加工信息傳送到數(shù)控裝置去的程序載體，常用的有磁盤、,U,盤等,移動硬盤,U,盤,磁盤,,10,,,,加工信

7、息,即數(shù)控程序，是數(shù)控機床自動加工零件的工作指令。在對加工零件進行工藝分析的基礎(chǔ)上，確定零件坐標(biāo)系在機床坐標(biāo)系上的相對位置，即零件在機床上的安裝位置；刀具與零件相對運動的尺寸參數(shù)；零件加工的工藝路線、切削加工的工藝參數(shù)以及輔助裝置的動作等。得到零件的所有運動、尺寸、工藝參數(shù)等加工信息后，用由文字、數(shù)字和符號組成的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)控代碼，按規(guī)定的方法和格式，編制零件加工的數(shù)控程序單。編制程序的工作可由人工進行；對于形狀復(fù)雜的零件，則要在專用的編程機或通用計算機上進行自動編程（,APT,），,或,CAD/CAM,設(shè)計。編好的數(shù)控程序，存放在便于輸入到數(shù)控裝置的一種介質(zhì)上，它可以是磁帶和磁盤等，采用哪一種存儲

8、載體，取決于數(shù)控裝置的設(shè)計類型。,,,11,,,,2.,數(shù)控裝置,——,數(shù)控機床的核心。它由輸入裝置（如鍵盤）、控制運算器和輸出裝置（如顯示器）等構(gòu)成。,接受控制介質(zhì)上的數(shù)字化信息，經(jīng)過控制軟件或邏輯電路進行編譯、運算和邏輯處理后，輸出各種信號和指令，控制機床的各個部分，進行規(guī)定的、有序的運動。,,——,對數(shù)控機床進行指揮、控制,,,12,,,,3.,伺服機構(gòu),——,驅(qū)動機床執(zhí)行機構(gòu)實施運動,,伺服機構(gòu),——,數(shù)控機床的執(zhí)行機構(gòu)，由驅(qū)動和執(zhí)行兩大部分組成。它接受數(shù)控裝置的指令信息，并按指令信息的要求控制執(zhí)行部件的進給速度、方向和位移。,脈沖當(dāng)量,——,每一脈沖使機床移動部件產(chǎn)生的位移量。常用的

9、脈沖當(dāng)量為,0.001mm,～,0.01mm,。,常用的位移執(zhí)行機構(gòu)有功率步進電動機、直流伺服電動機、交流伺服電動機。,伺服電動機,驅(qū)動裝置,,13,,,,輔助控制裝置,——,介于數(shù)控裝置和機床機械、液壓部件之間的強電控制裝置。,作用：接受數(shù)控裝置輸出的主運動變速、刀具選擇和交換、輔助動作等指令信息，經(jīng)過必要的編譯、邏輯判斷、功率放大后，直接驅(qū)動相應(yīng)的電氣、液壓和機械部件，以完成各種規(guī)定的動作。,,4,．,輔助控制裝置,可編程控制器（,PLC,）,,14,,,,可編程控制器,(PLC),具有響應(yīng)快，性能可靠，易于使用，編程和修改程序，并可直接驅(qū)動機床電氣等特點而成為廣泛應(yīng)用的數(shù)控機床輔助控制裝

10、置。,,15,,作用：檢測數(shù)控機床各個坐標(biāo)軸的實際位移量，經(jīng)反饋系統(tǒng)輸入到機床的數(shù)控裝置中。數(shù)控裝置將反饋回來的實際位移量與設(shè)定值進行比較，控制伺服機構(gòu)按指令設(shè)定值運動。,常用檢測元件：直線光柵、光電編碼器、圓光柵、絕對編碼尺等。,5,．,檢測,反饋,裝置,直線光柵,光電編碼器,5,．,檢測,反饋,裝置,,16,,,,6.,機床本體,數(shù)控機床的機床本體與傳統(tǒng)機床相似，由主軸傳動裝置、進給傳動裝置、床身、工作臺以及輔助運動裝置、液壓氣動系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、冷卻裝置等組成。但數(shù)控機床在整體布局、外觀造型、傳動系統(tǒng)、刀具系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)以及操作機構(gòu)等方面都已發(fā)生了很大的變化。這種變化的目的是為了滿足數(shù)控機床的

11、要求和充分發(fā)揮數(shù)控機床的特點。,數(shù)控機床的主體，是用于完成各種切削加工的機械部分,,17,,,,數(shù)控機床的主要三大部分：,,（,1,）機床主體,——,機床床身。,,（,2,）數(shù)控裝置,——,對數(shù)控機床進行指揮、控制。,,（,3,）伺服機構(gòu),——,驅(qū)動機床執(zhí)行機構(gòu)實施運動。,,18,,,,工作過程,三、數(shù)控機床的工作原理,,19,,,,數(shù)控機床的加工步驟：,（,1,）根據(jù)零件圖樣進行各項準(zhǔn)備。,（,2,）按規(guī)定格式編制出加工程序。,（,3,）將加工程序以代碼形式完整記錄在信息,（,4,）將代碼輸入到數(shù)控裝置中。,（,5,） 數(shù)控裝置將結(jié)果以脈沖信號形式向伺服系統(tǒng)發(fā)出執(zhí)行信號,（,6,）伺服系統(tǒng)

12、向執(zhí)行電機驅(qū)動機床進給機構(gòu)發(fā)出嚴(yán)格指令。,（,7,）機床自動加工出合格零件,,,20,,,,1,機床坐標(biāo)系（標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系）,四 數(shù)控機床的坐標(biāo)系,機床坐標(biāo)系編程坐標(biāo)系,,應(yīng)用目的：,為確定機床上運動的位移和方向，需建立坐標(biāo)系,,21,,,,為了確定機床的運動方向與運動距離,,,以描述刀具與工件之間的位置與變化關(guān)系,,,我們需要建立機床坐標(biāo)系,.,確認(rèn)機床坐標(biāo)系應(yīng)遵循的基本原則是,:(1),刀具相對于靜止零件運動原則,.(2),機床坐標(biāo)系采用右手直角笛卡爾坐標(biāo)系,.,（,1,） 機床坐標(biāo)系的規(guī)定,右手的大拇指,、,食指和中指互相垂直時,,,拇指的方向為,X,軸的正方向,,,食指為,Y,軸的正方

13、向,,,中指為,Z,軸的正方向,.,以,X,、,Y,、,Z,坐標(biāo)軸線或以與,X,、,Y,、,Z,坐標(biāo)軸平行的坐標(biāo)軸線為中心旋轉(zhuǎn)的圓周進給坐標(biāo)軸分別以,A,、,B,、,C,表示,,,其正方向由右手螺旋法則確定,.,,22,,,,機床坐標(biāo)系的方向規(guī)定：將增大刀具與工件距離的方向確定為各坐標(biāo)軸的正方向，,,23,,機床坐標(biāo)系各坐標(biāo)軸確定的順序,先確定,Z,軸,:,與主軸軸線平行或重合的坐標(biāo)軸為,Z,軸,,,以刀具遠離工件的方向為正向,.,再確定,X,軸,:,平行于工件裝夾面,,,與,Z,軸垂直的水平方向的坐標(biāo)軸為,X,軸,,,以刀具遠離工件的方向為正向,.,最后確定,Y,軸,:,當(dāng),X,軸和,Z,軸

14、確定以后,,,利用右手法則確定,Y,軸及其正方向,.,,24,,,,,,模塊二 數(shù)控機床,結(jié)構(gòu)及主要部件,,+,Ｚ,+,Ｘ,+,Ｙ,0,立式數(shù)控銑床坐標(biāo)系,+,Ｚ,+,Ｙ,0,,25,,,,,,,,（,2,）機床坐標(biāo)系、機床零點和機床參考點,機床原點又稱機床零點，也就是機床坐標(biāo)系的原點，是指在機床上設(shè)置的一個固定點，它在機床裝配、調(diào)試時就確定了，是數(shù)控機床進行加工運動的基準(zhǔn)參考點，,由廠家設(shè)定位置,,,不允許用戶更改,.,。,而機床參考點是機床位置測量系統(tǒng)的基準(zhǔn)點,,,一般位于機床各坐標(biāo)軸正向極限位置的附近,,,與機床原點的距離是固定的,.,,機床參考點可以與機床零點重合，也可以不重合，通過參

15、數(shù)指定機床參考點到機床零點的距離。,銑床一般兩點重合，車床不重合。,機床回到了參考點位置，也就知道了該坐標(biāo)軸的零點位置，找到所有坐標(biāo)軸的參考點，,CNC,就建立起了機床坐標(biāo)系。只有機床的參考點確認(rèn)后，刀具（或工作臺）的移動才有基準(zhǔn)。,,26,,,,2.,編程坐標(biāo)系（工件坐標(biāo)系）、程序原點和對刀點,編程坐標(biāo)系也稱為工件坐標(biāo)系，是編程人員在編程時使用的，編程人員選擇工件上的某一已知點為原點（也稱程序原點），建立一個新的坐標(biāo)系， 稱為工件坐標(biāo)系。工件坐標(biāo)系一旦建立便一直有效，直到被新的 工件坐標(biāo)系所取代。確定編程坐標(biāo)系時不必考慮工件毛坯在機床上的實際裝夾位置。? 工件坐標(biāo)系的原點選擇要盡

16、量滿足編程簡單，尺寸換算少， 引起的加工誤差小等條件。一般情況下，程序原點應(yīng)選在尺寸標(biāo) 注的基準(zhǔn)或定位基準(zhǔn)上。對車床編程而言，工件坐標(biāo)系原點一般 選在，工件軸線與工件的前端面、后端面、卡爪前端面的交點上。,,27,,,,對刀點是零件程序加工的起始點，也稱為“起刀點”或“程序起點”。對刀的目的是確定程序原點在機床坐標(biāo)系中的位置，對刀點可與程序原點重合，也可在任 何便于對刀之處，但該點與程序原點之間必須有確定的坐標(biāo)聯(lián)系。 可以通過,CNC,將相對于程序原點的任意點的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為相對于機床零點的坐標(biāo)。,對刀點選擇的原則：,1,、找正容易；,2,、編程方便；,3,、對刀誤差?。?4,、加工時檢查方便、可

17、靠。,對刀,使刀位點與對刀點重合的操作。刀位點指刀具的定位基準(zhǔn)點。,刀位點是指刀具的定位基準(zhǔn)點，對于各種立銑刀，一般取刀具軸線與刀具底端面的交點；對車刀取刀尖；鉆頭取鉆尖。,,28,,,,1.2,數(shù)控機床分類和常見數(shù)控機床簡介,1.,按控制運動的軌跡分類,點位控制數(shù)控機床,,直線控制數(shù)控機床,,連續(xù)控制數(shù)控機床,,一、數(shù)控機床的分類,數(shù)控機床的分類方法很多，目前無統(tǒng)一規(guī)定，下面介紹幾種常用的分類方法：,,29,,,,實行點對點的準(zhǔn)確控制，而對其點到點之間的運動軌跡不作要求，刀具在定位運動過程中不進行切削，只是快速進給到定位位置（不與工件接觸）。,1,）點位控制數(shù)控機床,數(shù)控鉆床、數(shù)控沖床屬于點

18、位控制數(shù)控機床。,2,）直線控制數(shù)控機床,除了要控制刀具相對于工件（或工作臺）的起點和終點的準(zhǔn)確位置外，還要控制每一程序段的起點與終點的位移過程，使刀具以給定的進給速度作平行于某一坐標(biāo)軸方向的直線運動。,1-20,數(shù)控車床、數(shù)控磨床,屬于直線控制數(shù)控機床。,,,30,,,,3,）連續(xù)控制數(shù)控機床,又稱輪廓控制數(shù)控機床，能同時對兩個或兩個以上的坐標(biāo)軸進行控制，從而按給定的規(guī)律和速度進行準(zhǔn)確的輪廓控制，使其運動軌跡成為所需要的直線、曲線或曲面。,數(shù)控車床、數(shù)控銑床、線切割機床,屬于連續(xù)控制數(shù)控機床。,,,31,,,,二、按伺服系統(tǒng)的類型分類,數(shù)控機床伺服驅(qū)動系統(tǒng)的基本組成如圖所示。數(shù)控機床的伺服驅(qū)

19、動系統(tǒng)按有無反饋檢測單元分為開環(huán)和閉環(huán)兩種類型，這兩種類型的伺服驅(qū)動系統(tǒng)的基本組成不完全相同。 按伺服系統(tǒng)的特點，可分為：,,32,,,,（,1,）開環(huán)控制數(shù)控機床,特點：,控制系統(tǒng)不帶反饋裝置，執(zhí)行機構(gòu)采用步進電動機,工作原理：,數(shù)控裝置發(fā)出的脈沖指令通過步進驅(qū)動電路，使步進電動機轉(zhuǎn)過相應(yīng)的步距角，再經(jīng)傳動系統(tǒng)帶動工作臺移動,優(yōu)缺點：,,精度不高、結(jié)構(gòu)簡單、工作穩(wěn)定，價格低,,33,,,,（,2,）閉環(huán)控制數(shù)控機床,特點：,在工作臺上安裝直線位移檢測裝置，將測量的位移值反饋到數(shù)控裝置中，與輸入的指令值比較，再控制，消除差值。,優(yōu)缺點：,精度高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價格高,,34,,,,（,3,）半閉環(huán)

20、控制數(shù)控機床,特點：,,反饋環(huán)內(nèi)沒有傳動系統(tǒng)，傳動誤差仍影響工作臺的位移精度，故稱半閉環(huán)控制,優(yōu)缺點：,精度沒閉環(huán)高，但調(diào)試簡單，,穩(wěn)定性好、價格低,,35,,,,三、按數(shù)控機床的顯示分類,（,1,） 低檔數(shù)控機床,特點：經(jīng)濟型，根據(jù)加工要求，合理簡化系統(tǒng)。,一般采用開環(huán)步進電動機驅(qū)動，用數(shù)碼管或,CRT,顯示。,,36,,,,（,2,）中檔數(shù)控機床,特點：用比較齊全的,CRT,顯示，顯示字符和圖形，人機對話。,（,3,）高檔數(shù)控機床,特點：,CRT,具有中檔功能外，還具有三維圖形顯示。,,37,,,,二 常見數(shù)控機床簡介,,1.,數(shù)控車床,特點：,兩軸聯(lián)動，,Z,軸與主軸方向平行的運動；,X

21、,軸是在水平面內(nèi)與主軸方向垂直的運動,,,38,,,2.,數(shù)控銑床,特點：,加工復(fù)雜三維曲面，操作方便，靈活，在汽車，模具，航天等行業(yè)廣泛應(yīng)用,,39,,,,3.,加工中心,特點：,具有自動刀具交換裝置，并能進行多種工序加工的數(shù)控機床。一次裝夾即可完成銑鏜賺鉸攻螺紋等多到工序的加工。分為立式，臥式和萬能加工中心。,,40,,,,,4.,數(shù)控磨床,特點：,加工高硬度、高精度表面，有平面磨床、內(nèi)圓磨床、輪廓磨床,5.,數(shù)控鉆床,特點：,鉆孔，攻螺紋，銑削等功能。有立式和臥式鉆床,,41,,,,6.,數(shù)控電火花成型機床,特點：,特種加工機床，其原理是利用兩個不同極性的電極的放電，去除材料完成加工。適

22、用于復(fù)雜模具及難加工材料的加工。,,42,,,,電動（或液壓）回轉(zhuǎn)刀架,7.,數(shù)控線切割機床,特點：,原理與電火花成型加工一樣，其電極是電極絲。用于普通機床難加工結(jié)構(gòu)的加工,,43,,,1,、數(shù)控機床加工的特點：,,,1.3,數(shù)控機床的加工特點,加工精度高,對加工對象的適應(yīng)性強,自動化程度高,生產(chǎn)效率高,良好的經(jīng)濟效益,有利于現(xiàn)代化管理,,,44,,,,,（,1,）加工輪廓簡單、精度要求低或生產(chǎn)批量特別大的零件。,（,2,）裝夾困難或必須依靠人工找正、定位才能保證加工精度的單件零件。,（,3,）加工余量特別大或材質(zhì)及余量都不均勻的批件。,（,4,）加工中，刀具的質(zhì)量（耐用度）特別差時。,2,、

23、不適宜數(shù)控機床加工的范圍,,45,,,,（,1,）適用分期（不定期或周期）進行的輪番生產(chǎn)。,（,2,）適用于多品種，中、小批量的生產(chǎn)。,（,3,）在滿足加工要求的前提下，應(yīng)選擇檔次盡可能低一點的數(shù)控機床。,（,4,）數(shù)控機床加工依賴于各種數(shù)字化信息指令,,3,、數(shù)控機床的應(yīng)用范圍,,,46,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,END,,47,,,謝謝觀看,/,歡迎下載,BY FAITH I MEAN A VISION OF GOOD ONE CHERISHES AND THE ENTHUSIASM THAT PUSHES ONE TO SEEK ITS FULFILLMENT R

24、EGARDLESS OF OBSTACLES. BY FAITH I BY FAITH,內(nèi)容總結(jié),§1－1 數(shù)控與數(shù)控機床。（簡稱數(shù)控）——將通過計算機進行自動控制的技術(shù)統(tǒng)稱為數(shù)控技術(shù)?！獢?shù)控機床的核心?！獙?shù)控機床進行指揮、控制。——驅(qū)動機床執(zhí)行機構(gòu)實施運動。伺服機構(gòu)——數(shù)控機床的執(zhí)行機構(gòu)，由驅(qū)動和執(zhí)行兩大部分組成。脈沖當(dāng)量——每一脈沖使機床移動部件產(chǎn)生的位移量。作用：檢測數(shù)控機床各個坐標(biāo)軸的實際位移量，經(jīng)反饋系統(tǒng)輸入到機床的數(shù)控裝置中。（2）數(shù)控裝置——對數(shù)控機床進行指揮、控制。（3）伺服機構(gòu)——驅(qū)動機床執(zhí)行機構(gòu)實施運動。銑床一般兩點重合，車床不重合。2. 編程坐標(biāo)系（工件坐標(biāo)系）、程序原點和對刀點。一般情況下，程序原點應(yīng)選在尺寸標(biāo) 注的基準(zhǔn)或定位基準(zhǔn)上。對刀點是零件程序加工的起始點，也稱為“起刀點”或“程序起點”。特點：CRT具有中檔功能外，還具有三維圖形顯示。特點：原理與電火花成型加工一樣，其電極是電極絲。謝謝觀看/歡迎下載,