《數(shù)控機(jī)床概述》PPT課件.ppt

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第1章數(shù)控機(jī)床概述 了解數(shù)控機(jī)床的組成 分類 熟悉數(shù)控機(jī)床的工作流程 技術(shù)特點(diǎn) 掌握數(shù)控機(jī)床的性能特點(diǎn) 知識(shí)目標(biāo) 1 1數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生與發(fā)展 1 1 1數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生1 1 2數(shù)控機(jī)床的發(fā)展 1 1 1數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生 數(shù)控機(jī)床是綜合運(yùn)用了計(jì)算機(jī)技術(shù) 微電子技術(shù) 自動(dòng)控制技術(shù) 自動(dòng)檢測(cè)技術(shù) 精密機(jī)械制造技術(shù) 網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù) 液壓氣動(dòng)技術(shù)等高新技術(shù)而發(fā)展起來的 是具有高精度 高自動(dòng)化 高效率的典型機(jī)電一體化產(chǎn)品 采用數(shù)字控制技術(shù)進(jìn)行機(jī)械加工的思想 最早是在20世紀(jì)40年代初提出的 1949年帕森斯公司正式接受美國空軍委托 在麻省理工學(xué)院伺服機(jī)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室的協(xié)助下 開始從事數(shù)控機(jī)床的研制工作 經(jīng)過3年時(shí)間的研究 于1952年試制成功世界第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床試驗(yàn)性樣機(jī) 并取名 NumericalControl 1974年以后 國際上又出現(xiàn)了以微處理器為核心的數(shù)控系統(tǒng) 即微機(jī)控制的數(shù)控系統(tǒng) 這種數(shù)控系統(tǒng)體積小 價(jià)格低 性能穩(wěn)定 功能強(qiáng)大 20世紀(jì)80代年以后 國際上相繼又研制出了柔性制造單元 FlexibleManufacturingCell FMC 及柔性制造系統(tǒng) FlexibleManufacturingSystem FMS 20世紀(jì)90年代 出現(xiàn)了包括市場(chǎng)預(yù)測(cè) 生產(chǎn)決策 產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造和銷售等全過程均由計(jì)算機(jī)集成管理和控制的計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng) CIMS 其中數(shù)控機(jī)床是其基本控制單元 FMC和FMS是實(shí)現(xiàn)CIMS的必經(jīng)階段和基礎(chǔ) 1 1 2數(shù)控機(jī)床的發(fā)展 使數(shù)控機(jī)床在技術(shù)上呈現(xiàn)以下7個(gè)方面的發(fā)展趨勢(shì) 1 采用先進(jìn)的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 2 采用前饋控制技術(shù) 3 采用機(jī)床動(dòng) 靜摩擦的非線性補(bǔ)償控制技術(shù) 4 補(bǔ)償技術(shù)的發(fā)展和廣泛應(yīng)用 5 采用高精度的脈沖當(dāng)量 6 采用高分辨率的位置檢測(cè)裝置 1 高精度化 1 采用高性能CPU 2 配置高速 功能強(qiáng)大的內(nèi)裝式可編程序控制器 PLC 3 提高多軸控制水平 4 使用超高速切削刀具 2 高速化 1 提高數(shù)控系統(tǒng)的硬件質(zhì)量 2 模塊化 標(biāo)準(zhǔn)化和通用化 3 高自動(dòng)化4 高可靠性 1 數(shù)控機(jī)床采用一機(jī)多能 以提高設(shè)備利用率 2 良好的人機(jī)對(duì)話功能 3 更強(qiáng)的通信功能 5 多功能化 1 刀具壽命自動(dòng)檢測(cè)更換 2 自動(dòng)診斷 自動(dòng)修復(fù) 3 實(shí)時(shí)補(bǔ)償 4 引進(jìn)模式識(shí)別技術(shù) 6 數(shù)控編程自動(dòng)化7 智能化 1 2數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)及主要技術(shù)指標(biāo) 1 2 1數(shù)控機(jī)床的使用特點(diǎn)1 2 2主要技術(shù)指標(biāo) 1 2 1數(shù)控機(jī)床的使用特點(diǎn) 1 對(duì)操作及維修人員的技術(shù)水平要求較高2 對(duì)夾具和刀具的要求較高 單件或小批量生產(chǎn)時(shí) 一般采用通用夾具 批量生產(chǎn)時(shí) 為節(jié)省加工時(shí)間 應(yīng)使用專用夾具或組合夾具 夾具應(yīng)該定位可靠 能自動(dòng)夾緊或松開工件 具有良好的排屑和冷卻結(jié)構(gòu) 1 數(shù)控機(jī)床對(duì)夾具的要求 精度較高 壽命長 尺寸穩(wěn)定 變化小 能實(shí)現(xiàn)機(jī)外預(yù)調(diào) 快速換刀 刀柄應(yīng)為標(biāo)準(zhǔn)系列 能很好地控制切屑的折斷 卷曲和排出 具有良好的冷卻性能 2 數(shù)控機(jī)床對(duì)刀具的要求 1 多品種 小批量生產(chǎn)的零件 2 形狀結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的零件 3 需要頻繁改型的零件 4 價(jià)值昂貴 不允許報(bào)廢的零件 5 需要最短周期的急需零件 6 批量較大 精度要求高的零件 3 數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用范圍廣 1 2 2主要技術(shù)指標(biāo) 1 主要技術(shù)規(guī)格 數(shù)控車床主要技術(shù)規(guī)格有床身規(guī)格尺寸 最大車削直徑 刀架最大回轉(zhuǎn)直徑 最大車削長度等 數(shù)控銑床主要技術(shù)規(guī)格有工作臺(tái)尺寸 工作臺(tái)T形槽尺寸 工作臺(tái)行程等規(guī)格尺寸 數(shù)控機(jī)床的運(yùn)動(dòng)指標(biāo)主要是指主軸轉(zhuǎn)速 2 運(yùn)動(dòng)指標(biāo) 1 脈沖當(dāng)量 分辨率 2 定位精度 3 重復(fù)定位精度 3 精度指標(biāo) 4 刀具系統(tǒng)5 其他指標(biāo) 1 3數(shù)控機(jī)床的組成及分類 1 3 1數(shù)控機(jī)床的組成1 3 2數(shù)控機(jī)床的工作過程1 3 3數(shù)控機(jī)床的分類 1 3 1數(shù)控機(jī)床的組成 數(shù)控機(jī)床的組成如圖1 2所示 通常由控制介質(zhì) 數(shù)控裝置 伺服系統(tǒng) 檢測(cè)及反饋系統(tǒng) 機(jī)床主機(jī)及輔助裝置組成 圖1 2數(shù)控機(jī)床組成 控制介質(zhì)有多種 如早期使用的穿孔帶 磁帶 現(xiàn)在一般使用磁盤 光盤等 采用何種控制介質(zhì)取決于數(shù)控裝置的類型 1 控制介質(zhì) 數(shù)控裝置由硬件和軟件組成 CNC的硬件為一款專用計(jì)算機(jī) 通過軟件來實(shí)現(xiàn)部分或全部數(shù)控功能 也可以改變軟件更改或擴(kuò)展其功能 2 數(shù)控裝置 伺服系統(tǒng)主要由驅(qū)動(dòng)裝置 執(zhí)行機(jī)構(gòu) 位置檢測(cè)反饋裝置等部分組成 3 伺服系統(tǒng) 檢測(cè)及反饋裝置可以包括在伺服系統(tǒng)中 它由檢測(cè)元件和相應(yīng)的電路組成 其作用主要是檢測(cè)速度和位移 并將信息反饋到控制系統(tǒng) 構(gòu)成閉環(huán)控制 無測(cè)量反饋裝置的系統(tǒng)稱為開環(huán)系統(tǒng) 常用的測(cè)量元件有脈沖編碼器 光柵 旋轉(zhuǎn)變壓器 感應(yīng)同步器 磁尺 激光位移檢測(cè)系統(tǒng)等 4 檢測(cè)及反饋裝置 主機(jī)是數(shù)控機(jī)床的主體 包括床身 箱體 導(dǎo)軌 主軸 進(jìn)給機(jī)構(gòu)等機(jī)械部件 5 機(jī)床主機(jī) 輔助裝置主要包括 工件自動(dòng)交換機(jī)構(gòu) APC 刀具自動(dòng)交換機(jī)構(gòu) ATC 工件夾緊與松開機(jī)構(gòu) 回轉(zhuǎn)工作臺(tái) 液壓控制系統(tǒng) 潤滑冷卻裝置 排屑照明裝置 過載與限位保護(hù)功能以及對(duì)刀儀等部分 6 輔助裝置 1 3 2數(shù)控機(jī)床的工作過程 圖1 4數(shù)控機(jī)床的工作過程 1 3 3數(shù)控機(jī)床的分類 1 按工藝用途分類 1 金屬切削類數(shù)控機(jī)床 普通型數(shù)控機(jī)床 在普通數(shù)控機(jī)床的基礎(chǔ)上增加自動(dòng)換刀機(jī)構(gòu) ATC 和一個(gè)刀庫 即稱為數(shù)控加工中心 2 金屬成形類數(shù)控機(jī)床 3 數(shù)控特種加工機(jī)床 4 其他類型的數(shù)控機(jī)床 數(shù)控機(jī)床按運(yùn)動(dòng)軌跡控制方式可分為點(diǎn)位控制數(shù)控機(jī)床 直線控制數(shù)控機(jī)床和輪廓控制數(shù)控機(jī)床 1 點(diǎn)位控制數(shù)控機(jī)床 2 按運(yùn)動(dòng)軌跡控制方式分類 圖1 5按加工控制路線分類 2 直線控制數(shù)控機(jī)床 3 輪廓控制數(shù)控機(jī)床 二軸聯(lián)動(dòng) 二軸半聯(lián)動(dòng) 圖1 6二軸半聯(lián)動(dòng)加工曲面 圖1 7三軸聯(lián)動(dòng)加工曲面 三軸聯(lián)動(dòng) 圖1 8四軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床 四軸聯(lián)動(dòng) 圖1 9五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床 五軸聯(lián)動(dòng) 3 按機(jī)床進(jìn)給伺服系統(tǒng)不同分類 1 開環(huán)伺服系統(tǒng) 圖1 10開環(huán)伺服系統(tǒng) 2 半閉環(huán)伺服系統(tǒng) 圖1 11半閉環(huán)伺服系統(tǒng) 3 閉環(huán)伺服系統(tǒng) 圖1 12閉環(huán)伺服系統(tǒng) 表1 1不同檔次數(shù)控功能及指標(biāo) 4 按數(shù)控系統(tǒng)功能水平分類