數(shù)控機(jī)床論文(調(diào)研報(bào)告)

1、天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)Tianjin University of Technology and Education調(diào)研報(bào)告題 目 數(shù) 控 機(jī) 床 調(diào) 研 報(bào) 告 專(zhuān) 業(yè) 自動(dòng)化 班 級(jí) 自0904班 姓 名 馮茹 學(xué) 號(hào) 01110090411 指導(dǎo)老師 田立國(guó) 二一二年六月目錄1.1數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生- 22.1 數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展-22.2 .數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì)-23.1.數(shù)控機(jī)床分類(lèi)- 23.1.1金屬切削類(lèi)數(shù)控機(jī)床- 23.1.2特種加工類(lèi)數(shù)控機(jī)床- 23.1.3板材加工類(lèi)數(shù)控機(jī)床- 33.1.4點(diǎn)位控制數(shù)控機(jī)床- 33.1.5直線(xiàn)控制數(shù)控機(jī)床- 34.1.數(shù)控機(jī)床常見(jiàn)產(chǎn)品-3 4.1.1.數(shù)控

2、系統(tǒng)-34.1.2.常見(jiàn)產(chǎn)品分析-44.1.3.不同產(chǎn)品及其特點(diǎn)-4結(jié)語(yǔ)：-7 參考文獻(xiàn)-8 11.1數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生 根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)機(jī)床數(shù)字控制的定義：用數(shù)字控制的裝置（簡(jiǎn)稱(chēng)數(shù)控裝置），在運(yùn)行過(guò)程中，不斷地引入數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，從而對(duì)某一生產(chǎn)過(guò)程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，叫數(shù)字控制，簡(jiǎn)稱(chēng)數(shù)控。 為了滿(mǎn)足多品種，小批量的自動(dòng)化生產(chǎn)，迫切需要一種靈活的，通用的，能夠適用產(chǎn)品頻繁變化的柔性自動(dòng)化機(jī)床。數(shù)控機(jī)床就是在這樣的背景下誕生與發(fā)展起來(lái)的。它為單件、小批量生產(chǎn)的精密復(fù)雜零件提供了自動(dòng)化的加工手段。2.1 數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展 從年第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床問(wèn)世后，數(shù)控系統(tǒng)已經(jīng)先后經(jīng)歷了兩個(gè)階段和六代的發(fā)展，其六代是指電子管、晶體管

3、、集成電路、小型計(jì)算機(jī)、微處理器和基于工控機(jī)的通用CNC系統(tǒng)。其中前三代為第一階段，稱(chēng)作為硬件連接數(shù)控，簡(jiǎn)稱(chēng)系統(tǒng)；后三代為第二階段，乘坐計(jì)算機(jī)軟件數(shù)控，簡(jiǎn)稱(chēng)系統(tǒng)。2.2 .機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì) 數(shù)控機(jī)床總的發(fā)展趨勢(shì)是工序集中、高速、高效、高精度以及方便使用、提高可靠性等。 3.1.數(shù)控機(jī)床分類(lèi) 3.1.1金屬切削類(lèi)數(shù)控機(jī)床 與傳統(tǒng)的車(chē)、銑、鉆、磨、齒輪加工相對(duì)應(yīng)的數(shù)控機(jī)床有數(shù)控車(chē)床、數(shù)控銑床、數(shù)控鉆床、數(shù)控磨床、數(shù)控齒輪加工機(jī)床等。在普通數(shù)控機(jī)床加裝一個(gè)刀庫(kù)和換刀裝置就成為數(shù)控加工中心機(jī)床。加工中心機(jī)床進(jìn)一步提高了普通數(shù)控機(jī)床的自動(dòng)化程度和生產(chǎn)效率。3.1.2特種加工類(lèi)數(shù)控機(jī)床 除了切削加工數(shù)控機(jī)床

4、以外，數(shù)控技術(shù)也大量用于數(shù)控電火花線(xiàn)切割機(jī)床、數(shù)控電火花成型機(jī)床、數(shù)控等離子弧切割機(jī)床、數(shù)控火焰切割機(jī)床以及數(shù)控激光 2加工機(jī)床等。 3.1.3板材加工類(lèi)數(shù)控機(jī)床 常見(jiàn)的應(yīng)用于金屬板材加工的數(shù)控機(jī)床有數(shù)控壓力機(jī)、數(shù)控剪板機(jī)和數(shù)控折彎?rùn)C(jī)等。 近年來(lái)，其它機(jī)械設(shè)備中也大量采用了數(shù)控技術(shù)，如數(shù)控多坐標(biāo)測(cè)量機(jī)、自動(dòng)繪圖機(jī)及工業(yè)機(jī)器人等。 3.1.4點(diǎn)位控制數(shù)控機(jī)床 位置的精確定位，在移動(dòng)和定位過(guò)程中不進(jìn)行任何加工。機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)只控制行程終點(diǎn)的坐標(biāo)值，不控制點(diǎn)與點(diǎn)之間的運(yùn)動(dòng)軌跡，因此幾個(gè)坐標(biāo)軸之間的運(yùn)動(dòng)無(wú)任何聯(lián)系?？梢詭讉€(gè)坐標(biāo)同時(shí)向目標(biāo)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，也可以各個(gè)坐標(biāo)單獨(dú)依次運(yùn)動(dòng)。 這類(lèi)數(shù)控機(jī)床主要有數(shù)控坐標(biāo)鏜床

5、、數(shù)控鉆床、數(shù)控沖床、數(shù)控點(diǎn)焊機(jī)等。點(diǎn)位控制數(shù)控機(jī)床的數(shù)控裝置稱(chēng)為點(diǎn)位數(shù)控裝置。 3.1.5直線(xiàn)控制數(shù)控機(jī)床 直線(xiàn)控制數(shù)控機(jī)床可控制刀具或工作臺(tái)以適當(dāng)?shù)倪M(jìn)給速度，沿著平行于坐標(biāo)軸的方向進(jìn)行直線(xiàn)移動(dòng)和切削加工，進(jìn)給速度根據(jù)切削條件可在一定范圍內(nèi)變化。 直線(xiàn)控制的簡(jiǎn)易數(shù)控車(chē)床，只有兩個(gè)坐標(biāo)軸，可加工階梯軸。直線(xiàn)控制的數(shù)控銑床，有三個(gè)坐標(biāo)軸，可用于平面的銑削加工。現(xiàn)代組合機(jī)床采用數(shù)控進(jìn)給伺服系統(tǒng)，驅(qū)動(dòng)動(dòng)力頭帶有多軸箱的軸向進(jìn)給進(jìn)行鉆鏜加工，它也可算是一種直線(xiàn)控制數(shù)控機(jī)床。 4.1.數(shù)控機(jī)床常見(jiàn)產(chǎn)品4.1.1數(shù)控系統(tǒng)A.進(jìn)口數(shù)控系統(tǒng)： 3 全國(guó)范圍來(lái)說(shuō)，主要以FANUC 0i系列和SIEMENS 80

6、2系列為主；東南地區(qū)（在臺(tái)資企業(yè)）三菱也有不少應(yīng)用；在西北的重型機(jī)床企業(yè)內(nèi)，還可以看見(jiàn)法國(guó)NUM和西班牙Fagor；在寧夏銀川，有中國(guó)唯一的日本MAZAK生產(chǎn)基地B.國(guó)產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)： 基本沒(méi)有能覆蓋全國(guó)市場(chǎng)的數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)品，相對(duì)比較有影響的是北京凱恩蒂、成都廣泰（鉆床、銑床、加工中心上的數(shù)控系統(tǒng)賣(mài)得好，主要在于其剛性攻絲效果主軸采用國(guó)產(chǎn)的CTB伺服主軸接近FANUC 0i Mate MC）；其他數(shù)控系統(tǒng)商還有，深圳海德盟（原來(lái)的固高），臺(tái)灣寶元三菱技術(shù)，華南和浙江的臺(tái)資企業(yè)；臺(tái)灣新代，三菱技術(shù)，華南和浙江的臺(tái)資企業(yè)；南京華興，經(jīng)濟(jì)型車(chē)床的數(shù)控系統(tǒng)。4.1.2.常見(jiàn)產(chǎn)品分析國(guó)內(nèi)常見(jiàn)的變頻器品牌主要有

7、：臺(tái)達(dá)、歐瑞(原惠豐)、森蘭、德瑞斯、英威騰、匯川等進(jìn)口品牌：西門(mén)子（天津有廠(chǎng)家）、三棱等4.1.3.不同產(chǎn)品及其特點(diǎn):1.臺(tái)達(dá)變頻器 變頻器特點(diǎn)的介紹：（1）.體積小，屬于迷你型產(chǎn)品，占用控制柜空間較小;（2）.的改善，特別是在低速轉(zhuǎn)矩上滿(mǎn)足機(jī)床主軸的需求，5HZ時(shí)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩能夠達(dá)到150%以上;控制方式為正弦波SPWM(提供無(wú)速度反饋矢量控制)，控制性能較以前的VF控制方式有很大性能上（3）.載波頻率范圍0-15KHz，減小電機(jī)的電磁噪音;（4).提供標(biāo)準(zhǔn)的0-10V模擬量接口(輸入阻抗47Kohm，輸出阻抗250Kohm)，能夠與大多數(shù)數(shù)控系統(tǒng)接口兼容，通用性強(qiáng);(5).過(guò)負(fù)載能力強(qiáng)，15

8、0%以上額定輸出電流超過(guò)一分鐘;(6).提供多功能的輸出端子信號(hào)，例如零速信號(hào)，運(yùn)轉(zhuǎn)中信號(hào)，速度到達(dá)信4號(hào)，故障指示，滿(mǎn)足系統(tǒng)對(duì)于主軸速度狀態(tài)的監(jiān)控;（7).自動(dòng)轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償，滿(mǎn)足機(jī)床主軸在低速情況下的加工需求;(8）.提供三組異常紀(jì)錄，供維修人員從側(cè)面了解機(jī)床主軸實(shí)際的運(yùn)行狀況;2. 歐瑞變頻器歐瑞變頻器產(chǎn)品特點(diǎn)： 歐瑞F1000-G。F1000系列變頻器應(yīng)用先進(jìn)的空間電壓矢量PWM控制技術(shù)、矢量控制技術(shù)，采用高性能的功率模塊和先進(jìn)的變頻器制造工藝，是普傳公司設(shè)計(jì)制造的新一代高品質(zhì)、多功能變頻器。無(wú)論是簡(jiǎn)單的變頻控制還是復(fù)雜的高性能伺服應(yīng)用，在PI系列都能找到合適的解決方案。 額定容量范圍 :0

9、.4400kW 電壓等級(jí) :2201140V 輸出頻率： G/P型：0.00800.0Hz；H型：0.002000.0Hz 采用DSP（數(shù)字信號(hào)處理器）為核心的控制單元，實(shí)現(xiàn)高速高性能控制。 集V/F控制、V/FPG控制、矢量控制PG三種控制功能于一體。 三種空間電壓矢量波形產(chǎn)生方式。 死區(qū)補(bǔ)償功能，實(shí)現(xiàn)低頻率大輸出轉(zhuǎn)矩。 自動(dòng)轉(zhuǎn)差補(bǔ)償。 十種頻率設(shè)定方式，模擬端子可以接受010V、020mA之內(nèi)的自定義范圍信號(hào)。 可實(shí)現(xiàn)最多七段速度和八段加速度控制。 六路可編程輸出控制端子。 內(nèi)置PID功能，可實(shí)現(xiàn)高性能閉環(huán)速度控制 可支持010V，15V，020mA，420mA反饋信號(hào) PID調(diào)節(jié)的直流電

10、流制動(dòng)。 轉(zhuǎn)速追蹤啟動(dòng)與斷電再恢復(fù)運(yùn)行功能。 強(qiáng)大的通訊功能，支持標(biāo)準(zhǔn)的Rs485與Can Bus，同時(shí)提供遠(yuǎn)控鍵盤(pán)功能。 人性化顯示菜單，中文液晶顯示，配以L(fǎng)ED顯示，同時(shí)顯示3個(gè)狀態(tài)參數(shù)。 特有的逆變模塊（IGBT）溫升監(jiān)控功能，風(fēng)扇調(diào)節(jié)可控，適時(shí)降低電機(jī)噪音 5 高效的故障查詢(xún)與記錄功能，方便排除故障。 參數(shù)保護(hù)功能。 獨(dú)特的設(shè)計(jì)，使變頻器對(duì)電源的污染降到最低。 在三相交流永磁同步電動(dòng)機(jī)控制中表現(xiàn)同樣出色。 3.森藍(lán)變頻器森蘭變頻器SB80產(chǎn)品特點(diǎn)1).A、B型內(nèi)置直流電抗器，功率因素0.94，電源輸入諧波小，并能有效抑制浪涌電壓，延長(zhǎng)內(nèi)部電路元件的壽命； 2).通過(guò)公共直流母線(xiàn)可實(shí)現(xiàn)逆

11、變回饋功能； 3).15kW以下內(nèi)置動(dòng)態(tài)制動(dòng)單元； 采用世界超高性能的32位150MIPS的電機(jī)控制專(zhuān)用DSP和森蘭自主開(kāi)發(fā)的實(shí)時(shí)嵌入式操作系統(tǒng)軟件； 4) .采用精確磁通觀(guān)測(cè)器的轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向有速度傳感器和無(wú)速度傳感器矢量控制算法； 5) .全功能可靠保護(hù)和故障自診斷； 森蘭變頻器SB80系列應(yīng)用領(lǐng)域廣泛應(yīng)用于造紙、紡織、印刷機(jī)械、鋼帶、膠片、涂裝設(shè)備等調(diào)速范圍大、精度高、需要張力控制的過(guò)程控制領(lǐng)域；電梯、起重機(jī)、提升機(jī)、停車(chē)設(shè)備或立體車(chē)庫(kù)等需要高速運(yùn)轉(zhuǎn)、高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和位置控制的提升控制領(lǐng)域；工程機(jī)械、拉絲機(jī)、擠壓機(jī)、傳輸設(shè)備等需要高速運(yùn)轉(zhuǎn)、高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和位置控制的機(jī)器控制領(lǐng)域。 4.匯川變頻器匯

12、川變頻器的特點(diǎn):1).模塊化設(shè)計(jì)2).普通型變頻器插上供水控制卡即可實(shí)現(xiàn)恒壓供水的諸多控制功能。3).矢量控制算法匯川變頻器采用真正的電流矢量控制算法，對(duì)于電機(jī)來(lái)說(shuō)，主要有以下幾個(gè)明顯6的優(yōu)勢(shì)所在：低頻轉(zhuǎn)矩特性?xún)?yōu)良：0.5Hz/150%（開(kāi)環(huán)），0.05Hz/180%（閉環(huán)）調(diào)速范圍加寬：1：100（開(kāi)環(huán)），1：1000（閉環(huán)）穩(wěn)速精度提高轉(zhuǎn)矩控制精度提高5KW以上標(biāo)準(zhǔn)配置直流電抗器有效提高輸入側(cè)的功率因數(shù)提高變頻器整機(jī)效率和熱穩(wěn)定性有效地消除輸入假冒的高次諧波對(duì)變頻器的影響，減小對(duì)外傳導(dǎo)和輻射干擾4).寬電壓范圍設(shè)計(jì)5).輸入電壓在-15% +20%的范圍內(nèi)可以正常運(yùn)行6).安全自檢功能7)

13、.提供了變頻器上電時(shí)檢測(cè)電機(jī)是否有對(duì)地短路的安全自檢功能，有效地保護(hù)設(shè)備的安全使用8).完善的保護(hù)功能9).可編程MF.K鍵,可以實(shí)現(xiàn)鍵盤(pán)命令與遠(yuǎn)程式操作切換5.西門(mén)子變頻器西門(mén)子變頻器特點(diǎn)： 結(jié)構(gòu)緊湊、內(nèi)部配置靈活 、安裝簡(jiǎn)便（與安裝接觸器類(lèi)似） 、調(diào)試（快速和并不復(fù)雜 |新型多功能變速驅(qū)動(dòng)裝置）、運(yùn)行中的多種應(yīng)用功能、SINAMICS以系統(tǒng)為基礎(chǔ)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)SINAMICS G110 變頻器的技術(shù)數(shù)據(jù)電源電壓和額定輸出功率1AC，200-240V±10%;0.12-3kW；運(yùn)行溫度-10°C至40 °C；控制方式 線(xiàn)性 V/f控制特性 (帶有可編程的電壓提升功能); 平方V/f控制特性; 多點(diǎn)(可編程)V/f控制特性輸入3個(gè)數(shù)字輸入; 可采用模擬輸入控制方式或RS485串行通訊接口(USS協(xié)議) 控制方式：輸出1個(gè)帶光電隔離的輸出；7 結(jié)語(yǔ)： 各種不同的變頻器具不同特點(diǎn)，在選取時(shí)按照不同的工作場(chǎng)所