數(shù)控機(jī)床基本知識(shí)課件

1、數(shù)控機(jī)床基礎(chǔ)知識(shí)介紹 數(shù)控機(jī)床的認(rèn)識(shí) 什么是數(shù)控機(jī)床 用專業(yè)術(shù)語(yǔ)來(lái)說(shuō)，數(shù)控機(jī)床即“數(shù)字程序控制機(jī)床”(Numerically Controlled Machine Tool)，是用數(shù)字和字母形式來(lái)表達(dá)工件的形狀和尺寸等技術(shù)要求及加工工藝要求，經(jīng)過(guò)數(shù)控裝置運(yùn)算，用數(shù)字代碼信息(程序指令)控制刀具按給定的工作程序、運(yùn)動(dòng)速度和軌跡進(jìn)行自動(dòng)加工的機(jī)床。數(shù)控機(jī)床的認(rèn)識(shí) NC是Numerical Control（數(shù)值控制裝置）的縮寫(xiě)。是自動(dòng)地控制機(jī)床的工作臺(tái)，刀架 號(hào)等位置和速度的裝置。NC以前是由晶體管、IC等電子元件構(gòu)成的。隨著微型計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)，由它組成了NC并進(jìn)一步商品化，把這種NC稱為CNC（Co

2、mputerized Numerical Control）。CNC的第一個(gè)C是內(nèi)裝計(jì)算機(jī)的意思。 數(shù)控機(jī)床的認(rèn)識(shí) 數(shù)控機(jī)床一般指那些只能完成車(chē)、銑、鏜、磨、鉆等單一工序的數(shù)控機(jī)床。在類(lèi)型上可分為：數(shù)控車(chē)床（CNC車(chē)床）數(shù)控銑床數(shù)控鏜床數(shù)控磨床數(shù)控鉆床等等。 CNC加工中心 NC加工中心其實(shí)就是內(nèi)裝計(jì)算機(jī)、備有自動(dòng)換刀裝置的數(shù)控機(jī)床，其控制系統(tǒng)能控制機(jī)床自動(dòng)換刀，連續(xù)地按一定程序?qū)Ω鱾€(gè)加工面自動(dòng)地完成銑削、鏜削、鉆孔、攻絲等多工序加工的數(shù)控機(jī)床。 CNC車(chē)床 CNC車(chē)床也是內(nèi)裝計(jì)算機(jī)、備有自動(dòng)換刀裝置的數(shù)控機(jī)床，其控制系統(tǒng)能控制機(jī)床自動(dòng)換刀，連續(xù)地按一定程序?qū)Ω鱾€(gè)加工面自動(dòng)地完成車(chē)削加工的數(shù)控機(jī)

3、床。 數(shù)控機(jī)床的主要性能指標(biāo)定位精度：定位精度是機(jī)床工作臺(tái)等移動(dòng)部件在確定的終點(diǎn)所能達(dá)到的實(shí)際位置的精度。其誤差是機(jī)床的定位誤差。重復(fù)定位精度：指在同一臺(tái)數(shù)控機(jī)床上，應(yīng)用相同的程序相同的代碼加工一批零件所能達(dá)到的連續(xù)結(jié)果的一致程度。其誤差為重復(fù)定位誤差。分度精度：分度精度是指分度工作臺(tái)在分度時(shí)，理論要求回轉(zhuǎn)的角度值和實(shí)際的角度的差值。其誤差為分度誤差。分辨率與脈沖當(dāng)量：是指數(shù)控機(jī)床所能反映到的機(jī)床移動(dòng)部件上的最小移動(dòng)量。即最小脈沖當(dāng)量。數(shù)控裝置邏輯圖光電閱讀機(jī)譯碼器 輸出裝置伺服系統(tǒng)MT存儲(chǔ)器主控制器顯示器檢測(cè)裝置NC程序運(yùn)算器數(shù)控機(jī)床的構(gòu)成 數(shù)控機(jī)床的組成輸入/輸出設(shè)備CNC裝置可編程控制器

4、(PLC)伺服單元驅(qū)動(dòng)裝置(執(zhí)行機(jī)構(gòu))電氣控制裝置輔助裝置機(jī)床本體測(cè)量裝置鍵盤(pán)、磁盤(pán)機(jī)等。可用串行通信的方式輸入。配有CRT顯示器或點(diǎn)陣式液晶顯示器，可顯示較豐富的信息，并能顯示圖形。數(shù)控機(jī)床的組成輸入/輸出設(shè)備CNC裝置可編程控制器(PLC)伺服單元驅(qū)動(dòng)裝置(執(zhí)行機(jī)構(gòu))電氣控制裝置輔助裝置機(jī)床本體測(cè)量裝置CNC系統(tǒng)的核心。主要包括微處理器CPU、儲(chǔ)存器、局部總線、外圍邏輯電路以及與CNC系統(tǒng)的其它組成部分聯(lián)系的接口等。CNC系統(tǒng)完全由軟件處理數(shù)字信息，因而具有真正的柔性化，可處理邏輯電路難以處理的復(fù)雜信息，使數(shù)字控制系統(tǒng)的性能大大提高。數(shù)控機(jī)床的組成輸入/輸出設(shè)備CNC裝置可編程控制器(PL

5、C)伺服單元驅(qū)動(dòng)裝置(執(zhí)行機(jī)構(gòu))電氣控制裝置輔助裝置機(jī)床本體測(cè)量裝置一種以微處理器為基礎(chǔ)的通用型自動(dòng)控制裝置，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。分內(nèi)裝型(集成型)和外裝型(獨(dú)立型)。數(shù)控機(jī)床的組成輸入/輸出設(shè)備CNC裝置可編程控制器(PLC)伺服單元驅(qū)動(dòng)裝置(執(zhí)行機(jī)構(gòu))電氣控制裝置輔助裝置機(jī)床本體測(cè)量裝置是CNC和機(jī)床本體的聯(lián)系環(huán)節(jié)，它把來(lái)自CNC裝置的微弱指令信號(hào)放大成控制驅(qū)動(dòng)裝置的大功率信號(hào)。根據(jù)接收指令不同，可分脈沖式和模擬式。模擬式按電源種類(lèi)可分直流伺服單元和交流伺服單元。數(shù)控機(jī)床的組成輸入/輸出設(shè)備CNC裝置可編程控制器(PLC)伺服單元驅(qū)動(dòng)裝置(執(zhí)行機(jī)構(gòu))電氣控制裝置輔助裝置機(jī)床本體測(cè)量

6、裝置把經(jīng)放大的指令信號(hào)變?yōu)闄C(jī)械運(yùn)動(dòng)，通過(guò)簡(jiǎn)單的機(jī)械連接部件驅(qū)動(dòng)機(jī)床，使工作臺(tái)精確定位或按規(guī)定的軌跡作嚴(yán)格的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，最后加工出圖紙所要求的零件。和伺服單元相對(duì)應(yīng)，驅(qū)動(dòng)裝置有步進(jìn)電機(jī)、直流伺服電機(jī)、交流伺服電機(jī)等。數(shù)控機(jī)床的組成輸入/輸出設(shè)備CNC裝置可編程控制器(PLC)伺服單元驅(qū)動(dòng)裝置(執(zhí)行機(jī)構(gòu))電氣控制裝置輔助裝置機(jī)床本體測(cè)量裝置合稱伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)機(jī)床工作的動(dòng)力裝置，CNC裝置的指令要靠伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)付諸實(shí)施。從某種意義上說(shuō)，數(shù)控機(jī)床功能的強(qiáng)弱主要取決于CNC裝置，而數(shù)控機(jī)床性能的好壞主要取決于伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。數(shù)控機(jī)床的組成輸入/輸出設(shè)備CNC裝置可編程控制器(PLC)伺服單元驅(qū)動(dòng)裝置(執(zhí)行機(jī)構(gòu)

7、)電氣控制裝置輔助裝置機(jī)床本體測(cè)量裝置CNC機(jī)床由于切削用量大、連續(xù)加工發(fā)熱量大等因素對(duì)加工精度有一定影響，加之在加工中是自動(dòng)控制，不能像在普通機(jī)床上那樣由人工進(jìn)行調(diào)整、補(bǔ)償，所以其設(shè)計(jì)要求比普通機(jī)床更嚴(yán)格，制造要求更精密，采用了許多新的加強(qiáng)剛性、減小熱變形、提高精度等方面的措施。數(shù)控機(jī)床的組成輸入/輸出設(shè)備CNC裝置可編程控制器(PLC)伺服單元驅(qū)動(dòng)裝置(執(zhí)行機(jī)構(gòu))電氣控制裝置輔助裝置機(jī)床本體測(cè)量裝置又稱反饋元件。安裝在機(jī)床的工作臺(tái)或絲杠上，相當(dāng)于普通機(jī)床的刻度盤(pán)和人的眼睛，把機(jī)床工作臺(tái)的實(shí)際位移轉(zhuǎn)變成電信號(hào)反饋給CNC裝置，供CNC裝置與指令值比較產(chǎn)生誤差信號(hào)，以控制機(jī)床向消除該誤差的方向

8、移動(dòng)。高性能數(shù)控機(jī)床的重要組成部分。由測(cè)量裝置和顯示環(huán)節(jié)構(gòu)成的數(shù)顯裝置，可以在線顯示機(jī)床移動(dòng)部件的坐標(biāo)值，大大提高工作效率和工件的加工精度。數(shù)控機(jī)床的分類(lèi)分類(lèi)方法機(jī)床類(lèi)型按坐標(biāo)軸一般數(shù)控機(jī)床加工中心多坐標(biāo)系統(tǒng)控制特點(diǎn)點(diǎn)位控制直線控制輪廓控制有無(wú)測(cè)量裝置開(kāi)環(huán)半閉環(huán)閉環(huán)功能水平經(jīng)濟(jì)型普及型高級(jí)型數(shù)控系統(tǒng)控制特點(diǎn)點(diǎn)位控制直線控制輪廓控制（連續(xù)軌跡控制）只控制刀具或工作臺(tái)從一點(diǎn)移至另一點(diǎn)的準(zhǔn)確定位，然后進(jìn)行定點(diǎn)加工，而點(diǎn)與點(diǎn)之間的路徑不需控制。如：數(shù)控鉆床、數(shù)控鏜床、數(shù)控坐標(biāo)鏜床數(shù)控系統(tǒng)控制特點(diǎn)點(diǎn)位控制直線控制輪廓控制（連續(xù)軌跡控制）除控制直線軌跡的起點(diǎn)和終點(diǎn)的準(zhǔn)確定位外，還要控制在這兩點(diǎn)之間以指定的

9、進(jìn)給速度進(jìn)行直線切削如：平面銑削用的數(shù)控銑床、階梯軸車(chē)削和磨削用的數(shù)控車(chē)床、數(shù)控磨床等 數(shù)控系統(tǒng)控制特點(diǎn)點(diǎn)位控制直線控制輪廓控制（連續(xù)軌跡控制）能夠連續(xù)控制兩個(gè)或兩個(gè)以上坐標(biāo)方向的聯(lián)合運(yùn)動(dòng)。為使刀具按規(guī)定的軌跡加工工件的曲線輪廓，數(shù)控裝置具有插補(bǔ)運(yùn)算的功能，使刀具的運(yùn)動(dòng)軌跡以最小的誤差逼近規(guī)定的輪廓曲線，并協(xié)調(diào)各坐標(biāo)方向的運(yùn)動(dòng)速度，以便在切削過(guò)程中始終保持規(guī)定的進(jìn)給速度。如：能加工曲面用的數(shù)控銑床、數(shù)控車(chē)床、數(shù)控磨床、加工中心等伺服系統(tǒng)的類(lèi)型開(kāi)環(huán)伺服機(jī)構(gòu)半閉環(huán)伺服機(jī)構(gòu)全閉環(huán)伺服機(jī)構(gòu)由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)線路和步進(jìn)電機(jī)組成。每一脈沖信號(hào)使步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一定的角度，通過(guò)滾珠絲杠推動(dòng)工作臺(tái)移動(dòng)一定的距離。沒(méi)有

10、檢測(cè)反饋裝置?？刂凭热Q于步進(jìn)電機(jī)和絲杠的精度。比較簡(jiǎn)單，工作穩(wěn)定，易掌握使用，但精度和速度的提高受到限制。伺服系統(tǒng)的類(lèi)型開(kāi)環(huán)伺服機(jī)構(gòu)半閉環(huán)伺服機(jī)構(gòu)全閉環(huán)伺服機(jī)構(gòu)由比較線路、伺服放大線路、伺服馬達(dá)、速度檢測(cè)器和位置檢測(cè)器組成。位置檢測(cè)器裝在絲杠或伺服馬達(dá)的端部，利用絲杠的回轉(zhuǎn)角度間接測(cè)出工作臺(tái)的位置。所能達(dá)到的精度、速度、和動(dòng)態(tài)特性優(yōu)于開(kāi)環(huán)伺服機(jī)構(gòu)，為大多數(shù)中小型數(shù)控機(jī)床所采用。因信號(hào)易檢測(cè)、閉環(huán)中要素少、系統(tǒng)單純，使其控制穩(wěn)定，而易設(shè)計(jì)成反應(yīng)快的伺服系統(tǒng)。伺服系統(tǒng)的類(lèi)型開(kāi)環(huán)伺服機(jī)構(gòu)半閉環(huán)伺服機(jī)構(gòu)全閉環(huán)伺服機(jī)構(gòu)工作原理和組成同半閉環(huán)。位置檢測(cè)器安裝在工作臺(tái)上，可直接測(cè)出工作臺(tái)的實(shí)際位置。反饋

11、精度高于半閉環(huán)控制。掌握調(diào)試的難度較大。常用于高精度和大型數(shù)控機(jī)床。數(shù)控機(jī)床的分類(lèi)CNC輸出位置控制單元速度控制執(zhí)行電動(dòng)機(jī)工作臺(tái)測(cè)量反饋單元半閉環(huán)編碼器閉環(huán)光柵尺數(shù)控程序編碼器和光柵尺是一種位置檢測(cè)元件是數(shù)控機(jī)床的一種重要的組成部分，它的主要作用是檢測(cè)位移量并發(fā)出反饋信號(hào)與數(shù)控裝置與數(shù)控裝置發(fā)出的指令信號(hào)相比較若有偏差，經(jīng)放大后控制執(zhí)行部件使其向著消除偏差的方向運(yùn)動(dòng)直到偏差為零位止。數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)適應(yīng)性強(qiáng)加工質(zhì)量穩(wěn)定生產(chǎn)效率高加工精度高減輕勞動(dòng)強(qiáng)度成本高要求管理和操作人員素質(zhì)高數(shù)控機(jī)床的優(yōu)點(diǎn)適應(yīng)性強(qiáng)加工質(zhì)量穩(wěn)定生產(chǎn)效率高加工精度高減輕勞動(dòng)強(qiáng)度由于能實(shí)現(xiàn)多個(gè)坐標(biāo)的聯(lián)動(dòng)，所以能完成復(fù)雜型面的加工。

12、對(duì)于可用數(shù)學(xué)方程式和坐標(biāo)點(diǎn)表示的形狀復(fù)雜的零件，加工非常方便。當(dāng)改變加工零件時(shí)，只需要更換零件加工的NC程序，不必用凸輪、靠模、樣板或其它模具等專用工藝裝備，且可采用成組技術(shù)的成套夾具。因此，生產(chǎn)準(zhǔn)備周期短，有利于機(jī)械產(chǎn)品的迅速更新?lián)Q代。數(shù)控機(jī)床的優(yōu)點(diǎn)適應(yīng)性強(qiáng)加工質(zhì)量穩(wěn)定生產(chǎn)效率高加工精度高減輕勞動(dòng)強(qiáng)度對(duì)于同一批零件，由于使用同一機(jī)床和刀具及同一加工程序，刀具的運(yùn)動(dòng)軌跡完全相同，且數(shù)控機(jī)床是根據(jù)數(shù)控程序自動(dòng)進(jìn)行加工，可以避免人為的誤差，這就保證了零件加工的一致性好且質(zhì)量穩(wěn)定。數(shù)控機(jī)床的優(yōu)點(diǎn)適應(yīng)性強(qiáng)加工質(zhì)量穩(wěn)定生產(chǎn)效率高加工精度高減輕勞動(dòng)強(qiáng)度可采用較大的切削量，有效地節(jié)省了機(jī)動(dòng)工時(shí)。有自動(dòng)換速、自動(dòng)換刀和其他輔助操作自動(dòng)化等功能，使輔助時(shí)間大為縮短，而且無(wú)需工序間的檢驗(yàn)與測(cè)量比普通機(jī)床的生產(chǎn)率高34倍甚至更高時(shí)間利用率90普通機(jī)床3050數(shù)控機(jī)床的優(yōu)點(diǎn)適應(yīng)性強(qiáng)加工質(zhì)量穩(wěn)定生產(chǎn)效率高加工精度高減輕勞動(dòng)強(qiáng)度一般在0.0