數(shù)控技術-概論課件

1、數(shù)控技術 9/3/20221第一章 概 述一、數(shù)控機床簡介1.定義 數(shù)控機床是指采用數(shù)字信息形式對機床刀具（或工件）運動的參數(shù)實現(xiàn)控制的一門技術。 9/3/20222 數(shù)控（NCNumerical Control) 也就是數(shù)字控制，在機床領域是指用數(shù)字化信號對機床運動、加工過程進行控制的一種技術。數(shù)控機床（NC Machine) 是一種采用了數(shù)控技術的機床，或者說是一種裝備了數(shù)控系統(tǒng)的機床。計算機數(shù)控（CNCComputer Numerical Control) 采用存儲程序的專用計算機來實現(xiàn)部分或全部基本數(shù)控功能 9/3/20223 發(fā)展歷程 第一代；19521959年采用電子管元件； 第二

2、代：從1959年開始采用晶體管元件； 第三代；從1965年開始采用集成電路； 第四代：從1970年開始采用大規(guī)模集成電路及小型通用計算機； 第五代：從1974年開始采用微處理機或微型計算機。 9/3/20225二、數(shù)控機床的特點和應用范圍 （一） 特點 1、能適應不同零件的自動加工； 2、生產效率和加工精度高、加工質量穩(wěn)定； 3、能高效優(yōu)質完成復雜型面零件的加工； 4、工序集中，一機多用； 5、是一種高技術設備。9/3/20226 （二）應用范圍單件、中小批量生產零件的加工；形狀較復雜，精度要求較高或價值昂貴、不允許報廢的零件的加工；產品改型頻繁、生產周期短的零件的加工。9/3/20227 數(shù)

3、控機床的適用范圍9/3/20228 1.機床本體 是切削加工的執(zhí)行部件。床身、立柱、主軸箱及主軸部件、進給滑臺、刀架及刀庫等。9/3/202210四.數(shù)控機床的分類1.按工藝范圍分類普通數(shù)控機床：如數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控磨床等加工中心機床：9/3/2022122.按數(shù)控機床的加工功能不同分類點位控制機床直線控制機床輪廓控制機床9/3/202214 輪廓控制數(shù)控機床也稱為連續(xù)控制，其控制特點是能夠對兩個或兩個以上運動坐標的位移和速度同時進行連續(xù)相關的控制。 其相應的數(shù)控裝置稱為輪廓控制數(shù)控系統(tǒng)。它按所控制的聯(lián)動坐標軸數(shù)不同，又可分為下面幾種主要形式：二軸聯(lián)動二軸半聯(lián)動三軸聯(lián)動四軸聯(lián)動五軸聯(lián)動9

4、/3/202215 a）二軸聯(lián)動 b）三軸聯(lián)動 c）二軸半聯(lián)動 圖1-4 不同形面銑削的聯(lián)動軸數(shù)9/3/202216 圖1-6 五軸聯(lián)動的數(shù)控加工 圖1-5 四軸聯(lián)動的數(shù)控機床 9/3/2022173.按進給伺服系統(tǒng)分類 步進電機驅動線路指令脈沖機床工作臺（1）開環(huán)伺服系統(tǒng)數(shù)控機床功率脈沖9/3/202218(3)半閉環(huán)伺服系統(tǒng)數(shù)控機床 位置檢測裝置 機床工作臺速度反饋位移反饋+_信號變換電路位移指令速度指令電壓指令信號比較電路9/3/2022204、按機床用途分類金屬切削類金屬成形類 特種加工類 測量、繪圖類 9/3/202221數(shù)控機床分類數(shù)控機床按工藝用途分類普通數(shù)控機床數(shù)控加工中心機床

5、按加工功能分類點位控制數(shù)控機床點位直線控制數(shù)控機床 開環(huán)控制數(shù)控機床按進給伺服系統(tǒng)分類 輪廓控制數(shù)控機床半閉環(huán)控制數(shù)控機床閉環(huán)控制數(shù)控機床9/3/202223 按聯(lián)動軸數(shù)分類按其基本用途分類 二軸（半）聯(lián)動數(shù)控機床三軸半聯(lián)動數(shù)控機床四軸聯(lián)動數(shù)控機床五軸聯(lián)動數(shù)控機床金屬成形類數(shù)控機床特種加工類數(shù)控機床測量、繪圖類數(shù)控機床金屬切削類數(shù)控機床9/3/202224 (一) 高速度、高精度化 (1) 對于數(shù)控系統(tǒng) (2) 對于伺服驅動系統(tǒng) (3) 前饋控制技術 (4) 機床靜、動磨擦的非線性補償控制技術 (5) 伺服系統(tǒng)的速度環(huán)和位置環(huán)均采用軟件控制 (6) 采用高分辨率的位置檢測裝置 (7) 補償技術

6、得到發(fā)展和廣泛應用 (8) 高速大功率電主軸的應用 (9) 超高速切削刀具的應用 (10) 配置高速、強功能的內裝式可編程控制器（PLC）9/3/202226 (二) 多功能化 (1) 數(shù)控機床采用一機多能，以最大限度地提高設備利用率 (2) 前臺加工、后臺編輯的前后臺功能 (3) 具有更高的通信功能9/3/202227 (三) 智能化 (1) 引進自適應控制技術 (2) 故障自診斷、自修復功能 (3) 刀具壽命自動檢測更換 (4) 引進模式識別技術9/3/202228五、以數(shù)控機床為基礎的自動化生產線（一）直接數(shù)字控制(DNC) DNC亦稱為計算機群控系統(tǒng)。它可理解為用一臺計算機直接管理和控

7、制一群數(shù)控機床的系統(tǒng) DNC系統(tǒng)分為間接型群控系統(tǒng)和直接型群控系統(tǒng)兩大類 9/3/202230 9/3/202231（二）柔性制造系統(tǒng)(FMS) FMS系統(tǒng)(Flexible Manufacturing System)是一種適用于多品種、大中小批量生產的自動化生產方式，主要由計算機輔助設計，生產系統(tǒng)、數(shù)控機床、智能機器人、全自動化輸送系統(tǒng)和自動化倉庫組成 。全部生產過程由一臺中央計算機進行生產的調度，若干臺控制計算機進行工位控制，組成一個各種制造單元相對獨立而又便于靈活調節(jié)，適應性很強的制造系統(tǒng)，這種系統(tǒng)稱為柔性制造系統(tǒng)。9/3/2022329/3/202233 組成： 中央管理和控制計算機

8、物流控制裝置 自動化倉庫 無人輸送臺車 制造單元 中央刀具庫 夾具站 信息傳輸網(wǎng)絡 FMS中通信系統(tǒng) FS隨行工作臺9/3/202234 主要功能： 1）以成組技術為核心的對零件分析編組的功能。 2）以微型計算機為核心的編排作業(yè)計劃的智能功能。 3）以加工中心為核心，自動換刀、換工件的加工功能。 4）以托盤和運輸系統(tǒng)為核心的工件存放與運輸功能。 5）以各種自動檢測裝置為核心的自動測量、定位與保護功能。9/3/202235（三）CIMS計算機集成制造系統(tǒng) CIMS （Computer Integrated Manufacturing System）是通過計算機及其軟件，將制造工廠生產、經營的全部

9、活動與整個生產過程有關的物料流與信息流實現(xiàn)計算機系統(tǒng)化的管理，把各種分散的自動化系統(tǒng)有機的集成起來，構成一個優(yōu)化的完整生產系統(tǒng)。9/3/202236 網(wǎng)絡 信 息 集 成數(shù)據(jù)庫工 程設 計 經營 管理 加 工 制 造 物 流 CAM CAPP CAE GT CADFM BMQC MPPMMRP MIS CNC CAT FMSRCFMC PLC產品輸出數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫 網(wǎng)絡 網(wǎng)絡原料輸入圖1-13 CIMS技術集成關系圖9/3/202237圖1-14 CIMS的組成示意圖搬運車機器人自 動搬 運輸送機自 動倉 庫NCNC加 工機 床搬運車機器人自 動搬 運機器人自 動裝 配C A T自 動檢 驗產品

10、生 產 過 程 信 息毛坯FMS 辦公室自動化 計算機集成制造系統(tǒng) 工廠自動化經營管理M I S生產技術C A M設計管理C A D產品開發(fā)C A E生產管理M R P市場信息M K TM I S數(shù) 據(jù) 庫M K T數(shù) 據(jù) 庫C A E數(shù) 據(jù) 庫C A D數(shù) 據(jù) 庫M R P數(shù) 據(jù) 庫C A M數(shù) 據(jù) 庫9/3/202238 “數(shù)字制造”就是用數(shù)字的方式來存儲、管理和傳遞制造過程中的所有信息。9/3/202239我國機床工業(yè)目前的水平我國機床工業(yè)與世界先進水平相比，仍有較大差距。具體表現(xiàn)如下： 1機床基礎理論和應用技術研究明顯落后，沒有領先技術，處于引進技術，消化吸收階段。 2數(shù)控上只能生產中等規(guī)格的車、銑、加工中心；精密、大型、中型、小型、特種需進口。 3高精度的性能不能滿足；精度保持性差。9/3/202240我國機床工業(yè)與國外差距1. 機床產值數(shù)控化率9/3/2022412000-2007年中國機床數(shù)控化比率9/3/2022422010年12011年8月我國機床產量數(shù)控化率變化趨勢 9/3/2022432. 機床技術水平我國：56軸聯(lián)動，分辨率1m；國外：1519軸聯(lián)動，分辨率0.10.01m。