機械德語-chapter c introduction緒論

CNCTECHNOLOGY

主講教師：王志明博士教授辦公室：機械樓107聯(lián)系電話：，56331180Email：

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Keypoints:

1.數(shù)控技術(shù)與數(shù)控機床的概念2.數(shù)控機床的特點與適用范圍3.數(shù)控機床的加工步驟Chapter1IntroductionChapter1Introductionwhattechnology?Howtoachievedallgoals?whattechnology?Howtoachievedallgoals?Chapter1IntroductionChapter1Introductionwhattechnology?Howtoachievedallgoals?

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whattechnology?Howtoachievedallgoals?Chapter1Introduction數(shù)控的相關(guān)概念1、數(shù)控（NC）

數(shù)字控制（Numericalcontrol）的簡稱。指用數(shù)字信息通過控制裝置實現(xiàn)對機械設(shè)備動作的控制。2、數(shù)控系統(tǒng)（NCS）

數(shù)字控制系統(tǒng)（NumericalControlSystem）的簡稱。指采用數(shù)控技術(shù)的控制系統(tǒng)。3、數(shù)控設(shè)備（NCU）

數(shù)字控制設(shè)備（NumericalControlU）的簡稱，指裝備了數(shù)控系統(tǒng)的受控設(shè)備。

Chapter1Introduction數(shù)控機床的相關(guān)概念4、機床數(shù)控技術(shù)

機床數(shù)字控制技術(shù)的簡稱，指用數(shù)字化的信息對機床實行控制的一門技術(shù)。5、數(shù)控機床

數(shù)字控制機床（NumericalControltools）的簡稱：那么什么是數(shù)控機床呢

？Chapter1Introduction1

數(shù)控機床1.1普通機床的典型動作分析

由下邊三種加工方法得出普通機床的典型動作:

刀具安裝運行有二種方式：裝在刀架上刀具不轉(zhuǎn)但作進給運動（如車床）；裝在主軸上的刀具旋轉(zhuǎn)并作進給運動（如銑床）。

工件安裝運行有二種形式：工件不轉(zhuǎn)，但作進給運動（如銑床，鉆床）裝在傳動軸上的工件轉(zhuǎn)動（如車床）。

切削的最典型的運動規(guī)律就是：工件與刀具之間具備一定的相對運動。

數(shù)控機床就是這樣一種自動化機床，要將機床的各種典型的機械運動用數(shù)字控制的方法來自動實現(xiàn)。Chapter1Introduction

工人要手動按動中心鉆，手動操作工作臺，將刀具對準(zhǔn)孔1位置下刀鉆削，提起刀頭，然后再移動工作臺，將刀具對準(zhǔn)孔加工的位置，下刀鉆削，等4孔全完成后，然后手動換刀，設(shè)置刀具上下限位擋塊。然后按上述順序完成各孔的加工。在此過程中，刀具旋轉(zhuǎn)并作上下進給運動。X，y方向移動。此過程完全由人工完成。鉆床鉆削Chapter1Introduction.

銑刀從A`開始沿所示路徑運動加工，即A`-B`,B`-C`,C`-A`。其中對于各段，需x，y工作臺同時運動才能完成。若H較厚，則須在Z向進給/后退運動。銑床銑削Chapter1Introduction刀具快速從0位置進行縱向進行切削1-2段。然后2-3,3-4段。最后按圖所示路徑回到0位。對于2-3段來說，如果是個錐面的話，則需車床上小拖板，中拖板同時運動實現(xiàn)X--Z二向進給。在上述過程中，工件旋轉(zhuǎn)，刀具作X向，Z向進給（單獨或同時動作）此過程完全由人工完成。車床車削Chapter1Introduction2數(shù)控機床的概念

2.1數(shù)控機床的概念

數(shù)控機床:將機床的各種動作，工件的形狀，尺寸以及機床的其它功能用一些數(shù)字和代碼來表示，把這些數(shù)字代碼通過信息載體（即控制介質(zhì)）輸入給數(shù)控系統(tǒng)。數(shù)控系統(tǒng)經(jīng)過譯碼、運算等處理，發(fā)出相應(yīng)的動作指令，自動控制機床刀具與工件的相對運動，從而加工出所需要的零件。2.2數(shù)控機床的組成

數(shù)控機床有以下幾部分組成:信息載體數(shù)控裝置伺服系統(tǒng)機床本體Chapter1Introduction實線表示開環(huán)系統(tǒng)；如果加上虛線部分的測量裝置，將測量結(jié)果反饋到數(shù)控裝置就構(gòu)成了閉環(huán)系統(tǒng)Chapter1Introduction

1)．信息載體

信息載體又稱控制介質(zhì)，是用來確定人與機床之間的某種聯(lián)系的中間媒介物，在它上面，記載了數(shù)控機床加工的全部信息。如零件加工的工藝參數(shù)、工藝過程、位移數(shù)據(jù)、切削速度等。常用的有：紙帶，磁帶，磁盤等。

2)．?dāng)?shù)控裝置

數(shù)控裝置任務(wù)就是接受信息載體帶來信息，進行合理運算處理，把它們轉(zhuǎn)化為伺幅系統(tǒng)能接受的指令信號。并按照程序中規(guī)定的加工步驟驅(qū)動機床完成相應(yīng)動作。Chapter1Introduction

輸入裝置接受信息載體裝置輸出的代碼經(jīng)識別與譯碼分送相應(yīng)儲存內(nèi)?？刂破鳎航邮茌斎胙b置的指令更具指令控制運算器與輸入裝置，以實現(xiàn)對機床的各種操作以及控制整機的工作循環(huán)。運算器：接受控制器的指令，將輸入裝置進來的數(shù)據(jù)進行各種運算并不斷向輸出裝置輸出結(jié)果。使伺服系統(tǒng)執(zhí)行所有要求的運動。對復(fù)雜零件的輪廓控制系統(tǒng)運算器的重要功能是進行插補運算。輸出裝置：根據(jù)控制器的指令將運算器送來的計算結(jié)果輸送到伺服系統(tǒng)。Chapter1Introduction

3).伺服系統(tǒng)

伺服系統(tǒng)用來接收來自數(shù)控裝置的指令信息?？刂茩C床的執(zhí)行機構(gòu)的進給速度、方向和位移量嚴格地按指令信息執(zhí)行。以加工出符合圖紙要求的零件。它由伺服電動機與伺服驅(qū)動裝置組成。是機床的執(zhí)行部件。4).機床本體

機床本體包括:主運動部件,進給運動執(zhí)行部件(如工作臺與刀架)及傳動部件和機床身立柱等支承部件.由于數(shù)控機床是全自動機床,中間無需人工干預(yù),所以在機械設(shè)計制造中的精度,剛度,抗振性等方面要求更高.同時對于運動表面的摩擦要小,傳動部分間隙小,傳動誤差自動消除性好,傳動變速系統(tǒng)易于實現(xiàn)自動化,同時還要考慮床身,排屑設(shè)計等方面Chapter1Introduction5).檢測裝置

采用閉環(huán)控制的數(shù)控機床續(xù)利用檢測元件實現(xiàn)位置與速度的精確控制.現(xiàn)常用的速度控制檢測元件有:直流測速發(fā)電機與脈沖編碼器,位置檢測元件有旋轉(zhuǎn)變壓器、感應(yīng)同步器、磁尺等。Chapter1Introduction3

數(shù)控機床的加工步驟

數(shù)控機床的加工流程圖如下:Chapter1Introduction1.根據(jù)零件圖紙編制零件程序單

在數(shù)控機床與加工零件時,首先要分析圖紙,對加工零件的形狀,尺寸,工藝要求,技術(shù)條件等要求制定合理工藝流程.然后根據(jù)零件圖的幾何尺寸,走刀路徑,以及設(shè)定的坐標(biāo)系進行數(shù)值計算,確定各基點節(jié)(例如:運動軌跡的起始點,曲線的插補點等),然后更具編程手冊的規(guī)定編制程序單。2.根據(jù)程序單,制備信息載體3.程序單編制好以后,進行載體制作,載體可以使穿孔帶.磁盤,光盤等。4.將信息載體輸入到數(shù)控裝置中.信息載體的不同,讀入裝置也不同.軟盤,用軟驅(qū)讀入，紙帶用紙帶閱讀機讀入,也可以通過RS232/85接口直接通過通訊方式存入NC/CNC裝置存儲器中。5.數(shù)控裝置根據(jù)讀入的加工信息，進行必要邏輯與算術(shù)運算后為各坐標(biāo)的伺服系統(tǒng)分配進給脈沖伺服系統(tǒng)接受到進給脈沖信號后進行轉(zhuǎn)換與放大，驅(qū)動機床的預(yù)定的軌跡運動，以進行零件的加工。Chapter1Introduction4數(shù)控機床的特點與適用范圍

4.1數(shù)控機床的特點:

1.對加工相適應(yīng)性好2.能加工出形狀復(fù)雜的零件3.加工精度高，加工質(zhì)量穩(wěn)定4.生產(chǎn)效率高5.減輕工人勞動強度6.易于建立計算機通訊網(wǎng)絡(luò)Chapter1IntroductionChapter1Introduction

Chapter1Introduction數(shù)控銑削加工的零件加工中心加工的零件Chapter1Introduction數(shù)控機床的應(yīng)用范圍

Chapter1Introduction1批量小而又多次重復(fù)生產(chǎn)的零件；2幾何形狀、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的零件；3在加工過程中必須進行多種加工的零件；4切削余量大的零件5必須嚴格控制公差的零件6需要頻繁改型的零件7加工過程中如果發(fā)生錯誤將會造成嚴重浪費的貴重零件8需要全部檢驗的零件；Chapter1Introduction5數(shù)控機床的分類

按控制系統(tǒng)特點分類

1．點位控制機床只控制刀具（或工作臺）從一點移動到另一點的準(zhǔn)確定位，而不控制點與點之間的路徑軌跡。在移動過程中，刀具與工件不能接觸，不能進行切削

Chapter1Introduction

2．點位直線數(shù)控系統(tǒng)

除控制點與點之間的準(zhǔn)確定位外，而且要求從一點到另一點之間按直線移動，按制定的進給速度作直線切削。下圖數(shù)為數(shù)控銑床用直線控制系統(tǒng)來銑削固定位置的直線。

Chapter1Introduction

3.輪廓控制系統(tǒng)

能夠同時對兩個或兩個以上坐標(biāo)方向的聯(lián)動進行連續(xù)控制，不僅要控制起點，終點的準(zhǔn)確性。而且對每瞬時的位移與速度進行嚴格的不間斷的控制，具有這種控制系統(tǒng)的機床可以加工曲線和曲面，例如具有兩軸、2軸或更多坐標(biāo)軸聯(lián)動的數(shù)控銑床，車床加工中心等。

Chapter1Introduction按控制方式分類

1.開環(huán)系統(tǒng)

就是指不帶反饋的裝置的控制系統(tǒng)。通常使用功率步進電機或電液脈沖馬達作為執(zhí)行機構(gòu)。典型的開環(huán)系統(tǒng)如下圖所示。Chapter1Introduction

2．半閉環(huán)控制系統(tǒng)：

有反饋系統(tǒng)，測量元件裝在絲杠或伺服馬達端部。圖1-11用安裝在進給絲杠上的檢測元件來檢測伺服馬達或絲杠的回轉(zhuǎn)角。間接測出機床運動部件的位移，經(jīng)反饋，送回控制系統(tǒng)，與控制值比較，用差值進行控制。Chapter1Introduction3．閉環(huán)控制系統(tǒng)

工作原理與半閉環(huán)系統(tǒng)相同，但測量元件裝在工作臺上，可直接測出工作臺的實際位置Chapter1Introduction

5常見的數(shù)控機床種類

5.1數(shù)控車床

1.水平刀架

如圖所示，床身是水平放置，與普通機床類似，刀架也為水平配置。刀架的主要形式有：四方刀架與六角刀架。（國產(chǎn)）Chapter1Introduction

2.垂直刀架

如下圖所示，刀架垂直布置，切削從上部開始。它的主要特點為切屑可以直落底部，排屑效果好。Chapter1Introduction

4.梳齒狀刀架形

如圖刀架裝在x,z拖板上（工作臺），可作x,z二方向運動。此種車床裝刀數(shù)量少，適宜于批量生產(chǎn)。Chapter1Introduction

3.傾斜刀架形

如圖所示：床身的形狀呈傾斜狀易于排屑，頂尖可以與主軸軸線一致，操作性也很好。刀架傾斜安裝。Chapter1Introduction

5.高精度車床：

主要用于加工類似VTR的磁鼓，磁盤的合金鋁基板等重要鏡面加工，并且形狀、尺寸精度都要求很高零部件，可代替磨削加工。機床主軸采用超精密空氣軸承，進給采用超精密空氣靜壓導(dǎo)向面。主軸與驅(qū)動電機采用磁性聯(lián)軸器。床身采用高剛性厚壁鑄鐵，中間填砂處理，支承采用空氣彈簧三點支承等。下圖為北京機床研究所研制的CKG-250型高精度數(shù)控車床，其主要精度指標(biāo)如下：主軸回轉(zhuǎn)精度：0.1μm；溜板直線性：1.5μm/200mm；定位精度：±2μm。Chapter1Introduction

6.車削加工中心：

除可以車削外，還可以進行銑、鉆、玖螺紋等多種加工。轉(zhuǎn)盤式刀架上安裝動力刀具，可進行單獨驅(qū)動。主軸回轉(zhuǎn)位置可控制（C軸）車削加工中心可進行四軸（x,y,z,c）控制，而一般的數(shù)控車床只是兩軸（x,z）控制。同時它還可裝備副主軸功能，它與主軸同步運動，切斷后，可進行工件的背面加工，而節(jié)省第一第二工序間的手動裝部件及對刀時間。如圖Chapter1Introduction7.FMC車床

由數(shù)控車床與機器人等構(gòu)成的一個柔性加工單元，它主要實現(xiàn)工件的搬運、裝卸的自動化，和加工調(diào)整準(zhǔn)備的自動化。如圖所示：Chapter1Introduction8.

數(shù)控銑床

數(shù)控銑床是首先實現(xiàn)數(shù)控化的機床種類，但隨加工中心的興起，數(shù)控銑床已逐漸減少。它在構(gòu)造上可分為工作臺升降式和主軸頭升降式兩種Chapter1Introduction9.數(shù)控磨床

數(shù)控磨床主要用于高精度、高硬度加工方面，砂輪修整裝量裝在工作臺各端，通過工作臺和主軸的二軸控制，可將砂輪修整成所需的形狀。由此可進行各種成形加工。Chapter1Introduction10.加工中心

加工中心一般是指具有自動換刀功能的數(shù)控機床。它可以在一次裝夾中同時進行鉆削，鏜削，銑削等多種加工。加工中心是數(shù)控機床上應(yīng)用最廣，數(shù)量最多的機床，也是構(gòu)成FMS和工廠自動化所不可缺少的機床種類之一。加工中心按主軸的方向可分為立式和臥式兩種，立式加工中心的主軸是垂直的臥式加工中心的主軸是水平的一般具有回轉(zhuǎn)工作臺，可進行四面或五面加工，特別適合于箱體零件的加工。除此之外，還有精密加工的門形構(gòu)造加工中心為了進行復(fù)雜輪廓的加工，加工中心一般采用多軸聯(lián)動控制，下圖為五軸聯(lián)