數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)

數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)能完成普通機(jī)床難以或無法完成的加工任務(wù)（水輪機(jī)葉片）加工精度高：自身精度高,好裝夾，多工序加工，減小重定位誤差，自動加工，精度保持性好（穩(wěn)定性好）；生產(chǎn)率高：減少輔助時間（較大的切削用量，自動換速、換刀）；無需作停機(jī)檢測；更換工件種類，無需調(diào)整機(jī)床，單位時間金屬切削率高;一機(jī)多用（一次裝夾，幾乎全部加工，代替數(shù)臺普通機(jī)床良好的經(jīng)濟(jì)效益；減輕勞動強(qiáng)度；有利于現(xiàn)代化的管理有利于機(jī)械加工綜合自動化發(fā)展數(shù)控機(jī)床的組成：輸入裝置、數(shù)控裝置及強(qiáng)電控制、伺服驅(qū)動系統(tǒng)、位置檢測系統(tǒng)、機(jī)床的機(jī)械部件等。數(shù)控機(jī)床工作原理圖：機(jī)床主袖輸入裝置計算機(jī)數(shù)校裝置輸出裝置工作臺程序載體機(jī)床主袖輸入裝置計算機(jī)數(shù)校裝置輸出裝置工作臺程序載體數(shù)控機(jī)床的分類按被控對象運(yùn)動軌跡分點(diǎn)位控制系統(tǒng)：控制機(jī)床運(yùn)動部件的精確位置，即控制刀具與工件的相對位置，對定位過程中的軌跡沒有嚴(yán)格要求。（如NC鉆床、NC沖床、NC坐標(biāo)測量機(jī)）直線控制：其控制系統(tǒng)除了控制點(diǎn)與點(diǎn)之間的準(zhǔn)確位置外，還要保證兩點(diǎn)之間移動軌跡是一條直線，而且對運(yùn)動速度也要進(jìn)行控制。它的軌跡一般是平行于坐標(biāo)軸，也可成45°。（如早期NC車）輪廓控制（連續(xù)控制）系統(tǒng)：它能對兩個或兩個以上運(yùn)動坐標(biāo)的位移及速度進(jìn)行連續(xù)相關(guān)的控制，使合成的平面或空間曲面的運(yùn)動軌跡能滿足圖樣要求。（如NC車、NC銑、加工中心）按進(jìn)給伺服系統(tǒng)的特點(diǎn)分開環(huán)數(shù)控機(jī)床（開環(huán)控制）這類控制方式通常不帶位置檢測元件，伺服驅(qū)動元件為功率步進(jìn)電機(jī)或伺服步進(jìn)電機(jī)加液壓馬達(dá)。每一脈沖信號使步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動一定的角度，通過滾珠絲杠推動工作臺移動一定的距離。這種伺服機(jī)構(gòu)比較簡單，工作穩(wěn)定，容易掌握使用，但精度和速度的提高受到限制。閉環(huán)控制：這類控制方式帶有檢測裝置，直接對工作臺的實際位置進(jìn)行檢測，得到反饋信號，這些信號基本有兩類：①位置②速度位置檢測器安裝在工作臺上，可直接測出工作臺的實際位置，故反饋精度高于半閉環(huán)控制，但掌握調(diào)試的難度較大，常用于高精度和大型數(shù)控機(jī)床。閉環(huán)伺服機(jī)構(gòu)所用伺服馬達(dá)與半閉環(huán)相同，位置檢測器則用長光柵、長感應(yīng)同步器或長磁柵。半閉環(huán)控制：這類控制將位置檢測裝置安裝在驅(qū)動電機(jī)的端部或在傳動絲杠端部，間接測量執(zhí)行部件的實際位置或位移。半閉環(huán)伺服機(jī)構(gòu)是由比較線路、伺服放大線路、伺服馬達(dá)、速度檢測器和位置檢測器組成。位置檢測器裝在絲杠或伺服馬達(dá)的端部，利用絲杠的回轉(zhuǎn)角度間接測出工作臺的位置。這種伺服機(jī)構(gòu)所能達(dá)到的精度、速度和動態(tài)特性優(yōu)于開環(huán)伺服機(jī)構(gòu)，為大多數(shù)中小型數(shù)控機(jī)床所采用。按進(jìn)給伺服系統(tǒng)的特點(diǎn)分硬線數(shù)控：它的輸入處理，插補(bǔ)運(yùn)算和控制功能，都固定組合邏輯電路來實現(xiàn)。（早期產(chǎn)品，現(xiàn)已淘汰）計算機(jī)數(shù)控機(jī)床：軟線數(shù)控機(jī)床，它的硬件由小型或微型計算機(jī)再加上通用或?qū)Ｓ玫拇笠?guī)模集成電路制成，主要功能幾乎全部用系統(tǒng)軟件來實現(xiàn)。手工編程的內(nèi)容和步驟：確定工藝過程：根據(jù)…來分析，確定…，對刀點(diǎn)、換刀點(diǎn)，換刀數(shù)少。：計算加工軌跡和加工尺寸（數(shù)值計算或幾何計算）計算零件軌跡和刀具運(yùn)動的軌跡的坐標(biāo)值等。：編寫加工程序單（和初校）制備控制介質(zhì)：將程序單上的內(nèi)容記錄在控制介質(zhì)上，作為數(shù)控裝置的輸入信息，也可直接將通過鍵盤輸入；程序校驗和初切。工序的安排：先進(jìn)行內(nèi)形內(nèi)腔加工，后進(jìn)行外形加工工序；同定位、同夾緊最好一起進(jìn)行，以減少重復(fù)定位；用同刀具加工的工序最好一起進(jìn)行，節(jié)省換刀時間；同一次裝夾的多道工序，先安排對工件剛性破壞小的工序。光滑進(jìn)退刀的方法：采用螺旋線、圓弧和斜線方式進(jìn)退刀，保證光滑進(jìn)退刀。切削深度：根據(jù)淺切削、小層深的分層原則，采用合理分層加工的方法來實現(xiàn)加工的合理性與載荷的恒定。常用的刀具材料有硬質(zhì)合金、涂層硬質(zhì)合金、金屬陶瓷、立方氮化硼（PCBN）和聚晶金剛石（PCD）等。相對坐標(biāo)：終點(diǎn)坐標(biāo)值以起點(diǎn)計量、也叫增量坐標(biāo)。絕對坐標(biāo)：運(yùn)動軌跡的坐標(biāo)點(diǎn)以固定的原點(diǎn)計量。順逆圓方向的規(guī)定：對著第三坐標(biāo)正向去觀察圓弧G04H暫停指令，一般用于光整加工 G09精定位指令G33XZR單程車螺紋，R指螺距 G40取消刀補(bǔ)G41左刀補(bǔ)G42右刀補(bǔ)G53取消零點(diǎn)偏置G54調(diào)用零點(diǎn)偏置G59Z指定零點(diǎn)偏置G81 X Z D H R 矩形（臺階）循環(huán)G82 X Z D H R L梯形（錐臺階）循環(huán)D是指每次切深H指X向精加工余量R指毛坯直徑L指Z向總長G83 X Z D H R 螺紋循環(huán)D是指每次切深H總切深R指螺距G90絕對尺寸G91增量尺寸G92S主軸限速,r/minG94 每分進(jìn)給,mm/minG95 主軸每轉(zhuǎn)進(jìn)給,mm/rG96 恒線速,m/minG97恒轉(zhuǎn)速,r/min主要M指令簡介M00程序中間停止M03主軸順轉(zhuǎn)（CW）M04主軸逆轉(zhuǎn)（CCWM08冷卻泵開M09冷卻泵關(guān) M17 子程序結(jié)束返回主程序M30主程序結(jié)束并返回起點(diǎn)加工中心編程舉例（FANUC為例）G00、G01、G02、G03通用G17——XY平面選擇G28原點(diǎn)復(fù)歸XYZG30第二原點(diǎn)復(fù)歸XYZ G40取消半徑補(bǔ)償G41左補(bǔ)償G42右補(bǔ)償G43長度補(bǔ)償G54——G59原點(diǎn)偏置G73——G89循環(huán)指令G81鉆孔循環(huán)G90絕對坐標(biāo)G91相對坐標(biāo)G98固定循環(huán)復(fù)歸到起始點(diǎn)G99固定循環(huán)復(fù)歸到R點(diǎn)程序編制中的數(shù)值計算基點(diǎn)：直線段和圓弧段的交點(diǎn)和切點(diǎn)節(jié)點(diǎn)：逼近直線段或圓弧段與輪廓曲線的交點(diǎn)或切點(diǎn)數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求1、 具有大的切削功率，高的靜動剛度，良好的抗振性。2、 具有較高的幾何精度，傳動精度，定位精度和熱穩(wěn)定性。3、 具有實現(xiàn)輔助操作自動化的結(jié)構(gòu)部件二、 提高機(jī)床的結(jié)構(gòu)剛度1、 合理選擇構(gòu)件的結(jié)構(gòu)形式：截面形狀尺寸、隔板和筋條、局部剛度、焊接結(jié)構(gòu)2、 合理的結(jié)構(gòu)布局可以提高剛度3、 采取補(bǔ)償構(gòu)件變形的結(jié)構(gòu)措施三、 提高機(jī)床的抗振性振動：強(qiáng)迫振動、自激振動1、 減少機(jī)床的內(nèi)部振源2、 先進(jìn)行內(nèi)形內(nèi)腔加工，后進(jìn)行外形加工工序；3、 同定位、同夾緊最好一起進(jìn)行，以減少重復(fù)定位；4、 用同刀具加工的工序最好一起進(jìn)行，節(jié)省換刀時間；5、 同一次裝夾的多道工序，先安排對工件剛性破壞小的工序。數(shù)控機(jī)床的組成部件大致可以分為機(jī)械和電氣控制兩部分，機(jī)械部分通常稱之為機(jī)床本體，它由主運(yùn)動系統(tǒng)、進(jìn)給系統(tǒng)、支撐系統(tǒng)和自動換刀系統(tǒng)所組成。數(shù)控機(jī)床主運(yùn)動特點(diǎn)轉(zhuǎn)速高，功率大；主軸轉(zhuǎn)數(shù)的變換迅速可靠；一般具有自動換刀裝置；數(shù)控機(jī)床主運(yùn)動變速方式：帶有二級齒輪變速帶有定比傳動由主軸電機(jī)直接驅(qū)動如下圖所示

氏3U氏3U齒輪變速b）帶傳動c）兩個電動機(jī)分別驅(qū)動d）調(diào)速電動機(jī)直接驅(qū)動主運(yùn)動變速系統(tǒng)的參數(shù)一、主傳動功率N=Nc/n，Nc切削功率，傳動鏈總效率n，Nc=PzV力000=M*n/955000Kw；二、 主運(yùn)動的調(diào)速范圍Rn（高/低）：無級調(diào)速、分段無級調(diào)速、有級調(diào)速、內(nèi)置電動機(jī)主軸調(diào)速（電主軸）數(shù)控機(jī)床主軸部件主軸支撐（如圖4-17所示）：前支撐圓錐孔雙列圓柱滾子軸承，后支撐成對角接觸球軸承前支撐高精度雙列向心推力球軸承，后支撐深溝球前支撐雙列圓錐滾子軸承，后支撐圓錐滾子軸承主軸的定向準(zhǔn)停意義加工中心自動換刀數(shù)控車床螺紋循環(huán)精密鏜孔循環(huán)前小后大孔加工方式端面凸輪式V型槽輪純電氣式數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)結(jié)構(gòu)數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)要求減少運(yùn)動件之間的摩擦阻力消除傳動間隙提高傳動精度和剛度減小運(yùn)動慣量，具有適當(dāng)阻尼滾珠絲杠螺母副特點(diǎn)：摩擦系數(shù)小，傳動效率高，壽命長，成本高，不能自鎖結(jié)構(gòu)及循環(huán)方式內(nèi)循環(huán)、外循環(huán)單圓弧滾道、雙圓弧滾道消隙措施雙螺母墊片消隙雙螺母螺紋消隙雙螺母齒差消隙進(jìn)給系統(tǒng)的調(diào)整齒輪消隙措施的作用和種類作用：1） 提高進(jìn)給精度（開環(huán)）。2） 消除伺服系統(tǒng)的震蕩，提高反饋處理的穩(wěn)定性（閉環(huán)）。種類：（講結(jié)構(gòu)和原理）1）剛性調(diào)整法：（1） 偏心軸式調(diào)整（2） 軸向墊片式調(diào)整柔性調(diào)整法：軸向壓簧式調(diào)整周向拉簧式調(diào)整錐齒輪消隙：軸向壓簧周向壓簧齒輪齒條消隙數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌要求：良好的導(dǎo)向性：直線性和真圓性良好的精度保持性足夠的剛度分類：滾動導(dǎo)軌-----主流貼塑導(dǎo)軌-----金屬VS塑料的摩擦靜壓導(dǎo)軌-----高精度滑動導(dǎo)軌-----重載刀庫及自動換刀系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床用刀具：標(biāo)準(zhǔn)化、系列化加工中心用刀具三部分：刀柄、中間連接件、適用刀具刀庫：1、 刀庫的形式：直線式、圓盤式、鏈?zhǔn)?、格子式、刺猬式等。右圖是圓盤式刀庫的工作原理：端齒離合器接通動力源一一蝸桿渦輪旋轉(zhuǎn)一一識別刀座一一脫離動力源（浮動）一—定位——取刀2、 任意刀具選擇：每把刀具都編碼、編碼識別裝置、加工程序指令指示所用刀具代碼。刀具在刀庫中任意排列，可重復(fù)使用。三種編碼方式：1） 刀具編碼：編碼環(huán)（0或1）。用后不必放回原處。2） 刀座編碼：用后必須放回原處，刀柄簡單。3） 編碼附件：編碼鑰匙、編碼卡片、編碼盤、編碼桿等。每把刀都有一個鑰匙。用后必須放回原處。3、 刀具（刀座）識別裝置：1） 接觸式：觸針接觸編碼盤。觸針壽命短。2） 非接觸式：磁性識別：磁性材料環(huán)為1,非磁性材料為0光纖識別：一束投射光，另一束接收反射光。有反射為1。圖像識別：投影---CCD---圖像識別。太昂貴，不多用。刀具交換裝置：一、交換裝置形式：1、 由刀庫和主軸的相對運(yùn)動實現(xiàn)刀具交換2、 由機(jī)械手進(jìn)行刀具交換，常用機(jī)械手：鉤手、抱手、叉手、伸縮手3、 鉤刀機(jī)械手換刀的基本動作：抓刀一拔刀一換刀一插刀一復(fù)位第五章計算機(jī)數(shù)字控制裝置一、數(shù)控系統(tǒng)的硬件組成?！酢酢鮅/O軟件I/O軟件3顯示軟件"診斷軟件3譯碼軟件3aw件“速度控制軟件位置控制軟件管理軟件Y*I系統(tǒng)軟件〈j控制軟件＜□數(shù)控系統(tǒng)是怎樣工作的？在硬件的支持下執(zhí)行軟件的全過程。1、輸入2、譯碼3、刀補(bǔ)4、進(jìn)給速度處理5、插補(bǔ)6、位置控制7、I/O處理8、顯示9、診斷插補(bǔ)原理插補(bǔ)的任務(wù)就是根據(jù)進(jìn)給速度的要求，在輪廓的起點(diǎn)和終點(diǎn)之間計算出若干中間點(diǎn)的坐標(biāo)值。每個中間點(diǎn)計算所需時間直接影響控制精度，而插補(bǔ)中間點(diǎn)的計算精度又影響到整個數(shù)控系統(tǒng)的精度，所以插補(bǔ)算法至關(guān)重要，插補(bǔ)軟件是整個數(shù)控系統(tǒng)的核心，數(shù)控的其他任務(wù)是圍繞著它進(jìn)行的。逐點(diǎn)比較法的直線插補(bǔ)原理計算機(jī)在控制加工軌跡過程中，逐點(diǎn)計算和判別加工偏差以控制坐標(biāo)進(jìn)給方向，從而按規(guī)定的圖形加工出合格零件。一般它有四個節(jié)拍：偏差判別、坐標(biāo)進(jìn)給、偏差計算、終點(diǎn)判別。由以上分析可畫出逐點(diǎn)比較法的直線插補(bǔ)流程圖

初始值F=0I~步數(shù)n偏差值進(jìn)給偏差計算取點(diǎn)—、八、、riF=0+XF=0-3=-3-N=6F=-3+YF=-3+4=1N=5F=]+XF=l-3=-2N=4F=-2+YF=-2+4=2N=3F=2+XF=2-3=-1N=2p6F=-l+YF=-l+4=3N=1p7F=3+XF=3-3=0N=0設(shè)加工點(diǎn)處于M,判別式為F=XM2+YM2-R2,若F》0,對于第一象限逆圓，為了逼近圓弧，應(yīng)該向-X方向進(jìn)給一步，到達(dá)下一點(diǎn)M+1，其坐標(biāo)為X=X-1；Y=Y；新的偏差為F=XM+12+YM+12-R2=F-2XM+1；若F《0,同理得F=F+2YM+1；所以，只要知道前一點(diǎn)的偏差，就可求出新一點(diǎn)的偏差，且起始偏差為0。終點(diǎn)判別法------與直線插補(bǔ)相同。將起點(diǎn)到終點(diǎn)的X、Y軸的總步數(shù)存入一計數(shù)器，走一步減一，直至為0。插補(bǔ)計算過程-------基本與直線插補(bǔ)相同。偏差計算公式不同；動點(diǎn)瞬時坐標(biāo)值的計算。四象限圓弧插補(bǔ)計算公式圓弧所在象限不同，順逆圓不同，插補(bǔ)計算公式和進(jìn)給方向也不同。刀具補(bǔ)償?shù)幕靖拍睿旱毒甙霃?、粗加工或半精加工時的加工余量的存在，導(dǎo)致刀具中心的運(yùn)動軌跡并不是零件的實際輪廓；加工內(nèi)輪廓時，刀具中心要向內(nèi)偏移一個距離；加工外輪廓時，刀具中心要向外偏移一個距離；這個偏移就是刀具半徑補(bǔ)償，或稱刀具中心偏移。R2法、比例法，過去常用；現(xiàn)在采用C機(jī)能刀具補(bǔ)償法，即直接求出刀具中心軌跡交點(diǎn)的方法。直線過度的轉(zhuǎn)接情況分析1、開放式數(shù)控系統(tǒng)基本特征根據(jù)IEEE定義：符合系統(tǒng)規(guī)范的應(yīng)用可以運(yùn)行在多個銷售商的不同平臺上，可以與其他的系統(tǒng)應(yīng)用互操作，并具有一致的用戶界面。(其實質(zhì)是在統(tǒng)一平臺上，廠家和用戶可以方便的增加刪減功能)模塊化標(biāo)準(zhǔn)化移植性可再次開發(fā)性網(wǎng)絡(luò)化并聯(lián)機(jī)床的控制技術(shù)在20世紀(jì)90年代中期問世(PARALLELMACHINETOOL)，也稱虛擬軸機(jī)床(VIRTUA