第一章數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生和發(fā)展資料教學(xué)課件

第一章數(shù)控機(jī)床概述數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生和發(fā)展數(shù)控機(jī)床的工作原理和組成數(shù)控機(jī)床的分類數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)§1-1數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生和發(fā)展一、概念數(shù)控機(jī)床：采用數(shù)字化信號(hào)對(duì)機(jī)床的運(yùn)動(dòng)及加工過程進(jìn)行控制的機(jī)床，稱為數(shù)控機(jī)床。計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）：采用存儲(chǔ)程序的專用計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)部分或全部基本數(shù)控功能，則稱為計(jì)算機(jī)數(shù)控。加工中心（MC）：具有刀庫、自動(dòng)換刀裝置并能對(duì)工件進(jìn)行多工序加工的數(shù)控機(jī)床。二、數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生和發(fā)展

2、發(fā)展1952年美國Parsons公司和MIT三坐標(biāo)數(shù)控立銑床1、產(chǎn)生機(jī)械產(chǎn)品的自身要求單件、多品種小批量零件約占80%以上1955年數(shù)控機(jī)床進(jìn)入實(shí)用化階段-復(fù)雜曲面加工數(shù)控系統(tǒng)采用電子管元件-電子管時(shí)代1959年采用晶體管和印制板電路-第二代數(shù)控系統(tǒng)1965年出現(xiàn)小規(guī)模集成電路-第三代數(shù)控系統(tǒng)1970年出現(xiàn)小型計(jì)算機(jī)代替專用硬接線裝置-第四代數(shù)控系統(tǒng)（CNC系統(tǒng)）1974年以微處理為核心的數(shù)控系統(tǒng)-第五代數(shù)控系統(tǒng)（MNC系統(tǒng)）3、我國1958年起步20世紀(jì)60年代末70年代初—研制出一些晶體管式數(shù)控系統(tǒng)20世紀(jì)80年代初1985年進(jìn)入實(shí)用階段1986—1990年數(shù)控機(jī)床大發(fā)展時(shí)期1991年300多種原中捷友誼廠生產(chǎn)中國第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床三、數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì)1、高可靠性提高元器件和系統(tǒng)的可靠性采用抗干擾技術(shù)，提高數(shù)控系統(tǒng)對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力使數(shù)控系統(tǒng)模塊化、通用化和標(biāo)準(zhǔn)化提高自診斷及保護(hù)功能2、高柔性化柔性：指機(jī)床適應(yīng)加工對(duì)象變化的能力3、高精度化利用數(shù)控系統(tǒng)的補(bǔ)償功能采用高分辨率，高響應(yīng)性的絕對(duì)位置傳感技術(shù)提高數(shù)控機(jī)床機(jī)械本體中基礎(chǔ)大件的結(jié)構(gòu)剛性和熱穩(wěn)定性4、高速度化機(jī)械方面：提高切削速度和減少輔助時(shí)間數(shù)控系統(tǒng)：CPU錄像5、復(fù)合化工序復(fù)合化功能復(fù)合化6、制造系統(tǒng)自動(dòng)化FMC：柔性制造單元FMS：柔性制造系統(tǒng)錄像虛擬軸機(jī)床1—工作臺(tái)2—工件3—刀具4—主軸箱5—導(dǎo)桿6—立柱錄像§1-2數(shù)控機(jī)床的工作原理及組成一、數(shù)控機(jī)床的工作原理數(shù)控機(jī)床零件加工的步驟：1、分析零件圖，確定加工方案，用規(guī)定代碼編程2、輸入數(shù)控裝置3、數(shù)控裝置對(duì)程序進(jìn)行譯碼、運(yùn)算，向機(jī)床各伺服機(jī)構(gòu)和輔助控制裝置發(fā)信號(hào)—驅(qū)動(dòng)—執(zhí)引—加工零件二、數(shù)控機(jī)床的組成

程序載體輸入裝置CNC裝置伺服系統(tǒng)機(jī)床本體位置反饋信號(hào)輔助動(dòng)作信號(hào)1、程序載體程序—包括加工零件所需的全部信息和刀具相對(duì)工件的位移信息。載體—穿孔紙帶、磁帶、磁盤（軟盤、硬盤、內(nèi)存RAM）2、輸入裝置作用：將程序載體內(nèi)有關(guān)加工的信息讀入CNC裝置穿孔紙帶—光電閱讀機(jī)磁帶—錄放機(jī)磁盤—驅(qū)動(dòng)器和驅(qū)動(dòng)卡MDI—手動(dòng)輸入3、CNC裝置4、伺服系統(tǒng)5、位置反饋系統(tǒng)作用：接收輸入裝置輸入的加工信息，完成數(shù)值計(jì)算、邏輯判斷、輸入輸出控制等功能。電動(dòng)機(jī)速度控制單元測(cè)量反饋單元位置控制單元作用：將數(shù)控裝置發(fā)來的各種動(dòng)作指令，轉(zhuǎn)化成機(jī)床移動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)。6、機(jī)床本體主運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)輔助部分（液壓、氣動(dòng)、冷卻、潤滑）§1-3數(shù)控機(jī)床的分類一、按加工工藝方法分類1、普通數(shù)控機(jī)床與普通機(jī)床的區(qū)別：加工復(fù)雜形狀的零件2、數(shù)控加工中心數(shù)控加工中心：帶有刀庫和自動(dòng)換刀裝置的數(shù)控機(jī)床。與一般數(shù)控機(jī)床的區(qū)別：減少機(jī)床臺(tái)數(shù)，便于管理。減少定位誤差工序集中，減少輔助時(shí)間，提高生產(chǎn)率減少專用工夾具數(shù)量3、多坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床4、計(jì)算機(jī)群控（DNC）

讀帶機(jī)通用計(jì)算機(jī)接口裝置數(shù)控裝置1機(jī)床1數(shù)控裝置2數(shù)控裝置m機(jī)床2機(jī)床m存儲(chǔ)裝置CRT顯示及打印機(jī)特點(diǎn)：數(shù)控裝置控制的軸數(shù)較多，機(jī)床結(jié)構(gòu)也比較復(fù)雜。五軸數(shù)控銑床二、按控制運(yùn)動(dòng)方式分類特點(diǎn)：數(shù)控裝置只能控制點(diǎn)與點(diǎn)的精確定位兩相關(guān)位置之間的移動(dòng)是先快后慢使用于鉆床、沖床、坐標(biāo)鏜床ZYX1、點(diǎn)位控制數(shù)控機(jī)床錄像2、直線控制數(shù)控機(jī)床特點(diǎn)：控制兩相關(guān)點(diǎn)的位置，還要控制兩相關(guān)點(diǎn)之間的移動(dòng)速度和路線路線由與各個(gè)軸線平行的直線段組成使用于簡易數(shù)控車、數(shù)控鏜銑床、數(shù)控加工中心3、輪廓控制數(shù)控機(jī)床特點(diǎn)：數(shù)控裝置能夠同時(shí)對(duì)兩個(gè)或兩個(gè)以上的坐標(biāo)軸進(jìn)行連續(xù)控制加工復(fù)雜形狀零件使用于數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控磨床錄像三、按伺服系統(tǒng)的不同分類1、開環(huán)數(shù)控機(jī)床特點(diǎn)：沒有位置檢測(cè)反饋和校正控制裝置數(shù)控裝置發(fā)出信號(hào)的流程是單向的速度和加工精度低，其精度取決于伺服系統(tǒng)的性能成本低，適用于中、小型數(shù)控機(jī)床

數(shù)控裝置驅(qū)動(dòng)電路步進(jìn)電動(dòng)機(jī)工作臺(tái)指令脈沖齒輪箱=t360oi2、閉環(huán)數(shù)控機(jī)床特點(diǎn)：e=0，工作臺(tái)停止檢測(cè)工作臺(tái)直線位移（檢測(cè)元件：感應(yīng)同步器、光柵）驅(qū)動(dòng)元件：寬調(diào)速直流或交流伺服電機(jī)加工精度高，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)高，調(diào)試維修困難適用于精度要求高的大型和精密機(jī)床

數(shù)控裝置位置比較電路伺服電動(dòng)機(jī)工作臺(tái)指令脈沖齒輪箱速度控制電路

測(cè)量裝置檢測(cè)元件測(cè)速元件3、半閉環(huán)數(shù)控機(jī)床特點(diǎn)：檢測(cè)絲杠或電動(dòng)機(jī)軸旋轉(zhuǎn)角位移角位移檢測(cè)元件：旋轉(zhuǎn)變壓器、脈沖編碼器、圓光柵等精度低于閉環(huán)系統(tǒng)系統(tǒng)調(diào)試較容易，穩(wěn)定性也較好

數(shù)控裝置位置比較電路伺服電動(dòng)機(jī)工作臺(tái)指令脈沖齒輪箱速度控制電路

測(cè)量裝置檢測(cè)元件測(cè)速元件四、按所用數(shù)控裝置類型分類1、硬件式數(shù)控機(jī)床（NC機(jī)床）組成：晶體管和集成電路特點(diǎn)：通用性、靈活性差，制造周期長、成本高2、軟件式數(shù)控機(jī)床（CNC機(jī)床）組成：采用小型或微型計(jì)算機(jī)，加上通用或?qū)Ｓ么笠?guī)模集成電路特點(diǎn)：很高柔性五、按加工方式分類1、金屬切削類數(shù)控機(jī)床1）數(shù)控車床（NCLathe）。2）數(shù)控銑床（NCMillingMachine）。3）加工中心（MachineCenter）。4）數(shù)控鉆床（NCDrillingMachine）。5）數(shù)控鏜床（NCBoringMachine）。6）數(shù)控齒輪加工機(jī)床（NCGearHollingMachine）。7）數(shù)控平面磨床（NCSurfaceGrindingMachine）。六、按功能方式分類高、中、低檔三類經(jīng)濟(jì)型數(shù)控：在我國指由單板機(jī)、單片機(jī)和步進(jìn)電動(dòng)機(jī)組成數(shù)控系統(tǒng)和其它功能簡單、價(jià)格低的數(shù)控系統(tǒng)4、其它類型數(shù)控機(jī)床2、金屬成型類數(shù)控機(jī)床1）數(shù)控電火花加工機(jī)床（NCDiesinkingElectricDischargeMachine）。2）數(shù)控線切割機(jī)床（NCWireElectricDischargeMachine）。3）數(shù)控激光加工機(jī)床（NCLaserBeamMachine）。3、數(shù)控特種加工機(jī)床數(shù)控剪板機(jī)數(shù)控折彎機(jī)數(shù)控電火花線切割機(jī)錄像三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)§1-4數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)及適用范圍一、數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)1、加工精度高脈沖當(dāng)量誤差可由閉環(huán)系統(tǒng)加以控制制造精度能保證避免操作者的人為誤差2、對(duì)加工對(duì)象改型的適應(yīng)性強(qiáng)加工對(duì)象利用特殊指令實(shí)現(xiàn)加工改型為單件、小批量生產(chǎn)提供便利3、加工生產(chǎn)率高主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給量的范圍大——節(jié)省機(jī)動(dòng)時(shí)間移動(dòng)部件的快速移動(dòng)和定位均采用加速與減速措施——快進(jìn)、快退和定位時(shí)間少更換被加工零件時(shí)幾乎不需要重新調(diào)整機(jī)床——節(jié)省停機(jī)安裝調(diào)整時(shí)間加工精度比較穩(wěn)定——檢驗(yàn)時(shí)間短工序的復(fù)合化——減少半成品周轉(zhuǎn)時(shí)間零件的加工時(shí)間=機(jī)動(dòng)時(shí)間+輔助時(shí)間4、減輕操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度5、良好的經(jīng)濟(jì)效益使用數(shù)控機(jī)床——節(jié)省劃線工時(shí)不需要手工制造模型、凸輪、鉆模板及其它工夾具——節(jié)省工藝裝備費(fèi)用加工精度穩(wěn)定——減少廢品率一機(jī)多用——減少廠房面積——減少建廠投資成本6、有利于現(xiàn)代化管理二、數(shù)控機(jī)床的不足1、提高了起始階段的投資2、增加了電子設(shè)備的維護(hù)3、對(duì)操作人員的技術(shù)水平要求較高三、數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用范圍1、單件、多品種、小批量的生產(chǎn)零件2、形狀復(fù)雜，加工精度較高的零件3、需進(jìn)行多種工序集中加工的零件4、價(jià)格昂貴、不允許報(bào)廢的零件5、需要頻繁改型的零件6、新產(chǎn)品的試制零件7、需要