數(shù)控機(jī)床概述及組成-(一-)課件

數(shù)控編程與操作主講教師：潘紅恩1數(shù)控編程與操作主講教師：潘紅恩1課程的教學(xué)目標(biāo)通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生:了解數(shù)控設(shè)備的發(fā)展和基本特點(diǎn)，數(shù)控機(jī)床的主要組成部分和功用;掌握數(shù)控加工工藝的分析和數(shù)控加工指令的基本格式;學(xué)會(huì)使用數(shù)控加工指令完成零件加工程序的編寫(xiě);培養(yǎng)學(xué)生具有分析和編寫(xiě)數(shù)控加工工藝的能力;具有編寫(xiě)數(shù)控中級(jí)工等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的零件程序的能力;具有操作數(shù)控機(jī)床加工數(shù)控中級(jí)工等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的零件的能力。2課程的教學(xué)目標(biāo)通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生:2考核方式及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)1、理論成績(jī)：每個(gè)學(xué)生根據(jù)平時(shí)成績(jī)（出勤、作業(yè)、上課情況）（占30%）、期末考試成績(jī)（占50%）得分。2、實(shí)驗(yàn)成績(jī)（占20%）：每個(gè)實(shí)驗(yàn)根據(jù)學(xué)生實(shí)驗(yàn)的過(guò)程、實(shí)驗(yàn)結(jié)果、實(shí)驗(yàn)報(bào)告由教師打出實(shí)驗(yàn)成績(jī)。3考核方式及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)1、理論成績(jī)：每個(gè)學(xué)生根據(jù)平時(shí)成績(jī)（出勤、參考書(shū)目《數(shù)控機(jī)床操作與編程培訓(xùn)教程》機(jī)械工業(yè)出版社劉雄偉主編，2001.3《數(shù)控加工技術(shù)》化學(xué)工業(yè)出版社，明興祖主編，2002.12《數(shù)控編程》山東科學(xué)技術(shù)出版社，韓鴻鸞、孫翰英主編，2006.84參考書(shū)目《數(shù)控機(jī)床操作與編程培訓(xùn)教程》機(jī)械工業(yè)出版社緒論人才短缺專(zhuān)業(yè):數(shù)控技術(shù)應(yīng)用計(jì)算機(jī)應(yīng)用與軟件技術(shù)汽車(chē)運(yùn)用與維修護(hù)理5緒論人才短缺專(zhuān)業(yè):5本次課教學(xué)內(nèi)容

第一節(jié)數(shù)控技術(shù)的基本概念

第二節(jié)數(shù)控機(jī)床的組成6本次課教學(xué)內(nèi)容第一節(jié)數(shù)控技術(shù)的基本概念第二節(jié)數(shù)控機(jī)教學(xué)目的

通過(guò)數(shù)控機(jī)床基本概念的講解，了解數(shù)控技術(shù)的發(fā)展歷程，通過(guò)了解數(shù)控機(jī)床的各個(gè)組成部分，理解數(shù)控機(jī)床的CNC系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)和機(jī)械系統(tǒng)。7教學(xué)目的通過(guò)數(shù)控機(jī)床基本概念的講解，了解第一節(jié)數(shù)控技術(shù)的基本概念數(shù)控技術(shù):

是用數(shù)字信息對(duì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)和工作過(guò)程進(jìn)行控制的技術(shù)，數(shù)控裝備是以數(shù)控技術(shù)為代表的新技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)制造產(chǎn)業(yè)和新興制造業(yè)的滲透形成的機(jī)電一體化產(chǎn)品.

8第一節(jié)數(shù)控技術(shù)的基本概念數(shù)控技術(shù):8第一節(jié)數(shù)控技術(shù)的基本概念一、數(shù)字控制(數(shù)控NC)(NumericalControl)

它是指用數(shù)字化信號(hào)對(duì)機(jī)床運(yùn)動(dòng)及其加工過(guò)程中進(jìn)行控制的一種方法。

1、數(shù)字化信號(hào)（01010010）2、模擬量信號(hào)(~)3、開(kāi)關(guān)量信號(hào)(0、1，主軸正反轉(zhuǎn)、刀架正反轉(zhuǎn)、冷卻液開(kāi)關(guān))由PLC控制

NC數(shù)控又名硬線(xiàn)數(shù)控。9第一節(jié)數(shù)控技術(shù)的基本概念一、數(shù)字控制(數(shù)控NC)(Num第一節(jié)數(shù)控技術(shù)的基本概念二、數(shù)字控制機(jī)床(NC機(jī)床)(NumericalControlMachineTools)數(shù)控裝備是指應(yīng)用數(shù)控技術(shù)對(duì)工作機(jī)械的工作過(guò)程進(jìn)行控制的裝備。數(shù)控機(jī)床是一種裝有程序控制系統(tǒng)（數(shù)控系統(tǒng)）的高效自動(dòng)化機(jī)床。10第一節(jié)數(shù)控技術(shù)的基本概念二、數(shù)字控制機(jī)床(NC機(jī)床)(N第一節(jié)數(shù)控技術(shù)的基本概念

數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生:

世界上第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床是1952年美國(guó)帕森斯parsons公司和麻省理工學(xué)院MI.T合作研制成功的三坐標(biāo)數(shù)控銑床，它用來(lái)加工直升飛機(jī)葉片輪廓檢查用樣板。11第一節(jié)數(shù)控技術(shù)的基本概念數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生:11第一節(jié)數(shù)控技術(shù)的基本概念數(shù)控機(jī)床的發(fā)展數(shù)控化率：我國(guó)：是全世界機(jī)床擁有量最多的國(guó)家（近300萬(wàn)臺(tái)）數(shù)控化率僅達(dá)到1.9％左右西方：20％日本：不到80萬(wàn)臺(tái)的機(jī)床卻有10倍于我國(guó)的制造能力年產(chǎn)量：我國(guó)：3000~4000臺(tái)/每年日本：5萬(wàn)多臺(tái)/每年我國(guó)十幾億美元進(jìn)口7000~9000臺(tái)/每年12第一節(jié)數(shù)控技術(shù)的基本概念數(shù)控機(jī)床的發(fā)展12第一節(jié)數(shù)控技術(shù)的基本概念三、數(shù)控系統(tǒng)（NCControlSystem）數(shù)控設(shè)備的數(shù)據(jù)處理和控制電路以及伺服機(jī)構(gòu)等系統(tǒng)稱(chēng)數(shù)字控制系統(tǒng)。它由程序輸入、輸出設(shè)備、計(jì)算機(jī)數(shù)字控制裝置、可編程控制器、主軸進(jìn)給及驅(qū)動(dòng)裝置等組成。13第一節(jié)數(shù)控技術(shù)的基本概念三、數(shù)控系統(tǒng)（NCControl第一節(jié)數(shù)控技術(shù)的基本概念

數(shù)控技術(shù)經(jīng)過(guò)50年6代的發(fā)展：第一代數(shù)控系統(tǒng)：1952年，電子管數(shù)控系統(tǒng)第二代數(shù)控系統(tǒng)：50年代末，晶體管數(shù)控系統(tǒng)第三代數(shù)控系統(tǒng)：1965年，集成電路數(shù)控系統(tǒng)第四代數(shù)控系統(tǒng)：1970年，小型計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)第五代數(shù)控系統(tǒng)：1974年，微型計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)第六代數(shù)控系統(tǒng)：基于PC的開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)

14第一節(jié)數(shù)控技術(shù)的基本概念數(shù)控技術(shù)經(jīng)過(guò)50年6代的發(fā)展：14第一節(jié)數(shù)控技術(shù)的基本概念國(guó)際上最大的數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠:

日本FANUC公司，１年生產(chǎn)５萬(wàn)套以上系統(tǒng)，占世界市場(chǎng)約40％左右其次是德國(guó)的西門(mén)子公司占15％以上國(guó)產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)廠家主要有華中數(shù)控、北京航天機(jī)床數(shù)控集團(tuán)15第一節(jié)數(shù)控技術(shù)的基本概念國(guó)際上最大的數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠:1519世紀(jì)銑床

1619世紀(jì)16第一節(jié)數(shù)控技術(shù)的基本概念四、計(jì)算機(jī)數(shù)字控制機(jī)床（CNCComputerNumericalControlMachineTools）計(jì)算機(jī)數(shù)字控制機(jī)床是一種裝有程序控制系統(tǒng)（數(shù)控系統(tǒng)）的高效自動(dòng)化機(jī)床。它綜合了計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制、精密測(cè)量、機(jī)床機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與制造等方面的最新成果。CNC數(shù)控系統(tǒng)又名軟線(xiàn)數(shù)控。17第一節(jié)數(shù)控技術(shù)的基本概念四、計(jì)算機(jī)數(shù)字控制機(jī)床（CNCC第一節(jié)數(shù)控技術(shù)的基本概念第七代數(shù)控系統(tǒng)：基于Web的CNC系統(tǒng)（遠(yuǎn)程CNC系統(tǒng)）、智能CNC系統(tǒng)、CAD/CAM集成CNC系統(tǒng)18第一節(jié)數(shù)控技術(shù)的基本概念第七代數(shù)控系統(tǒng)：基于Web的CNC系第一節(jié)數(shù)控技術(shù)的基本概念五、數(shù)控程序（NCProgram）輸入數(shù)控系統(tǒng)中的、使數(shù)控機(jī)床執(zhí)行一個(gè)確定的加工任務(wù)的、具有特定代碼和其它符號(hào)編碼的一系列指令。六、數(shù)控編程：將零件的加工信息編制成數(shù)控機(jī)床能識(shí)別的代碼。19第一節(jié)數(shù)控技術(shù)的基本概念五、數(shù)控程序（NCProgram）第一節(jié)數(shù)控技術(shù)的基本概念七、數(shù)控加工20第一節(jié)數(shù)控技術(shù)的基本概念七、數(shù)控加工20第二節(jié)數(shù)控機(jī)床的組成數(shù)控機(jī)床的組成:信息輸入（程序）－數(shù)控裝置（譯碼、運(yùn)算、控制）－伺服驅(qū)動(dòng)及檢測(cè)裝置（驅(qū)動(dòng)、電機(jī)、測(cè)量反饋）－機(jī)床本體--機(jī)電接口21第二節(jié)數(shù)控機(jī)床的組成數(shù)控機(jī)床的組成:21第二節(jié)數(shù)控機(jī)床的組成22第二節(jié)數(shù)控機(jī)床的組成22第二節(jié)數(shù)控機(jī)床的組成

一般由CNC系統(tǒng)伺服系統(tǒng)機(jī)械系統(tǒng)三大部分組成。23第二節(jié)數(shù)控機(jī)床的組成一般由2一、CNC系統(tǒng)1、是CNC機(jī)床的核心CNC系統(tǒng)的組成框圖

24一、CNC系統(tǒng)1、是CNC機(jī)床的核心CNC系統(tǒng)的組成框圖一、CNC系統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)除了計(jì)算機(jī)外，其外圍設(shè)備還包括：鍵盤(pán)：用于輸入操作命令及編輯、修改程序、輸入零件加工程序。CRT：供顯示及監(jiān)控。操作面板:供操作員改變操作方式、輸入數(shù)據(jù)、起停加工。機(jī)床接口：計(jì)算機(jī)和機(jī)床之間聯(lián)系的橋梁，包括伺服接口及DNC輸入輸出接口25一、CNC系統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)除了計(jì)算機(jī)外，其外圍設(shè)備還包括：25ISO代碼地址內(nèi)碼N(4E)2000H10H0(30)2001H00H5(35)2002H05HG(47)2003H11H9(39)2004H09H0(30)2005H00HG(47)2006H11H0(30)2007H00H1(31)2008H01HX(D8)2009H12H1(31)200AH01H0(30)200BH00H6(36)200CH06HY(59)200DH13H-(2D)200EH21H6(36)200FH06H0(30)2010H00HF(C6)2011H18H4(34)2012H04H6(36)2013H06HM(4D)2014H19H0(30)2015H00H5(35)2016H05HLF(0A)2017H20H單元名地址內(nèi)碼N4000H05HX4001H6AH4002H00HY4003HC4H4004HFFHZ4005H00H4006H00HI4007H00H4008H00HJ4009H00H400AH00HK400BH00H400CH00HF400DH2EH400EH00HS400FH00H4010H00HT4011H00HMX4012H00HMY4013H05HMZ4014H00HGA4015H01HGB4016H00HGC4017H00HGD4018H00HGE4019H00HGF401AH90HISO代碼地址內(nèi)碼N(4E)2000H10H0(30)2001H00H5(35)2002H05HG(47)2003H11H9(39)2004H09H0(30)2005H00HG(47)2006H11H0(30)2007H00H1(31)2008H01HX(D8)2009H12H1(31)200AH01H0(30)200BH00H6(36)200CH06HY(59)200DH13H-(2D)200EH21H6(36)200FH06H0(30)2010H00HF(C6)2011H18H4(34)2012H04H6(36)2013H06HM(4D)2014H19H0(30)2015H00H5(35)2016H05HLF(0A)2017H20H數(shù)控加工程序緩沖器譯碼結(jié)果緩沖器26ISO代碼地址內(nèi)碼N(4E)2000H10H0(30)200一、CNC系統(tǒng)CNC系統(tǒng)的主要功能CNC裝置的功能是指滿(mǎn)足用戶(hù)操作和機(jī)床控制要求的方法和手段?；竟δ堋獢?shù)控系統(tǒng)基本配置的功能，即必備功能；選擇功能——用戶(hù)可根據(jù)實(shí)際要求選擇的功能。27一、CNC系統(tǒng)CNC系統(tǒng)的主要功能27一、CNC系統(tǒng)基本功能控制功能——CNC能控制和能聯(lián)動(dòng)控制的進(jìn)給軸數(shù)。CNC的進(jìn)給軸分類(lèi)： 移動(dòng)軸（X、Y、Z）和回轉(zhuǎn)軸（A、B、C）； 附加軸（U、V、W）。 準(zhǔn)備功能（G功能）——指令機(jī)床動(dòng)作方式的功能。G+兩位數(shù)字，G00~G99共100種28一、CNC系統(tǒng)基本功能28一、CNC系統(tǒng)插補(bǔ)功能插補(bǔ)功能是數(shù)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)零件輪廓(平面或空間)加工軌跡運(yùn)算的功能。進(jìn)給功能進(jìn)給功能用F直接指令各軸的進(jìn)給速度。切削進(jìn)給速度——控制刀具相對(duì)工件的運(yùn)動(dòng)速度，用F和其后的數(shù)字指定，單位為mm/min。進(jìn)給倍率（進(jìn)給修調(diào)率）——人工實(shí)時(shí)修調(diào)預(yù)先給定的進(jìn)給速度。設(shè)置在操作面板上，可在0%~200%之間變化，每檔間隔10%。使用倍率開(kāi)關(guān)不用修改程序中的代碼，就可改變機(jī)床的進(jìn)給速度。

29一、CNC系統(tǒng)插補(bǔ)功能29一、CNC系統(tǒng)主軸功能——數(shù)控系統(tǒng)的主軸轉(zhuǎn)速的功能。 用S+數(shù)值組成 主軸轉(zhuǎn)速——主軸轉(zhuǎn)速的控制功能，單位為r/min。 恒線(xiàn)速度控制——刀具切削點(diǎn)的切削速度為恒速的控制功能 主軸定向控制——主軸周向定位于特定位置控制的功能。

C軸控制——主軸周向任意位置控制的功能。 主軸修調(diào)率——人工實(shí)時(shí)修調(diào)預(yù)先設(shè)定的主軸轉(zhuǎn)速，可以不修改程序。

30一、CNC系統(tǒng)主軸功能——數(shù)控系統(tǒng)的主軸轉(zhuǎn)速的功能。30一、CNC系統(tǒng)輔助功能（M功能）——用于指令機(jī)床輔助操作的功能刀具管理功能——用來(lái)選擇刀具，實(shí)現(xiàn)對(duì)刀具幾何尺寸和壽命的管理功能

字符圖形顯示功能自診斷功能------CNC自動(dòng)實(shí)現(xiàn)故障預(yù)報(bào)和故障定位的功能。開(kāi)機(jī)自診斷；在線(xiàn)自診斷；離線(xiàn)自診斷；遠(yuǎn)程通訊診斷31一、CNC系統(tǒng)輔助功能（M功能）——用于指令機(jī)床輔助一、CNC系統(tǒng)選擇功能補(bǔ)償功能刀具半徑和長(zhǎng)度補(bǔ)償功能：實(shí)現(xiàn)按零件輪廓編制的程序控制刀具中心軌跡的功能。32一、CNC系統(tǒng)選擇功能32一、CNC系統(tǒng)固定循環(huán)功能是數(shù)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)典型加工循環(huán)（如：鉆孔、攻絲、鏜孔、深孔鉆削和切螺紋等）的功能人機(jī)對(duì)話(huà)功能在CNC裝置中這類(lèi)功能有：菜單結(jié)構(gòu)操作界面；零件加工程序的編輯環(huán)境；系統(tǒng)和機(jī)床參數(shù)、狀態(tài)、故障信息的顯示、查詢(xún)或修改畫(huà)面等。

33一、CNC系統(tǒng)固定循環(huán)功能33二、伺服系統(tǒng)伺服系統(tǒng)的功能——對(duì)數(shù)控機(jī)床移動(dòng)部件的位置和速度進(jìn)行控制

構(gòu)成：34二、伺服系統(tǒng)伺服系統(tǒng)的功能——對(duì)數(shù)控機(jī)床移動(dòng)部件的位置和速度二、伺服系統(tǒng)分類(lèi)

35二、伺服系統(tǒng)分類(lèi)35二、伺服系統(tǒng)進(jìn)給伺服系統(tǒng)--控制機(jī)床各坐標(biāo)軸的切削進(jìn)給運(yùn)動(dòng)36二、伺服系統(tǒng)進(jìn)給伺服系統(tǒng)--控制機(jī)床各坐標(biāo)軸的切削進(jìn)給運(yùn)動(dòng)二、伺服系統(tǒng)進(jìn)給伺服系統(tǒng)的速度控制系統(tǒng)是由執(zhí)行機(jī)構(gòu)(例如交流伺服電動(dòng)機(jī)、直流伺服電動(dòng)機(jī)及速度檢測(cè)元件)和速度控制單元所組成。它的職能是提供切削過(guò)程中需要的轉(zhuǎn)矩和功率，可以任意調(diào)節(jié)運(yùn)轉(zhuǎn)速度。進(jìn)給伺服系統(tǒng)的位置控制系統(tǒng)又分為開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)兩種。開(kāi)環(huán)控制不需要位置檢測(cè)及反饋，閉環(huán)控制需要位置檢測(cè)及反饋。37二、伺服系統(tǒng)進(jìn)給伺服系統(tǒng)的速度控制系統(tǒng)是由執(zhí)行機(jī)構(gòu)(例如交流二、伺服系統(tǒng)38二、伺服系統(tǒng)38二、伺服系統(tǒng)是一個(gè)雙閉環(huán)系統(tǒng)，內(nèi)環(huán)是速度環(huán)，外環(huán)是位置環(huán)。位置環(huán)由CNC系統(tǒng)中的位置控制模塊與速度控制單元、位置檢測(cè)及反饋控制等部分組成。位置控制主要是對(duì)數(shù)控機(jī)床進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的坐標(biāo)位置進(jìn)行控制，例如，工作臺(tái)前后左右移動(dòng)、主軸箱的上下移動(dòng)、圍繞某一個(gè)直線(xiàn)軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)等。39二、伺服系統(tǒng)是一個(gè)雙閉環(huán)系統(tǒng)，內(nèi)環(huán)是速度環(huán)，外環(huán)是位置環(huán)。位二、伺服系統(tǒng)按伺服系統(tǒng)的機(jī)床分類(lèi)開(kāi)環(huán)控制數(shù)控機(jī)床

40二、伺服系統(tǒng)按伺服系統(tǒng)的機(jī)床分類(lèi)40二、伺服系統(tǒng)半閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床41二、伺服系統(tǒng)半閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床41二、伺服系統(tǒng)閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床

42二、伺服系統(tǒng)閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床42三、機(jī)械系統(tǒng)按加工工藝分:

數(shù)控車(chē)床、數(shù)控銑床、數(shù)控鏜床、數(shù)控磨床、數(shù)控沖壓機(jī)床、數(shù)控電加工機(jī)床、數(shù)控測(cè)量機(jī)床等。

43三、機(jī)械系統(tǒng)按加工工藝分:43三、機(jī)械系統(tǒng)機(jī)械系統(tǒng)包括：機(jī)床基礎(chǔ)件：床身、立柱、橫梁、滑坐和工作臺(tái)主軸部件：包括主軸電動(dòng)機(jī)和主軸傳動(dòng)系統(tǒng)

44三、機(jī)械系統(tǒng)機(jī)械系統(tǒng)包括：44三、機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)給系統(tǒng)：包括進(jìn)給執(zhí)行電動(dòng)機(jī)和進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)滾珠絲桿螺母副導(dǎo)軌副運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌：與運(yùn)動(dòng)部件連成一體的運(yùn)動(dòng)一方支承導(dǎo)軌：與支承件連成一體的固定不動(dòng)的一方45三、機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)給系統(tǒng)：45滾珠絲桿46滾珠絲桿46導(dǎo)軌47導(dǎo)軌47貼塑導(dǎo)軌

48貼塑導(dǎo)軌48貼塑導(dǎo)軌49貼塑導(dǎo)軌49貼塑導(dǎo)軌50貼塑導(dǎo)軌50貼塑導(dǎo)軌51貼塑導(dǎo)軌51貼塑導(dǎo)軌52貼塑導(dǎo)軌52滑動(dòng)貼塑導(dǎo)軌

53滑動(dòng)貼塑導(dǎo)軌53直線(xiàn)滾動(dòng)導(dǎo)軌

54直線(xiàn)滾動(dòng)導(dǎo)軌54三、機(jī)械系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)工件回轉(zhuǎn)、定位的裝置和附件如：主軸準(zhǔn)停裝置作用——使主軸每次停在固定不變的位置，保證換刀時(shí)主軸的鍵與刀柄的鍵槽能對(duì)準(zhǔn)，方便卸刀和裝刀。55三、機(jī)械系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)工件回轉(zhuǎn)、定位的裝置和附件55利用主軸準(zhǔn)停機(jī)能鏜背孔示意圖56利用主軸準(zhǔn)停機(jī)能鏜背孔示意圖56自動(dòng)換刀時(shí)主軸及刀具準(zhǔn)停示意圖57自動(dòng)換刀時(shí)主軸及刀具準(zhǔn)停示意圖57三、機(jī)