(新)數(shù)控技術(shù)1.ppt

1、1、鄭州大學(xué)機(jī)電一體化研究所，數(shù)控技術(shù)，2，第一章數(shù)控技術(shù)概述，第一節(jié)數(shù)控機(jī)床概述，第二節(jié)數(shù)控機(jī)床控制原理與組成，第三節(jié)數(shù)控機(jī)床分類(lèi)，第四節(jié)數(shù)控技術(shù)與數(shù)控機(jī)床發(fā)展，3 1952年、計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)(CNC )、數(shù)控、數(shù)控、數(shù)控、數(shù)控機(jī)床、第二代代數(shù)控制(CNC ) :采用以晶體管電路為主的硬件數(shù)控系統(tǒng)，第三代數(shù)控制(1965年開(kāi)始): 采用小、中規(guī)模集成電路的硬件數(shù)控系統(tǒng)，第四代數(shù)控(1970年開(kāi)始): 采用大規(guī)模集成電路的小型通用電子校正計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)， 第五代數(shù)控(1974年開(kāi)始): 采用微機(jī)控制的系統(tǒng)，第六代數(shù)控(1990年開(kāi)始): 采用工業(yè)PC機(jī)的通用CNC系統(tǒng)。硬件數(shù)控、軟件數(shù)控、5，

2、1、數(shù)控機(jī)床的發(fā)生與發(fā)展、數(shù)控(NC )計(jì)算機(jī)數(shù)控(CNC )加工中心(MC，Machine Center ) 直接數(shù)字控制(DNC )自適應(yīng)控制(AC )柔性制造系統(tǒng)(FMS )計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(FMS ) 、數(shù)控機(jī)床經(jīng)驗(yàn)，6、代表廠(chǎng)家有日本的法納克公司、德國(guó)的西門(mén)子公司、美國(guó)的阿拉伯公司、意大利的a-book、數(shù)控系統(tǒng)FANUC 0i-TC FANUC 0i-MC，一、數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生向功能集成化的方向發(fā)展，向高可靠性的方向發(fā)展，向網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展，造型向舒適的方向發(fā)展，7、2、1 .能夠應(yīng)對(duì)不同零件的自動(dòng)加工。 3、加工能力強(qiáng)。 4、工序集中，一機(jī)使用較多。 5、數(shù)控機(jī)床是一種高科技設(shè)備

3、。 數(shù)控技術(shù)是集成校準(zhǔn)機(jī)、自動(dòng)控制、電傳、測(cè)量、機(jī)械制造等學(xué)科領(lǐng)域最新成果的交叉科學(xué)技術(shù)。第二節(jié)NC機(jī)床的控制原理和結(jié)構(gòu)，一、NC機(jī)床的控制原理，NC機(jī)床通過(guò)數(shù)字化的信息實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，制作加工程序表，將加工部件的相關(guān)信息、規(guī)定的文字、數(shù)字和符號(hào)構(gòu)成的代碼以一定的形式加工，通過(guò)控制介質(zhì)將加工程序輸入NC裝置， 在數(shù)控裝置分析處理后，9、2、數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)、10、(1)程序編制和程序載體、數(shù)控程序是數(shù)控機(jī)床自動(dòng)加工零件的作業(yè)指令。 另外，加工程序可以利用手動(dòng)輸入方法輸入到數(shù)控系統(tǒng)中，也可以存儲(chǔ)在程序載體中。 載體有穿孔紙帶、磁卡、磁盤(pán)等。 在數(shù)控機(jī)床上加工零件時(shí)，首先對(duì)圖案上零件的幾何形狀、尺寸和

4、技術(shù)條件進(jìn)行工藝分析，在此基礎(chǔ)上確定加工順序和路徑，確定主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的工藝殘奧表，確定加工中的各種輔助操作，然后用標(biāo)準(zhǔn)格式和代碼編制零件加工程序。 (11 )輸入裝置、光電讀取器、記錄器、軟盤(pán)驅(qū)動(dòng)器、編程計(jì)算機(jī)(通信方式)。 MDI (Manual Data Input )、12、(3)數(shù)控裝置和強(qiáng)電控制裝置、數(shù)控裝置是數(shù)控機(jī)床的核心。強(qiáng)電控制裝置是介于數(shù)控裝置和機(jī)床機(jī)械、液壓部件之間的控制系統(tǒng)。 伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及位置檢測(cè)裝置、伺服單元及驅(qū)動(dòng)裝置是指主軸伺服裝置及主軸馬達(dá)、進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)裝置及進(jìn)給馬達(dá)。 測(cè)量裝置是指位置和速度的測(cè)量裝置。伺服驅(qū)動(dòng)電路、伺服電動(dòng)機(jī)、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、電液電動(dòng)機(jī)、直流伺

5、服電動(dòng)機(jī)、交流伺服電動(dòng)機(jī)、測(cè)定裝置、解算器、編碼器、磁柵、感應(yīng)同步器、光柵、14、(5)機(jī)床機(jī)械部件主要運(yùn)動(dòng)、機(jī)床的主運(yùn)動(dòng)部件(主軸)、及基礎(chǔ)零件：基礎(chǔ)、立柱、鞍座、導(dǎo)軌、輔助動(dòng)作機(jī)構(gòu)：冷卻、潤(rùn)滑、工具更換、單獨(dú)伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)三、使用的數(shù)控裝置的類(lèi)型分類(lèi)、補(bǔ)充分類(lèi)、四、功能水平分類(lèi)、五、工藝方法分類(lèi)、16、一、數(shù)控機(jī)床的加工功能分類(lèi)、(一)波(Positioning Control )、點(diǎn)控制、點(diǎn)控制(Point to Point Control )、18、(1)點(diǎn)控?cái)?shù)控機(jī)床確保了正確的定位，系統(tǒng)在高運(yùn)行后，一般采用三級(jí)減速，坐標(biāo)鉆床、坐標(biāo)鉆床直線(xiàn)控制數(shù)控機(jī)床，直線(xiàn)控制數(shù)控機(jī)床以適當(dāng)?shù)倪M(jìn)給速度控

6、制刀具或工作臺(tái)，在與坐標(biāo)軸平行的方向上進(jìn)行直線(xiàn)移動(dòng)和切削加工，進(jìn)給速度可根據(jù)切削條件在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。 直線(xiàn)切削控制，平行切削控制，20，(2)直線(xiàn)控制數(shù)控機(jī)床，簡(jiǎn)易數(shù)控車(chē)床，數(shù)控鏜床，21，(3)輪廓控制也稱(chēng)為連續(xù)軌跡控制(Continuous Path Control )，NC銑床、加工中心、22、(1)2坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)用行切割法、2 .空間輪廓加工零件表面粗糙度要求、y軸：?jiǎn)为?dú)控制周期進(jìn)給、23、(2)3坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)加工、2 . 內(nèi)循環(huán)滾珠螺母變頻器：軌道母線(xiàn)SS (空間曲線(xiàn))、數(shù)控銑床：三坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)、分空間曲線(xiàn)(3)四坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)加工、二、空間輪廓加工的數(shù)控機(jī)床、x1、x2、x3、飛機(jī)大梁側(cè)面：直扭曲

7、面、四坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)機(jī)床缸立銑刀z直線(xiàn)進(jìn)給軸聯(lián)動(dòng)立銑刀的5坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)機(jī)床、刀具的端面、切削點(diǎn)的切平面、刀具的軸線(xiàn)、工作輪廓的切削點(diǎn)的法線(xiàn)n、平行、重合、切削點(diǎn)的坐標(biāo)、工作輪廓的切削點(diǎn)的法線(xiàn)n、變化、切削點(diǎn)變化、刀點(diǎn)坐標(biāo)及構(gòu)造簡(jiǎn)單，制造成本高特征、位移精度一般不高。、27、(2)半閉環(huán)伺服系統(tǒng)控制NC機(jī)床，這種伺服系統(tǒng)將螺母、子等致動(dòng)器不包含在閉環(huán)反饋系統(tǒng)中而稱(chēng)為半閉環(huán)伺服控制系統(tǒng)。 特點(diǎn)，精度相當(dāng)高，調(diào)整方便，價(jià)格比全閉環(huán)系統(tǒng)便宜，應(yīng)用廣泛。 28、(3)閉環(huán)伺服系統(tǒng)控制數(shù)控機(jī)床，具有特點(diǎn)，定位精度高，調(diào)整速度快。 適用于系統(tǒng)復(fù)雜、成本高、精度要求高的數(shù)控機(jī)床。 另外，這種伺服控制系統(tǒng)通過(guò)將機(jī)床的工作

8、臺(tái)組裝到位置控制環(huán)中而被稱(chēng)為閉環(huán)伺服控制系統(tǒng)。29、3、按使用的數(shù)控裝置類(lèi)型分類(lèi)，(1)硬線(xiàn)數(shù)控機(jī)床NC機(jī)床，(2)計(jì)算機(jī)數(shù)控機(jī)床CNC機(jī)床，30、4，按功能水平分類(lèi)，補(bǔ)充，可分為經(jīng)濟(jì)型、中速型和高級(jí)型三種。 分辨率和進(jìn)給速度的分辨率為10m，進(jìn)給速度為815mmin的為低級(jí)的分辨率1m，進(jìn)給速度為1524mmin的為中速分辨率0.11m，進(jìn)給速度為15100mmin的為高級(jí)。 伺服進(jìn)給型采用開(kāi)環(huán)、步進(jìn)電機(jī)進(jìn)給系統(tǒng)的產(chǎn)品為低級(jí)；中高級(jí)產(chǎn)品采用半閉環(huán)或閉環(huán)的直流伺服系統(tǒng)或交流營(yíng)養(yǎng)服系統(tǒng)。 連動(dòng)軸數(shù)低級(jí)數(shù)控機(jī)床的連動(dòng)軸數(shù)一般為3軸以下的中高級(jí)品為35軸。 31、低通信能力的數(shù)控，一般來(lái)說(shuō)，沒(méi)有通信

9、能力的中等可能具有RS232C，或可能具有直接數(shù)控(DNC )或網(wǎng)絡(luò)接口的高級(jí)可能具有網(wǎng)絡(luò)接口或制造自動(dòng)化協(xié)議(MAP )通信接口，并支持網(wǎng)絡(luò)功能顯示功能的低級(jí)通常只用單色CRT文字顯示的中速的CRT顯示，還有LCD顯示，具有高級(jí)的圖形用戶(hù)界面，可以進(jìn)行加工模擬檢查。 內(nèi)置PLC的下級(jí)NC一般沒(méi)有PLC，中高級(jí)品則內(nèi)置PLC。 主CPU的下級(jí)數(shù)控制一般采用8位CPU，中高級(jí)已由16位CPU轉(zhuǎn)移到32位CPU，國(guó)外一些新的數(shù)控系統(tǒng)已經(jīng)選擇了64位CPU。32、5、按工藝分類(lèi)，金屬切削數(shù)控機(jī)床的金屬切削數(shù)控機(jī)床與普通機(jī)床品種相同，有數(shù)控車(chē)床、數(shù)控銑床、數(shù)控鉆床、數(shù)控磨床、刀庫(kù)和可實(shí)現(xiàn)多工序加工的銑

10、削加工中心和車(chē)削中心。 銑床加工中心主要完成銑床、鏜床、鉆頭、攻絲等工序的加工，車(chē)削中心以完成各種車(chē)削加工為主，也可完成銑床平面、銑床鍵槽、鉆頭橫孔等工序。 金屬成形NC機(jī)床金屬成形NC機(jī)床是指使用擠出、沖頭、沖壓、拉拔等成形工藝的NC機(jī)床，如NC沖壓機(jī)、彎曲機(jī)、彎管機(jī)、旋壓機(jī)等。 特種加工數(shù)控機(jī)床特種加工數(shù)控機(jī)床主要是指數(shù)控線(xiàn)切割機(jī)、電火花成形機(jī)、火焰切割機(jī)、激光加工機(jī)等。33、智能化集成加工中心控制系統(tǒng)、34、中信重工(原洛陽(yáng)礦山機(jī)械廠(chǎng)) 3米立車(chē)、智能機(jī)器人(1994年在北京參加社會(huì)發(fā)展成果展)、35，100n m步進(jìn)掃描投影步進(jìn)機(jī)、36，37、平板自動(dòng)接種機(jī)(3)程序編制、(4) 采用

11、功能強(qiáng)的PLC，(6)機(jī)床主機(jī)、(CPU、智能接口、人機(jī)接口、高集成芯片)、(伺服電機(jī)、驅(qū)動(dòng)器(警報(bào)信號(hào)、自診斷)、42、二、直接數(shù)控系統(tǒng)、(direct numerect間接型系統(tǒng)直接型系統(tǒng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)型、43、3、柔性制造單元和柔性制造系統(tǒng)、柔性制造單元(Flexible Manufacturing Cell，F(xiàn)MC )、柔性是指多品種、小批次的生產(chǎn)功能FMC是一個(gè)由一臺(tái)或兩臺(tái)數(shù)控加工中心、工業(yè)機(jī)器人、自動(dòng)上下料裝置及資材輸送存儲(chǔ)設(shè)備組成的實(shí)現(xiàn)單工序或二工序加工的可變加工單元，同時(shí)系統(tǒng)增加了自動(dòng)檢測(cè)和監(jiān)控等功能。44、3、柔性制造單元和柔性制造系統(tǒng)、柔性制造單元(FMC )，根據(jù)上下的材料裝

12、置，分為托盤(pán)搬送式和工業(yè)用機(jī)器人(IR )搬送式兩種。1加工中心機(jī)床2托盤(pán)3托盤(pán)基座4托盤(pán)更換裝置5環(huán)形工作臺(tái)、45、3、柔性制造單元和柔性制造系統(tǒng)、柔性制造單元(FMC )、機(jī)器人搬運(yùn)式FMC、FMC的規(guī)模小、低成本、設(shè)置面積小對(duì)于大型FMS，46、3、柔性制造單元和柔性制造系統(tǒng)、柔性制造系統(tǒng)(Flexible Manufacturing System，簡(jiǎn)稱(chēng)FMS )、柔性制造系統(tǒng)是由中央校正機(jī)控制的自動(dòng)制造系統(tǒng)用一系列自動(dòng)材料(包括工件和工具)的運(yùn)輸和儲(chǔ)存系統(tǒng)相連，用分布式多級(jí)計(jì)算機(jī)進(jìn)行統(tǒng)一的綜合管理和控制，在加工順序和生產(chǎn)節(jié)拍不確定的情況下，實(shí)現(xiàn)無(wú)停機(jī)調(diào)試，自動(dòng)完成不同的加工任務(wù)。 FMS結(jié)合高靈活性、高效率、高質(zhì)量，可解決單個(gè)小批量生產(chǎn)自動(dòng)化問(wèn)題，適應(yīng)大批量多品種生產(chǎn)自動(dòng)化問(wèn)題。47、3、柔性制造單元與柔性制造系統(tǒng)、柔性制造系統(tǒng)(Flexible Manufacturing System，簡(jiǎn)稱(chēng)FMS )、柔性制造系統(tǒng)由加工、物流、信息流三個(gè)子系統(tǒng)構(gòu)成，各子系統(tǒng)、48、3、柔性制造單元和柔性制造系統(tǒng)、典型例FMS結(jié)構(gòu)框圖、49、3、柔性制造單元和柔性制造系統(tǒng)、6感應(yīng)線(xiàn)圈7的地表面8磁力線(xiàn)9引導(dǎo)電纜、自動(dòng)感應(yīng)車(chē)和原理圖(AGV )、50、4， 計(jì)算機(jī)一體化制造系統(tǒng)(computerintegratedmanufacturingsystem，簡(jiǎn)稱(chēng)CIMS )，美國(guó)人