《机电一体化技术基础（第2版）教学课件作者倪依纯课题七》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机电一体化技术基础（第2版）教学课件作者倪依纯课题七（75页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、课题七 分析典型机电一体化系统,学习任务一 了解并熟悉数控机床 学习任务二 了解工业机器人 学习任务三 了解汽车 制动 学习任务四 了解汽车自动变速器 学习任务五 柔性制造系统简介,返回,学习任务一 了解并熟悉数控机床,. 数控机床的发展及基本原理 （） 数控机床的发展 数控， 即数字控制（ ， ）。数控技术， 即 技术， 是指用数字化信息（数字量及字符） 发出指令并实现自动控制的技术。是近代发展起来的一种自动控制技术。目前， 数控技术已经成为现代制造技术的基础支撑， 数控技术和数控装备是制造工业现代化的重要基础。这个基础是否牢固直接影响到一个国家的经济发展和综合国力， 关系到一个国家的战略地
2、位。因此， 世界上各个经济发达国家均采取重大措施来发展自己的数控技术及其产业。,下一页,返回,学习任务一 了解并熟悉数控机床, 年， 麻省理工学院（） 在一台立式铣床上， 装上了一套试验性的数控系统， 成功地实现了同时控制三轴的运动。这台数控机床被大家称为世界上第一台数控机床， 如图 所示。 这台机床是一台试验性机床， 到了 年 月， 在派尔逊斯专利的基础上， 第一台工业用的数控机床由美国本迪克斯公司（） 正式生产出来。 在此以后， 从 年开始， 其他一些工业国家， 如德国、日本都陆续开发、生产及使用了数控机床。 数控机床的发展中， 值得一提的是加工中心。,上一页,下一页,返回,学习任务一 了
3、解并熟悉数控机床,这是一种具有自动换刀装置的数控机床，它能实现工件一次装卡而进行多工序的加工。这种产品最初是在 年 月， 由美国卡耐特雷克公司（ . ） 开发出来的。这种机床在刀库中装有丝锥、钻头、铰刀、铣刀等刀具， 根据穿孔带的指令自动选择刀具， 并通过机械手将刀具装在主轴上， 对工件进行加工。它可缩短机床上零件的装卸时间和更换刀具的时间。加工中心现在已经成为数控机床中一种非常重要的品种， 不仅有立式、卧式等用于箱体零件加工的镗铣类加工中心， 还有用于回转整体零件加工的车削中心、磨削中心等。,上一页,下一页,返回,学习任务一 了解并熟悉数控机床,现代数控机床正在向高速化、高精度化、高可靠性、
4、高一体化、网络化和智能化等方向发展。 机床向高速化方向发展， 可充分发挥现代刀具材料的性能， 不但可大幅度提高加工效率， 降低加工成本， 而且还可提高零件的表面加工质量和精度。 精密加工正朝着超精密加工（特高精度加工） 发展， 其加工精度从微米级到亚微米级，乃至纳米级， 应用范围日趋广泛。 数控机床的可靠性越来越高， 当前国外数控装置的平均无故障运行时间（） 值已达 以上， 驱动装置达 以上。,上一页,下一页,返回,学习任务一 了解并熟悉数控机床,数控技术的智能化内容包括在数控系统中的各个方面： 主要涉及例如自适应控制， 工艺参数自动生成； 前馈控制， 电动机参数的自适应运算， 自动识别负载自
5、动选定模型， 自整定； 智能化的自动编程， 智能化的人机界面； 智能诊断， 智能监控等方面。 从数控机床向柔性自动化系统发展的趋势是： 从点（数控单机， 加工中心和数控复合加工机床）、线（， ， ， ） 向面（工段车间独立制造岛）、体（， 分布式网络集成制造系统） 的方向发展。 （） 数控机床的基本原理,上一页,下一页,返回,学习任务一 了解并熟悉数控机床,数控机床（ ） 是指采用数字控制技术对机床加工过程进行自动控制的一类机床。国际信息处理联盟第五次技术委员会对数控机床作的定义是： “数控机床是一个装有程序控制系统的机床， 该系统能够逻辑地处理具有使用代码或其他编码指令规定的程序。” 它是集
6、现代机械制造技术、自动控制技术及计算机信息技术于一体， 采用数控装置或计算机来部分或全部地取代一般通用机床在加工零件时的各种动作（如启动、加工顺序、改变切削量、主轴变速、选择刀具、冷却液开停以及停车等） 的人工控制， 是高效率、高精度、高柔性和高自动化的光、机、电一体化的数控设备。,上一页,下一页,返回,学习任务一 了解并熟悉数控机床,简而言之， 数控机床是一种装有程序控制系统的自动化机床。该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序， 并将其译码， 从而使机床动作并加工零件。 . 数控机床的构成 数控机床的原理构成如图 所示， 实物结构如图 所示。 从上述图示可见， 数控机床
7、的基本组成部分有： 机床本体、输入 输出设备、驱动装置、检测装置、辅助控制装置、计算机数控装置等。 （） 机床本体,上一页,下一页,返回,学习任务一 了解并熟悉数控机床,数控机床的机床本体基本上和传统机床类似， 主要由主轴传动装置、进给传动装置、床身、工作台以及辅助运动装置、液压气动系统、润滑系统、冷却装置等组成。由于数控加工的特点， 数控机床在整体布局、外观造型、传动系统、刀具系统的结构以及操作机构等方面都已发生了很大的变化， 以适应数控机床的加工要求和充分发挥数控机床的功能。 （） 输入 输出装置 输入装置的作用是将程序载体（信息载体） 上的数控代码传递并存入数控系统内。根据控制存储介质的
8、不同， 输入装置可以是光电阅读机、磁带机或软盘驱动器等。,上一页,下一页,返回,学习任务一 了解并熟悉数控机床,零件加工程序输入过程有两种不同的方式： 一种是数控系统内存较小时， 边读入边加工， 加工速度比较慢。另一种是在数控系统内存足够大时， 一次将零件加工程序全部读入数控装置内部的存储器， 加工时再从内部存储器中逐段调出进行加工， 这样的方式加工速度比较快。 数控机床加工程序可通过键盘用手工方式直接输入数控系统， 也可由编程计算机串行口或网络通信方式传送到数控系统中。 输出指输出内部原始参数、故障诊断参数等工作参数， 一般在机床刚开始工作时需输出这些参数作记录保存, 待工作一段时间后， 再
9、将输出与原始资料作比较、对照, 可帮助判断机床工作是否维持正常。,上一页,下一页,返回,学习任务一 了解并熟悉数控机床,（） 驱动、执行和位置检测装置 驱动装置接受来自数控装置的指令信息， 经功率放大后， 严格按照指令信息的要求驱动机床移动部件， 以加工出符合设计要求的零件。所以， 驱动装置的伺服精度和动态响应性能是影响数控机床加工精度、质量和提高生产率的重要因素之一。 驱动装置包括控制器（含功率放大器） 和执行机构两大部分。目前大都采用直流或交流伺服电动机作为执行机构。 位置检测装置将数控机床各坐标轴的实际位移量检测出来， 经反馈系统输入到机床的数控装置之后， 数控装置将反馈回来的实际位移量
10、值与设定值进行比较， 控制驱动装置按照指令设定值运动。,上一页,下一页,返回,学习任务一 了解并熟悉数控机床,（） 辅助控制装置 辅助控制装置的主要作用是接收数控装置输出的开关量指令信号， 经过编译、逻辑判别和运动， 再经功率放大后驱动相应的电器， 带动机床的机械、液压、气动等辅助装置完成指令规定的开关量动作。 这些控制包括： 主轴运动部件的变速、换向和启停指令， 刀具的选择和交换指令， 冷却、润滑装置的启动停止， 工件和机床部件的松开、夹紧， 分度工作台转位分度等开关辅助动作。,上一页,下一页,返回,学习任务一 了解并熟悉数控机床,可编程逻辑控制器（） 技术已在工业控制领域广泛应用， 由于
11、具有响应快，性能可靠， 易于使用、编程和修改程序， 以及在工业控制环境中的高抗干扰能力等特点， 可直接作用于机床开关等控制电路， 现已广泛应用于数控机床的辅助控制装置中。 （） 计算机数控装置 数控装置又称 单元， 由信息的输入、处理和输出三个部分组成， 是数控机床的核心。,上一页,下一页,返回,学习任务一 了解并熟悉数控机床,数控装置从内部存储器中取出或接收输入装置送来的一段或几段数控加工程序， 经过数控装置的逻辑电路或系统软件进行编译、运算、译码、插补、逻辑处理后， 输出各种控制信息和指令， 控制机床各部分的工作， 使伺服系统驱动执行部件进行规定的有序运动和动作。 什么是“插补”。 零件的
12、轮廓图形往往由直线、圆弧或其他非圆弧曲线组成， 刀具在加工过程中必须按零件形状和尺寸的要求进行运动， 即按图形轨迹移动。,上一页,下一页,返回,学习任务一 了解并熟悉数控机床,但输入的零件加工程序只能是各线段的起点和终点坐标值等数据， 不能满足要求， 因此要进行轨迹插补， 也就是在线段的起点和终点坐标值之间进行“数据点的密化”， 求出一系列中间点的坐标值， 并向相应坐标输出脉冲信号， 控制各坐标轴（即进给运动的各执行元件） 的进给速度、进给方向和进给位移量等。 程序编制及程序载体。 数控程序是数控机床自动加工零件的工作指令。,上一页,下一页,返回,学习任务一 了解并熟悉数控机床,在对加工零件进
13、行工艺分析的基础上，确定零件坐标系在机床坐标系上的相对位置， 即零件在机床上的安装位置； 刀具与零件相对运动的尺寸参数； 零件加工的工艺路线、切削加工的工艺参数以及辅助装置的动作等。得到零件的所有运动、尺寸、工艺参数等加工信息后， 用由文字、数字和符号组成的标准数控代码， 按规定的方法和格式， 编制零件加工的数控程序单。编制程序的工作可由人工进行； 对于形状复杂的零件， 则要在专用的编程机或通用计算机上进行自动编程（） 或 设计。,上一页,下一页,返回,学习任务一 了解并熟悉数控机床,编好的数控程序， 存放在便于输入到数控装置的一种存储载体上， 它可以是穿孔纸带、磁带和磁盘等， 采用哪一种存储
14、载体， 取决于数控装置的设计类型。 图 所示为数控机床加工零件的过程示意图， 从图中可以清晰地看到数控机床的基本结构和在加工过程中的作用。,上一页,返回,学习任务二 了解工业机器人,. 什么是工业机器人 （） 什么是机器人 机器人的历史并不算长， 年美国英格伯格和德沃尔制造出世界上第一台工业机器人，机器人的历史才真正开始。从上面图 中可以看出， 机器人并不都具有人的外形。国际上对机器人的概念已经逐渐趋近一致： 机器人是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。联合国标准化组织采纳了美国机器人协会给机器人下的定义： “一种可编程和多功能的操作机； 或是为了执行不同的任务而具有可用电脑改变和可
15、编程动作的专门系统。”,下一页,返回,学习任务二 了解工业机器人,我国的机器人专家从应用环境出发， 将机器人分为两大类， 即工业机器人和特种机器人。所谓工业机器人就是面向工业领域的多关节机械手或多自由度机器人。而特种机器人则是除工业机器人之外的， 用于非制造业并服务于人类的各种先进机器人， 包括： 服务机器人、水下机器人、娱乐机器人、军用机器人、农业机器人、机器人化机器等。如图、图 所示分别是军用机器人和水下机器人。 （） 什么是工业机器人 工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器人。,上一页,下一页,返回,学习任务二 了解工业机器人,工业机器人是自动执行工作的机器装置， 是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。它可以接受人类指挥， 也可以按照预先编排的程序运行， 现代的工业机器人还可以根据人工智能技术制定的原则纲领行动。 工业机器人按程序输入方式区分有编程输入型和示教输入型两类。编程输入型是将计算机上已编好的作业程序文件， 通过 串口或者以太网等通信方式传送到机器人控制柜。 示教输入型的示教方法有两种： 一种是由操作者用手动控制器（示教操纵盒）， 将指令信号传给驱动系统， 使执行机构按要求的动作顺序和运动轨迹操演一遍； 另一种是由操作者直接领动执行机构， 按要求的动作顺序和运动轨迹操演一遍。,上一页,下一页,返回,学习任务二 了
