中信重工数控培训

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1、1,中信重工数控培训,热烈欢迎参加数控培训的各位学员,2011.12,2,数控机床概述,中信重工数控培训,3,数控机床概述,本讲主要内容,1.1 数控机床简介 1.2 数控机床的分类 1.3 现代数控技术在机械制造中的应用与发展,4,1.1 数控机床简介,1. 数控机床的基本概念,2. 数控机床的特点,3. 数控机床的工作原理及组成,5,数字控制（NC）是一种借助数字、字符或其它符号对某一工作过程（如加工、测量、装配等）进行控制的自动化方法。,1.1 数控机床简介,1.1.1 数控机床的基本概念,6,1.1 数控机床简介,1.1.1 数控机床的基本概念,数控技术（Numerical Contr

2、ol Technology）是指用数字量及字符发出指令并实现自动控制的技术，它是制造业实现自动化、柔性化和集成化生产的基础技术。由于计算机应用技术的成熟，数控系统均采用了计算机数控（CNC，Computer Numerical Control）以区别于传统的NC。,7,1.1 数控机床简介,数控机床（Numerical Control Machine Tools）是用计算机通过数字信息来自动控制机械加工的机床。具体地说，数控机床是通过编制程序，即通过数字(代码)指令来自动完成机床各个坐标的协调运动，正确地控制机床运动部件的位移量，并且按加工的动作顺序要求自动控制机床各个部件的动作。数控机床是集

3、计算机应用技术、自动控制、精密测量、微电子技术、机械加工技术于一体的一种具有高效率、高精度、高柔性和高自动化的光机电一体化数控装备。,8,1.1 数控机床简介,1数控机床的加工特点,1.1.2 数控机床的特点,（1）加工精度高、质量稳定 （2）生产效率高 （3）适应性强 （4）良好的经济效益 （5）自动化程度高、劳动强度低 （6）有利于实行现代化生产管理,9,1.1 数控机床简介,2数控机床的使用特点,1.1.2 数控机床的特点,（1）对操作、维修人员的要求较高 （2）对夹具和刀具的要求,10,1.1 数控机床简介,3数控机床的应用范围,1.1.2 数控机床的特点,一般来说，数控机床最适合加工

4、具有以下特点的工件： （1）多品种小批量生产的工件。 （2）形状结构比较复杂的工件。 （3）需要频繁改型的工件； （4）需要最短生产周期的急需工件。,11,1.1 数控机床简介,数控机床是用数字化的信息来实现自动控制的，将与加工零件有关的信息工件与刀具相对运动轨迹的尺寸参数，切削用量以及各种辅助操作等加工信息用规定的文字、数字和符号组成的代码，按一定的格式编写成加工程序单，将加工程序通过控制介质输入到数控装置，经过数控装置的处理、运算，按各坐标轴的分量送到各轴的驱动电路，经过转换、放大进行伺服电机的驱动，带动各轴运动，并进行反馈控制，使刀具、工件以及其它辅助装置严格按程序规定的顺序、轨迹和参数

5、有条不紊的工作，从而加工出所需要的零件。,1.1.3 数控机床的工作原理及组成,1数控机床的工作原理,12,1.1 数控机床简介,1.1.3 数控机床的工作原理及组成,2数控机床的组成,数控机床一般由数控系统，伺服系统、主传动系统、强电控制柜、机床本体和各类辅助装置组成,13,1.1 数控机床简介,1.1.3 数控机床的工作原理及组成,2数控机床的组成,（1）数控系统。数控系统是机床实现自动加工的核心，主要有操作系统、主控制系统、可编程控制器、各类I/O接口等组成。,（2）伺服系统。它是数控系统地执行部分，主要由伺服电动机、驱动控制系统及位置检测反馈装置等组成。,14,1.1 数控机床简介,1

6、.1.3 数控机床的工作原理及组成,2数控机床的组成,（3）主传动系统。它是机床切削加工时传递扭矩的主要部件之一。一般分为齿轮有级变速和电气无级调速两种类型。,（4）强电控制装置。强电控制装置是介于数控装置和机床机械、液压部件之间的控制系统，主要由各种中间继电器、接触器、变压器、电源开关、接线端子和各类电气保护元器件等构成。,15,1.1 数控机床简介,1.1.3 数控机床的工作原理及组成,2数控机床的组成,（5）辅助装置。主要包括刀具自动交换装置(ATC，Automatic Tool Changer)、工件自动交换装置(APC，Automatic Pallet Changer)、工件夹紧放松

7、机构、回转工作台、液压控制系统、润滑装置、冷却液装置、排屑装置、过载与限位保护装置等。,16,1.1 数控机床简介,1.1.3 数控机床的工作原理及组成,2数控机床的组成,（6）机床本体。它指的是数控机床机械结构实体。由主传动机构、进给传动机构、工作台、床身以及立柱等部分组成。,17,1.2 数控机床的分类,按工艺用途分类,按运动轨迹分类,按伺服控制方式分类,按数控系统功能水平分类,18,1.2 数控机床的分类,1.2.1 按工艺用途分类,1金属切削类数控机床,2金属成型类数控机床,3特种加工类数控机床,4其它类数控机床,19,1.2 数控机床的分类,1.2.1 按工艺用途分类,1金属切削类数

8、控机床,（1）数控车床,20,1.2 数控机床的分类,1.2.1 按工艺用途分类,1金属切削类数控机床,（2）数控铣床,21,1.2 数控机床的分类,1.2.1 按工艺用途分类,1金属切削类数控机床,（3）加工中心,22,1.2 数控机床的分类,1.2.1 按工艺用途分类,2金属成型类数控机床,数控折弯机 、数控弯管机、数控压力机等。,23,1.2 数控机床的分类,1.2.1 按工艺用途分类,3特种加工类数控机床,主要有数控线切割机、数控电火花加工机床、数控激光切割机床、数控火焰切割机、数控等离子切割机、数控水射流切割机、数控焊接机等。,24,1.2 数控机床的分类,1.2.1 按工艺用途分类

9、,4其它类数控机床,数控带锯机、数控雕刻机、数控编织机、数控绕线机、数控三坐标测量机及快速成型设备等。,25,1.2 数控机床的分类,1.2.2 按运动轨迹分类,1点位控制数控机床,2点位直线控制数控机床,3轮廓控制数控机床,26,1.2 数控机床的分类,1.2.2 按运动轨迹分类,1点位控制数控机床,这类机床主要有数控钻床、数控镗床、数控冲床、三坐标测量机等。,27,1.2 数控机床的分类,1.2.2 按运动轨迹分类,2点位直线控制数控机床,这类机床的特点是除了要求控制点与点之间的准确位置外，还要控制两相关点之间的移动速度和轨迹，但其轨迹是与机床坐标轴平行的直线。一般情况下，这类机床有23个

10、可控轴，但同时控制的坐标轴只有一个。,28,1.2 数控机床的分类,3轮廓控制数控机床,轮廓控制的特点是能够对两个或两个以上坐标轴的位移和速度同时进行连续控制，以加工出任意斜率的、圆弧或任意平面曲线（如抛物线、阿基米德螺旋线等）或曲面。这类机床主要有数控车床、数控铣床、数控线切割机、加工中心等。,1.2.2 按运动轨迹分类,29,1.2 数控机床的分类,1.2.2 按运动轨迹分类,3轮廓控制数控机床,轮廓控制数控机床按所控制的联动坐标轴数，轮廓控制数控机床又可分为以下几种形式：,(1)二轴联动。主要用于数控车床加工曲线旋转面或数控铣床等加工曲线柱面 。 (2)二轴半联动。即以X、Y、Z三轴中任

11、意两轴作插补运动，第三轴作周期性进给，采用球头铣刀用“行切法”进行加工。 (3)三轴联动。一般分为两类，一类就是x、y、z三个直线坐标轴联动，比较多地用于数控铣床、加工中心等。,30,1.2 数控机床的分类,1.2.2 按运动轨迹分类,3轮廓控制数控机床,(4)四轴联动。即同时控制x、y、z三个直线坐标轴与某一旋转坐标轴联动，如图所示为同时控制x、y、z三个直线坐标轴与一个工作台回转轴(B轴)联动的数控机床。,(5)五轴联动。除了控制x、y、z三个直线坐标轴联动外，还同时控制围绕这三个直线坐标轴旋转的A、 B、C坐标轴中的两个坐标轴，即形成同时控制5个轴联动。,31,1.2 数控机床的分类,1

12、.2.3 按伺服控制方式分类,1开环控制数控机床,2闭环控制数控机床,3半闭环控制数控机床,32,1.2 数控机床的分类,1.2.3 按伺服控制方式分类,1开环控制数控机床,这类机床的进给伺服系统是开环的，即没有位置检测反馈装置。其驱动电机只能采用步进电机，这类电机的主要特征是控制电路每变换一次指令脉冲信号，电机就转动一个步距角。,33,1.2 数控机床的分类,1.2.3 按伺服控制方式分类,2闭环控制数控机床,闭环数控机床的进给伺服系统是按闭环反馈控制方式工作的。其驱动电机可采用直流或交流两种伺服电机，并需同时配有速度反馈和位置反馈。其位置检测装置安装在进给系统末端的执行部件上，实测它的位置

13、或位移量。,34,1.2 数控机床的分类,1.2.3 按伺服控制方式分类,3半闭环控制数控机床,将位置检测装置安装在伺服电机或丝杠的端部 ，间接测量执行部件的实际位置或位移，因大部分机械传动环节未包括在系统闭环环路内，故易于实现系统的稳定性。现在大多数数控机床都广泛采用这种半闭环控制方式。,35,1.2 数控机床的分类,1.2.4 按数控系统功能水平分类,1高档类（全功能 ）数控机床,2中档类数控机床,3低档（经济型）类数控机床,36,1.2 数控机床的分类,1.2.4 按数控系统功能水平分类,数控机床水平的高低由主要技术参数、功能指标和关键部件的功能水平来决定。,1主轴功能 主轴不能自动变速

14、的为低档，可自动无级变速的，甚至具有C轴功能的数控机床（如数控车床）为中、高档。,2分辨率和进给速度 分辨率为10m、进给速度在815m/min为低档；分辨率为1m，进给速度在1524m/min为中档；分辨率为0.1m，进给速度在15100m/min为高档。,37,1.2 数控机床的分类,1.2.4 按数控系统功能水平分类,数控机床水平的高低由主要技术参数、功能指标和关键部件的功能水平来决定。,3伺服进给类型 采用开环、步进电动机进给系统为低档；采用半闭环的直流伺服系统为中档；采用闭环控制的直流或交流伺服系统为高档。,4联动轴数 低档数控机床联动轴数为23轴，中高档的则为35轴以上。,38,1

15、.2 数控机床的分类,1.2.4 按数控系统功能水平分类,数控机床水平的高低由主要技术参数、功能指标和关键部件的功能水平来决定。,5通信功能 低档数控机床一般无通信功能；中档可有RS232C、RS485等通信接口；高档的还有制造自动化协议MAP通信接口，具有联网功能。,6主CPU 低档数控一般采用8位CPU，中高档的数控已由16位CPU向32位CPU过渡，国外最新的数控已有选用64位CPU，以提高运算速度。,39,1.2 数控机床的分类,1.2.4 按数控系统功能水平分类,数控机床水平的高低由主要技术参数、功能指标和关键部件的功能水平来决定。,7显示功能 低档数控一般只有简单的数码显示或简单的

16、CRT字符显示，而中档数控则具有较齐全的CRT显示，不仅有字符，而且有图形，人机对话，自诊断功能；高档数控还可以有三维图形显示。,8内装PLC 低档数控无内装PLC，中高档数控都有内装PLC，高档数控内装PLC功能很强，并具有轴控制的扩展功能。,40,1.3 现代数控技术在机械制造中的应用与发展,1 、数控技术的诞生与发展,2 、柔性制造系统,3 、计算机集成制造系统,4 、并联运动机床,5 、数控技术及其装备的发展特征,41,1.3 现代数控技术在机械制造中的应用与发展,1.3.1 数控技术的诞生与发展,1数控机床的诞生,1948，美国帕森斯(Parsons)公司,麻省理工学院（MIT）伺服机构实验室,42,1.3 现代数控技术在机械制造中的应用与发展,1.3.1 数控技术的诞生与发展,1数控机床的诞生,1952年研制成功世界上第一台三坐标立式数控铣床。它的诞生开创了数控技术应用的新纪