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1、机电工程系 王红雨 邮箱：443959400 电话：18939562513 项目一 数控车床基本操作 任务一 认识数控车床 【能力目标】 熟练进行开关机操作； 会分辨各种型号的数控机床； 【知识目标】 数控车床的型号、种类； 数控车床组成； 了解数控车床的加工特点； 了解数控车床加工范围； 了解数控车床保养、维护常识； 21世纪机械制造业的竞争，其实质是数控技术的竞争。装备工业的 技术水平和现代化程度决定着整个国民经济的水平和现代化程度，数 控技术及装备是发展新兴高新技术产业和尖端工业（如信息技术及其 产业、生物技术及其产业、航空、航天等国防工业产业）的技能技术 和最基本的装备。 制造技术和装
2、备就是人类生产活动的最基本的生产资料，而数控技术 又是当今先进制造技术和装备的核心技术。 一个国家数控技术发展水平的高低可以说是其工业技术水平的标 志。大力发展以数控技术为核心的先进制造技术已成为世界各发达国 家加速经济发展、提高综合国力和国家地位的重要途径。 引言 随着世界科技进步和机床工业的发展，数控机床作为机床工业的主流产品，已成 为实现装备制造业现代化的关键设备，是国防军工装备发展的战略物资。数控机床 的拥有量及其性能水平的高低，是衡量一个国家综合实力的重要标志。专家们预言 : 二十一世纪机械制造业的竞争，其实质是数控技术的竞争。 车削加工中心加工 高端技术与艺术完美结合 四主轴双刀架
3、车削中心 数控机床构造(德国西门子) 国外数控机床和数控系统的发展形势 2010年美国芝加哥国际制造技术（机床）展览会（IMTS2010）展示了国际机床行业最新 技术动态和发展趋势。IMTS展览会展示了高技术数控机床、数控系统，展示最新科技和生 产方式，突出展示未来数控机床发展趋势。 1、国外数控机床技术现状 （1）高速高精与多轴加工成为数控机床的主流，纳米控制已经成为高速高精加工的潮 流。 （2）多任务和多轴加工数控机床越来越多地应用到能源、航空航天等行业。 （3）机床与机器人的集成应用日趋普及，且结构形式多样化，应用范围扩大化，运动 速度高速化，多传感器融合技术实用化，控制功能智能化，多机
4、器人协同普及化。 （4）智能化加工与监测功能不断扩充，车间的加工监测与管理可实时获取机床本身的 状态信息，分析相关数据，预测机床的状态，提前进行相关的维护，避免事故的发生，减 少机床的故障率，提高机床的利用率。 （5）最新的机床误差检测与补偿技术能够在较短的时间内完成对机床的补偿测量，与 传统的激光干涉仪相比，对机床误差的补偿精度能够提高34倍，同时效率得到大幅度提 升。 （6）最新的CAD/CAM技术为多轴多任务数控机床的加工提供了强有力的支持，可以 大幅度提高加工效率。 （7）刀具技术发展迅速，众多刀具的设计涵盖了整个加工过程，并且新型刀具能够满 足平稳加工以及抗振性能的要求。 2国外机床
5、数控系统技术现状 （1）发那科公司最新的FS30i/31i/32i/35i-MODELB数控系统，是FANUC公司最新的人工 智能纳米数控系统，这个系列数控系统灵活地支持加工中心、车床、复合加工机床、五轴机床 和各种高速高精度机床。系统支持FL-net，PROFIBUS-DP，DeviceNet，I/OLink-II， 现场总线，系统可以实现纳米级高精度插补，可提供编程和操作导航，实现系统操作的可视性 和操作性。系统提供了刚性攻丝、大型机床控制、双检安全等功能。 （2）MITSUBISHI公司的M700V采用最新的精简指令集的64-bitCPU及高性能的光纤伺服 网络，具有纳米级插补技术，超光
6、滑曲面控制SSS算法，最优化的机床响应控制，高精密校正 功能，便于使用的菜单设计和宜人化的在线帮助功能，实时3D图形化监控设计。 （3）SIEMENS公司推出的最新系统828D与840Dsl，突出紧凑、强壮、简单、完美等特 色。工作在80bit的浮点计算精度，高级曲面技术，从而获得最高的工件精度，特别适用于模 具加工。智能定位与运动转换，确保加工正确的位置，独特的ShopMill/ShopTurn顺序编程功 能：便利编程，极大减少编程时间，动态线条图形显示，宽范围的循环、复杂轮廓的几何处理 器，高程序质量的CNC模拟仿真。 （4）HEIDENHAIN公司的iTNC530友好的界面、面向车间的编
7、程方法，对话式编程和 SmarT.NC编程，DXF转换，0.5ms的程序段处理时间和优异的轮廓加工精度及五轴加工特性， 具有DCM动态碰撞监控功能，AFC自适应进给控制功能，对话格式编程，TNCGuide，全局程序 参数设置 3国外数控系统的发展趋势 平台数字化。运行高速化。加工高精化。功能复合化。控制智能化。伺服驱 动高性能控制。 数控技术覆盖领域： (1)机械制造技术； (2)信息处理、加工、传输技术； (3)自动控制技术； (4)伺服驱动技术； (5)传感器技术； (6)软件技术 等 数控基本概念 数字控制(Numerical Control，简称数控或 NC)技术 ，国家标准（GB81
8、29-87）定义 为：用数字化信号对机床运动及其加工过 程进行控制的一种方法。 机械加工：把金属毛坯零件加工成所需要 的形状，包含尺寸精度和几何精度两个方 面 。 机床：能完成以上功能的设备 ，称为机床 数控机床：装备了数控系统的机床称为数 控机床。 数控技术的发展 数控机床的产生 数控技术发展的几个主要阶段 我国数控技术发展概况 数控技术发展趋势 最早出现于二十世纪四十年代的美国北密执安的一最早出现于二十世纪四十年代的美国北密执安的一 个小公司，在制造飞机框架和直升机叶片时，利用个小公司，在制造飞机框架和直升机叶片时，利用 全数字电子计算机对叶片轮廓的加工路径精确控制全数字电子计算机对叶片轮
9、廓的加工路径精确控制 19521952年研制成功了世界第一台数控机床年研制成功了世界第一台数控机床直线插补直线插补 连续控制的三坐标立式铣床连续控制的三坐标立式铣床 （MITMIT PARSONS PARSONS） 1959年美国克耐.杜列克公司首次成功开发了加工 中心 （带有刀库自动换刀装置） 从此，传统机床发生了质的变化。半个世纪以来 ，数控系统经历了两个阶段和六代发展 产生与发展 一、数字控制阶段（硬件连接数控）简称NC阶段（1952-1970） 1、第一代数控：1952年电子管 2、第二代数控：1959年晶体管 3、第三代数控：1965年中小规模集成电路 二、计算机数控阶段简称CNC阶
10、段（1970-至今） 4、第四代数控：1970年采用大规模集成电路的小型计算机 5、第五代数控：1974年微处理器 6、第六代数控：1990年PC阶段 立式数控车床 常见车削工件类型 C轴加工示意 C轴加工 数控车床结构 车削加工中心机床 零件车削 车削精加工 立式数控铣床 卧式铣床 常见加工中心刀库一 常见加工中心刀库二 立式加工中心 立式加工中心 卧式加工中心 卧式加工中心 立式卧式转换 机械手换刀 主轴换刀 高速铣床 龙门加工中心 龙门加工中心 并联（虚拟轴）加工中心 数控车床的型号标记 数控车床采用与卧式车床相类似的型号表示方法，由字母及一组数 字组成。例如，数控车床CKA6140各代
11、号含义如下： C -车床 K -数控 A -改型 6 -落地及卧式车床组 1 -卧式车床系 40 -床身上最大工件回转直径的1/10（400mm ） 数控机床的组成与结构 输 入 装 置 输 出 装 置 计 算 机 数 控 装 置 PLC 主轴控制单元主轴 机床 伺服电机速度控制单元 工 作 台 位置检测反馈装置 按伺服控制方式分类 1.开环控制数控机床 减速器 数 控 装 置 控 制 电 路 步 进 电 机 工作台 输入 图1 开环控制系统框图 2.闭环控制数控机床 数 控 装 置 控 制 电 路 伺 服 电 机 工作台 输入 图2 闭环控制系统框图 位置检测元件 速度检测元件 速度反馈 位
12、置反馈 3.半闭环控制数控机床 数 控 装 置 控 制 电 路 伺 服 电 机 工作台 输入 图3 半闭环控制系统框图 速度检测元件 速度反馈 位置反馈 转角检测元件 数控车床的加工特点及加工范围 数控车床与卧式车床一样主要用于轴类、盘类等回转体零件的加工，如完成各种 内、外圆圆柱面、圆锥面、圆柱螺纹、圆锥螺纹、切槽、钻扩、铰孔等工序的加 工；还可以完成卧式车床上不能完成的圆弧、各种非圆曲线构成的回转面、非标 准螺纹、变螺距螺纹等表面加工。数控车床特别适合于复杂形状的零件或中、小 批量零件的加工。 电主轴 卧式加工中心 立式卧式转换 机械手换刀 主轴换刀 高速铣床 龙门加工中心 龙门加工中心
13、并联（虚拟轴）加工中心 数控车床的型号标记 数控车床采用与卧式车床相类似的型号表示方法，由字母及一组数 字组成。例如，数控车床CKA6140各代号含义如下： C -车床 K -数控 A -改型 6 -落地及卧式车床组 1 -卧式车床系 40 -床身上最大工件回转直径的1/10（400mm ） 数控机床的组成与结构 输 入 装 置 输 出 装 置 计 算 机 数 控 装 置 PLC 主轴控制单元主轴 机床 伺服电机速度控制单元 工 作 台 位置检测反馈装置 按伺服控制方式分类 1.开环控制数控机床 减速器 数 控 装 置 控 制 电 路 步 进 电 机 工作台 输入 图1 开环控制系统框图 2.
14、闭环控制数控机床 数 控 装 置 控 制 电 路 伺 服 电 机 工作台 输入 图2 闭环控制系统框图 位置检测元件 速度检测元件 速度反馈 位置反馈 3.半闭环控制数控机床 数 控 装 置 控 制 电 路 伺 服 电 机 工作台 输入 图3 半闭环控制系统框图 速度检测元件 速度反馈 位置反馈 转角检测元件 数控车床的加工特点及加工范围 数控车床与卧式车床一样主要用于轴类、盘类等回转体零件的加工，如完成各种 内、外圆圆柱面、圆锥面、圆柱螺纹、圆锥螺纹、切槽、钻扩、铰孔等工序的加 工；还可以完成卧式车床上不能完成的圆弧、各种非圆曲线构成的回转面、非标 准螺纹、变螺距螺纹等表面加工。数控车床特别
15、适合于复杂形状的零件或中、小 批量零件的加工。 电主轴 电主轴结构 高精密滚珠丝杠 伺服电机 伺服电机结构 主轴传动 主轴传动 主轴传动 发达国家数控发展情况（美国 德国 日本） 1)、美国的数控发展史：美国政府重视机床工业，美国国防部等部门因其军事方 面的需求而不断提出机床的发展方向、科研任务,并且提供充足的经费，且网罗世 界人才，特别讲究“效率”和“创新”，注重基础科研。因而在机床技术上不断创新， 如1952年研制出世界第一台数控机床、1959年创制出加工中心、70年代初研制成 FMS、1987年首创开放式数控系统等。但偏重于基础科研，忽视应用技术，且在 上世纪80代政府一度放松了引导，致使数控机床产量增加缓慢，于1982年被后进 的日本超过，并大量进口。从90年代起，纠正过去偏向，数控机床技术上转向实 用，产量又逐渐上升。 2)、德国的数控发展史 德国政府一贯重视机床工业的重要战略地位，在多方面大力扶植
