《数控机床加工技术课件教学课件作者余英良单元1：数控机床及操作》由会员分享，可在线阅读，更多相关《数控机床加工技术课件教学课件作者余英良单元1：数控机床及操作（53页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、,数控机床加工技术,单元 1,数控机床及其操作,学习内容与知识点：,一 数控加工过程,数控加工的过程,制 定 工 艺,阅 读 零 件,工 艺 分 析,数 控 编 程,程 序 传 输,虽然数控加工与传统的机械加工相比，在加工的方法和内容上有许多相似之处，但由于采用了数字化的控制形式和数控机床，许多传统加工过程中的人工操作被计算机和数控系统的自动控制所取代。,详细解释,通过把数字化了的刀具移动轨迹信息（通常指CNC加工程序），传入数控机床的数控装置，经过译码、运算，指挥执行机构（伺服电机带动的主轴和工作台）控制刀具与工件相对运动，从而加工出符合编程设计要求的零件。,数控加工的原理,二 数控机床的分
2、类,数控车床种类较多，但主体结构都是由：车床主体、数控装置、伺服系统三大部分组成。,数控车床结构及分类,数控车床与普通车床在结构上具有明显差异。,数控机床的分类 （数控机床按照控制功能分类）,直线控制 数控机床,点位控制 数控机床,轮廓控制 数控机床,数控机床按照控制功能分类,数控机床的种类很多，从不同角度出发，就有不同的分类方法，通常有以下几种分类方法。 1、按控制动能分类 （1）点位控制数控机床 这类数控机床仅能控制两个坐标轴带动刀具或工作台，从一个点（坐标位置）准确地快速移动下一个点（坐标位置），然后控制第三个坐标轴进行钻削、镗削等切削加工。它具有较高的位置定位精度，在移动过程中不进行切
3、削加工，因此对运动轨迹没有要求。点位控制的数控机床主要用于加工平面内的孔系加工 ，主要有数控钻床、数控镗床、数控冲床等 。,数控机床的分类 （数控机床按照控制功能分类）,（2）直线控制数控机床 这类数控机床可控刀具或工作台以适当的进给速度，从一个点以一条直线准确地移动到下一个点，移动过程中能进行切削加工，根据切削条件和加工材料的不同，进给速度可在一定范围内调节。现代组合机床采用数控进给伺服系统，驱动动力头带动多轴箱沿工件轴向进给进行钻削、镗削等切削加工，它可以算作一种直线控制的数控机床。,数控机床的分类 （数控机床按照控制功能分类）,（3）轮廓控制数控机床 这类数控机床具有控制几个坐标轴同时协
4、调运动，即多坐标轴联动的能力，使刀具相对于工作按程序指定的轨迹和速度运动，能在运动过程中进行连续切削加工。这类数控床有用于加工曲线和曲面形状零件的数控车床、数控铣床、加工中心等。现代的数控机床基本上都是这种类型。若根据其联动轴数还可细分为2轴联动（X、Z轴联动或X、Y轴联动）、2.5轴联动（任意二轴联动，第三轴周期进给）、3轴联动（X、Y、Z 三轴联动）、4轴联动（X、Y、Z和A或B 四轴联动）、5轴联动（X、Y、Z和A、C或X、Y、Z和B、C或X、Y、Z和A、B五轴联动）的数控机床。联动坐标轴数越多加工程序的编制越复杂。通常三轴联动以上的零件加工程序只能采用自动编程编制。,数控机床的分类 （
5、数控机床按照控制功能分类）,半闭环控制 数控机床,开环控制 数控机床,闭环控制 数控机床,数控机床按照进给伺服系统分类,数控机床的分类 （进给伺服系统类型分类）,数控机床的分类 （进给伺服系统类型分类）,按数控系统的进给伺服子系统有无位置测量反馈装置可分为开环数控机床和闭环数控机床。在闭环数控系统中，根据位置测量装装置安装的位置不同又可分为全闭环和半闭环两种。 （1）开环数控机床 开环数控机床采用开环进给伺服系统。图示为开环进给伺服系统简图。由图可知，开环进给伺服系统没有位置测量反馈装置，信号流是单向的（数控装置进给系统），故系统稳定性好，但由于无位置反馈，相对闭环系统而言，控制精度不高，其精
6、度主要取决于伺服驱动系统和机械传动机构性能和精度。这类数控系统一般以步进电机作为伺服驱动元件，它具有机构简单、工作稳定、调试方便、维修简单、价格低廉等优点。在精度和速度要求不高、驱动力矩不大的场合得到广泛应用。,（2）半闭环数控机床。 半闭环数控机床的进给伺服系统如图所示。半闭环数控系统的位置检测点是从驱动电动机（常用交、直流伺服电动机）或丝杠端引出，通过检测电动机和丝杠旋转角度来间接检测工作台的位移量，而不是直接检测工作台的实际位置，由于在半闭环路内不包括或只包括少量机械环节，可获得较稳定的控制性能，这类数控系统的稳定性虽不如开环系统，但比闭环要好。另处，在位置环内各组成环节的误差可得到某种
7、程度的纠正，如位置环处不能直接消除的丝杠螺距误差、齿轮间隙引起的运动误差等，均可通过软件补偿这类误差来提高机床系统的运动精度，因此在现代CNC机床中得到了广泛应用。,数控机床的分类 （进给伺服系统类型分类）,（3）闭环数控机床 闭环进给伺服系统的位置检测点如图中的点划线如示，它直接对工作台的实际位置进行检测。理论上讲，可以消除整个驱动和传动环节的误差、间隙和失动量、具有很高的位置控制精度。但由于位置环系统的设计、安装和调试都有相当的难度，对其组成环节的精度、刚性和动态特性等都有较高的要求，价格昂贵。这类系统主要用于精度要求很高的镗铣床、超精车床、超精磨床以及较大型的数控机床等。,数控机床的分类
8、 （进给伺服系统类型分类）,数控机床的分类 （按照工艺用途分类）,成形加工类 数控机床,具有切削加工功能的 数控机床,其他类型 数控机床,数控机床按照工艺用途分类,特种加工类 数控机床,数控机床的分类 （按照工艺用途分类）,3、控工艺用途（机床类型）分类 （1）具有切削加工功能的数控机床。 在常用的车床、铣床、刨床、磨床、镗床、插床、拉床、切断机床、齿轮加工机床等中。国内外都开发了数控机床，而且品种分得越来越细。例如，在数控磨床中不仅有数控外圆磨床，集外圆、内圆于一机的数控万能磨床，数控平面磨床，数控坐标磨床、数控工具磨床，数控无心磨床，数控齿轮磨床，还有专用或专门化的数控轴承磨床、数控外螺纹
9、磨床、数控内螺纹磨床、数控双端面磨床、数控凸轮轴磨床、数控曲轴磨床、能自动换砂轮的数控导轨磨床（又称导轨磨削中心），等等。还有工艺范围更宽的车削中心、加工中心、柔性制造单元（FMC）等。 （2）成形加工类 此类是指具有通过物理方法改变工件形状功能的数控机床，如数控折弯机、数控冲床、数控弯管机、数控旋压机等。 （3）特种加工类 此类是指具有特种加工功能的数控机床，如数控电火花成型机床、带有自动换电极功能的“电加工中心”、数控激光切割机床、数控激光热处理机床、数控激光板料成形机床、数控等 离子切割机等。 （4）其它类型 是指一些广义上的数控设备，如数控装配机、数控测量机、机器人等。,数控机床的分类
10、,中档 数控机床,高档 数控机床,低档 数控机床,按照数控系统的功能水平分类,经济型 数控机床,高档型 数控机床,按照数控系统的功能水平分类,普及型 数控机床,数控机床的分类 （按照数控系统的功能水平分类）,4. 按数控系统的功能水平分类 按数控系统的功能水平来分，有两种分法，一种是把数控机床分为高、中、低档（经济型）数控机床。这种分类方法，在我国应用较普遍。目前高、中、低档的界限还没有一个统一的界定标准，加之不同时期划分的标准也不同，故按照功能水平分类的指标限定仅供参考。 按数控系统分类的另一种分类是将数控机床分为经济型（简易）、普及型（全功能）和高档型数控机床。全功能型并不追求过多功能，以
11、实用为准，也称为标准型。经济型数控机床的目的是根据实际机床的使用要求，合理地简化系统，降低价格。在我国，经济型数控机床是指装备了功能简单、价格低、使用操作方便的低档数控系统的机床、线切割机及对原有的机床进行数控化改造等。,数控车床与普通车床结构差别,右图是同一品牌的数控车床与普通车床。结构上具有明显差异,数控系统；,床身稳固 装有防护门；,保留主轴箱、尾座； 取消挂轮箱、进给箱、溜板箱、光杆、丝杆等；,配备自动刀架对刀仪自动排屑等辅助设备。,伺服系统；,数控车床结构及分类,数控车床结构及分类,按数控系统 功能分,按主轴的 配置形式分,按数控系统控制的轴数分,全功能型,数控型,卧式,立式,两轴控
12、制,四轴控制,数控车床坐标系,经济型数控车床只有X、Z两轴,Z,X,主轴中心线方向,工件径向水平方向,坐标轴方向,机床某一部件的运动增大刀具与工件之间距离定为该轴的正方向。,数控车床的结构及类型,数控车床的结构,数控车床的结构及类型,数控车床的结构,数控车床的结构及类型,数控车床的结构,数控车床的结构及类型,数控车床的结构,数控机床的部件,滚珠丝杠,主轴,数控机床的检测部件,主轴编码器,光栅,数控铣床的结构及类型,数控立铣床的结构,数控铣床的结构及类型,中型,大型,卧式,立卧两用式,两轴半控制,三轴控制,多轴控制,小型,立式,按体积分,按主轴布局 形式分,按控制坐标的联动轴数分,华中XKA71
13、402数控立式铣床,数控铣床的结构及类型,华中XKA714数控立式铣床,数控铣床的结构及类型,华中ZJK7532-A铣钻床,数控铣床的结构及类型,张俊雄定梁龙门铣,数控铣床的结构及类型,三 数控加工的新发展,高精加工是高速加工技术与数控机床的广泛应用结果。以前汽车零件的加工精度要求在0.01mm数量级，现在随着计算机硬盘、高精度液压轴承等精密零件的增多，精整加工所需精度已提高到0.1m ，加工精度进入了亚微米世界。,高精加工,高精加工,提高机械设备的制造精度和装配精度,减小数控系统 的控制误差,提高数控系统的分辨率,以微小程序段实现连续进给,使CNC控制单位精细化,提高位置检测精度,位置伺服系
14、统采用前馈控制与非线性控制,采用补偿技术,齿隙补偿,丝杆螺距误差补偿,刀具误差补偿,热变形误差补偿,空间误差综合补偿,机床的复合化加工是通过增加机床的功能，减少工件加工过程中的多次装夹、重新定位、对刀等辅助工艺时间，来提高机床利用率。,复合化加工,复合化加工的两重含义：,复合化加工,一台装夹可完成多工种、多工序,企业向复合型发展，为用户提供成套服务,工序和工艺的集中,工艺的 成套,数控技术智能化程度不断提高，体现在以下几个方面：,控制智能化,加工过程自适应控制技术,加工参数的智能优化与选择,故障自诊断功能,智能化交流伺服驱动装置,智能CAD把工程数据库及其管理系统、知识库及其专家系统、拟人化用
15、户接口管理系统集于一体。,控制智能化,智能制造技术 包括专家系统、模糊推理和人工神经网络三大部分。,控制智能化,控制智能化,专家 系统,先是采集领域专家的知识，然后将知识分解为事实与规则，存储于知识库中，通过推理作出决策。,模糊 推理,模糊推理又称模糊逻辑，它是依靠模糊集和模糊逻辑模型进行多个因素的综合考虑，采用关系矩阵算法模型、隶属度函数、加权、约束等方法，处理模糊的、不完全的乃至相互矛盾的信息。,人工神经网络,神经网络是人脑部分功能的某些抽象、简化与模拟，由数量巨大的以神经元为主的处理单元互连构成，通过神经元的相互作用来实现信息处理。,网络功能正逐渐成为现代数控机床、数控系统的特征之一。诸
16、如现代数控机床的远程故障诊断、远程状态监控、远程加工信息共享、远程操作（危险环境的加工）、远程培训等都是以网络功能为基础的。,互联网络化,美国波音公司利用数字文件作为制造载体，首次利用网络功能实现了无图纸制造波音777新型客机。,图示为波音公司利用计算机辅助设计对777客机的零部件进行信息化处理。,互联网络化,经自动化工厂“通信网络”连接的各个子系统，可构成一个有机联系的整体，即自动化工厂。计算机集成制造反映了制造系统的这一新发展。计算机集成制造系统则是技术上的具体实现，它能为现代制造企业追求在激烈变化中、动态市场条件下，具有快速灵活响应的竞争优势提供所要求的战略性系统技术。 计算机集成制造系统的发展可以实现整个机械制造厂的全盘自动化，成为自动化工或无人化工厂，是自动化制造技术的发展方向。,计算机集成制造系统（CIMS）,计算机集成制造系统主要由设计与工艺模块、制造模块、管理信息模块和存储运输模块构成 。,计算机集成制造系统
