數(shù)控機(jī)床組成、原理及分類ppt課件

1、第一章 概論,一、 數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生和發(fā)展 （一）產(chǎn)生： 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)越來(lái)越合理，其性能、精度和效率日趨提高更新?lián)Q代頻繁，生產(chǎn)類型由大批大量生產(chǎn)向多品種小批量生產(chǎn)轉(zhuǎn)化。因此，對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的加工相應(yīng)得提出了高精度、高柔性與高度自動(dòng)化的要求。數(shù)字控制機(jī)床就是為了解決單件、小批量、特別是復(fù)雜型面零件加工的自動(dòng)化并保證質(zhì)量要求而產(chǎn)生的,第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床是1952年美國(guó)PARSONS公司與麻省理工學(xué)院（MIT）合作研制的三坐標(biāo)數(shù)控銑床，它綜合應(yīng)用了電子計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制、伺服驅(qū)動(dòng)、精密檢測(cè)與新型機(jī)械結(jié)構(gòu)等多方面的技術(shù)成果，可用于加工復(fù)雜曲面零件。 數(shù)控機(jī)床的發(fā)展先后經(jīng)歷了電子管（1952年）

2、、晶體管（1959年）、小規(guī)摸集成電路（1965年）、大規(guī)模集成電路及小型計(jì)算機(jī)（1970年）和微處理機(jī)或微型機(jī)算機(jī)（1974年）等五代數(shù)控系統(tǒng),二）數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì) 1 高速化 ：采用高速的32位以上的微處理器，可提高數(shù)控系統(tǒng)的分辨率及實(shí)現(xiàn)連續(xù)小程序段的高速、高精加工。日本產(chǎn)的FANUC15系統(tǒng)開(kāi)發(fā)出64位CPU系統(tǒng)，能達(dá)到最小移動(dòng)單位0.1um時(shí)，最大進(jìn)給速度為100m/min。 2 多功能化,3 智能化：引進(jìn)了自適應(yīng)控制技術(shù).自適應(yīng)控制（Adaptive Control，簡(jiǎn)稱AC）技術(shù)是能調(diào)節(jié)在加工過(guò)程中所測(cè)得的工作狀態(tài)特性，且能使切削過(guò)程達(dá)到并維持最佳狀態(tài)的技術(shù)。 4 高精度化：通過(guò)

3、減少數(shù)控系統(tǒng)誤差和采用補(bǔ)償技術(shù)可提高數(shù)控機(jī)床的加工精度。 5 高可靠性：通過(guò)提高數(shù)控系統(tǒng)的硬件質(zhì)量，采用模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化和通用化來(lái)提高其可靠性,二、 數(shù)控技術(shù)的基本概念 1 數(shù)字控制（Numerical Control)，簡(jiǎn)稱NC，它是采用數(shù)字化信息實(shí)現(xiàn)加工自動(dòng)化的控制技術(shù)，用數(shù)字化信號(hào)對(duì)機(jī)床的運(yùn)動(dòng)及其加工過(guò)程進(jìn)行控制的機(jī)床稱作數(shù)控機(jī)床。 2 NC機(jī)床：早期的數(shù)控機(jī)床的NC裝置是由各種邏輯元件、記憶元件組成隨機(jī)邏輯電路由硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)控功能，稱作硬件數(shù)控，用這種技術(shù)實(shí)現(xiàn)的數(shù)控機(jī)床稱作NC機(jī)床。 3 CNC 機(jī)床：現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)采用微處理器或?qū)Ｓ梦C(jī)的數(shù)控系統(tǒng)（Computer Numerical C

4、ontrol）由事先存放在存儲(chǔ)器里的系統(tǒng)程序（軟件）來(lái)實(shí)現(xiàn)控制邏輯，實(shí)現(xiàn)部分或全部數(shù)控功能，并通過(guò)接口與外圍設(shè)備進(jìn)行聯(lián)接，這樣的機(jī)床稱作CNC機(jī)床,三、 數(shù)控機(jī)床的組成及工作原理 1 工作原理,圖紙,存儲(chǔ)介質(zhì),數(shù)控裝置,輸入,輸出,CNC裝置,伺服驅(qū)動(dòng)裝置,伺服系統(tǒng),執(zhí)行機(jī)構(gòu),切削驅(qū)動(dòng)裝置,機(jī)床主體,檢測(cè)裝置,1-3 數(shù)控機(jī)床的組成與工作原理,圖：數(shù)控機(jī)床的組成,返回,控 制 介 質(zhì),定義： 要對(duì)機(jī)床進(jìn)行控制，就必須在人與數(shù)控機(jī)床 之間建立某種聯(lián)系，這種聯(lián)系的中間媒介物就是 控制介質(zhì)，又稱信息載體。 作用： 用于記載各種加工信息，如零件加工的工藝 過(guò)程、工藝參數(shù)等，以控制機(jī)床的運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)零 件

5、的機(jī)械加工,下頁(yè),上頁(yè),返回,穿孔紙帶,下頁(yè),上頁(yè),返回,穿孔卡,下頁(yè),上頁(yè),返回,U,盤,下頁(yè),上頁(yè),返回,人 機(jī) 交 互 設(shè) 備,定義： 具有人機(jī)聯(lián)系功能的設(shè)備統(tǒng)稱為人機(jī)交互設(shè) 備。 作用： 它是操作人員與數(shù)控裝置進(jìn)行信息交流的工 具。 組成： MDI鍵盤和顯示器,下頁(yè),上頁(yè),返回,顯示器和鍵盤,下頁(yè),上頁(yè),返回,數(shù) 控 裝 置,數(shù)控裝置是數(shù)控機(jī)床的中樞 作用： 數(shù)控裝置從內(nèi)部存儲(chǔ)器中取出或接受控制介 質(zhì)輸入裝置送來(lái)的一段或幾段數(shù)控加工程序，經(jīng) 過(guò)數(shù)控裝置它的邏輯電路或系統(tǒng)軟件進(jìn)行編譯、 運(yùn)算和邏輯處理后，輸出各種控制信息和指令， 控制機(jī)床各部分的工作，使其進(jìn)行規(guī)定的有序運(yùn) 動(dòng)和動(dòng)作,下頁(yè)

6、,上頁(yè),返回,計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置,下頁(yè),上頁(yè),返回,進(jìn) 給 伺 服 驅(qū) 動(dòng) 系 統(tǒng),作用： 把來(lái)自數(shù)控裝置的位置控制移動(dòng)指令轉(zhuǎn)變成 機(jī)床工作部件的運(yùn)動(dòng)，使工作臺(tái)按規(guī)定軌跡移動(dòng) 或精確定位，加工出符合圖樣要求的零件。 組成： 驅(qū)動(dòng)電路、反饋電路、伺服電機(jī)組成,下頁(yè),上頁(yè),返回,伺服驅(qū)動(dòng)器 和伺服電機(jī),下頁(yè),上頁(yè),返回,主 軸 驅(qū) 動(dòng) 系 統(tǒng),作用： 主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)也叫主傳動(dòng)系統(tǒng)，是在系統(tǒng)中 完成主運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力裝置部分。主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)通過(guò) 該傳動(dòng)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)變成主軸上安裝的刀具或工件的切 削力矩和切削速度，配合進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，加工出理想 的零件。它是零件加工的成型運(yùn)動(dòng)之一，它的精 度對(duì)零件的加工精度有較大的影響,下頁(yè),

7、上頁(yè),返回,主軸電動(dòng)機(jī),主軸組件,下頁(yè),上頁(yè),返回,輔 助 控 制 系 統(tǒng),作用： 接收數(shù)控裝置輸出的開(kāi)關(guān)量指令信號(hào)，經(jīng)過(guò) 編譯、邏輯判別和運(yùn)算，再經(jīng)功率放大后驅(qū)動(dòng)相 應(yīng)的電器，帶動(dòng)機(jī)床的機(jī)械、液壓、氣動(dòng)等輔助 裝置完成指令規(guī)定的開(kāi)關(guān)量動(dòng)作。 輔助控制裝置包括主軸運(yùn)動(dòng)部件的變速、換 向和啟停指令，刀具的選擇和交換指令，冷卻、 潤(rùn)滑裝置的啟停，工件和機(jī)床部件的松開(kāi)、夾緊， 分度工作臺(tái)轉(zhuǎn)位分度等開(kāi)關(guān)輔助動(dòng)作,下頁(yè),上頁(yè),返回,可編程控制器PLC,下頁(yè),上頁(yè),返回,檢 測(cè) 反 饋 裝 置,作用： 檢測(cè)反饋裝置將數(shù)控機(jī)床各坐標(biāo)軸的實(shí)際位 移檢測(cè)出來(lái)，經(jīng)反饋系統(tǒng)輸入到機(jī)床的數(shù)控裝置 中。數(shù)控裝置將反饋回

8、來(lái)的實(shí)際位移量值與設(shè)定 值進(jìn)行比較，控制驅(qū)動(dòng)裝置按指令設(shè)定值運(yùn)動(dòng)。 測(cè)量裝置安裝在數(shù)控機(jī)床的工作臺(tái)或絲杠上， 相當(dāng)于普通機(jī)床的刻度盤和人的眼睛,下頁(yè),上頁(yè),返回,檢測(cè)裝置,下頁(yè),上頁(yè),返回,機(jī) 床 本 體,數(shù)控機(jī)床的機(jī)床本體與傳統(tǒng)機(jī)床相似，只是 在整體布局、外觀造型、傳動(dòng)系統(tǒng)、刀具系統(tǒng)的 結(jié)構(gòu)以及操作機(jī)構(gòu)等方面發(fā)生了很大的變化,下頁(yè),上頁(yè),返回,機(jī)床本體部件,下頁(yè),上頁(yè),返回,機(jī)床本體部件,下頁(yè),上頁(yè),返回,數(shù)控機(jī)床的分類,1按工業(yè)用途分類 （1）數(shù)控車床（ NC Lathe） （2）數(shù)控銑床(NC Milling Machine) （3）數(shù)控鉆床(NC Drilling Machine) (

9、4)數(shù)控鏜床(NC Boring Machine) （5）數(shù)控齒輪加工機(jī)床(NC Gearing Holding Machine) （6）數(shù)控平面磨床(NC Surface Grinding Machine) （7）數(shù)控外圓磨床(NC External Cylindrical Grinding Machine) （8）數(shù)控輪廓磨床(NC Contour Grinding Machine,9）數(shù)控工具磨床(NC Tool Grinding Machine) （10）數(shù)控坐標(biāo)磨床(NC Jig Grinding Machine) （11）數(shù)控電火花加工機(jī)床(NC Dieseling Electri

10、c Discharge Machine) （12）數(shù)控線切割機(jī)床(NC Wire Discharge Machine) （13）數(shù)控激光加工機(jī)床(NC Laser Beam Machine) （14）數(shù)控沖床(NC Punching Press) （15）加工中心(Machine Center) （16）數(shù)控超聲波加工機(jī)床NC Ultrasonic Machine) （17）其他（如三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)等,2 按運(yùn)動(dòng)方式分類 （1）點(diǎn)位控制系統(tǒng)（Positioning Control）只控制刀具從一點(diǎn)到另一點(diǎn)的位置，而不控制移動(dòng)軌跡，在移動(dòng)過(guò)程中刀具不進(jìn)行切削加工。 刀具的三種路徑 （1） （2） （

11、3,X,Y,Z,2）直線控制系統(tǒng)（Straight-line Control）是控制刀具或機(jī)床工作臺(tái)以給定的速度，沿平行于某一坐標(biāo)軸方向，由一個(gè)位置到另一個(gè)位置的精確移動(dòng)，并且在移動(dòng)過(guò)程中進(jìn)行直線切削加工,3）輪廓控制系統(tǒng)（Contour Control）是對(duì)兩個(gè)或兩個(gè)以上的坐標(biāo)軸同時(shí)進(jìn)行連續(xù)控制，并能對(duì)機(jī)床移動(dòng)部件的位移和速度進(jìn)行嚴(yán)格的控制，即要控制加工的軌跡，加工出要求的輪廓。其運(yùn)動(dòng)軌跡是任意斜率的直線、圓弧、螺旋線等,3 按控制方式分類 （1）開(kāi)環(huán)控制（Open Loop Control）即不帶位置測(cè)量元件，數(shù)控裝置根據(jù)控制介質(zhì)上的指令信號(hào)，經(jīng)控制運(yùn)算發(fā)出指令脈沖，使伺服驅(qū)動(dòng)元件轉(zhuǎn)過(guò)一定的角度，并通過(guò)傳動(dòng)齒輪、滾珠絲杠螺母副，使執(zhí)行機(jī)構(gòu)（如工作臺(tái)）移動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)。特點(diǎn)是沒(méi)有來(lái)自位置測(cè)量元件的反饋信號(hào)，對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作情況不進(jìn)行檢查，指令流向?yàn)閱蜗?，控制精度較低,開(kāi)環(huán)控制,驅(qū)動(dòng)裝置,工作臺(tái),數(shù)控裝置,控制介質(zhì),指令脈沖,伺服電機(jī),齒輪箱,2）閉環(huán)控制（Closed Loop Control）是將位置檢測(cè)裝置安裝于機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件上，加工中將測(cè)量到的實(shí)際位置值反饋。另外通過(guò)與伺服電機(jī)剛性連接的測(cè)速元件，隨時(shí)實(shí)測(cè)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，得到速度反饋信號(hào)，并與速度指令信號(hào)相比較，其比較的差值對(duì)伺服電動(dòng)機(jī)的