數(shù)控機(jī)床加工技術(shù)-第1章

1、第一章 緒論(xln)目錄（章節(jié)(zhngji)）第二章 數(shù)控機(jī)床的基礎(chǔ)知識第七章 數(shù)控機(jī)床的選用，安裝，調(diào)試，保養(yǎng)與維修第六章 數(shù)控機(jī)床自動編程第五章 數(shù)控銑床加工工藝第四章 數(shù)控車床加工工藝第三章 數(shù)控加工工藝共三十五頁第1章數(shù)控機(jī)床(sh kn j chun)概述第一節(jié)數(shù)控機(jī)床(sh kn j chun)的產(chǎn)生和發(fā)展趨勢第二節(jié)數(shù)控機(jī)床的基礎(chǔ)知識共三十五頁第三節(jié) 數(shù)控機(jī)床(sh kn j chun)的特點及適用范圍教案(jio n) 11.加工精度高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定2.勞動生產(chǎn)率高3.加工零件的適應(yīng)性強(qiáng)，靈活性好4.減輕工人勞動強(qiáng)度5.生產(chǎn)管理水平提高 一數(shù)控機(jī)床應(yīng)用的特點二數(shù)控機(jī)床適用范圍

2、 數(shù)控機(jī)床適用于品種變換頻繁、批量較小，加工方法區(qū)別大且復(fù)雜程度較高的零件。數(shù)控機(jī)床適用范圍共三十五頁第二節(jié) 數(shù)控機(jī)床(sh kn j chun)的基本概念教案(jio n) 1 2.我國數(shù)控機(jī)床發(fā)展概況北京帝特馬，北京凱恩帝，南京華興，華中數(shù)控，廣數(shù)3.數(shù)控技術(shù)的基本概念數(shù)控技術(shù)：用數(shù)字化的信息對機(jī)床運(yùn)動及加工過程進(jìn)行控制的一種方法。數(shù)控系統(tǒng)： 采用數(shù)控技術(shù)的控制系統(tǒng)。數(shù)控機(jī)床： 用數(shù)字技術(shù)實施加工控制的機(jī)床。 硬、軟件數(shù)控軟件數(shù)控第五代：微處理器數(shù)控(1974年)第四代：小型機(jī)數(shù)控硬件數(shù)控第三代：集成電路式第二代：晶體管分立元件式第一代：電子管、繼電器式 一.概述1數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生和發(fā)展共三

3、十五頁第三節(jié) 數(shù)控技術(shù)(sh kn j sh)的發(fā)展教案(jio n) 1二. 先進(jìn)制造技術(shù)簡介一. 數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢(1) 高速化與高精度化(2) 復(fù)合化(3) 智能化(4) 高柔性化(5) 小型化(6) 開放式體系結(jié)構(gòu)共三十五頁第一節(jié)數(shù)控機(jī)床(sh kn j chun)的產(chǎn)生和發(fā)展趨勢數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生和發(fā)展數(shù)字控制機(jī)床(Numerically Controlled Machine Tool)，是近代發(fā)展起來的一種自動控制機(jī)床，通過數(shù)字信息自動控制機(jī)床的運(yùn)轉(zhuǎn)。數(shù)控機(jī)床的加工程序和運(yùn)動變量(如坐標(biāo)方向、位移量、軸的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速等)通過數(shù)控裝置自動控制，同時具有自動換刀、自動測量、自動潤滑(rnh

4、u)和自動冷卻等功能。數(shù)控機(jī)床的發(fā)展完全依賴于數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展。自1952年美國研制出第一臺數(shù)控銑床起，數(shù)控系統(tǒng)經(jīng)歷了兩個階段和六代的發(fā)展。)返回下一頁共三十五頁第一節(jié)數(shù)控機(jī)床(sh kn j chun)的產(chǎn)生和發(fā)展趨勢數(shù)控(NC)階段(1952-1970年)早期計算機(jī)的運(yùn)算速度低，這雖然對當(dāng)時的科學(xué)計算和數(shù)據(jù)處理影響并不大，但卻不能適應(yīng)機(jī)床適時控制的要求。人們不得不采用數(shù)字邏輯電路“搭”成一臺機(jī)床專用計算機(jī)作為數(shù)控系統(tǒng)，這被稱為硬件連接數(shù)控(H and-wired NC)，簡稱為數(shù)控(NC)。隨著元器件的發(fā)展，這個階段經(jīng)歷了三代，即:第一代數(shù)控:1952-1959年采用電子管元件構(gòu)成的專用NC

5、裝置;第二代數(shù)控:1959-1964年采用晶體管電路的NC裝置;第三代數(shù)控:1965-1970年采用小、中規(guī)模(gum)集成電路的NC裝置。下一頁返回上一頁共三十五頁第一節(jié)數(shù)控機(jī)床(sh kn j chun)的產(chǎn)生和發(fā)展趨勢計算機(jī)數(shù)控(CNC)階段(1970至今)到1970年，通用小型計算機(jī)已批量生產(chǎn)，其運(yùn)算速度比20世紀(jì)五六十年代有了大幅度的提高，這比專門“搭”成的專用計算機(jī)成本低、可靠性高，于是將它移植過來作為數(shù)控系統(tǒng)的核心部件，從此進(jìn)入了計算機(jī)數(shù)控(CNC)階段。隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，這個階段也經(jīng)歷了三代，即:第四代數(shù)控:1970-1974年采用大規(guī)模集成電路的小型通用計算機(jī)數(shù)控系統(tǒng);第

6、五代數(shù)控:1974-1990年應(yīng)用微處理器的計算機(jī)數(shù)控系統(tǒng);第六代數(shù)控:1990年以后(yhu)，PC(個人計算機(jī)，國內(nèi)習(xí)慣稱微機(jī))的性能已發(fā)展到很高的階段，可滿足作為數(shù)控系統(tǒng)核心部件的要求，數(shù)控系統(tǒng)從此進(jìn)入了基于PC (PC-BASED)的時代下一頁上一頁返回共三十五頁第一節(jié)數(shù)控機(jī)床(sh kn j chun)的產(chǎn)生和發(fā)展趨勢數(shù)控機(jī)床發(fā)展的趨勢提高數(shù)控系統(tǒng)的智能化和可靠性提高速度和精度數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)現(xiàn)代化數(shù)控技術(shù)多功能化和綜合自動化現(xiàn)在通過(tnggu)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，數(shù)字化制造已經(jīng)進(jìn)入了信息高速公路;敏捷制造、網(wǎng)絡(luò)化設(shè)計與制造、虛擬制造等技術(shù)也正在全面快速發(fā)展。返回上一頁共三十五頁第二節(jié)數(shù)控機(jī)床(

7、sh kn j chun)的基礎(chǔ)知識數(shù)控機(jī)床的分類數(shù)控機(jī)床的種類很多，從不同角度出發(fā)就有不同的分類方法，通常有以下(yxi)幾種分類方法按控制功能分類點位控制數(shù)控機(jī)床直線控制數(shù)控機(jī)床輪廓控制數(shù)控機(jī)床下一頁返回共三十五頁第二節(jié)數(shù)控機(jī)床(sh kn j chun)的基礎(chǔ)知識按進(jìn)給伺服系統(tǒng)類型分類按數(shù)控系統(tǒng)的進(jìn)給伺服系統(tǒng)有無位置測量反饋裝置可分為開環(huán)數(shù)控機(jī)床和閉環(huán)數(shù)控機(jī)床。閉環(huán)數(shù)控機(jī)床根據(jù)位置測量裝置安裝的位置不同又可分為全閉環(huán)數(shù)控機(jī)床和半閉環(huán)數(shù)控機(jī)床兩種。開環(huán)數(shù)控機(jī)床開環(huán)數(shù)控機(jī)床采用開環(huán)進(jìn)給伺服系統(tǒng)，圖1-1所示為開環(huán)進(jìn)給伺服系統(tǒng)簡圖。由圖可知，開環(huán)進(jìn)給伺服系統(tǒng)沒有位置測量反饋裝置，信號流是單向的

8、(數(shù)控裝置一進(jìn)給系統(tǒng))，故系統(tǒng)穩(wěn)定性好，但由于無位置反饋，相對閉環(huán)系統(tǒng)而言，控制精度不高，其精度主要取決于伺服馭動系統(tǒng)和機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)(jgu)的性能和精度。下一頁上一頁返回共三十五頁第二節(jié)數(shù)控機(jī)床(sh kn j chun)的基礎(chǔ)知識半閉環(huán)數(shù)控機(jī)床半閉環(huán)數(shù)控機(jī)床采用半閉環(huán)進(jìn)給伺服系統(tǒng)，圖1-2所示為半閉環(huán)進(jìn)給伺服系統(tǒng)簡圖。半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)的位置檢測點從馭動電動機(jī)(常用交、直流伺服電動機(jī)或絲杠端引出，是通過檢測電動機(jī)和絲杠旋轉(zhuǎn)(xunzhun)角度來間接檢測工作臺的位移量，而不是直接檢測工作臺的實際位置。閉環(huán)數(shù)控機(jī)床閉環(huán)數(shù)控機(jī)床采用閉環(huán)進(jìn)給伺服系統(tǒng)，圖1-3所示為閉環(huán)伺服系統(tǒng)簡圖。閉環(huán)進(jìn)給伺服系統(tǒng)

9、的位置檢測點如圖1-3中的點畫線所示，它直接對工作臺的實際位置進(jìn)行檢測下一頁上一頁返回共三十五頁第二節(jié)數(shù)控機(jī)床(sh kn j chun)的基礎(chǔ)知識按工藝用途(機(jī)床類型)分類切削加工類數(shù)控機(jī)床成形加工類數(shù)控機(jī)床特種加工類數(shù)控機(jī)床其他類型數(shù)控機(jī)床按數(shù)控系統(tǒng)的功能水平分類按數(shù)控系統(tǒng)的功能水平有兩種分法。一種是把數(shù)控機(jī)床分為高、中、低檔(經(jīng)濟(jì)型)數(shù)控機(jī)床。這種分類方法在我國應(yīng)用較普遍。目前高、中、低檔的界限還沒有一個統(tǒng)一(tngy)的界定標(biāo)準(zhǔn)，加之不同時期劃分的標(biāo)準(zhǔn)也不同，故這種分類的指標(biāo)限定僅供參考。高、中、低檔數(shù)控系統(tǒng)功能水平界定指標(biāo)見表1-1下一頁上一頁返回共三十五頁第二節(jié)數(shù)控機(jī)床(sh kn

10、 j chun)的基礎(chǔ)知識另一種分類是將數(shù)控機(jī)床分為經(jīng)濟(jì)型(簡易)、普及型(全功能)和高檔型數(shù)控機(jī)床。全功能型并不追求過多功能，以實用為準(zhǔn)，也稱為標(biāo)準(zhǔn)型。經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床是根據(jù)實際機(jī)床的使用要求合理地簡化系統(tǒng)，降低價格。在我國，經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床是指裝備了功能簡單(jindn)、價格低、使用操作方便的低檔數(shù)控系統(tǒng)的機(jī)床、線切割機(jī)及進(jìn)行數(shù)控化改造的機(jī)床等。下一頁上一頁返回共三十五頁第二節(jié)數(shù)控機(jī)床(sh kn j chun)的基礎(chǔ)知識數(shù)控機(jī)床的組成數(shù)控機(jī)床主要由以下幾個部分(b fen)組成，如圖1-4所示。計算機(jī)數(shù)控裝置(CNC裝置)計算機(jī)數(shù)控裝置是計算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)的核心，其主要作用是根據(jù)輸入的零件加工

11、程序或操作命令進(jìn)行相應(yīng)的處理，然后輸出控制命令到相應(yīng)的執(zhí)行部件(伺服單元、馬伙動裝置和PLC等)，完成零件加工程序或操作者的要求。下一頁上一頁返回共三十五頁第二節(jié)數(shù)控機(jī)床(sh kn j chun)的基礎(chǔ)知識伺服單元(dnyun)、驅(qū)動裝置和測量裝置伺服單元和馭動裝置包括主軸伺服馭動裝置、主軸電動機(jī)、進(jìn)給伺服馭動裝置及進(jìn)給電動機(jī)。測量裝置是指位置和速度測量裝置，它是實現(xiàn)主軸、進(jìn)給速度閉環(huán)控制和進(jìn)給位置閉環(huán)控制的必要裝置。主軸伺服系統(tǒng)的作用是實現(xiàn)零件加工的切削運(yùn)動，其控制量為速度?？刂泼姘蹇刂泼姘逵址Q操作面板，是操作人員與數(shù)控機(jī)床(系統(tǒng))進(jìn)行信息交互的工具。操作人員可以通過它對數(shù)控機(jī)床(系統(tǒng))進(jìn)

12、行操作、編程、調(diào)試或?qū)C(jī)床參數(shù)進(jìn)行設(shè)定和修改，也可以通過它了解和查詢數(shù)控機(jī)床(系統(tǒng))的運(yùn)行狀態(tài)。下一頁上一頁返回共三十五頁第二節(jié)數(shù)控機(jī)床(sh kn j chun)的基礎(chǔ)知識程序輸入/輸出設(shè)備程序輸入/輸出設(shè)備是CNC系統(tǒng)與外部設(shè)備進(jìn)行信息交換(jiohun)的裝置，其作用是將零件加工程序輸入CNC系統(tǒng)，或?qū)⒄{(diào)試好的零件加工程序通過輸出進(jìn)行存儲。目前數(shù)控機(jī)床的程序輸入/輸出設(shè)備是磁盤和磁盤馭動器等。此外，現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)還可利用通信方式進(jìn)行信息交換。這種方式是實現(xiàn)CAD(計算機(jī)輔助設(shè)計)/CAM(計算機(jī)輔助制造)集成、FMS(柔性制造系統(tǒng))和CIMS(計算機(jī)集成制造系統(tǒng))的基本技術(shù)。目前在數(shù)控機(jī)床

13、上常用的通信方式有:串行通信;自動控制專用接口;網(wǎng)絡(luò)技術(shù)下一頁上一頁返回共三十五頁第二節(jié)數(shù)控機(jī)床(sh kn j chun)的基礎(chǔ)知識PLC、機(jī)床I/0(輸入/輸出)電路和裝置PLC是用二進(jìn)制與邏輯運(yùn)算來控制與順序動作有關(guān)的I/0電路，它由硬件和軟件組成。機(jī)床I/0電路和裝置是用來實現(xiàn)I/0控制的執(zhí)行部件，由繼電器、電磁閥、行程開關(guān)、接觸器等組成。機(jī)床本體機(jī)床本體是數(shù)控系統(tǒng)的控制對象，是實現(xiàn)零件加工的執(zhí)行部件。它主要由主運(yùn)動機(jī)構(gòu)(主軸、主運(yùn)動傳動機(jī)構(gòu))、進(jìn)給運(yùn)動部件(工作臺、拖板及相應(yīng)的傳動機(jī)構(gòu))、支承件(立柱、床身等)以及特殊裝置、自動工作臺交換(APL)系統(tǒng)、自動刀具交換(ATC)系統(tǒng)和輔

14、助裝置(如冷卻(lngqu)、潤滑、排屑、轉(zhuǎn)位和夾緊裝置等)組成。下一頁上一頁返回共三十五頁第二節(jié)數(shù)控機(jī)床(sh kn j chun)的基礎(chǔ)知識數(shù)控機(jī)床的工作原理數(shù)控機(jī)床的工作原理如圖1-5所示。首先根據(jù)被加工零件的狀態(tài)、尺寸及工藝要求(yoqi)等，手工或通過計算機(jī)進(jìn)行零件加工的程序編制，把加工零件所需的機(jī)床各種動作及工藝參數(shù)變成數(shù)控裝置所能接受的程序代碼，然后經(jīng)輸入裝置送人數(shù)控裝置。進(jìn)入數(shù)控裝置的信息經(jīng)一系列的處理和運(yùn)算轉(zhuǎn)變成脈沖信號，有的脈沖信號傳送到機(jī)床的伺服系統(tǒng)，經(jīng)傳動裝置馭動機(jī)床有關(guān)運(yùn)動部件;有的脈沖信號則傳送到可編程控制器中，按順序控制機(jī)床的其他輔助動作，如工件夾緊、松開、冷卻液

15、的開閉、刀具的自動更換等。上一頁返回共三十五頁數(shù)控機(jī)床(sh kn j chun)的主要性能指標(biāo)一 數(shù)控機(jī)床的精度指標(biāo)1定位精度和重復(fù)定位精度2分度精度3分倍率與脈沖當(dāng)量二 數(shù)控機(jī)床的可控軸數(shù)與聯(lián)動軸數(shù)三 數(shù)控機(jī)床的運(yùn)動性能指標(biāo)1主軸轉(zhuǎn)速2進(jìn)給速度3坐標(biāo)行程(xngchng)4擺角范圍5刀庫容量及換到時間下一頁上一頁返回共三十五頁第二節(jié) 數(shù)控機(jī)床的組成(z chn)和分類教案(jio n) 11.按機(jī)械加工的運(yùn)動軌跡分類(1)點位控制數(shù)控機(jī)床二. 數(shù)控機(jī)床的分類共三十五頁第二節(jié) 數(shù)控機(jī)床的組成(z chn)和分類教案(jio n) 11.按機(jī)械加工的運(yùn)動軌跡分類(2)直線控制數(shù)控機(jī)床二. 數(shù)控

16、機(jī)床的分類共三十五頁第二節(jié) 數(shù)控機(jī)床的組成(z chn)和分類教案(jio n) 11.按機(jī)械加工的運(yùn)動軌跡分類(3)輪廓控制數(shù)控機(jī)床二. 數(shù)控機(jī)床的分類共三十五頁圖1-1開環(huán)進(jìn)給伺服系統(tǒng)簡圖返回(fnhu)共三十五頁圖1-2半閉環(huán)進(jìn)給伺服系統(tǒng)簡圖返回(fnhu)共三十五頁圖1-3閉環(huán)伺服系統(tǒng)簡圖返回(fnhu)共三十五頁表1-1高、中、低檔數(shù)控系統(tǒng)功能水平(shupng)指標(biāo)返回(fnhu)共三十五頁圖1-4數(shù)控機(jī)床(sh kn j chun)的組成返回(fnhu)共三十五頁第二節(jié)數(shù)控編程的基本概念一加工程序編制的基本概念 以數(shù)字信息的形式記錄在程序單上，然后輸入數(shù)控裝置，從而由數(shù)控系統(tǒng)控制

17、機(jī)床對零件進(jìn)行(jnxng)加工，二 編程的種類 手工編程 整個程序的編制由人工完成，這就對編程人員不僅熟悉功能代碼及編程規(guī)程，而且必須具備機(jī)械加工工藝知識和數(shù)值計算的能力。 自動編程 編程人員首先根據(jù)零件圖進(jìn)行造型，其次設(shè)置加工工藝參數(shù)，在進(jìn)行后置處理，最后自動生成加工程序下一頁上一頁返回(fnhu)共三十五頁第二節(jié)數(shù)控編程的基本概念編輯的內(nèi)容和方法 1工藝數(shù)據(jù)處理2數(shù)值(shz)計算3編制零件加工程序單4輸入程序5消核程序和首件試切下一頁上一頁返回(fnhu)共三十五頁第三節(jié) 編程的基本概念教案(jio n) 21 程序的構(gòu)成零件加工程序由程序號和若干個程序段組成。每個程序號由程序號地址碼

18、和程序的編號組成；每個程序段又由程序段號和若干個指令字組成，每個指令字由字母、符號、數(shù)字組成。 2 程序段格式(g shi)程序段的長短、字?jǐn)?shù)和字長都是可變的，字的排列順序沒有嚴(yán)格要求，不需要的字及與上一程序段相同的續(xù)效字可以不寫。程序段一般格式為： N G X Y Z F S T M LF程序段號 準(zhǔn)備功能 尺寸 進(jìn)給功能 主軸轉(zhuǎn)速 刀具功能 輔助功能一.程序的結(jié)構(gòu)共三十五頁機(jī)床(jchung)坐標(biāo)系 四、數(shù)控機(jī)床(sh kn j chun)坐標(biāo)系 1.右手直角坐標(biāo)系。如圖1-4所示。圖1-4 右手直角笛卡爾坐標(biāo)系共三十五頁機(jī)床(jchung)坐標(biāo)系 2.機(jī)床(jchung)坐標(biāo)系 圖1-5是幾臺常見的數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系。圖1-5 常見的數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系a）數(shù)控機(jī)床 b）數(shù)控銑床 c）數(shù)控鏜銑床返回本章目錄共三十五頁圖1-5數(shù)控機(jī)床的工作(gngzu)原理示意圖返回(fnhu)共三十五頁內(nèi)容摘要第一章 緒論。數(shù)控技術(shù)：用數(shù)字化的信息對機(jī)床運(yùn)動及加工