機(jī)械德語(yǔ)-chapter c introduction緒論

CNCTECHNOLOGY

主講教師：王志明博士教授辦公室：機(jī)械樓107聯(lián)系電話：，56331180Email：

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Keypoints:

1.數(shù)控技術(shù)與數(shù)控機(jī)床的概念2.數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)與適用范圍3.數(shù)控機(jī)床的加工步驟Chapter1IntroductionChapter1Introductionwhattechnology?Howtoachievedallgoals?whattechnology?Howtoachievedallgoals?Chapter1IntroductionChapter1Introductionwhattechnology?Howtoachievedallgoals?

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whattechnology?Howtoachievedallgoals?Chapter1Introduction數(shù)控的相關(guān)概念1、數(shù)控（NC）

數(shù)字控制（Numericalcontrol）的簡(jiǎn)稱。指用數(shù)字信息通過(guò)控制裝置實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械設(shè)備動(dòng)作的控制。2、數(shù)控系統(tǒng)（NCS）

數(shù)字控制系統(tǒng)（NumericalControlSystem）的簡(jiǎn)稱。指采用數(shù)控技術(shù)的控制系統(tǒng)。3、數(shù)控設(shè)備（NCU）

數(shù)字控制設(shè)備（NumericalControlU）的簡(jiǎn)稱，指裝備了數(shù)控系統(tǒng)的受控設(shè)備。

Chapter1Introduction數(shù)控機(jī)床的相關(guān)概念4、機(jī)床數(shù)控技術(shù)

機(jī)床數(shù)字控制技術(shù)的簡(jiǎn)稱，指用數(shù)字化的信息對(duì)機(jī)床實(shí)行控制的一門技術(shù)。5、數(shù)控機(jī)床

數(shù)字控制機(jī)床（NumericalControltools）的簡(jiǎn)稱：那么什么是數(shù)控機(jī)床呢

？Chapter1Introduction1

數(shù)控機(jī)床1.1普通機(jī)床的典型動(dòng)作分析

由下邊三種加工方法得出普通機(jī)床的典型動(dòng)作:

刀具安裝運(yùn)行有二種方式：裝在刀架上刀具不轉(zhuǎn)但作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)（如車床）；裝在主軸上的刀具旋轉(zhuǎn)并作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)（如銑床）。

工件安裝運(yùn)行有二種形式：工件不轉(zhuǎn)，但作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)（如銑床，鉆床）裝在傳動(dòng)軸上的工件轉(zhuǎn)動(dòng)（如車床）。

切削的最典型的運(yùn)動(dòng)規(guī)律就是：工件與刀具之間具備一定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。

數(shù)控機(jī)床就是這樣一種自動(dòng)化機(jī)床，要將機(jī)床的各種典型的機(jī)械運(yùn)動(dòng)用數(shù)字控制的方法來(lái)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)。Chapter1Introduction

工人要手動(dòng)按動(dòng)中心鉆，手動(dòng)操作工作臺(tái)，將刀具對(duì)準(zhǔn)孔1位置下刀鉆削，提起刀頭，然后再移動(dòng)工作臺(tái)，將刀具對(duì)準(zhǔn)孔加工的位置，下刀鉆削，等4孔全完成后，然后手動(dòng)換刀，設(shè)置刀具上下限位擋塊。然后按上述順序完成各孔的加工。在此過(guò)程中，刀具旋轉(zhuǎn)并作上下進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。X，y方向移動(dòng)。此過(guò)程完全由人工完成。鉆床鉆削Chapter1Introduction.

銑刀從A`開(kāi)始沿所示路徑運(yùn)動(dòng)加工，即A`-B`,B`-C`,C`-A`。其中對(duì)于各段，需x，y工作臺(tái)同時(shí)運(yùn)動(dòng)才能完成。若H較厚，則須在Z向進(jìn)給/后退運(yùn)動(dòng)。銑床銑削Chapter1Introduction刀具快速?gòu)?位置進(jìn)行縱向進(jìn)行切削1-2段。然后2-3,3-4段。最后按圖所示路徑回到0位。對(duì)于2-3段來(lái)說(shuō)，如果是個(gè)錐面的話，則需車床上小拖板，中拖板同時(shí)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)X--Z二向進(jìn)給。在上述過(guò)程中，工件旋轉(zhuǎn)，刀具作X向，Z向進(jìn)給（單獨(dú)或同時(shí)動(dòng)作）此過(guò)程完全由人工完成。車床車削Chapter1Introduction2數(shù)控機(jī)床的概念

2.1數(shù)控機(jī)床的概念

數(shù)控機(jī)床:將機(jī)床的各種動(dòng)作，工件的形狀，尺寸以及機(jī)床的其它功能用一些數(shù)字和代碼來(lái)表示，把這些數(shù)字代碼通過(guò)信息載體（即控制介質(zhì)）輸入給數(shù)控系統(tǒng)。數(shù)控系統(tǒng)經(jīng)過(guò)譯碼、運(yùn)算等處理，發(fā)出相應(yīng)的動(dòng)作指令，自動(dòng)控制機(jī)床刀具與工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，從而加工出所需要的零件。2.2數(shù)控機(jī)床的組成

數(shù)控機(jī)床有以下幾部分組成:信息載體數(shù)控裝置伺服系統(tǒng)機(jī)床本體Chapter1Introduction實(shí)線表示開(kāi)環(huán)系統(tǒng)；如果加上虛線部分的測(cè)量裝置，將測(cè)量結(jié)果反饋到數(shù)控裝置就構(gòu)成了閉環(huán)系統(tǒng)Chapter1Introduction

1)．信息載體

信息載體又稱控制介質(zhì)，是用來(lái)確定人與機(jī)床之間的某種聯(lián)系的中間媒介物，在它上面，記載了數(shù)控機(jī)床加工的全部信息。如零件加工的工藝參數(shù)、工藝過(guò)程、位移數(shù)據(jù)、切削速度等。常用的有：紙帶，磁帶，磁盤等。

2)．?dāng)?shù)控裝置

數(shù)控裝置任務(wù)就是接受信息載體帶來(lái)信息，進(jìn)行合理運(yùn)算處理，把它們轉(zhuǎn)化為伺幅系統(tǒng)能接受的指令信號(hào)。并按照程序中規(guī)定的加工步驟驅(qū)動(dòng)機(jī)床完成相應(yīng)動(dòng)作。Chapter1Introduction

輸入裝置接受信息載體裝置輸出的代碼經(jīng)識(shí)別與譯碼分送相應(yīng)儲(chǔ)存內(nèi)。控制器：接受輸入裝置的指令更具指令控制運(yùn)算器與輸入裝置，以實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)床的各種操作以及控制整機(jī)的工作循環(huán)。運(yùn)算器：接受控制器的指令，將輸入裝置進(jìn)來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行各種運(yùn)算并不斷向輸出裝置輸出結(jié)果。使伺服系統(tǒng)執(zhí)行所有要求的運(yùn)動(dòng)。對(duì)復(fù)雜零件的輪廓控制系統(tǒng)運(yùn)算器的重要功能是進(jìn)行插補(bǔ)運(yùn)算。輸出裝置：根據(jù)控制器的指令將運(yùn)算器送來(lái)的計(jì)算結(jié)果輸送到伺服系統(tǒng)。Chapter1Introduction

3).伺服系統(tǒng)

伺服系統(tǒng)用來(lái)接收來(lái)自數(shù)控裝置的指令信息?？刂茩C(jī)床的執(zhí)行機(jī)構(gòu)的進(jìn)給速度、方向和位移量嚴(yán)格地按指令信息執(zhí)行。以加工出符合圖紙要求的零件。它由伺服電動(dòng)機(jī)與伺服驅(qū)動(dòng)裝置組成。是機(jī)床的執(zhí)行部件。4).機(jī)床本體

機(jī)床本體包括:主運(yùn)動(dòng)部件,進(jìn)給運(yùn)動(dòng)執(zhí)行部件(如工作臺(tái)與刀架)及傳動(dòng)部件和機(jī)床身立柱等支承部件.由于數(shù)控機(jī)床是全自動(dòng)機(jī)床,中間無(wú)需人工干預(yù),所以在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的精度,剛度,抗振性等方面要求更高.同時(shí)對(duì)于運(yùn)動(dòng)表面的摩擦要小,傳動(dòng)部分間隙小,傳動(dòng)誤差自動(dòng)消除性好,傳動(dòng)變速系統(tǒng)易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化,同時(shí)還要考慮床身,排屑設(shè)計(jì)等方面Chapter1Introduction5).檢測(cè)裝置

采用閉環(huán)控制的數(shù)控機(jī)床續(xù)利用檢測(cè)元件實(shí)現(xiàn)位置與速度的精確控制.現(xiàn)常用的速度控制檢測(cè)元件有:直流測(cè)速發(fā)電機(jī)與脈沖編碼器,位置檢測(cè)元件有旋轉(zhuǎn)變壓器、感應(yīng)同步器、磁尺等。Chapter1Introduction3

數(shù)控機(jī)床的加工步驟

數(shù)控機(jī)床的加工流程圖如下:Chapter1Introduction1.根據(jù)零件圖紙編制零件程序單

在數(shù)控機(jī)床與加工零件時(shí),首先要分析圖紙,對(duì)加工零件的形狀,尺寸,工藝要求,技術(shù)條件等要求制定合理工藝流程.然后根據(jù)零件圖的幾何尺寸,走刀路徑,以及設(shè)定的坐標(biāo)系進(jìn)行數(shù)值計(jì)算,確定各基點(diǎn)節(jié)(例如:運(yùn)動(dòng)軌跡的起始點(diǎn),曲線的插補(bǔ)點(diǎn)等),然后更具編程手冊(cè)的規(guī)定編制程序單。2.根據(jù)程序單,制備信息載體3.程序單編制好以后,進(jìn)行載體制作,載體可以使穿孔帶.磁盤,光盤等。4.將信息載體輸入到數(shù)控裝置中.信息載體的不同,讀入裝置也不同.軟盤,用軟驅(qū)讀入，紙帶用紙帶閱讀機(jī)讀入,也可以通過(guò)RS232/85接口直接通過(guò)通訊方式存入NC/CNC裝置存儲(chǔ)器中。5.數(shù)控裝置根據(jù)讀入的加工信息，進(jìn)行必要邏輯與算術(shù)運(yùn)算后為各坐標(biāo)的伺服系統(tǒng)分配進(jìn)給脈沖伺服系統(tǒng)接受到進(jìn)給脈沖信號(hào)后進(jìn)行轉(zhuǎn)換與放大，驅(qū)動(dòng)機(jī)床的預(yù)定的軌跡運(yùn)動(dòng)，以進(jìn)行零件的加工。Chapter1Introduction4數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)與適用范圍

4.1數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn):

1.對(duì)加工相適應(yīng)性好2.能加工出形狀復(fù)雜的零件3.加工精度高，加工質(zhì)量穩(wěn)定4.生產(chǎn)效率高5.減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度6.易于建立計(jì)算機(jī)通訊網(wǎng)絡(luò)Chapter1IntroductionChapter1Introduction

Chapter1Introduction數(shù)控銑削加工的零件加工中心加工的零件Chapter1Introduction數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用范圍

Chapter1Introduction1批量小而又多次重復(fù)生產(chǎn)的零件；2幾何形狀、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的零件；3在加工過(guò)程中必須進(jìn)行多種加工的零件；4切削余量大的零件5必須嚴(yán)格控制公差的零件6需要頻繁改型的零件7加工過(guò)程中如果發(fā)生錯(cuò)誤將會(huì)造成嚴(yán)重浪費(fèi)的貴重零件8需要全部檢驗(yàn)的零件；Chapter1Introduction5數(shù)控機(jī)床的分類

按控制系統(tǒng)特點(diǎn)分類

1．點(diǎn)位控制機(jī)床只控制刀具（或工作臺(tái)）從一點(diǎn)移動(dòng)到另一點(diǎn)的準(zhǔn)確定位，而不控制點(diǎn)與點(diǎn)之間的路徑軌跡。在移動(dòng)過(guò)程中，刀具與工件不能接觸，不能進(jìn)行切削

Chapter1Introduction

2．點(diǎn)位直線數(shù)控系統(tǒng)

除控制點(diǎn)與點(diǎn)之間的準(zhǔn)確定位外，而且要求從一點(diǎn)到另一點(diǎn)之間按直線移動(dòng)，按制定的進(jìn)給速度作直線切削。下圖數(shù)為數(shù)控銑床用直線控制系統(tǒng)來(lái)銑削固定位置的直線。

Chapter1Introduction

3.輪廓控制系統(tǒng)

能夠同時(shí)對(duì)兩個(gè)或兩個(gè)以上坐標(biāo)方向的聯(lián)動(dòng)進(jìn)行連續(xù)控制，不僅要控制起點(diǎn)，終點(diǎn)的準(zhǔn)確性。而且對(duì)每瞬時(shí)的位移與速度進(jìn)行嚴(yán)格的不間斷的控制，具有這種控制系統(tǒng)的機(jī)床可以加工曲線和曲面，例如具有兩軸、2軸或更多坐標(biāo)軸聯(lián)動(dòng)的數(shù)控銑床，車床加工中心等。

Chapter1Introduction按控制方式分類

1.開(kāi)環(huán)系統(tǒng)

就是指不帶反饋的裝置的控制系統(tǒng)。通常使用功率步進(jìn)電機(jī)或電液脈沖馬達(dá)作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)。典型的開(kāi)環(huán)系統(tǒng)如下圖所示。Chapter1Introduction

2．半閉環(huán)控制系統(tǒng)：

有反饋系統(tǒng)，測(cè)量元件裝在絲杠或伺服馬達(dá)端部。圖1-11用安裝在進(jìn)給絲杠上的檢測(cè)元件來(lái)檢測(cè)伺服馬達(dá)或絲杠的回轉(zhuǎn)角。間接測(cè)出機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件的位移，經(jīng)反饋，送回控制系統(tǒng)，與控制值比較，用差值進(jìn)行控制。Chapter1Introduction3．閉環(huán)控制系統(tǒng)

工作原理與半閉環(huán)系統(tǒng)相同，但測(cè)量元件裝在工作臺(tái)上，可直接測(cè)出工作臺(tái)的實(shí)際位置Chapter1Introduction

5常見(jiàn)的數(shù)控機(jī)床種類

5.1數(shù)控車床

1.水平刀架

如圖所示，床身是水平放置，與普通機(jī)床類似，刀架也為水平配置。刀架的主要形式有：四方刀架與六角刀架。（國(guó)產(chǎn)）Chapter1Introduction

2.垂直刀架

如下圖所示，刀架垂直布置，切削從上部開(kāi)始。它的主要特點(diǎn)為切屑可以直落底部，排屑效果好。Chapter1Introduction

4.梳齒狀刀架形

如圖刀架裝在x,z拖板上（工作臺(tái)），可作x,z二方向運(yùn)動(dòng)。此種車床裝刀數(shù)量少，適宜于批量生產(chǎn)。Chapter1Introduction

3.傾斜刀架形

如圖所示：床身的形狀呈傾斜狀易于排屑，頂尖可以與主軸軸線一致，操作性也很好。刀架傾斜安裝。Chapter1Introduction

5.高精度車床：

主要用于加工類似VTR的磁鼓，磁盤的合金鋁基板等重要鏡面加工，并且形狀、尺寸精度都要求很高零部件，可代替磨削加工。機(jī)床主軸采用超精密空氣軸承，進(jìn)給采用超精密空氣靜壓導(dǎo)向面。主軸與驅(qū)動(dòng)電機(jī)采用磁性聯(lián)軸器。床身采用高剛性厚壁鑄鐵，中間填砂處理，支承采用空氣彈簧三點(diǎn)支承等。下圖為北京機(jī)床研究所研制的CKG-250型高精度數(shù)控車床，其主要精度指標(biāo)如下：主軸回轉(zhuǎn)精度：0.1μm；溜板直線性：1.5μm/200mm；定位精度：±2μm。Chapter1Introduction

6.車削加工中心：

除可以車削外，還可以進(jìn)行銑、鉆、玖螺紋等多種加工。轉(zhuǎn)盤式刀架上安裝動(dòng)力刀具，可進(jìn)行單獨(dú)驅(qū)動(dòng)。主軸回轉(zhuǎn)位置可控制（C軸）車削加工中心可進(jìn)行四軸（x,y,z,c）控制，而一般的數(shù)控車床只是兩軸（x,z）控制。同時(shí)它還可裝備副主軸功能，它與主軸同步運(yùn)動(dòng)，切斷后，可進(jìn)行工件的背面加工，而節(jié)省第一第二工序間的手動(dòng)裝部件及對(duì)刀時(shí)間。如圖Chapter1Introduction7.FMC車床

由數(shù)控車床與機(jī)器人等構(gòu)成的一個(gè)柔性加工單元，它主要實(shí)現(xiàn)工件的搬運(yùn)、裝卸的自動(dòng)化，和加工調(diào)整準(zhǔn)備的自動(dòng)化。如圖所示：Chapter1Introduction8.

數(shù)控銑床

數(shù)控銑床是首先實(shí)現(xiàn)數(shù)控化的機(jī)床種類，但隨加工中心的興起，數(shù)控銑床已逐漸減少。它在構(gòu)造上可分為工作臺(tái)升降式和主軸頭升降式兩種Chapter1Introduction9.數(shù)控磨床

數(shù)控磨床主要用于高精度、高硬度加工方面，砂輪修整裝量裝在工作臺(tái)各端，通過(guò)工作臺(tái)和主軸的二軸控制，可將砂輪修整成所需的形狀。由此可進(jìn)行各種成形加工。Chapter1Introduction10.加工中心

加工中心一般是指具有自動(dòng)換刀功能的數(shù)控機(jī)床。它可以在一次裝夾中同時(shí)進(jìn)行鉆削，鏜削，銑削等多種加工。加工中心是數(shù)控機(jī)床上應(yīng)用最廣，數(shù)量最多的機(jī)床，也是構(gòu)成FMS和工廠自動(dòng)化所不可缺少的機(jī)床種類之一。加工中心按主軸的方向可分為立式和臥式兩種，立式加工中心的主軸是垂直的臥式加工中心的主軸是水平的一般具有回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，可進(jìn)行四面或五面加工，特別適合于箱體零件的加工。除此之外，還有精密加工的門形構(gòu)造加工中心為了進(jìn)行復(fù)雜輪廓的加工，加工中心一般采用多軸聯(lián)動(dòng)控制，下圖為五軸聯(lián)