數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)的發(fā)展

數(shù)控技術(shù)第三講主講教師：仇曉黎東南大學(xué)遠(yuǎn)程教育第一節(jié)數(shù)控機(jī)床的基本概念第二節(jié)數(shù)控機(jī)床的分類與應(yīng)用第三節(jié)數(shù)控機(jī)床的發(fā)展第一章概論將機(jī)床數(shù)字控制向機(jī)電一體化方向發(fā)展。高等院校機(jī)制工藝的學(xué)生必須學(xué)好這門課。本次課主要介紹：數(shù)控機(jī)床的概論的第二部分。希望同學(xué)們認(rèn)真學(xué)習(xí)！數(shù)控機(jī)床是綜合應(yīng)用了微電子、計算機(jī)、自動檢測及精密機(jī)械等多學(xué)科的最新技術(shù)成果而發(fā)展起來的完全新型的機(jī)床，標(biāo)志著機(jī)械制造業(yè)進(jìn)入了數(shù)字化的時代。數(shù)控系統(tǒng)經(jīng)歷了從硬件數(shù)控到計算機(jī)數(shù)控兩個階段；從電子管到基于個人計算機(jī)平臺的數(shù)控六代的發(fā)展；控制軸數(shù)已由單軸的點位控制，兩軸聯(lián)動發(fā)展到五軸以上聯(lián)動。數(shù)控機(jī)床正向高速化、高精度化和高智能化方向發(fā)展，數(shù)控系統(tǒng)必須能夠高速計算和處理伺服系統(tǒng)的位移量并做出快速相應(yīng)。第一章第三節(jié)數(shù)控機(jī)床的發(fā)展一、機(jī)床結(jié)構(gòu)的發(fā)展二、數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展三、伺服系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的發(fā)展四、自適應(yīng)控制的應(yīng)用五、以數(shù)控機(jī)床為基礎(chǔ)的自動化生產(chǎn)系統(tǒng)本節(jié)內(nèi)容安排如下：60年代初，在一般機(jī)床的基礎(chǔ)上又開發(fā)了數(shù)控機(jī)床加工中心機(jī)床，如圖。一、機(jī)床結(jié)構(gòu)的發(fā)展60年代之前，普遍采用一般機(jī)床。如圖所示為帶兩個交換工作臺的臥式鏜銑加工中心機(jī)床。如圖，它的設(shè)計思想是為了在一次裝夾中完成除了安裝底面以外的所有表面和精密孔系加工。20世紀(jì)70年代后期在數(shù)控加工中心機(jī)床的基礎(chǔ)上又發(fā)展了五面體加工中心如圖所示即為可調(diào)整軸線位置的萬能主軸部件。上圖中，其主軸部件可以自動更換為立式或臥式布局，以滿足工件不同表面的加工需要。帶有工業(yè)機(jī)器人和工件交換系統(tǒng)的車削加工中心和帶有工件交換系統(tǒng)的數(shù)控齒輪加工機(jī)床已被廣泛采用，如圖所示。在數(shù)控加工中心出現(xiàn)以后，加工工序的進(jìn)一步集中，仍然是數(shù)控機(jī)床發(fā)展的趨勢。六桿數(shù)控機(jī)床（又稱虛擬軸機(jī)床）是20世紀(jì)最具革命性的機(jī)床運(yùn)動結(jié)構(gòu)的突破，如圖所示。在計算機(jī)數(shù)控多軸聯(lián)動技術(shù)和復(fù)雜坐標(biāo)快速變換運(yùn)算方法發(fā)展的基礎(chǔ)上，20世紀(jì)60年代出現(xiàn)的Stewart平臺概念，到20世紀(jì)90年代初應(yīng)用在數(shù)控機(jī)床上成為可能。六桿數(shù)控機(jī)床床既有采用滾滾珠絲杠驅(qū)動動，又有采用用滾珠螺母驅(qū)驅(qū)動。六桿數(shù)控機(jī)床床的關(guān)鍵技術(shù)術(shù)之一是六對對球面支承的的設(shè)計與制造造，球面支承承將對運(yùn)動平平臺的運(yùn)動精精度和定位精精度產(chǎn)生直接接影響。六桿數(shù)控機(jī)床床采用運(yùn)動聚聚合原理，改改變傳統(tǒng)的機(jī)機(jī)床結(jié)構(gòu)和布布局。六桿數(shù)控機(jī)床床還避免了傳傳統(tǒng)機(jī)床的幾幾何結(jié)構(gòu)誤差差，六桿結(jié)構(gòu)構(gòu)使誤差平均均化，因而能能夠達(dá)到很高高的重復(fù)定位位精度。六桿數(shù)控機(jī)床床的結(jié)構(gòu)較簡簡單，而且由由六套完全相相同的功能部部件構(gòu)成，使使成本下降。。70年代出現(xiàn)現(xiàn)由一臺計算算機(jī)直接控制制幾臺數(shù)控機(jī)機(jī)床的加工過過程的控制方方式，形成所所謂計算機(jī)直直接控制系統(tǒng)統(tǒng)(DNC)。在此基礎(chǔ)上發(fā)發(fā)展成為由幾幾臺數(shù)控機(jī)床床組成的、有有工件自動運(yùn)運(yùn)輸系統(tǒng)和其其它管理功能能的柔性制造造系統(tǒng)（FMC）。二、數(shù)控系統(tǒng)統(tǒng)的發(fā)展數(shù)控裝置采用用的元器件：：最初為電子子管后來為半半導(dǎo)體晶體管管今天為超大大規(guī)模集成電電路目前，數(shù)控系系統(tǒng)大都采用用多個（CPU）組成的的計算機(jī)作為為數(shù)控裝置（（CNC）的的核心。70年代，美美國蓋梯茨公公司首先研制制成功了大慣慣量直流伺服服電機(jī)即通常常指的寬調(diào)速速直流伺服電電機(jī)。80年代初期期由美國通用用電氣公司研研制成功了采采用鼠籠式異異步交流伺服服電機(jī)的交流流伺服系統(tǒng)。。86年之后推推出并采用了了數(shù)字伺服系系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)機(jī)床。數(shù)字伺伺服系統(tǒng)的出出現(xiàn)初進(jìn)了高高進(jìn)度數(shù)控機(jī)機(jī)床的發(fā)展。。三、伺服系統(tǒng)統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的的發(fā)展60年代初期期與中期，歐歐美一些國家家采用液壓伺伺服系統(tǒng)。（（這種液壓系系統(tǒng)與傳統(tǒng)的的伺服電機(jī)相相比，響應(yīng)時時間短，驅(qū)動動部件的外形形尺寸小。））四、自適應(yīng)控控制的應(yīng)用自適應(yīng)控制技技術(shù)是自控技技術(shù)的一個分分支。數(shù)控機(jī)機(jī)床采用自適適應(yīng)控制之后后，在提高生生產(chǎn)效率、延延長刀具使用用壽命和改善善表面質(zhì)量等等方面均有明明顯效果。五、以數(shù)控機(jī)機(jī)床為基礎(chǔ)的的自動化生產(chǎn)產(chǎn)系統(tǒng)1、計算機(jī)直直接數(shù)控（DNC）即使用一臺計計算機(jī)為數(shù)臺臺數(shù)控機(jī)床進(jìn)進(jìn)行自動編程程，編程結(jié)果果直接送給各各臺數(shù)控機(jī)床床的數(shù)控箱。。也稱為計算機(jī)機(jī)群控系統(tǒng)FMS是一種種在批量加工工條件下高柔柔性和高自動動化程度的制制造系統(tǒng)。其其特點：采用DNC控控制方式，采用交換工作作臺或工業(yè)機(jī)機(jī)器人，各臺機(jī)床間有有工件自動輸輸送系統(tǒng)，配有管理信息息系統(tǒng)，具有動態(tài)平衡衡的功能，能進(jìn)行最佳佳化調(diào)度。。2、柔性制制造系統(tǒng)（（FMS））CIMS的的核心是一一個公用的的數(shù)據(jù)庫，，對信息進(jìn)進(jìn)行存儲與與管理，并并與各計算算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)進(jìn)行通訊。。同時它需需要：CAD/CAM系統(tǒng)統(tǒng)CAP/CAC系統(tǒng)統(tǒng)加工自動化化系統(tǒng)3、計算機(jī)機(jī)集成制造造系統(tǒng)（CIMS））五軸聯(lián)動數(shù)數(shù)控機(jī)床圖圖例Mazak柔性制造造系統(tǒng)圖例例Mazak板材加工工柔性生產(chǎn)產(chǎn)系統(tǒng)圖例例自動加工生生產(chǎn)線圖例例謝謝觀看/歡迎下載BYFAITHI