模塊一數(shù)控機(jī)床概述

數(shù)控機(jī)床原理與結(jié)構(gòu)主講：陳紅英機(jī)電系數(shù)控教研室模塊一數(shù)控機(jī)床概述數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)31數(shù)控機(jī)床的分類與特點(diǎn)2數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生與發(fā)展教學(xué)目標(biāo)（Objectives）了解數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生與發(fā)展熟悉數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)及分類清楚數(shù)控技術(shù)將來(lái)的發(fā)展方向§1.1數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生與發(fā)展1.1.1社會(huì)需求背景從工業(yè)化革命（瓦特蒸汽機(jī)）以來(lái)人們實(shí)現(xiàn)機(jī)械加工自動(dòng)化的手段：

1、自動(dòng)機(jī)床(automaticmachinetool)

2、組合機(jī)床(modularmachinetool)

§1.1數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生與發(fā)展1.1.1社會(huì)需求背景從工業(yè)化革命（瓦特蒸汽機(jī)）以來(lái)人們實(shí)現(xiàn)機(jī)械加工自動(dòng)化的手段：3、專用自動(dòng)生產(chǎn)線(automaticproductionline)

這些設(shè)備的使用大大地提高了機(jī)械加工自動(dòng)化地程度，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，促進(jìn)了制造業(yè)地發(fā)展。但它也存在固有的缺點(diǎn)：初始投資大準(zhǔn)備周期長(zhǎng)產(chǎn)品類型變更困難§1.1數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生與發(fā)展

市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈產(chǎn)品更新?lián)Q代加快大批量產(chǎn)品越來(lái)越少，小批量產(chǎn)品生產(chǎn)的比重越來(lái)越大迫切需要一種精度高、柔性好加工設(shè)備來(lái)滿足上述需求。加之TheeffectsofWorldWarIIweresignificantinthedevelopmentofNCmachinery.(CourtesyU.S.AirForce.)1948年，（二戰(zhàn)期間）美國(guó)空軍后勤司令部與美國(guó)帕森斯（Parsons）公司在研制加工直升機(jī)螺旋槳葉片輪廓用檢查樣板的機(jī)床時(shí)，首先提出計(jì)算機(jī)控制機(jī)床的設(shè)想，在麻省理工學(xué)院（MIT）的協(xié)助下，于1952年研制成功了世界上第一臺(tái)三坐標(biāo)直線插補(bǔ)且連續(xù)控制的立式數(shù)控銑床。1.1.2誕生的時(shí)代背景§1.1數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生與發(fā)展當(dāng)時(shí)的數(shù)控裝置采用的是電子管元件。TheServoMechanismLaboratoryatMIT.(CourtesyMITMusemLibrary.)麻省理工學(xué)院伺服機(jī)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室ThefirstNCmachineproducingidenticalparts.(CourtesyMITMusemLibrary.)§1.1數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生與發(fā)展§1.1數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生原中捷友誼廠生產(chǎn)中國(guó)第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床我國(guó)于1958年由清華大學(xué)和北京第一機(jī)床廠合作研制了我國(guó)第一臺(tái)數(shù)控銑床。§1.1數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生與發(fā)展§1.1數(shù)控機(jī)床床的產(chǎn)生生與發(fā)展展1.1.3數(shù)控技術(shù)術(shù)的發(fā)展展階段1955年數(shù)控控機(jī)床進(jìn)進(jìn)入實(shí)用用化階段段-復(fù)雜曲面面加工數(shù)控系統(tǒng)統(tǒng)采用電子管元元件1958年采用晶體管和和印制板板電路1965年出現(xiàn)小規(guī)模集集成電路路1970年出現(xiàn)小型計(jì)算算機(jī)代替專用用硬接線線裝置1974年以微處理為為核心的數(shù)控系系統(tǒng)§1.1數(shù)控機(jī)床床的產(chǎn)生生與發(fā)展展自數(shù)控機(jī)機(jī)床產(chǎn)生生至今，，隨著科科技，特特別是微微電子技技術(shù)、計(jì)計(jì)算機(jī)技技術(shù)的進(jìn)進(jìn)步而不不斷發(fā)展展，其數(shù)數(shù)控系統(tǒng)統(tǒng)的發(fā)展展主要表表現(xiàn)在以以下幾個(gè)個(gè)階段：：NC系統(tǒng)的發(fā)發(fā)展經(jīng)歷歷的五代代第一代：：電子子管時(shí)代代第二代：：晶體體管時(shí)代代第三代：：小規(guī)規(guī)模集成成電路時(shí)時(shí)代第四代：：小型型計(jì)算機(jī)機(jī)時(shí)代第五代：：微處處理器時(shí)時(shí)代§1.1數(shù)控機(jī)床床的產(chǎn)生生與發(fā)展展伺服驅(qū)驅(qū)動(dòng)動(dòng)技術(shù)術(shù)傳感器器技技術(shù)軟件件技術(shù)術(shù)信息技技術(shù)術(shù)數(shù)控機(jī)床床所覆蓋蓋的技術(shù)術(shù)領(lǐng)域自動(dòng)控控制制技術(shù)術(shù)§1.2數(shù)控機(jī)床床的分類類1.2.1按加工工工藝方法法分類1、普通數(shù)數(shù)控機(jī)床床與普通機(jī)機(jī)床的區(qū)區(qū)別：加加工復(fù)雜雜形狀的的零件2、數(shù)控加加工中心心數(shù)控加工工中心：：帶有刀刀庫(kù)和自自動(dòng)換刀刀裝置的的數(shù)控機(jī)機(jī)床。與一般數(shù)數(shù)控機(jī)床床的區(qū)別別：減少機(jī)床床臺(tái)數(shù)，，便于管管理。減少定位位誤差工序集中中，減少少輔助時(shí)時(shí)間，提提高生產(chǎn)產(chǎn)率減少專用用工夾具具數(shù)量§1.2數(shù)控機(jī)床床的分類類3、多坐標(biāo)標(biāo)數(shù)控機(jī)機(jī)床4、計(jì)算機(jī)機(jī)群控（（DNC）

讀帶機(jī)通用計(jì)算機(jī)接口裝置數(shù)控裝置1機(jī)床1數(shù)控裝置2數(shù)控裝置m機(jī)床2機(jī)床m存儲(chǔ)裝置CRT顯示及打印機(jī)特點(diǎn)：數(shù)數(shù)控裝置置控制的的軸數(shù)較較多，機(jī)機(jī)床結(jié)構(gòu)構(gòu)也比較較復(fù)雜。。§1.2數(shù)控機(jī)床床的分類類五軸數(shù)控控銑床§1.2數(shù)控機(jī)床床的分類類1.2.2按控制運(yùn)運(yùn)動(dòng)方式式分類特點(diǎn)：數(shù)控裝裝置只能能控制點(diǎn)點(diǎn)與點(diǎn)的的精確定定位兩相關(guān)關(guān)位置之之間的移移動(dòng)是先先快后慢慢使使用用于于鉆鉆床床、、沖沖床床、、坐坐標(biāo)標(biāo)鏜鏜床床ZYX1、點(diǎn)點(diǎn)位位控控制制數(shù)數(shù)控控機(jī)機(jī)床床§1.2數(shù)控控機(jī)機(jī)床床的的分分類類數(shù)控控?fù)u搖臂臂鉆鉆床床坐標(biāo)標(biāo)鏜鏜床床2、直直線線控控制制數(shù)數(shù)控控機(jī)機(jī)床床特點(diǎn)點(diǎn)：：控控制制兩兩相相關(guān)關(guān)點(diǎn)點(diǎn)的的位位置置，，還還要要控控制制兩兩相相關(guān)關(guān)點(diǎn)點(diǎn)之之間間的的移動(dòng)動(dòng)速速度度和和路路線線路路線線由由與與各各個(gè)個(gè)軸軸線線平平行行的的直直線線段段組組成成使使用用于于簡(jiǎn)簡(jiǎn)易易數(shù)數(shù)控控車車、、數(shù)數(shù)控控鏜鏜銑銑床床、、數(shù)數(shù)控控加加工工中中心心§1.2數(shù)控控機(jī)機(jī)床床的的分分類類數(shù)控控車車龍門門刨刨床床§1.2數(shù)控控機(jī)機(jī)床床的的分分類類3、輪輪廓廓控控制制數(shù)數(shù)控控機(jī)機(jī)床床特點(diǎn)點(diǎn)：：數(shù)數(shù)控控裝裝置置能能夠夠同同時(shí)時(shí)對(duì)對(duì)兩兩個(gè)個(gè)或或兩兩個(gè)個(gè)以以上上的的坐坐標(biāo)標(biāo)軸進(jìn)進(jìn)行行連連續(xù)續(xù)控控制制加加工工復(fù)復(fù)雜雜形形狀狀零零件件使使用用于于數(shù)數(shù)控控車車床床、、數(shù)數(shù)控控銑銑床床、、數(shù)數(shù)控控磨磨床床§1.2數(shù)控控機(jī)機(jī)床床的的分分類類§1.2數(shù)控控機(jī)機(jī)床床的的分分類類1.2.3按伺伺服服系系統(tǒng)統(tǒng)的的不不同同分分類類1、開(kāi)開(kāi)環(huán)環(huán)數(shù)數(shù)控控機(jī)機(jī)床床特點(diǎn)點(diǎn)：：沒(méi)沒(méi)有有位位置置檢檢測(cè)測(cè)反反饋饋和和校校正正控控制制裝裝置置數(shù)數(shù)控控裝裝置置發(fā)發(fā)出出信信號(hào)號(hào)的的流流程程是是單單向向的的速速度度和和加加工工精精度度低低，，其其精精度度取取決決于于伺伺服服系系統(tǒng)統(tǒng)的性性能能成成本本低低，，適適用用于于中中、、小小型型數(shù)數(shù)控控機(jī)機(jī)床床

數(shù)控裝置驅(qū)動(dòng)電路步進(jìn)電動(dòng)機(jī)工作臺(tái)指令脈沖齒輪箱§1.2數(shù)控控機(jī)機(jī)床床的的分分類類2、閉閉環(huán)環(huán)數(shù)數(shù)控控機(jī)機(jī)床床特點(diǎn)點(diǎn)：：e=0，工工作作臺(tái)臺(tái)停停止止檢檢測(cè)測(cè)工工作作臺(tái)臺(tái)直直線線位位移移（（檢檢測(cè)測(cè)元元件件：：感感應(yīng)應(yīng)同同步步器器、、光光柵柵））驅(qū)驅(qū)動(dòng)動(dòng)元元件件：：寬寬調(diào)調(diào)速速直直流流或或交交流流伺伺服服電電機(jī)機(jī)加加工工精精度度高高，，但但結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)復(fù)復(fù)雜雜，，造造價(jià)價(jià)高高，，調(diào)調(diào)試試維維修修困困難難適適用用于于精精度度要要求求高高的的大大型型和和精精密密機(jī)機(jī)床床

數(shù)控裝置位置比較電路伺服電動(dòng)機(jī)工作臺(tái)指令脈沖齒輪箱速度控制電路

測(cè)量裝置檢測(cè)元件測(cè)速元件§1.2數(shù)控控機(jī)機(jī)床床的的分分類類3、半半閉閉環(huán)環(huán)數(shù)數(shù)控控機(jī)機(jī)床床特點(diǎn)點(diǎn)：：檢檢測(cè)測(cè)絲絲杠杠或或電電動(dòng)動(dòng)機(jī)機(jī)軸軸旋旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)角角位位移移角角位位移移檢檢測(cè)測(cè)元元件件：：旋旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變變壓壓器器、、脈脈沖沖編編碼碼器器、、圓圓光光柵柵等等精精度度低低于于閉閉環(huán)環(huán)系系統(tǒng)統(tǒng)系系統(tǒng)統(tǒng)調(diào)調(diào)試試較較容容易易，，穩(wěn)穩(wěn)定定性性也也較較好好

數(shù)控裝置位置比較電路伺服電動(dòng)機(jī)工作臺(tái)指令脈沖齒輪箱速度控制電路

測(cè)量裝置檢測(cè)元件測(cè)速元件§1.2數(shù)控控機(jī)機(jī)床床的的分分類類1.2.4按所所用用數(shù)數(shù)控控裝裝置置類類型型分分類類1、硬硬件件式式數(shù)數(shù)控控機(jī)機(jī)床床（（NC機(jī)床床））組成成：：晶晶體體管管和和集集成成電電路路特點(diǎn)點(diǎn)：：通通用用性性、、靈靈活活性性差差，，制制造造周周期期長(zhǎng)長(zhǎng)、、成成本本高高2、軟軟件件式式數(shù)數(shù)控控機(jī)機(jī)床床（（CNC機(jī)床床））組成成：：采采用用小小型型或或微微型型計(jì)計(jì)算算機(jī)機(jī)，，加加上上通通用用或或?qū)Ｓ糜么蟠笠?guī)規(guī)模模集成成電電路路特點(diǎn)點(diǎn)：：很很高高柔柔性性§1.2數(shù)控控機(jī)機(jī)床床的的分分類類1.2.5按加加工工方方式式分分類類1、金金屬屬切切削削類類數(shù)數(shù)控控機(jī)機(jī)床床1）數(shù)數(shù)控控車車床床（（NCLathe）。。2）數(shù)數(shù)控控銑銑床床（（NCMillingMachine）。。3）加加工工中中心心（（MachineCenter）。。4）數(shù)數(shù)控控鉆鉆床床（（NCDrillingMachine）。。5）數(shù)數(shù)控控鏜鏜床床（（NCBoringMachine）。。6）數(shù)數(shù)控控齒齒輪輪加加工工機(jī)機(jī)床床（（NCGearHollingMachine）。。7）數(shù)數(shù)控控平平面面磨磨床床（（NCSurfaceGrindingMachine）。?！?.2數(shù)控控機(jī)機(jī)床床的的分分類類4、其其它它類類型型數(shù)數(shù)控控機(jī)機(jī)床床2、金金屬屬成成型型類類數(shù)數(shù)控控機(jī)機(jī)床床1）數(shù)數(shù)控控電電火火花花加加工工機(jī)機(jī)床床（（NCDiesinkingElectricDischargeMachine）。。2）數(shù)數(shù)控控線線切切割割機(jī)機(jī)床床（（NCWireElectricDischargeMachine）。。3）數(shù)數(shù)控控激激光光加加工工機(jī)機(jī)床床（（NCLaserBeamMachine）。。3、數(shù)數(shù)控控特特種種加加工工機(jī)機(jī)床床§1.2數(shù)控控機(jī)機(jī)床床的的分分類類數(shù)控控剪剪板板機(jī)機(jī)§1.2數(shù)控控機(jī)機(jī)床床的的分分類類1.3.1數(shù)控控機(jī)機(jī)床床的的特特點(diǎn)點(diǎn)1、加加工工精精度度高高脈脈沖沖當(dāng)當(dāng)量量誤誤差差可可由由閉閉環(huán)環(huán)系系統(tǒng)統(tǒng)加加以以控控制制制造造精度度能保保證避免免操作作者的的人為為誤差差2、對(duì)加加工對(duì)對(duì)象改改型的的適應(yīng)應(yīng)性強(qiáng)強(qiáng)加工工對(duì)象象利用用特殊殊指令令實(shí)現(xiàn)現(xiàn)加工工改型型為單單件、、小批批量生生產(chǎn)提提供便便利§1.3數(shù)控機(jī)機(jī)床的的特點(diǎn)點(diǎn)§1.3數(shù)控機(jī)機(jī)床的的特點(diǎn)點(diǎn)3、加工工生產(chǎn)產(chǎn)率高高主軸軸轉(zhuǎn)速速和進(jìn)進(jìn)給量量的范范圍大大——節(jié)省機(jī)機(jī)動(dòng)時(shí)時(shí)間移動(dòng)動(dòng)部件件的快快速移移動(dòng)和和定位位均采采用加加速與與減速速措施施——快進(jìn)、、快退退和定定位時(shí)時(shí)間少少更換換被加加工零零件時(shí)時(shí)幾乎乎不需需要重重新調(diào)調(diào)整機(jī)機(jī)床——節(jié)省停停機(jī)安安裝調(diào)調(diào)整時(shí)時(shí)間加工工精度度比較較穩(wěn)定定——檢驗(yàn)時(shí)時(shí)間短短工序序的復(fù)復(fù)合化化——減少半半成品品周轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)時(shí)間間零件的的加工工時(shí)間間=機(jī)動(dòng)時(shí)時(shí)間+輔助時(shí)時(shí)間4、減輕輕操作作者的的勞動(dòng)動(dòng)強(qiáng)度度5、良好好的經(jīng)經(jīng)濟(jì)效效益使用用數(shù)控控機(jī)床床——節(jié)省劃劃線工工時(shí)不需需要手手工制制造模模型、、凸輪輪、鉆鉆模板板及其其它工工夾具具——節(jié)省工工藝裝裝備費(fèi)費(fèi)用加工工精度度穩(wěn)定定——減少?gòu)U廢品率率一機(jī)機(jī)多用用——減少?gòu)S廠房面面積——減少建建廠投投資成成本6、有利利于現(xiàn)現(xiàn)代化化管理理§1.3數(shù)控機(jī)機(jī)床的的特點(diǎn)點(diǎn)二、數(shù)數(shù)控機(jī)機(jī)床的的不足足1、提高高了起起始階階段的的投資資2、增加加了電電子設(shè)設(shè)備的的維護(hù)護(hù)3、對(duì)操操作人人員的的技術(shù)術(shù)水平平要求求較高高三、數(shù)數(shù)控機(jī)機(jī)床的的應(yīng)用用范圍圍1、單件件、多多品種種、小小批量量的生生產(chǎn)零零件2、形狀狀復(fù)雜雜，加加工精精度較較高的的零件件3、需進(jìn)進(jìn)行多多種工工序集集中加加工的的零件件4、價(jià)格格昂貴貴、不不允許許報(bào)廢廢的零零件5、需要要頻繁繁改型型的零零件6、新產(chǎn)產(chǎn)品的的試制制零件件7