模塊九數(shù)控加工

第一節(jié)數(shù)控機(jī)床的基本知識(shí)一、數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生隨著社會(huì)生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，各類(lèi)工業(yè)新產(chǎn)品層出不窮。機(jī)械制造產(chǎn)業(yè)作為國(guó)民工業(yè)的基礎(chǔ)，其產(chǎn)品更是日趨精密復(fù)雜，特別是在宇航、航海、軍事等領(lǐng)域所需的機(jī)械零件，精度要求更高，形狀更為復(fù)雜且往往批量較小，加工這類(lèi)產(chǎn)品需要經(jīng)常改裝或調(diào)整設(shè)備。普通機(jī)床或?qū)I(yè)化程度高的自動(dòng)化機(jī)床顯然無(wú)法適應(yīng)這些要求。同時(shí)，隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日益加劇，企業(yè)生產(chǎn)也迫切需要進(jìn)一步提高其生產(chǎn)效率，提高產(chǎn)品質(zhì)量及降低生產(chǎn)成本。一種新型的生產(chǎn)設(shè)備——數(shù)控機(jī)床就應(yīng)運(yùn)而生了。二、數(shù)控機(jī)床的發(fā)展簡(jiǎn)況

1952年，美國(guó)帕森斯公司和麻省理工學(xué)院研制成功了世界上第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床。半個(gè)世紀(jì)以來(lái)，數(shù)控技術(shù)得到了迅猛的發(fā)展，加工精度和生產(chǎn)效率不斷提高。數(shù)控機(jī)床的發(fā)展至今已經(jīng)歷了兩個(gè)階段和五代。第1代數(shù)控機(jī)床：1952年～1959年采用電子管元件構(gòu)成的專(zhuān)用數(shù)控裝置（NC）。第2代數(shù)控機(jī)床：從1959年開(kāi)始采用晶體管電路的NC系統(tǒng)。第3代數(shù)控機(jī)床：從1965年開(kāi)始采用小、中規(guī)模集成電路的NC系統(tǒng)。以上三代都是采用專(zhuān)用計(jì)算機(jī)的硬邏輯數(shù)控系統(tǒng)。裝有這類(lèi)數(shù)控系統(tǒng)的機(jī)床為硬件數(shù)控機(jī)床，簡(jiǎn)稱(chēng)NC機(jī)床。第4代數(shù)控機(jī)床：從1970年開(kāi)始采用大規(guī)模集成電路的小型通用電子計(jì)算機(jī)控制的系統(tǒng)（CNC）。第5代數(shù)控機(jī)床：從1974年開(kāi)始采用微型計(jì)算機(jī)控制的系統(tǒng)（MNC）。

三、數(shù)控機(jī)床的基本概念（一）數(shù)控機(jī)床的概念數(shù)控(NumericalControl，NC)數(shù)控是采用數(shù)字化信息對(duì)機(jī)床的運(yùn)動(dòng)及其加工過(guò)程進(jìn)行控制的方法，即硬件數(shù)控。2.數(shù)控技術(shù)（NumericalControlTechnology）采用數(shù)字控制的方法對(duì)某一工作過(guò)程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的技術(shù)。3.數(shù)控機(jī)床（NumericalControlMachineTools）

是采用數(shù)字控制技術(shù)對(duì)機(jī)床的加工過(guò)程進(jìn)行自動(dòng)控制的一類(lèi)機(jī)床。它是數(shù)控技術(shù)典型應(yīng)用的例子。國(guó)際信息處理聯(lián)盟定義:是一種裝了程序控制系統(tǒng)的機(jī)床4.數(shù)控系統(tǒng)（NumericalControlSystem）實(shí)現(xiàn)數(shù)字控制的裝置。5.計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)（ComputerNumericalControlCNC）以計(jì)算機(jī)為控制核心的數(shù)字控制系統(tǒng)，即軟件數(shù)控。6.計(jì)算機(jī)直接控制技術(shù)（DNC）（二）數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)加工精度高生產(chǎn)效率高減輕勞動(dòng)強(qiáng)度改善勞動(dòng)條件有利于生產(chǎn)管理四、數(shù)控機(jī)床技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)高速、高效加工高精密、超精密加工高可靠性工序復(fù)合化和復(fù)合加工智能化、網(wǎng)絡(luò)化、柔性化和集成化并聯(lián)機(jī)床技術(shù)1.高速、高效加工高速CPU芯片主軸高速化，采用電主軸采用全數(shù)字交流伺服機(jī)床動(dòng)、靜態(tài)性能的改善在分辨率為為1μm時(shí)時(shí)，快進(jìn)速速度達(dá)240m/min，可獲得得復(fù)雜型面面的精確加加工加速度達(dá)2g主軸轉(zhuǎn)速已已達(dá)200,000r/min換刀速度少少于1s2高精精密、超精精密加工提高機(jī)械的的制造和裝裝配精度；；采用高速插插補(bǔ)技術(shù)，，以微小程程序段實(shí)現(xiàn)現(xiàn)連續(xù)進(jìn)進(jìn)給，使使CNC控控制單位精精細(xì)化采用高分辨辨率位置檢檢測(cè)裝置，，提高位置置檢測(cè)精度度（日本交交流伺服電電機(jī)已有裝裝上1000000脈沖/轉(zhuǎn)的內(nèi)藏藏位置檢測(cè)測(cè)器，其位位置檢測(cè)精精度能達(dá)到到0.01μm/脈脈沖）位置伺服系系統(tǒng)采用前前饋控制與與非線(xiàn)性控控制等方法法采用反向間間隙補(bǔ)償、、絲桿螺距距誤差補(bǔ)償償和刀具誤誤差補(bǔ)償?shù)鹊燃夹g(shù)設(shè)備的熱變變形誤差補(bǔ)補(bǔ)償和空間間誤差的綜綜合補(bǔ)償技技術(shù)。研究究表明，綜綜合誤差補(bǔ)補(bǔ)償技術(shù)的的應(yīng)用可將將加工誤差差減少60％～80％。5.并并聯(lián)機(jī)床1）機(jī)床結(jié)結(jié)構(gòu)技術(shù)上上的突破性性進(jìn)展當(dāng)屬屬20世紀(jì)90年代中期問(wèn)問(wèn)世的并聯(lián)聯(lián)機(jī)床。并并聯(lián)機(jī)床是是機(jī)器人技技術(shù)、機(jī)床床結(jié)構(gòu)技術(shù)術(shù)、現(xiàn)代伺伺服驅(qū)動(dòng)技技術(shù)和數(shù)控控技術(shù)相結(jié)結(jié)合的產(chǎn)物物，被稱(chēng)為為“21世紀(jì)的機(jī)床床”傳統(tǒng)機(jī)床基基本上都遵遵循笛卡爾爾直角坐標(biāo)標(biāo)系的運(yùn)動(dòng)動(dòng)原理被設(shè)設(shè)計(jì)制造出出來(lái)，其結(jié)結(jié)構(gòu)為串聯(lián)聯(lián)結(jié)構(gòu)，存存在懸臂部部件，承受受很大彎矩矩和扭矩，，不容易獲獲得高的結(jié)結(jié)構(gòu)剛度。。另外，傳傳統(tǒng)機(jī)床組組成環(huán)節(jié)多多、結(jié)構(gòu)復(fù)復(fù)雜，形成成誤差迭加加，限制了了加工精度度和速度的的提高。2）我國(guó)自自主研發(fā)的的并聯(lián)機(jī)床床樣機(jī)3）并聯(lián)機(jī)機(jī)床的優(yōu)、、缺點(diǎn)及發(fā)發(fā)展熱點(diǎn)：：優(yōu)點(diǎn)：進(jìn)給速度快快；精度高；剛性好；加速度高；安裝、維修修方便。局限：工作空間小??；姿態(tài)能力差差；運(yùn)動(dòng)特性和和力特性非非線(xiàn)性。目前研究熱熱點(diǎn)：混聯(lián)機(jī)床。。五、數(shù)控機(jī)機(jī)床（系統(tǒng)統(tǒng)）分類(lèi)數(shù)控機(jī)床規(guī)規(guī)格繁多，，據(jù)不完全全統(tǒng)計(jì)已有有400多多個(gè)品種規(guī)規(guī)格?？梢砸园凑斩喾N種原則來(lái)進(jìn)進(jìn)行分類(lèi)。。但歸納起起來(lái)，常見(jiàn)見(jiàn)的是以下下面4種方方法來(lái)分類(lèi)類(lèi)的。1.按工工藝用途分分類(lèi)2.按運(yùn)運(yùn)動(dòng)軌跡分分類(lèi)3.按伺伺服系統(tǒng)的的控制方式式分類(lèi)4.按數(shù)數(shù)控裝置分分類(lèi)1.按按工藝用途途分類(lèi)一般數(shù)控機(jī)機(jī)床：車(chē)銑銑鏜鉆磨等等，功能與與通用機(jī)床床相似；但但是可以加加工復(fù)雜形形狀的零件件。數(shù)控加工中中心：在數(shù)數(shù)控銑、鏜鏜、鉆床的的基礎(chǔ)上增增加了自動(dòng)動(dòng)換刀裝置置。帶刀庫(kù)庫(kù)，一次裝裝夾后可完完成多工序序加工。多坐標(biāo)數(shù)控控機(jī)床：坐坐標(biāo)軸大于于3，能加加工復(fù)雜形形狀零件。。線(xiàn)切割機(jī)床床電火花機(jī)床床2.按按運(yùn)動(dòng)軌跡跡分類(lèi)點(diǎn)位控制數(shù)數(shù)控系統(tǒng)僅能實(shí)現(xiàn)刀刀具相對(duì)于于工件從一一點(diǎn)到另一一點(diǎn)的精確確定位運(yùn)動(dòng)動(dòng)；對(duì)軌跡不作作控制要求求；運(yùn)動(dòng)過(guò)程中中不進(jìn)行任任何加工。。適用范圍：：數(shù)控鉆床、、數(shù)控鏜床床、數(shù)控沖沖床和數(shù)控控測(cè)量機(jī)。。點(diǎn)位控制鉆孔加工工件刀具AB直線(xiàn)控制數(shù)數(shù)控系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)點(diǎn)位位控制數(shù)控控系統(tǒng)的功功能能實(shí)現(xiàn)沿平平行某個(gè)坐坐標(biāo)軸（如如X、Y、、Z）或兩兩軸等速的的方向進(jìn)行行加工；適用范圍：：數(shù)控車(chē)床、、數(shù)控鏜銑銑床、數(shù)控控加工中心心等。直線(xiàn)控制切削加工輪廓控制數(shù)數(shù)控系統(tǒng)輪廓控制(連續(xù)控制制)系統(tǒng)：：具有控制幾幾個(gè)進(jìn)給軸軸同時(shí)諧調(diào)調(diào)運(yùn)動(dòng)(坐坐標(biāo)聯(lián)動(dòng))，使工件件相對(duì)于刀刀具按程序序規(guī)定的軌軌跡和速度度運(yùn)動(dòng)，在在運(yùn)動(dòng)過(guò)程程中進(jìn)行連連續(xù)切削加加工的數(shù)控控系統(tǒng)。適用范圍：：數(shù)控車(chē)床、、數(shù)控銑床床、加工中中心等用于于加工曲線(xiàn)線(xiàn)和曲面的的機(jī)床?，F(xiàn)現(xiàn)代的數(shù)控控機(jī)床基本本上都是裝裝備的這種種數(shù)控系統(tǒng)統(tǒng)。工件刀具輪廓控制加工3.按聯(lián)動(dòng)軸數(shù)數(shù)分，2軸聯(lián)動(dòng)（（平面曲線(xiàn)線(xiàn)）3軸聯(lián)動(dòng)（（空間曲面面，球頭刀刀）4軸聯(lián)動(dòng)（（空間曲面面）5軸聯(lián)動(dòng)及及6軸聯(lián)動(dòng)動(dòng)（空間曲曲面）。。聯(lián)動(dòng)軸數(shù)越越多數(shù)控系系統(tǒng)的控制制算法就越越復(fù)雜。4.按按進(jìn)給伺服服系統(tǒng)的類(lèi)類(lèi)型分類(lèi)按數(shù)控系統(tǒng)統(tǒng)的進(jìn)給伺伺服子系統(tǒng)統(tǒng)有無(wú)位置置測(cè)量裝置置可分為開(kāi)環(huán)數(shù)控系系統(tǒng)和閉環(huán)數(shù)控系系統(tǒng)，在閉環(huán)數(shù)數(shù)控系統(tǒng)中中根據(jù)位置置測(cè)量裝置置安裝的位位置又可分分為全閉環(huán)和半閉環(huán)兩種。第二節(jié)數(shù)數(shù)控機(jī)床的的有關(guān)功能能規(guī)定一、數(shù)控機(jī)機(jī)床技術(shù)術(shù)術(shù)語(yǔ)（一）DNC（計(jì)計(jì)算機(jī)直接接控制技術(shù)術(shù)）由一臺(tái)計(jì)算算機(jī)控制一一臺(tái)或多臺(tái)臺(tái)數(shù)控機(jī)床床。（二）FMS（柔柔性制造系系統(tǒng)）1.柔性性制造單元元FMC：：由加工中中心（MC）與自動(dòng)動(dòng)交換工件件（AW、、APC））的裝置所所組成。2.核心心：柔性，，并不事先先固定哪一一臺(tái)機(jī)床加加工什么零零件，而是是根據(jù)需要要，由系統(tǒng)統(tǒng)調(diào)度由哪哪一臺(tái)機(jī)床床加工某一一零件。二、數(shù)控機(jī)機(jī)床的坐標(biāo)標(biāo)的運(yùn)動(dòng)方方向的規(guī)定定統(tǒng)一規(guī)定數(shù)數(shù)控機(jī)床坐坐標(biāo)軸及其其運(yùn)動(dòng)的方方向，可使使編程方便便，并使編編出的程序序?qū)ν?lèi)型型機(jī)床有通通用性。同同時(shí)也給維修和使用用帶來(lái)極大大的方便。。ISO和我國(guó)都擬擬定了命名名的標(biāo)準(zhǔn)。。+Z立、臥式數(shù)數(shù)控銑床+Z+X+Z+X+Y+Y+Z+X+Y立式5軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控銑床+Z+X+Y龍門(mén)數(shù)控銑銑床數(shù)控車(chē)床數(shù)控機(jī)床例例圖數(shù)控銑床數(shù)控鉆床加工中