數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生和發(fā)展課件

第一節(jié)數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生和發(fā)展第二節(jié)數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)及應(yīng)用范圍第三節(jié)數(shù)控機(jī)床的組成和工作原理第四節(jié)數(shù)控機(jī)床的分類第一章數(shù)控機(jī)床概述第一節(jié)數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生和發(fā)展第二節(jié)數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)及應(yīng)用范圍1一、數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生科學(xué)技術(shù)和社會(huì)生產(chǎn)的不斷發(fā)展，對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)率提出了越來越高的要求，迫切需要一種靈活的、通用的、能夠適應(yīng)產(chǎn)品頻繁變化的柔性自動(dòng)化機(jī)床。數(shù)字控制(NumericalControl，簡(jiǎn)稱NC或數(shù)控)機(jī)床，就是在這樣的背景下誕生與發(fā)展起來的。它極其有效地解決了上述一系列矛盾，為單件、小批生產(chǎn)的精密復(fù)雜零件提供了自動(dòng)化加工手段。第一節(jié)數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生和發(fā)展數(shù)控機(jī)床一、數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生科學(xué)技術(shù)和社會(huì)生產(chǎn)的不斷發(fā)展，對(duì)機(jī)械產(chǎn)2計(jì)算機(jī)數(shù)控(ComputerNumericalControl，簡(jiǎn)稱CNC)系統(tǒng)有許多優(yōu)點(diǎn)：(1)柔性好(2)功能強(qiáng)(3)可靠性高(4)易于實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化二、計(jì)算機(jī)數(shù)控ＣＮＣ計(jì)算機(jī)數(shù)控(ComputerNumericalC3三、數(shù)控機(jī)床和數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床及其數(shù)控系統(tǒng)，目前大致向以下幾個(gè)方面發(fā)展。(一)高速、高精度化(二)提高數(shù)控系統(tǒng)的可靠性(三)CNC系統(tǒng)的智能化(四)具有更高的通信功能三、數(shù)控機(jī)床和數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床及其數(shù)控系統(tǒng)，目4四、機(jī)械制造系統(tǒng)的發(fā)展

(一)柔性制造單元(FMC)1．配有機(jī)器人的FMC圖1－1中，加工中心3上的工件2，由機(jī)器人1來裝卸，加工完畢的工件放在工件架上。監(jiān)控器4協(xié)調(diào)加工中心和機(jī)器人的動(dòng)作。1—機(jī)器人2—工件3—加工中心4—監(jiān)控器四、機(jī)械制造系統(tǒng)的發(fā)展(一)柔性制造單元(FMC)52．配有托盤交換系統(tǒng)構(gòu)成的FMC圖1－2是由加工中心和托盤交換系統(tǒng)構(gòu)成的FMC。2．配有托盤交換系統(tǒng)構(gòu)成的FMC圖1－2是由加工中6(二)柔性制造系統(tǒng)(FMS)

柔性制造系統(tǒng)是一個(gè)由中央計(jì)算機(jī)控制的自動(dòng)化制造系統(tǒng)，是由一個(gè)傳輸系統(tǒng)聯(lián)系起來的一些設(shè)備(通常是具有換刀裝置的數(shù)控機(jī)床或加工中心)。柔性制造系統(tǒng)由加工系統(tǒng)、物料輸送系統(tǒng)和信息系統(tǒng)組成?，F(xiàn)分別介紹如下：(二)柔性制造系統(tǒng)(FMS)7

1．加工系統(tǒng)加工系統(tǒng)中的自動(dòng)化加工設(shè)備通常由5～10臺(tái)數(shù)控機(jī)床和加工中心組成，它們都帶有刀具庫，并具有自動(dòng)換刀裝置。

2．物料輸送系統(tǒng)物料輸送系統(tǒng)主要是工件和刀具的輸送。

3．信息系統(tǒng)信息控制系統(tǒng)的主要功能是：識(shí)別進(jìn)入系統(tǒng)的工件，選擇相應(yīng)的數(shù)控加工程序，根據(jù)不同工件和不同的加工內(nèi)容，使工件按不同順序通過相應(yīng)的機(jī)床進(jìn)行加工；當(dāng)工件改變時(shí)，上述內(nèi)容又能自動(dòng)地作相應(yīng)地改變。1．加工系統(tǒng)加工系統(tǒng)中的自動(dòng)化加工設(shè)備通常由5～10臺(tái)8(三)計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)

計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)就是用計(jì)算機(jī)通過信息集成實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化的生產(chǎn)制造，以求得企業(yè)的總體效益。CIMS通常由管理信息系統(tǒng)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造工程設(shè)計(jì)自動(dòng)化系統(tǒng)、制造自動(dòng)化系統(tǒng)、質(zhì)量保證系統(tǒng)以及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)等六個(gè)分系統(tǒng)組成，它們之間的關(guān)系，如圖1－3所示。(三)計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)9數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生和發(fā)展課件10一、數(shù)控機(jī)床的優(yōu)點(diǎn)1．對(duì)加工對(duì)象改型的適應(yīng)性強(qiáng)2．加工精度高3．加工生產(chǎn)率高4．減輕操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度5．良好的經(jīng)濟(jì)效益6．有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化第二節(jié)數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)及應(yīng)用范圍一、數(shù)控機(jī)床的優(yōu)點(diǎn)1．對(duì)加工對(duì)象改型的適應(yīng)性強(qiáng)第二節(jié)數(shù)控11二、數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用范圍數(shù)控機(jī)床通常最適合加工具有以下特點(diǎn)的零件：(1)多品種小批量生產(chǎn)的零件(2)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的零件(3)需要頻繁改型的零件(4)價(jià)值昂貴、不允許報(bào)廢的關(guān)鍵零件(5)需要最短生產(chǎn)周期的急需零件二、數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用范圍數(shù)控機(jī)床通常最適合加工具有以下特點(diǎn)的零12數(shù)控機(jī)床是一種利用數(shù)控技術(shù)，按照事先編好的程序?qū)崿F(xiàn)動(dòng)作的機(jī)床。它由程序載體、輸入裝置、CNC單元、伺服系統(tǒng)、位置反饋系統(tǒng)和機(jī)床機(jī)械部件構(gòu)成(圖1－6、圖1－7)。第三節(jié)數(shù)控機(jī)床的組成和工作原理一、數(shù)控機(jī)床的組成數(shù)控機(jī)床是一種利用數(shù)控技術(shù)，按照事先編好的程序?qū)崿F(xiàn)動(dòng)作的13數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生和發(fā)展課件14數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生和發(fā)展課件15二、數(shù)控機(jī)床的工作原理

在數(shù)控機(jī)床上加工零件通常經(jīng)過以下幾個(gè)步驟：

1)根據(jù)加工零件的圖樣與工藝方案，用規(guī)定的代碼和程序格式編寫程序單，并把它記錄在載體上；2)把程序載體上的程序通過輸入裝置輸入到CNC單元中去；3)CNC單元將輸入的程序經(jīng)過處理之后，向機(jī)床各個(gè)坐標(biāo)的伺服系統(tǒng)發(fā)出信號(hào)；二、數(shù)控機(jī)床的工作原理在數(shù)控機(jī)床上加工零件通常經(jīng)過以下幾164)伺服系統(tǒng)根據(jù)CNC單元發(fā)出的信號(hào)，驅(qū)動(dòng)機(jī)床的運(yùn)動(dòng)部件，并控制必要的輔助操作；5)通過機(jī)床機(jī)械部件帶動(dòng)刀具與工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，加工出要求的工件；6)檢測(cè)機(jī)床的運(yùn)動(dòng)，并通過反饋裝置反饋給CNC單元，以減小加工誤差。4)伺服系統(tǒng)根據(jù)CNC單元發(fā)出的信號(hào)，驅(qū)動(dòng)機(jī)床的運(yùn)動(dòng)部17三、數(shù)控系統(tǒng)的主要工作過程

數(shù)控系統(tǒng)的主要任務(wù)是進(jìn)行刀具和工件之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的控制，圖1－8初步描繪了數(shù)控系統(tǒng)的主要工作過程。三、數(shù)控系統(tǒng)的主要工作過程數(shù)控系統(tǒng)的主要任務(wù)是進(jìn)行刀具和18一、按控制系統(tǒng)的特點(diǎn)分類1．點(diǎn)位控制數(shù)控機(jī)床

對(duì)于一些孔加工用數(shù)控機(jī)床，只要求獲得精確的孔系坐標(biāo)定位精度(圖1－9)，而不管從一個(gè)孔到另外一個(gè)孔是按照什么軌跡運(yùn)動(dòng)。第四節(jié)數(shù)控機(jī)床的分類一、按控制系統(tǒng)的特點(diǎn)分類1．點(diǎn)位控制數(shù)控機(jī)床第四節(jié)數(shù)192．直線控制數(shù)控機(jī)床

某些數(shù)控機(jī)床不僅要求具有準(zhǔn)確定位的功能，而且要求從一點(diǎn)到另一點(diǎn)之間按直線移動(dòng)，并能控制位移的速度(圖1－10)。2．直線控制數(shù)控機(jī)床203．輪廓控制的數(shù)控機(jī)床

更多的數(shù)控機(jī)床具有輪廓控制的功能(圖1－11)，即可以加工具有曲線或者曲面的零件。3．輪廓控制的數(shù)控機(jī)床21二、按執(zhí)行機(jī)構(gòu)的伺服系統(tǒng)類型分類

1．開環(huán)伺服系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床

這類機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)將零件的程序處理后，輸出數(shù)字指令信號(hào)給伺服系統(tǒng)，驅(qū)動(dòng)機(jī)床運(yùn)動(dòng)，沒有來自位置傳感器的反饋信號(hào)，如圖1－15所示。二、按執(zhí)行機(jī)構(gòu)的伺服系統(tǒng)類型分類1．開環(huán)伺服系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床222．閉環(huán)伺服系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床

這類機(jī)床可以接受插補(bǔ)器的指令，而且隨時(shí)接受工作臺(tái)測(cè)得的實(shí)際位置反饋信號(hào)，根據(jù)其差值不斷進(jìn)行誤差修正，如圖1－16所示。2．閉環(huán)伺服系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床233．半閉環(huán)伺服系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床這種系統(tǒng)的閉環(huán)環(huán)路內(nèi)不包括絲杠、螺母副及工作臺(tái)，因此可以獲得穩(wěn)定的控制特性，如圖1－17所示。3．半閉環(huán)伺服系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床24三、按加工方式分類

(1)金屬切削類數(shù)控機(jī)床如數(shù)控車床、加工中心、數(shù)控鉆床、數(shù)控磨床、數(shù)控鏜床等。

(2)金屬成型類數(shù)控機(jī)床如數(shù)控折彎機(jī)、數(shù)控彎管機(jī)、數(shù)控回轉(zhuǎn)頭壓力機(jī)等。

(3)數(shù)控特種加工機(jī)床如數(shù)控線切割機(jī)床、數(shù)控電火花加