第一章數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生和發(fā)展

第一章數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生和發(fā)展2023/12/28第一章數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生和發(fā)展§1-1數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生和發(fā)展一、概念數(shù)控機(jī)床：采用數(shù)字化信號對機(jī)床的運動及加工過程進(jìn)行控制的機(jī)床，稱為數(shù)控機(jī)床。計算機(jī)數(shù)控（CNC）：采用存儲程序的專用計算機(jī)來實現(xiàn)部分或全部基本數(shù)控功能，則稱為計算機(jī)數(shù)控。加工中心（MC）：具有刀庫、自動換刀裝置并能對工件進(jìn)行多工序加工的數(shù)控機(jī)床。第一章數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生和發(fā)展二、數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生和發(fā)展

2、發(fā)展1952年美國Parsons公司和MIT三坐標(biāo)數(shù)控立銑床1、產(chǎn)生機(jī)械產(chǎn)品的自身要求單件、多品種小批量零件約占80%以上第一章數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生和發(fā)展1955年數(shù)控機(jī)床進(jìn)入實用化階段-復(fù)雜曲面加工數(shù)控系統(tǒng)采用電子管元件-電子管時代1959年采用晶體管和印制板電路-第二代數(shù)控系統(tǒng)1965年出現(xiàn)小規(guī)模集成電路-第三代數(shù)控系統(tǒng)1970年出現(xiàn)小型計算機(jī)代替專用硬接線裝置-第四代數(shù)控系統(tǒng)（CNC系統(tǒng)）1974年以微處理為核心的數(shù)控系統(tǒng)-第五代數(shù)控系統(tǒng)（MNC系統(tǒng)）第一章數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生和發(fā)展3、我國1958年起步20世紀(jì)60年代末70年代初—研制出一些晶體管式數(shù)控系統(tǒng)20世紀(jì)80年代初1985年進(jìn)入實用階段1986—1990年數(shù)控機(jī)床大發(fā)展時期1991年300多種第一章數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生和發(fā)展原中捷友誼廠生產(chǎn)中國第一臺數(shù)控機(jī)床第一章數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生和發(fā)展三、數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢1、高可靠性提高元器件和系統(tǒng)的可靠性采用抗干擾技術(shù)，提高數(shù)控系統(tǒng)對環(huán)境的適應(yīng)能力使數(shù)控系統(tǒng)模塊化、通用化和標(biāo)準(zhǔn)化提高自診斷及保護(hù)功能2、高柔性化柔性：指機(jī)床適應(yīng)加工對象變化的能力3、高精度化利用數(shù)控系統(tǒng)的補(bǔ)償功能第一章數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生和發(fā)展采用高分辨率，高響應(yīng)性的絕對位置傳感技術(shù)提高數(shù)控機(jī)床機(jī)械本體中基礎(chǔ)大件的結(jié)構(gòu)剛性和熱穩(wěn)定性4、高速度化機(jī)械方面：提高切削速度和減少輔助時間數(shù)控系統(tǒng)：CPU錄像第一章數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生和發(fā)展5、復(fù)合化工序復(fù)合化功能復(fù)合化6、制造系統(tǒng)自動化FMC：柔性制造單元FMS：柔性制造系統(tǒng)錄像第一章數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生和發(fā)展第一章數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生和發(fā)展第一章數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生和發(fā)展第一章數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生和發(fā)展虛擬軸機(jī)床1—工作臺2—工件3—刀具4—主軸箱5—導(dǎo)桿6—立柱錄像第一章數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生和發(fā)展§1-2數(shù)控機(jī)床的工作原理及組成一、數(shù)控機(jī)床的工作原理數(shù)控機(jī)床零件加工的步驟：1、分析零件圖，確定加工方案，用規(guī)定代碼編程2、輸入數(shù)控裝置3、數(shù)控裝置對程序進(jìn)行譯碼、運算，向機(jī)床各伺服機(jī)構(gòu)和輔助控制裝置發(fā)信號—驅(qū)動—執(zhí)引—加工零件二、數(shù)控機(jī)床的組成

程序載體輸入裝置CNC裝置伺服系統(tǒng)機(jī)床本體位置反饋信號輔助動作信號第一章數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生和發(fā)展1、程序載體程序—包括加工零件所需的全部信息和刀具相對工件的位移信息。載體—穿孔紙帶、磁帶、磁盤（軟盤、硬盤、內(nèi)存RAM）2、輸入裝置作用：將程序載體內(nèi)有關(guān)加工的信息讀入CNC裝置穿孔紙帶—光電閱讀機(jī)磁帶—錄放機(jī)磁盤—驅(qū)動器和驅(qū)動卡MDI—手動輸入第一章數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生和發(fā)展3、CNC裝置4、伺服系統(tǒng)5、位置反饋系統(tǒng)作用：接收輸入裝置輸入的加工信息，完成數(shù)值計算、邏輯判斷、輸入輸出控制等功能。電動機(jī)速度控制單元測量反饋單元位置控制單元作用：將數(shù)控裝置發(fā)來的各種動作指令，轉(zhuǎn)化成機(jī)床移動部件的運動。第一章數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生和發(fā)展6、機(jī)床本體主運動系統(tǒng)進(jìn)給運動系統(tǒng)輔助部分（液壓、氣動、冷卻、潤滑）第一章數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生和發(fā)展§1-3數(shù)控機(jī)床的分類一、按加工工藝方法分類1、普通數(shù)控機(jī)床與普通機(jī)床的區(qū)別：加工復(fù)雜形狀的零件2、數(shù)控加工中心數(shù)控加工中心：帶有刀庫和自動換刀裝置的數(shù)控機(jī)床。與一般數(shù)控機(jī)床的區(qū)別：減少機(jī)床臺數(shù)，便于管理。減少定位誤差工序集中，減少輔助時間，提高生產(chǎn)率減少專用工夾具數(shù)量第一章數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生和發(fā)展第一章數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生和發(fā)展3、多坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床4、計算機(jī)群控（DNC）

讀帶機(jī)通用計算機(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存儲裝置CRT顯示及打印機(jī)特點：數(shù)控裝置控制的軸數(shù)較多，機(jī)床結(jié)構(gòu)也比較復(fù)雜。第一章數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生和發(fā)展五軸數(shù)控銑床第一章數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生和發(fā)展二、按控制運動方式分類特點：數(shù)控裝置只能控制點與點的精確定位兩相關(guān)位置之間的移動是先快后慢使用于鉆床、沖床、坐標(biāo)鏜床ZYX1、點位控制數(shù)控機(jī)床錄像第一章數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生和發(fā)展第一章數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生和發(fā)展2、直線控制數(shù)控機(jī)床特點：控制兩相關(guān)點的位置，還要控制兩相關(guān)點之間的移動速度和路線路線由與各個軸線平行的直線段組成使用于簡易數(shù)控車、數(shù)控鏜銑床、數(shù)控加工中心第一章數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生和發(fā)展第一章數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生和發(fā)展3、輪廓控制數(shù)控機(jī)床特點：數(shù)控裝置能夠同時對兩個或兩個以上的坐標(biāo)軸進(jìn)行連續(xù)控制加工復(fù)雜形狀零件使用于數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控磨床錄像第一章數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生和發(fā)展第一章數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生和發(fā)展三、按伺服系統(tǒng)的不同分類1、開環(huán)數(shù)控機(jī)床特點：沒有位置檢測反饋和校正控制裝置數(shù)控裝置發(fā)出信號的流程是單向的速度和加工精度低，其精度取決于伺服系統(tǒng)的性能成本低，適用于中、小型數(shù)控機(jī)床

數(shù)控裝置驅(qū)動電路步進(jìn)電動機(jī)工作臺指令脈沖齒輪箱=t360oi第一章數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生和發(fā)展2、閉環(huán)數(shù)控機(jī)床特點：e=0，工作臺停止檢測工作臺直線位移（檢測元件：感應(yīng)同步器、光柵）驅(qū)動元件：寬調(diào)速直流或交流伺服電機(jī)加工精度高，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價高，調(diào)試維修困難適用于精度要求高的大型和精密機(jī)床

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

測量裝置檢測元件測速元件第一章數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生和發(fā)展3、半閉環(huán)數(shù)控機(jī)床特點：檢測絲杠或電動機(jī)軸旋轉(zhuǎn)角位移角位移檢測元件：旋轉(zhuǎn)變壓器、脈沖編碼器、圓光柵等精度低于閉環(huán)系統(tǒng)系統(tǒng)調(diào)試較容易，穩(wěn)定性也較好

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

測量裝置檢測元件測速元件第一章數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生和發(fā)展四、按所用數(shù)控裝置類型分類1、硬件式數(shù)控機(jī)床（NC機(jī)床）組成：晶體管和集成電路特點：通用性、靈活性差，制造周期長、成本高2、軟件式數(shù)控機(jī)床（CNC機(jī)床）組成：采用小型或微型計算機(jī)，加上通用或?qū)Ｓ么笠?guī)模集成電路特點：很高柔性第一章數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生和發(fā)展五、按加工方式分類1、金屬切削類數(shù)控機(jī)床1）數(shù)控車床（NCLathe）。2）數(shù)控銑床（NCMillingMachine）。3）加工中心（MachineCenter）。4）數(shù)控鉆床（NCDrillingMachine）。5）數(shù)控鏜床（NCBoringMachine）。6）數(shù)控齒輪加工機(jī)床（NCGearHollingMachine）。7）數(shù)控平面磨床（NCSurfaceGrindingMachine）。第一章數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生和發(fā)展六、按功能方式分類高、中、低檔三類經(jīng)濟(jì)型數(shù)控：在我國指由單板機(jī)、單片機(jī)和步進(jìn)電動機(jī)組成數(shù)控系統(tǒng)和其它功能簡單、價格低的數(shù)控系統(tǒng)4、其它類型數(shù)控機(jī)床2、金屬成型類數(shù)控機(jī)床1）數(shù)控電火花加工機(jī)床（NCDiesinkingElectricDischargeMachine）。2）數(shù)控線切割機(jī)床（NCWireElectricDischargeMachine）。3）數(shù)控激光加工機(jī)床（NCLaserBeamMachine）。3、數(shù)控特種加工機(jī)床第一章數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生和發(fā)展數(shù)控剪板機(jī)第一章數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生和發(fā)展數(shù)控折彎機(jī)第一章數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生和發(fā)展數(shù)控電火花線切割機(jī)錄像第一章數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生和發(fā)展三坐標(biāo)測量機(jī)第一章數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生和發(fā)展§1-4數(shù)控機(jī)床的特點及適用范圍一、數(shù)控機(jī)床的特點1、加工精度高脈沖當(dāng)量誤差可由閉環(huán)系統(tǒng)加以控制制造精度能保證避免操作者的人為誤差2、對加工對象改型的適應(yīng)性強(qiáng)加工對象利用特殊指令實現(xiàn)加工改型為單件、小批量生產(chǎn)提供便利第一章數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生和發(fā)展3、加工生產(chǎn)率高主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給量的范圍大——節(jié)省機(jī)動時間移動部件的快速移動和定位均采用加速與減速措施——快進(jìn)、快退和定位時間少更換被加工零件時幾乎不需要重新調(diào)整機(jī)床——節(jié)省停機(jī)安裝調(diào)整時間加工精度比較穩(wěn)定——檢驗時間短工序的復(fù)合化——減少半成品周轉(zhuǎn)時間零件的加工時間=機(jī)動時間+輔助時間第一章數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生和發(fā)展4、減輕操作者的勞動強(qiáng)度5、良好的經(jīng)濟(jì)效益使用數(shù)控機(jī)床——節(jié)省劃線工時不需要手工制造模型、凸輪、鉆模板及其它工夾具——節(jié)省工藝裝備費用加工精度穩(wěn)定——減少廢品率一機(jī)多用——減少廠房面積——減少建廠投資成本6、有利于現(xiàn)代化管理第一章數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生和發(fā)展二、數(shù)控機(jī)床的不足