數(shù)控機(jī)床概述(完整版)

*第四節(jié)第三節(jié)第二節(jié)第一節(jié)數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生與發(fā)展數(shù)控機(jī)床的組成與工作原理數(shù)控機(jī)床的分類數(shù)控系統(tǒng)的應(yīng)用范圍數(shù)控加工與傳統(tǒng)加工的比較第一節(jié)數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生與發(fā)展一、數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生及基本概念

數(shù)控機(jī)床是為滿足多品種、小批量的自動(dòng)化生產(chǎn)，從而出現(xiàn)的一種靈活的、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。

1．?dāng)?shù)控機(jī)床的產(chǎn)生

數(shù)字控制（NC）——借助數(shù)字、字符或其他符號(hào)對(duì)某一工作過程進(jìn)行可編程控制的自動(dòng)化方法。

數(shù)控技術(shù)——用數(shù)字量及字符發(fā)出指令并實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的技術(shù)。

數(shù)控系統(tǒng)——采用數(shù)字控制技術(shù)的控制系統(tǒng)。

計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)（CNC）——以計(jì)算機(jī)為核心的數(shù)控系統(tǒng)。

數(shù)控機(jī)床——采用數(shù)字控制技術(shù)對(duì)機(jī)床的加工過程進(jìn)行自動(dòng)控制的一類機(jī)床。

2．基本概念二、數(shù)控機(jī)床的發(fā)展及趨勢(shì)1．?dāng)?shù)控系統(tǒng)開放化的趨勢(shì)2．?dāng)?shù)控系統(tǒng)小型化的趨勢(shì)3．?dāng)?shù)控系統(tǒng)優(yōu)化人機(jī)交互方式的趨勢(shì)4．?dāng)?shù)控系統(tǒng)產(chǎn)品配套性的提高5．?dāng)?shù)控系統(tǒng)的智能化趨勢(shì)*第四節(jié)第三節(jié)第二節(jié)第一節(jié)數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生與發(fā)展數(shù)控機(jī)床的組成與工作原理數(shù)控機(jī)床的分類數(shù)控系統(tǒng)的應(yīng)用范圍第二節(jié)數(shù)控機(jī)床的組成與工作原理一、數(shù)控機(jī)床的組成計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)機(jī)床本體a）磁盤b）磁盤驅(qū)動(dòng)器c）串行通信卡d）網(wǎng)卡e）移動(dòng)硬盤f）U盤1．輸入/輸出裝置常用控制介質(zhì)及輸入輸出裝置

數(shù)控機(jī)床常用的CF卡及其組合

數(shù)控機(jī)床在進(jìn)行加工前，必須接收由操作人員輸入零件加工程序，然后機(jī)床根據(jù)輸入的程序進(jìn)行加工控制，從而加工出所需的零件。輸入/輸出裝置來完成零件加工程序或系統(tǒng)參數(shù)的輸入或輸出。2．操作裝置（1）顯示裝置（2）NC鍵盤（3）機(jī)床控制面板MCP（4）手持單元手持單元的外形操作裝置是操作人員與數(shù)控機(jī)床（系統(tǒng)）進(jìn)行交互的工具，主要由顯示裝置、NC鍵盤、機(jī)床控制面板（MCP）、狀態(tài)燈、手持單元等組成。FANUC系統(tǒng)操作裝置NC鍵盤顯示裝置機(jī)床控制面板MCP計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）裝置是計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)的核心。

主要作用：根據(jù)輸入的零件程序和操作指令進(jìn)行相應(yīng)的處理然后輸出控制命令到相應(yīng)的執(zhí)行部件，控制其動(dòng)作，加工出需要的零件。計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置3．計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置（CNC裝置或CNC單元）數(shù)控系統(tǒng)及相關(guān)產(chǎn)品(1)FANUC數(shù)控系統(tǒng)1)高可靠性的PowerMate0系列…2)普及型CNC0—D系列action:..3)全功能型的0—C系列:…4)高性價(jià)比的0i系列c5)具有網(wǎng)絡(luò)功能的超小型、超薄型CNC16i/18i/21i系列(2)SIEMENS數(shù)控系統(tǒng):…1)SIEMENS802S/C系列2)SIEMENS802D系列3)SIEMENS810D系列4)SIEMENS840D系列(3)FAGOR數(shù)控系統(tǒng)1)CNC8070系列action:…2)8055系列數(shù)控系統(tǒng)3)8040/8055—i標(biāo)準(zhǔn)系列4)

8040/8055—i/8055TCO/MCO系列5)8040/8055—i/8055TC/MC系列6)8025/8035系列(4)MITSUBISHI數(shù)控裝置1)MELDAS50系列2)MELDAS64系列…(5)華中數(shù)控系統(tǒng)1)“華中Ⅰ型”數(shù)控系統(tǒng)2)華中—2000型高性能數(shù)控系統(tǒng)

:..3)華中“世紀(jì)星”系列數(shù)控系統(tǒng)…2看一看：身邊常用的數(shù)控機(jī)床采用的數(shù)控系統(tǒng)有哪幾種?

伺服機(jī)構(gòu)是數(shù)控機(jī)床的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，由驅(qū)動(dòng)和執(zhí)行兩大部分組成。

4．伺服機(jī)構(gòu)a)伺服電動(dòng)機(jī)b)驅(qū)動(dòng)裝置伺服機(jī)構(gòu)5．檢測(cè)裝置實(shí)際位置速度參數(shù)測(cè)量元件電信號(hào)轉(zhuǎn)換反饋CNC裝置指令糾正誤差工作原理CNC機(jī)床開環(huán)（無檢測(cè)裝置）閉環(huán)（有檢測(cè)裝置）

開環(huán)數(shù)控機(jī)床的控制精度取決于步進(jìn)電動(dòng)機(jī)和絲杠的精度，閉環(huán)數(shù)控機(jī)床的精度取決于檢測(cè)裝置的精度。按有無檢測(cè)裝置可分為開環(huán)和閉環(huán)a)光柵b)光電編碼器檢測(cè)裝置6．可編程控制器

可編程控制器（ProgrammableLogicController，縮寫PLC）是一種以微處理器為基礎(chǔ)的通用型自動(dòng)控制裝置?？删幊炭刂破鳎≒LC）

用于數(shù)控機(jī)床的PLC一般分為兩類：內(nèi)裝型（集成型）PLC和通用型（獨(dú)立型）PLC。

PLC的功能:(1)接受CNC裝置的控制代碼M(輔助功能)、S(主軸功能)、T(刀具功能)等順序動(dòng)作信息,對(duì)其進(jìn)行譯碼,轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)，一方面，控制主軸單元實(shí)現(xiàn)主軸轉(zhuǎn)速控制；另一方面，它控制輔助裝置完成機(jī)床相應(yīng)的開關(guān)動(dòng)作。(2)接受機(jī)床控制面板和機(jī)床側(cè)的輸入/輸出信號(hào)，一部分信號(hào)直接控制機(jī)床的動(dòng)作，另一部分信號(hào)送往CNC裝置，經(jīng)其處理后，輸出指令控制CNC系統(tǒng)的工作狀態(tài)和機(jī)床的動(dòng)作。

機(jī)床本體是數(shù)控機(jī)床的主體，是數(shù)控系統(tǒng)的被控對(duì)象，是實(shí)現(xiàn)制造加工的執(zhí)行部件。機(jī)床本體主運(yùn)動(dòng)部件進(jìn)給運(yùn)動(dòng)部件支撐件特殊裝置輔助裝置7．機(jī)床本體8．?dāng)?shù)控機(jī)床組成舉例（1）數(shù)控車床的組成典型數(shù)控車床的機(jī)械結(jié)構(gòu)

帶有刀庫、動(dòng)力刀具、C軸控制的數(shù)控車床通常稱為車削中心。車削中心

（2）數(shù)控銑床/加工中心的組成加工中心最先是在鏜銑類機(jī)床上發(fā)展起來的，所以稱為鏜銑類加工中心，簡(jiǎn)稱加工中心。加工中心的組成它由床身、立柱和工作臺(tái)等大件組成，是加工中心的基礎(chǔ)構(gòu)件基礎(chǔ)部件主軸組件計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置它由主軸箱、主軸電動(dòng)機(jī)、主軸和主軸軸承等零件組成。是切削加工的功率輸出部件。其結(jié)構(gòu)優(yōu)劣對(duì)加工中心的性能有很大影響。單臺(tái)加工中心的數(shù)控裝置由CNC裝置、可編程控制器、伺服驅(qū)動(dòng)裝置以及電動(dòng)機(jī)等組成。自動(dòng)換刀裝置它由刀庫、機(jī)械手和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)等部件組成。

刀庫是存放加工過程所使用的全部刀具的裝置。刀庫有盤式、鼓式和鏈?zhǔn)降榷喾N形式。當(dāng)需要換刀時(shí)，根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)的指令，由機(jī)械手(或通過別的方式)將刀具從刀庫中取出并裝入主軸中。機(jī)械手的結(jié)構(gòu)有多種形式,如單臂式、雙臂式、回轉(zhuǎn)式和軌道式等。自動(dòng)托盤更換系統(tǒng)輔助系統(tǒng)包括冷卻、潤(rùn)滑、排屑、防護(hù)、液壓和隨機(jī)檢測(cè)系統(tǒng)等部分。自動(dòng)托盤更換系統(tǒng)想一想：自動(dòng)托盤更換系統(tǒng)的作用是什么?二、數(shù)控機(jī)床的工作原理數(shù)控機(jī)床的工作原理CNC系統(tǒng)對(duì)零件程序的處理流程：三、數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)加工精度高加工質(zhì)量穩(wěn)定自動(dòng)化程度高調(diào)試和維修較復(fù)雜特點(diǎn)適合加工復(fù)雜

形面的零件AddYourText適應(yīng)性強(qiáng)tAddYourTextAddYourTextAddYourText加工生產(chǎn)率高一機(jī)多用有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化價(jià)格較貴*第四節(jié)第三節(jié)第二節(jié)第一節(jié)數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生與發(fā)展數(shù)控機(jī)床的組成與工作原理數(shù)控機(jī)床的分類數(shù)控系統(tǒng)的應(yīng)用范圍一、按工藝用途分類（1）按數(shù)控系統(tǒng)的功能分類：其功能及特點(diǎn)見表1—7立式數(shù)控車床

臥式數(shù)控車床立式數(shù)控銑床臥式數(shù)控銑床

第三節(jié)數(shù)控機(jī)床的分類及應(yīng)用

1．一般數(shù)控機(jī)床最普通的數(shù)控機(jī)床有鉆床、車床、銑床、鏜床、磨床和齒輪加工機(jī)床。(2)按主軸的配置形式分類1)臥式數(shù)控車床。主軸軸線處于水平位置的數(shù)控車床。2)立式數(shù)控車床。主軸軸線處于垂直位置的數(shù)控車床。(3)按數(shù)控系統(tǒng)控制的軸數(shù)分類1)兩軸控制的數(shù)控車床。只有一個(gè)回轉(zhuǎn)刀架，可實(shí)現(xiàn)兩坐標(biāo)軸控制。2)四軸控制的數(shù)控車床。有兩個(gè)獨(dú)立的回轉(zhuǎn)刀架，可實(shí)現(xiàn)四坐標(biāo)軸控制。(4)按布局分類數(shù)控車床按布局不同分為臥式數(shù)控車床和立式數(shù)控車床。按數(shù)控系統(tǒng)功能分類見表1-71)各種卡盤式臥式數(shù)控車床的特點(diǎn)及適用范圍表1-8。2)各種棒料式臥式數(shù)控車床的特點(diǎn)及適用范圍見表1-9。3)數(shù)控臥式專門化車床。鏜床、磨床和齒輪加工機(jī)床的結(jié)構(gòu)。

加工中心是在一般數(shù)控機(jī)床上加裝一個(gè)刀庫和自動(dòng)換刀裝置，構(gòu)成一種帶自動(dòng)換刀裝置的數(shù)控機(jī)床。

2．?dāng)?shù)控加工中心加工中心種類較多，具體如下表：立式加工中心(1)立式加工中心立式加工中心的主軸軸線為垂直設(shè)置。多為固定立柱式。適用于加工盤類、模具類零件。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，占地面積小，價(jià)格低，配備各種附件后可進(jìn)行大部分工件的加工。加工大型的零件時(shí)常采用龍門加工中心。大型龍門加工中心臥式加工中心(2)臥式加工中心臥式加工中心是指主軸軸線水平設(shè)置的加工中心,分為固定立柱式或固定工作臺(tái)式。最適合加工箱體類工件。五面加工中心(3)五面加工中心五面加工中心兼具立式加工中心和臥式加工中心的功能,工件一次裝夾后能完成除安裝面外的所有側(cè)面和頂面等五個(gè)面的加工。五面加工中心的布局形式并聯(lián)數(shù)控機(jī)床(4)六桿/三桿數(shù)控機(jī)床(并聯(lián)數(shù)控機(jī)床)六桿數(shù)控機(jī)床又稱虛擬軸機(jī)床，該數(shù)控機(jī)床由基座與運(yùn)動(dòng)平臺(tái)及其間的六根可伸縮桿件組成,并由伺服電動(dòng)機(jī)和滾珠絲杠按數(shù)控指令實(shí)現(xiàn)伸縮運(yùn)動(dòng),使運(yùn)動(dòng)平臺(tái)帶著主軸部件做任意軌跡的運(yùn)動(dòng)。G系列六桿加工中心及其主軸結(jié)構(gòu)與加工示意圖a)加工中心示意圖b)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)與主軸部件示意圖c)主軸加工的三維示意圖典型的六桿數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)及加工示意圖并聯(lián)加工中心的應(yīng)用。二、按加工路線分類

1．點(diǎn)位控制機(jī)床

刀具與工件相對(duì)移動(dòng)時(shí)，只控制從一點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到另一點(diǎn)的準(zhǔn)確性，而不考慮兩點(diǎn)之間的路徑和方向。

2．直線控制機(jī)床

刀具與工件相對(duì)移動(dòng)時(shí)，除控制從起點(diǎn)刀終點(diǎn)的準(zhǔn)確定位外，還要保證平行于坐標(biāo)軸的直線切削運(yùn)動(dòng)。

3．輪廓控制機(jī)床

刀具與工件相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，能對(duì)兩個(gè)或兩個(gè)以上坐標(biāo)軸的運(yùn)動(dòng)同時(shí)進(jìn)行控制。

三、按可控制聯(lián)動(dòng)的坐標(biāo)軸數(shù)分類

數(shù)控機(jī)床可控制聯(lián)動(dòng)的坐標(biāo)軸數(shù)是指數(shù)控裝置控制幾個(gè)伺服電動(dòng)機(jī)同時(shí)驅(qū)動(dòng)機(jī)床移動(dòng)部件運(yùn)動(dòng)的坐標(biāo)軸數(shù)目?？臻g平面和曲面的數(shù)控加工1．兩坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)

數(shù)控機(jī)床能同時(shí)控制兩個(gè)坐標(biāo)軸聯(lián)動(dòng)，即數(shù)控裝置同時(shí)控制X和Z方向運(yùn)動(dòng)，可用于加工各種曲線輪廓的回轉(zhuǎn)體類零件。數(shù)控機(jī)床能同時(shí)控制三個(gè)坐標(biāo)軸聯(lián)動(dòng)，此時(shí)，銑床稱為三坐標(biāo)數(shù)控銑床，可用于加工曲面零件。2．三坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)3．兩軸半坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床本身有三個(gè)坐標(biāo)能作三個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)，但控制裝置只能同時(shí)控制兩個(gè)坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)，而第三個(gè)坐標(biāo)只能作等距周期移動(dòng)。

4．多坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)

能同時(shí)控制四個(gè)以上坐標(biāo)軸聯(lián)動(dòng)的數(shù)控機(jī)床，多坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、精度要求高、程序編制復(fù)雜，主要應(yīng)用于加工形狀復(fù)雜的零件?？匆豢矗荷磉叧Ｓ玫臄?shù)控機(jī)床是幾軸聯(lián)動(dòng)的?六軸聯(lián)動(dòng)加工中心五軸聯(lián)動(dòng)銑床加工曲面形狀零件四、按控制方式分類開環(huán)控制數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)中沒有檢測(cè)反饋裝置，不檢測(cè)運(yùn)動(dòng)的實(shí)際位置，沒有位置反饋信號(hào)。指令信息在控制系統(tǒng)中單方向傳送，不反饋。

1．開環(huán)控制數(shù)控機(jī)床2．全閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床

安裝在工作臺(tái)上的檢測(cè)元件將工作臺(tái)實(shí)際位移量反饋到計(jì)算機(jī)中，與所要求的位置指令進(jìn)行比較，用比較的差值進(jìn)行控制，直到差值消除為止。3．半閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床

半閉環(huán)控制系統(tǒng)采用轉(zhuǎn)角位移檢測(cè)元件，測(cè)出伺服電動(dòng)機(jī)或絲杠的轉(zhuǎn)角，推算出工作臺(tái)的實(shí)際位移量，反饋到計(jì)算機(jī)中進(jìn)行位置比較，用比較的差值進(jìn)行控制。五、其他分類方式1．按加工方式（1）金屬切削類數(shù)控機(jī)床

數(shù)控車床加工中心數(shù)控鉆床數(shù)控磨床

數(shù)控鏜床（2）金屬成形類數(shù)控機(jī)床