《機(jī)械制造工藝》課件-第4次課 數(shù)控加工概述

3-1數(shù)控加工概述；3-2數(shù)控加工特點(diǎn)專業(yè)課程/項(xiàng)目化課程機(jī)械制造工藝機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)主講教師：萬(wàn)蘇文聯(lián)系郵箱：99099106@專業(yè)課程/項(xiàng)目化課程01第1章數(shù)控加工概述1.1數(shù)控技術(shù)與數(shù)控機(jī)床的基本概念

1.1.1數(shù)控技術(shù)的基本概念

數(shù)控技術(shù)，簡(jiǎn)稱數(shù)控（numericalcontrol,NC），是利用數(shù)字化信息對(duì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)及其加工過(guò)程進(jìn)行自動(dòng)控制的技術(shù)。用來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化信息控制的硬件和軟件的整體稱為數(shù)控系統(tǒng)，數(shù)控系統(tǒng)的核心是數(shù)控裝置。由于現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)一般都采用了計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制，因此數(shù)控技術(shù)也稱為計(jì)算機(jī)數(shù)控（computernumericalcontrol,CNC）技術(shù)，它是采用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)字程序控制的技術(shù)。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)三軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控銑床。半個(gè)世紀(jì)以來(lái)，數(shù)控技術(shù)得到了迅猛發(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6個(gè)時(shí)代。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)三軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控銑床1.1數(shù)控技術(shù)與數(shù)控機(jī)床的基本概念1)數(shù)控階段(1952年—1970年)早期人們用數(shù)字邏輯電路“搭”成一臺(tái)機(jī)床專用計(jì)算機(jī)作為數(shù)控系統(tǒng)，這就是硬件連接數(shù)控，簡(jiǎn)稱數(shù)控(NumericalControl，NC)。隨著電子元器件的發(fā)展，這個(gè)階段經(jīng)歷了3代，即1952年起的第一代——電子管數(shù)控機(jī)床、1959年起的第二代——晶體管數(shù)控機(jī)床、1965年起的第三代——中小規(guī)模集成電路數(shù)控機(jī)床。2)計(jì)算機(jī)數(shù)控階段(1970年至今)1970年，通用小型計(jì)算機(jī)已出現(xiàn)并投入成批生產(chǎn)，人們將它移植過(guò)來(lái)作為數(shù)控系統(tǒng)的核心部件，從此進(jìn)入計(jì)算機(jī)數(shù)控階段。這個(gè)階段也經(jīng)歷了3代，即1970年起的第四代—采用大規(guī)模集成電路的小型計(jì)算機(jī)數(shù)控機(jī)床、1974年的第五代——微型計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)、1990年起的第六代——基于工控PC機(jī)的通用CNC系統(tǒng)。1.1數(shù)控技術(shù)與數(shù)控機(jī)床的基本概念3)國(guó)際上數(shù)控技術(shù)最新技術(shù)水平從全球來(lái)看，德、美、日等國(guó)掌握了數(shù)控系統(tǒng)的領(lǐng)先技術(shù)。而在數(shù)控技術(shù)研究應(yīng)用領(lǐng)域主要有兩大陣營(yíng):一個(gè)是以法拉克(FANUC)、西門(mén)子(SIEMENS)為代表的專業(yè)數(shù)控系統(tǒng)廠商；另一個(gè)是以山崎馬扎克(MAZAK)、德瑪吉(DMG)為代表，自主開(kāi)發(fā)數(shù)控系統(tǒng)的大型機(jī)床制造商。4)國(guó)內(nèi)數(shù)控看華中，還有一段長(zhǎng)路要走2021年8月份國(guó)資委召開(kāi)會(huì)議，會(huì)議指出，要大力開(kāi)展科技創(chuàng)新，并把工業(yè)母機(jī)位列首位，可見(jiàn)國(guó)家對(duì)工業(yè)母機(jī)的重視程度不言而喻。其中工業(yè)母機(jī)里最為關(guān)鍵的就是高端數(shù)控，因此我們今天就一起來(lái)了解高端數(shù)控系統(tǒng)的龍頭企業(yè)--華中數(shù)控。陳吉紅說(shuō)：“對(duì)于數(shù)控系統(tǒng)這樣的戰(zhàn)略性高技術(shù)，靠花錢(qián)引進(jìn)是不能解決根本問(wèn)題，而盲目效仿國(guó)外也只能受制于人。唯一的出路就是走自主創(chuàng)新之路，用中國(guó)人自己的核心技術(shù)振興中國(guó)的數(shù)控產(chǎn)業(yè)?！?/p>

“國(guó)家要有自己的數(shù)控大腦，這是我們的使命?！笨萍际⒌淙A中科大數(shù)控系統(tǒng)研究中心主任陳吉紅1.1數(shù)控技術(shù)與數(shù)控機(jī)床的基本概念

1.1.2數(shù)控機(jī)床的基本概念數(shù)控機(jī)床是指采用了數(shù)控技術(shù)進(jìn)行控制的機(jī)床，數(shù)控機(jī)床是一個(gè)裝有程序控制的機(jī)床，該系統(tǒng)能夠處理加工程序，控制機(jī)床自動(dòng)完成各種加工運(yùn)動(dòng)和輔助運(yùn)動(dòng)。數(shù)控機(jī)床是數(shù)字控制機(jī)床（numericalcontrolmachinetool）的簡(jiǎn)稱，也稱NC機(jī)床和CNC機(jī)床。數(shù)控機(jī)床綜合應(yīng)用了計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制、伺服驅(qū)動(dòng)、精密測(cè)量、新型機(jī)械結(jié)構(gòu)等多方面的技術(shù)成果。數(shù)控機(jī)床的水平代表了當(dāng)今數(shù)控技術(shù)的性能、水平和發(fā)展方向。隨著機(jī)床數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床在機(jī)械制造業(yè)中的地位越來(lái)越重要。1.1數(shù)控技術(shù)與數(shù)控機(jī)床的基本概念1.1.3數(shù)控機(jī)床加工零件的基本工作過(guò)程如圖1.1所示，數(shù)控機(jī)床與普通機(jī)床最大的區(qū)別在于：普通機(jī)床是通過(guò)人工手動(dòng)操縱機(jī)床手柄，為進(jìn)給機(jī)構(gòu)提供所需進(jìn)給動(dòng)力；數(shù)控機(jī)床則是由數(shù)控加工程序控制機(jī)床進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，即把數(shù)控加工程序送人數(shù)控機(jī)床的“指揮中心”——數(shù)控系統(tǒng)，再通過(guò)一個(gè)使數(shù)控機(jī)床執(zhí)行運(yùn)動(dòng)的“操作中心”——伺服系統(tǒng)，從而帶動(dòng)進(jìn)給機(jī)構(gòu)使機(jī)床按數(shù)控加工程序的順序自動(dòng)加工。1.2數(shù)控機(jī)床的基本組成和工作原理數(shù)控機(jī)床的組成：輸入裝置、數(shù)控裝置、伺服系統(tǒng)、測(cè)量裝置和機(jī)床本體組成。13機(jī)床床體主軸箱數(shù)控系統(tǒng)

主軸

刀塔尾座Z軸X軸防護(hù)罩手輪1.2數(shù)控機(jī)床的基本組成和工作原理01數(shù)控加工特點(diǎn)1.5.1數(shù)控機(jī)床的加工特點(diǎn)數(shù)控機(jī)床與普通機(jī)床相比，具有以下特點(diǎn)。（1）適應(yīng)性強(qiáng)，高柔性。適應(yīng)性即所謂的柔性（flexible），是指數(shù)控機(jī)床隨生產(chǎn)對(duì)象變化而變化的適應(yīng)能力。這為復(fù)雜結(jié)構(gòu)零件的單件、小批量生產(chǎn)以及試制新產(chǎn)品提供了極大的方便。適應(yīng)性強(qiáng)是數(shù)控機(jī)床最突出的優(yōu)點(diǎn)，也是數(shù)控機(jī)床得以迅速發(fā)展的主要原因。（2）加工精度高、加工質(zhì)量穩(wěn)定數(shù)控機(jī)床本身的精度比普通機(jī)床高，一般數(shù)控機(jī)床的定位精度為±0.01mm，重復(fù)定位精度為±0.005mm，在加工過(guò)程中操作人員不參與操作，因此工件的加工精度全部由數(shù)控機(jī)床保證，消除了操作者的人為誤差；又因?yàn)閿?shù)控加工采用工序集中，減少了工件多次裝夾對(duì)加工精度的影響。所以工件的精度高，尺寸一致性好，質(zhì)量穩(wěn)定。1.5數(shù)控加工特點(diǎn)及應(yīng)用范圍（3）生產(chǎn)率高數(shù)控機(jī)床可有效地減少零件的加工時(shí)間和輔助時(shí)間。數(shù)控機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給量的調(diào)節(jié)范圍大，允許機(jī)床進(jìn)行大切削量的強(qiáng)力切削，從而有效地節(jié)省了加工時(shí)間。數(shù)控機(jī)床移動(dòng)部件在定位中均采用了加速和減速措施，并可選用很高的空行程運(yùn)動(dòng)速度，縮短了定位和非切削時(shí)間。對(duì)于復(fù)雜的零件可以采用計(jì)算機(jī)自動(dòng)編程，而零件又往往安裝在簡(jiǎn)單的定位夾緊裝置中，從而加速了生產(chǎn)準(zhǔn)備過(guò)程。尤其在使用加工中心時(shí)，工件只需一次裝夾就能完成多道工序的連續(xù)加工，減少了半成品的周轉(zhuǎn)時(shí)間，生產(chǎn)率的提高更為明顯。此外，數(shù)控機(jī)床能進(jìn)行重復(fù)性操作，尺寸一致性好，減少了次品率和檢驗(yàn)時(shí)間。（4）可以加工具有復(fù)雜型面的工件在數(shù)控機(jī)床上加工零件，零件的形狀主要取決于加工程序。因此只要能編寫(xiě)出程序，無(wú)論工件多么復(fù)雜都能加工。五軸聯(lián)動(dòng)的數(shù)控機(jī)床就能加工螺旋槳類復(fù)雜空間曲面。1.5數(shù)控加工特點(diǎn)及應(yīng)用范圍（5）良好的經(jīng)濟(jì)效益數(shù)控機(jī)床雖然設(shè)備昂貴，加工時(shí)分?jǐn)偟矫總€(gè)零件的設(shè)備折舊費(fèi)較高。但是在單件、小批量生產(chǎn)的情況下，由于使用數(shù)控機(jī)床可節(jié)省劃線工時(shí)，減少調(diào)整、加工和檢驗(yàn)時(shí)間，節(jié)省直接生產(chǎn)費(fèi)用。數(shù)控機(jī)床加工零件一般不需制作專用夾具，節(jié)省了工藝裝備費(fèi)用。因此數(shù)控機(jī)床可獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益。（6）有利于生產(chǎn)管理現(xiàn)代化使用數(shù)控機(jī)床加工零件，可預(yù)先精確估算出零件的加工時(shí)間以及所使用的刀具、夾具，可進(jìn)行規(guī)范化、現(xiàn)代化管理。數(shù)控機(jī)床使用數(shù)字信號(hào)與標(biāo)準(zhǔn)代碼為控制信息，易于實(shí)現(xiàn)加工信息的標(biāo)準(zhǔn)化，目前已與計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造(CAD/CAM)有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，是現(xiàn)代集成制造技術(shù)的基礎(chǔ)。1.5數(shù)控加工特點(diǎn)及應(yīng)用范圍1.5.2數(shù)控機(jī)床應(yīng)用范圍從數(shù)控機(jī)床加工的特點(diǎn)可以看出，數(shù)控機(jī)床加工的主要對(duì)象有以下幾個(gè)。(1)多品種、