《概论数控机床》PPT课件.ppt

1,1.1 数控机床的基本概念,第一章 概 论,是指采用数字控制技术对机床的加工过程进行自动控制的机床，是一种典型的光机电一体化加工设备。,是指采用数控技术的控制系统，能自动阅读输入载体上事先给定的数字值和指令，并对其进行编译处理，以达到自动地控制机床移动和加工零件的目的。,1. 数控机床,2. 数控系统,一、定义,2,主要采用电路的硬件和连线组成的数控系统称为硬件数控，简称NC。 主要采用计算机的硬件和软件组成，更加注重计算机软件控制功能的数控系统称为计算机数控，简称CNC。,3. 数控（NC）与计算机数控（CNC）,三、数控装置的主要技术指标,1控制轴数和联动轴数； 2脉冲当量（控制分辨率）； 3定位精度和重复精度； 4行程； 5主轴转速和调节范围；,3,6进给速度和调节范围； 7准备功能（G功能）； 8辅助功能（M功能）； 9. 自动加减速功能； 10. 开关量接口。,1.2 数控机床的产生与发展,第一代数控机床：1952年由美国帕森兹公司和麻省理工学院合作研制成功，使用电子管元件。中国58年生产。,第二代数控机床： 1959年，以美国耐克杜列克公司为代表，生产出了使用晶体管元件的数控机床。中国64年生产。,4,第三代数控机床： 1965年，出现了小规模集成电路。由于它体积小、功耗低，使数控系统的可靠性得以进一步提高。中国72年生产。,第四代数控机床： 1970年，在美国芝加哥国际机床展览会上，首次展出了一台以通用小型计算机作为数控装置的数控系统。中国78年生产。,第五代数控机床： 1974年开始出现的以微处理器为核心的数控系统。中国81年生产。,第六代数控机床： 1990年生产出了基于工控PC机的通用CNC系统。中国92年生产。,5,中档普及型数控机床的功能、性能和可靠性方面已具有较强的市场竞争力。但在中、高档数控机床方面，与国外一些先进产品相比，仍存在较大差距。以40号刀柄的中型加工中心为例说明：,二、我国数控机床的状况,表1 中型加工中心主要技术指标对比表,6,近年中国数控机床的产业化步伐正在以惊人的速度向前迈进！2003年全国数控机床产量达到36813台，销售产值37.9亿美元，同比增长47.73。 2003年中国机床市场消费额75.4亿美元)，为位居第2的德国市场消费额的1.72倍，预计今年将超过90亿美元，打破美国人创造的世界记录。并且在20年之内将保持遥遥领先于世界机床市场的位置。其结果：我国将成为世界机床生产、销售中心，世界机床制造商加速向中国转移。2010年左右有可能超过日本、德国，世界第一。,7,1.3 数控机床的组成和工作原理,一、组成,8,1. 加工程序,数控程序是把加工零件的所有运动、尺寸、工艺参数和辅助运动等加工信息，按规定的方法、格式和代码，所编制的程序。,2. 输入装置,其作用是将控制介质上的有关加工信息传递并存入控制系统内。 输入方式有键盘输入(MDI方式)和用计算机通信传输两种。,3. 数控系统,它是数控机床的核心，其功能是接受输入装置送来的脉冲信号，经过编译、运算和逻辑处理后，输出指令控制机床的各个部分进行规定的动作。,9,4. 伺服系统,6. 辅助控制装置,它是数控系统的执行部分。它接受数控装置的指令信息，经功率放大后，严格按指令信息要求驱动机床的运动部件，完成指令规定的运动。 伺服系统由伺服驱动电路和伺服驱动装置组成。,其作用是接受数控装置输出的主运动换向、变速、启停、刀具选择和交换等的指令信息，并发出控制辅助装置的指令。常用PLC作辅助控制装置。,5. 测量反馈装置,其作用是检测数控机床各坐标轴的位移值并反馈到数控装置中，以便进行比较和纠正误差。,10,7. 机床,由主传动装置、进给传动装置、床身、工作台和辅助装置组成。,二、工作原理,11,1.4 数控机床的分类,一、按控制系统的特点分类 1. 点位控制数控机床 其特点是在刀具相对工件的移动过程中，不进行切削加工，对定位过程中的运动轨迹没有严格要求，只要求实现从一坐标点到另一坐标点的精确定位。 点位控制数控机床主要有：数控坐标镗床、数控钻床、数控冲床等。,图1-3 点位控制数控机床的加工原理图,12,某些数控机床不仅要求具有准确定位的功能，而且要求从一点到另一点之间按直线移动进行切削加工，并能控制位移的速度。 直线控制数控机床主要有：简易数控铣床、数控车床等。一般情况下这些数控机床有两到三个可控轴，但同时控制轴数只有一个。,2. 直线控制数控机床,图1-4 直线控制数控机床的加工原理图,13,其特点是能同时控制两个或两个以上的坐标轴，可以加工曲线或曲面的机床。 该类机床主要有数控车床、数控铣床、数控磨床、加工中心、数控电加工机床等。,3. 轮廓控制数控机床,图1-5 轮廓控制数控机床的加工原理图,14,二 、按伺服系统分类,1. 开环伺服数控机床,这类数控机床不带位置检测反馈装置。开环控制的数控机床工作比较稳定，反应快，调试方便，维修简单，但控制精度低，这类数控机床多为经济型。,15,2. 闭环控制数控机床,这类数控机床带有位置检测反馈装置。位置检测装置安装在机床工作台上，用以检测机床工作台的实际运行位置，并与CNC装置的指令位置进行比较，用差值进行控制。,16,闭环控制系统的特点是：精度高、速度快、技术上要求高，成本较高。闭环控制系统的调试和维修比较复杂，其关键是系统的稳定性，系统调试不好容易产生振荡，所以在设计时必须对稳定性给予足够的重视。 闭环控制系统主要应用于一些精度要求较高的数控车床、镗铣床和加工中心等。,17,3. 半闭环控制数控机床,半闭环控制系统是将检测元件安装在电机或丝杠端部，检测角位移，其控制框图如下图所示。,18,由于闭环环路内不包括丝杠、螺母副及工作台，所以可以获得比较稳定的控制特性。其控制精度虽不如闭环控制系统，但调试比较方便，因此它广泛应用于中小型的CNC机床。,三、按照CNC装置的功能水平分类,按照数控机床的功能水平对数控机床进行分类，一般可以把数控机床分为高、中、低档三类 。 1. 分辨率和进给速度 分辨率为10m ，进给速度在815m/min为低档；分辨率为1m,进给速度在1524m/min为中档；分辨率为0.1m，进给速度在15100m/min为高档。,19,2. 伺服进给类型 采用开环、步进电机进给系统为低档；中高档则采用半闭环或闭环的直流伺服系统或交流伺服系统。,3. 联动轴数值 低档数控机床最多联动轴数为23轴，而中、高档则为35轴以上。 4. 通信功能 低档数控机床一般无通信功能。中档可以有RS-232或DNC（direct numerical control )接口。高档的还可以有MAP（ manufacturing automation protocol ）通信接口，具有联网功能。,20,5. 显示功能 低档的数控机床一般只有简单的数码管显示或简单的CRT字符显示。而中档数控机床则具有较齐全的CRT显示，不仅有字符显示，而且有图形显示，人机对话功能，自诊断等功能。高档数控机床还有三维图形显示。,6. 内置PLC 低档数控机床一般无内