第一章数控机床的产生和发展.ppt

第一章数控机床概述,数控机床的产生和发展数控机床的工作原理和组成数控机床的分类数控机床的特点,1-1数控机床的产生和发展,一、概念数控机床：采用数字化信号对机床的运动及加工过程进行控制的机床，称为数控机床。计算机数控（CNC）：采用存储程序的专用计算机来实现部分或全部基本数控功能，则称为计算机数控。加工中心（MC）：具有刀库、自动换刀装置并能对工件进行多工序加工的数控机床。,二、数控机床的产生和发展,2、发展,1952年美国Parsons公司和MIT,三坐标数控立铣床,1、产生机械产品的自身要求单件、多品种小批量零件约占80%以上,1955年数控机床进入实用化阶段-复杂曲面加工数控系统采用电子管元件-电子管时代1959年采用晶体管和印制板电路-第二代数控系统1965年出现小规模集成电路-第三代数控系统1970年出现小型计算机代替专用硬接线装置-第四代数控系统（CNC系统）1974年以微处理为核心的数控系统-第五代数控系统（MNC系统）,3、我国,1958年起步20世纪60年代末70年代初研制出一些晶体管式数控系统20世纪80年代初1985年进入实用阶段19861990年数控机床大发展时期1991年300多种,原中捷友谊厂生产中国第一台数控机床,三、数控机床的发展趋势,1、高可靠性提高元器件和系统的可靠性采用抗干扰技术，提高数控系统对环境的适应能力使数控系统模块化、通用化和标准化提高自诊断及保护功能2、高柔性化柔性：指机床适应加工对象变化的能力3、高精度化利用数控系统的补偿功能,采用高分辨率，高响应性的绝对位置传感技术提高数控机床机械本体中基础大件的结构刚性和热稳定性4、高速度化,机械方面：提高切削速度和减少辅助时间数控系统：CPU,录像,5、复合化,工序复合化,功能复合化,6、制造系统自动化,FMC：柔性制造单元FMS：柔性制造系统,录像,虚拟轴机床1工作台2工件3刀具4主轴箱5导杆6立柱,录像,1-2数控机床的工作原理及组成,一、数控机床的工作原理数控机床零件加工的步骤：1、分析零件图，确定加工方案，用规定代码编程2、输入数控装置3、数控装置对程序进行译码、运算，向机床各伺服机构和辅助控制装置发信号驱动执引加工零件二、数控机床的组成,1、程序载体,程序包括加工零件所需的全部信息和刀具相对工件的位移信息。载体穿孔纸带、磁带、磁盘（软盘、硬盘、内存RAM）,2、输入装置,作用：将程序载体内有关加工的信息读入CNC装置,穿孔纸带光电阅读机,磁带录放机,磁盘驱动器和驱动卡,MDI手动输入,3、CNC装置,4、伺服系统,5、位置反馈系统,作用：接收输入装置输入的加工信息，完成数值计算、逻辑判断、输入输出控制等功能。,电动机速度控制单元测量反馈单元位置控制单元,作用：将数控装置发来的各种动作指令，转化成机床移动部件的运动。,6、机床本体,主运动系统,进给运动系统,辅助部分（液压、气动、冷却、润滑）,1-3数控机床的分类,一、按加工工艺方法分类1、普通数控机床与普通机床的区别：加工复杂形状的零件2、数控加工中心数控加工中心：带有刀库和自动换刀装置的数控机床。与一般数控机床的区别：减少机床台数，便于管理。减少定位误差工序集中，减少辅助时间，提高生产率减少专用工夹具数量,3、多坐标数控机床,4、计算机群控（DNC）,特点：数控装置控制的轴数较多，机床结构也比较复杂。,五轴数控铣床,二、按控制运动方式分类,特点：数控装置只能控制点与点的精确定位两相关位置之间的移动是先快后慢使用于钻床、冲床、坐标镗床,1、点位控制数控机床,录像,2、直线控制数控机床,特点：控制两相关点的位置，还要控制两相关点之间的移动速度和路线路线由与各个轴线平行的直线段组成使用于简易数控车、数控镗铣床、数控加工中心,3、轮廓控制数控机床,特点：数控装置能够同时对两个或两个以上的坐标轴进行连续控制加工复杂形状零件使用于数控车床、数控铣床、数控磨床,录像,三、按伺服系统的不同分类,1、开环数控机床,特点：没有位置检测反馈和校正控制装置数控装置发出信号的流程是单向的速度和加工精度低，其精度取决于伺服系统的性能成本低，适用于中、小型数控机床,2、闭环数控机床,特点：e=0，工作台停止检测工作台直线位移（检测元件：感应同步器、光栅）驱动元件：宽调速直流或交流伺服电机加工精度高，但结构复杂，造价高，调试维修困难适用于精度要求高的大型和精密机床,3、半闭环数控机床,特点：检测丝杠或电动机轴旋转角位移角位移检测元件：旋转变压器、脉冲编码器、圆光栅等精度低于闭环系统系统调试较容易，稳定性也较好,四、按所用数控装置类型分类,1、硬件式数控机床（NC机床）,组成：晶体管和集成电路特点：通用性、灵活性差，制造周期长、成本高,2、软件式数控机床（CNC机床）,组成：采用小型或微型计算机，加上通用或专用大规模集成电路特点：很高柔性,五、按加工方式分类,1、金属切削类数控机床,1）数控车床（NCLathe）。2）数控铣床（NCMillingMachine）。3）加工中心（MachineCenter）。4）数控钻床（NCDrillingMachine）。5）数控镗床（NCBoringMachine）。6）数控齿轮加工机床（NCGearHollingMachine）。7）数控平面磨床（NCSurfaceGrindingMachine）。,六、按功能方式分类,高、中、低档三类,经济型数控：在我国指由单板机、单片机和步进电动机组成数控系统和其它功能简单、价格低的数控系统,4、其它类型数控机床,2、金属成型类数控机床,1）数控电火花加工机床（NCDiesinkingElectricDischargeMachine）。2）数控线切割机床（NCWireElectricDischargeMachine）。3）数控激光加工机床（NCLaserBeamMachine）。,3、数控特种加工机床,数控剪板机,数控折弯机,数控电火花线切割机,录像,三坐标测量机,1-4数控机床的特点及适用范围,一、数控机床的特点,1、加工精度高脉冲当量误差可由闭环系统加以控制制造精度能保证避免操作者的人为误差,2、对加工对象改型的适应性强加工对象利用特殊指令实现加工改型为单件、小批量生产提供便利,3、加工生产率高,主轴转速和进给量的范围大节省机动时间移动部件的快速移动和定位均采用加速与减速措施快进、快退和定位时间少更换被加工零件时几乎不需要重新调整机床节省停机安装调整时间加工精度比较稳定检验时间短工序的复合化减少半成品周转时间,零件的加工时间=机动时间+辅助时间,4、减轻操作者的劳动强度,5、良好的经济效益,使用数控机床节省划线工时不需要手工制造模型、凸轮、钻模板及其它工夹具节省工艺装备费用加工精度稳定减少废品率一机多用减少厂房面积减少建厂投资成本,6、有利于现代化管理,二、数控机床的不足,1、提高了起始阶段的投资2、增加了电子设备的维护3、对操作人员的技术水平要求较高,三、数控机床的应用范围,1、单件、多品种、小批量的生产零件2、形状复杂，加工精度较高的零件3、需进行多种工序集中加工的零件4、价格昂贵、不允许报废的零件5、需要频繁改型的零件