第一章 数控加工概述PPT课件

数控加工技术 课程 授课教师 王全景院系 机电工程学院机制教研室电话 mai wqj338 道虽迩 不行不至 事虽小 不为不成 荀子 修身 播种行为就收获习惯 播种习惯就收获性格 播种性格就收获命运 社会急需的数控加工人才类型 1 机床操作2 工艺设计与编程 维修3 机床操作 工艺设计与编程 维修及数控改造 管理 金领 银领 蓝领 数控加工技术 课程 数控加工技术 课程教学大纲 数控加工技术 课程教学设计一栏表 数控加工技术 课程学习指南 数控加工技术 课程教学进度表 数控加工技术 课程总体内容 第一章数控加工概述第二章数控机床加工程序的编制第三章计算机数控 CNC 系统第四章数控机床的伺服系统及位置检测第五章数控机床的机械结构 箱体类零件 复杂曲面 异形件 如何加工出来 平面轮廓加工 空间曲面零件加工 孔系加工 轴类零件加工 如何加工 如何加工出来 认知 卧式数控车床 立式数控车床 立式数控铣床 卧式数控铣床 龙门数控铣床 立式加工中心 卧式数控加工中心 动梁式龙门数控铣床 五面体龙门数控铣床 工作台回转的立式五轴加工中心 系统基本轴 X Y Z轴回转轴 C轴 360度 A轴 30 120度 系统基本轴 X Y Z轴回转轴 C轴 360度 B轴 90度 主轴回转和主轴回转的立式五轴加工中心 多功能卧式镗铣加工中心 C轴 一般为 90度回转 B轴 0 360度回转 并联数控机床 电火花线切割机床 第一章数控加工概述 基本要求 掌握数控加工相关的基本概念 数控机床的基本组成 工作原理 特点 分类及应用范围 了解数控技术与数控加工技术的现状和发展趋势 重点与难点 数控机床的组成 工作原理 分类及应用范围 第一节数控机床的产生与发展 了解 第二节数控加工的原理 重点 第三节数控机床的组成 特点及应用范围 重点 第四节数控机床的分类 重点 第五节典型数控系统介绍 了解 3 时间 194719521958197021世纪 第一节数控机床的产生与发展 数字控制技术 简称数控 NumericalControl NC 用数字化信号进行控制的一种自动化加工技术 数控机床 利用数控技术 按照事先编好的的程序实现动作的机床 1 原因 社会生产发展 军备竞赛的产物 2 目的 解决单件 中小批量精密复杂零件的加工问题 第1代数控机床 1952年 1959年采用电子管元件构成的专用数控装置 NC 第2代数控机床 从1959年开始采用晶体管电路的NC系统 第3代数控机床 从1965年开始采用小 中规模集成电路的NC系统 硬线数控 NC 计算机数控 CNC 4 数控机床的发展历程 第一节数控机床的产生与发展 第4代数控机床 从1970年开始采用大规模集成电路的小型通用电子计算机控制的系统 CNC 第5代数控机床 从1974年开始采用微型计算机控制的系统 MNC 第6代数控机床 1990年第六代 基于PC 国外称为PC BASED 1990年后 高速加工 纳米制造 数控加工的概念 数控加工是根据被加工零件的图样和工艺要求 编制成以代码表示的程序输入到机床的数控装置或控制计算机中 以控制工件和工具的相对运动 使之加工出合格零件的方法 第二节数控加工的原理 数控加工的全过程 根据加工零件图样选择使用什么数控机床 数控加工工艺过程分析 数控加工的全过程 刀具和夹具的选择 数控加工的全过程 数控工序卡片 刀具卡片 编制工艺文件 数控加工的全过程 O0001N005G54S400M03T02N010G00X4 Y3 5N015G43H01Z 1N020M08N025G01Z 25F3 5N030G00Z 1 程序编制 数控加工的全过程 输入程序到数控机床 任务完成了吗 数控加工的全过程 首件试切 程序检查 加工程序的优化 数控加工的全过程 修改后程序保存 任务完成了吗 数控加工的全过程 图XK5025型数控铣床操作面板 原理 通过把数字化了的刀具移动轨迹信息 通常指CNC加工程序 传入数控机床的数控装置 经过译码 运算 指挥执行机构 伺服电机带动的主轴和工作台 控制刀具与工件相对运动 从而加工出符合编程设计要求的零件 第二节数控加工的原理 数控装置 区别 数控机床是按输入的程序自动加工零件 传统的加工要由工人手工操作来加工零件 思考题 数控加工与传统加工的比较有什么不同 第三节数控机床的组成 特点及应用 程序载体 输入输出 CNC装置 伺服系统及检测装置 1 3 1数控机床的组成 第三节数控机床的组成 特点及应用 机床本体 强电控制装置 1 3 1数控机床的组成 数控装置 输入 输出装置 伺服系统和检测装置 程序载体 机床本体 强电控制装置 CK7815数控车床 1 3 1数控机床的组成 CK9300数控车床的组成 1 3 1数控机床的组成 刀库 主轴 X轴 Y轴 Z轴 操作显示单元 机械手 1 加工精度2 定位精度3 重复定位精度4 分辨率和脉冲当量5 可控轴数与联动轴数 思考题 数控机床的主要技术指标 如何回答 1 3 2数控机床的特点 航空业 汽车工业 模具制造 零件制造 1 3 3数控机床的应用 2 结构复杂 精度要求较高的零件 3 需要频繁改型的零件 4 价格昂贵 不允许报废的零件 5 要求精密复制的零件 1 多品种小批量生产的零件 6 需要最短生产周期的急需零件 7 需要100 检验的零件 1 3 3数控加工的应用 第四节数控机床的分类 1 4 1按工艺用途分类1 切削机床类 如数控车床 铣床 镗床 钻床和加工中心等 2 成型机床类 如数控冲压机 弯管机 折弯机等 3 特种加工机床类 如数控电火花 线切割 激光加工机床等 4 其它机床类 如数控等离子切割 火焰切割 点焊机 三坐标测量机等 1 点位控制数控机床 第四节数控机床的分类 1 4 2按运动方式分类 特点 2 直线控制数控机床 第四节数控机床的分类 1 4 2按运动方式分类 特点 3 轮廓控制数控机床 数控铣床 加工中心等 第四节数控机床的分类 1 4 2按运动方式分类 特点 1 4 3按控制方式分类 第四节数控机床的分类 1 开环伺服系统数控机床 特点 1 4 3按控制方式分类 第四节数控机床的分类 2 闭环伺服系统数控机床 特点 1 4 3按控制方式分类 第四节数控机床的分类 3 半闭环伺服系统数控机床 特点 1 4 4按数控系统的性能水平分类 第四节数控机床的分类 1 5 1FANUC公司的主要数控系统 第五节典型的数控系统简介 FANUC 高可靠性的PowerMate0系列 01 普及型CNC0 D系列 02 全功能型的0 C系列 03 高性能 价格比的0i系列 04 CNC16i 18i 21i系列 05 FANUC数控系统 显示器及操作面板 FANUC系列150iB型数控装置 1 5 2SIEMENS公司的主要数控系统 1 SINUMERIK802S C 2 SINUMERIK802D 4 SINUMERIK840D 3 SINUMERIK810D 第五节典型的数控系统简介 SINUMERIK802S系统最多控制3个步进电机轴 1个伺服主轴或变频器 连接STEPDRIVE步进驱动来驱动步进电机 SINUMERIK802C系统最多控制3个模拟伺服进给轴 1个模拟伺服主轴或变频器 连接SIMODRIVE611U来驱动伺服电机 SINUMERIK802D系统最多可控制5个NC轴和1个PLC轴 5个NC轴可以是4个进给轴 1个数字 模拟主轴或3个进给轴 2个数字 模拟主轴 1 5 2SIEMENS公司的主要数控系统 SINUMERIK840D是高性能型控制系统 最大控制轴可扩展到31个 适用于功能复杂的加工中心等高档机床 SINUMERIK810D 840D结构相似 810D是普及型控制系统 最大控制4个进给轴 2个主轴 适用于中 小型机床 1 5 2SIEMENS公司的主要数控系统 1 5 3华中数控系统 配置了嵌入式PC机的经济型数控系统 配置了通用PC机的经济型数控系统 高性能数控系统 华中数控 世纪星系列 小博士系列 02 华中I型系列 03 第六节数控技术的发展趋势 1 高速高精度 机床向高速化方向发展 可充分发挥现代刀具材料的性能 可大幅度提高加工效率 降低加工成本 提高零件的表面加工质量和精度 上世纪90年代以来 高速主轴单元 电主轴 转速15000 100000r min 高速且高加 减速度的进给运动部件 快移速度60 120m min 切削进给速度高达60m min 高性能伺服系统以及工具系统都出现了新的突破 图切削速度的发展 第六节数控技术的发展趋势 现代科学技术的发展 对机械加工高精度的提出了新的要求 普通的加工精度提高了一倍 达到5微米 精密加工精度提高了两个数量级 超精密加工精度进入纳米级 0 001微米 主轴回转精度要求达到0 01 0 05微米 加工圆度为0 1微米 加工表面粗糙度Ra 0 003微米等 近10多年来 普通级数控机床的加工精度已由 10 m提高到 5 m 精密级加工中心的加工精度则从 3 5 m 提高到 1 1 5 m 19931994199519961997年度Ra 表面粗糙度 um 加工误差 um Vf 进给速度 mm min Vc 切削速度 m min 图数控机床的高速化对加工质量的影响 第六节数控技术的发展趋势 2 智能化数控系统的智能化主要体现在以下几个方面 1 智能化自适应控制技术 图智能化适应控制下的进给速率 第六节数控技术的发展趋势 2 自动编程技术 第六节数控技术的发展趋势 3 具有故障自动诊断功能 4 智能寻位加工 第六节数控技术的发展趋势 数字制造就是用数字的方式来存储 管理和传递制造过程中的所有信息 在计算机世界里 可以产生各种各样的信息 并把物理过程虚拟化 DNC还可以对CAD CAPP CAM以及CNC的程序进行传送和分级管理 DNC技术使CNC与通信网络联系在一起 还可以传送维修数据 使用户与数控生产厂家直接通信 进而把制造厂家联系在一起 构成虚拟制造网络 现在的问题是 如何把这些信息从计算机 下载 到生产线 在生产过程中利用这些信息控制机器 生产出合格产品 这个全过程就是数字制造 3 CAD CAM CNC一体化 实现数字化制造 图数字化工厂 第六节数控技术的发展趋势 硬件配置单元 软件配置单元 标准计算机硬件 数控系统基本硬件 数控功能应用程序 DOS WINDOWS 实时多任务操作系统RTM 应用程序接口 NC构件库 3 开放式数控 从2007年世界机床产值企业前20名排名来看 日本占7家 德国占5家 美国占3家 中国占2家 瑞士占2