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,CNC16i18i21i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,1SINUMERIK802S/C,2SINUMERIK802D,4SINUMERIK840D,3SINUMERIK810D,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/min）、高速且高加/减速度的进给运动部件（快移速度60120m/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0.010.05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10m提高到5m，精密级加工中心的加工精度则从35m，提高到11.5m,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2