第一章：数控机床的工作过程.ppt

另一方面，数控机床的数控(NumericalControl，NC )技术简称为数控技术，是利用数字信息以预定的工作程序、运动轨迹和速度来控制控制对象的技术。 数字控制系统中的控制信息是数字量。 控制它的是位移、角度、速度等机械量，也是温度、压力、流量、颜色等物理量。 这些光量的大小不仅可测量，还可转换为数字信号表示。 概念：数控技术是对某一工作过程用数字、字母和符号进行可编程自动控制的技术，是1.1数控机床的作用，采用数控技术的设备称为数控设备。 其操作命令以数字和数字代码的形式记述，作业过程通过命令程序自动进行。 数控机床是典型的数控设备，是配备数控系统的金属切削机床。 机械工程学系，1952年，美国帕森公司和麻省理工大学开发了世界首台数控机床。 半个世纪以来，数控技术发展迅速，加工精度和生产效率不断提高。 数控机床的发展至今经历了两阶段和六代。 1952年第一代电子管NC机床1959年第二代晶体管NC机床1965年第三代集成电路NC机床1970年第四代小型计算机NC机床1974年第五代微机NC系统1990年第六代!DOCTYPE 二、数控机床发展趋势1 .高速、高精度化高速是指高主轴转速、高移动速度和高更换速度。 高精度化是指提高数控机床的精度。 2 .高可靠性数控机床的平均无故障的工作时间(时间)。 3、机床的功能复合化是为了提高零件加工效率，减少辅助时间。 减少装卸时间，提高机床生产效率，减少半成品库存量，保证和提高形状精度。 4、智能化、网络化、软化智能化是数控机床控制加工精度和加工效率的智能化。 网络化可以进行区域间协同设计、协同制造、信息共享、远程监控和远程服务；二、数控机床的特点是：1.对加工对象的适应性高；2 .加工精度高；3 .生产效率高；4 .工人劳动强度低；5 .经济效益高；6 .生产管理现代化容易；第二节数控机床的种类；一。 数控机床的种类按照1 .工艺要求分类1 )普通数控机床之类的数控机床是指在加工过程中可以在一个(或部分)工序中加工的数控机床，如数控车床、数控铣床、数控磨床、数控钻床其自动化程度还不够，刀具的更换和部件的安装还需人工完成2 )加工中心是具备刀库和自动更换装置的数控机床，可分为车削加工中心和铣削加工中心。 2 .按照控制方式分类，1 )开环控制开环控制是没有反馈的控制。开环控制具有结构简单、系统稳定、调试容易、成本低等优点。 然而，由于该系统没有补偿和校正移动组件的误差，所以精度较低。 一般适用于经济型数控机床和旧机床的数控化改造。 如图1.5所示，部件的移动速度和位移量由输入脉冲的频率和脉冲数决定。 图1.5开环控制系统，2 )半闭环控制系统，1 )半闭环控制系统在开环系统的丝杠上安装角位移测量装置，通过检测丝杠的旋转角来间接检测移动部件的位移，并反馈给数值控制系统2 )在系统的闭环中不包括机械传输链路，可以获得稳定的控制特性。 机械传动过程中的误差可通过补偿方法消除，得到满意的精度。 中速数控机床广泛采用半闭环数控系统。、图1.6半闭环控制系统，3 )闭环控制系统，1 )在机床的移动部件上直接设置位置检测装置，将测量结果直接反馈给数控装置，输入指令进行比较控制，使移动部件按照实际要求运动，最终实现精密定位，原理如下图所示2 )该系统定位精度高，调节速度快。 这个系统很难调试。 系统复杂、成本高，适用于精密数控镗床、超精密数控车床等要求精度的数控机床。 3 .机床运动的控制轨迹分类，1 )点控制数控机床1 )点控制仅要求机床移动部件从一个位置移动到另一个位置的正确定位，两个位置之间的运动轨迹不严格要求，在移动过程中刀具不进行切削加工。 2 )为了实现快速正确的定位，大多采用首先快速移动，然后慢慢接近定位点的方法来保证定位精度。 3 )主要有数控钻床、数控冲床、数控镗床、数控点焊机等。 图1.2点数控机床的加工示意图，(2)直线控制数控机床，(1)直线控制数控机床的特征在于，除了控制点与点之间的正确定位外，还保证了两点间的移动轨迹是与机床的坐标轴平行的直线。 2 )移动的速度也要控制。 如图1.3所示，这种NC机床在两点间移动时进行切削加工。 图1.3直线数控机床的加工示意图，(3)轮廓控制数控机床，(1)轮廓控制能够连续相关地控制两个以上的运动坐标的位移和速度，因此，如图1.4所示，能够加工曲线和曲面。 2 )具有轮廓控制功能的数控机床有数控车床、数控铣床、加工中心等。 图1.4轮廓数控机床的加工示意图，第三节：数控机床的构成，数控机床一般由机床的机床主体和数控装置、伺服系统、可编程控制器、检查反馈装置等构成。 1、数控机床的机床主体：数控机床的机床主体一般具有床、工作台、主轴部件、工具部件等内容与普通机床相比，结构上具有以下特点：1)主传动装置采用无级变速或分级无级变速方式，可以程序控制主轴的旋转方向和转速， 主传动具有广阔的调速范围，2 )进给传动装置广泛采用无间隙滚珠丝杠传动和无间隙齿轮传动，利用塑料导轨和静压导轨减少运动副的摩擦力，提高传动精度。 3 )床、立柱、横梁等主要支架采用合理的断面形状。 采取补偿变形措施，具有较高的结构刚度。 4 )加工中心设有工具库和自动更换装置，可进行多工序、多面加工，生产效率大幅提高。 2、数控设备数控是数控系统的核心。 现代数控装置普遍采用通用计算机作为数控装置的主要硬件，包括微机系统的基本组成部分、CPU、存储器、本地总线及输入输出接口等在内的软件部分是我们所说的数控系统软件。 数值控制装置的基本功能是，读入部件加工程序，根据由加工程序指定的部件形状计算刀具中心的移动轨迹，按照由程序指定的进给速度，在每个微小的时间段(插补周期)求出刀具应该移动的距离，在每个时间段结束之前， 在下一个时间段将工具应该移动的距离送到伺服单元，3、来自驱动系数控制装置的脉冲信号经过驱动系数的放大，必须用相应的电动机拖动机床的机械部分进行相应的动作。 在数控机床中，这种系统称为伺服驱动系统，简称为服务器。 数控机床的驱动系统有控制进给的驱动系统和控制主轴的驱动系统两种。 这里，进给驱动系统需要能够控制机床移动的部件的位置和速度。主轴驱动系统的基本要求是能够控制主轴的转速，加工中心的主轴系统能够正确地控制转角。 常见的进给驱动系统包括步进驱动和交流伺服驱动等。 四、其他部件的位置检测装置也称为反馈部件，通常安装在机床的工作台或螺钉上，用于检测工作台的实际位移或螺钉的实际旋转角度。 在闭环控制系统中，将该实际位移和旋转角反馈到数值控制装置，数值控制装置计算实际位置与指令位置之差，根据该差的方向和大小，向减小误差的方向控制机床。 位置检测装置的精度直接决定了数控机床的加工精度。 总之，数控机床的运行在数控系统的控制下，不断处于计算、输出、反馈等控制过程中，保证了刀具与工件之间相对位置的准确性。 与其他加工方法相比，数控机床具有以下优点：1)数控系统能够取代普通机床的手工作业，具有充分的灵活性，编制零件程序后能够加工零件。 (2)零件加工精度整合性好，避免了一般机床加工时的人为影响。 (3)生产周期短，特别适用于小批量单件加工。 (4)能够加工二维轮廓和三维轮廓加工等复杂形状的部件。 (5)机床调整容易，与其他制造方法(如自动机床、自动生产线)相比，需要调整时间，第四节：数控机床的工作过程，数控机床的工作过程包括基于原理的工作过程和基于使用的加工过程。 加工过程一般包括加工前的工艺准备、机床调整、程序调整、试切加工和本加工等基于内容的工作过程，指以数控装置为核心的数控机床如何协调完成数控加工任务的全部内容，它包括数据输入(输出)、程序处理、 在位置控制、程序管理等方面，另一方面，包含数据的输入/输出、输入至数值控制装置的元件加工程序、电接口信号和补偿数据等。 输入设备可以向数控设备传送不同的处理信息。 输出是指输出内部动作参数(包括机床正常、理想动作状态下的原始参数、故障诊断参数等)。 机床刚工作时的状态通常需要输出来记录保存这些参数，工作一段时间后将输出与原资料进行比较，有助于判断机床的工作是否正常。 二、数据处理、数据处理程序一般包括刀具参数校正、速度计算和辅助功能的处理。 刀具参数修正主要是将零件轮廓轨迹转换为刀具中心轨迹，或按刀具长度进行处理。 速度计解决了加工段与段之间的速度运动问题。 加工速度的确定是一个技术问题，数控系统只能保证该编程速度的可靠实现。 另外，主轴功能、更换刀等辅助功能也可以通过该程序实现。 三、位