7.1数控技术和数控机床课件

,李敏手机-mail:lmzxyydpy,7.1数控技术和数控机床,XKF714数控仿形铣床加工零件,发动机增压器叶轮,加工中心正在加工模具,加工中心,加工中心,机床数控技术的组成(机床本体、数控系统、数控加工技术）,机床数控技术,数控装置,视频：凯勒机床,数控发展史,1983年早春的一个深夜，由苏联海运公司开到日本的万吨货轮“老共产党员”号，从日本芝浦码头出港，运走了数十箱“九余度推进器电脑工作母机”的部件。苏联人在得到这种先进设备后，又在日本人和挪威人的帮助下用来加工本国的潜艇和航空母舰的推进叶片，结果前苏联制造的潜艇推进螺旋桨，上了几个档次，使美国间蝶船的声纳监听不到潜艇的声音了，美国海军第一次丧失对苏联海军舰艇的水声探测优势，直到今天，美国海军仍没有绝对把握去发现新型的俄罗斯潜艇，这就是曾经轰动一时的“东芝公司违反巴统输出事件”。这种“九余度推进器电脑工作母机”就是当时最先进的五轴联动数控铣床！“巴黎统筹委员会”,经典故事,由于现代产品对质量和生产效率要求越来越高，产品复杂程度也越来越高，制造业数控装备的普及成为了一种必然的趋势。,专业术语NC(NumericalControl)数字控制CNC（ComputerNumericalControl)计算机数字控制CAD（ComputerAidedDesign）计算机辅助设计CAM（ComputerAidedManufacture）计算机辅助制造,数控机床的特点自动化程度高，劳动强度低加工精度高，加工质量稳定对加工对象的适应性强生产效率高，经济效益好便于现代管理易于建立计算机通信网络,零件数控加工适应性的确定,非全部加工工艺过程适合数控机床，只是其中一部分工艺过程适合数控机床，选用原则,不宜选用数控加工：（1）占机调整时间长（2）加工部位分散，需多次安装、设置原点。,数控装置对输人的程序(代码)进行译码、运算处理，并向各坐标轴的伺服驱动装置和辅助机能控制装置发出相应的控制信号，以控制机床的各部件的运动。,数控加工原理框图,1.1.2数控加工常用术语坐标联动加工是指数控机床的几个坐标轴能够同时进行移动，从而获得平面直线、平面圆弧、空间直线和空间螺旋线等复杂加工轨迹的能力。(如图),(a)两坐标数控车床；(b)三坐标数控铣床,视频：5轴加工中心-头盔加工,四轴联动：立式加工中心是三轴联动机床，再加上一个第四轴数控转台。,数控装置发出的一个进给脉冲所对应的机床坐标轴的位移量，称为数控机床的最小移动单位，亦称脉冲当量。根据机床精度的不同，常用的脉冲当量有001mm、0.005mm、0.001mm等，在高精度数控机床上，可以达到0.0005mm，0.0001mm甚至更小。,插补是零件轮廓上的已知点之间，用通过有规律地分配各个轴的单位运动面逼近零件廓形的过程。直线插补方式:给出两端点间的插补数字信息借此信息控制刀具的运动，使其按照规定的直线加工出理想的曲面。圆弧插补方式:给出两端点间的插补数字信息借此信息控制刀具的运动，使其按规定的圆弧加工出理想的曲面。,直线与圆弧插补,(a)直线插补；(b)圆弧插补,二：按运动控制方式分类:,特点：在整个移动过程中不进行切削加工，因此对运动轨迹没有任何要求，但要求坐标位置有较高的定位精度。点位控制的数控机床用于加工平面内的孔系，这类机床主要有数控钻床、印刷电路板钻孔机、数控镗床、数控冲床、三坐标测量机等,第16页,这类数控机床可控制刀具或工作台以适当的进给速度，沿着平行于坐标轴的方向进行直线移动和切削加工，进给速度根据切削条件可在一定范围内调节。比如车床,可实现联动加工是这类数控机床的本质特征。这类数控机床有数控车床、数控铣床、加工中心等用于加工曲线和曲面形状零件的数控机床。现代的数控机床基本上都是这种类型。若根据其联动轴数还可细分为：2轴联动数控机床、3轴联动数控机床、4轴联动数控机床、5轴联动数控机床。,三：按伺服控制方式分类第17页,1.开环控制数控机床：这类伺服系统没有位置测量装置，信号流是单向的（数控装置进给系统），故系统稳定性好。其精度主要取决于伺服驱动系统和机械传动机构的性能和精度，一般用于经济型数控机床和旧机床的数控化改造,伺服驱动装置,开环伺服系统类似滚珠丝杆视频,2.半闭环控制数控机床：这类伺服系统位置检测点是通过检测电机和丝杠旋转角度来间接检测工作台的位移量，而不是直接检测工作台的实际位置。半闭环数控系统结构简单、调试方便、精度也较高，因而在现代CNC机床中得到了广泛应用。,3.闭环控制数控机床：它直接对工作台的实际位置进行检测，具有很高的位置控制精度。这类系统主要用于精度要求很高的镗铣床、超精车床、超精磨床以及较大型的数控机床等。,注意：开环、全闭环、半闭环伺服系统的区别,、机床坐标系,在传统的手动机床中我们是没有机床坐标系的概念的，我们往往用相对移动和测量的方法来移动刀具进行加工。,对于数控机床，机床的移动是依靠数控系统给伺服电机发送脉冲和其他信号来控制机床的运动的。为了精确到达我们指定的位置，人们引入了机床坐标系的概念。就是在机床上一个特定的空间点定义一个固定的直角坐标系，这样刀具移动可以通过相对与该点的坐标位置来控制，这样就可以实现精确的定位了，人们称该点为机床原点。,机床原点机床原点是指在机床上设置的一个固定点，即机床坐标系的原点（0，0，0）。它在机床装配、调试时就已确定下来，是数控机床进行加工运动的基准参考点。,在数控车床上，机床原点一般取在卡盘端面与主轴中心线的交点处。,机床原点的位置,在数控铣床上机床原点一般取在X,Y,Z三轴的正向极限位置。,（1）机床相对运动的规定在机床上，我们始终认为工件静止，而刀具是运动的。这样编程人员在不考虑机床上工件与刀具具体运动的情况下，就可以依据零件图样，确定机床的加工过程。而真实的运动由机床控制系统决定。,1.4数控加工坐标系,从0移动到100,从0移动到-100,X,Y,、机床坐标系,关于机床坐标系的几个规定,机床原点,G01X100?G01X-100?,坐标轴的正方向：使刀具远离工件的方向,图1-14笛卡尔直角坐标系统,、各坐标轴的确定（1）Z坐标Z坐标的运动方向是由传递切削动力的主轴所决定的，即平行于主轴轴线的坐标轴即为Z坐标，Z坐标的正向为刀具离开工件的方向。,车床的z坐标,铣床的z坐标,（2）X坐标X坐标平行于工件的装夹平面，一般在水平面内。确定X轴的方向时，要考虑两种情况：1）如果工件做旋转运动，则刀具离开工件的方向为X坐标的正方向。,2）如果刀具做旋转运动，则分为两种情况：,Z坐标垂直时，观察者面对刀具主轴向立柱看时，+X运动方向指向右方。,Z坐标水平时，观察者沿着刀具主轴向工件看时，+X运动方向指向右方。,（3）Y坐标在确定X、Z坐标的正方向后，可以用根据X和Z坐标的方向，按照右手直角坐标系来确定Y坐标的方向。,Z,（1）机床相对运动的规定,关于机床坐标系的几个规定,（2）机床坐标系的规定,（3）运动方向的规定,右手笛卡尔直角坐标系右手螺旋定则,工件静止，刀具运动:有利于编程。,坐标轴的正方向：使刀具远离工件的方向,2、工件坐标系,机床坐标系建立了机床运动的基准，但往往很少直接在机床坐标系下对零件图形进行编程。因为在安装工件时候其在机床坐标系中的位置是随机的，编程人员不可能知道工件在机床坐标系下的确切位置。,为了解决这一问题，使人们能远离机床进行编程，人们引入了工件坐标系（编程坐标系）的概念。,在对零件图形进行编程计算时，为了确定刀具的运动轨迹，必须要建立用于编程的坐标系，其坐标系称之为编程坐标系，其原点称之为编程原点或程序原点。编程坐标系在机床上表现为工件坐标系，其原点相应的称之为工件原点。,3、零点偏置G54一G59,零点偏置是数控系统的一种特性，即允许把数控测量系统的原点在相对机床基准的规定范围内移动，而永久原点的位置被存贮在数控系统中。因此，当不用G92指令设定工件坐标系时可以用G54一G59指令设定六个工件坐标系即通过设定机床所特有的六个坐标系原点（即工件坐标系1-6的原点）在机床坐标系中的坐标值（即工件零点偏移值）。对刀的目的是确定程序原点在