数控机床的概述PPT课件

1、2022年2月2日 教学重点、难点 数控机床的组成、工作原理、典型结构数控机床的组成、工作原理、典型结构、 第1页/共143页2022年2月2日一、数控机床的产生 最早出现于二十世纪四十年代初期的美国北密执安的一个小公司，在制造飞机框架和直升机叶片时，利用全数字电子计算机对叶片轮廓的加工路径精确地控制 1952年研制成功了世界第一台数控机床直线插补连续控制的三坐标立式铣床 第2页/共143页2022年2月2日第一代：1952至1959年，采用电子管、继电器元件；第二代：1959年开始，采用了晶体管分立元件；第三代：1965年开始，采用集成电路；第四代：1970年开始，采用大规模集成电路及小型计

2、算机；第五代：1974年开始，采用微型计算机。第3页/共143页2022年2月2日1958年开始研究 1968年研制成功 X53K-1立式铣床1975年研制成功第一台加工中心 我国数控机床的发展第4页/共143页2022年2月2日二、数控机床的发展趋势（数控系统）二、数控机床的发展趋势（数控系统）(一)高速度、高精度化(二)多功能化(三)高效化 (四)智能化(五)先进制造系统第5页/共143页2022年2月2日数控机床的发展趋势数控机床的发展趋势 （伺服系统（伺服系统 ）（早期）电液脉冲马达-功率步进电动机-（60年代日本）小惯量直流伺服电动机-（70年代美）大惯量直流伺服电动机（宽调速直流伺

3、服电动机）-（80年代美通用电气公司）异步交流伺服电动机第6页/共143页2022年2月2日数控机床的发展趋势数控机床的发展趋势 （整体）（整体）数控机床加工中心（Machining Center) 加工单元直接数控系统（Direct NC-DNC） 柔性制造单元（Flexible） Manufacturing Cell-FMC） 柔性制造系统（Flexible Manufacturing System-FMS）计算机集成制造系统（Computer Integrated Manufacturing System-CIMS）第7页/共143页2022年2月2日一次装夹可完成多道工序加工。它配备有

4、装载多把刀具的刀具库，并具有自动更换刀具的功能。 返回第8页/共143页2022年2月2日返回加工单元加工单元由数控机床、工业机器人或工件交换机和工件台架组成的加工单元，工件装卸、加工实现了全自动化控制。第9页/共143页2022年2月2日三、三、先进制造系先进制造系统统柔性制造单元（FMCFlexible Manufacturing Cell）柔性制造系统（FMS- Flexible Manufacturing System） 计算机集成制造系统第10页/共143页2022年2月2日作业作业字母缩写数控系统的发展趋势第11页/共143页2022年2月2日基本概念基本概念第12页/共143页2

5、022年2月2日第13页/共143页2022年2月2日内脏手脚头脑五官骨骼驱 动装 置伺服电动 机检测装 置数控系 统机床传动链从仿生学的观点来看，数控机床的组成类似于人的构造及功能第14页/共143页2022年2月2日对应关系内脏：建立了用能量来维持人的 生命和活动的条件（动力）数控机床中的驱动装置和电源 返回第15页/共143页2022年2月2日五官：接受外界的信息（传感器）数控机床中位置和速度检测装置及压力、温度传感器第16页/共143页2022年2月2日骨骼：用来把人体连成一体并规定 其运动（机构）数控机床的机械传动链，如滚珠丝杠螺母副、导轨副、齿轮副及联轴器等 第17页/共143页2

6、022年2月2日手脚：作用于外界（执行器）数控机床的主轴电动机、进给伺服电动机及各种液压缸和汽缸等第18页/共143页2022年2月2日第19页/共143页2022年2月2日第20页/共143页2022年2月2日加工信息( 加 工 程序)机床切削(机床)信息处理( 数 控 系统)伺服执行( 伺 服 系统)信息反馈(反 馈 系统)信息输入( 输 入 装置)辅助控制装置二二 数控机床的（组成）加工过程数控机床的（组成）加工过程第21页/共143页2022年2月2日（1）、加工程序：加工一个零件所需的数据及操作命令构成的零件加工程序。（2）、输入装置：在零件加工前，由操作人员输入数控机床加工程序才能

7、根据加工程序进行加工控制，从而加工出所需的零件。输入时需借助于键盘、（显示器）-输出等，是进行手动数据输入（MDI-Manual Data Input）的主要设备。此外，如：磁盘、磁带和穿孔纸带（存储程序的介质）也可输入；还可用串行通信的方式输入磁带阅读机、纸带阅读机。 返回第22页/共143页2022年2月2日（3）、数控系统：主功能是将输入装置传送的数据加工程序，经数控装置系统软件进行译码、插补运算和速度预处理等。译码时将程序区分为： 几何数据：刀具相对工件运动路径的数据；利用它可加工出要求的几何形状。工艺数据：主轴转速S和进给速度F等辅助功能的数据。开关功能：对机床电器的开关命令；如：主

8、轴启/停、刀具选择/交换、切削液的开关、润滑液的启/停等。插补器：根据曲线已知的几何数据以及相关的工艺数据中速度信息，计算出曲线起、终点间的一系列中间点，分别向机床各坐标轴发出速度和位移信号，通过各个轴运动的合成，形成符合数控加工程序要求的工件轮廓的刀具的运动轨迹。第23页/共143页2022年2月2日（4）、伺服系统：作用是接收数控系统插补的速度和位移的数字信号，转化为模拟信号后控制伺服电动机的运动速度（机床的进给运动）方向。 一般由“驱动电路+伺服电机”组成，并与机床的机械传动部件组成数控机床的进给系统。（每个进给运动的执行部件都配有一套伺服驱动装置：开、闭、半闭环之分）常用的伺服电动机有

9、：功率步进电动机、宽调速直流伺服电动机、交流伺服电动机等。第24页/共143页2022年2月2日（5）、反馈系统：它与伺服系统配套组成闭环和半闭环伺服驱动系统；通过直接或间接测量将执行部件的实际进给位移检测出来，反馈到数控系统并与指令位移比较，将其误差转换放大后控制执行部件的进给运动，以提高系统精度。（6）、机床：执行部件。如：机床工作台、刀具等。第25页/共143页2022年2月2日三、加工特点三、加工特点第26页/共143页2022年2月2日第27页/共143页2022年2月2日第28页/共143页2022年2月2日返回适合于数控机床加工的零件第29页/共143页2022年2月2日第30页

10、/共143页2022年2月2日第31页/共143页2022年2月2日第32页/共143页2022年2月2日第33页/共143页2022年2月2日第34页/共143页2022年2月2日3 3、轮廓控制系统、轮廓控制系统（Contouring Control ） 轮廓控制系统（连续控制系统）轮廓控制系统（连续控制系统）能对两个或两个以上的坐标轴能对两个或两个以上的坐标轴同时进行连续控制（坐标联同时进行连续控制（坐标联动），连续控制系统是多坐标动），连续控制系统是多坐标同时控制，信息处理比较复杂，同时控制，信息处理比较复杂，需进行插补计算（据给定的运需进行插补计算（据给定的运动代码指令和进给速度计算

11、刀动代码指令和进给速度计算刀具相对工件的运动轨迹具相对工件的运动轨迹）然）然后进行相应的速度和位移控制，后进行相应的速度和位移控制，将零件加工成一定形状。将零件加工成一定形状。 应用：（功能完善的）数控车应用：（功能完善的）数控车床、数控铣床、数控磨床、数床、数控铣床、数控磨床、数控火焰机及数控线切割机、数控火焰机及数控线切割机、数控加工中心等。控加工中心等。第35页/共143页2022年2月2日第36页/共143页2022年2月2日第37页/共143页2022年2月2日第38页/共143页2022年2月2日第39页/共143页2022年2月2日第40页/共143页2022年2月2日第41页/

12、共143页2022年2月2日第42页/共143页第43页/共143页2022年2月2日第44页/共143页2022年2月2日七、按可联动的轴数分类 1 1、两轴控制、两轴控制 2 2、2.52.5轴控制（两个轴是连续控制，第三轴是点位或直线控制）轴控制（两个轴是连续控制，第三轴是点位或直线控制） 3 3、多轴控制、多轴控制第45页/共143页2022年2月2日第46页/共143页2022年2月2日第47页/共143页2022年2月2日第48页/共143页2022年2月2日第49页/共143页2022年2月2日第50页/共143页2022年2月2日第51页/共143页2022年2月2日第52页/

13、共143页2022年2月2日第53页/共143页2022年2月2日第54页/共143页2022年2月2日第55页/共143页2022年2月2日第56页/共143页2022年2月2日第57页/共143页2022年2月2日第58页/共143页2022年2月2日第59页/共143页2022年2月2日第60页/共143页2022年2月2日第61页/共143页2022年2月2日第62页/共143页2022年2月2日第63页/共143页2022年2月2日第64页/共143页2022年2月2日第65页/共143页2022年2月2日第66页/共143页2022年2月2日第67页/共143页2022年2月2日第

14、68页/共143页2022年2月2日第69页/共143页2022年2月2日直线滚动导轨组成：导轨体1,滑块7、滚珠4、保持器3、端盖6等 第70页/共143页2022年2月2日第71页/共143页2022年2月2日四、四、回转工作台第72页/共143页2022年2月2日第73页/共143页2022年2月2日第74页/共143页2022年2月2日第75页/共143页2022年2月2日第76页/共143页2022年2月2日第77页/共143页2022年2月2日第78页/共143页2022年2月2日第79页/共143页2022年2月2日第80页/共143页2022年2月2日第81页/共143页202

15、2年2月2日返回第82页/共143页2022年2月2日第83页/共143页2022年2月2日返回第84页/共143页2022年2月2日第85页/共143页2022年2月2日第86页/共143页2022年2月2日返回第87页/共143页2022年2月2日第88页/共143页2022年2月2日第89页/共143页2022年2月2日返回第90页/共143页2022年2月2日第91页/共143页2022年2月2日第92页/共143页2022年2月2日第93页/共143页2022年2月2日第94页/共143页2022年2月2日第95页/共143页2022年2月2日第96页/共143页2022年2月2日第

16、97页/共143页2022年2月2日第98页/共143页2022年2月2日第99页/共143页2022年2月2日第100页/共143页2022年2月2日第101页/共143页2022年2月2日第102页/共143页2022年2月2日第103页/共143页2022年2月2日第104页/共143页2022年2月2日第105页/共143页2022年2月2日第106页/共143页2022年2月2日第107页/共143页2022年2月2日第108页/共143页第109页/共143页2022年2月2日第110页/共143页2022年2月2日第111页/共143页2022年2月2日第112页/共143页20

17、22年2月2日第113页/共143页2022年2月2日第114页/共143页2022年2月2日第115页/共143页2022年2月2日第116页/共143页2022年2月2日第117页/共143页2022年2月2日第118页/共143页2022年2月2日第119页/共143页2022年2月2日第120页/共143页2022年2月2日第121页/共143页2022年2月2日第122页/共143页2022年2月2日第123页/共143页2022年2月2日第124页/共143页2022年2月2日第125页/共143页2022年2月2日第126页/共143页2022年2月2日第127页/共143页零件轮廓与插补轨迹第128页/共143页2022年2月2日第129页/共143页2022年2月2日第130页/共