项目一认识数控车床(一)

1、 1952年，美国帕森斯公司和麻省理工学院研制成功了世界上第一台数控机床。年，美国帕森斯公司和麻省理工学院研制成功了世界上第一台数控机床。半个世纪以来，数控技术得到了迅猛的发展，加工精度和生产效率不断提高。半个世纪以来，数控技术得到了迅猛的发展，加工精度和生产效率不断提高。数控机床的发展至今已经历了两个阶段和六代数控机床的发展至今已经历了两个阶段和六代 1952年的第一代年的第一代电子管数控机床电子管数控机床 1959年的第二代年的第二代晶体管数控机床晶体管数控机床 1965年的第三代年的第三代集成电路数控机床集成电路数控机床 1970年的第四代年的第四代小型计算机数控机床小型计算机数控机床

2、1974年的第五代年的第五代微型计算机数控系统微型计算机数控系统 1990年的第六代年的第六代基于基于PC的数控机床的数控机床 解数控车床的加工特点、分类及基本组成；解数控车床的加工特点、分类及基本组成； 熟悉数控车床的主要功能、基本操作流程；熟悉数控车床的主要功能、基本操作流程； 熟悉常见数控系统；熟悉常见数控系统；【情感目标情感目标】 具备一定的自主学习能力；具备一定的自主学习能力； 了解企业工作制度和生产流程；了解企业工作制度和生产流程； 数控（数控（Numerical Control，简称，简称NC）是采用数字化信息对机床的运）是采用数字化信息对机床的运动及其加工过程进行控制的方法。动

3、及其加工过程进行控制的方法。 数控机床（数控机床（Numerically Controlled Machine tool） 是指装备了计算是指装备了计算机数控系统的机床，简称机数控系统的机床，简称CNC机床。机床。 数控加工：数控加工： 根据被加工零件的图样和工艺要求，编制成以数码表示的根据被加工零件的图样和工艺要求，编制成以数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动，使之加工出合格零件的方法。一、数控车床的基本概念一、数控车床的基本概念数控车床集通用性好的万能型车床、

4、加工精度高的精密型车床和加工效率数控车床集通用性好的万能型车床、加工精度高的精密型车床和加工效率高的专用型普通车床的特点于一身，是国内使用量最大、覆盖面最广的一种数高的专用型普通车床的特点于一身，是国内使用量最大、覆盖面最广的一种数控机床，占数控机床总数的控机床，占数控机床总数的25%左右。左右。数控车床主要用于轴类和盘类回转体零件的加工，能够通过程序控制组抵数控车床主要用于轴类和盘类回转体零件的加工，能够通过程序控制组抵不过完成内外圆柱面、圆锥面、圆弧面、螺纹等工序的切削加工，并可进行切不过完成内外圆柱面、圆锥面、圆弧面、螺纹等工序的切削加工，并可进行切槽、钻、扩、铰孔和各种回转曲面的加工。

5、而今年来研制出的数控车削中心和槽、钻、扩、铰孔和各种回转曲面的加工。而今年来研制出的数控车削中心和数控车铣中心，使得在一次装夹中可以完成更对的加工工序，提高了加工质量数控车铣中心，使得在一次装夹中可以完成更对的加工工序，提高了加工质量和生产效率，精度稳定性好，操作劳动强度低，特别适用于形状复杂的零件或和生产效率，精度稳定性好，操作劳动强度低，特别适用于形状复杂的零件或中、小批量两件的加工。数控车床与普通车床相比，具有以下特点：中、小批量两件的加工。数控车床与普通车床相比，具有以下特点：1、数控车床的加工特点、数控车床的加工特点l 加工精度高，具有稳定的加工质量加工精度高，具有稳定的加工质量 l

6、 可进行多坐标的联动，能加工形状复杂的零件可进行多坐标的联动，能加工形状复杂的零件 l 加工零件改变时，一般只需要更改数控程序，可节省生产准备时间加工零件改变时，一般只需要更改数控程序，可节省生产准备时间 l 机床本身的精度高、刚性大机床本身的精度高、刚性大,可选择有利的加工用量，生产率高可选择有利的加工用量，生产率高 l 机床自动化程度高，可以减轻劳动强度机床自动化程度高，可以减轻劳动强度 l 对操作人员的素质要求较高，对维修人员的技术要求更高对操作人员的素质要求较高，对维修人员的技术要求更高 （1）按工艺用途分类）按工艺用途分类金属切削类数控机床，如数车、数铣、数钻、数磨、数镗、数冲以及金

7、属切削类数控机床，如数车、数铣、数钻、数磨、数镗、数冲以及加工中心等；加工中心等；金属成型类数控机床，如数控折弯机、弯管机、回转头压力机等；金属成型类数控机床，如数控折弯机、弯管机、回转头压力机等；数控特种加工机及其它类型数控设备：数控特种加工机及其它类型数控设备： 如数控线切割机床、电火花加如数控线切割机床、电火花加工机床、激光切割机床、火焰切割机、三坐标测量机、雕刻机、彩色电脑工机床、激光切割机床、火焰切割机、三坐标测量机、雕刻机、彩色电脑喷画机等；喷画机等；（2）按机床运动的控制轨迹分类）按机床运动的控制轨迹分类 点位控制数控机床点位控制数控机床a、点位控制只要求控制机床的移动部件从某一

8、位置移动到另一位置、点位控制只要求控制机床的移动部件从某一位置移动到另一位置的准确定位，在移动过程中刀具不进行切削加工；的准确定位，在移动过程中刀具不进行切削加工；b、对于两位置之间的运动轨迹不作严格要求，如图、对于两位置之间的运动轨迹不作严格要求，如图1-1所示；所示；图1-1 点位控制属于点位控制的数控机床：数钻、数镗、数冲、数控电焊机等。属于点位控制的数控机床：数钻、数镗、数冲、数控电焊机等。图1-2 直线控制 直线控制数控机床直线控制数控机床a、刀具或机床工作台以适当的速度，沿平行某一坐标轴方向或与其、刀具或机床工作台以适当的速度，沿平行某一坐标轴方向或与其成成45的斜线方向进行直线加

9、工；的斜线方向进行直线加工；b、一般具有主轴转速控制、进给速度控制、沿平行坐标轴方向直线、一般具有主轴转速控制、进给速度控制、沿平行坐标轴方向直线循环加工的功能，如图循环加工的功能，如图1-2所示：所示：图1-3 轮廓控制 连续轮廓控制连续轮廓控制a、可以加工任意斜率的直线、圆弧、抛物线以及其它函数关系的曲线，、可以加工任意斜率的直线、圆弧、抛物线以及其它函数关系的曲线，如图如图1-3所示；所示；b、具有两坐标或两坐标以上的多坐标联动控制系统；具有两坐标或两坐标以上的多坐标联动控制系统；c、可以加工任意形状的曲线或型腔、可以加工任意形状的曲线或型腔。采用连续控制系统的数控机床：数车、数铣、数磨

10、、全功能数车、数控采用连续控制系统的数控机床：数车、数铣、数磨、全功能数车、数控凸轮磨床、数控线切割机床等凸轮磨床、数控线切割机床等。（3）按控制坐标轴数分类）按控制坐标轴数分类 两坐标数控机床两坐标数控机床同时控制两坐标联动，如数车（同时控制两坐标联动，如数车（X、Z轴），可用于加工各种曲线轴），可用于加工各种曲线轮廓的回转体类零件轮廓的回转体类零件； 三坐标数控机床三坐标数控机床同时控制三坐标联动，如数铣（同时控制三坐标联动，如数铣（X、Y、Z轴），可用于加工曲面轴），可用于加工曲面零件等零件等； 多坐标数控机床多坐标数控机床（4）按伺服机构的控制方式分类）按伺服机构的控制方式分类 开环控

11、制系统开环控制系统该伺服系统没有位置检测元件，对传动机构的动作情况不进行检查，且该伺服系统没有位置检测元件，对传动机构的动作情况不进行检查，且没有被控制对象的反馈值，指令发出去不再反馈回来，如下图没有被控制对象的反馈值，指令发出去不再反馈回来，如下图1-4所示。所示。图1-4 开环控制系统 闭环控制系统闭环控制系统该伺服系统含位置、速度测量元件，如下图该伺服系统含位置、速度测量元件，如下图1-5所示。闭环控制系统精度所示。闭环控制系统精度高、速度快、造价高，且现场调试复杂，这种系统目前大都用于大型精密镗高、速度快、造价高，且现场调试复杂，这种系统目前大都用于大型精密镗铣床、精密加工中心等铣床、

12、精密加工中心等。图1-5 闭环控制系统 半闭环控制系统半闭环控制系统 如下图如下图1-6所示所示图1-6 半闭环控制系统3、数控机床的组成、数控机床的组成 数控机床由输入设备、数控装置、伺服系统和机床本体等部分组成数控机床由输入设备、数控装置、伺服系统和机床本体等部分组成。 图1-7 数控车床外形图图1-8 数控车床结构图4、数控车床的工作过程、数控车床的工作过程（1）首先根据零件加工图样进行工艺分析，确定加工方案、工艺参数和）首先根据零件加工图样进行工艺分析，确定加工方案、工艺参数和位移数据；位移数据；（2）用规定的程序代码和格式规则编写零件加工程序单；或用自动编程）用规定的程序代码和格式规

13、则编写零件加工程序单；或用自动编程软件进行软件进行CAD/CAM工作，直接生成零件的加工程序文件；工作，直接生成零件的加工程序文件；（3）将加工程序的内容以代码形式完整记录在信息介质（如穿孔带或磁）将加工程序的内容以代码形式完整记录在信息介质（如穿孔带或磁带）上；带）上；（4）通过阅读机把信息介质上的代码转变为电信号，并输送给数控装）通过阅读机把信息介质上的代码转变为电信号，并输送给数控装置。由手工编写的程序，可以通过数控机床的操作面板输入程序；由置。由手工编写的程序，可以通过数控机床的操作面板输入程序；由编程软件生成的程序，通过计算机的串行通信接口直接传输到数控机编程软件生成的程序，通过计算

14、机的串行通信接口直接传输到数控机床的数控单元（床的数控单元（MCU）；）；（5）数控装置将所接受的信号进行一系列处理后，再将处理结果以脉）数控装置将所接受的信号进行一系列处理后，再将处理结果以脉冲信号形式向伺服系统统发出执行的命令；冲信号形式向伺服系统统发出执行的命令；（6）伺服系统接到执行的信息指令后，立即驱动车床进给机构严格按）伺服系统接到执行的信息指令后，立即驱动车床进给机构严格按照指令的要求进行位移，使车床自动完成相应零件的加工。照指令的要求进行位移，使车床自动完成相应零件的加工。二、常见的数控系统二、常见的数控系统1、德国、德国SIEMENS 德国西门子公司德国西门子公司SIEMEN

15、S数控系统开放性较好，数控系统开放性较好，但使用环境要求高（如电压、通风效果、温度等）；编程指令系统但使用环境要求高（如电压、通风效果、温度等）；编程指令系统与国际标准的兼容性较差，但其指令系统功能十分丰富。与国际标准的兼容性较差，但其指令系统功能十分丰富。 2、日本、日本 FANUC 使用环境要求不高；操作简便易学，可靠性好；其编程指令使用环境要求不高；操作简便易学，可靠性好；其编程指令系统与国际标准兼容性好，本系统各型号间的兼容性、通用性也高，众多的系统与国际标准兼容性好，本系统各型号间的兼容性、通用性也高，众多的企业选择采购了配置企业选择采购了配置 FANUC系统的数控机床。系统的数控机

16、床。0D系统系统。 三菱系统三菱系统运算快，操作简便；三菱公司生产运算快，操作简便；三菱公司生产MELDAS系列数控系统系列数控系统3、国产数控系统、国产数控系统华中世纪星、广州数控、华兴、凯思帝等华中世纪星、广州数控、华兴、凯思帝等三、数控车床的发展趋势三、数控车床的发展趋势 高速、高效化高速、高效化数控机床向高速化方向发展，可充分发挥现代刀具材料的性能，大幅度数控机床向高速化方向发展，可充分发挥现代刀具材料的性能，大幅度提高加工效率和零件表面的加工质量与精度。提高加工效率和零件表面的加工质量与精度。高速切削可以减小切削深度，有利于克服机床振动，降低传入零件的热高速切削可以减小切削深度，有利

17、于克服机床振动，降低传入零件的热量，减小热变形，从而提高加工精度，改善了加工表面质量。量，减小热变形，从而提高加工精度，改善了加工表面质量。 高精度化高精度化普通级数控机床的加工精度已由普通级数控机床的加工精度已由10um提高到提高到5um；精密级加工中心的加工精度则已从精密级加工中心的加工精度则已从35um，提高到，提高到11.5um。 高可靠性高可靠性数控机床要发挥其高性能、高精度、高效率，并获得良好的效益，关键数控机床要发挥其高性能、高精度、高效率，并获得良好的效益，关键取决于其可靠性。衡量可靠性的重要量化指标是平均故障时间。取决于其可靠性。衡量可靠性的重要量化指标是平均故障时间。数控系统无故障工作时间已由数控系统无故障工作时间已由20世纪世纪80年代的年代的10000h，提高到现在，提高到现在30000h50000h 模块化、专门化与个性化模块化、专门化与个性化重要是为了适应数控机床多品种、小批量加工零件的特点。重要是为了适应数控机床多品种、小批量加工零件的特点。 高柔性化高柔性化柔性加工单元柔性加工单元FMC；柔性制造系统；柔性制造系统FMS；计算机集成制造系统；计算机集成制造系统CIMS 复合化复合化复合化包含工序复合化和功能复合化。数控机床的发展已模糊了粗复合化包含工序复合化和功能复合化。数控机床的发展已模糊了粗精加工工序的