机械德语-chapter c introduction绪论

CNCTECHNOLOGY

主讲教师：王志明博士教授办公室：机械楼107联系电话：，56331180Email：

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Keypoints:

1.数控技术与数控机床的概念2.数控机床的特点与适用范围3.数控机床的加工步骤Chapter1IntroductionChapter1Introductionwhattechnology?Howtoachievedallgoals?whattechnology?Howtoachievedallgoals?Chapter1IntroductionChapter1Introductionwhattechnology?Howtoachievedallgoals?

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whattechnology?Howtoachievedallgoals?Chapter1Introduction数控的相关概念1、数控（NC）

数字控制（Numericalcontrol）的简称。指用数字信息通过控制装置实现对机械设备动作的控制。2、数控系统（NCS）

数字控制系统（NumericalControlSystem）的简称。指采用数控技术的控制系统。3、数控设备（NCU）

数字控制设备（NumericalControlU）的简称，指装备了数控系统的受控设备。

Chapter1Introduction数控机床的相关概念4、机床数控技术

机床数字控制技术的简称，指用数字化的信息对机床实行控制的一门技术。5、数控机床

数字控制机床（NumericalControltools）的简称：那么什么是数控机床呢

？Chapter1Introduction1

数控机床1.1普通机床的典型动作分析

由下边三种加工方法得出普通机床的典型动作:

刀具安装运行有二种方式：装在刀架上刀具不转但作进给运动（如车床）；装在主轴上的刀具旋转并作进给运动（如铣床）。

工件安装运行有二种形式：工件不转，但作进给运动（如铣床，钻床）装在传动轴上的工件转动（如车床）。

切削的最典型的运动规律就是：工件与刀具之间具备一定的相对运动。

数控机床就是这样一种自动化机床，要将机床的各种典型的机械运动用数字控制的方法来自动实现。Chapter1Introduction

工人要手动按动中心钻，手动操作工作台，将刀具对准孔1位置下刀钻削，提起刀头，然后再移动工作台，将刀具对准孔加工的位置，下刀钻削，等4孔全完成后，然后手动换刀，设置刀具上下限位挡块。然后按上述顺序完成各孔的加工。在此过程中，刀具旋转并作上下进给运动。X，y方向移动。此过程完全由人工完成。钻床钻削Chapter1Introduction.

铣刀从A`开始沿所示路径运动加工，即A`-B`,B`-C`,C`-A`。其中对于各段，需x，y工作台同时运动才能完成。若H较厚，则须在Z向进给/后退运动。铣床铣削Chapter1Introduction刀具快速从0位置进行纵向进行切削1-2段。然后2-3,3-4段。最后按图所示路径回到0位。对于2-3段来说，如果是个锥面的话，则需车床上小拖板，中拖板同时运动实现X--Z二向进给。在上述过程中，工件旋转，刀具作X向，Z向进给（单独或同时动作）此过程完全由人工完成。车床车削Chapter1Introduction2数控机床的概念

2.1数控机床的概念

数控机床:将机床的各种动作，工件的形状，尺寸以及机床的其它功能用一些数字和代码来表示，把这些数字代码通过信息载体（即控制介质）输入给数控系统。数控系统经过译码、运算等处理，发出相应的动作指令，自动控制机床刀具与工件的相对运动，从而加工出所需要的零件。2.2数控机床的组成

数控机床有以下几部分组成:信息载体数控装置伺服系统机床本体Chapter1Introduction实线表示开环系统；如果加上虚线部分的测量装置，将测量结果反馈到数控装置就构成了闭环系统Chapter1Introduction

1)．信息载体

信息载体又称控制介质，是用来确定人与机床之间的某种联系的中间媒介物，在它上面，记载了数控机床加工的全部信息。如零件加工的工艺参数、工艺过程、位移数据、切削速度等。常用的有：纸带，磁带，磁盘等。

2)．数控装置

数控装置任务就是接受信息载体带来信息，进行合理运算处理，把它们转化为伺幅系统能接受的指令信号。并按照程序中规定的加工步骤驱动机床完成相应动作。Chapter1Introduction

输入装置接受信息载体装置输出的代码经识别与译码分送相应储存内。控制器：接受输入装置的指令更具指令控制运算器与输入装置，以实现对机床的各种操作以及控制整机的工作循环。运算器：接受控制器的指令，将输入装置进来的数据进行各种运算并不断向输出装置输出结果。使伺服系统执行所有要求的运动。对复杂零件的轮廓控制系统运算器的重要功能是进行插补运算。输出装置：根据控制器的指令将运算器送来的计算结果输送到伺服系统。Chapter1Introduction

3).伺服系统

伺服系统用来接收来自数控装置的指令信息。控制机床的执行机构的进给速度、方向和位移量严格地按指令信息执行。以加工出符合图纸要求的零件。它由伺服电动机与伺服驱动装置组成。是机床的执行部件。4).机床本体

机床本体包括:主运动部件,进给运动执行部件(如工作台与刀架)及传动部件和机床身立柱等支承部件.由于数控机床是全自动机床,中间无需人工干预,所以在机械设计制造中的精度,刚度,抗振性等方面要求更高.同时对于运动表面的摩擦要小,传动部分间隙小,传动误差自动消除性好,传动变速系统易于实现自动化,同时还要考虑床身,排屑设计等方面Chapter1Introduction5).检测装置

采用闭环控制的数控机床续利用检测元件实现位置与速度的精确控制.现常用的速度控制检测元件有:直流测速发电机与脉冲编码器,位置检测元件有旋转变压器、感应同步器、磁尺等。Chapter1Introduction3

数控机床的加工步骤

数控机床的加工流程图如下:Chapter1Introduction1.根据零件图纸编制零件程序单

在数控机床与加工零件时,首先要分析图纸,对加工零件的形状,尺寸,工艺要求,技术条件等要求制定合理工艺流程.然后根据零件图的几何尺寸,走刀路径,以及设定的坐标系进行数值计算,确定各基点节(例如:运动轨迹的起始点,曲线的插补点等),然后更具编程手册的规定编制程序单。2.根据程序单,制备信息载体3.程序单编制好以后,进行载体制作,载体可以使穿孔带.磁盘,光盘等。4.将信息载体输入到数控装置中.信息载体的不同,读入装置也不同.软盘,用软驱读入，纸带用纸带阅读机读入,也可以通过RS232/85接口直接通过通讯方式存入NC/CNC装置存储器中。5.数控装置根据读入的加工信息，进行必要逻辑与算术运算后为各坐标的伺服系统分配进给脉冲伺服系统接受到进给脉冲信号后进行转换与放大，驱动机床的预定的轨迹运动，以进行零件的加工。Chapter1Introduction4数控机床的特点与适用范围

4.1数控机床的特点:

1.对加工相适应性好2.能加工出形状复杂的零件3.加工精度高，加工质量稳定4.生产效率高5.减轻工人劳动强度6.易于建立计算机通讯网络Chapter1IntroductionChapter1Introduction

Chapter1Introduction数控铣削加工的零件加工中心加工的零件Chapter1Introduction数控机床的应用范围

Chapter1Introduction1批量小而又多次重复生产的零件；2几何形状、结构复杂的零件；3在加工过程中必须进行多种加工的零件；4切削余量大的零件5必须严格控制公差的零件6需要频繁改型的零件7加工过程中如果发生错误将会造成严重浪费的贵重零件8需要全部检验的零件；Chapter1Introduction5数控机床的分类

按控制系统特点分类

1．点位控制机床只控制刀具（或工作台）从一点移动到另一点的准确定位，而不控制点与点之间的路径轨迹。在移动过程中，刀具与工件不能接触，不能进行切削

Chapter1Introduction

2．点位直线数控系统

除控制点与点之间的准确定位外，而且要求从一点到另一点之间按直线移动，按制定的进给速度作直线切削。下图数为数控铣床用直线控制系统来铣削固定位置的直线。

Chapter1Introduction

3.轮廓控制系统

能够同时对两个或两个以上坐标方向的联动进行连续控制，不仅要控制起点，终点的准确性。而且对每瞬时的位移与速度进行严格的不间断的控制，具有这种控制系统的机床可以加工曲线和曲面，例如具有两轴、2轴或更多坐标轴联动的数控铣床，车床加工中心等。

Chapter1Introduction按控制方式分类

1.开环系统

就是指不带反馈的装置的控制系统。通常使用功率步进电机或电液脉冲马达作为执行机构。典型的开环系统如下图所示。Chapter1Introduction

2．半闭环控制系统：

有反馈系统，测量元件装在丝杠或伺服马达端部。图1-11用安装在进给丝杠上的检测元件来检测伺服马达或丝杠的回转角。间接测出机床运动部件的位移，经反馈，送回控制系统，与控制值比较，用差值进行控制。Chapter1Introduction3．闭环控制系统

工作原理与半闭环系统相同，但测量元件装在工作台上，可直接测出工作台的实际位置Chapter1Introduction

5常见的数控机床种类

5.1数控车床

1.水平刀架

如图所示，床身是水平放置，与普通机床类似，刀架也为水平配置。刀架的主要形式有：四方刀架与六角刀架。（国产）Chapter1Introduction

2.垂直刀架

如下图所示，刀架垂直布置，切削从上部开始。它的主要特点为切屑可以直落底部，排屑效果好。Chapter1Introduction

4.梳齿状刀架形

如图刀架装在x,z拖板上（工作台），可作x,z二方向运动。此种车床装刀数量少，适宜于批量生产。Chapter1Introduction

3.倾斜刀架形

如图所示：床身的形状呈倾斜状易于排屑，顶尖可以与主轴轴线一致，操作性也很好。刀架倾斜安装。Chapter1Introduction

5.高精度车床：

主要用于加工类似VTR的磁鼓，磁盘的合金铝基板等重要镜面加工，并且形状、尺寸精度都要求很高零部件，可代替磨削加工。机床主轴采用超精密空气轴承，进给采用超精密空气静压导向面。主轴与驱动电机采用磁性联轴器。床身采用高刚性厚壁铸铁，中间填砂处理，支承采用空气弹簧三点支承等。下图为北京机床研究所研制的CKG-250型高精度数控车床，其主要精度指标如下：主轴回转精度：0.1μm；溜板直线性：1.5μm/200mm；定位精度：±2μm。Chapter1Introduction

6.车削加工中心：

除可以车削外，还可以进行铣、钻、玖螺纹等多种加工。转盘式刀架上安装动力刀具，可进行单独驱动。主轴回转位置可控制（C轴）车削加工中心可进行四轴（x,y,z,c）控制，而一般的数控车床只是两轴（x,z）控制。同时它还可装备副主轴功能，它与主轴同步运动，切断后，可进行工件的背面加工，而节省第一第二工序间的手动装部件及对刀时间。如图Chapter1Introduction7.FMC车床

由数控车床与机器人等构成的一个柔性加工单元，它主要实现工件的搬运、装卸的自动化，和加工调整准备的自动化。如图所示：Chapter1Introduction8.

数控铣床

数控铣床是首先实现数控化的机床种类，但随加工中心的兴起，数控铣床已逐渐减少。它在构造上可分为工作台升降式和主轴头升降式两种Chapter1Introduction9.数控磨床

数控磨床主要用于高精度、高硬度加工方面，砂轮修整装量装在工作台各端，通过工作台和主轴的二轴控制，可将砂轮修整成所需的形状。由此可进行各种成形加工。Chapter1Introduction10.加工中心

加工中心一般是指具有自动换刀功能的数控机床。它可以在一次装夹中同时进行钻削，镗削，铣削等多种加工。加工中心是数控机床上应用最广，数量最多的机床，也是构成FMS和工厂自动化所不可缺少的机床种类之一。加工中心按主轴的方向可分为立式和卧式两种，立式加工中心的主轴是垂直的卧式加工中心的主轴是水平的一般具有回转工作台，可进行四面或五面加工，特别适合于箱体零件的加工。除此之外，还有精密加工的门形构造加工中心为了进行复杂轮廓的加工，加工中心一般采用多轴联动控制，下图为五轴联