第一章数控机床概述

1、数控编程技术,河南机电高等专科学校,第1章数控机床概述,三、数控机床的发展水平和趋势1、数控机床的发展趋势1）工序集中2）高速、高效、高精度3）方便使用，提高可靠性2、数控系统的发展趋势,3、伺服系统的发展趋势1）前馈控制技术2）机械静、动摩擦的非线性控制技术3）伺服系统的速度环和位置环均采用软件控制4）采用高分辨率的位置测量装置5）补偿技术得到发展和广泛应用,数控技术发展的几个问题,一、高速化二、开放式结构三、适应控制系统四、直接数字控制系统五、柔性制造单元（FMC）和柔性制造系统（FMS）六、计算机集成制造系统（CIMS）,数控技术发展的几个问题,一、高速化,高速切削工艺意味着什麽?减少达

2、30%的切削力进给速度提高5到10倍减少传递到工件上的热量特定的材料去除量可增加高达40%,数控技术发展的几个问题,一、高速化,实现高速切削加工的要素1、高速主轴现在的机械加工，要求主轴转速越来越高，高速主轴是高速切削技术最重要的关键技术，是高速加工机床的核心部件。数控机床采用主轴电动机与机床主轴一体化的电主轴部件，高转速下主轴的刚性、动态特性、轴承及冷却系统等都对高速主轴的使用性能有着重要影响。已经有全套的电主轴系统，包括：电主轴、矢量变频驱动、油气润滑装置、冷却装置、管路、电缆、刀具等。当前，共有15类60几个型号的电主轴产品，最大转速可达140000r/min，直径范围33300mm，功

3、率范围125W80kW，扭矩范围0.02300Nm。,数控技术发展的几个问题,一、高速化,2、数控系统1）数控系统采用多片32位或64位CPU的处理器和多微处理器结构，提高插补运算的速度和精度，以满足高速切削加工对系统快速数据处理能力的要求，并采用前馈和大量超前程序段处理功能，以保证高速加工时的插补精度。2）减少加减速滞后产生的误差：3）控制进给率：进给率过大的系统会在过渡过程中（如拐角）产生误差。,数控技术发展的几个问题,一、高速化,2、高速进给系统1）旋转伺服电机滚珠丝杠系统：目前普通丝杠的最大进给速度为40mm/min，最大直线加速度为0.5g，高精密滚珠丝杠的最大速度已达60mm/mi

4、n，最大加速度达1.0g；这种传动方式由于从电机轴到工作台之间存在一系列的中间环节，当进给部件要完成启动、加减速、反转、停车等动作时，机械元件产生的弹性变形、摩擦、反向间隙等，造成进给运动的滞后和其它许多非线性误差；中间环节也加大了系统的惯性质量，影响了快速响应。另外，丝杠是细长杆，在力和热的作用下，产生变形，影响加工精度。传统的进给系统结构复杂，难以集成和实现模块化，安装、调试困难，造成机床整体结构复杂化。滚珠丝杆的刚度、惯性、加速度等动态性能已远远不能满足要求。,数控技术发展的几个问题,一、高速化,2）直线电机进给系统：取消了源动力和工作台部件之间的一切中间传动环节，使得机床进给传动链的长

5、度为零，这就是所谓的“直接驱动”（directdrive）或“零传动”。直线电机驱动方式具有进给速度高、加速度大、启动推力大、刚度和定位精度高、行程长度不受限制等优点采用直线电动机驱动的高速加工中心已成为21世纪机床的发展方向之一，其中，永磁式直线电动机以其时间常数小、高频响应特性好、推力强度高、损耗低、控制比较容易等一系列特点在高速、高精密、高频响数控机床的进给驱动部件研究中具有明显的优势。直线电机高速进给单元主要由直线电动机、工作台、滚动导轨、反馈测量系统、防护系统等五部分组成。,数控技术发展的几个问题,一、高速化,4、高速加工CAM软件用于高速加工的CAM编程系统必须具有很高的计算编程速

6、度，全程自动过切处理能力及自动刀柄干涉检查功能，具有进给率优化处理功能、待加工轨迹监控功能、刀具轨迹编辑优化功能、较强的插补功能、“加工残余分析”功能。不是所有CAM软件都能用于高速加工数控编程。,数控技术发展的几个问题,一、高速化,5、高速加工的刀具及其他高速切削刀具必须具有优良的机械性能和热稳定性，即良好的抗冲击、耐磨损和抗热疲劳的特性。目前，陶瓷、立方氮化硼（CBN）、涂层硬质合金等刀具均可作为高速切削模具钢件的刀具材料。刀具的涂层技术是提高高速切削能力的关键技术之一。冷却系统：强力高压、高效的冷却系统以解决极热切屑问题。采用温控循环水（或其它介质）来冷却主轴电动机、主轴轴承、直线电动机

7、、液压油箱、电气柜，有的甚至冷却主轴箱、横梁、床身等大构件。,数控技术发展的几个问题,二、开放式结构,含义：应用系统与运行平台的无关性应用系统中模块间的互操作性与用户交互作用风格的一致性,数控技术发展的几个问题,二、开放式结构,特征：可移植性功能模块可用于不同控制系统可扩展性功能相似模块之间可互相替换，随技术进步可更新软硬件可缩放性有即插即用功能，根据需求变化，能方便有效重新配置互操作性使用标准I/O和网络功能，容易实现与其它自动化设备互连。,数控技术发展的几个问题,三、适应控制系统,数控技术发展的几个问题,三、适应控制系统,数控技术发展的几个问题,三、适应控制系统,数控技术发展的几个问题,四

8、、直接数字控制系统（DNC）,DNC：用一台通用计算机直接控制和管理一群数控机床进行零件加工或装配的系统。分类：1）间接型DNC系统：保留原数控机床的CNC系统2）直接型DNC系统：数控机床配置一个简单机床控制器3）分布式DNC系统：使用计算机网络，协调各个CNC机床工作,数控技术发展的几个问题,五、柔性制造单元（FMC）和柔性制造系统（FMS）,1、FMC加工中心MC与自动交换工件的装置所组成，同时数控系统还增加了自动检测与工况自动监控等功能，一般采用托盘搬运方式的自动交换工件装置。车削或磨削中心一般使用工业机器人进行工件的交换。,数控技术发展的几个问题,2、FMS美国国防部机床特别工作组对

9、FMS的定义：由自动物料搬运系统相连接的一系列自动机床或若干台制造设备，用一台公用的多级数字式既定程序计算机控制，可供随机制造属于预定范围内的零部件的制造系统组成。1）加工系统：多台制造设备“互补”、“互替”两种配置方式2）物料系统：存储、输送和装卸三个子系统组成3）能量系统4）信息系统：管理计算机、加工计算机、专用控制装置,数控技术发展的几个问题,数控技术发展的几个问题,数控技术发展的几个问题,六、计算机集成制造系统（CIMS）,计算机集成制造系统（CIMS）组成,1.管理信息系统（MIS）2.技术信息系统（TIS）3.制造自动化系统（MAS）4.计算机辅助质量保证系统（CAQ）5.网络系统

10、（NSE）6.数据管理系统（DAS）,数控技术发展的几个问题,六、计算机集成制造系统（CIMS）,计算机集成制造系统（CIMS）组成,数控机床编程,数控技术是先进制造技术的核心；是现代制造业的基础；是实现自动化、柔性化、集成化生产的核心；是提高制造企业市场竞争能力的必需手段；是国防现代化的重要战略高技术。,数控机床是什么？,用数控系统对其工作过程进行编程控制的自动化机床。,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，以控制工件和刀具的相对运动，使之加工出合格零件的方法。,数控机床简介,数控车床,数控车床,数控车床,数控车床,车床中心,数

11、控车床,数控铣床,数控铣床,数控铣床,加工中心,加工中心,加工中心,加工中心,快走丝线切割机床,慢走丝线切割机床,三坐标测量机在模具行业中的应用相当广泛，它是一种设计开发、检测、统计分析的现代化的智能工具，更是模具产品无与伦比的质量技术保障的有效工具。模具的型芯型腔与导柱导套的匹配如果出现偏差，可以通过三坐标测量机找出偏差值以便纠正。在模具的型芯型腔轮廓加工成型后，很多镶件和局部的曲面要通过电极在电脉冲上加工成形，从而电极加工的质量和非标准的曲面质量成为模具质量的关键。因此，用三坐标测量机测量电极的形状必不可少。三坐标测量机可以应用3D数模的输入，将成品模具与数模上的定位、尺寸、相关的形位公差

12、、曲线、曲面进行测量比较，输出图形化报告，直观清晰的反映模具质量，从而形成完整的模具成品检测报告。在某些模具使用了一段时间出现磨损要进行修正，但又无原始设计数据（即数模）的情况下，可以用截面法采集点云，用规定格式输出，探针半径补偿后造型，从而达到完好如初的修复效果。当一些曲面轮廓既非圆弧，又非抛物线，而是一些不规则的曲面时，可用油泥或石膏手工做出曲面作为底胚。然后用三坐标测量机测出各个截面上的截线、特征线和分型线，用规定格式输出，探针半径补偿后造型，在造型过程中圆滑曲线，从而设计制造出全新的模具,1.1数控机床的产生及发展1.2数控机床的组成及工作原理1.3数控机床的特点及分类1.4数控机床的

13、特点和应用范围1.5数控机床的发展水平和趋势,第一章数控机床概述,数控技术的的产生和发展,产生背景从工业化革命以来人们实现机械加工自动化的手段有：自动机床、组合机床、专用自动生产线等。它们存在固有的缺点有：初始投资大、准备周期长、柔性差。,数控（NumericallyControlled）机床是一种装有程序控制系统（数控系统）的自动化机床。该系统能够逻辑地处理具有使用号码，或其他符号编码指令（刀具移动轨迹信息）规定的程序。具体地讲，把数字化了的刀具移动轨迹的信息输入到数控装置，经过译码、运算，从而实现控制刀具与工件的相对运动，加工出所需要的零件的机床，即为数控机床。,发展沿革1949年美国帕森

14、斯（Parsons）公司接受美国空军的委托，加工飞机零部件，1952年，Parsons公司和麻省理工学院（MIT）合作研制了世界上第一台数控铣床，加工直升飞机螺旋桨叶片轮廓的检查样板。1955年，在Parsons专利的基础上，第一台工业用数控机床由美国Bendix公司生产出来。（46年第一台计算机诞生）,从1952年至今，数控系统经历了两个阶段（NC和CNC阶段）和六代的发展。第一代：1952-1959年采用电子管元件构成的专用数控装置，体积大，功耗大。第二代：1959-1964年采用晶体管电路的数控装置，广泛采用印刷电路板。第三代：1965-1970年采用小、中规模集成电路的数控装置，体积小

15、功耗低可靠性有了提高。第四代：1970-1974年采用大规模集成电路的小型通用计算机取代专用计算机。第五代：1974-1990年微处理器应用于数控系统，不仅价格进一步降低，体积进一步缩小，使实现真正意义上机电一体化成为可能。第六代：1990年-现在进入基于PC（个人计算机）时代。,我国数控技术的发展第一阶段：封闭式发展阶段从1958年到1979年数控产业处于自我封闭式发展状态由于外国的封锁，数控机床和主要配套产品均靠国内开发和生产，技术水平低、质量差，因此，在这21年中，数控机床未能得到广泛应用。数控技术和数控机床发展缓慢。,第二阶段：引进技术，消化吸收，初步建立起产业体系阶段自从1980年，

16、经过“六五”至“九五”几个阶段的努力，初步建立起产业体系基础。到“八五”末期，数控机床产量已由1980年的692台发展到1995年的7291台，增长了10.5倍，数控机床的品种达到500多种，数控系统主要生产企业10多家，数控机床主要生产企业40多家，数控机床配套产品主要生产企业100多家，我国数控产业的发展已经有了一定的基础。,第三阶段：实施产业化工程，进入市场竞争阶段进入九十年代，随着国民经济发展。对数控机床的需求量上升，为数控技术的发展和数控产业的建立提供了良好的机遇，但由于我国数控产业存在的产品水平低、缺乏市场竞争力，因此，在国内市场需求增长的同时，数控机床的进口也增长很快，对我国数控

17、产业的发展产生了严重冲击。,1.2数控机床的工作原理及基本组成,第1章数控技术概论,1.2.1数控机床的组成,1、计算机数控系统（CNC装置）数控装置是数控机床的核心，其主要作用是接受输入的零件加工程序或操作命令，经过数控装置的系统软件和逻辑电路进行译码、运算和逻辑处理，向伺服单元、驱动装置、PLC等输出相应的控制命令，并通过伺服系统控制机床运动部件按加工程序指令运动，完成零件加工程序或操作所需的工作,2.伺服单元、驱动装置和测量装置伺服单元和驱动装置包括：主轴伺服驱动装置和主轴电机进给伺服驱动装置和进给电机测量装置是指位置和速度测量装置，以实现进给伺服系统的闭环控制。作用保证灵敏、准确地实现

18、CNC装置指令：主轴运动指令：实现零件加工的切削运动（速度控制）；进给运动指令：实现零件加工的成形运动（速度和位置控制）。,伺服电机,3、控制面板又叫操作面板。它是操作人员与数控装置进行信息交流的工具。组成：按钮站、状态灯、按键阵列（功能与计算机键盘一样）和显示器；。它是数控机床一个特有的输入输出部件,4.控制介质与输入输出设备,控制介质是记录零件加工程序的媒介。输入输出设备是CNC系统与外部设备进行交互装置。交互的信息通常是零件加工程序。即将编制好的记录在控制介质上的零件加工程序输入CNC系统或将调试好了的零件加工程序通过输出设备存放或记录在相应的控制介质上。,5.通信现代的数控系统除采用输

19、入输出设备进行信息交换外，一般都具有用通信方式进行信息交换的能力。它们是实现CAD/CAM的集成、FMS和CIMS的基本技术。采用的方式有：串行通讯（RS-232等串口）自动控制专用接口和规范（DNC方式，MAP协议等）网络技术（internet，LAN等）,6、机床本体机床本体：数控系统的控制对象，是实现加工零件的执行部件。组成：由主运动部件（主轴、主运动传动机构）、进给运动部件（工作台、拖板及相应的传动机构）、支承件（立柱、床身等）以及特殊装置（工件自动交换系统、自动工作台交换APC系统、自动刀具交换ATC系统）和辅助装置（如冷却、润滑、排屑、转位和夹紧装置等）。,三、数控机床的工作原理,

20、数控机床加工零件的工作过程分以下几个步骤：根据被加工零件的图样与工艺方案，用规定的代码和程序格式编写加工程序；所编写程序指令输入数控装置；数控装置将程序(代码)进行译码、运算之后，向机床各个坐标的伺服机构和辅助控制装置发出信号，以驱动机床的各运动部件，并控制所需要的辅助动作，最后加工出合格的零件。,1.3数控机床的分类,1.3.1按加工方式分类,第1章数控技术概论,1.切削机床类。如数控车床、铣床、镗床、钻床和加工中心等。2.成型机床类。如数控冲压机、弯管机、折弯机等。3.特种加工机床类。如数控电火花、线切割、激光加工机床等。4.其它机床类。如数控等离子切割、火焰切割、点焊机、三坐标测量机等。

21、,1.3数控机床的分类,1.3.2按控制系统功能分类,第1章数控技术概论,1.点位控制数控机床,2.直线控制数控机床,1.点位控制数控机床仅能控制两个坐标轴，实现刀具或工作台从一个点到另一个点的精确定位运动；对轨迹不作控制要求；运动过程中不进行任何加工适用范围：数控钻床、数控镗床、数控冲床和数控测量机,2.直线控制数控机床控制刀具或工作台以给定的速度从一点以直线准确地移动到下一个点运动过程中不进行任何加工同时控制的坐标轴只有一个，CNC无插补功能适用范围：现代组合机床采用数控进给伺服系统，驱动动力头带动多轴箱沿工件轴向进给进行钻削、镗削等切削加工，它可以算作这种数控机床。,1.3数控机床的分类

22、,1.3.2按控制系统功能分类,第1章数控技术概论,3.轮廓控制数控机床,3.轮廓控制（连续控制）数控机床具有控制25个进给轴同时谐调运动(坐标联动)的能力，使工件相对于刀具按程序规定的轨迹和速度运动，在运动过程中进行连续切削加工的数控系统。运动轨迹是任意斜率的直线、圆弧、螺旋线等。适用范围：数控车床、数控铣床、加工中心等用于加工曲线和曲面的机床。现代的数控机床基本上都是装备的这种数控系统。,1.3数控机床的分类,1.3.3按伺服控制方式分类,第1章数控技术概论,1.开环控制数控机床,1。开环数控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。无位置反馈，精度相对闭环

23、系统来讲不高，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。一般以功率步进电机作为伺服驱动元件。这类系统具有结构简单、工作稳定、调试方便、维修简单、价格低廉等优点，在精度和速度要求不高、驱动力矩不大的场合得到广泛应用。一般用于经济型数控机床。,1.3数控机床的分类,1.3.3按伺服控制方式分类,第1章数控技术概论,2.闭环控制数控机床,2.全闭环数控系统全闭环数控系统采用直线位移检测元件（光栅、磁尺、感应同步器等），安装在机床拖板上，直接对运动部件的实际位置进行检测从理论上讲，可以消除整个驱动和传动环节的误差、间隙和失动量。具有很高的位置控制精度。由于位置环内的许多机械传动环节的摩擦

24、特性、刚性和间隙都是非线性的，故很容易造成系统的不稳定，使闭环系统的设计、安装和调试都相当困难。该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。,第1章数控技术概论,3.半闭环控制数控机床半闭环数控系统的位置采样点是从驱动装置(常用伺服电机)或丝杠引出，采用转角检测元件（旋转变压器、脉冲编码器、圆光栅直接安装在伺服电机或丝杠端部），采样旋转角度进行检测，不是直接检测运动部件的实际位置,半闭环环路内不包括或只包括少量机械传动环节，因此可获得稳定的控制性能，其系统的稳定性虽不如开环系统，但比闭环要好。由于丝杠的螺距误差和齿轮间隙引起的运动误差难以消除。因此，其精度较闭

25、环差，较开环好。但可对这类误差进行补偿，因而仍可获得满意的精度。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。,1.3数控机床的分类,1.3.4按数控系统的功能水平分类,第1章数控技术概论,经济型数控机床又称简易数控机床这一档次的数控机床仅能满足一般精度要求的加工，能加工形状较简单的直线、斜线、圆弧及带螺纹的零件，采用的微机系统为单板机或单片机系统，具有数码显示，CRT字符显示功能，机床进给由步进电动机实现开环驱动，控制的轴数和联动轴数在3轴或3轴以下。,普及型数控机床又称全功能数控机床,高档数控系统采用的微机系统为32位以上微处理机系统，机床的进给大多采

26、用交流伺服驱动，除了具有一般数控系统的功能以外，应该至少能实现5轴或5轴以上的联动控制。具有三维动画图形功能和宜人的图形用户界面，同时还具有丰富的刀具管理功能、宽调速主轴系统、多功能智能化监控系统和面向用户的宏程序功能，还有很强的智能诊断和智能工艺数据库，能实现加工条件的自动设定，且能实现与计算机的联网和通信,按联动轴数分2轴联动（平面曲线）3轴联动（空间曲面，球头刀）4轴联动（空间曲面）5轴联动及6轴联动（空间曲面）。联动轴数越多数控系统的控制算法就越复杂。,1.4数控机床的特点和应用范围,1.4.1数控机床的加工特点,第1章数控技术概论,1.可以加工有复杂型面的工件,2.加工精度高，产品质

27、量稳定,3.自动化程度高，劳动强度低,4.生产效率高,5.良好的经济效益,6.有利于生产管理的现代化,1.4数控机床的特点和应用范围,1.4.2数控机床的使用特点,第1章数控技术概论,1.对操作维修人员的技术水平要求较高,2.对夹具和刀具的要求较高,1.多品种小批量生产的零件2.形状结构比较复杂的零件3.需要频繁改型的零件4.价格昂贵，不允许报废的零件5.需要最少周期的急需零件6.批量较大、精度要求高的零,1.4.3数控机床的应用范围,1.5典型数控系统简介,1.5.1FANUC公司的主要数控系统,第1章数控技术概论,1高可靠性的powerMate0系列,2普及型CNC0-D系列,4高性/价比

28、的0i系列,5具有网络功能CNC16i/18i/21i系列,6.个性化CNC16/18/160/180系列,3全功能型的0-C系列,1.5典型数控系统简介,1.5.2SIEMENS公司的主要数控系统,第1章数控技术概论,1SINUMERIK802S/C,2SINUMERIK802D,4SINUMERIK840D,3SINUMERIK810D,1.5典型数控系统简介,1.5.3FAGOR公司的数控系统,第1章数控技术概论,1CNC8070,28055系列数控系统,48040/8055-i/8055TCO/MCO系列,58040/8055-i/8055TC/MC系列,68025/8035系列,38

29、040/8055-i标准系列,1.5典型数控系统简介,华中数控系统,第1章数控技术概论,北京航天数控,广数数控系统,数控机床的发展水平和趋势1、数控机床的发展趋势1）工序集中2）高速、高效、高精度3）方便使用，提高可靠性2、数控系统的发展趋势,3、伺服系统的发展趋势1）前馈控制技术2）机械静、动摩擦的非线性控制技术3）伺服系统的速度环和位置环均采用软件控制4）采用高分辨率的位置测量装置5）补偿技术得到发展和广泛应用,1.6数控机床安全使用及日常维护,一、数控机床安全使用1.敬业爱岗兴趣是最好的老师，只有热爱数控岗位，才能刻苦钻研技术，不断积累实践经验，熟悉并爱护操作对象，保证数控机床的安全、稳

30、定、高效运行。2.熟练掌握机床操作及编程对操作对象的操作方法的熟悉，是防止出现操作失误造成事故的基本要求。大部分事故是由于操作失误或程序错误造成的，只有熟练掌握了数控机床的操作方法及编程知识，才能正确操作数空机床，正确编制加工程序，防止和杜绝事故的发生。,3.熟悉机床特性，掌握机床运行规律各类数控机床都有其各自的特性，尤其是使用了一段时间的机床，做到了解它继而熟悉它，总结其运行规律，发现其特性，预见其可能出现的故障，是保证机床安全运行的有效手段。,4.遵循机床操作规程违规操作是酿成重大事故的罪魁祸首。数控机床都有一套严格的安全操作规程，作为操作者，操作之前的首要任务是阅读并理解这些安全操作规程

31、，同时在日后的操作中认真贯彻执行。操作规程因机床而异，但有一些共性的内容需熟知。开机前先进行常规检查，检查机床各部位是否正常，开关、按钮是否在合理位置。机床通电后检查电、气、液系统是否正常。机床空运转15分钟以上，使机床达到热平衡状态。执行机床各坐标轴回参考点操作，以确立机床坐标系。保持机床运动部分良好的润滑状态，尤其是需手动润滑的部位，要定期加注润滑油。机床运行过程中要坚守岗位，出现异常及时采取应急措施。机床运行过程中不得随意开启电气柜门。工件装夹要准确可靠。程序需经校验无误后方可自动运行。,5.做好机床日常记录机床运行过程中发现的不正常情况须认真做好记录，以便分析故障原因，为维修提供第一手

32、资料。6.严格遵守劳动保护制度虽然设备安全是数控操作人员的岗位职责，但人生安全更是第一位的。在操作数控机床时，一定要遵守劳动保护制度，正确着装，穿收袖束腰的工作服，戴工作帽，禁穿高跟鞋、拖鞋上岗，禁止戴手套操作数控机床，长发要盘起收于工作帽内。,7.冷静处理机床故障机床在使用中不可避免地会出现一些故障，此时操作者要冷静对待，不可盲目处理，切忌惊慌失措，以免产生更为严重的后果，要注意保留现场，待维修人员来后如实说明故障前后的情况，并参与共同分析问题，尽早排除故障。若故障是由于操作失误所致，操作人员要及时吸取经验教训，避免下次犯同样的错误。,数控机床的日常维护保养,数控机床使用寿命的长短和故障率的

33、高低，不仅取决于机床自身的质量与性能，在很大程度上也取决于对其正确的使用和维护保养。正确使用能防止意外损坏和突发故障，日常精心维护保养可使设备保持良好的技术状态，延长使用期限，降低故障发生率。另外，在维护保养过程中，可及时发现和消除隐患，保证设备的安全正常运行。数控机床的维护保养主要内容如下：1.保持环境整洁数控机床对使用环境有一定的要求，环境保持干净整洁，避免太潮湿，粉尘过多，特别要避免腐蚀性气体。这样对减轻机床导轨面的磨损及腐蚀，防止电气元器件的损坏，延长机床无故障运行时间有明显的作用。,2.保持机床清洁对于数控机床操作人员来讲，随时做好机床清洁工作，也是岗位职责中很重要的一部分。要坚持对

34、主要部位如工作台、裸露的导轨、操作面板等每班擦一次，尤其是导轨面在下班前用软棉纱擦拭干净，涂上润滑油，防止导轨面的腐蚀。每周对整机进行一次彻底的清扫与擦拭，如电气柜冷却装置的防尘网、压缩空气系统的过滤器，冷却液中的切屑等，都要清理干净。另外，机床使用说明书对特定的机床还有一些其他的清洁要求，应参考执行。,3.定期对机床各部位进行检查数控机床的液压系统、润滑系统、冷却系统、急停按钮、行程限位开关等与设备安全相关的部位需经常进行检查，以便及时发现问题，消除隐患。传动带的磨损及松紧情况；液压油、润滑油及冷却液的洁净程度；电动机及测速发电机电刷的磨损情况；断路器、接触器、继电器、单相灭弧器、三相灭弧器

35、等需定期进行检查。数控系统和电气柜的散热通风装置需定时检查，一旦这些装置不能正常工作，便会导致电气元器件的工作环境恶化，造成设备运行故障。,4.杜绝机床带故障运行数控机床一旦出现故障，尤其是机械部分的故障应停止加工，分析找出故障原因并加以解决，才能继续运行。禁止机床在有故障的情况下运行，否则可能造成设备的严重损坏。5.及时调整当机床长期工作后，由于种种原因而使机床丝杠的反向间隙，机床的定位精度，重复定位精度超差，导轨与镶条间产生较大的间隙等，都会导致机床精度下降。出现上述问题时，应及时调整。,6.及时更换易损件对于象传动带、轴承等出现损坏后，应及时更换，防止造成设备和人生事故。7.经常注意电网

36、电压数控装置通常允许电网电压在10%的范围内波动，若超出此范围会造成系统不能正常工作，甚至会损坏系统。如果电网电压波动较大，最好不要启动数控机床，采取措施后（如安装稳压电源等）方可使用数控机床。另外机床接地要可靠，以保证操作人员和设备的安全。,8.定期更换存储器电池绝大部分数控系统都装有电池，在系统断电期间，作为RAM保持或刷新的电源。一般电池电压不足时，系统会有报警提示，此时应及时更换电池，以防止断电期间系统数据丢失。更换电池应在系统通电的状态下进行并注意安全。9.尽可能提高机床的开动率新购置的数控机床应尽快投入使用，设备在使用初期故障率相对来说往往大一些，用户应在保修期内充分利用机床，使其

37、薄弱环节尽早暴露出来，在保修期内得以解决。在缺少生产任务时，也不能空闲不用，要定期通电，每次空运行1小时左右，利用机床运行时的发热量来去除或降低机内的湿度。,本章小结,数控机床的基本组成及工作原理数控机床的发展、工作原理和组成数控机床的分类分类标准：工艺用途、控制功能、联动轴数和进给伺服系统的类型数控机床的特点数控机床的加工特点和应用范围数控机床的安全使用及日常维护保养数控机床的安全操作规程和劳动保护制度,数控机床的发展水平和趋势1、数控机床的发展趋势1）工序集中2）高速、高效、高精度3）方便使用，提高可靠性2、数控系统的发展趋势,3、伺服系统的发展趋势1）前馈控制技术2）机械静、动摩擦的非线

38、性控制技术3）伺服系统的速度环和位置环均采用软件控制4）采用高分辨率的位置测量装置5）补偿技术得到发展和广泛应用,数控技术发展的几个问题,一、高速化二、开放式结构三、适应控制系统四、直接数字控制系统五、柔性制造单元（FMC）和柔性制造系统（FMS）六、计算机集成制造系统（CIMS）,数控技术发展的几个问题,一、高速化,高速切削工艺意味着什麽?减少达30%的切削力进给速度提高5到10倍减少传递到工件上的热量特定的材料去除量可增加高达40%,数控技术发展的几个问题,一、高速化,实现高速切削加工的要素1、高速主轴现在的机械加工，要求主轴转速越来越高，高速主轴是高速切削技术最重要的关键技术，是高速加工

39、机床的核心部件。数控机床采用主轴电动机与机床主轴一体化的电主轴部件，高转速下主轴的刚性、动态特性、轴承及冷却系统等都对高速主轴的使用性能有着重要影响。已经有全套的电主轴系统，包括：电主轴、矢量变频驱动、油气润滑装置、冷却装置、管路、电缆、刀具等。当前，共有15类60几个型号的电主轴产品，最大转速可达140000r/min，直径范围33300mm，功率范围125W80kW，扭矩范围0.02300Nm。,数控技术发展的几个问题,一、高速化,2、数控系统1）数控系统采用多片32位或64位CPU的处理器和多微处理器结构，提高插补运算的速度和精度，以满足高速切削加工对系统快速数据处理能力的要求，并采用前

40、馈和大量超前程序段处理功能，以保证高速加工时的插补精度。2）减少加减速滞后产生的误差：3）控制进给率：进给率过大的系统会在过渡过程中（如拐角）产生误差。,数控技术发展的几个问题,一、高速化,2、高速进给系统1）旋转伺服电机滚珠丝杠系统：目前普通丝杠的最大进给速度为40mm/min，最大直线加速度为0.5g，高精密滚珠丝杠的最大速度已达60mm/min，最大加速度达1.0g；这种传动方式由于从电机轴到工作台之间存在一系列的中间环节，当进给部件要完成启动、加减速、反转、停车等动作时，机械元件产生的弹性变形、摩擦、反向间隙等，造成进给运动的滞后和其它许多非线性误差；中间环节也加大了系统的惯性质量，影

41、响了快速响应。另外，丝杠是细长杆，在力和热的作用下，产生变形，影响加工精度。传统的进给系统结构复杂，难以集成和实现模块化，安装、调试困难，造成机床整体结构复杂化。滚珠丝杆的刚度、惯性、加速度等动态性能已远远不能满足要求。,数控技术发展的几个问题,一、高速化,2）直线电机进给系统：取消了源动力和工作台部件之间的一切中间传动环节，使得机床进给传动链的长度为零，这就是所谓的“直接驱动”（directdrive）或“零传动”。直线电机驱动方式具有进给速度高、加速度大、启动推力大、刚度和定位精度高、行程长度不受限制等优点采用直线电动机驱动的高速加工中心已成为21世纪机床的发展方向之一，其中，永磁式直线电动机以其时间常数小、高频响应特性好、推力强度高、损耗低、控制比较容易等一系列特点在高速、高精密、高频响数控机床的进给驱动部件研究中具有明