第一章　数控机床概述.ppt

1、第一章，第一节CNC机床的加工特性和应用，第一，CNC机床的加工特性1)可以加工超精密零件。2)加工轮廓形状特别复杂或尺寸难以控制的零件。3)可以用普通机床加工不能(或不舒服)加工的各种零件。4)一次指定夹紧位置后，可加工需要加工成多道工序的零件。5)一台CNC机床可以同时加工两个或多个相同零件，也可以同时加工多个工序的徐璐不同零件。第一节CNC机床加工特性及应用，6) CNC机床加工自动化程度高，除了刀具进给运动外，还可以自动执行零件夹紧、刀具更换、芯片拆卸等操作。7)使用CNC机床，可以选择最佳刀路和切削用量，从而有效缩短加工时的辅助时间，显着提高生产率。(8)在数控机床上加工零件通常可以

2、节省前期划线、中间检查等工作，一般消除复杂的工装，减少零件安装、曹征等工作，大大缩短加工准备时间，降低生产成本。第一节CNC机床的加工特性及应用，9) CNC机床加工可以修改加工程序，为研究产品设计工件的重复调整创造良好条件，大大缩短了开发、定型周期，为产品开发、产品改进和变形提供了便利。第二，数控机床分类。根据工艺用途分类(1)普通CNC机床最常见的CNC机床包括钻床、车床、镗床和齿轮加工机。第一节数控机床加工特性及应用，图1-1c 6140数控车床，第一节数控机床加工特性及应用，图1-2XK7140数控铣床，第一节数控机床加工特性及应用，(2)数控加工中心等数控机床在普通数控机床上的应用，

3、图1-3立式加工中心，第一台CNC机床的加工特性和应用，图1-4TH6350A卧式加工中心，第一台CNC机床的加工特性和应用，(3)螺旋桨、飞机发动机叶片曲面等多轴CNC机床不能用3坐标CNC机床加工，控制轴数更多，更复杂(4)金属成形数控机床，如数控冲床、CNC弯曲机、CNC弯曲机、CNC旋转头压力机等。(5)数控线切割机、CNC EDM机、CNC激光切割机等数控特殊加工机。(6)其他类型的数控机床，如数控火焰切割机、CNC CMM等。第一节数控机床的加工特性及应用。由机器运动轨迹分类(1)点控制的CNC机床点控制也称为点到点控制。图1-5点控制加工示例，第一节CNC机床的加工特性和应用，图

4、1-6点运动，第一节CNC机床的加工特性和应用，(2)直线控制CNC机床直线切削控制，也称为平行切削控制。图1-7直线控制加工示例，第一CNC机床的加工特性和应用，(3)轮廓控制CNC机床轮廓控制也被称为连续轨迹控制。图1-8同时控制两个坐标的轮廓控制a) x，y坐标b) y，z和z，x坐标控制，第一节CNC机床的加工特性和应用，图1-9坐标链接的CNC加工，第一节CNC机床的加工特性和应用，图1-10同时控制四个坐标以控制方式分类(1)开环控制CNC机床图1-1，第一节CNC机床加工特性和应用，图1-12开环控制系统，(2)闭环控制CNC机床开环控制系统的控制精度不高，主要没有检测表移动的实

5、际位置或修改偏差的能力。，第一部分的CNC机床加工特性和应用，图1-13闭环控制系统，(3)半闭环控制CNC机床半闭环控制系统方框图不直接检测表的位移，而是角度位移检测元件(例如光电编码器)，第一部分的CNC机床加工特性和应用，如图1-14所示，图1-14半闭环控制系统，根据数控系统功能等级分类，数控机床第一部分的加工特性和应用，(1)开环，步进电机进给系统的伺服进给类型；中高级使用半闭环或闭环直流伺服系统或交流伺服系统。(2)驱动轴数低的数控机床驱动轴数通常不超过2轴。中，高级是35轴。(3)主CPU半高数值控制系统通常使用8bit CPU，具有从16bit CPU逐步过渡到32bit CP

6、U的高级功能，某些新的数值控制系统还可以选择64bit CPU。(4)内部PLC低级CNC系统通常没有PLC，中级和高级都有内部PLC。第一台CNC机床的加工特性和应用，(5)分辨率和进给率分辨率为10米，进给率为815米/min时文件较小，分辨率为1米，进给率为1524m/min时文件中等，分辨率为0.1米，进给率为15100m/min时文件较高级。(6)通信能力低剖面数控系统一般没有通信能力。中间文件可以具有RS-232C或直接数值控制(DNC)接口。高档还可以有具有网络功能的制造自动化协议(MAP)通信接口。第一节数控机床加工特点及应用，(7)显示功能半高数控系统一般只有简单的数码管显示

7、或单色CRT文字显示；中央文件的CRT显示不仅包含文字，还包含二维图形、人机对话、状态和自我诊断功能。高档还可以进行三维图形显示、图形编程等功能。三是数控机床的应用1。最适合的1类)具有高加工精度、复杂形状、复杂结构、特别是复杂曲线、具有曲面轮廓的零件或具有未打开腔的盒子或外壳零件。第一节的CNC机床加工特性及其应用，2)需要在一个夹具中完成多工序的零件，如铣削、钻孔、铰链、车刀或攻丝螺纹。2.适应类1)价格昂贵，毛坯困难，不允许报废的零件。2)普通机床中加工生产率低、劳动强度高、质量难以稳定控制的部件。3)用于必须具有大小一致性的修改比较、性能或功能测试的部件：多品种、多规格、单个少量生产的

8、部件。第一节数控机床的加工特性和应用，图1-15适合数控机床加工的零件，3 .不合格类别，第一节CNC机床的加工特性和应用，1)使用毛坯表面作为粗糙的基准位置进行加工或定位，必须完全手动找到正确的零件。2)必须使用根据特定工艺设备、模板、样品加工的零件或加工的内容。3)需要大量生产的零部件。第二节数控机床的组成和工作原理，第一节，数控机床的组成，第二节数控机床的组成和工作原理，第一节。输入设备(1)输入控制介质所谓的控制介质通常是具有穿孔磁带、磁带、光盘等的CNC信息的材料载体；相应的输入设备包括光电磁带阅读器、录音机、磁盘驱动器等。(2)使用键盘和显示手动输入控制机床运动和刀具运动的命令。(

9、3)直接输入存储器通过通信接口直接输入自动编程机、其他计算机或网络上编译的加工程序，是现代数控机床的发展趋势。2.数控设备，第二节数控机床的组成和工作原理，图1-17数控设备硬件结构，第二节数控机床的组成和工作原理，3 .伺服系统(1)驱动装置接受数控系统输出的速度控制信号，输出功率驱动电动机。表1-1数控机床所有类型的驱动电动机的驱动装置，(2)执行器驱动电动机是数控机床伺服系统的执行元件。第二节数控机床配置和工作原理Y9.eps，()位置，速度检测反馈装置闭环控制数控机床应使用检测元件进行位置和速度检测，然后反馈给伺服控制系统。4.机床本体5。附加装置2，数控机床的工作原理，第二节数控机床

10、的组成和工作原理，图1-18数控机床的工作原理，第二节数控机床的组成和工作原理，1。输入2。解码3 .数据处理4。插值5。伺服控制6。管理程序3，数控机床的操作方法1。返回参考点方法2。手动输入/自动处理方法3。连续点处理方法，第二节数控机床的组成和工作原理，4 .增量点处理方法5。自动处理方法1)输入加工程序2)确认并输入程序原点位移、刀具半径和刀具长度。3)将刀具移动到适当的位置。第3节数控车床概述，第1，数控车床使用和分类1。使用数控车床2。CNC车床分类(1)按加工零件的缺省类型分类1)卡盘数控车床。2)顶级数控车床。(2)根据主轴配置分类1)水平数控车床。2)立式数控车床。(3)数控

11、系统的功能分类，第3节数控车床概述，1)经济型数控车床。2)全功能数控车床。3)车削中心。4)FMC机架。其次，数控车床的特点和开发(1)高精度数控车床控制系统的性能不断提高，机器结构不断改进，机床的精度日益提高。(2)随着高效新刀具材料的应用和机械结构的完成，数控车床的加工效率、主轴转速、传动功率不断增加，大大缩短了新数控车床的空转时间。3节CNC车床概述，(3)高柔性CNC车床具有高灵活性，适用于多种、小批量零件自动加工，超过70%。(4)随着高可靠性数控系统性能的提高，数控机床的无故障时间迅速增加。(5)加工力强的CNC车床既可用于粗加工，也可用于精加工，可在一个夹具中执行全部或大部分工

12、艺。(6)模块化设计的数控车床的制造采用模块化原理设计。三、数控车床配置和布局，第三数控车床概述，图1-19CYNCP-320数控车床外观1脚开关2工具3主轴卡盘4主轴箱5机床保护门6压力计7刀具保护盖8保护盖9方向盘10操作面板11旋转刀架12尾座13滑板14床主体，第三数控车床概述，1数控车床配置2。CNC车床布局(1)床身和导轨布局(参见图1-20)，图1-20 CNC车床布局a)平床b)平床斜板d)支架床，3节CNC车床概述，1)图1-20a2)图1-20b显示了倾斜床的布局。3)图1-20c显示了平板斜滑板的布局。(2)刀架是CNC车床的重要部件，其布置形式对机器的整体布置和工作性能

13、有很大影响。第4节CNC铣床概述，1，CNC铣床分类1。机床主轴布置和机床布局特性分类(1)图1-21所示的数控立式铣床主轴和机床工作台垂直，工件安装方便，加工时容易观察，但芯片拆卸不容易。图1-21 CNC立式铣床，第四CNC铣床概述，(2) CNC卧式铣床，如图1-22所示，CNC卧式铣床的主轴平行于机器工作台，加工时不方便观察，但锯末平稳。图1-22数控卧式铣床，第四数控铣床概述，(3)数控龙门铣床通常采用对称双柱结构，以保证工作台移动和龙门移动两种形式的数控龙门铣床的整体刚度和强度。图1-23数控龙门铣床，第四台数控铣床概述，2 .CNC系统的功能分类(1)经济型CNC铣床一般采用西门

14、子802S等经济型CNC系统，可以使用开环控制实现三坐标联动。(2)全功能数控铣床采用半闭环控制或闭环控制，CNC系统功能丰富，一般可连接4坐标以上，加工适应性强，应用最广。(3)高速铣削数控铣床高速铣削是数控加工的发展方向，技术已经比较成熟，应用越来越广泛。第二，数控铣床的工艺范围1。平面零件，第四台数控铣床概述，2 .可变倾斜零件，图1-24平面零件，第四CNC铣床概述，图1-25可变倾斜零件，3 .曲面等级(3d)零件，第四CNC铣削机床概述，图1-26 2轴半坐标线加工曲面，第四CNC铣削机床概述，1)使用3坐标CNC铣削机床的2轴半坐标控制，加工过程中只有两个坐标连接，其它坐标按一定

15、的行距进给。2)三坐标数控铣床三坐标联动加工空间曲面。第三，数控铣床配置，图1-27XK5040A CNC垂直斜顶铣床布局1底座2动力柜3变压器箱4垂直升降(z轴)进料伺服电动机5主轴变速手柄和按钮面板6床7 CNC机柜8，11保护开关(用于垂直行程硬极限控制)9针铁(用于设定垂直基准点)切削液储油罐位于机床座椅内部。(2)铣削头部分铣削头部分由两部分组成：水平(或无水平)变速器和铣削头。(3)工作台工作台和床鞍支撑在升降机的宽水平轨道上，工作台的纵向进给由安装在工作台右端的伺服马达驱动。4节数控铣床概述，(4)升降机台(侧进给部分)升降台前安装交流伺服电动机，水平进给运动的驱动床鞍，与台垂直

16、进给相同的驱动原理。(5)冷却和润滑装置1)冷却系统。2)润滑系统和润滑方法。可按5节加工中心概述、1、加工中心分类(1)功能特征分类分为镗孔和铣削、钻孔和复合加工中心。1)镗孔和铣削加工中心。2)钻孔中心。3)复合加工中心。(2)按主轴的位置分类为水平、垂直和5面加工中心是加工中心的典型分类方法。1)水平加工中心。部分v加工中心概述，图1-28水平加工中心a)移动操作桌面b)固定操作桌面，部分5加工中心概述，2)垂直加工中心。3) 5面加工中心。(3)根据支撑物分类1)龙门加工中心。2)移动后加工中心。(4)其他分类1)补间库加工中心。2)多工位加工中心。其次，加工中心的特点和使用过程1。加

17、工中心的特征，v节加工中心概述，1)工艺集。图1-29加工中心使用过程，5节加工中心概述，2)对加工对象的适应性。3)加工精度高。4)加工率高。5)操作者的劳动强度减少。6)经济效益高。7)有利于生产管理的现代化。2.加工中心的使用过程3，加工中心的加工对象1。复杂结构、一般机床难以加工的零件、5节加工中心概述、(1)凸轮等零件包括具有多种曲线的圆盘形凸轮、圆柱形凸轮、圆锥形凸轮和结束形凸轮等。(2)整体叶轮整体叶轮在空压机、航空发动机压缩机、船舶水下推进器等方面很常见，除了常规曲面加工的特点外，刀具容易与加工曲面和相邻曲面干涉的特殊加工困难也不少，如通道狭窄。(3)常见的模具(例如模具)包括锻造模具、铸造模具、注射模具和橡胶模具。2.现有平面和带孔的零件、5节加工中心概述、(1)箱零件通常包含许多执行多工位孔和平面加工的零件。需要更多精度。尤其是几何精度和位置精度更为严格，通常通过铣削、钻孔、延伸、镗孔、黎