数控加工工艺学 教学课件 ppt 作者 韩鸿鸾主编_第一章 数控机床概述 第一章 数控机床概述

第一章数控机床概述*第四节第三节第二节第一节数控机床的产生与发展数控机床的组成与工作原理数控机床的分类数控系统的应用范围第一章数控机床概述数控加工与传统加工的比较第一节数控机床的产生与发展第一章数控机床概述一、数控机床的产生及基本概念数控机床是为满足多品种、小批量的自动化生产，从而出现的一种灵活的、通用的、能够适应产品频繁变化的柔性自动化机床。1．数控机床的产生第一章数控机床概述数字控制（NC）——借助数字、字符或其他符号对某一工作过程进行可编程控制的自动化方法。数控技术——用数字量及字符发出指令并实现自动控制的技术。数控系统——采用数字控制技术的控制系统。计算机数控系统（CNC）——以计算机为核心的数控系统。数控机床——采用数字控制技术对机床的加工过程进行自动控制的一类机床。2．基本概念*第一章数控机床概述二、数控机床的发展及趋势1．数控系统开放化的趋势2．数控系统小型化的趋势3．数控系统优化人机交互方式的趋势4．数控系统产品配套性的提高5．数控系统的智能化趋势第一章数控机床概述*第四节第三节第二节第一节数控机床的产生与发展数控机床的组成与工作原理数控机床的分类数控系统的应用范围第一章数控机床概述第二节数控机床的组成与工作原理一、数控机床的组成第一章数控机床概述a）磁盘b）磁盘驱动器c）串行通信卡d）网卡e）移动硬盘f）U盘1．输入/输出装置常用控制介质及输入输出装置第一章数控机床概述数控机床常用的CF卡及其组合数控机床在进行加工前，必须接收由操作人员输入零件加序，然后机床根据输入的程序进行加工控制，从而加工出所需的零件。输入/输出装置来完成零件加工程序或系统参数的输入或输出。第一章数控机床概述2．操作装置（1）显示装置（2）NC键盘（3）机床控制面板MCP（4）手持单元手持单元的外形第一章数控机床概述操作装置是操作人员与数控机床（系统）进行交互的工具，主要由显示装置、NC键盘、机床控制面板（MCP）、状态灯、手持单元等组成。FANUC系统操作装置NC键盘显示装置机床控制面板MCP第一章数控机床概述计算机数控（CNC）装置是计算机数控系统的核心。主要作用：根据输入的零件程序和操作指令进行相应的处理然后输出控制命令到相应的执行部件，控制其动作，加工出需要的零件。计算机数控装置3．计算机数控装置（CNC装置或CNC单元）第一章数控机床概述数控系统及相关产品(1)FANUC数控系统1)高可靠性的PowerMate0系列…2)普及型CNC0—D系列action:..3)全功能型的0—C系列:…4)高性价比的0i系列c5)具有网络功能的超小型、超薄型CNC16i/18i/21i系列(2)SIEMENS数控系统:…1)SIEMENS802S/C系列2)SIEMENS802D系列3)SIEMENS810D系列4)SIEMENS840D系列(3)FAGOR数控系统1)CNC8070系列action:…2)8055系列数控系统3)8040/8055—i标准系列4)8040/8055—i/8055TCO/MCO系列5)8040/8055—i/8055TC/MC系列6)8025/8035系列(4)MITSUBISHI数控装置1)MELDAS50系列2)MELDAS64系列…(5)华中数控系统1)“华中Ⅰ型”数控系统2)华中—2000型高性能数控系统:..3)华中“世纪星”系列数控系统…2看一看：身边常用的数控机床采用的数控系统有哪几种?第一章数控机床概述伺服机构是数控机床的执行机构，由驱动和执行两大部分组成。4．伺服机构a)伺服电动机b)驱动装置伺服机构*第一章数控机床概述5．检测装置工作原理*第一章数控机床概述CNC机床开环（无检测装置）闭环（有检测装置）开环数控机床的控制精度取决于步进电动机和丝杠的精度，闭环数控机床的精度取决于检测装置的精度。按有无检测装置可分为开环和闭环a)光栅　b)光电编码器检测装置第一章数控机床概述6．可编程控制器可编程控制器（ProgrammableLogicController，缩写PLC）是一种以微处理器为基础的通用型自动控制装置。可编程控制器（PLC）用于数控机床的PLC一般分为两类：内装型（集成型）PLC和通用型（独立型）PLC。第一章数控机床概述PLC的功能:(1)接受CNC装置的控制代码M(辅助功能)、S(主轴功能)、T(刀具功能)等顺序动作信息,对其进行译码,转换成对应的控制信号，一方面，控制主轴单元实现主轴转速控制；另一方面，它控制辅助装置完成机床相应的开关动作。(2)接受机床控制面板和机床侧的输入/输出信号，一部分信号直接控制机床的动作，另一部分信号送往CNC装置，经其处理后，输出指令控制CNC系统的工作状态和机床的动作。第一章数控机床概述机床本体是数控机床的主体，是数控系统的被控对象，是实现制造加工的执行部件。机床本体主运动部件进给运动部件支撑件特殊装置辅助装置7．机床本体第一章数控机床概述8．数控机床组成举例（1）数控车床的组成典型数控车床的机械结构第一章数控机床概述带有刀库、动力刀具、C轴控制的数控车床通常称为车削中心。车削中心第一章数控机床概述（2）数控铣床/加工中心的组成加工中心最先是在镗铣类机床上发展起来的，所以称为镗铣类加工中心，简称加工中心。加工中心的组成第一章数控机床概述它由床身、立柱和工作台等大件组成，是加工中心的基础构件基础部件主轴组件计算机数控装置它由主轴箱、主轴电动机、主轴和主轴轴承等零件组成。是切削加工的功率输出部件。其结构优劣对加工中心的性能有很大影响。单台加工中心的数控装置由CNC装置、可编程控制器、伺服驱动装置以及电动机等组成。第一章数控机床概述自动换刀装置它由刀库、机械手和驱动机构等部件组成。刀库是存放加工过程所使用的全部刀具的装置。刀库有盘式、鼓式和链式等多种形式。当需要换刀时，根据数控系统的指令，由机械手(或通过别的方式)将刀具从刀库中取出并装入主轴中。机械手的结构有多种形式,如单臂式、双臂式、回转式和轨道式等。第一章数控机床概述自动托盘更换系统辅助系统包括冷却、润滑、排屑、防护、液压和随机检测系统等部分。自动托盘更换系统想一想：自动托盘更换系统的作用是什么?第一章数控机床概述二、数控机床的工作原理数控机床的工作原理第一章数控机床概述CNC系统对零件程序的处理流程：第一章数控机床概述三、数控机床的特点第一章数控机床概述*第四节第三节第二节第一节数控机床的产生与发展数控机床的组成与工作原理数控机床的分类数控系统的应用范围第一章数控机床概述一、按工艺用途分类（1）按数控系统的功能分类：其功能及特点见表1—7立式数控车床卧式数控车床立式数控铣床卧式数控铣床第三节数控机床的分类及应用1．一般数控机床最普通的数控机床有钻床、车床、铣床、镗床、磨床和齿轮加工机床。第一章数控机床概述(2)按主轴的配置形式分类1)卧式数控车床。主轴轴线处于水平位置的数控车床。2)立式数控车床。主轴轴线处于垂直位置的数控车床。(3)按数控系统控制的轴数分类1)两轴控制的数控车床。只有一个回转刀架，可实现两坐标轴控制。2)四轴控制的数控车床。有两个独立的回转刀架，可实现四坐标轴控制。第一章数控机床概述(4)按布局分类数控车床按布局不同分为卧式数控车床和立式数控车床。按数控系统功能分类见表1-71)各种卡盘式卧式数控车床的特点及适用范围表1-8。2)各种棒料式卧式数控车床的特点及适用范围见表1-9。3)数控卧式专门化车床。镗床、磨床和齿轮加工机床的结构。第一章数控机床概述加工中心是在一般数控机床上加装一个刀库和自动换刀装置，构成一种带自动换刀装置的数控机床。2．数控加工中心加工中心种类较多，具体如下表：第一章数控机床概述立式加工中心(1)立式加工中心立式加工中心的主轴轴线为垂直设置。多为固定立柱式。适用于加工盘类、模具类零件。其结构简单，占地面积小，价格低，配备各种附件后可进行大部分工件的加工。加工大型的零件时常采用龙门加工中心。大型龙门加工中心第一章数控机床概述卧式加工中心(2)卧式加工中心卧式加工中心是指主轴轴线水平设置的加工中心,分为固定立柱式或固定工作台式。最适合加工箱体类工件。第一章数控机床概述五面加工中心(3)五面加工中心五面加工中心兼具立式加工中心和卧式加工中心的功能,工件一次装夹后能完成除安装面外的所有侧面和顶面等五个面的加工。五面加工中心的布局形式第一章数控机床概述并联数控机床(4)六杆/三杆数控机床(并联数控机床)六杆数控机床又称虚拟轴机床，该数控机床由基座与运动平台及其间的六根可伸缩杆件组成,并由伺服电动机和滚珠丝杠按数控指令实现伸缩运动,使运动平台带着主轴部件做任意轨迹的运动。第一章数控机床概述G系列六杆加工中心及其主轴结构与加工示意图a)加工中心示意图　b)运动平台与主轴部件示意图　c)主轴加工的三维示意图第一章数控机床概述典型的六杆数控机床的结构及加工示意图并联加工中心的应用。第一章数控机床概述二、按加工路线分类1．点位控制机床刀具与工件相对移动时，只控制从一点运动到另一点的准确性，而不考虑两点之间的路径和方向。第一章数控机床概述2．直线控制机床刀具与工件相对移动时，除控制从起点刀终点的准确定位外，还要保证平行于坐标轴的直线切削运动。第一章数控机床概述3．轮廓控制机床刀具与工件相对运动时，能对两个或两个以上坐标轴的运动同时进行控制。第一章数控机床概述三、按可控制联动的坐标轴数分类数控机床可控制联动的坐标轴数是指数控装置控制几个伺服电动机同时驱动机床移动部件运动的坐标轴数目。空间平面和曲面的数控加工第一章数控机床概述1．两坐标联动数控机床能同时控制两个坐标轴联动，即数控装置同时控制X和Z方向运动，可用于加工各种曲线轮廓的回转体类零件。第一章数控机床概述数控机床能同时控制三个坐标轴联动，此时，铣床称为三坐标数控铣床，可用于加工曲面零件。2．三坐标联动第一章数控机床概述3．两轴半坐标联动数控机床本身有三个坐标能作三个方向的运动，但控制装置只能同时控制两个坐标联动，而第三个坐标只能作等距周期移动。第一章数控机床概述4．多坐标联动能同时控制四个以上坐标轴联动的数控机床，多坐标数控机床的结构复杂、精度要求高、程序编制复杂，主要应用于加工形状复杂的零件。看一看：身边常用的数控机床是几轴联动的?六轴联动加工中心五轴联动铣床加工曲面形状零件第一章数控机床概述四、按控制方式分类开环控制数控机床系统中没有检测反馈装置，不检测运动的实际位置，没有位置反馈信号。指令信息在控制系统中单方向传送，不反馈。1．开环控制数控机床第一章数控机床概述2．全闭环控制数控机床安装在工作台上的检测元件将工作台实际位移量反馈到计算机中，与所要求的位置指令进行比较，用比较的差值进行控制，直到差值消除为止。第一章数控机床概述3．半闭环控制数控机床半闭环控制系统采用转角位移检测元件，测出伺服电动机或丝杠的转角，推算出工作台的实际位移量，反馈到计算机中进行位置比较，用比较的差值进行控制。第一章数控机床概述五、其他分类方式1．按加工方式（1）金属切削类数控机床数控车床加工中心数控钻床数控磨床数控镗床第一章数控机床概述（2）金属成形类数控机床数控折弯机数控全自动弯管机数控旋压机第一章数控机床概述（3）数控特种加工机床数控电火花线切割机床数控电火花成型加工机床数控激光切割机第一章数控机床概述（4）其他类型的数控机床数控火焰切割机数控三坐标测量机第一章数控机床概述2．按照功能水平分类按照功能水平划分，数控机床可以分为： 高档 中档 低档第一章数控机床概述*第四节第三节第二节第一节数控机床的产生与发展数控机床的组成与工作原理数控机床的分类数控系统的应用范围第一章数控机床概述第四节数控机床的应用范围一、数控机床最适合加工的零件1.多品种、小批量生产的零件零件加工批量数与综合费用的关系第一章数控机床概述2.结构比较复杂的零件零件复杂程度与批量数的关系第一章数控机床概述3.需要频繁改型的零件6.周期性投产的零件7.新产品试制中的零件4.价格昂贵、不允许报废的关键零件。5.需要最小生产周期的急需零件。第一章数控机床概述二、典型数控机床的应用1.数控车床轴承内圈滚珠丝杠带特殊螺纹的回转体零件表面形状复杂的回转体零件第一章数控机床概述2.数控铣床平面轮廓类零件变斜角类零件空间曲面轮廓零件第一章数控机床概述3.加工中心整体叶轮类箱体零件盘、套、板类零件第一章数控机床概述异形零件模具类零件***