第一章数控机床的产生和发展

•2、软件式数控机床（CNC机床 ）•组成：采用小型或微型计算机，加上通用或专用大规模
•
集成电路
•特点：很高柔性
•
五、按加工方式分类
•1、金属切削类数控机床
• 1）数控车床（NC Lathe）。 • 2）数控铣床（NC Milling Machine）。 • 3）加工中心（Machine Center）。 • 4）数控钻床（NC Drilling Machine）。 • 5）数控镗床（NC Boring Machine）。 • 6）数控齿轮加工机床（NC Gear Holling Machine）。 • 7）数控平面磨床（ NC Surface Grinding Machine） 。
❖减少定位误差
工序集中，减少辅助时间，提高生产率
减少专用工夹具数量
•
•
3、多坐标数控机床
•特点：数控装置控制的轴数较多，机床结构也比
•
较复杂。
•4、计算机群控（DNC
）
•读•带机
•通用计算机 •接口装置 •数控装置1 •机床1
•存储装置 •CRT显示及打印机
•数控装置2 •机床2 •数控装置m •机床m
•
二、数控机床的产生和发展
•1、产生 • 机械产品的自身要求 • ❖单件、多品种小批量零件约占80%以
2上、发展
•1952年 美国Parsons公司和 MIT
•三坐标数控立铣床
•
•1955年 数控机床进入实用化阶段-复杂曲面加工
• 数控系统采用电子管元件-电子管时代
•1959年 采用晶体管和印制板电路-第二代数控系 统
•
使用于简易数控车、数控镗铣床、数控加工中心
•
•
•3、轮廓控制数控机床
•特点：数控装置能够同时对两个或两个以上的坐标
•
轴进行连续控制
•
❖加工复杂形状零件
•
使用于数控车床、数控铣床、数控磨床
•录像
•
•
三、按伺服系统的不同分类
•1、开环数控机床
•特点：没有位置检测反馈和校正控制装置
•
❖数控装置发出信号的流程是单向的
•
速度和加工精度低，其精度取决于伺服系统
•
的性能
•
成本低，适用于中、小型数控机床
•指令脉冲
•齿轮 箱
•工作台
•数控• 装置
•驱动电路
•步进电动 机
•= • t •360
• ºi
2、闭环数控机床
•特点：e=0，工作台停止
•
❖检测工作台直线位移（检测元件：感应同步器、光栅
）
•
驱动元件：宽调速直流或交流伺服电机
•
加工精度高，但结构复杂，造价高，调试维修•检困测难元件
•
适用于精度要求高的大型和精密•机齿床轮
箱
•指令脉冲
•数控• 装置
•位置比 较 • 电路
•速度控 制 • 电路
•测量• 装置
• 伺服 •电动机
•测速元 件
•工作台
•
3、半闭环数控机床
•特点：检测丝杠或电动机轴旋转角位移
•
❖角位移检测元件：旋转变压器、脉冲编码器、圆光栅
置
•穿孔纸带—光电阅读机
•磁带—录放机
•磁盘—驱动器和驱动卡
•MDI—手动输入
•
3、CNC装置
•作用：接收输入装置输入的加工信息，完成数 值
•
计算、•逻电辑动判机断、输入输出控制等功能
。 •4、伺服系 •速度控制单元
统
•测量反馈单元
•位置控制单元
•作用：将数控装置发来的各种动作指令，转化 成 •统•5、位置机反床馈移系动部件的运动。
•2、对加工对象改型的适应性强 •加工对象 •❖利用特殊指令实现加工 •改型 •为单件、小批量生产提供便 利
•
3、加工生产率高 •零件的加工时间=机动时间+辅助时间
•主轴转速和进给量的范围大
•
——节省机动时间
•❖移动部件的快速移动和定位均采用加速与减速措施
•
——快进、快退和定位时间少
•更换被加工零件时几乎不需要重新调整机床
•助控制装置发信号—驱动—执引—加工零件
••二程、序• 载数体控机床•输的入组装成置
•CNC装置
•伺服系统
•机床本体
•位置反馈信号 •辅助动作信号
•
1、程序载体
•程序—包括加工零件所需的全部信息和刀具相对工件 • 的位移信息。 •载体—穿孔纸带、磁带、磁盘（软盘、硬盘、内存RAM
• 2、输入装置
•作用：将程序载体内有关加工的信息读入CNC装
•1985年 进入实用阶段
•1986—1990年 数控机床大发展时期
•1991年 300多种
•
•原中捷友谊厂生产中国第一台数控机床
•
三、数控机床的发展趋势
•1、高可靠性 • 提高元器件和系统的可靠性 • ❖采用抗干扰技术，提高数控系统对环境的适应能力 • 使数控系统模块化、通用化和标准化 • 提高自诊断及保护功能 •2、高柔性化 • 柔性：指机床适应加工对象变化的能力 •3、高精度化 • 利用数控系统的补偿功能
第一章数控机床的产生 和发展
2020年7月25日星期六
§1-1数控机床的产生和发展
•一、概念 • 数控机床：采用数字化信号对机床的运动及加工过程 • 进行控制的机床，称为数控机床。 • 计算机数控（CNC）：采用存储程序的专用计算机来 • 实现部分或全部基本数控功能，则称为计算机数控。 • 加工中心（MC）：具有刀库、自动换刀装置并能对 工 • 件进行多工序加工的数控机床。
•
——节省停机安装调整时间
•加工精度比较稳定
•
——检验时间短
•工序的复合化
•
——减少半成品周转时间
•
4、减轻操作者的劳动强度
•5、良好的经济效益
•使用数控机床——节省划线工时
•❖不需要手工制造模型、凸轮、钻模板及其它工夹具
Βιβλιοθήκη Baidu
•
——节省工艺装备费用
•加工精度稳定
•
——减少废品率
•一机多用——减少厂房面积——减少建厂投资成
本 •6、有利于现代化管理
•
二、数控机床的不足
•1、提高了起始阶段的投资 •2、增加了电子设备的维护 •3、对操作人员的技术水平要求较高
•三、数控机床的应用范围
•1、单件、多品种、小批量的生产零件 •2、形状复杂，加工精度较高的零件 •3、需进行多种工序集中加工的零件 •4、价格昂贵、不允许报废的零件 •5、需要频繁改型的零件 •6、新产品的试制零件 •7、需要最少生产周期的急需件
•1965年 出现小规模集成电路-第三代数控系统
•1970年 出现小型计算机代替专用硬接线装置
•
-第四代数控系统（CNC系统）
•1974年 以微处理为核心的数控系统
•
-第五代数控系统（MNC系统）
•
3、我国
•1958年 起步
•20世纪60年代末70年代初
•
—研制出一些晶体管式数控系统
•20世纪80年代初
•
•五 轴 数 控 铣 床
•
二、按控制运动方式分类
•1、点位控制数控机床
• 特点：数控装置只能控制点与点的精确定位
•
❖两相关位置之间的移动是先快后慢
•
使用于钻床、冲床、坐标镗床
•Z •Y
•录像
•X
•
•
2、直线控制数控机床
•特点：控制两相关点的位置，还要控制两相关点之间
•
的移动速度和路线
•
❖路线由与各个轴线平行的直线段组成
•六、按功能方式分类 •高、中、低档三类
•经济型数控：在我国指由单板机、单片机和步进电动 机
•
组成数控系统和其它功能简单、价格低
•
•数控剪板机
•
•数控折弯机
•
•录像
•数控电火花线切割 机
•
•三 坐 标 测 量 机
•
§1-4 数控机床的特点及适用范围
•一、数控机床的特点
•1、加工精度高 •脉冲当量 •❖误差可由闭环系统加以控 制 •制造精度能保证 •避免操作者的人为误差
等
•
精度低于闭环系统
•
系统调试较容易，稳定性也较好•齿轮
箱
•指令脉冲
•工作 台
•数控• 装置
•位置比 较 • 电路
•速度控 制 • 电路
•测量• 装置
• 伺服 •电动机
•测速元件
•检测元件
•
四、按所用数控装置类型分类
•1、硬件式数控机床（NC机床）
•组成：晶体管和集成电路 •特点：通用性、灵活性差，制造周期长、成本高
•
•2、金属成型类数控机床 •3、数控特种加工机床 •1）数控电火花加工机床（NC Diesinking Electric Discharge Machine）。 •2）数控线切割机床（NC Wire Electric Discharge Machine）。 •3）数控激光加工机床（NC Laser Beam Machine） 。•4、其它类型数控机床
•
•
•
•录像
•虚拟轴机床 •1—工作台 2—工件 3—刀具 4—主轴箱 5—导杆 6—立柱
•
§1-2数控机床的工作原理及组成
•一、数控机床的工作原理
•数控机床零件加工的步骤：
•1、分析零件图，确定加工方案，用规定代码编程
•2、输入数控装置
•3、数控装置对程序进行译码、运算，向机床各伺服机构和 辅
•
6、机床本体
•主运动系统 •进给运动系统 •辅助部分（液压、气动、冷却、润滑）
•
§1-3数控机床的分类
•一、按加工工艺方法分类
•1、普通数控机床
•与普通机床的区别：加工复杂形状的零件
•2、数控加工中心
•数控加工中心：带有刀库和自动换刀装置的数控机床 。
•与一般数控机床的区别：
减少机床台数，便于管理。
•
•❖采用高分辨率，高响应性的绝对位置传感技术
•提高数控机床机械本体中基础大件的结构刚性和
•热稳定性
•4、高速度化
•机械方面：提高切削速度和减少辅助时间
•数控系统：CPU
•录像
•
•5、复合化
•工序复合化 •功能复合化
•6、制造系统自动 化 •FMC：柔性制造单元 •FMS：柔性制造系统
•录像
•
•