三坐标立式数控铣床

国产数控与国外产品的差距
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1、市场占有率逐年下降 2、产品水平、加工技术存在差距 3、生产企业规模偏小 4、可靠性差、交货期长 5、成套性差，伺服、主轴不配套 6、名牌效应差，用户信心不足
立式数控铣床的实物组成部分
数控系统
操作系统
显示器
零件 图样 程序 编译 操纵键盘
插位
接
主要内容
• 1、实习、调研查阅资料，熟悉课题。 3周 • 2、相关理论知识学习、研究，方案论证，总体设
计 3周 • 3、零部件结构设计、计算校核。 7周 • 4、撰写设计说明书。 2周 • 5、答辩准备。 1周
三坐标立式数控铣床
张卫 机自094 指导教师 靳晓署
• 所设计的三坐标数控铣床，三个坐标方向的移动
均由步进电机带动，主轰电机采用交流电机，所 有电机均由单片机进行控制。设计主要对数控铣 床的机构进行设计，了解单片机的工作原理，主 要有以下几个方面：X、Y,Z工作台的传动机构设 计，主要是滚珠丝杠的运用；机床整体结构的设 计，了解优缺点，充分考虑主要矛盾，择优选取； 单片机控制系统的设计，进一步熟悉其应用。
国外的其他数控铣床
• 在国际，德国、美国、日本等几个国家基本掌握
了中高档数控系统。国外的主要数控系统制造商 有西门子（Siemens)、FANUC、三菱电机 （Mitsubishi Electri)、海德汉 （HEIDENHAIN)、博世力士乐（Bosch Rexroth）、日本大隈等。
德国西门子
6.机床本体
ATC刀具自动交换机构 APC工件自动交换机构 工件夹紧放松机构 回转工作台 液压控制系统 润滑装置 切削液装置 排屑装置 过轲与限位保护等
数控加工原理
数控机床的分类
数控机床优点
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具有广泛的适应性-高柔性 加工精度高、质量稳定 生产效率高 减轱劳动强度，改善生产条件 能实现复杂零件的加工 有利于现代化生产管理
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设计主要参数及基本思想
题目：三坐标立式数控铣床 技术要求 • （1）Z轰的行程分别为 300、300、250mm; • （2）进给精度 0.01mm； • （3）X、Y、Z轰快速进给速度分别为 6、6、 3m/min； • （4）工作台面尺寸 300x500mm;
课程内容及工作量 • 1、熟悉数控铣削加工工艺。 • 2、理解和掌握数控技术、数控铣床机械结构等基 本知识。 • 3、三坐标立式数控铣床结构设计总体方案论证。 • 4、完成总体结构设计和主要零部件的结构设计及 其计算校核。 • 5、2.5张工程图 • 6、设计说明书
数控机床的缺点
• 单位加工成本轳高； • 只适宜于多品种小批量戒中批量生产（占机械加
工总量70%~80%，合理生产批量为10～100件 之间）； • 加工中的调整相对复杂； • 维修难度大。
课题研究部分
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数控铣床总体结构设计 主传动系统设计 进给传动系统设计 数控铣床导轨设计 回转工作台 轴助装置设计
1、数控系统(核心部件) （1）组成： 操作系统、主控制系统、PLC、各 类I/O接口。 （2）控制对象 机械量：位置、角度、速度等 物理量：温度、压力、流量 （3）控制方式 数据运算处理控制：插补运算 时序逡辑控制：各种轴助动作
操作面板
2、伺服系统 1）地位：数控系统与机床本体的电传动联系环节。 2）组成：伺服电动机（执行元件）、驱动控制 系统（动力源）、位置检测反馈装置（监督元 件）。 3）脉冲当量δ：对于每个脉冲信号机床工作台移 动的位移，也称机床的分辨率。
三轴联动示意
数控铣床的产生及发展
1、数控机床的产生原因：社会生产的发展（军备竞 赛的产物）。 背景：1947年，美国为了精确制作直升机叶片 的样板； 1949年，美国空军后勤司令部为了在短 时间内制造出经常变更设计的火箭零件 2、数控机床的产生的目的：解决单件、中小批量精 密复杂零件的加工问题。
FANUC
数控技术在我国的发展情况
1958—1979年间为第一阶段 （“沙滩上建大厦” ）
中国于1958-1960、1962-1965、1973-1978年曾先后三次在全国掀起数控机床的研制、 生产、攻关高潮 。
1979年至今为第二阶段（撑着拐仗走路 ）
中国先后从日、德、美、西班牙引进数控系统技术，从日、美、德、意、英、法、瑞 士、匈、奥、韩国引进数控机床先进技术，并开始合作、合资生产，解决了可靠性、 稳定性问题，数控机床逐步开始批量生产并正式用于生产制造。
接
主 控 制
补置 运控
伺服 驱动
伺 服 电动机
机 床 本 体
口
加工 工艺
程序介质
位置 检测
算制
系
口 计算机
/
统
可 编 程 控 制 器
接
主轴 驱动
主 轴 电动机
刀具自动交换
辅
工件自动交换 液 压 系 统 润 滑 装 置
口
强 电 控 制 柜
助 装 置
切削液装置 排 屑 装 置 过载与限位保户
电源
图：数控机床的主要组成部分与基本工作过程的示意框图
伺服单元与驱动装置


3、主传动系统 1）作用：在机床切削加工时传递转矩，产生 主切削力，是形成机床切削速度戒消耗主要动力 的工作运动 。 2）类型：齿轮有级变速、电气无级调速。 3）组成（轳高档）：主轰驱动控制系统、主 轰电动机、主轰机械传动机构。
• 4、强电控制柜
5、轴助装置
• 3、1952年，美国PARSONS公司与麻省理工学
院伺服机构研究所协作，研制成功世界上第一台 数控三坐标镗铣床。
• 4、1958年，由清华大学和北京机床研究所研制
了我国第一代电子管101数控机床。
我国第一台数控机床
5、数控系统发展的两个阶段与六代历史： 1) 硬件联接数控（NC系统）：电子管、晶体管、 集成电路 2）软件联接数控（CNC系统）：小型计算机、 微处理器、CNC