机床与数控技术优质PPT.ppt

1、二、数控的构成二、数控的构成1.主机主机数控机床的机械部件，是用于各种切削加工的机械部分，根据不同的零件加工要求，有车、镗、钻、磨、电加工机床。与普通机床相比较，数控机床具有以下特点：由于大多数数控机床采用了高性能的主轴及伺眼传动系统，因此，其机械传动结构得到简化，传动链较短。为了适应数控机床连续地自动化加工，其机械结构具有较高的动态刚度、阻尼精度及耐磨性，热变形较小。采用高效传动部件，如滚珠丝杆副，直线滚动导轨等。2.CNC装置装置数控机床的核心，用于实现输入数字化的零件程序，并完成输入信息的存储，数据变换，插补运算以及实现各种控制功能，其功能包括：多坐标控制（多轴联动）；实现多种函数插补（

2、直线、图弧、抛物线等）；代码转换（EIA/ISO转换，英/公转换，二、十制转换等）；3.驱动装置驱动装置数据机床执行机械的驱动部件，普通机床是主轴箱实现传动与变速，数控机床主轴与进给是由数控装置发出进给指令，通过电气或电液伺服系统实现。4.辅助装置辅助装置配套部件，有电器、液压、气动元件及系统，冷却、排屑、防护、润滑、照明、储运等装置。5.编程机编程机手工键盘输入程序或自动编程，对于复杂零件、必须在机外编制，记录在信息载体上（如纸带、磁带、磁盘等）然后送入数控装置。图1.1 数控机床的基本组成第一章第一章 数控机床概述数控机床概述 1.1 数控机床及其特点 1.2 数控机床分类 1.3 数控机

3、床发展 1.4 数控机床图片1-2 数控机床分类数控机床分类1.按控制系统的特点分类按控制系统的特点分类 点位控制数控机床：控制刀具对工件的定位点坐标，对定位移动过程中的轨迹无要求，不进行切削加工。直线控制数控机床 控制刀具或工件以适当的进给速度，沿着平行于坐标轴方向直线位移和加工，或同时控制两轴移动，加工45度斜线。也可以有三个坐标轴，用于直线控制的平面铣削加工。轮廓控制的数控机床 又称为连续控制或多坐标轴联动控制，可以加工复杂零件。与直线控制数控机床相比较，能进行多轴联动和控制，有刀具长度和刀具半径补偿功能。图1.2 数控机床 的开环、半闭环、闭环形式2.按执行机构伺服系统类型分类按执行机

4、构伺服系统类型分类开环伺服系统：步进电机为代表闭环伺服系统：精度高、超精加工场合半闭环伺服系统：大多数数控机床3.按数控装置类型分类按数控装置类型分类硬件式（NC）数控专用逻辑电路实现，不同机床其组合逻辑电路不同；通用性差、灵活性差，制造周期长、成本高；软件式（CNC）数控采用计算机或小型机；无需改动硬件电路，只需改变系统软件。第一章第一章 数控机床概述数控机床概述 1.1 数控机床及其特点 1.2 数控机床分类 1.3 数控机床发展 1.4 数控机床图片1-3 数控机床发展数控机床发展1.国外数控机床发展国外数控机床发展 40年代初，美国北密执安一个小型飞机企年代初，美国北密执安一个小型飞机

5、企业派尔逊斯（业派尔逊斯（parsons co）公司实现了采）公司实现了采用数字技术进行机构加工。用数字技术进行机构加工。1952年，美国麻省理工学院（年，美国麻省理工学院（MIT）在一）在一台立式铣床上，安装了一套试验性的数控台立式铣床上，安装了一套试验性的数控系统，实现了同时控制三轴运动。系统，实现了同时控制三轴运动。1954年月年月11月，在派尔逊斯末到基础上，第一台正式月，在派尔逊斯末到基础上，第一台正式数控机床由美国本迪克斯公司（数控机床由美国本迪克斯公司（Bendix）生产出来。）生产出来。1959年年3月，克耐月，克耐杜列克公司（杜列克公司（Keaney&Trecker）开发生产

6、具有多种刀具，自动模刀。开发生产具有多种刀具，自动模刀。从从1960年起，工业发达国家，德、日等都陆续地开发，年起，工业发达国家，德、日等都陆续地开发，生产及使用了数控机床。采用电子管式，体积庞大，生产及使用了数控机床。采用电子管式，体积庞大，功耗高，主要应用于军事部门。功耗高，主要应用于军事部门。1967年，英国首先把几台数控机床联接成具有柔性年，英国首先把几台数控机床联接成具有柔性的加工系统，这就的加工系统，这就FMS系统（系统（Flexible Manufacturing System）之后，日、美也相继推广）之后，日、美也相继推广与应用。与应用。1974年微小处理机直接应用于数控机床，

7、进一步促年微小处理机直接应用于数控机床，进一步促进了数控机床发展。进了数控机床发展。1980年后，出现了柔性制造系统（年后，出现了柔性制造系统（FMS）包括包括几台加工中心，配套工作自动装卸和监控检验装置。几台加工中心，配套工作自动装卸和监控检验装置。2.中国数控机床发展中国数控机床发展 50年代末到60年代初，我国数控机床处于研制、开发阶段。1968年研制成了CJK-18晶体管数控系统及X53K-1G立式数控机床。1970年后，数控技术在车、铣、刨、磨等全面展开，但由于电子器件和制造工艺水平差，可靠性差，难以推广。1980年后，改革开放，我国从日、美引进了部分数控装置及伺服系统的技术。198

8、2年，国内许多机床厂开始试产数控机床与加工中心。1985年我国数控制机床在引进、消化国外技术基础上，进行了大量开发工作。1990年后，我国数控机床安装逐步向高档数控机床发展。3.数控机床的发展趋势数控机床的发展趋势实现长时间、连续自动化加工；实现长时间、连续自动化加工；高速度、高精度发展；提高机床利用率与生产效率；提高可靠性；具有良好的可操作性；人机对话，自动编程；具有强功能内装式机床可编程控制器；具有更高的通信功能。第一章第一章 数控机床概述数控机床概述 1.1 数控机床及其特点 1.2 数控机床分类 1.3 数控机床发展 1.4 数控机床图片1.数控冲床数控冲床1-4 数控机床图片数控机床

9、图片2.数控钻床数控钻床3.数控车床数控车床4.数控铣床数控铣床5.数控加工中心数控加工中心思考题目：思考题目：1.计算机数控（计算机数控（CNC）与与 群控（群控（DNC）2.CNC、FMC与与FMS3.普通机床、数显机床和数控机床普通机床、数显机床和数控机床4.数控机床的根本特征：三高一低数控机床的根本特征：三高一低5.计算机数控（计算机数控（CNC）与与 计算机集成制计算机集成制造系统（造系统（CIMS）目目 录录第一章 数控机床概述第二章 数控机床的程序编制第三章 数控机床的位置检测装置第四章 计算机数字控制系统第五章 进给伺服系统第六章 数控机床的结构设计和总体布局第七章 数控机床的

10、主运动部件第八章 进给系统的机械传动结构第九章 数控机床的刀具与工件交换装置第二章 数控机床的程序编制 2.1 编程目的 2.2 手工程序编制 2.3 数控机床的坐标系 2.4 指令编程方法与举例 2.5 程序编制中的数值计算 2.6 自动编程下一页上一页一、目的 现代数控机床是按照事先编制好的加工程序自动地对工件进行加工的高效自动化设备。理想的加工程序不仅应保证加工出符合图样要求的合格工件，同时应能使数控机床的功能得到合理的应用与充分的发挥，以使数控机床能安全可靠及高效地工作。2.1编程目的 数控机床程序编制过程主要包括：分析零件图样、工艺处理、数据处理、编写程序单、制作控制介质及程序检验。

11、所谓“数控机的程序编制”指由分析零件图样到程序检验的全过程（如图2l所示）。图2.1 数控编程的基本过程（二）步骤与要求（二）步骤与要求 1分析零件图样和工艺处理 编程人员需注意如下几点:（1）确定加工方案 此时应考虑数控机床使用的合理性及经济性。并充分发挥数控机床的功能。（2）工具的设计和选择 应特别注意要迅速完 成工件的定位和夹紧过程，以减少辅助时间。使用组合夹具，生产准备周期短，夹具零件可以反复使用，经济效果好。此外，所用夹具应便于安装，便于协调工件和机床坐标系的尺寸关系。（3）正确地选择对刀点 对于数控机床来说，程序编制时正确地选择对刀点是很重要的。“对刀点”是指在数控加工时，刀具相对

12、于工件运动的起点。“对刀点”也是程序执行的起点，也称为”程序原点”。对刀点的选择原则如下：1）所选的对刀点（即程序起点）应使程 序编制简单。2）对刀点应选在容易找正、并在加工过 程中便于检查的位置。3）引起的加工误差小。对刀点、刀位点和对刀的关系：1）对刀点-在数控加工时，刀具相对于工件运动的起点。即程序起点，也是程序的终点。2）刀位点-在数控加工程序编制中，用于表示刀具特征的点，也是对刀和加工的基准点。3）对刀-对刀点和刀位点重合的操作。（4）选择合理的走刀路线 1）尽量缩短走刀路线，减少空走刀行程，提高生产效率。2）保证加工零件精度和表面粗糙度的要求。3）有利于简化数值计算，减少程序段数目

13、 和编制程序工作量。图2.2 走刀路线对精度的影响（A中、B差、C好）（5）合理选择刀具 应根据工件材料的性能，机床的加工能力，加工工序的类型，切削用量以及其它与加工有关的因素来正确地选择刀具。对刀具总的要求：安装调整方便、刚性好，精度高，使用寿命长等。（6）确定合理的切削用量 在工艺处理中必须正确确定切削用量，即切削深度和宽度、主轴转速及进给 速度等。2数学处理 在完成了工艺处理的工作后，下一步需根据零件的几何尺寸、加工路线，计算刀具中心运动轨迹，以获得刀位数据。3编写零件加工程序单 制作控制介质及程序检验 在完成上述工艺处理及数值计算工作后，即可编写零件加工程序单。图2.3 旋转类零件车削加工线路图2.4 旋转类零件粗、精车削加工线路图2.5 旋转类零件车削加工线路图2.6 平面类零件铣削加工线路图2.7 立体轮廓零件铣削加工线路（三坐标两联动）图2.8 立体轮廓零件铣削加工线路（三坐标联动）图2.9 立体轮廓零件铣削加工线路（四坐标联动）图2.10 立体轮廓零件铣削加工线路（五坐标联动）（三）数控机床程序编制的方法（三）数控机床程序编制的方法 1）手工编制程序）手工编制程序 编制零件加工程序的各个步骤，即编制零件加工程序的各个步骤，即从零件图样分析及工艺处理、数值从零件图样分析及工艺处理、数值计算、书写程序单