第章数控机床概述.ppt

本章学习目标： 本章主要讲述数控机床的基本概念、数控机床的加工特点、数控机床的基本组成、数控机床的工作过程和原理、数控机床的各种技术性能指标、数控机床的分类方法、数控机床的产生、发展及趋势。 数控机床的特点 （1）适应性、灵活性好。适用于多品种、中小批量生产或加工形状复杂、精度要求高的零件。 （2）加工精度高、质量稳定。 （3）生产效率高, 一般为普通机床的3～5倍。 （4）劳动强度低、劳动条件好。 （5）有利现代化生产和管理。 （6）初始投资较大，使用、维修技术要求高。对操作人员和维修人员的专业素质要求较高。 （1）控制介质 将零件加工信息（数控程序）传送到控制装置中去的程序载体。 输入、输出装置——将控制介质上的信息传入数控系统。 （2）数控系统——数控机床的核心 （3）伺服系统 数控系统的执行部分，接受CNC装置的指令信号，转换和放大后驱动机床运动部件。 进给伺服系统——实现零件加工所需的成型运动，控制机床移动部件的位置和速度； 主轴伺服系统——实现零件加工的切削运动，控制机床主轴的转速。 测量反馈装置——减少误差，提高加工精度。包括位置和速度测量装置。 （4）机床主体 包括机床的主运动部件、执行部件和基础部 件。如主轴、滚动导轨、滚珠丝杠、工作台（或刀架）、底座、立柱等。 数控机床进给传动系统示意图 （5）辅助装置 辅助装置接收CNC装置输出的M、S、T等辅助指令信号，驱动相应电器带动机床机械部件、液压启动等辅助装置完成指令动作。如工件的夹紧、松开、冷却液开关、刀具更换、主轴启停等。 目前广泛采用可编程控制器（Programmable Logic Control，PLC）作数控机床的辅助控制装置。 PLC是一种强化了逻辑运算功能的数字运算系统，适用于控制动作复杂或逻辑多变的场合。 插补 在被加工轨迹的起点和终点之间，进行“数据密化”，并求取中间点 坐标，然后利用已知线性逼近的过程。 1.数控机床的精度指标 （1）定位精度和重复定位精度 定位精度：数控机床工作台等移动部件所达到的实际位置的精度。 重复定位精度：相同条件下，相同的操作方法，重复进行同一动作时得到的一致性程度。 重复定位精度越高，一批工件的尺寸一致性越好，加工质量越稳定。 中小型数控机床的定位精度普遍可达0.015mm，重复定位精度为0.003mm。 （2）分度精度 （3）分辨率与脉冲当量 脉冲当量（单位位移精度） ：CNC装置每发出一个脉冲信号，机床移动部件上的移动量。 数值大小决定数控机床的加工精度和表面质量。脉冲当量越小，机床加工精度越高，表面质量越好。 普通数控机床的脉冲当量为0.001mm，精密数控机床的脉冲当量一般为0.0001mm。 2.可控轴数与联动轴数 可控轴数——机床CNC装置能够控制的坐标数目。 联动轴数——机床CNC装置控制的坐标轴同时到达空间某一点的坐标轴数。 普通数控车床可控制2轴，2轴联动； 普通数控铣床可控制3轴，2.5轴或3轴联动； 加工中心一般为多轴控制，3轴联动。 控制轴数越多，CNC功能越强，程序编制越困难。 3.数控机床的运动性能指标 (1)主轴转速 采用直流或交流调速主轴电机驱动，高速精密轴承支承。 目前，普遍可达到5000～10000r/min。 （2）进给速度 进给速度是影响零件加工质量、生产效率以及刀具寿命的主要因素之一。 国内机床的进给速度可达到15～30m/min。 （3）坐标行程 X、Y、Z的行程大小决定了加工零件的大小。 坐标行程可直接体现机床的加工能力。 （4）摆角范围 主轴摆角大小直接影响加工零件空间部位的能力。 （5）刀库容量和换刀时间 刀库容量和换刀时间直接影响数控机床的生产效率。 目前常见的中小型加工中心刀库容量多为24把，大型加工中心可达100把以上。 目前国外先进加工中心的刀具交换时间普遍已在1s左右，高的已达0.5s。 4.数控系统的技术性能指标 （1）数控系统的CPU （2）数控系统的分辨率 （3）控制功能 （4）伺服驱动系统的性能 （5）数控系统内置PLC功能 （6）数控系统的通信接口功能 （7）数控系统的开放性 （8）可靠性和故障自诊断 1.点位控制数控机床 实现从一点到另一点的精确、快速定位。 在两点间移动时没有切削加工。 不要求轨迹和速度。 代表机床：数控钻床、数控镗床、数控冲床等，主要用于平面内孔系的加工。 2.直线控制数控机床 控制刀具或工作台以一定的速度沿直线从一个点移动到另一个点。 移动过程中进行切削加工。 可控轴数一般为2～3个，但联动轴数只有1个。 代表机床：简易数控车、数控铣。 3.轮廓控制数控机床 可以同时控制两个或两个以上的坐标轴进行加工 连续控制加工过程中每个点的坐标和速度，以形成所需的曲线或曲面。 根据