第一章多轴加工概述.ppt

第一节　数控技术的现状及发展趋势 一、数控技术的基本概念和特点数控技术是指用数字或数字代码的形式来实现控制的一门技术，简称NC（Numerical Control）。1.加工精度高2.生产效率高3.适应范围广4.劳动强度低5.有利于生产管理二、数控技术的发展从1952年美国麻省理工学院研制出第一台试验性数控系统开始，数控技术已走过了五十多年历程。三、数控设备的发展 第一节　数控技术的现状及发展趋势 1.数控机床的产生2.数控设备的发展1)高速化。2)高精度化。3)复合加工、新结构机床大量出现，如五轴五面体复合加工机床，五轴五联动加工各类异形零件。4)使用各种高效特殊功能的刀具使数控机床“如虎添翼”。5)数控机床的开放性和联网管理已是使用数控机床的基本要求，它不仅是提高数控机床开动率、生产率的必要手段，而且是企业合理化、最佳化利用这些制造手段的方法。四、数控技术的现状1.开放式系统结构 第一节　数控技术的现状及发展趋势 (1)CNC+PC主板　把一块PC主板插入传统的CNC机器中，PC主板主要运行程序实时控制，CNC主要运行以坐标轴运动为主的实时控制。(2)PC+运动控制板　把运动控制板插入PC机的标准插槽中作实时控制用，而PC机主要作非实时控制。2.软件伺服驱动技术1)无温漂，稳定性好。2)基于数值计算，精度高。3)通过参数设定，调整减少。4)容易做成ASIC电路。1)电动机容量、最高转速、环境条件受到限制。2)换向器、电刷维护不方便。 第一节　数控技术的现状及发展趋势 3.CNC系统的联网(1)工厂管理级　一般由Internet网组成。(2)车间单元控制级　一般由DNC功能进行控制。(3)现场设备级　现场设备级与车间单元控制级及信息集成系统主要完成底层设备的运行控制、I/O控制、连线控制、通信联网、在线设备状态监测及现场设备生产、运行数据的采集、存储、统计等功能，保证现场设备高质量完成生产任务，并将现场设备生产运行数据信息传送到工厂管理层，向工厂管理层提供数据；同时，也可接受工厂管理层下达的生产管理及调度命令并执行之。4.功能不断发展和扩大(1)开放性　系统可通过光纤与PC机连接，采用Window兼容软件和开发环境。 第一节　数控技术的现状及发展趋势 (2)高速高精加工的智能控制功能　系统可预算出多程序段刀具轨迹，并进行预处理。(3)高级复杂的功能　15i/150i系统既可进行各种数学的插补，如直线、圆弧、螺旋线、渐开线、螺旋渐开线、样条等插补，也可以进行NURBS插补。(4)强大的联网通信功能1)工厂干线或控制层通信网络。2)设备层通信网络。3)通过RS-485接口传送I/O信号。(5)高速的内装PMC(有的厂商称为PLC)1)梯形图和顺序程序由专用的PMC处理器控制，这种结构可进行快速大规模顺序控制。 第一节　数控技术的现状及发展趋势 2)基本PMC指令执行时间为0.085ps，最大步数为32000步。3)可以用C语言编程。4)可在PC机上进行程序开发。(6)先进的操作性和维修性1)具有触摸面板，容易操作。2)可采用存储卡改变输入输出。五、数控技术的发展趋势1.高精度2.高速度3.柔性化4.智能化5.网络化 第二节　高速加工技术的现状及发展趋势 一、高速加工的基本概念根据1992年国际生产工程研究会（CIRP）年会主题报告的定义，高速切削通常指切削速度超过传统切削速度5~10倍的切削加工。 图1-1　高速机床CNC控制技术 第二节　高速加工技术的现状及发展趋势 1)速度快、稳定性高的控制系统。2)精确的刀具路径编程。3)高速、高刚性、同轴度高的刀具系统。4)快速、精准的装夹系统。(1)加工效率高　采用高速切削技术能使整体加工效率提高几倍乃至几十倍，这将使加工成本相应降低。(2)加工精度高　高速切削具有较高的材料去除率并能相应减小切削力。(3)表面质量好　高速切削时的切削力变化幅度小，与主轴转速有关的激振频率也远远高于切削工艺系统的高阶固有频率，因此切削振动对加工质量的影响很小。 第二节　高速加工技术的现状及发展趋势 (4)加工能耗低且节省制造资源　高速切削时，单位功率所切削的材料体积显著增加。(5)可以加工各种难加工材料　例如，航空和动力部门大量采用的镍基合金和钛合金，这类材料强度大、硬度高、耐冲击，加工中容易硬化，切削温度高，刀具磨损严重，因此在普通加工中一般采用很低的切削速度。 图1-2　萨洛蒙(Salomon)曲线a)切削温度与切削速度的关系　b)切削力与切削速度的关系 第二节　高速加工技术的现状及发展趋势 二、高速加工技术的发展过程1931年德国工程师卡尔·萨洛蒙（Carl Salomon）博士首次