第章：数控机床概述（PPT 精品）.ppt

1.3 数控技术的发展 1.3.2 数控机床的发展水平和趋势 1、数控机床的发展趋势 1）工序集中 2）高速、高效、高精度 3）方便使用，提高可靠性 2、数控系统的发展趋势 1.3 数控技术的发展 1.3.2 数控机床的发展水平和趋势 3、伺服系统的发展趋势 1）前馈控制技术 2）机械静、动摩擦的非线性控制技术 3）伺服系统的速度环和位置环均采用软件控制 4）采用高分辨率的位置测量装置 5）补偿技术得到发展和广泛应用 进入九十年代以来，随着计算机技术的发展，数控技术不断采用计算机、控制理论等领域的必威体育精装版技术成就，使其朝着下述方向发展： ? 1）运行高速化 2） 加工高精化 ? 3）功能复合化 4） 控制智能化 ? 5）体系开放化 6） 驱动并联化 ? 7）交互网络化 数控技术发展的几个问题 一、高速化 二、开放式结构 三、适应控制系统 四、直接数字控制系统 五、柔性制造单元（FMC）和柔性制造系统（FMS） 六、计算机集成制造系统（CIMS） 数控技术发展的几个问题 一、高速化 高速切削工艺意味着什麽? 减少达 30%的切削力 进给速度提高5到10倍 减少传递到工件上的热量 特定的材料去除量可增加高达40% 数控技术发展的几个问题 一、高速化 实现高速切削加工的要素 1、高速主轴 现在的机械加工，要求主轴转速越来越高，高速主轴是高速切削技术最重要的关键技术，是高速加工机床的核心部件。数控机床采用主轴电动机与机床主轴一体化的电主轴部件，高转速下主轴的刚性、动态特性、轴承及冷却系统等都对高速主轴的使用性能有着重要影响。 已经有全套的电主轴系统，包括：电主轴、矢量变频驱动、油气润滑装置、冷却装置、管路、电缆、刀具等。 当前，共有15类60几个型号的电主轴产品，最大转速可达140000r/min，直径范围33~300mm，功率范围125W~80kW，扭矩范围0.02~300Nm。 数控技术发展的几个问题 一、高速化 2、数控系统 1）数控系统采用多片32 位或64位CPU的处理器和多微处理器结构，提高插补运算的速度和精度，以满足高速切削加工对系统快速数据处理能力的要求，并采用前馈和大量超前程序段处理功能，以保证高速加工时的插补精度。 2）减少加减速滞后产生的误差： 3）控制进给率：进给率过大的系统会在过渡过程中（如拐角）产生误差。 数控技术发展的几个问题 一、高速化 2、高速进给系统 1）旋转伺服电机＋滚珠丝杠系统： 目前普通丝杠的最大进给速度为40mm/min，最大直线加速度为0.5g，高精密滚珠丝杠的最大速度已达60mm/min，最大加速度达1.0g； 这种传动方式由于从电机轴到工作台之间存在一系列的中间环节，当进给部件要完成启动、加减速、反转、停车等动作时，机械元件产生的弹性变形、摩擦、反向间隙等，造成进给运动的滞后和其它许多非线性误差；中间环节也加大了系统的惯性质量，影响了快速响应。另外，丝杠是细长杆，在力和热的作用下，产生变形，影响加工精度。传统的进给系统结构复杂，难以集成和实现模块化，安装、调试困难，造成机床整体结构复杂化。滚珠丝杆的刚度、惯性、加速度等动态性能已远远不能满足要求。 数控技术发展的几个问题 一、高速化 2）直线电机进给系统： 取消了源动力和工作台部件之间的一切中间传动环节，使得机床进给传动链的长度为零，这就是所谓的“直接驱动”（direct drive）或“零传动”。直线电机驱动方式具有进给速度高、加速度大、启动推力大、刚度和定位精度高、行程长度不受限制等优点 采用直线电动机驱动的高速加工中心已成为21 世纪机床的发展方向之一，其中，永磁式直线电动机以其时间常数小、高频响应特性好、推力强度高、损耗低、控制比较容易等一系列特点在高速、高精密、高频响数控机床的进给驱动部件研究中具有明显的优势。 直线电机高速进给单元主要由直线电动机、工作台、滚动导轨、反馈测量系统、防护系统等五部分组成。 数控技术发展的几个问题 一、高速化 4、高速加工CAM软件 用于高速加工的CAM编程系统必须具有很高的计算编程速度，全程自动过切处理能力及自动刀柄干涉检查功能，具有进给率优化处理功能、待加工轨迹监控功能、刀具轨迹编辑优化功能、较强的插补功能、“加工残余分析”功能。 不是所有CAM 软件都能用于高速加工数控编程。 数控技术发展的几个问题 一、高速化 5、高速加工的刀具及其他 高速切削刀具 必须具有优良的机械性能和热稳定性，即良好的抗冲击、耐磨损和抗热疲劳的特性。目前，陶瓷、立方氮化硼（CBN）、涂层