数控机床原理及应用教学作者何伟第二讲课件幻灯片.ppt

* * * * * * 数控机床原理及应用 第二讲 本章内容提要 数控机床的组成 数控机床的工作原理 数控机床的性能指标 数控机床的特点 数控机床的分类 数控机床的组成 操作面板 计算机数控系统 PLC 主轴伺服单元 主轴驱动装置 机床I/O电路和装置 辅 助 控 制 机 构 进 给 传 动 机 构 主 运 动 机构 机 床 输入/输出 设备 计算机 数 控 装 置 进给伺服单元 进给驱动装置 测量装置 键盘 数控机床各部分组成功能 输入/输出设备（外交中心） 其功能是将记录在控制介质上的零件加工程序输入CNC系统，或将已调试好的零件加工程序通过输出设备存放或记录在相应的介质上。 常用的输入/输出设备有RS232接口、软盘和U盘。 计算机数控装置CNC（指挥中心） 其功能是识别输入的零件加工程序和各种操作命令并进行相应的处理，然后输出控制命令到相应的执行部件（如送给伺服系统的速度和位移指令、送给辅助控制装置的机床辅助动作指令等），最终完成零件的加工。 伺服系统（能源中心） 主轴伺服驱动系统 用于控制机床主轴的旋转运动，并为机床主轴提供驱动功率和所需的切削力。 进给伺服驱动系统 其功能是把来自数控装置的位置控制移动指令转变成机床工作台或移动刀架的运动，使其按规定轨迹移动或精确定位，加工出符合图样要求的工件。 脉冲当量δ（mm/P）：数控装置输出一个脉冲信号（一个移位节拍指令）使机床工作台移动的位移量。衡量数控机床精度的重要参数，其值越小，加工精度越高。 PLC与机床I/O电路装置 用于接收来自零件加工程序的开关功能信息（辅助功能M、主轴转速S、换刀T等）、来自机床操作面板的开关量信号及机床侧的开关量信号，并对它们进行逻辑运算，完成输出控制功能，实现各功能及操作方式的联锁。 操作面板 是操作人员与数控机床（系统）进行信息交换的工具。主要由显示器、按钮、键盘等组成。 机床本体 机床本体是数控机床的机械部分，是数控系统实现零件加工的执行部件。机床本体主要由主运动部件（主轴、主运动传动机构）、进给运动部件（工作台、拖板及相应的传动机构）、支承件（立柱、床身等）、自动工件交换APC（Automatic Paller Changer）系统、自动刀具交换ATC（Automatic Tool Changer）系统和辅助装置（如润滑、冷却、排屑、转位和夹紧装置等）组成。 工作原理 数控机床进行加工，首先必须将工件的几何数据和工艺数据等加工信息按规定的代码和格式编制成数控加工程序，并用适当的方法将加工程序输入数控系统。数控系统对输入的加工程序进行数据处理，输出各种信息和指令，控制机床各部分按规定有序地动作。 数控机床的工作原理 数控机床加工过程图 加工图纸 程序 编制 输入 装置 数控 装置 CNC 伺服 驱动 辅助 装置 机床 主运动 进给运动 辅助动作 加工零件 数控机床的性能指标 规格指标 规格指标是数控机床的基本能力指标。如数控车床主要有床身与刀架最大回转直径、行程范围、最大车削长度、最大车削直径等规格尺寸；数控铣床主要有工作台、工作台T形槽、工作台行程等规格尺寸。 性能指标 分辨率和脉冲当量 反映机床的加工精度和表面质量。一般机床δ为0.01mm/P，普通机床δ为0.001mm，精密或超精密机床δ为0.001μm。 定位精度 指数控机床工作台等移动部件所达到的实际位置的精度。实际运动位置和指令位置之间的差值为定位误差。一般数控机床的定位精度为±0.01mm。 重复定位精度 指在相同的操作方法和条件下，重复进行同一动作时，得到结果的一致程度。一般数控机床的重复定位精度为±0.005mm。 最高转速和最大加速度 最高快移速度和最高进给速度 刀具系统 可靠性指标 平均无故障时间MTBF 指一台数控机床在使用中平均两次故障的间隔时间。即 平均修复时间MTTR 指一台数控机床从开始出现故障到能正常工作所用的平均修复时间。即 平均有效度A 指正常工作时间与总时间之比，即 数控机床的特点 易于加工异形复杂零件 加工精度高、质量稳定 生产效率高 自动化程度高，劳动强度低 对加工对象的适应性强 数控机床适合加工的对象 多品种、单件小批量生产的零件或新产品试制中的零件 几何形状复杂、精度要求较高，在普通机床上无法加工或难以加工的零件 加工过程中需要多工序加工的零件 用普通机床加工时，需要昂贵工装设备（工具、夹具和模具）的零件 需要最小生产周期的零件 有利于生产管理现代化 数控机床的分类 按工艺用途（机床类型）分类 切削加工类：数控镗铣床、数控车床、数控磨床、加工中心、数控齿轮加