机械制造技术基础第4章.ppt

2. 数控机床的组成 （1）信息载体 信息载体又称控制介质，用于记录各种加工指令，以控制机床的运动，实现零件的自动加工。常用的信息载体有穿孔纸带、穿孔卡、磁带和磁盘等，具体采用哪一种由数控装置的类型决定。 信息载体上记录的代码信息，要通过读入装置将其变成相应的电脉冲信号输进并存入数控装置。常用的读入装置有光电纸带阅读机、磁带机和磁盘驱动器等，其中应用较广泛的是光电纸带阅读机，对于用微机控制的数控机床，也可以由操作者通过操作面板上的键盘将加工指令直接输入。 （2）数控装置 数控装置是数控机床的核心，其功能是接受读入装置输入的加工信息，经过译码处理与运算，发出相应的指令脉冲送给伺服系统，控制机床各执行件按指令要求协调动作，完成零件的加工。数控装置通常由输入装置、运算器、输出装置和控制器四部分组成。输入装置接受来自信息载体的指令信息，并将这种用标准数控代码编写的信息翻译成计算机内部能识别的语言，这个过程称为译码。译码后将控制指令送入控制器，将数据送入运算器。控制装置接受各种控制指令，并根据这些指令控制运算器和输出装置，以控制机床的各种操作和控制整机的工作循环。运算器接受控制器的指令，对输入的数据进行各种计算，并将计算结果不断地送到输出装置，使伺服系统执行所需的运动。 （3）伺服系统 伺服系统是数控装置与机床的连接环节，它由伺服驱动元件和传动装置（减速齿轮箱、滚珠丝杠等）组成，其功能是接受数控装置由插补运算生成的指令脉冲信号，驱动机床执行件作相应的运动，并对其位置精度和速度进行控制。在开环系统中伺服驱动元件常采用步进电机，在闭环系统中则常采用直流伺服电机或交流伺服电机。 （4）机床本体及机械部件 包括主运动部件、进给运动执行件及机械传动部件和支撑部件等，对于加工中心机床，还设有刀库和换刀机械手等部件。数控机床的本体一般均较通用机床简单，但在精度、刚度、热变形、抗振性和低速运动平稳性等方面的要求则较高，特别对主轴部件和导轨的要求更高。 3. 数控机床的特点及应用 数控机床与其他机床相比较，主要有以下几方面的特点： （1）具有良好的柔性 当被加工零件改变时，只需重新编制相应的程序，输入数控装置就可以自动加工出新的零件，使生产准备时间大为减少，降低了成本。随着数控技术的发展，数控机床的柔性也在不断扩展，逐步向多工序集中加工方向发展。 （2）能获得高的加工精度和稳定的加工质量 数控机床的进给运动是由数控装置输送给伺服机构一定数目的脉冲进行控制的，目前数控机床的脉冲当量已普遍达到了0.001mm。对于闭环控制的数控机床，其加工精度还可以利用位移检测装置和反馈系统进行校正及补偿，所以可获得比机床本身精度还要高的加工精度。工件的加工尺寸是按照预先编好的程序由数控机床自动保证的，完全消除了操作者的人为误差，使得同批零件加工尺寸的一致性好，加工质量稳定。 （3）能加工形状复杂的零件 数控机床能自动控制多个坐标联动，可以加工母线为曲线的旋转体、凸轮和各种复杂空间曲面的零件，能完成其他机床很难甚至不能完成的加工。 （4）具有较高的生产率 数控机床刚性好，功率大，主运动和进给运动均采用无级变速，所以能选择较大的、合理的切削用量，并自动连续地完成整个切削加工的过程，可大大缩短机动时间。又因为数控机床定位精度高，无须在加工过程中对零件进行检测，并且数控机床可以自动换刀，自动变换切削用量和快速进退等，因而大大缩短了辅助时间，所以数控机床的生产率较高。 （5）能减轻劳动强度 数控机床是具有很高自动化程度的机床，在数控机床上的加工，除了装卸工件、操作键盘和观察机床运行外，其他动作都是按照预定的加工程序自动连续地进行的，所以能减轻工人的劳动强度，改善劳动条件。 （6）有利于实现现代化的生产管理 用计算机管理生产是实现管理现代化的重要手段。数控机床的切削条件、切削时间等都是由预先编制好的程序决定的，都能实现数据化，有利于与计算机联网，构成计算机控制和管理的生产系统。 3. 数控机床的特点及应用 数控加工1 数控加工2数控加工3 数控机床的发展 数控机床的应用随着数控技术的发展而越来越广泛，不同的数控装置，不同的机床设备，其应用范围也不尽相同。 单一功能的数控机床（如数控车床、数控铣床和数控钻床等）只适用于各种车、铣和钻等加工。然而，在机械制造工业中，多数零件往往必须进行多种工序的加工，在这种情况下单一功能的普通数控机床就不能满足要求了。为此出现了具有刀库和自动换刀装置的各种加工中心机床，如车加工中心、镗铣加工中心等。车加工中心用于加工各种回转体，并兼有铣、镗、钻等功能，镗铣加工中心用于箱体类零件的镗、钻、扩、铰、攻螺纹和铣等工序。加工中心机床具有更强的柔性。 在我国，虽然目前数控机床的价格还比较高，对