搜索
第一章第一章数控机床数控机床概述概述1.11.1数控机床简介数控机床简介1.21.2数控机床的分类数控机床的分类1.31.3数控机床的基本工作原理及主要性能指标数控机床的基本工作原理及主要性能指标1.41.4柔性自动化的发展柔性自动化的发展目录目录11．．11数控机床简介数控机床简介1.1.11.1.1数控机床的产生和发展数控机床的产生和发展机床（机床（MachinetoolsMachinetools））是制造机器的机器，又叫工作是制造机器的机器，又叫工作母机或工具机。母机或工具机。机床包括：金属成型机床和金属切削机床。机床包括：金属成型机床和金属切削机床。金属切削机床（金属切削机床（MetalcuttingmachineMetalcuttingmachinetoolstools）金属切削机床。）金属切削机床。第一代（原始加工阶段）人既是操纵者，也是机床动力的第一代（原始加工阶段）人既是操纵者，也是机床动力的提供者，人力机床。提供者，人力机床。第二代，工业革命以来，机械化机床，人只需要操纵机第二代，工业革命以来，机械化机床，人只需要操纵机床，机床的动力用自然力代替人力，人控机床。床，机床的动力用自然力代替人力，人控机床。第三代，现代机床人不仅不需要提供动力，连操纵都交给第三代，现代机床人不仅不需要提供动力，连操纵都交给机器了，自动机床。又分为刚性和柔性机床。柔性机床以机器了，自动机床。又分为刚性和柔性机床。柔性机床以数控机床为代表。数控机床为代表。章目录章目录下一页下一页上一页上一页数控机床（数控机床（NumericalControlledMachineToolsNumericalControlledMachineTools））简称简称NCMachineNCMachine，，是一种以数字量作为指令信息形是一种以数字量作为指令信息形式，通过电子计算机或专用电子计算装置控制的机床。式，通过电子计算机或专用电子计算装置控制的机床。数控机床是为了解决中小批量，特别是复杂型面零件加数控机床是为了解决中小批量，特别是复杂型面零件加工自动化并保证质量要求而产生的。它综合应用了电子计算工自动化并保证质量要求而产生的。它综合应用了电子计算机技术，自动控制技术，伺服驱动技术，精密检测技术，新机技术，自动控制技术，伺服驱动技术，精密检测技术，新机械结构等成果。机械结构等成果。章目录章目录下一页下一页上一页上一页19521952美国美国PARSONSPARSONS公司与麻省理工学院（公司与麻省理工学院（MITMIT））合作研合作研制了第一台三坐标数控铣床（电路采用电子管元制了第一台三坐标数控铣床（电路采用电子管元件）。件）。19551955进入使用阶段，对加工复杂曲面和促进美国飞机制进入使用阶段，对加工复杂曲面和促进美国飞机制造业发展起了重要的作用。造业发展起了重要的作用。19581958我国开始研制数控机床。我国开始研制数控机床。19591959数控装置电子管过渡到晶体管和印刷电路板。数控装置电子管过渡到晶体管和印刷电路板。19651965出现了商品化集成电路控制装置。出现了商品化集成电路控制装置。19801980以后采用大规模集成电路，人机对话，动态图形显以后采用大规模集成电路，人机对话，动态图形显示实时软件精度补偿。示实时软件精度补偿。章目录章目录下一页下一页上一页上一页11．．11．．22数控机床的地位和作用数控机床的地位和作用一、数控机床的特点：一、数控机床的特点：11、可以提高零件的加工精度，稳定产品质量；、可以提高零件的加工精度，稳定产品质量；22、可以完成普通机床难以完成的复杂曲面零件加工；、可以完成普通机床难以完成的复杂曲面零件加工；33、可提高生产率，一般、可提高生产率，一般22～～33倍，复杂零件加工可提高十几倍到倍，复杂零件加工可提高十几倍到几十倍；几十倍；44、可实现一机多用；、可实现一机多用；55、有利于实现生产过程柔性自动化。、有利于实现生产过程柔性自动化。二、数控机床在国民经济中的地位和作用二、数控机床在国民经济中的地位和作用数控机床是高度机电一体化的典型产品，具有现代机床数控机床是高度机电一体化的典型产品，具有现代机床技术水平的重要特点，是现代机械制造工艺水平的重要标技术水平的重要特点，是现代机械制造工艺水平的重要标志，数控机床已经满足单件，小批生产精密复杂零件，并逐志，数控机床已经满足单件，小批生产精密复杂零件，并逐步扩大到批量生产的柔性加工系统（步扩大到批量生产的柔性加工系统（FMSFMS）。）。章目录章目录下一页下一页上一页上一页11．．22数控机床的分类数控机床的分类一、按工艺用途分（按自动化程度分类）一、按工艺用途分（按自动化程度分类）11、普通数控机床（单工序数控加工）、普通数控机床（单工序数控加工）在加工过程中的单工序实现数控的自动化机床，刀具的在加工过程中的单工序实现数控的自动化机床，刀具的更更换，零件的装夹仍由人工完成。如数控车、数控铣等。换，零件的装夹仍由人工完成。如数控车、数控铣等。22、加工中心（多工序数控加工）、加工中心（多工序数控加工）加工中心是带有刀库和自动换刀装置的数控机床，一次加工中心是带有刀库和自动换刀装置的数控机床，一次装夹可以加工多个表面。装夹可以加工多个表面。章目录章目录下一页下一页上一页上一页11．．22数控机床的分类数控机床的分类二、按运动方式分类（运动轨迹分）二、按运动方式分类（运动轨迹分）11、点位控制机床、点位控制机床能精确控制刀具相对工件的坐标位置，能精确控制刀具相对工件的坐标位置，而对位置移动的轨迹并无要求（数控坐标镗，数控而对位置移动的轨迹并无要求（数控坐标镗，数控钻等）。钻等）。22、、直线控制机床直线控制机床不仅控制刀具或工作台从一个点不仅控制刀具或工作台从一个点准确地移动到另一个点，而且保证在两点之间的运动准确地移动到另一个点，而且保证在两点之间的运动轨迹是一条直线（数控车、数控铣等）。轨迹是一条直线（数控车、数控铣等）。33、轮廓控制机床、轮廓控制机床能实现多坐标同时控制数控装置能同能实现多坐标同时控制数控装置能同时时控制，即能同时控制控制，即能同时控制22～～55个坐标轴，能加工形状复杂的个坐标轴，能加工形状复杂的零件。零件。下一页下一页上一页上一页章目录章目录三、按控制方式分（按有无位置检测和位置反馈装置分类）三、按控制方式分（按有无位置检测和位置反馈装置分类）11、开环数控机床、开环数控机床22、半闭环数控机床、半闭环数控机床33、闭环数控机床、闭环数控机床四、按数控构成方式分（按是否由通用计算机控制来分类）四、按数控构成方式分（按是否由通用计算机控制来分类）11、硬线数控机床、硬线数控机床用硬线数控装置（工程机）用硬线数控装置（工程机）输入插补控制均由专用固定组合逻辑电路实现。输入插补控制均由专用固定组合逻辑电路实现。22、计算机数控机床、计算机数控机床用计算机数控装置（用计算机数控装置（CNCCNC），），软线数控装置。软线数控装置。((如图如图)1)1((如图如图))((如图如图))((如图如图)2)2下一页下一页上一页上一页章目录章目录指令脉冲指令脉冲步进电机步进电机驱动电路驱动电路机床工机床工作台作台功率步进电功率步进电机机不具有位置反馈装置，精度较低不具有位置反馈装置，精度较低返返回回指令脉冲指令脉冲步进电机步进电机驱动电路驱动电路机床工机床工作台作台功率步进电功率步进电机机液压扭矩放大器液压扭矩放大器电液脉冲马达电液脉冲马达不具有位置反馈装置，精度较低不具有位置反馈装置，精度较低返返回回控制介质控制介质数控装置数控装置比较器比较器伺服机构伺服机构放大器放大器机床工机床工作台作台反馈信号反馈信号半闭环系统半闭环系统返返回回控制介质控制介质数控装置数控装置比较器比较器伺服机构伺服机构放大器放大器机床工机床工作台作台反馈信号反馈信号闭环系统闭环系统返返回回五、按控制轴数与联动轴数分五、按控制轴数与联动轴数分三轴控制两轴联动三轴控制两轴联动三轴控制三轴联动等三轴控制三轴联动等下一页下一页上一页上一页章目录章目录11．．33数控机床的基本工作原理及主要性能指标数控机床的基本工作原理及主要性能指标一、工作原理一、工作原理在数控机床上加工零件的步骤：在数控机床上加工零件的步骤：11、根据被加工零件工作图与工艺过程卡，用规定的数字代、根据被加工零件工作图与工艺过程卡，用规定的数字代码和程序格式编写程序单；码和程序格式编写程序单；（编程）（编程）22、根据程序单制作控制介质；、根据程序单制作控制介质；（制作穿孔带）（制作穿孔带）33、穿孔带通过光电读带机，将加工程序输入数控装置；、穿孔带通过光电读带机，将加工程序输入数控装置；（输入程序）（输入程序）44、数控装置根据输入信号，进行运算和控制处理，将结果、数控装置根据输入信号，进行运算和控制处理，将结果以脉冲信号形式送往机床各个坐标的伺服系统，以驱动机以脉冲信号形式送往机床各个坐标的伺服系统，以驱动机床的各运动部件按规定的加工顺序和位移是进行加工，昀床的各运动部件按规定的加工顺序和位移是进行加工，昀后制造出合格的零件来后制造出合格的零件来。。（处理、控制、加工）（处理、控制、加工）下一页下一页上一页上一页章目录章目录二、数控机床得组成二、数控机床得组成11、、控制介质：穿孔纸带，录音磁卡，软磁盘等。控制介质：穿孔纸带，录音磁卡，软磁盘等。22、、输入装置：光电阅读机，录音机，磁盘驱动器，键盘等。输入装置：光电阅读机，录音机，磁盘驱动器，键盘等。33、、数控装置及强电控制装置：将输入装置送来的脉冲信号数控装置及强电控制装置：将输入装置送来的脉冲信号经数控装置进行编译运算和逻辑处理后输出信号和指令经数控装置进行编译运算和逻辑处理后输出信号和指令控制机床动作，强电控制装置是介于数控装置和机床机控制机床动作，强电控制装置是介于数控装置和机床机械液压部分间的控制系统，接收数控装置的输出信号处械液压部分间的控制系统，接收数控装置的输出信号处理后驱动电器、液压、气动和机械部件动作。理后驱动电器、液压、气动和机械部件动作。44、、伺服驱动系统及位置检测装置。伺服驱动系统及位置检测装置。55、、机床本体：主运动部件，进给运动部件，床身，辅助机床本体：主运动部件，进给运动部件，床身，辅助装置组成。与普通机床相似但发生了很大的变化。装置组成。与普通机床相似但发生了很大的变化。下一页下一页上一页上一页章目录章目录三、数控机床的主要性能指标三、数控机床的主要性能指标11、精度指标：、精度指标：i.i.定位精度：指数控机床工作台等移动部件在确定的终点定位精度：指数控机床工作台等移动部件在确定的终点所达到的实际位置的精度，即是移动件实际位置与理想所达到的实际位置的精度，即是移动件实际位置与理想位置之间的误差。位置之间的误差。ii.ii.重复定位精度：在同一台机床上用同一程序加工的一批重复定位精度：在同一台机床上用同一程序加工的一批工件尺寸一致的程度。工件尺寸一致的程度。iii.iii.分度精度：工作台在分度时理论回转角度值和实际转角分度精度：工作台在分度时理论回转角度值和实际转角的差值。的差值。iv.iv.分辩度：两个相邻的分散细节之间可以分辨的昀小间隔分辩度：两个相邻的分散细节之间可以分辨的昀小间隔aa））对测量系统：分辨度指可以测量的昀小增量；对测量系统：分辨度指可以测量的昀小增量；bb））对控制系统：指可以控制的昀小位移增量。对控制系统：指可以控制的昀小位移增量。v.v.脉冲当量：数控装置每发一个脉冲信号机床移动部件的脉冲当量：数控装置每发一个脉冲信号机床移动部件的移动量。移动量。下一页下一页上一页上一页章目录章目录⒉⒉数控机床的可控轴数与联动轴数：数控机床的可控轴数与联动轴数：i.i.可控轴数：数控机床控制装置解算控制的坐标数目，可控轴数：数控机床控制装置解算控制的坐标数目，世界上昀高可控轴数为世界上昀高可控轴数为2424轴。轴。ii.ii.联动轴数：机床数控装置控制的坐标轴同时达到空联动轴数：机床数控装