数控机床原理与结构第二章-数控机床组成课件.ppt

1、12022-6-4 2.12.1数控机床的组成分类数控机床的组成分类 2.2数控机床的电气控制系统数控机床的电气控制系统 2.32.3国内外数控机床的现状国内外数控机床的现状 2.42.4数控机床的发展趋势数控机床的发展趋势 复习与思考题 22022-6-4 数控机床是一个装有程序控制系统的机床。该系统能够逻辑地处理具有使用号码，或其他符号编码指令规定的程序。 2.1.12.1.1数控机床的控制技术数控机床的控制技术 2.1.22.1.2数控机床组成数控机床组成 2.1.32.1.3数控机床的分类数控机床的分类32022-6-42.1.12.1.1数控机床的控制技术数控机床的控制技术 数控机床

2、种类繁多，有钻铣镗床类、车削类、磨削类、电加工类、锻压类、激光加工类和其他特殊用途的专用数控机床等等，凡是采用了数控技术进行控制的机床统称 NC 机床。 带有自动刀具交换装置（ Automatic Tool changeATC ）的数控机床（带有回转刀架的数控车床除外）称为加工中心（ Machine CenterMC ）。它通过刀具的自动交换，可以一次装夹完成多工序的加工，实现了工序的集中和工艺的复合，从而缩短了辅助加工时间，提高了机床的效率；减少了零件安装、定位次数，提高了加工精度。 在加工中心的基础上，通过增加多工作台（托盘）自动交换装置（ Auto Pallet changerAPC ）

3、以及其他相关装置，组成的加工单元称为柔性加工单元（ Flexible Manufacturing CellFMC ）。42022-6-4 在 FMC 和加工中心的基础上，通过增加物流系统、工业机器人以及相关设备，并由中央控制系统进行集中、统一控制和管理，这样的制造系统称为柔性制造系统（ Flexible Manufacturing SystemFMS ）。 为了适应市场需求多变的形势，对现代制造业来说，不仅需要发展车间制造过程的自动化，而且要实现从市场预测、生产决策、产品设计、产品制造直到产品销售的全面自动化。将这些要求综合，构成的完整的生产制造系统，称为计算机集成制造系统（ computer

4、 Integrated Manufacturing systemCIMS ）,CIMS将一个工厂的生产、经营活动进行了有机的集成，实现了更高效益、更高柔性的智能化生产，是当今自动化制造技术发展的最高阶段。52022-6-42.1.22.1.2数控机床组成数控机床组成图图21 数控加工过程示意图数控加工过程示意图1 1数控机床加工零件的过程数控机床加工零件的过程 62022-6-42数控机床的组成 72022-6-42.1.32.1.3数控机床的分类数控机床的分类 1 1按工艺用途分类按工艺用途分类 （1 1）金属切削类数控机床）金属切削类数控机床 （2 2）金属成型类数控机床）金属成型类数控机

5、床 （3 3）特种加工及其它类型数控机床）特种加工及其它类型数控机床 82022-6-492022-6-4 图图23c 全功能数控铣床全功能数控铣床图图23d 高速数控铣床高速数控铣床102022-6-4 图图23e 立式数控铣床立式数控铣床图图23f 立式加工中心立式加工中心112022-6-4图图24a 数控液压板料折弯机数控液压板料折弯机122022-6-4图图24b 数控弯管机数控弯管机 132022-6-4图图24c 数控冲模回转头压力机数控冲模回转头压力机142022-6-4 图图25a 数控线切割机床数控线切割机床图图25b 数控电火花线切割机床数控电火花线切割机床152022-

6、6-4图图25c 数控激光切割机数控激光切割机162022-6-4图图25d 数控等离子切割机数控等离子切割机172022-6-4 图图25e 数控三坐标测量机数控三坐标测量机图图25f 柔性三坐标测量臂柔性三坐标测量臂182022-6-4 2如果以数控系统的特征进行分类时，可将数控机床分成三大类： （1）点位控制的数控机床 （2）直线控制数控机床 （3）轮廓控制的数控机床 平面轮廓加工的数控机床 空间轮廓加工的数控机床 192022-6-4 3按伺服系统的类型分类 根据有无检测反馈元件及其检测装置，机床的伺服系统可分为开环伺服、闭环伺服和半闭环伺服。 （1）开环控制数控机床 （2）闭环控制数

7、控机床 （3）半闭环控制数控机床 202022-6-4212022-6-4 4按照功能水平分类 对于按数控功能的水平分类方法，目前尚无明确定义，因此，涵义也不十分清楚。这种分类方法没有一个确切定义，但可以给人们一个清晰的一般水平概念，可将数控机床分为高、中、低档三类。 数控机床水平高低由主要技术参数、功能指标和关键部件的功能水平决定。下列几个方面可作为评价数控机床档次的参考条件。 222022-6-4232022-6-4 2.2.1数控系统的电气控制 2.2.2数控机床的电气控制242022-6-42.2.1数控系统的电气控制1 1数控系统的电源控制数控系统的电源控制 252022-6-4图图

8、217 机床连接框图机床连接框图2 2数控系数控系统的连接统的连接 262022-6-42.2.22.2.2数控机床的电气控制数控机床的电气控制 272022-6-4282022-6-4图图218 TK1640强电回路强电回路292022-6-4图图219 TK1640电源回路电源回路302022-6-4图图220 TK1640交流控制回路图交流控制回路图312022-6-4图图221 TK1640直流控制回路图直流控制回路图322022-6-4 2.3.12.3.1国外数控机床的发展与现状国外数控机床的发展与现状 2.3.22.3.2我国数控机床的现状我国数控机床的现状332022-6-42

9、.3.12.3.1国外数控机床的发展与现状国外数控机床的发展与现状 1949 年作为这一方案的主要承包者的帕尔森斯公司，正式接受美空军委托，在麻省理工学院伺服机构试验室（ Servo Mechanism Laboratory of the Massachusetts Institute of Technology ）的协助下，开始从事数控机床的研制工作。经过三年时间的研究，于 1952 年试制成功世界第一台数控机床试验性样机。这是一台采用脉冲乘法器原理的直线插补三坐标连续控制铣床（ Cincinnati Hydromel ) ，这便是数控的第一代数控的第一代。 342022-6-4 1953

10、年，美空军与麻省理工学院协作，开始从事计算机自动编程的研究，这就是创制 APT ( Automatically Programmed Tools ）自动编程系统的开始。 1955 年，美空军花费巨额经费订购了大约 100 台数控机床，此后两年，数控机床在美国进入迅速发展阶段，市场上出现了商品化数控机床。 1958 年，美国克耐杜列克公司（ Kearney & Trekker Co . ）在世界上首先研制成功带自动换刀装置的数控机床，称为“加工中心” 。 1959 年，计算机行业研制出晶体管元器件，因而数控装置中广泛采用晶体管和印刷电路板，从而跨入第二第二代数控代数控。同时美国航空工业协会（ A

11、IA ）和麻省理工学院发展 APT 程序语言。352022-6-4 1960 年以后，点位控制机床在美国得到迅速发展，数控技术不仅在机床上得到了实际应用，而且逐步推广到冲压机、绕线机、焊接机、火焰切割机、包装机和坐标测量机等，在程序编制方面，已由手工编程逐步发展到采用计算机自动编程。除了 APT 数控语言外，又发展了许多自动编程语言。 从 1960 年开始，德国、日本等先进工业国家都陆续开发、生产及使用了数控机床。 1965 年，出现了小规模集成电路。由于它体积小、功耗低，使数控系统的可靠性得以进一步提高，数控系数控系统发展到第三代统发展到第三代。 以上三代，都是采用专用控制计算机的硬逻辑数控

12、系统。装有这类数控系统的机床为普通数控机床（ 简称 NC 机床 ）。362022-6-4 1967 年，英国首先把几台数控机床联接成具有柔性的加工系统，这就是最初的 FMS（ Flexible Manufacturing system 柔性制造系统）。之后，美、欧、日也相继进行开发与应用随着计算机技术的发展，小型计算机的价格急剧下降。小型计算机开始取代专用数控计算机，数控的许多功能由软件程序实现。这样组成的数控系统称为计算机数控系统（ CNC ）。 1970 年，在美国芝加哥国际机床展览会上，首次展出了这种系统，称为第四代数控第四代数控。而由计算机直接对许多机床进行控制的控制系统，称为直接数控

13、系统（ DNC ）。 372022-6-4 1970 年前后，美国英特尔公司开发和使用了微处理器。1974 年美、日等国首先研制出以微处理器为核心的数控系统。近 20 年来，微处理机数控系统的数控机床得到了飞速发展和广泛应用，这就是第五代数控第五代数控系统（ MNC ）。 80 年代初，国际上又出现了柔性制造单元 FMC ( Flexible Manufacturing cell ）。 FMC 和 FMS 被认为是实现 CIMS ( computer Integrated Manufacturing system 计算机集成制造系统）的必经阶段和基础。382022-6-42.3.22.3.2我

14、国数控机床的现状我国数控机床的现状 我国数控机床的现状可以从应用和生产两个方面来看，在“七五”与“八五”两个五年计划期间、数控机床的水平与产量均有令人瞩目的提高。“九五”及“十五”期间更有明显地增长，2007年，我国生产数控机床将达到100000多台，比2000年的14000台增长723.1，高精度机床和大型机床也分别增长了192和147.18，而1992年数控机床只有4200多台。10多年间，我国数控机床增长了20倍，在数控机床的品种看，普及型数控机床所占比例从1992年的10增长到2006年的38.2。 现在，我国已建立了以中、低档数控机床为主的产业体系，一些较高档次的数控系统，如 5 轴联动的数控系统、分辨率为 0.01m 的高精度车床用数控系统、数字仿型的数控系统、为柔性制造单元配套的数控系统，也陆续开发出来，并制造出样机。 392022-6-4 2.4.12.4.1高速、高效、高精度与高可靠性高速、高效、高精度与高可靠性 2.4.22.4.2复合化、多轴化、柔性化、网络复合化、多轴化、柔性化、网络化、智能化与绿色化化、智能化与绿色化 2.4.32.4.3新型功能部件新型功能部件 2.4.42.4.4重视新技术标准、规范的建立重视新技术标准、规范的建立 402022-6-4412022-6-4