数控机床基础知识教案课件.ppt
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1、 11 数控与数控机床12 数控机床的分类和常见数控机床简介13 数控机床的加工特点第一章 数控机床基础知识第一章 数控机床基础知识1 机床是人类社会生产力发展的重要标志,随着科学技术的飞跃发展,各机械制造业迅速发展,零件的形状越来越复杂,精度及批量生产要求越来越高,数控机床及其应用技术应运而生并在生产实践中显示了优越和强大的生命力。提供了一种自动化加工手段。1.1数控与数控机床2 一、数控与数控机床的概念数控又称为数字控制数控又称为数字控制(Numerical Control),是是一种利用数字化信息发出指令并实现自动控制一种利用数字化信息发出指令并实现自动控制的技术的技术.(简称数控)将通
2、过计算机进行自动控制的技术统称为数控技术。数控技术:1.数控的定义 数控:数控:3 2.数控加工的特点数控加工的特点加工工艺是否先进、合理关系到加工质量的忧虑,在编加工工艺是否先进、合理关系到加工质量的忧虑,在编制加工程序时必须认真分析加工过程的每一个细节,以免制加工程序时必须认真分析加工过程的每一个细节,以免出现事故。出现事故。(1)加工过程规范)加工过程规范零件的切削用量的确定及机床的辅助控制都在加工前预零件的切削用量的确定及机床的辅助控制都在加工前预先设计及优化处理,安排在规范的加工程序中并自动控先设计及优化处理,安排在规范的加工程序中并自动控制完成,不会受到人工干预。制完成,不会受到人
3、工干预。(2)工艺制定严密)工艺制定严密4 3.数控机床定义 数字控制机床:(Numerical Control Machine Tools)数控机床是采用了数字控制技术的加工设备,它通过数字化信息对机床的运动方向及加工过程进行控制,实现要求的机械动作,并自动完成加工任务.它是一种典型的技术密集且自动化程度很高的机电一体化产品.简称数控机床。它把机械加工过程中的各种控制信息用代码化的数字表示,通过信息载体输入数控装置。经运算处理由数控装置发出各种控制信号,控制机床的动作,按图纸要求的形状和尺寸,自动地将零件加工出来。数控机床较好地解决了复杂、精密、小批量、多品种的零件加工问题,是一种柔性的、高
4、效能的自动化机床,代表了现代机床控制技术的发展方向,是一种典型的机电一体化产品。5 数控机床的产生与发展数控机床的产生与发展:数控机床诞生于美国数控机床诞生于美国.1952年年,美国帕森斯公司与麻省理工美国帕森斯公司与麻省理工学院共同研制成功了世界上第一台数控机床学院共同研制成功了世界上第一台数控机床,用来加工直升用来加工直升机叶片轮廓检查用样板机叶片轮廓检查用样板.半个世纪以来半个世纪以来,数控技术得到了迅猛数控技术得到了迅猛的发展的发展,其加工精度和加工效率不断提高其加工精度和加工效率不断提高.数控机床发展至今数控机床发展至今已经历了两个阶段共六个时代已经历了两个阶段共六个时代.1.硬件数
5、控阶段硬件数控阶段:(NC):早期的计算机运算速度低早期的计算机运算速度低,不能适应机床实时控不能适应机床实时控制的要求制的要求,人们只好用数字逻辑电路搭成一台机床专用计算机作为数控人们只好用数字逻辑电路搭成一台机床专用计算机作为数控系统系统,这就是硬件连接数控这就是硬件连接数控,简称数控简称数控(NC).这个阶段一共经历了三代这个阶段一共经历了三代,即第即第一代的电子管数控机床一代的电子管数控机床,第二代的晶体管数控机床第二代的晶体管数控机床,第三代的小规模集成第三代的小规模集成电路数控机床电路数控机床.2.计算机数控阶段计算机数控阶段:(CNC):这个阶段也经历了三代这个阶段也经历了三代:
6、即第四代的小型计即第四代的小型计算机数控机床算机数控机床,第五代的微型计算机数控机床以及第六代基于第五代的微型计算机数控机床以及第六代基于PC的数控的数控机床机床.前三代数控机床采用专用控制计算机的硬件数控装置前三代数控机床采用专用控制计算机的硬件数控装置,早已被淘汰早已被淘汰;后三代的数控机床后三代的数控机床,则以小型微型计算机取代硬件控制计算机作为核则以小型微型计算机取代硬件控制计算机作为核心部件,数控机床的许多控制功能由专用软件实现心部件,数控机床的许多控制功能由专用软件实现,其数控系统被称为其数控系统被称为软件控制系统软件控制系统,又称又称CNC系统系统.6数控机床的特点数控机床的特点
7、:1.具有高柔性具有高柔性.2.生产效率高生产效率高,减少辅助时间和机动时间减少辅助时间和机动时间.3.加工精度高加工精度高,产品质量稳定产品质量稳定.4自动化程度高自动化程度高,劳动强度低劳动强度低.5能加工形状复杂的零件能加工形状复杂的零件.7 二、数控机床的组成l 控制介质控制介质l 数控装置数控装置l 伺服机构伺服机构l 辅助控制装置辅助控制装置l 检测装置检测装置l 机床本体机床本体 外观图8 数控机床组成示意图数控机床组成示意图9 1.控制介质控制介质将零件加工信息传送到数控装置去的程序载体,将零件加工信息传送到数控装置去的程序载体,常用的有磁盘、常用的有磁盘、U盘等盘等移动硬盘
8、U盘 磁盘 10 加工信息加工信息即数控程序,是数控机床自动加工零件的工作即数控程序,是数控机床自动加工零件的工作指令。在对加工零件进行工艺分析的基础上,确定零件指令。在对加工零件进行工艺分析的基础上,确定零件坐标系在机床坐标系上的相对位置,即零件在机床上的坐标系在机床坐标系上的相对位置,即零件在机床上的安装位置;刀具与零件相对运动的尺寸参数;零件加工安装位置;刀具与零件相对运动的尺寸参数;零件加工的工艺路线、切削加工的工艺参数以及辅助装置的动作的工艺路线、切削加工的工艺参数以及辅助装置的动作等。得到零件的所有运动、尺寸、工艺参数等加工信息等。得到零件的所有运动、尺寸、工艺参数等加工信息后,用
9、由文字、数字和符号组成的标准数控代码,按规后,用由文字、数字和符号组成的标准数控代码,按规定的方法和格式,编制零件加工的数控程序单。编制程定的方法和格式,编制零件加工的数控程序单。编制程序的工作可由人工进行;对于形状复杂的零件,则要在序的工作可由人工进行;对于形状复杂的零件,则要在专用的编程机或通用计算机上进行自动编程(专用的编程机或通用计算机上进行自动编程(APT),),或或CAD/CAM设计。编好的数控程序,存放在便于输入设计。编好的数控程序,存放在便于输入到数控装置的一种介质上,它可以是磁带和磁盘等,采到数控装置的一种介质上,它可以是磁带和磁盘等,采用哪一种存储载体,取决于数控装置的设计
10、类型。用哪一种存储载体,取决于数控装置的设计类型。11 2.数控装置数控装置数控机床的核心。它由输数控机床的核心。它由输入装置(如键盘)、控制运算入装置(如键盘)、控制运算器和输出装置(如显示器)等器和输出装置(如显示器)等构成。构成。接受控制介质上的数字化信息,接受控制介质上的数字化信息,经过控制软件或逻辑电路进行经过控制软件或逻辑电路进行编译、运算和逻辑处理后,输编译、运算和逻辑处理后,输出各种信号和指令,控制机床出各种信号和指令,控制机床的各个部分,进行规定的、有的各个部分,进行规定的、有序的运动。序的运动。对数控机床进行指挥、控制对数控机床进行指挥、控制 12 3.伺服机构伺服机构驱动
11、机床执行机构实施运动驱动机床执行机构实施运动 伺服机构伺服机构数控机床的执行机构,由驱动和执行两大部数控机床的执行机构,由驱动和执行两大部分组成。它接受数控装置的指令信息,并按指令信息的要求分组成。它接受数控装置的指令信息,并按指令信息的要求控制执行部件的进给速度、方向和位移。控制执行部件的进给速度、方向和位移。脉冲当量脉冲当量每一脉冲使机床移动部件产生的位移量。常每一脉冲使机床移动部件产生的位移量。常用的脉冲当量为用的脉冲当量为0.001mm0.01mm。常用的位移执行机构有功率常用的位移执行机构有功率步进电动机、直流伺服电动步进电动机、直流伺服电动机、交流伺服电动机。机、交流伺服电动机。伺
12、服电动机 驱动装置 13 辅助控制装置辅助控制装置介于数控装置介于数控装置和机床机械、液压部件之间的强电控和机床机械、液压部件之间的强电控制装置。制装置。作用:接受数控装置输出的主运作用:接受数控装置输出的主运动变速、刀具选择和交换、辅助动作动变速、刀具选择和交换、辅助动作等指令信息,经过必要的编译、逻辑等指令信息,经过必要的编译、逻辑判断、功率放大后,直接驱动相应的判断、功率放大后,直接驱动相应的电气、液压和机械部件,以完成各种电气、液压和机械部件,以完成各种规定的动作。规定的动作。4辅助控制装置辅助控制装置可编程控制器(PLC)14 可编程控制器可编程控制器(PLC)具有响应快,性能可靠,
13、易于具有响应快,性能可靠,易于使用,编程和修改程序,并可直接驱动机床电气等使用,编程和修改程序,并可直接驱动机床电气等特点而成为广泛应用的数控机床辅助控制装置。特点而成为广泛应用的数控机床辅助控制装置。15 作用:检测数控机床各个坐标轴的实际位移量,经作用:检测数控机床各个坐标轴的实际位移量,经反馈系统输入到机床的数控装置中。数控装置将反馈回反馈系统输入到机床的数控装置中。数控装置将反馈回来的实际位移量与设定值进行比较,控制伺服机构按指来的实际位移量与设定值进行比较,控制伺服机构按指令设定值运动。令设定值运动。常用检测元件:直线光栅、光电编码器、圆光栅、常用检测元件:直线光栅、光电编码器、圆光
14、栅、绝对编码尺等。绝对编码尺等。5检测反馈装置直线光栅 光电编码器 5检测反馈装置检测反馈装置16 6.机床本体机床本体数控机床的机床本体与传统机床相似,由主轴传数控机床的机床本体与传统机床相似,由主轴传动装置、进给传动装置、床身、工作台以及辅助动装置、进给传动装置、床身、工作台以及辅助运动装置、液压气动系统、润滑系统、冷却装置运动装置、液压气动系统、润滑系统、冷却装置等组成。但数控机床在整体布局、外观造型、传等组成。但数控机床在整体布局、外观造型、传动系统、刀具系统的结构以及操作机构等方面都动系统、刀具系统的结构以及操作机构等方面都已发生了很大的变化。这种变化的目的是为了满已发生了很大的变化
15、。这种变化的目的是为了满足数控机床的要求和充分发挥数控机床的特点。足数控机床的要求和充分发挥数控机床的特点。数控机床的主体,是用于完成各种切削加工的数控机床的主体,是用于完成各种切削加工的机械部分机械部分17 数控机床的主要三大部分:数控机床的主要三大部分:(1)机床主体)机床主体机床床身。机床床身。(2)数控装置)数控装置对数控机床进行指挥、控制。对数控机床进行指挥、控制。(3)伺服机构)伺服机构驱动机床执行机构实施运动。驱动机床执行机构实施运动。18 工作过程三、数控机床的工作原理三、数控机床的工作原理19 数控机床的加工步骤:数控机床的加工步骤:(1)根据零件图样进行各项准备。)根据零件
16、图样进行各项准备。(2)按规定格式编制出加工程序。)按规定格式编制出加工程序。(3)将加工程序以代码形式完整记录在信息)将加工程序以代码形式完整记录在信息(4)将代码输入到数控装置中。)将代码输入到数控装置中。(5)数控装置将结果以脉冲信号形式向伺服系统数控装置将结果以脉冲信号形式向伺服系统发出执行信号发出执行信号 (6)伺服系统向执行电机驱动机床进给机构发出)伺服系统向执行电机驱动机床进给机构发出严格指令。严格指令。(7)机床自动加工出合格零件)机床自动加工出合格零件20 1 1 机床坐标系(标准坐标系)机床坐标系(标准坐标系)四四 数控机床的坐标系数控机床的坐标系机床坐标系机床坐标系编程坐
17、标系编程坐标系应用目的:应用目的:为确定机床为确定机床上运动的位移和方向,上运动的位移和方向,需建立坐标系需建立坐标系21 为了确定机床的运动方向与运动距离为了确定机床的运动方向与运动距离,以描述刀具与工件之间以描述刀具与工件之间的位置与变化关系的位置与变化关系,我们需要建立机床坐标系我们需要建立机床坐标系.确认机床坐标系确认机床坐标系应遵循的基本原则是应遵循的基本原则是:(1)刀具相对于静止零件运动原则刀具相对于静止零件运动原则.(2)机机床坐标系采用右手直角笛卡尔坐标系床坐标系采用右手直角笛卡尔坐标系.(1)机床坐标系的规定机床坐标系的规定 右手的大拇指、食指和中指互右手的大拇指、食指和中
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