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资源描述
,项目一,数控加工技术基础,数控加工技术,数控加工技术,*,数控加工技术基础,学习数控机床的概念及组成,认识不同种类的数控机床,数控机床加工的特点及应用,数控机床的发展趋势,本章难点回顾,项目要点:,1.,掌握数控机床的概念及组成;,2.,掌握数控机床的分类;,3.,理解,数控机床加工的特点及应用,;,4.,了解,数控机床的发展趋势,。,任务一,学习数控机床的概念及组成,一、任务引入,二、任务分析,三、知识准备,四、任务实施,一、任务引入,1.,任务描述:,本任务以最新的,FANUCOi,MateTD,型数控车床为例,介绍数控机床的一些基础知识,包括数控的概念及数控机床的主要组成。,2,.,知识目标,(,1,)了解数控机床的概念;,(,2,)掌握数控机床的组成。,3.,技能目标,能够熟练识别数控机床的组成部件。,二、任务分析,1.,数控及数控机床的概念,;,2.,数控机床的组成,;,3.,各部分的作用,。,三、知识准备,(,一,),数控机床的概念,1.,数控,用数字信号对机床的运动及加工过程进行控制的一种方法,。,2.,数控机床,用数字化信号对机床的运动及其加工过程进行控制的机床,或者说是装备了数控系统的机床,。,3.,数控加工,数控加工是指在数控机床上加工零部件的一种工艺方法,。,(,二,),数控机床的,组成,数控机床一般由输入,/,输出设备、数控装置,(,或称,CNC,单元,),、伺服单元、驱动装置,(,或称执行机构,),、可编程控制器,PLC,及电气控制装置、辅助装置、机床本体及测量装置组成。,四、任务实施,认识,CK6152,数控车床的组成。,任务二 认识不同种类的数控机床,一、任务引入,二、任务分析,三、知识准备,一、任务引入,1.,任务描述,从不同的角度出发,数控机床可分为多种类型。,2.,知识目标,(,1,)了解数控机床的原则;,(,2,)理解按照工艺用途、控制轴数分类特点;,(,3,)掌握数控机床按照伺服系统的控制方式、控制运动的轨迹分类类型。,二、任务分析,数控机床的种类、规格繁多,从不同的技术或经济指标出发,可以对数控机床进行各种不同的分类,一般可以按下面几种原则进行分类。本任务介绍数控机床按五种情况分类,主要讨论按伺服系统的类型、控制运动的轨迹分类。,三、知识准备,(,一,),按控制运动的轨迹划分,数控机床运动轨迹主要有,3,种形式,:,点位控制运动、直线控制运动和连续控制运动。,1.,点位控制运动,点位控制运动是指刀具相对工件的点定位,一般对刀具运动轨迹无特殊要求。即只控制从一点到另一点位置的精确定位,而不控制移动轨迹,在移动和定位过程中不进行任何加工。,2.,直线,控制运动,直线控制运动是指刀具或工作台以给定的速度按直线运动。,图,1-6,点位控制运动,图,1-7,直线控制运动,图,1-8,连续控制运动,2.,连续,控制运动,连续控制运动也称轮廓控制运动,是指刀具或工作台按工件的轮廓轨迹运动,运动轨迹为任意方向的直线、圆弧、抛物线或其他函数关系的曲线。即对两个或两个以上坐标轴同时进行控制。,(,二,),按伺服系统的类型划分,开环数控系统,闭环数控系统(根据位置测量装置安装的位置又可分为全闭环和半闭环),开环数控系统,没有位置测量装置,信号流是单向的(数控装置进给系统),故系统稳定性好。,减速器,数控,装置,控制,电路,步进,电机,工作台,输入,开环控制系统框图,特性:,无位置反馈,精度低。其精度主要取决于伺服驱动系统和机械传动机构的性能和精度。,伺服驱动元件:,一般以功率步进电机作为。,优缺点:,具有结构简单、工作稳定、调试方便、维修简单、价格低廉等优点,在精度和速度要求不高、驱动力矩不大的场合得到广泛应用。一般用于经济型数控机床及普通机床的数控改造。例如:,CJK6125B,、,J1BNC320,等。,半闭环数控系统,半闭环数控系统的位置采样点如图所示,是从驱动装置(常用伺服电机)或丝杠引出,采样旋转角度进行检测,不是直接检测运动部件的实际位置。,位置控制调节器,速度控制,调节与驱动,检测与反馈单元,位置控制单元,速度控制单元,+,+,-,-,电机,机械执行部件,CNC,插补,指令,实际位置反馈,实际速度反馈,数控,装置,控制,电路,伺服,电机,工作台,输入,半闭环控制系统框图,速度检测元件,速度反馈,位置反馈,转角检测元件,半闭环环路内不包括或只包括少量机械传动环节,因此可获得稳定的控制性能,其系统的,稳定性虽不如开环系统,但比闭环要好,。,由于丝杠的螺距误差和齿轮间隙引起的运动误差难以消除。因此,,其精度较闭环差,较开环好,。但可对这类误差进行补偿,因而仍可获得满意的精度。,半闭环数控系统结构简单、调试方便、精度也较高。,是现代,CNC,机床中应用最广泛的一种伺服系统形式。,全闭环数控系统,全闭环数控系统的位置采样点如图的虚线所示,直接对运动部件的实际位置进行检测。,位置控制调节器,速度控制,调节与驱动,检测与反馈单元,位置控制单元,速度控制单元,+,+,-,-,电机,机械执行部件,CNC,插补,指令,实际位置反馈,实际速度反馈,数控,装置,控制,电路,伺服,电机,工作台,输入,闭环控制系统框图,位置检测元件,速度检测元件,速度反馈,位置反馈,从理论上讲,可以消除整个驱动和传动环节的误差、间隙和失动量。,具有最高的位置控制精度,。,由于位置环内的许多机械传动环节的摩擦特性、刚性和间隙都是非线性的,故很容易造成系统的不稳定,使,闭环系统的设计、安装和调试都相当困难,。,该系统,主要用于精度要求很高,的镗铣床、超精车床、超精磨床以及较大型的数控机床等。,(,三,),按工艺用途划分,(,三,),按控制轴数和联动轴数划分,2,轴联动(平面曲线),3,轴联动(空间曲面,球头刀),4,轴联动(空间曲面),5,轴联动(空间曲面)。,联动轴数越多数控系统的控制算法就越复杂。,坐 标 联 动?,指数控机床的几个坐标轴能够同时进行移动,从而获得平面直线、平面圆弧、空间直线和空间螺旋线等复杂加工轨迹的能力。,数控车床是,两坐标,控制的,,数控铣床是,三坐标,控制的,,早期的数控机床尽管具有三个坐标轴,但能够同时进行联动控制的可能只是其中两个坐标轴,那就属于两坐标联动的三坐标机床称为,两轴半,。像这类机床无法获得空间直线、空间螺旋线等复杂加工轨迹。,要想加工复杂的曲面,只能采用三轴以上的联动控制。,两轴半坐标联动,机床本身有三个坐标能作三个方向的运动,但控制装置只能同时控制两个坐标,而第三个坐标只能作等距周期移动。,坐标联动加工,任务三,数控机床加工的特点及应用,一、任务引入,二、任务分析,三、知识准备,一、任务引入,1.,任务描述,机械零件多种多样,完成一个零件的加工需要多道工序,我们在本任务中了解数控机床的加工特点及其在零件加工中的应用。,2.,知识目标,(,1,)了解数控机床的应用;,(,2,)掌握数控机床的加工特点。,二、任务分析,本任务通过分析数控机床的加工特点,能根据工件合理的选择数控机床。,三、知识准备,(一)数控机床加工的特点,1.,自动化程度高,减轻人工劳动强度,2.,柔性加工程度高,适应性强,3.,加工精度高,加工质量稳定,4.,生产效率高,5.,有利于生产管理的现代化,6.,良好的经济效益,(二)数控机床的应用,1.,最适应数控加工零件类,(,1,)形状复杂,加工精度要求高,用通用机床很难加工或虽然能加工但很难保证加工质量的零件。,(,2,)用数学模型描述的复杂曲线或曲面轮廓零件。,(,3,)具有难测量,难控制进给,难控制尺寸的不开敞内腔的壳体或盒形零件。,(,4,)必须在一次装夹中完成铣、镗、锪、铰或攻螺纹等多工序的零件。,2.,不适应数控加工零件类,(,1,)生产批量大的零件,(,当然不排除其中个别工序用数控机床加工,),。,(,2,)装夹困难或完全靠找正定位来保证加工精度的零件。,(,3,)加工余量很不稳定,且在数控机床上无在线检测系统用于自动调整零件坐标位置的零件。,(,4,)必须用特定的工艺装备协调加工的零件。,任务四,数控机床的发展趋势,一、任务引入,二、任务分析,三、知识准备,一、任务引入,1.,任务描述,能够讲述数控机床的发展趋势。,2.,知识目标,了解数控机床的应用;,二、任务分析,机械工业的发展,使数控机床也不断发展。本任务介绍数控机床的产生与发展,以及数控机床未来的发展趋势。,三、知识准备,(一),数控机床的产生与发展,1948,年受美国空军委托,Parsons,公司和,M.I.T,合作,,1952,年研制了世界上第一台三座标数控机床(实验性)。,195,4,年,11,月,第一台工业用数控机床由美国本迪克斯公司(,Bendix,)生产出来。,从,1952,年至今,,NC,机床按,NC,系统的发展经历的五代。,第一代:1955年,NC,系统以电子管组成,体积大,功耗大。,第二代:1959年,NC,系统以晶体管组成,采用印刷电路板。,第三代:1965年,NC,系统采用小规模集成电路作为硬件,其特点是体积小,功耗低,可靠性进一步提高。,以上三代,NC,系统,由于其数控功能均由硬件实现,故历史上又称其为“硬线,NC”,第四代:1970年,NC,系统采用小型计算机取代专用计算机,其部分功能由软件实现,它具有价格低,可靠性高和功能多等特点。,第五代:1974年,NC,系统以微处理器为核心,不仅价格进一步降低,体积进一步缩小,使实现真正意义上的机电一体化成为可能。这一代又可分为六个发展阶段:,(二)数控机床的发展趋势,数控机床总的发展趋势是工序集中、高速、高效、高精度、高可靠性以及方便使用。,拓展实训,数控机床安全操作规程,。,本章难点回顾,1,、概念,(,1,)数控技术(,2,)数控机床(,3,)数控加工,2,、数控机床的分类,(,1,)按照伺服系统分类,(,2,)按照运动轨迹分类,(,3,)按照联动轴数分类,(,4,)按照工艺用途分类,
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