第一章 数控加工技术概论PPT.pptVIP

3、按伺服系统的类型分类 （1）开环控制的数控机床 　　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。 数控装置 驱动电路 步进电机 工作台 指令脉冲 齿轮箱 图1.8　开环数控机床 开环伺服系统的执行元件：步进电机（适于轻载、负荷变动不大） 开环步进伺服系统的特点 　　无位置反馈，精度相对闭环系统来讲不高，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。 　　一般以功率步进电机作为伺服驱动元件。 　　这类系统具有结构简单、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。 （2）闭环控制的数控机床　　检测工作台直线位移（检测元件：感应同步器、光栅） 工作台 检测元件 数控装置 位置比较电路 指令脉冲 齿轮箱 速度控制电路 测量装置 测速元件 伺服电机 图1.9　闭环数控机床 闭环伺服系统的特点 　　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。具有很高的位置控制精度。 　　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。 闭环伺服系统 　　相对于开环式伺服系统而言，闭环伺服系统具有工作可靠、抗干扰性强，以及伺服精度高等优点，因此现代数控机床中常常采用闭环伺服系统。但由于闭环伺服系统增加了位置检测、反馈、比较等环节，因而，它的结构比较复杂，调试、使用与维护也相对更困难些。 　　 　　闭环伺服系统的执行元件 　　伺服电动机为数控伺服系统的重要组成部分，是速度和轨迹控制的执行元件。 　　数控机床中常用的伺服电机： 直流伺服电机（调速性能良好） 交流伺服电机（主要使用的电机） 直线电机（高速、高精度） 工作台 检测元件 数控装置 位置比较电路 指令脉冲 齿轮箱 速度控制电路 测量装置 测速元件 伺服电动机 （3）半闭环控制的数控机床　　检测丝杠或电动机轴旋转角位移（角位移检测元件：旋转变压器、脉冲编码器、圆光栅等） 图1.10　半闭环数控机床 半闭环伺服系统的特点 　　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，因而在现代CNC机床中得到了广泛应用。 （1）高档 （2）中档 （3）低档 　　经济型数控：在我国指由单板机、单片机和步进电动机组成数控系统和其它功能简单、价格低的数控系统。 图1.11　经济型数控 4、按功能水平分类 一、数控加工技术发展简述 汽车 拖拉机 家用电器 自动机床 组合机床 专用自动生产线 大批量生产企业 1、数控机床的产生 　　随着科学技术和社会生产的不断发展，对机械产品的质量和生产率提出了越来越高的要求。 　　机械加工工艺过程的自动化是实现上述要求的最重要措施之一。 1.3　数控加工技术的发展 自动机床、组合机床与专业自动生产线 在机械制造业中，80％以上属单件与小批生产。 尤其是在造船、航天、航空、机床、重型机械以及国防部门，其生产特点是批量小、改型频繁、零件形状复杂、精度要求高。 即使是大批量生产,也改变了产品长期不变的做法。 仿形加工机床部分地解决了小批量、复杂零件的加工。但制造靠模和调整机床费时，加工零件的精度较低。 为解决上述问题，一种灵活、通用、能适应产品频繁变化的柔性自动化机床—数控机床应运而生。 　　1948年，美国帕森斯公司在研制加工直升飞机叶片轮廓样板时，提出了用电子计算机控制机床来加工样板曲线的设想。1949年，受美国空军委托， 与麻省理工学院伺服机构研究所合作进行研制工作。1952年试制成功世界上第一台三坐标立式数控铣床。并于1955年进入实用阶段。 　　德国、英国、日本等国家相继开始研制数控机床。 　　世界著名的数控系统厂家主要有日本的FANUC公司、德国的SIEMENS、美国的A-B公司等。 　　1958年我国开始研制数控机床。 2、数控机床的发展 ■1952年，第一代电子管数控系统; ■1959年，第二代晶体管数控系统。随之出现刀库，机械手、加工中心； ■1965年，第三代集成电路数控系统以上三代，都是采用专用控制计算机的硬逻辑数控系统（称为NC）； ■19