数控机床基本理论.ppt

　　2) 工业机器人搬运式 　　对于回转体零件，通常采用工业机器人搬运的FMC组成形式。工业机器人在车削或磨削加工中心和缓冲储料装置之间进行工件的自动交换。由于工业机器人的抓取重量和抓取尺寸范围的限制，工业机器人搬运式主要适合于小件或回转体零件。 　　柔性制造单元属于无人化自动加工单元，一般具有比较完善的自动检测和自动监控功能。如刀尖位置的检测、尺寸自动补偿、切削状态监控、切削处理以及自动清洗等功能。其中切削状态的监控主要包括刀具折断或磨损、工件安装错误的监控或定位不准确、超负荷及热变形等工况的监控，当检测出这些不正常的情况时，便自动报警或停机。 习题与思考题 1.1 数控机床具有哪些特点？ 1.2 数控机床由哪几部分组成？ 1.3 伺服控制装置的主要作用是什么？ 1.4 什么叫插补？ 1.5 数控机床按控制系统运动方式分为哪几类？各有什么特点？ 1.6 什么是柔性制造系统？ 　　3．编程技术 　　传统的脱机编程是由手工或编程计算机系统完成程序编制，然后再输入到数控装置的。现代的CNC系统可以将自动编程的很多功能植入到数控装置里，使零件的加工程序可以在数控装置的操作面板上在线编制，因此在线编程又称为图形人机对话编程。在线编程过程中不仅可以处理几何信息，还可以处理工艺信息，数控装置中设有与该机床加工工艺相关的小型工艺数据库或专家系统，可以自动选择最佳工艺参数。 　　目前，对于三坐标加工，编程系统一般能较好的完成，达到较高的稳定性；但对于多轴加工，编程较复杂，特别是由于零件形状复杂多变，要实现较通用的多坐标自动编程有较大难度，因此，目前编程系统中对多坐标加工的处理一般采用面向专用零件方式。 　　4．数控机床的工况检测、监控及故障诊断 　　现代数控机床上装有各种类型的监控、检测装置。如装有工件尺寸检测装置，对工件加工尺寸进行定期检测，发现超差则及时发出报警或补偿信号；还有红外、超声发射等监控装置，对刀具工况进行监控，发现刀具磨损超标或破损则及时报警，以便调换刀具，保证加工产品的质量；具有很好的故障自诊断功能和保护功能，目前CNC系统中已经采用开机诊断、运行诊断、通信诊断、专家诊断等故障自诊断技术，对故障进行自动查找、分类、显示、报警，便于及时发现和排除故障；软件限位和自动返回功能避免了加工过程中出现特殊情况而造成的工件报废和事故。 　　5．机床的主机 　　为提高数控机床的动态性能，机床主机和伺服系统进行了很好的机电匹配，采用机电一体化的总体布局，电气总成在布局上和机床结构有机地融为一体，同时主机进行了优化设计。其具体表现在以下几个方面： 　　(1) 采用自动换刀装置、自动更换工件机构、数控夹盘、数控夹具等，集中工序以提高生产率和加工工件的形位精度；采用转位主轴刀架，形成了五面加工能力。 　　(2) 主运动部件不断实现电气化和高速化，提高了主运动的速度和调速范围。近年来采用的内装式主轴电机，将主轴部件做在电机转子上，大大提高了主轴转速并减少了传动链，主轴转速最高可达10 000～100 000 r/min，而且仅用1.8秒就可从0速升到最高转速。 　　(3) 采用机电一体化和全封闭式结构，将数控装置、强电控制装置、液压传动油箱等设备全部与主机集成为一体，结构紧凑，减少了管线和占地面积；零件加工区域完全封闭在可以窥视的罩壳内，并采用自动排屑装置，改善了加工环境和条件。 　　(4) 采用电机无级调速驱动，缩短了机械传动链的长度，减小了噪声，提高了机械效率。 　　(5) 主机大件如床身、立柱、横梁和工作台，采用焊接结构和合理的结构形式，在减轻机床自重的条件下，获得了高结构刚度和抗振性，改善了动态特性，保证了数控机床在主运动功率比同类型普通机床大得多的情况下，能进行稳定的切削。 　　(6) 采用低摩擦阻力的滚珠丝杠螺母副、静压丝杠螺母副、滚动导轨、静压导轨、贴塑导轨等传动元件和导向导轨，提高了传动刚度并减小了摩擦阻力，从而提高了进给运动的动态响应特性和低速运动平稳性，使工作台能对数控装置的指令作出准确的响应，能有效地避免所谓的“低速爬行”，从而提高了定位精度和运动平稳性。 1.3.3 数控技术的发展 　　1．数控技术的发展史 　　从1952年世界上第一台数控铣床问世至今50多年中，随着微电子技术的不断发展，特别是计算机技术的发展，数控系统经历了从硬线数控到计算机数控两个阶段和从电子管数控到基于个人计算机平台的数控共五代的发展。 　　(1) ?1952年美国研制出第一代数控机床，其数控系统采用电子管、继电器、模拟电路组成，体积庞大，价格昂贵。 　　(2) ?1959年数控系统中开始广泛采用晶体管和印刷电路板，数控系统跨入第二代。第二代数控系统体积缩小，成本有所下降。从1960年开始，其他一些工业国家如德国、日本等都陆续开发、