第二章 数控机床教学课件.ppt

第五节 数控机床的特点与发展趋势 1. 现代数控机床的特点 1) 具有较大柔性 2) 能获得较高的加工精度 3) 便于加工复杂形状的零件 4) 机床的使用、维护技术要求高 2. 数控机床的发展趋势 第二章 1、定义：数控机床（Numerical Control Machine Tools） 是采用数字技术形式控 制的机床。 第一节 数控机床的定义 即凡是用数字化的代码将加工过程中所需的各种操作和步骤以及刀具与工件之间的相对位移等信息用数字化的 指令(记录在程序介质上)表示出来， 并送入计算机或数控系统经过译码、运算及处理，控制机床的刀具与工件的相对运动，加工出所需工件的一类机床即为数控(NC)机床。 1) 40年代后期，美 John T. Parsons 提出了数控机床构想设想通过控制机床的微小增量运动来加工机翼曲面 即用记录有坐标位置的数据的穿孔卡来控制机床的动作，以实现曲线、曲面的加工。随后美国空军投入大量军费给MIT伺服机构实验室。 2) 1952年 MIT 第一台数控机床样机研制成功 1953年 开始应用初步应用 MIT 开发了APT编程系统 3) 飞机制造企业对数控机床需求的发展起了推动作用。 飞机结构复杂 、精度要求高、大量复杂曲面形状零件、 产量小、转型快，其生产特点决定了其急需NC设备， 从而为数控机床的发展应用提供了机遇。 2 、数控机床产生的历史背景 3. 数控技术(NUMERICAL CONTROL）： 1) 概念:以数字化信息实现控制的应用技术 3) 数控系统对机床控制的类别: 2) 分类: 硬件数控技术：以硬件作为控制器 计算机控制(CNC): 以计算机作为控制器 靠硬件完成运算;功能简单;存储量小 靠软件完成运算;功能强;存储量大 数字控制: 进给传动控制，即对刀具、工作台的运行的 顺序、位移量度以至速度实现控制。 顺序控制: 换刀、主轴调速、冷却液关启、工作台限位等 4. 数控机床的优点： 传统机械式自动机床、仿形机床的缺点： 1）需要辅助工装 自动机床—需要制作凸轮、挡块等辅助装置 仿形机床—需要制作标准零件 2）加工过程是模拟量传递 3）加工精度低 当加工对象变化时，只需重新编制程序 数控机床与仿形机床相比显著优点： 4）加工零件变更需重新准备辅助装置 4) .有利于实现管理和机械加工的自动化。 2) . 可以提高生产效率，一般可提高加工效率3~5倍； 3) .适合于复杂形状零件加工；（只提高了编程难度，而无须各种工装） 5. 数控机床的缺点: 1) .设备造价昂贵，机时费用高 2) .工作环境要求苛刻（温度、湿度、灰尘等） 3) .操作、编程、维修保养人员素质要求高 1) .有利于提高加工精度，保证同批零 件的一致性； 概括起来数控机床优点如下： 第二节 数控机床的组成 1. 数控机床的主要组成部分 ① 几何信息：确定加工零件的几何形状， 如位移、圆心、曲面法矢量等 . ② 辅助功能信息：说明加工条件，如刀具几何参数、进给速度和主轴转速、开关冷却液、 程序结束等. ③ 准备功能信息：说明插补类型、加工坐 标平面、实现刀具半径补偿等. 1) NC程序(控制介质）：包含加工过程中的所有信息，主要有： NC程序传入NC机床的途径: 键盘手工敲入 、 穿孔纸带 、 拷贝、 I/O通讯接口 ①输入装置：接收外部的输入程序并存储 ②控制器：控制和协调数控装置各部分协调工作 ③运算器：接收控制信息，对集合信息进行插补运算并向输出装置发出进给脉冲 ④输出装置：将脉冲输出给伺服系统 2) 数控装置：由输入装置、控制器、运算器和输出装置组成。 脉冲当量： 概念：相对于每个脉冲信号，机床移动部件的位移量 （包括移动量和转动量）叫做脉冲当量（用δ来表示）。 常用的脉冲当量： 0.01mm/脉冲、0.005mm/脉冲、0.001mm/脉冲 0.01度/脉冲、 0.005度/脉冲、0.001度/脉冲 单位：mm/脉冲 、度/脉冲 脉冲当量决定了NC机床的精度及程序小数点的位数和最小值。 机床坐标轴运动量Δ=N ? δ N为整数 数控机床的插补 插补概念：在数控加工时，数控装置需要在规定加工轮廓的起点和终点之间进行中间点的坐标计算，然后按计算结果向各坐标轴 直线插补 圆弧插补 分配适量的脉冲数，从而得到相应轴方向上的数控运动。这种坐标点的“密化计算”称作插补。完成插补运算的装置称为插补器。 插补类型: 直线(一次); 圆弧(二次)；空间样条曲线(三次) 数控装置工作流程示