數(shù)控機(jī)床簡介(doc 8頁).doc

1、數(shù)控機(jī)床簡介1、數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生隨著生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，社會對機(jī)械產(chǎn)品多樣化的要求日益強(qiáng)烈，產(chǎn)品更新越來越快，多品種、中小批量生產(chǎn)的比重明顯增加，同時隨著汽車工業(yè)和輕工業(yè)消費(fèi)品的高速增長，機(jī)械產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜，其精度日趨提高，性能不斷改善，激烈的市場競爭要求產(chǎn)品研制生產(chǎn)周期越來越短，傳統(tǒng)的加工設(shè)備和制造方法已難以適應(yīng)這種多樣化、柔性化、高效和高質(zhì)量復(fù)雜零件加工要求。因此，對制造機(jī)械產(chǎn)品的生產(chǎn)設(shè)備機(jī)床，必然會相應(yīng)地提出高效率、高精度和高自動化的要求。在機(jī)械產(chǎn)品中，單件與小批量產(chǎn)品占到70%80%。這類產(chǎn)品的生產(chǎn)不僅對機(jī)床提出了“三高”要求，而且還要求機(jī)床應(yīng)具有較強(qiáng)的適應(yīng)產(chǎn)品變化的能力。特別

2、是一些由曲線、曲面組成的復(fù)雜零件，若采用通用機(jī)床加工，只能借助畫線和樣板用手工操作的方法來加工，或利用靠模和仿型機(jī)床來加工，其加工精度和生產(chǎn)效率都受到了很大的限制。數(shù)控機(jī)床就是為了解決單件、小批量，特別是高精度、復(fù)雜型面零件加工的自動化并保證質(zhì)量要求而產(chǎn)生的。1947年美國PARSONS公司為了精確制造直升飛機(jī)機(jī)翼、漿葉和框架，開始探討用三坐標(biāo)曲線數(shù)據(jù)控制機(jī)床運(yùn)動，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)加工飛機(jī)零件。1952年麻省理工學(xué)院（MIT）伺服機(jī)構(gòu)研究所用實(shí)驗(yàn)室制造的控制裝置與辛辛那提（Cincinnati Hydrotel）公司的立式銑床成功的實(shí)現(xiàn)了三軸聯(lián)動數(shù)控運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)控制銑刀連續(xù)空間曲面加工，它綜合應(yīng)用了電

3、子計(jì)算機(jī)、自動控制、伺服驅(qū)動、精密檢測與新型機(jī)械結(jié)構(gòu)等多方面的技術(shù)成果，是一種新型的機(jī)床，可用于加工復(fù)雜曲面零件。該銑床的研制成功是機(jī)械制造行業(yè)中的一次技術(shù)革命，使機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展進(jìn)入了一個嶄新的階段，揭開了數(shù)控加工技術(shù)的序幕。數(shù)控機(jī)床的定義，國際信息處理聯(lián)盟IFIP(International Federation of Information Processing) 將其定義為：數(shù)控機(jī)床是一種裝有程序控制的機(jī)床，機(jī)床的運(yùn)動和動作按照這種程序系統(tǒng)發(fā)出的特定代碼和符號編碼組成的指令進(jìn)行。國標(biāo)GB81291987將“數(shù)控”定義為：用數(shù)字化信息對機(jī)床運(yùn)動及其加工過程進(jìn)行控制的一種方法。2、數(shù)控機(jī)床

4、的發(fā)展趨勢數(shù)控機(jī)床自上世紀(jì)50年代問世到現(xiàn)在的半個世紀(jì)中，數(shù)控機(jī)床的品種得以不斷發(fā)展，幾乎所有機(jī)床都實(shí)現(xiàn)了數(shù)控化。目前，已經(jīng)出現(xiàn)了包括生產(chǎn)決策、產(chǎn)品設(shè)計(jì)及制造和管理等全過程均由計(jì)算機(jī)集成管理和控制的計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)CIMS（Computer Integrated Manufacturing System），以實(shí)現(xiàn)工廠生產(chǎn)自動化。數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用領(lǐng)域已從航空工業(yè)部門逐步擴(kuò)大到汽車、造船、機(jī)床、建筑等機(jī)械制造行業(yè)，出現(xiàn)了金屬成型類數(shù)控機(jī)床、特種加工數(shù)控機(jī)床，還有數(shù)控繪圖機(jī)、數(shù)控三坐標(biāo)測量機(jī)等。1. 高精度化、普通級數(shù)控機(jī)床加工精度已由原來的10m,提高到5m和2m，精密級從5m提高到1.5m。2.

5、 高速度化 提高主軸轉(zhuǎn)速是提高切削速度的最直接方法，現(xiàn)在主軸最高轉(zhuǎn)速可達(dá)50000r/min，進(jìn)給運(yùn)動快速移動速度達(dá)30-40m/min。3. 高柔性化 由單機(jī)化發(fā)展到單元柔性化和系統(tǒng)柔性化，相繼出現(xiàn)柔性制造單元（FMC）,柔性制造系統(tǒng)（FMS）,和介于二者之間的柔性制造線（FTL）。4. 高自動化 數(shù)控機(jī)床除自動編程，上下料、加工等自動化外，還在自動檢索、監(jiān)控、診斷、自動對刀、自動傳輸?shù)姆矫姘l(fā)展。5. 復(fù)合化包含工序復(fù)合化，功能復(fù)合化，在一臺數(shù)控設(shè)備上完成多工序切削加工（車、銑、鏜、鉆）6. 高可靠性 系統(tǒng)平均無故障時間MTBF由80年代10000h提高到現(xiàn)在的30000h，而整機(jī)的MTBF

6、也從100200h提高到500800h。7. 在智能化、網(wǎng)絡(luò)化方面也得到較大發(fā)展現(xiàn)已出現(xiàn)了通過網(wǎng)絡(luò)功能進(jìn)行的遠(yuǎn)程診斷服務(wù)。1. 2、數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)1. 加工精度數(shù)控機(jī)床是按數(shù)字形式給出的指令進(jìn)行加工的。目前數(shù)控機(jī)床的脈沖當(dāng)量普遍達(dá)到了0.001mm，而且進(jìn)給傳動鏈的反向間隙與絲杠螺距誤差等均可由數(shù)控裝置進(jìn)行補(bǔ)償，因此，數(shù)控機(jī)床能達(dá)到很高的加工精度。2、對加工對象的適應(yīng)性強(qiáng)在數(shù)控機(jī)床上改變加工零件時，只需從新編制（更換）程序，輸入新的程序就能實(shí)現(xiàn)對新的零件的加工，這就為復(fù)雜結(jié)構(gòu)的單件、小批量生產(chǎn)以及試制新產(chǎn)品提供了極大的便利。3、自動化程度高，勞動強(qiáng)度低數(shù)控機(jī)床對零件的加工是按事先編好的程序自動

7、完成的，操作者除了安放穿孔帶或操作鍵盤、裝卸工件、關(guān)鍵工序的中間檢測以及觀察機(jī)床運(yùn)行之外，不需要進(jìn)行繁雜的重復(fù)性手工操作，勞動強(qiáng)度與緊張程度均可大為減輕，加上數(shù)控機(jī)床一般都具有較好的安全防護(hù)、自動排屑、自動冷卻和自動潤滑裝置，操作者的勞動條件也大為改善。4、生產(chǎn)效率高數(shù)控機(jī)床主軸的轉(zhuǎn)速和進(jìn)給量的變化范圍比普通機(jī)床大，因此，數(shù)控機(jī)床每一道工序都選用最有利的切削用量。由于數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)剛性好，因此允許進(jìn)行大切削量的強(qiáng)力切削，這就提高了數(shù)控機(jī)床的切削功率，節(jié)省了機(jī)動時間。數(shù)控機(jī)床更換被加工零件時幾乎不需要重新調(diào)整機(jī)床，故節(jié)省了零件安裝、調(diào)整時間。數(shù)控機(jī)床加工質(zhì)量穩(wěn)定，一般只做首件檢驗(yàn)和工序間關(guān)鍵尺寸

8、的抽樣檢驗(yàn)，因此節(jié)省了停機(jī)檢驗(yàn)時間。5、良好的經(jīng)濟(jì)效益在單件、小批量生產(chǎn)的情況下，使用數(shù)控機(jī)床加工，可節(jié)省劃線工時，減少調(diào)整、加工和檢驗(yàn)時間，節(jié)省了直接生產(chǎn)費(fèi)用；使用數(shù)控機(jī)床加工零件一般不需要制作專用夾具，節(jié)省了工藝裝備費(fèi)用；數(shù)控機(jī)床加工精度穩(wěn)定，減少了廢品率，使生產(chǎn)成本進(jìn)一步下降。6、有利于現(xiàn)代化管理 采用數(shù)控機(jī)床加工，能準(zhǔn)確地計(jì)算出零件加工工時和費(fèi)用，并有效地簡化了檢驗(yàn)夾具、半成品的管理工作，這些特點(diǎn)都有利于現(xiàn)代化的生產(chǎn)管理。1. 3、數(shù)控機(jī)床的組成數(shù)控機(jī)床一般由控制介質(zhì)、數(shù)控裝置、伺服系統(tǒng)、測量反饋裝置和機(jī)床本體組成，其各組成部分的關(guān)系如圖1-1： 圖1.1 數(shù)控機(jī)床組成圖1. 4、數(shù)控

9、機(jī)床的分類1、按加工工藝方法分類1）普通數(shù)控機(jī)床 為了不同的工藝需要，普通數(shù)控機(jī)床有數(shù)控車床、銑床、鉆床、鏜床及磨床等，而且每一類又有很多品種。2）數(shù)控加工中心數(shù)控加工中心是帶有刀庫和自動換刀裝置的數(shù)控機(jī)床。典型的數(shù)控加工中心有鏜銑加工中心和車削加工中心。3）多坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床多坐標(biāo)聯(lián)動的數(shù)控機(jī)床，其特點(diǎn)是數(shù)控裝置能同時控制的軸數(shù)較多，機(jī)床結(jié)構(gòu)也較復(fù)雜。坐標(biāo)軸數(shù)的多少取決于加工零件的復(fù)雜程度和工藝要求，現(xiàn)在常用的有四、五、六坐標(biāo)聯(lián)動的數(shù)控機(jī)床。4）數(shù)控特種加工機(jī)床數(shù)控特種加工機(jī)床包括電火花加工機(jī)床、數(shù)控線割機(jī)床、數(shù)控激光切割機(jī)床等。2、按控制運(yùn)動的方式分類1）點(diǎn)位控制數(shù)控機(jī)床這類機(jī)床只控制運(yùn)動部件

10、從一點(diǎn)移動到另一點(diǎn)的準(zhǔn)確位置，在移動過程中不進(jìn)行加工，對兩點(diǎn)間的移動速度和運(yùn)動軌跡沒有嚴(yán)格要求，可以沿多個坐標(biāo)同時移動，也可以沿各個坐標(biāo)先后移動。采用點(diǎn)位控制的機(jī)床有數(shù)控鉆床、數(shù)控坐標(biāo)鏜床、數(shù)控沖床和數(shù)控測量機(jī)等。2）直線控制數(shù)控機(jī)床這類機(jī)床不僅要控制點(diǎn)的準(zhǔn)確定位，而且要控制(或工作臺)以一定的速度沿與坐標(biāo)軸平行的方向進(jìn)行切削加工。3）輪廓控制數(shù)控機(jī)床這類機(jī)床能夠?qū)蓚€或兩個以上運(yùn)動坐標(biāo)的位移及速度進(jìn)行連續(xù)相關(guān)的控制，使合成的平面或空間運(yùn)動軌跡能滿足零件輪廓的要求。輪廓控制數(shù)控機(jī)床有數(shù)控銑床、車床、磨床和加工中心等。3、按所用進(jìn)給伺服系統(tǒng)的類型分類1）開環(huán)數(shù)控機(jī)床開環(huán)數(shù)控機(jī)床采用開環(huán)進(jìn)給伺服系

11、統(tǒng)，伺服驅(qū)動部件通常為反應(yīng)式步進(jìn)電動機(jī)或混合式伺服步進(jìn)電動機(jī)。2）閉環(huán)數(shù)控機(jī)床閉環(huán)數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給伺服系統(tǒng)是按閉環(huán)原理工作的，帶有直線位移檢測裝置，直接對工作臺的實(shí)際位移量進(jìn)行檢測。伺服驅(qū)動部件通常采用直流伺服電動機(jī)和交流伺服電動機(jī)。3）半閉環(huán)數(shù)控機(jī)床這類控制系統(tǒng)與閉環(huán)控制系統(tǒng)的區(qū)別在于采用角位移檢測元件，檢測反饋信號不是來自工作臺，而是來自與電動機(jī)相聯(lián)系的角位移檢測元件。4、按所給數(shù)控裝置類型分類1）硬件式數(shù)控機(jī)床硬件式數(shù)控機(jī)床（NC機(jī)床）使用硬件式數(shù)控裝置，它的輸入、查補(bǔ)運(yùn)算和控制功能都由專用的固定組合邏輯電路來實(shí)現(xiàn)，不同功能的機(jī)床，其結(jié)合邏輯電路也不相同。改變或增減控制、運(yùn)算功能時，需要改變數(shù)控裝置的硬件電路。2）軟件式數(shù)控機(jī)床這類數(shù)控機(jī)床使用計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置（CNC）。此數(shù)控裝置的硬件電路是由小型或微型計(jì)算機(jī)再加上通用或?qū)Ｓ玫拇笠?guī)模集成電路制成。數(shù)控機(jī)床的主要功能幾乎全部由系統(tǒng)軟件來實(shí)現(xiàn)，所以不同功能的機(jī)床其系統(tǒng)軟件也就不同，而修改或增減系統(tǒng)功能時，不需改變硬件電路，只需改變系統(tǒng)軟件。5、按數(shù)控裝