數(shù)控技術(shù)基本知識

1、數(shù)控技術(shù)基本知識 1-1 數(shù)控系統(tǒng)及數(shù)控機(jī)床的根本概念數(shù)控系統(tǒng)及數(shù)控機(jī)床的根本概念 一、定義一、定義 1. 數(shù)字控制數(shù)字控制 (數(shù)控?cái)?shù)控NC) (Numerical Control ) 它是指用數(shù)字化信號對機(jī)床運(yùn)動及其加工過程中進(jìn)展控制的一種方法。3 2. 數(shù)控系統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)NC Control System 數(shù)控設(shè)備的數(shù)據(jù)處理和控制電路以及伺服機(jī)數(shù)控設(shè)備的數(shù)據(jù)處理和控制電路以及伺服機(jī)構(gòu)等統(tǒng)稱構(gòu)等統(tǒng)稱數(shù)控控制系統(tǒng)數(shù)控控制系統(tǒng)。它由程序輸入、輸出設(shè)。它由程序輸入、輸出設(shè)備、計(jì)算機(jī)數(shù)字控制裝置、可編程控制器、主軸備、計(jì)算機(jī)數(shù)字控制裝置、可編程控制器、主軸進(jìn)給及驅(qū)動裝置等組成。進(jìn)給及驅(qū)動裝置等組成。

2、數(shù)控機(jī)床是一種裝有程序控制系統(tǒng)數(shù)控系數(shù)控機(jī)床是一種裝有程序控制系統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)的高效自動化機(jī)床。它綜合了綜合了計(jì)算機(jī)統(tǒng)的高效自動化機(jī)床。它綜合了綜合了計(jì)算機(jī)、自動控制、精細(xì)測量、機(jī)床的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與制造、自動控制、精細(xì)測量、機(jī)床的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與制造等方面的最新成果。等方面的最新成果。3. 數(shù)控機(jī)床數(shù)控機(jī)床NC Machine Tools4二、數(shù)控加工的原理二、數(shù)控加工的原理數(shù)數(shù)控控裝裝置置伺伺服服系系統(tǒng)統(tǒng)加工程序加工程序零件圖零件圖數(shù)控系統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng) 機(jī)床機(jī)床數(shù)控機(jī)床的工作原理圖 數(shù)控車床組成：數(shù)控車床組成：一、數(shù)控車床是集機(jī)、電、液、氣為一體一、數(shù)控車床是集機(jī)、電、液、氣為一體,按照人機(jī)工程學(xué)宜人化進(jìn)按照

3、人機(jī)工程學(xué)宜人化進(jìn)展布局設(shè)計(jì)展布局設(shè)計(jì),全封閉防護(hù)。主要由如下幾局部組成全封閉防護(hù)。主要由如下幾局部組成:1主機(jī)主機(jī): 它是數(shù)控車床的機(jī)械局部它是數(shù)控車床的機(jī)械局部,包括床身底座、主軸箱、刀架、包括床身底座、主軸箱、刀架、尾座、進(jìn)給機(jī)構(gòu)。尾座、進(jìn)給機(jī)構(gòu)。2數(shù)控裝置數(shù)控裝置: 它是數(shù)控車床的控制核心局部它是數(shù)控車床的控制核心局部,包括包括CPU、存儲器、存儲器、CTR等。等。 數(shù)控裝置數(shù)控裝置 3伺服驅(qū)動系統(tǒng)伺服驅(qū)動系統(tǒng): 它是數(shù)控車床的切削動力局部它是數(shù)控車床的切削動力局部,主要實(shí)現(xiàn)主運(yùn)動主要實(shí)現(xiàn)主運(yùn)動和進(jìn)給運(yùn)動和進(jìn)給運(yùn)動,由伺服驅(qū)動電機(jī)和伺服驅(qū)動裝置組成。伺服驅(qū)動裝置主由伺服驅(qū)動電機(jī)和伺服驅(qū)

4、動裝置組成。伺服驅(qū)動裝置主要由主軸電機(jī)和進(jìn)給伺服驅(qū)動裝置。要由主軸電機(jī)和進(jìn)給伺服驅(qū)動裝置。4 4輔助裝置輔助裝置: : 輔助裝置包括數(shù)控車床的一些配件輔助裝置包括數(shù)控車床的一些配件, ,包括液壓裝置、氣包括液壓裝置、氣壓裝置、排屑裝置冷、卻潤滑裝置等。壓裝置、排屑裝置冷、卻潤滑裝置等。二、數(shù)控車床加工的特點(diǎn)如下二、數(shù)控車床加工的特點(diǎn)如下: 1自動化程度高自動化程度高,減輕操作者的勞動強(qiáng)度。減輕操作者的勞動強(qiáng)度。 2 加工質(zhì)量穩(wěn)定加工質(zhì)量穩(wěn)定,尺寸統(tǒng)一性好尺寸統(tǒng)一性好 。 3生產(chǎn)效率高生產(chǎn)效率高 。 4便于產(chǎn)品研制便于產(chǎn)品研制 。 5便于實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)輔助制造。便于實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)輔助制造。 6 加工本錢

5、一般較高。加工本錢一般較高。 7 適宜多品種中小批量生產(chǎn)。適宜多品種中小批量生產(chǎn)。 8 設(shè)備維修困難。設(shè)備維修困難。2022-3-211一、對數(shù)控機(jī)床總體設(shè)計(jì)的要求1、對機(jī)床性能的要求 1機(jī)床工藝范圍：要適應(yīng)不同生產(chǎn)要求的能力 2加工精度高：抵擋數(shù)控系統(tǒng)的分辨率為10um 中檔為1um ，高檔為0.1um.2、滿足機(jī)床剛度和抗震性的要求3、減少熱變形的要求 4、對機(jī)床可靠性的要求 5、對速度的要求6、經(jīng)濟(jì)效益7、人機(jī)關(guān)系的要求 二、數(shù)控機(jī)床的總體布局 機(jī)床的總體布局直接影響到機(jī)床的構(gòu)造和性能。合理選擇機(jī)床的總體布局直接影響到機(jī)床的構(gòu)造和性能。合理選擇機(jī)床布局，不但可以使機(jī)械構(gòu)造更簡單、合理、經(jīng)

6、濟(jì)，而且能提機(jī)床布局，不但可以使機(jī)械構(gòu)造更簡單、合理、經(jīng)濟(jì)，而且能提高機(jī)床剛度、改善機(jī)床受力情況，提高熱穩(wěn)定性和操作性能，使高機(jī)床剛度、改善機(jī)床受力情況，提高熱穩(wěn)定性和操作性能，使機(jī)床滿足數(shù)控化的要求。機(jī)床滿足數(shù)控化的要求。1臥式數(shù)控車床：臥式數(shù)控車床：刀架后置的數(shù)控車床刀架后置的數(shù)控車床2立式數(shù)控車床：主軸軸線處于垂直位的數(shù)控車床。立式數(shù)控車床：主軸軸線處于垂直位的數(shù)控車床。立式數(shù)控車床立式數(shù)控車床163雙刀架四軸控制的數(shù)控車床：機(jī)床上有兩個(gè)獨(dú)立的回轉(zhuǎn)雙刀架四軸控制的數(shù)控車床：機(jī)床上有兩個(gè)獨(dú)立的回轉(zhuǎn) 刀架，可實(shí)現(xiàn)四軸控制。刀架，可實(shí)現(xiàn)四軸控制。 174三軸控制的車削中心：三軸控制的車削中心：

7、 車削中心是在數(shù)控車床的根底上開展起來的，主要車削中心是在數(shù)控車床的根底上開展起來的，主要特征是在數(shù)控車床的轉(zhuǎn)塔刀架上增設(shè)了多種自驅(qū)動特征是在數(shù)控車床的轉(zhuǎn)塔刀架上增設(shè)了多種自驅(qū)動刀具，并對主軸刀具，并對主軸C 軸進(jìn)展伺服控制，自驅(qū)動刀軸進(jìn)展伺服控制，自驅(qū)動刀具有鉆削頭、銑削頭等。具有鉆削頭、銑削頭等。 5五軸聯(lián)動車銑復(fù)合中心：機(jī)床配置雙車主軸、一五軸聯(lián)動車銑復(fù)合中心：機(jī)床配置雙車主軸、一個(gè)個(gè)銑軸、一個(gè)回轉(zhuǎn)刀架和一個(gè)盤式刀庫。車銑復(fù)合中心銑軸、一個(gè)回轉(zhuǎn)刀架和一個(gè)盤式刀庫。車銑復(fù)合中心主要主要用于航空、軍工、汽車、船舶等行業(yè)中復(fù)雜零件的加用于航空、軍工、汽車、船舶等行業(yè)中復(fù)雜零件的加工。工。主主

8、軸軸 銑銑 軸軸前置回轉(zhuǎn)刀架前置回轉(zhuǎn)刀架三、數(shù)控機(jī)床的主傳動系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床的主傳動系統(tǒng)包括主軸電動機(jī)、傳動系統(tǒng)和主軸組件1、對主傳動系統(tǒng)的要求1調(diào)速范圍2熱變形3主軸的旋轉(zhuǎn)精度和運(yùn)動精度4主軸的靜剛度和抗震性5主軸組件的耐磨性 2、數(shù)控機(jī)床主軸的調(diào)速方法數(shù)控機(jī)床的主傳動要求較大的調(diào)速范圍，以保證加工時(shí)能選用合理的切削用量，從而獲得最正確的生產(chǎn)效率、加工精度和外表質(zhì)量。數(shù)控機(jī)床的變速是按照控制指令自動進(jìn)展的，因此變速機(jī)構(gòu)必須適應(yīng)自動操作的要求。數(shù)控機(jī)床主傳動系統(tǒng)主要有四種配置方式帶有變速齒輪的主傳動帶有變速齒輪的主傳動通過帶傳動的主傳動通過帶傳動的主傳動用兩個(gè)電動機(jī)分別驅(qū)動主軸用兩個(gè)電動機(jī)分別驅(qū)動

9、主軸內(nèi)裝電動機(jī)主軸傳動構(gòu)造內(nèi)裝電動機(jī)主軸傳動構(gòu)造3、主軸部件主軸部件是機(jī)床重要的部件之一，它帶開工件或刀具執(zhí)行機(jī)床的切削運(yùn)動，因此數(shù)控機(jī)床主軸的精度，抗震性，和熱變形對加工質(zhì)量有直接影響主軸部件包括主軸的支承、安裝在主軸上的傳動零件等。錐孔雙列圓柱滾子軸承錐孔雙列圓柱滾子軸承 雙列推力角接觸球軸承雙列推力角接觸球軸承 雙列圓錐滾子軸承雙列圓錐滾子軸承帶凸肩的雙列圓錐滾子軸承帶凸肩的雙列圓錐滾子軸承 | 常用主軸軸承常用主軸軸承|軸承的配置軸承的配置 | 合理配置軸承合理配置軸承,可以提高主軸精度可以提高主軸精度,降低溫升降低溫升,簡化支簡化支承構(gòu)造。在數(shù)控機(jī)床上配制軸承時(shí)承構(gòu)造。在數(shù)控機(jī)床上配

10、制軸承時(shí),前后軸承都應(yīng)能承受徑向前后軸承都應(yīng)能承受徑向載荷載荷,支承間的距離要選擇合理支承間的距離要選擇合理,并根據(jù)機(jī)床的實(shí)際情況配制并根據(jù)機(jī)床的實(shí)際情況配制軸向力的軸承。軸向力的軸承。 1采用后端定位采用后端定位,推力軸承布置在后支承的兩側(cè)推力軸承布置在后支承的兩側(cè),軸向載軸向載荷由后支承承受。荷由后支承承受。2采用前、后兩端定位采用前、后兩端定位,推力軸承布置在前、后支承的推力軸承布置在前、后支承的兩外側(cè)兩外側(cè),軸向載荷由前支承承受軸向載荷由前支承承受,軸向間隙由后端調(diào)整。軸向間隙由后端調(diào)整。3采用前端定位采用前端定位,推力軸承布置在前支承推力軸承布置在前支承,軸向載荷由前軸向載荷由前支承

11、承受。支承承受。四、數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給傳動系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床對進(jìn)給系統(tǒng)的根本要求數(shù)控機(jī)床對進(jìn)給系統(tǒng)的根本要求 1)提高傳動部件的剛度。提高傳動部件的剛度。 2)減小傳動部件的慣量。減小傳動部件的慣量。 3)減小傳動部件的間隙減小傳動部件的間隙4)減小系統(tǒng)的摩擦阻力減小系統(tǒng)的摩擦阻力數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的根本形式數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的根本形式滾珠絲杠螺母副滾珠絲杠螺母副 靜壓絲杠螺母副靜壓絲杠螺母副 靜壓蝸桿蝸條副和齒輪齒條副靜壓蝸桿蝸條副和齒輪齒條副 直線電動機(jī)直接驅(qū)動直線電動機(jī)直接驅(qū)動|滾珠絲杠螺母副的構(gòu)造原理滾珠絲杠螺母副的構(gòu)造原理滾珠絲杠的支撐方法1、機(jī)床支承件及其功用、機(jī)床支承件及其功用 機(jī)床支承件是機(jī)

12、床的根底構(gòu)件。機(jī)床支承件是機(jī)床的根底構(gòu)件。 包括床身、立往、橫梁、底座、刀架、工作臺、箱體和升包括床身、立往、橫梁、底座、刀架、工作臺、箱體和升降臺等。這些件一般稱為降臺等。這些件一般稱為“大件。大件。 機(jī)床的各種支承件有的互相固定連接、有的在導(dǎo)軌上運(yùn)動。機(jī)床的各種支承件有的互相固定連接、有的在導(dǎo)軌上運(yùn)動。切削時(shí)它們受力并變形。機(jī)床變動的切削力、運(yùn)動件的慣切削時(shí)它們受力并變形。機(jī)床變動的切削力、運(yùn)動件的慣性、旋轉(zhuǎn)件的不平衡等動態(tài)力會引發(fā)支承件和整機(jī)振動。性、旋轉(zhuǎn)件的不平衡等動態(tài)力會引發(fā)支承件和整機(jī)振動。 支承件的熱變形會改變執(zhí)行機(jī)構(gòu)的正確位置或運(yùn)動軌跡，支承件的熱變形會改變執(zhí)行機(jī)構(gòu)的正確位置或

13、運(yùn)動軌跡，影響加工精度和外表質(zhì)量影響加工精度和外表質(zhì)量e因此必須重視支承件的設(shè)計(jì)。因此必須重視支承件的設(shè)計(jì)。五、機(jī)床支承件2、對機(jī)床支承件的根本要求、對機(jī)床支承件的根本要求 1、應(yīng)具有足夠的靜剛廢和較高的剛度一重量、應(yīng)具有足夠的靜剛廢和較高的剛度一重量比。比。 2、應(yīng)有較好的動態(tài)特性、應(yīng)有較好的動態(tài)特性 3、應(yīng)具有較好的熱變形特性、應(yīng)具有較好的熱變形特性 4、 應(yīng)考慮到便于排屑、清砂，吊運(yùn)平安；應(yīng)考慮到便于排屑、清砂，吊運(yùn)平安；合理地布置液合理地布置液 壓，電氣等器件，并具有良好的工壓，電氣等器件，并具有良好的工藝性，便于制造和裝配。藝性，便于制造和裝配。3、數(shù)控機(jī)床支承件構(gòu)造的一些特點(diǎn)、數(shù)控

14、機(jī)床支承件構(gòu)造的一些特點(diǎn)(一一)支承件的形狀選擇原那么支承件的形狀選擇原那么1) 在同等面積下，設(shè)計(jì)支承件時(shí)總是使壁厚在工藝可能的在同等面積下，設(shè)計(jì)支承件時(shí)總是使壁厚在工藝可能的 前提下盡量薄前提下盡量薄2)方形截面的抗彎剛度比圓形的大，而抗扭剛度那么較低因方形截面的抗彎剛度比圓形的大，而抗扭剛度那么較低因此，如果支承件所承受的主要是彎短，那么截面形狀以方形此，如果支承件所承受的主要是彎短，那么截面形狀以方形和矩形為佳。和矩形為佳。3)不封閉的截面比封閉的截面，剛度顯著下降，特別是抗扭剛不封閉的截面比封閉的截面，剛度顯著下降，特別是抗扭剛度，下降更多因此，在可能條件下，應(yīng)盡量把支承件的截面做度

15、，下降更多因此，在可能條件下，應(yīng)盡量把支承件的截面做成封閉的框形。成封閉的框形。 (二二)構(gòu)造特點(diǎn)構(gòu)造特點(diǎn) 為提高靜剛度和抗振性，應(yīng)合理的設(shè)計(jì)橫截面的為提高靜剛度和抗振性，應(yīng)合理的設(shè)計(jì)橫截面的形狀尺寸，合理的布置筋板構(gòu)造形狀尺寸，合理的布置筋板構(gòu)造五 、 數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌1、機(jī)床導(dǎo)軌的功用、機(jī)床導(dǎo)軌的功用機(jī)床導(dǎo)軌的功用是起導(dǎo)向及支承作用，即機(jī)床導(dǎo)軌的功用是起導(dǎo)向及支承作用，即保證運(yùn)動部件在外力的作用下保證運(yùn)動部件在外力的作用下(運(yùn)動部件運(yùn)動部件本身的重量、工件重量、切削力及牽引力本身的重量、工件重量、切削力及牽引力等等)能準(zhǔn)確地沿著一定方向的運(yùn)動。能準(zhǔn)確地沿著一定方向的運(yùn)動。 2、導(dǎo)軌應(yīng)滿足的根本

16、要求、導(dǎo)軌應(yīng)滿足的根本要求 1導(dǎo)向精度導(dǎo)向精度2剛度剛度3耐磨性耐磨性4低速平穩(wěn)性低速平穩(wěn)性 5構(gòu)造工藝性構(gòu)造工藝性3、導(dǎo)軌根本類型及特點(diǎn)、導(dǎo)軌根本類型及特點(diǎn)1)導(dǎo)軌按工作性質(zhì)可分為主運(yùn)動導(dǎo)軌、進(jìn)給運(yùn)動導(dǎo)軌。導(dǎo)軌按工作性質(zhì)可分為主運(yùn)動導(dǎo)軌、進(jìn)給運(yùn)動導(dǎo)軌。2)校運(yùn)動軌跡可分為直線運(yùn)動和圓周運(yùn)動導(dǎo)軌。校運(yùn)動軌跡可分為直線運(yùn)動和圓周運(yùn)動導(dǎo)軌。 3)按受力情況可分為開式導(dǎo)軌和閉式導(dǎo)軌。按受力情況可分為開式導(dǎo)軌和閉式導(dǎo)軌。4)按摩掠性質(zhì)可分為滑動導(dǎo)軌和滾動導(dǎo)軌。按摩掠性質(zhì)可分為滑動導(dǎo)軌和滾動導(dǎo)軌。直線滑動導(dǎo)軌滾動導(dǎo)軌6、刀庫和機(jī)械手選刀方式是將所需刀具從刀庫中準(zhǔn)確調(diào)出的方法，常用的有順序選刀和任意選刀二

17、、刀具的選擇方式順序選刀：按照工藝順序的要求依次將所用刀具插入 刀庫刀座中，需要時(shí)按規(guī)定的順序取刀。 更換不同的工件時(shí)必須重新排列刀庫中刀 具的順序，因而操作繁瑣。 任意選刀：可分為刀座編碼、刀具編碼、和跟蹤記憶等方式順序選刀刀座編碼任選刀具七、回轉(zhuǎn)工作臺數(shù)控機(jī)床的回轉(zhuǎn)工作臺主要有：數(shù)控進(jìn)給回轉(zhuǎn)工作臺和 分度回轉(zhuǎn)工作臺兩種定位銷式分度工作臺開環(huán)數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺61 1.4 數(shù)控技術(shù)的開展趨勢數(shù)控技術(shù)的開展趨勢 1高精度化高精度化 從精細(xì)加工開展到超精細(xì)加工，是世界各工業(yè)從精細(xì)加工開展到超精細(xì)加工，是世界各工業(yè)強(qiáng)國的開展方向。其加工精度已從微米級開展到強(qiáng)國的開展方向。其加工精度已從微米級開展到亞微

18、米級，乃至納米級。亞微米級，乃至納米級。 2高速化高速化 機(jī)床向高速化開展，可以充分發(fā)揮現(xiàn)代刀具材機(jī)床向高速化開展，可以充分發(fā)揮現(xiàn)代刀具材料的性能，不但可大幅提高加工效率、降低加工本料的性能，不但可大幅提高加工效率、降低加工本錢，而且還可以提高零件的外表加工質(zhì)量和精度。錢，而且還可以提高零件的外表加工質(zhì)量和精度。62 3高柔性化高柔性化 柔性自動化技術(shù)是制造業(yè)適應(yīng)市場動態(tài)需求柔性自動化技術(shù)是制造業(yè)適應(yīng)市場動態(tài)需求及產(chǎn)品迅速更新的主要手段，是各國制造業(yè)開展及產(chǎn)品迅速更新的主要手段，是各國制造業(yè)開展的主流趨勢。的主流趨勢。 4高自動化高自動化 高自動化是指在全部加工過程中盡量減少人高自動化是指在全

19、部加工過程中盡量減少人的介入而自動完成任務(wù)，它包括物料流和信息流的介入而自動完成任務(wù)，它包括物料流和信息流的自動化。的自動化。 5智能化智能化 數(shù)控系統(tǒng)的智能化主要表達(dá)在以下幾個(gè)方面：數(shù)控系統(tǒng)的智能化主要表達(dá)在以下幾個(gè)方面： 1 應(yīng)用自適應(yīng)控制技術(shù)應(yīng)用自適應(yīng)控制技術(shù)632 自動編程技術(shù)自動編程技術(shù)3 具有故障自動診斷功能具有故障自動診斷功能4 應(yīng)用模式識別技術(shù)應(yīng)用模式識別技術(shù)6開放式體系構(gòu)造開放式體系構(gòu)造 為適應(yīng)數(shù)控進(jìn)線、聯(lián)網(wǎng)、普及型個(gè)性化、多品種、小批量、柔性化及數(shù)控迅速開展的要求，最重要的是體系構(gòu)造的開放性，如設(shè)計(jì)生產(chǎn)開放式的數(shù)控系統(tǒng)。 7基于網(wǎng)絡(luò)的數(shù)控系統(tǒng)基于網(wǎng)絡(luò)的數(shù)控系統(tǒng) 網(wǎng)絡(luò)的任務(wù)主要是進(jìn)展通訊，共享信息。數(shù)網(wǎng)絡(luò)的任務(wù)主要是進(jìn)展通訊，共享信息。數(shù)控機(jī)床作為車間的根本設(shè)備?？貦C(jī)床作為車間的根本設(shè)備。64 8 8 提高數(shù)控系統(tǒng)的可靠性提高數(shù)控系統(tǒng)的可靠性 可靠性是數(shù)控機(jī)床用戶最為關(guān)注的問題，可靠性是數(shù)控機(jī)床用戶最為關(guān)注的問題，提高可靠性通?？刹扇∫韵乱恍┐胧禾岣呖煽啃酝ǔ？刹扇∫韵乱恍┐胧?1 1