《機(jī)械制造工藝》課件-第5次課 數(shù)控機(jī)床分類與應(yīng)用

3-3數(shù)控機(jī)床分類及應(yīng)用專業(yè)課程/項(xiàng)目化課程機(jī)械制造工藝31.1數(shù)控機(jī)床分類數(shù)控機(jī)床品種規(guī)格繁多，分類方法不一。根據(jù)數(shù)控機(jī)床的功能、結(jié)構(gòu)、組成不同可以從運(yùn)動(dòng)軌跡控制、伺服系統(tǒng)類型、加工工藝方法、功能水平等方面進(jìn)行分類。01按工藝用途分類

按工藝用途分類（一）金屬切削類1.數(shù)控車床2.數(shù)控銑床3.數(shù)控加工中心（二）金屬成型類（三）特種加工類數(shù)控車床概述（視頻P116）組成：1.主軸箱；2.刀架；3.進(jìn)給系統(tǒng)4.床身；5.液壓系統(tǒng)；6.冷卻系統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)8機(jī)床床體主軸箱數(shù)控系統(tǒng)

主軸

刀塔尾座Z軸X軸防護(hù)罩手輪對(duì)車床而言,又可根據(jù)主軸的配置形式，可以分為臥式車床和數(shù)控車床；根據(jù)床身導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)形式，分為水平導(dǎo)軌和斜床身導(dǎo)軌數(shù)控車床，如圖1-14所示。車床分類（視頻P116）車床分類車床設(shè)備（臥車）車床設(shè)備（立車）組成：1.基礎(chǔ)部件；2.主軸部件；3數(shù)控系統(tǒng)；4自動(dòng)換刀系統(tǒng)；5輔助裝置數(shù)控銑床銑床分類1、立式數(shù)控銑床

（主軸垂直放置）銑床分類2、臥式數(shù)控銑床（主軸水平放置）銑床分類3、立、臥兩用數(shù)控銑床（主軸即可垂直放置，也可水平放置，其狀態(tài)可以根據(jù)需要進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整）加工中心概述

視頻P119組成：1.基礎(chǔ)部件；2.主軸部件；3數(shù)控系統(tǒng)；4自動(dòng)換刀系統(tǒng)；5輔助裝置圖1-10立式加工中心圖1-11臥式加工中心加工中心加工中心圖1-12圓盤式刀庫(kù)圖1-13鏈?zhǔn)降稁?kù)金屬成形類數(shù)控機(jī)床金屬成形類數(shù)控機(jī)床這是指采用擠、沖、壓、拉等成形工藝的數(shù)控機(jī)床。包括數(shù)控折彎?rùn)C(jī)、數(shù)控組合沖床、數(shù)控彎管機(jī)、數(shù)控壓力機(jī)等。這類機(jī)床起步晚，但目前發(fā)展很快。全自動(dòng)數(shù)控彎管機(jī)視頻,科技,機(jī)械,好看視頻()（3）數(shù)控特種加工機(jī)床如數(shù)控線切割機(jī)床、死貴不導(dǎo)電刀具材料PCD高效線切割,科技,機(jī)械,好看視頻()精密線切割加工，可能只是偽科技，加工并沒(méi)有想象中那么復(fù)雜,科學(xué),科普,好看視頻()數(shù)控電火花加工機(jī)床、數(shù)控火焰切割機(jī)床、電火花加工,科技,機(jī)械,好看視頻()數(shù)控激光切割機(jī)床等。近距離觀看激光切割技術(shù)，切割過(guò)程看得好舒服,科技,機(jī)械,好看視頻()（4）其他類型的數(shù)控機(jī)床如數(shù)控三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x、數(shù)控對(duì)刀儀、數(shù)控繪圖儀等。特種加工類數(shù)控機(jī)床02按運(yùn)動(dòng)軌跡分類1.按運(yùn)動(dòng)軌跡控制方式分類（1）點(diǎn)位控制數(shù)控機(jī)床：點(diǎn)位控制數(shù)控機(jī)床只要求控制機(jī)床的移動(dòng)部件從某一位置移動(dòng)到另一位置的準(zhǔn)確定位，而對(duì)于兩位置之間的運(yùn)動(dòng)軌跡不作嚴(yán)格要求，在移動(dòng)過(guò)程中刀具不進(jìn)行切削加工，如圖1-4所示。運(yùn)動(dòng)軌跡分類（2）直線控制數(shù)控機(jī)床直線控制數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)是除了控制點(diǎn)與點(diǎn)之間的準(zhǔn)確定位外，還要保證兩點(diǎn)之間移動(dòng)的軌跡是一條與機(jī)床坐標(biāo)軸平行的直線，而且對(duì)移動(dòng)的速度也要進(jìn)行控制，因?yàn)檫@類數(shù)控機(jī)床在兩點(diǎn)之間移動(dòng)時(shí)要進(jìn)行切削加工，如圖1-5所示。具有直線控制功能的數(shù)控機(jī)床有比較簡(jiǎn)單的數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控磨床等。單純用于直線控制的數(shù)控機(jī)床并不多見(jiàn)。運(yùn)動(dòng)軌跡分類運(yùn)動(dòng)軌跡分類（3）輪廓控制數(shù)控機(jī)床輪廓控制又稱連續(xù)軌跡控制，這類數(shù)控機(jī)床能夠?qū)蓚€(gè)或兩個(gè)以上的運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)的位移及速度進(jìn)行連續(xù)相關(guān)的控制，因而可以進(jìn)行曲線或曲面的加工，如圖1-6所示。具有輪廓控制功能的數(shù)控機(jī)床有數(shù)控車床、數(shù)控銑床、加工中心等。運(yùn)動(dòng)軌跡分類3軸聯(lián)動(dòng)，(3軸控制)4軸控制5軸聯(lián)動(dòng)加工運(yùn)動(dòng)軌跡分類03伺服系統(tǒng)控制方式分類1.3.2按伺服系統(tǒng)類型分類（1）開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)：開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)是指不帶反饋的控制系統(tǒng)，即系統(tǒng)沒(méi)有位置反饋元件，通常用功率步進(jìn)電動(dòng)機(jī)或電液伺服電動(dòng)機(jī)作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)。輸入的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)數(shù)控系統(tǒng)的運(yùn)算，發(fā)出指令脈沖，通過(guò)環(huán)行分配器和驅(qū)動(dòng)電路，使步進(jìn)電動(dòng)機(jī)或電液伺服電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)步距角，再經(jīng)過(guò)減速齒輪帶動(dòng)絲杠旋轉(zhuǎn)，最后轉(zhuǎn)換為工作臺(tái)的直線移動(dòng)。伺服系統(tǒng)控制方式分類（2）半閉環(huán)控制系統(tǒng)：如圖1-8所示，半閉環(huán)控制系統(tǒng)是在開(kāi)環(huán)系統(tǒng)的絲杠上裝有角位移測(cè)量裝置(如感應(yīng)同步器和光電編碼器等)，通過(guò)檢測(cè)絲杠的轉(zhuǎn)角間接地檢測(cè)移動(dòng)部件的位移，然后反饋到數(shù)控系統(tǒng)中，由于慣性較大的機(jī)床移動(dòng)部件不包括在檢測(cè)范圍之內(nèi)，因而稱為半閉環(huán)控制系統(tǒng)。在這種系統(tǒng)中，閉環(huán)回路內(nèi)不包括機(jī)械傳動(dòng)環(huán)節(jié)，因此可獲得穩(wěn)定的控制特性。而機(jī)械傳動(dòng)環(huán)節(jié)的誤差可用補(bǔ)償?shù)霓k法消除，因此仍可獲得滿意的精度。中檔數(shù)控機(jī)床廣泛采用半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)。伺服系統(tǒng)控制方式分類（3）閉環(huán)控制系統(tǒng)：閉環(huán)控制系統(tǒng)是在機(jī)床移動(dòng)部件上直接裝有位置檢測(cè)裝置，將測(cè)量的結(jié)果直接反饋到數(shù)控裝置中，與輸入的指令位移進(jìn)行比較，用偏差進(jìn)行控制，使移動(dòng)部件按照實(shí)際的要求運(yùn)動(dòng)，最終實(shí)現(xiàn)精確定位，其原理如圖1-9所示。因?yàn)榘褭C(jī)床工作臺(tái)納入了位置控制環(huán)，所以稱為閉環(huán)控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以消除包括工作臺(tái)傳動(dòng)鏈在內(nèi)的運(yùn)動(dòng)誤差，因而定位精度高、調(diào)節(jié)速度快。但由于該系統(tǒng)受進(jìn)給絲杠的拉壓剛度、扭轉(zhuǎn)剛度、摩擦阻尼特性和間隙等非線性因素的影響，給調(diào)試工作造成較大的困難。如果各種參數(shù)匹配不當(dāng)，將會(huì)引起系統(tǒng)振蕩，造成不穩(wěn)定，影響定位精度?？梢?jiàn)，閉環(huán)控制系統(tǒng)復(fù)雜并且成本高，故適用于精度要求很高的數(shù)控機(jī)床，如精密數(shù)控鏜銑床、超精密數(shù)控車床等。伺服系統(tǒng)控制方式分類伺服系統(tǒng)控制方式分類功能水平分類1.3.4按功能水平分類（1）經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床：經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)一般是由步進(jìn)電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)的開(kāi)環(huán)驅(qū)動(dòng)，功能簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，精度中等，能滿足加工形狀比較簡(jiǎn)單的直線、圓弧及螺紋加工。一般控制軸數(shù)在3軸以下，脈沖當(dāng)量（機(jī)床分辨率）多為10μm，快速進(jìn)給速度小于10m／min。（2）中檔型數(shù)控機(jī)床：中檔型數(shù)控機(jī)床也稱為普及型數(shù)控機(jī)床，是采用交流或直流伺服電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)半閉環(huán)驅(qū)動(dòng)．能實(shí)現(xiàn)4軸或4軸以下聯(lián)動(dòng)控制，脈沖當(dāng)量為1μm。進(jìn)給速度為15~24m/min，一般采用16位或32位處理器，具有RS232C通信接口、DNC接口和內(nèi)裝PIC。具有圖形顯示功能及面向用戶的宏程序功能。（3）高檔型數(shù)控機(jī)床：高檔型數(shù)控機(jī)床。高檔型數(shù)控機(jī)床是指加工復(fù)雜形狀的多軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床或加工中心功能強(qiáng)，工序集中，自動(dòng)化程度高，柔性高。1、數(shù)控技術(shù)、數(shù)控機(jī)床、數(shù)控加工、數(shù)控加工程序等幾個(gè)名詞；2、數(shù)控機(jī)床由輸入輸出裝置、數(shù)控裝置、伺服系統(tǒng)、測(cè)量反饋裝置和機(jī)床本體組成。數(shù)控機(jī)床的工作原理。3、數(shù)控機(jī)床常用的分類方法與各自分類類型，按運(yùn)動(dòng)軌跡控制方式、伺服系統(tǒng)類型分類、