《數控機床控制技術》高職機電專業(yè)全套教學課件

《數控機床控制技術》概述項目1數控車床項目2數控銑床項目3數控加工中心項目4數控特種加工機床項目5數控機床的選用及維護全套可編輯PPT課件

本課件是可編輯的正常PPT課件概述本課件是可編輯的正常PPT課件制造業(yè)是國民經濟的主體是立國之本、興國之器、強國之基，打造具有國際競爭力的制造業(yè)產業(yè)是我國提升綜合國力、保障國家安全、建設世界強國的必由之路。黨的二十大報告指出要“堅持把發(fā)展經濟的著力點放在實體經濟上，推進新型工業(yè)化，加快建設制造強國、質量強國、航天強國推動制造業(yè)高端化、智能化、綠色化發(fā)展”。機械制造工業(yè)中，單件小批量生產的零件占機械加工總量的759毛～80%，尤其是宇航、造船、機床、重型機械及國防工業(yè)部門的一些零件其精度要求高、形狀復雜、加工批量小，且改型頻繁、更新?lián)Q代快，采用普通機床加工這些零件，不僅效率低、勞動強度大，有時甚至不能加工。因此，就需要一種靈活的、通用的、能夠適應產品頻繁變化的“柔性”自動化機床或生產線。數控機床就滿足了這一需求數控機床是發(fā)展新興高新技術產業(yè)和尖端工業(yè)的最基本的裝備是衡量一個國家國際競爭力的重要標志。本課件是可編輯的正常PPT課件數控機床簡介0.10.20.3數控機床的種類及應用范圍數控技術發(fā)展趨勢目錄本課件是可編輯的正常PPT課件數控機床簡介0.1本課件是可編輯的正常PPT課件數字控制（numericalcontrol，NC）是一種借助數字、字符或其他符號對某一工作過程（如加工、測量、裝配等）進行自動控制的方法。數控技術（numericalcontroltechnology，NCT）是指用數字量和字符發(fā)函出指令并實現自動控制的技術它是制造業(yè)實現自動化、柔性化和集成化酣融市踐生產的基礎技術由于計算機應用技術的發(fā)展數控系統(tǒng)均采用了計算機數控（computernumericalcontrol，CNC），以區(qū)別于傳統(tǒng)的NC。0.1.1數控機床的基本概念0.1數控機床簡介本課件是可編輯的正常PPT課件數控機床（numericalcontrolmachinetools）是用計算機通過數字信息來自動控制機械加工的機床。具體地說，數控機床通過編制程序，即通過數字（代碼）指令來自動完成機床各個坐標的協(xié)調運動正確地控制機床運動部件的位移量，并且按加工的動作順序，自動控制機床各個部件的動作。數控機床是集計算機應用、自動控制、精密測量、微電子、機械加工等技術于一體的，一種具有高效率、高精度、高柔性和高自動化的機電一體化數控裝備。0.1數控機床簡介本課件是可編輯的正常PPT課件1、加工精度高、質量穩(wěn)定4.良好的經濟效益2、生產效率高5.自動化程度高、勞動強度低6.有利于實行現代化生產管理3、適應性強0.1.2數控機床的特點0.1數控機床簡介本課件是可編輯的正常PPT課件0.1數控機床簡介加工精度高、質量穩(wěn)定1數控機床是以數字形式給出指令進行加工的，目前數控機床的脈沖當量（即每輸出一個脈沖后機床移動部件相應的移動量）可達到0.0001~0.01mm，而且進給傳動鏈的反向間隙與絲桿螺距誤差等均可由數控裝置進行補償。因此數控機床可以獲得比機床本身精度更高的加工精度，且加工質量穩(wěn)定。生產效率高2數控機床移動部件的快速移動和定位均采用加速、減速控制，并可選用很高的空行程運動速度，從而縮短了定位和非切削時間。工件裝夾時間短，對刀、換刀快，更換被加工工件時幾乎不需要重新調整機床，節(jié)省了工件安裝調整時間。與普通機床相比，數控機床的生產效率可提高2~3倍有些可提高幾十倍。適應性強3數控機床采用數字程序控制，當加工對象改變時，只要重新編制零件加工程序并輸入，就能夠實現對新零件的自動化加工。因此，在同一臺機床上可實現對不同品種及尺寸規(guī)格零件的自動加工，無須制造、更換許多工具、夾具和檢具，更不需要重新調整機床這就使復雜結構的單件小批量生產及新產品的試制非常方便。本課件是可編輯的正常PPT課件良好的經濟效益4在使用數控機床加工零件時，雖然分攤到每個零件上的設備費用較高但由于數控機床的適應性強，在單件小批量生產情況下，仍可節(jié)省工藝裝備費用和輔助生產工時、生產管理費用，以及降低廢品率，從而使生產成本下降。此外，數控機床可實現一機多用。自動化程度高、勞動強度低5數控機床是按預先編制好的程序自動完成零件加工的，操作者一般只需裝卸工件、操作鍵盤，元須進行繁雜的重復性子工操作，因而大大減輕了操作者的勞動強度和緊張程度，改善了勞動條件，還可減少對熟練技術工人的需求，可以一入管理多臺加工機床。有利于實行、現代化生產管理6

方便地計算零件加工工時、生產周期和加工費用，并簡化了檢驗程序及工件夾具和半成品的管理工作。利用數控系統(tǒng)的通信功能可采用數控標準代碼，這有利于實現計算機聯(lián)網，進而實現CAD/CAM一體化。0.1數控機床簡介本課件是可編輯的正常PPT課件0.1數控機床簡介（1）多品種，中、小批量生產的零件0.1.3數控機床的應用范圍

本課件是可編輯的正常PPT課件（2）形狀結構比較復雜的工件由圖0-1（a）可看出隨著零件復雜程度和生產批量的變化，三種機床的應用范圍也發(fā)生了變化。零件復雜程度越高數控機床顯得越適用。目前，隨著數控機床的普及應用，其使用范圍正由BCD線向EFG線復雜性較低的范圍擴大。0.1數控機床簡介本課件是可編輯的正常PPT課件0.1數控機床簡介（3）需要頻繁改型的工件（4）需要最短生產周期的急需工件本課件是可編輯的正常PPT課件1.數控機床的工作原理數控機床在加工工藝與表面成型方法上與普通機床基本相同在實現自動控制的原理上有很大的區(qū)別。數控機床是用數字化的信息來實現自動控制的它先將與加工零件有關的信息，即工件與刀具相對運動軌跡的尺寸參數、切削用量及各種輔助操作等加工信息，用規(guī)定的文字、數字和符號組成代碼，按一定的格式編寫成加工程序，然后將加工程序輸入數控裝置。經過數控裝置的處理、運算按各坐標軸的移動分量送到各軸的驅動電路，經過轉換、放大，用于伺服電動機的驅動，帶動各軸運動，并進行反饋控制，使刀具、工件及其他輔助裝置嚴格按程序規(guī)定的順序、軌跡和參數有條不紊地動作從而加工出所需要的零件。0.1數控機床簡介0.1.4數控機床的工作原理及組成本課件是可編輯的正常PPT課件2.數控機床的組成數控機床一般由數控系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)、主傳動系統(tǒng)、強電控制裝置、輔助裝置和機床本體組成。圖0-2所示為一種較典型的現代數控機床的組成框圖。0.1數控機床簡介本課件是可編輯的正常PPT課件（1）數控系統(tǒng)。數控系統(tǒng)是機床實現自動加工的核心，主要由操作系統(tǒng)、主控制系統(tǒng)、可編程控制器、各類VO接口等組成。其主要功能有：多坐標控制和多種函數的插補功能、多種程序輸入功能以及編輯和修改功能、信息轉換功能、補償功能、多種加工方法選擇功能、顯示功能、自診斷功能、通信和聯(lián)網功能。其控制方式分為數據運算處理控制和時序邏輯控制兩大類。其中主控制器內的插補運算模塊是通過譯碼、編譯等信息處理，進行相應的刀具軌跡插補運算，并通過與各坐標伺服系統(tǒng)的位置、速度、反饋信號比較，控制機床各個坐標軸的位移。時序邏輯控制通常主要由可編程控制器PLC來完成，它根據機床加工過程對各個動作的要求進行協(xié)調，并按各檢測信號進行邏輯判別，控制機床各個部件有條不紊地工作。0.1數控機床簡介本課件是可編輯的正常PPT課件（2）伺服系統(tǒng)。它是數控系統(tǒng)的執(zhí)行部分，主要由伺服電動機、驅動控制系統(tǒng)及位置檢測反饋裝置等組成并與機床上的執(zhí)行部件和機械傳動部件組成數控機床的進給系統(tǒng)。它根據數控裝置發(fā)來的速度和位移指令控制運動部件的進給速度、方向和位移。伺服系統(tǒng)有開環(huán)、半閉環(huán)和閉環(huán)之分。在半閉環(huán)和閉環(huán)伺服系統(tǒng)中，需要使用位置檢測裝置去間接或直接測量執(zhí)行部件的實際進給位移，并與指令位移進行比較，按閉環(huán)原理，將其誤差轉換放大后控制運動部件的進給。（3）主傳動系統(tǒng)。它是機床切削加工時傳遞扭矩的主要組分之一，一般分為齒輪有級調速和電氣無級調速兩種類型。檔次較高的數控機床都要求實現無級調速，以滿足各種加工工藝的要求它主要由主軸驅動控制系統(tǒng)、主軸電機及主軸機械傳動機構等組成。0.1數控機床簡介本課件是可編輯的正常PPT課件0.1數控機床簡介（4）強電控制裝置。強電控制裝置通常也稱為強電柜，是介于數控裝置和機床機械、液壓部件之間的控制系統(tǒng)，主要由各種中間繼電器、接觸器、變壓器、電源開關、接線端子和各類電氣保護元器件等構成。其主要作用是接收數控裝置輸出的主運動變速、刀具選擇交換＼輔助裝置動作等指令信號，經必要的編譯一邏輯判斷一功率放大后直接驅動相應的電器、液壓、氣動和機械部件完成指令所規(guī)定的動作。此外，行程開關和監(jiān)控檢測等開關信號也要經過強電控制裝置送到數控裝置進行處理。（5）輔助裝置。它主要包括刀具自動交換裝置（automatictoolchanger,ATC）、工件自動交換裝置（automaticpalletchanger，APC）、工件夾緊放松機構、回轉工作臺、液壓控制系統(tǒng)、潤滑裝置、冷卻液裝置、排屑裝置、過載與限位保護裝置等。本課件是可編輯的正常PPT課件（6）機床本體。它是指數控機床機械結構實體。與普通機床相比，同樣由主傳動機構、進給傳動機構飛工作臺、床身及立柱等部分組成，但數控機床的整體布局、外觀造型、傳動機構飛刀具系統(tǒng)及操作機構等具有如下特點：采用高性能主傳動及主軸部件。令進給傳動采用高效傳動件，一般采用滾珠絲杠螺母副、直線滾動導軌副等。令具有較完善的刀具自動交換和管理系統(tǒng)。令具有工件自動交換飛工件夾緊與放松機構。令床身機架具有很高的動飛靜剛度。令采用全封閉罩殼。0.1數控機床簡介本課件是可編輯的正常PPT課件數控機床的種類及應用范圍0.2本課件是可編輯的正常PPT課件數控機床按工藝用途分類按運動軌跡分類按數控系統(tǒng)功能水平分類1、金屬切削類數控機床2、金屬成型類數控機床3、特種加工類數控機床1、點位控制數控機床2、點位直線控制數控機床3、輪廓控制數控機床1、低檔水平2、中檔水平3、高檔水平0.

2數控機床的種類及應用范圍本課件是可編輯的正常PPT課件0.

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數控機床的種類及應用范圍1.

金屬切削類數控機床金屬切削類數控機床可分為兩類：一類是普通型數控機床如數控車床、數控銳床等；另一類是加工中心，其主要特點是具有刀庫和自動換刀機構，工件經一次裝夾后，可以進行多種工序的加工。0.

2.1按工藝用途分類本課件是可編輯的正常PPT課件0.

2數控機床的種類及應用范圍（1）數控車床。數控車床又稱為CNC車床。與普通車床相比其結構上仍然由主軸箱、刀架、進給傳動系統(tǒng)飛床身、液壓系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)等部分組成，只是數控車床的進給系統(tǒng)是采用伺服電動機，經滾珠絲杠傳到滑板和刀架實現縱向和橫向進給運動?？梢?，數控車床進給傳動系統(tǒng)的結構較普通車床大為簡化。數控車床也有加工各種螺紋的功能。數控車床與普通車床一樣，也是用來加工軸類或盤類的回轉體零件的。但是，數控車床能自動完成內外圓柱面飛圓錐面、圓弧面、端面、螺紋等工序的切削加工所以數控車床特別適合加工形狀復雜的軸類或盤類零件。本課件是可編輯的正常PPT課件0.

2數控機床的種類及應用范圍（2）數控銑床。數控銑床是一種加工功能很強的數控機床，目前迅速發(fā)展起來的加工中心、柔性加工單元等都是在數控銑床的基礎上產生的。數控銑床的機械部分與普通統(tǒng)床基本相同，工作臺或刀具可以進行橫向、縱向和豎直三個方向的運動。因此普通銑床所能加工的工藝內容，數控銑床都能做到。一般情況下，在數控銑床上可加工平面曲線輪廓。如有特殊要求，可加一個回轉的A坐標軸或C坐標軸即增加一個數控分度頭或數控回轉工作臺，用來加工螺旋槽、葉片等立體曲面零件。（3）加工中心。在數控銳床的基礎上配備刀庫和自動換刀系統(tǒng)，就構成加工中心。加工中心與普通數控機床的區(qū)別主要是能在一臺機床上完成多道工序內容的加工。本課件是可編輯的正常PPT課件0.

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數控機床的種類及應用范圍2.金屬成型類數控機床這類機床是指采用沖、擠、壓＼拉等成型工藝的數控機床如數控折彎機、數控彎管機、數控壓力機等。3.特種加工類數控機床這類機床主要有數控線切割機、數控電火花加工機、數控激光切割機、數控火焰切割機、數控三坐標測量機等。本課件是可編輯的正常PPT課件0.

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數控機床的種類及應用范圍1.點位控制數控機床這類機床主要有數控鉆床飛數控鍾床、數控沖床飛三坐標測量機等。點位控制的數控機床用于加工平面內的孔系，在加工平面內的兩個坐標軸（一個坐標軸就是一個方向的進給運動）控制刀具與工件做相對運動，從一個坐標位置（坐標點）快速移動到下一個坐標位置，然后控制第三個坐標軸進行鉆飛鍾切削加工。這類機床要求坐標位置有較高的定位精度。為了提高生產效率，先用機床設定的最高進給速度進行定位運動在接近定位點前分級或連續(xù)降速，最后以低速趨近終點，這種運動方式能減少運動部件的慣性過沖和由此引起的定位誤差。在定位移動過程中不進行切削加工，因此，對運動軌跡沒有任何要求。0.

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2按運動軌跡分類本課件是可編輯的正常PPT課件0.

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數控機床的種類及應用范圍2.點位直線控制數控機床這類機床的特點是除了要求控制點與點之間的位置準確外還要控制兩相關點之間的移動速度和軌跡但其軌跡是與機床坐標軸平行的直線。在移動過程中，刀具能以指定的進給速度進行切削一般只能加工矩形、臺階形零件。這類機床主要有簡易數控車床、數控磨床等，其數控裝置的控制功能比點位控制系統(tǒng)復雜，不僅要控制直線運動軌跡，還要控制進給速度及自動循環(huán)加工等功能。一般情況下這類機床有2~3個可控軸，但同一時間只能控制一個坐標軸。本課件是可編輯的正常PPT課件0.

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數控機床的種類及應用范圍3.輪廓控制數控機床輪廓控制的特點是能夠對兩個或兩個以上坐標軸的位移和速度同時進行連續(xù)控制，以加工出任意斜率、圓弧或任意平面的曲線（如拋物線、阿基米德螺旋線等）或曲面。為了滿足刀具沿工件輪廓的相對運動軌跡符合工件加工輪廓的表面要求，必須將各坐標運動的位移控制和速度控制按照規(guī)定的比例關系精確地協(xié)調起來。因此，在這類控制方式中，就要求數控裝置具有插補運算的功能即根據程序輸入的基本數據（如直線的終點坐標、圓弧的終點坐標和圓心坐標或半徑等），通過數控裝置內插補運算器的數學處理，把直線或曲線的形狀描述出來并一邊運算一邊根據計算結果向各坐標軸控制器分配脈沖，從而控制各坐標軸的聯(lián)動位移量與所要求的輪廓相符合。這類機床主要有數控車床飛數控銳床、數控線切割機飛加工中心等。本課件是可編輯的正常PPT課件0.

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數控機床的種類及應用范圍1.點位控制數控機床按數控系統(tǒng)的功能水平通常把數控系統(tǒng)分為低、中、高三檔。按目前的發(fā)展水平，可以根據表0-1列出的一些功能及指標將各種類型的數控系統(tǒng)分為低、中、高三檔。0.

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3按數控系統(tǒng)功能水平分類中、高檔一般稱為全功能數控系統(tǒng)或標準型數控系統(tǒng)，經濟型數控系統(tǒng)屬于低檔數控，是指由單片機和步進電動機組成的數控系統(tǒng)，或其他功能簡單、價格低的數控系統(tǒng)。經濟型數控系統(tǒng)主要用于車床、線切割機床及舊機床改造等。其中：本課件是可編輯的正常PPT課件0.

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數控機床的種類及應用范圍表0-1

數控系統(tǒng)不同檔次的功能及指標功能低檔中檔高檔1010.13~810~2424~100伺服類型開環(huán)及步進電動機半閉環(huán)及直、交流伺服電動機閉環(huán)及直、交流伺服電動機聯(lián)動軸數2~3軸2~4軸5軸或5軸以上通信功能無RS-232C或DNCRS-232C、DNC、MAP顯示功能數碼管顯示圖形、人機對話三維圖形、自診斷內裝PLC無有強功能內裝PLC王CPU8位、16位CPU16位、32位CPU32位、64位CPU結構單片機或單板機單位處理機或多微處理機分布式多微處理機本課件是可編輯的正常PPT課件數控技術發(fā)展趨勢0.3本課件是可編輯的正常PPT課件0.3數控技術發(fā)展趨勢0.3.1數控技術的誕生與發(fā)展航空技術的不斷發(fā)展對各種飛行器的制造提出了越來越高的要求。組成飛行器的零件多為難加工材料，且形狀復雜，加工精度要求很高，傳統(tǒng)的機床和工藝通常很難勝任。自20世紀40年代美國帕森斯公司在研制加工直升機葉片輪廓檢驗用樣板的機床時，首先提出了應用電子計算機控制機床來加工樣板曲線的設想。1948年1.數控機床的誕生本課件是可編輯的正常PPT課件0.3數控技術發(fā)展趨勢帕森斯公司與麻省理工學院伺服機構實驗室聯(lián)合研制成功世界上第一臺三坐標立式數控鏡床，該統(tǒng)床解決了制造普通機床難以加工的零件問題，它的誕生開創(chuàng)了數控技術應用的新紀元，標志著機械制造數字控制時代的開始。1952年本課件是可編輯的正常PPT課件0.3數控技術發(fā)展趨勢2.數控機床的發(fā)展（1）數控系統(tǒng)的發(fā)展。數控系統(tǒng)的發(fā)展是數控技術和數控機床發(fā)展的關鍵，電子元器件和計算機技術的發(fā)展推動了數控系統(tǒng)的發(fā)展。數控系統(tǒng)的發(fā)展歷程由當初的電子管式起步，經歷了分立晶體管式→小規(guī)模集成電路式→大規(guī)模集成電路式→小型計算機式超大規(guī)模集成電路式→微型計算機式的數控系統(tǒng)等幾個階段。數控系統(tǒng)的CPU已由最初的8位字長增加至16位和32位，時鐘頻率也由2MHz提高到16MHz、20MHz和32MHz，現在開始采用精簡指令集計算機（reducedinstructionsetcomputer,RISC）作為CPU，使運算速度得到進一步提高。此外，大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路和多個微處理器的應用，使數控系統(tǒng)的硬件結構標準化飛模塊化和通用化，使數控功能可根據需要進行組合和擴展。高性能的計算機數控系統(tǒng)可以同時控制十幾個軸，甚至幾十個軸（包括坐標軸飛主軸與輔助軸），且能實現在線編程使編程和控制一體化。操作者可以在機床旁直接通過鍵盤進行編程并利用顯示器實現人機對話，便于檢查、修改程序，給調試和加工帶來極大的方便。計算機數控系統(tǒng)還可帶有可編邏輯控制器（PLC），它代替了傳統(tǒng)的繼電器邏輯控制，大大減小了龐大的強電柜的體積。PLC可以通過編制程序來改變其控制邏輯具有同樣高度的柔性。數控系統(tǒng)和PLC的結合，可以有效地完成刀具管理和刀具壽命監(jiān)控。本課件是可編輯的正常PPT課件（2）伺服驅動系統(tǒng)的發(fā)展。伺服驅動系統(tǒng)是數控機床的重要組成部分，它的電動機、電路及檢測裝置等的技術水平都有極大提高。電動機早期采用步進電動機和液壓扭矩放大器，繼而采用液壓伺服系統(tǒng)、小慣量直流伺服電動機、大慣量直流伺服電動機、交流伺服電動機。近來出現了數字伺服系統(tǒng)，與通常的模擬伺服系統(tǒng)相比數字伺服系統(tǒng)的脈沖當量從1μm減小到0.1μm，進給速度仍能達到10m/min。數控系統(tǒng)由于采用軟件控制，系統(tǒng)可以引用多種控制策略容易改變系統(tǒng)的結構和參數，以適應不同機械負載的要求，有的甚至可以自動辨識負載慣量并自動調整和優(yōu)化系統(tǒng)的參數，從而獲得最佳的靜態(tài)和動態(tài)控制性能和效果。采用高速和高分辨率的位置檢測裝置組成半閉環(huán)和閉環(huán)位置控制系統(tǒng)，增量式位置檢測編碼達到10000p/r（脈沖／轉），絕對式編碼器可以達到1000000p/r和0.01μm的分辨率，分辨率為0.1μm時，位移速度可達240m/min，這樣，便極大地提高了位置控制的精度，即機床的定位精度。0.1數控機床簡介本課件是可編輯的正常PPT課件（3）數控機床結構的發(fā)展。數控機床的主運動部件不斷向高速化方向發(fā)展，除采用直流調速電動機和交流變頻調速電動機驅動主軸部件，以提高主運動的速度和調速范圍，并縮短傳動鏈外近來更有采用電主軸將主軸部件安裝在電動機轉子上從而大大提高了主軸轉速，減少了機械轉動慣量，主軸轉速最高可達30000~100000r/min，而且僅用1.8s即可從零轉速升到最高轉速。采用帶有刀庫和自動換刀裝置的加工中心使工序集中在一臺機床上完成。使用加工中心與使用一般數控機床相比這種方式減少了機床的臺數與占地面積，壓縮了半成品的庫存量，減少了工序間的輔助時間，有效地提高了生產率，同時，也減少了由于多次安裝引起的定位誤差。目前刀庫的容量可多達120把，自動換刀時間僅為1~2S0現已先后出現了帶有工業(yè)機器人和工件交換系統(tǒng)的車削加工中心機床及可以自動更換電極的電火花加工中心機床。0.1數控機床簡介本課件是可編輯的正常PPT課件0.3數控技術發(fā)展趨勢0.

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2柔性制造系統(tǒng)1.概念與類型柔性制造系統(tǒng)（flexiblemanufacturesystem,FMS）是一組數控機床和其他自動化的工藝設備，由計算機信息控制系統(tǒng)和物料自動儲運系統(tǒng)有機結合的整體。柔性制造系統(tǒng)由加工飛物流、信息流三個子系統(tǒng)組成在加工自動化的基礎上實現物料流和信息流的自動化。本課件是可編輯的正常PPT課件0.3數控技術發(fā)展趨勢FMS的工藝基礎是成組技術它按照成組的加工對象確定工藝過程選擇相適應的數控加工設備和工件、工具等物料的儲運系統(tǒng)并由計算機進行控制，故能自動調整并實現一定范圍內多種工件的成批高效生產（即具有“柔性”），并能及時地改變產品以滿足市場需求。FMS兼有加工制造和部分生產管理兩種功能因此能綜合地提高生產效益。FMS的工藝范圍正在不斷擴大，可以包括毛坯制造飛機械加工、裝配和質量檢驗等。投入使用的FMS，大都用于切削加工，也有用于沖壓和焊接的。本課件是可編輯的正常PPT課件0.3數控技術發(fā)展趨勢（1）柔性制造單元。柔性制造單元是由一臺或數臺數控機床或加工中心構成的加工單元，該單元根據需要可以自動更換刀具和夾具，加工不同的工件。柔性制造單元適合加工形狀復雜、工序簡單飛工時較長飛批量小的零件。該單元有較大的設備柔性，但人員和加工柔性低。柔性制造是指在計算機支持下能適應加工對象變化的制造系統(tǒng)。柔性制造系統(tǒng)有以下三種類型：（2）柔性制造系統(tǒng)。柔性制造系統(tǒng)是以數控機床或加工中心為基礎，配以物料傳送裝置組成的生產系統(tǒng)。該系統(tǒng)由電子計算機實現自動控制，能在不停機的情況下，滿足多品種的加工。柔性制造系統(tǒng)適合加工形狀復雜、工序多飛批量大的零件。其加工和物料傳送柔性大，但人員柔性仍然較低。本課件是可編輯的正常PPT課件0.3數控技術發(fā)展趨勢（3）柔性自動生產線。柔性自動生產線是把多臺可以調整的機床（多為專用機床）連接起來，配以自動運送裝置組成的生產線。該生產線可以加工批量較大的不同規(guī)格零件。柔性程度低的柔性自動生產線，在性能上接近大批量生產用的自動生產線；柔性程度高的柔性自動生產線則接近于小批量、多品種生產用的柔性制造系統(tǒng)。本課件是可編輯的正常PPT課件0.3數控技術發(fā)展趨勢（1）加工設備。加工設備主要采用加工中心和數控車床，前者用于加工箱體類和板類零件，后者則用于加工軸類和盤類零件。中、大批量少品種生產中所用的FMS，常采用可更換主軸箱的加工中心以獲得更高的生產效率。（2）儲存和搬運。儲存和搬運系統(tǒng)搬運的物料有毛坯、工件、刀具、夾具、檢具和切屑等；儲存物料的方法有平面布置的托盤庫，也有儲存量較大的衍道式立體倉庫。2.系統(tǒng)組成本課件是可編輯的正常PPT課件0.3數控技術發(fā)展趨勢毛坯一般先由工人裝入托盤上的夾具中并儲存在自動倉庫中的特定區(qū)域內，然后由自動搬運系統(tǒng)根據物料管理計算機的指令送到指定的工位。固定軌道式臺車和傳送滾道適用于按工藝順序排列設備的FMS，自動引導臺車搬送物料的順序則與設備排列位置無關，具有較大靈活性。工業(yè)機器人可在有限的范圍內為1~4臺機床輸送和裝卸工件對于較大的工件常利用托盤自動交換裝置（automatedpalletchanger,APC）來傳送，也可采用在軌道上行走的機器人，同時完成工件的傳送和裝卸。磨損了的刀具可以逐個從刀庫中取出更換也可由備用的子刀庫取代裝滿待換刀具的刀庫。車床卡盤的卡爪飛特種夾具和專用加工中心的主軸箱也可以自動更換。切屑運送和處理系統(tǒng)是保證FMS連續(xù)正常工作的必要條件一般根據切屑的形狀飛排除量和處理要求來選擇經濟的結構方案。本課件是可編輯的正常PPT課件0.3數控技術發(fā)展趨勢（3）信息控制。FMS信息控制系統(tǒng)的結構組成形式很多，但一般多采用群控方式的遞階系統(tǒng)。第一級為各個工藝設備的計算機數控裝置，實現各加工過程的控制；第二級為群控計算機，負責把來自第三級計算機的生產計劃和數控指令等信息，分配給第一級中有關設備的數控裝置，同時把它們的運轉狀況信息上報給上級計算機；第三級是FMS的主計算機（控制計算機），其功能是制訂生產作業(yè)計劃，實施FMS運行狀態(tài)的管理及各種數據的管理；第四級是全廠的管理計算機。性能完善的軟件是實現FMS功能的基礎除支持計算機工作的系統(tǒng)軟件外，數量更多的是根據使用要求和用戶經驗所發(fā)展的專門應用軟件，大體上包括控制軟件（控制機床、物料儲運系統(tǒng)、檢驗裝置和監(jiān)視系統(tǒng)）、計劃管理軟件（調度管理、質量管理、庫存管理、工裝管理等）和數據管理軟件（仿真、檢索和各種數據庫）等。為保證FMS的連續(xù)自動運轉，須對刀具和切削過程進行監(jiān)視，可能采用的方法有：測量機床主軸電機輸出的電流功率，或主軸的扭矩；利用傳感器拾取刀具破裂的信號；利用接觸測頭直接測量刀具的刀刃尺寸或工件加工面尺寸的變化；累積計算刀具的切削時間以進行刀具壽命管理。此外，還可利用接觸測頭來測量機床熱變形和工件安裝誤差，并據此對其進行補償。本課件是可編輯的正常PPT課件一方面是與計算機輔助設計和輔助制造系統(tǒng)相結合，利用原有產品系列的典型工藝資料，組合設計不同模塊，構成各種不同形式的具有物料流和信息流的模塊化柔性系統(tǒng)；另一方面是實現從產品決策、產品設計、生產到銷售的整個生產過程自動化特別是管理層次自動化的計算機集成制造系統(tǒng)。在這個大系統(tǒng)中，柔性制造系統(tǒng)只是它的一個組成部分。（1）（2）（3）04計算機集成制造系統(tǒng)模塊化的柔性制造系統(tǒng)決策0.3數控技術發(fā)展趨勢3.發(fā)展趨勢本課件是可編輯的正常PPT課件0.3數控技術發(fā)展趨勢（1）模塊化的柔性制造系統(tǒng)為了保證系統(tǒng)工作的可靠性和經濟性，可將其主要組成部分標準化和模塊化。加工件的輸送模塊，有感應線導軌小車輸送和有軌小車輸送；刀具的輸送和調換模塊，有刀具交換機器人和與工件共用輸送小車的刀盒輸送方式等。利用不同的模塊組合構成不同形式的具有物料流和信息流的柔性制造系統(tǒng)，自動地完成不同要求的全部加工過程。（2）計算機集成制造系統(tǒng)計算機集成制造系統(tǒng)（computerintegratedmanufacturingsystem,CIMS）CIMS的主要特征是集成化與智能化。集成化即自動化的廣度它把系統(tǒng)的空間擴展到市場、產品設計、加工制造、檢驗、銷售和為用戶服務等全部過程·智能化即自動化的深度，不僅包含物料流的自動化，還包括信息流的自動化。本課件是可編輯的正常PPT課件（3）決策決策層是企業(yè)的領導機構通過管理信息系統(tǒng)掌握并連接各部門的信息。生產活動的信息源來自生產對象——產品的訂貨。根據用戶對產品功能的要求，CAD（計算機輔助設計）系統(tǒng)提供有關產品的全部信息和數據。產品原始數據是企業(yè)生產活動初始的信息源，所以，智能化的CAD系統(tǒng)是CIMS的基礎。CAPP(computeraidedprocessplaning，計算機輔助工藝過程設計）系統(tǒng)不僅要編制工藝規(guī)程，設計工夾量具，確定工時和工序費用，還要與CAM（計算機輔助制造）系統(tǒng)連接，為數控機床提供工藝數據為生產計劃、作業(yè)調度、質量管理和成本核算提供數據并將諸如制造可能性和成本等信息反饋至CAD系統(tǒng)，生產計劃與控制系統(tǒng)是全廠的生產指揮樞紐。為使生產有條不紊地進行必須相應建立生產數據采集系統(tǒng)以此構成一個能反映生產過程真實情況的信息反饋系統(tǒng)。0.3數控技術發(fā)展趨勢本課件是可編輯的正常PPT課件0.3數控技術發(fā)展趨勢（1）加工設備。加工設備主要采用加工中心和數控車床，前者用于加工箱體類和板類零件，后者則用于加工軸類和盤類零件。中、大批量少品種生產中所用的FMS，常采用可更換主軸箱的加工中心以獲得更高的生產效率。（2）儲存和搬運。儲存和搬運系統(tǒng)搬運的物料有毛坯、工件、刀具、夾具、檢具和切屑等；儲存物料的方法有平面布置的托盤庫，也有儲存量較大的衍道式立體倉庫。2.系統(tǒng)組成本課件是可編輯的正常PPT課件0.3數控技術發(fā)展趨勢0.3.3CIMS概述1.概念計算機集成制造系統(tǒng)（CIMS）是隨著計算機輔助設計與制造的發(fā)展而產生的。它是在信息技術自動化技術與制造的基礎上通過計算機技術把分散在產品設計制造過程中各種孤立的自動化子系統(tǒng)有機地集成起來形成適用于多品種飛小批量生產實現整體效益的集成化和智能化制造系統(tǒng)?，F代集成制造系統(tǒng)（contemporaryintegratedmanufacturingsystem）將信息技術、現代管理技術和制造技術相結合，并應用于企業(yè)全生命周期各個階段，通過信息集成、過程優(yōu)化及資源優(yōu)化實現物流、信息流、價值流的集成和優(yōu)化運行，達到人（組織及管理λ經營和技術三要素的集成，以加強企業(yè)新產品開發(fā)的T、Q、C、S、E，從而提高企業(yè)的市場應變能力和競爭力。本課件是可編輯的正常PPT課件集成化數字化／虛擬化網絡化從當前的企業(yè)內部的信息集成發(fā)展到過程集成（以并行工程為代表），并正在步入實現企業(yè)間集成的階段（以敏捷制造為代表）。從產品的數字化設計開始，發(fā)展到產品全生命周期中各類活動、設備及實體的數字化。從基于局域網發(fā)展到基于Internet/Intranet/Extranet的分布網絡制造，以支持全球制造策略的實現。（1）（2）（3）0.3數控技術發(fā)展趨勢2.發(fā)展趨勢本課件是可編輯的正常PPT課件柔性化

智能化綠色化

正積極研究發(fā)展企業(yè)間的動態(tài)聯(lián)盟技術、敏捷設計生產技術、柔性可重組機器技術等以實現敏捷制造。制造系統(tǒng)在柔性化和集成化的基礎上進一步發(fā)展與延伸，引入各類人工智能技術和智能控制技術，實現具有自律、分布、智能、仿生、敏捷、分形等特點的新一代制造系統(tǒng)。包括綠色制造、環(huán)境意識的設計與制造、生態(tài)工廠、清潔化生產等。是全球可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略在制造業(yè)中的體現，是擺在現代制造業(yè)面前的一個嶄新的課題。（4）（5）（6）0.3數控技術發(fā)展趨勢本課件是可編輯的正常PPT課件謝謝觀看THANKS本課件是可編輯的正常PPT課件項目1數控車床

本課件是可編輯的正常PPT課件數控車床又稱計算機數字控制車床（CNC機床），是目前國內使用量最大，覆蓋面最廣的一種數控機床約占數控機床總數的25%。數控機床是集機械、電氣、液壓、氣動、微電子和信息等多項技術為一體的機電一體化產品是機械制造設備中具有高精度、高效率、高自動化和高柔性化等優(yōu)點的工作母機。數控機床的技術水平高低及其在金屬切削加工機床產量和總擁有量的百分比是衡量一個國家國民經濟發(fā)展和工業(yè)制造整體水平的重要標志之一。

數控車床是數控機床的主要品種之一，它在數控機床中占有非常重要的位置，幾十年來一直受到世界各國的普遍重視并迅猛發(fā)展。數控車床、車削中心是一種高精度、高效率的自動化機床。它具有廣泛的加工工藝性能，可加工直線圓柱、斜線圓柱、圓弧和各種螺紋，同時具有直線插補、圓弧插補各種補償功能，并在復雜零件的批量生產中發(fā)揮了良好的經濟效果。本課件是可編輯的正常PPT課件任務1數控車床的基礎知識目錄任務2數控車床傳動系統(tǒng)及典型結構任務3計算機數控裝置任務4數控系統(tǒng)的插補原理和數據處理任務5數控車床程序編制礎本課件是可編輯的正常PPT課件數控車床的基礎知識任務1本課件是可編輯的正常PPT課件任務1數控車床的基礎知識（1）（2）掌握數控車床的組成、布局及特點。了解數控車床的分類。1.1技能目標本課件是可編輯的正常PPT課件數控車床主軸箱、機械式轉塔刀架、刀架滑板、尾座、床身、防護罩的安裝位置。數控車床加工零件的特點及適用范圍。（1）1.2知識要點任務1數控車床的基礎知識（2）數控車床布局的要求。（3）數控車床的不同分類。（4）本課件是可編輯的正常PPT課件1.3知識準備任務1數控車床的基礎知識數控車床的組成及特點數控車床的分類數控車床的加工對象數控車床的布局1.3.11.3.21.3.31.3.4本課件是可編輯的正常PPT課件任務1數控車床的基礎知識1.數控車床的組成從機械結構上看，數控車床還沒有脫離普通車床的結構形式即由床身、主軸箱、刀架、進給系統(tǒng)飛液壓、冷卻、潤滑系統(tǒng)等部分組成。與普通車床所不同的是數控車床的進給系統(tǒng)與普通車床有質的區(qū)別，它沒有傳統(tǒng)的走刀箱、溜板箱和掛輪架而是直接用伺服電動機通過滾珠絲杠驅動刀塔，實現進給運動，因而大大簡化了進給系統(tǒng)的結構。由于要實現CNC（計算機數字控制），因此，數控車床要有CNC裝置電器控制和CRT操作面板，為了適應右手操作習慣，主軸箱布置在左上部，圖1-1所示為TND360（國內編號為CK6136）數控車床的外形與組成部件。本課件是可編輯的正常PPT課件任務1數控車床的基礎知識本課件是可編輯的正常PPT課件任務1數控車床的基礎知識（1）主軸箱（床頭箱）。主軸箱固定在床身的最左邊，在數控操作面板之后。主軸箱中的主軸上通過卡盤等夾具裝夾工件。主軸箱的功能是支撐主軸并傳動主軸使主軸帶動工件按照規(guī)定的轉速旋轉，以實現機床的主運動。（2）機械式轉塔刀架。機械式轉塔刀架安裝在機床的刀架滑板上在它上面可安裝8把刀具，加工時可實現自動換刀。刀架的作用是裝夾車刀、孔加工刀具及螺紋刀具，并在加工時能準確、迅速選擇刀具。本課件是可編輯的正常PPT課件任務1數控車床的基礎知識（3）刀架滑板。刀架滑板由縱向（Z向）滑板和橫向（X向）滑板組成?？v向滑板安裝在床身導軌上，沿床身實現縱向（Z向）運動；橫向滑板安裝在縱向滑板上，沿縱向滑板上的導軌實現橫向（X向）運動。刀架滑板的作用是實現安裝在其上的刀具在加工中實現縱向進給和橫向進給運動。（4）尾座。尾座安裝在床身導軌上，并沿導軌可進行縱向移動調整位置。尾座的作用是安裝頂尖支撐工件，在加工中起輔助支承作用。（5）床身。床身固定在機床底座上，是機床的基本支承件，在床身上安裝著車床的各主要部件。床身的作用是支撐各主要部件，并使它們在工作時保持準確的相對位置。本課件是可編輯的正常PPT課件任務1數控車床的基礎知識（6）底座。底座是車床的基礎，用于支承機床的各部件連接電氣柜支撐防護罩和安裝排屑裝置。（7）防護罩。防護罩安裝在機床底座上，用于加工時保護操作者的安全和保護環(huán)境的清潔。（8）機床的液壓傳動系統(tǒng)。機床液壓傳動系統(tǒng)實現機床上的一些輔助運動，主要是實現機床主軸的變速、尾座套筒的移動及工件自動夾緊機構的動作。（9）機床潤滑系統(tǒng)。機床潤滑系統(tǒng)為機床運動部件間提供潤滑和冷卻。本課件是可編輯的正常PPT課件任務1數控車床的基礎知識（10）機床切削液系統(tǒng)。機床切削液系統(tǒng)為機床在加工中提供充足的切削液，滿足切削加工的要求。（11）機床的電氣控制系統(tǒng)。機床的電氣控制系統(tǒng)主要由數控系統(tǒng)（包括數控裝置、伺服系統(tǒng)及可編程控制器）、機床的強電氣控制系統(tǒng)組成。機床電氣控制系統(tǒng)完成對機床的自動控制。本課件是可編輯的正常PPT課件（6）底座。底座是車床的基礎，用于支承機床的各部件連接電氣柜支撐防護罩和安裝排屑裝置。（7）防護罩。防護罩安裝在機床底座上，用于加工時保護操作者的安全和保護環(huán)境的清潔。（8）機床的液壓傳動系統(tǒng)。機床液壓傳動系統(tǒng)實現機床上的一些輔助運動，主要是實現機床主軸的變速、尾座套筒的移動及工件自動夾緊機構的動作。（9）機床潤滑系統(tǒng)。機床潤滑系統(tǒng)為機床運動部件間提供潤滑和冷卻。（10）機床切削液系統(tǒng)。機床切削液系統(tǒng)為機床在加工中提供充足的切削液，滿足切削加工的要求。（11）機床的電氣控制系統(tǒng)。機床的電氣控制系統(tǒng)主要由數控系統(tǒng)（包括數控裝置、伺服系統(tǒng)及可編程控制器）、機床的強電氣控制系統(tǒng)組成。機床電氣控制系統(tǒng)完成對機床的自動控制。任務1數控車床的基礎知識本課件是可編輯的正常PPT課件任務1數控車床的基礎知識數控車床一般用來加工出各種形狀不同的軸類或盤類回轉體零件。它能自動完成內外圓柱面、圓錐面、成型回轉表面及螺紋面等的切削加工所以數控車床特別適合加工形狀復雜的軸類或盤類零件。數控車床具有加工靈活、通用性強、能適應產品的品種和規(guī)格頻繁變化等特點。數控車床加工零件的尺寸精度可達IT5~IT6，表面粗糙度可達1.6μm以下，是目前使用較為廣泛的數控機床。2.數控車床的特點本課件是可編輯的正常PPT課件數控車床按主軸的配置形式分類臥式數控車床立式數控車床按數控系統(tǒng)控制的軸數分類兩軸控制四軸控制按數控系統(tǒng)的功能分類經濟型數控車床全功能型數控車床車削中心FMC車床任務1數控車床的基礎知識本課件是可編輯的正常PPT課件任務1數控車床的基礎知識（1）臥式數控車床，即主軸軸線處于水平位置的數控車床。（2）立式數控車床，即主軸軸線處于垂直位置的數控車床。具有兩根主軸的車床稱為雙軸臥式數控車床或雙軸立式數控車床。1.按主軸的配置形式分類本課件是可編輯的正常PPT課件任務1數控車床的基礎知識數控車床按數控系統(tǒng)控制的軸數可分為以下2種。（1）兩軸控制的數控車床，即機床上只有一個回轉刀架，可實現兩坐標軸控制。（2）四軸控制的數控車床，即機床上有兩個獨立的回轉刀架，可實現四坐標軸控制。2.按數控系統(tǒng)控制的軸數分類本課件是可編輯的正常PPT課件任務1數控車床的基礎知識數控車床按數控系統(tǒng)的功能可分為以下4種。（1）經濟型數控車床。如圖1-2所示，經濟型數控車床一般是在普通車床基礎上進行改進設計的，采用步進電動機驅動的開環(huán)伺服系統(tǒng)。此類車床結構簡單價格低廉但無刀尖圓弧半徑自動補償和恒線速切削等功能。3.按數控系統(tǒng)的功能分類本課件是可編輯的正常PPT課件任務1數控車床的基礎知識（2）全功能型數控車床。全功能型數控車床如圖1-1所示。一般采用閉環(huán)或半閉環(huán)控制系統(tǒng)，具有高剛度、高精度和高效率等特點。本課件是可編輯的正常PPT課件任務1數控車床的基礎知識（3）車削中心。車削中心是以全功能型數控車床為主體，并配置刀庫、換刀裝置、分度裝置、銳削動力頭和機械子等，實現多王序的復合加工的機床。在工件一次裝夾后，它可完成FMC回轉類零件的車、鏡、鉆、佼、攻螺紋等多種加工工序，其功能全面，但價格較高。（4）FMC車床。FMC車床實際上是一個由數控車床、機器人等構成的柔性加工單元。它能實現工件搬運、裝卸的自動化和加工調整準備的自動化，如圖1-3所示。對于車削中心或柔性制造單元，還需增加其他的附加坐標軸來滿足機床的功能。目前我國使用較多的是中、小規(guī)格的兩坐標連續(xù)控制的數控車床。本課件是可編輯的正常PPT課件由于數控車床的剛性好，制造和對刀精度高，以及能方便和精確地進行人工補償甚至自動補償，所以它能夠加工尺寸精度要求高的零件。在有些場合可以以車代磨。此外，由于數控車削時刀具運動是通過高精度插補運算和伺服驅動來實現的，再加上機床的剛性好和制造精度高，所以它能加工對母線直線度、圓度、圓柱度要求高的零件。數控車床的加工對象表面粗糙度好的回轉體零件輪廓形狀復雜的零件帶一些特殊類型螺紋的零件超精密、超低表面粗糙度的零件任務1數控車床的基礎知識本課件是可編輯的正常PPT課件任務1數控車床的基礎知識數控車床能加工出表面粗糙度較好的回轉體零件，如圖1-4所示。這是因為數控機床不僅剛性好、制造精度高，還具有恒線速度切削功能。在材質、精車留量和刀具已定的情況下，表面粗糙度取決于進給速度和切削速度。使用數控車床的恒線速度切削功能，就可選用最佳線速度來切削端面，這樣切出的端面粗糙度既小又一致。數控車床還適合車削各部位表面粗糙度要求不同的零件。粗糙度小的部位可以用減小進給速度的方法來達到，而這在傳統(tǒng)車床上是做不到的。1.表面粗糙度好的回轉體零件本課件是可編輯的正常PPT課件任務1數控車床的基礎知識數控車床具有圓弧插補功能，所以可直接使用圓弧指令來加工圓弧輪廓，如圖1-5所示。數控車床也可加工由任意平面曲線所組成的輪廓回轉零件，既能加工可用方程描述的曲線，也能加工列表曲線。如果說車削圓柱零件和圓錐零件既可選用傳統(tǒng)車床也可選用數控車床，那么車削復雜轉體零件就只能使用數控車床。2.輪廓形狀復雜的零件本課件是可編輯的正常PPT課件任務1數控車床的基礎知識傳統(tǒng)車床所能切削的螺紋相當有限，它只能加工等節(jié)距的直、錐面，公、英制螺紋，而且一臺車床只限定加工若干種節(jié)距。數控車床不但能加工任何等節(jié)距直飛錐面，公、英制和端面螺紋而且能加工增節(jié)距、減節(jié)距，以及要求等節(jié)距、變節(jié)距之間平滑過渡的螺紋。數控車床加工螺紋時主軸轉向不必像傳統(tǒng)車床那樣交替變換，它可以一刀又一刀不停頓地循環(huán)，直至完成，所以數控車床車削螺紋的效率很高。數控車床還配有精密螺紋切削功能，再加上一般采用硬質合金成型刀片，以及可以使用較高的轉速，所以車削出來的螺紋精度高，表面粗糙度小?？梢哉f，包括絲杠在內的螺紋零件很適合于在數控車床上加工，如圖1-6所示。3.帶一些特殊類型螺紋的零件本課件是可編輯的正常PPT課件任務1數控車床的基礎知識磁盤、錄像機磁頭、激光打印機的多面反射體、復印機的回轉鼓照相機等光學設備的透鏡及其模具，以及隱形眼鏡等要求超高的輪廓精度和超低的表面粗糙度值，它們適合在高精度、高功能的數控車床上加工，例如，以往很難加工的散光用的塑料透鏡，現在也可以用數控車床來加工。超精密加工的輪廓精度可達到0.1μm，表面粗糙度可達0.02μm。超精度車削零件的材質以前主要是金屬，現已擴大到塑料和陶瓷。4.超精密、超低表面粗糙度的零件本課件是可編輯的正常PPT課件數控車床布局形式受到工件尺寸、工件質量及其形狀、機床生產率、機床精度、操縱方便的運行要求和安全與環(huán)境保護的要求的影響。隨著工件尺寸、質量和形狀的變化，數控車床的布局可有臥式車床、端面車床、單柱立式車床、雙柱立式車床和龍門移動式立式車床的變化任務1數控車床的基礎知識本課件是可編輯的正常PPT課件數控臥式車床的布局形式在臥式數控機床的布局中，數控車床的主軸、尾座等部件相對床身的布局形式與普通車床基本一致，但刀架和導軌的布局形式有很大變化，直接影響著數控車床的使用性能及機床的結構和外觀。考慮到機床和刀具的調整、工件的裝卸、機床操作的方便性及機床的加工精度，并且還考慮到排屑性和抗震性，導軌宜采用傾斜式。其中，以斜床身（斜導軌）一平滑板式為最佳臥式車床布局形式。此外，出于對安全的要求和環(huán)境的保護，數控車床上都設有封閉的防護裝置，將機床加工區(qū)全部封閉起來。任務1數控車床的基礎知識本課件是可編輯的正常PPT課件1.4.1任務目標（1）認識數控車床的分類。（2）了解數控車床的布局。（3）掌握數控車床加工對象。1.4.2工具儀器和設備（1）數控車床（臥式、立式）、數控車削中心。（2）數控車床加工的產品。1.4.3實驗內容（1）能夠判別數控車床的類型。（2）數控車床的組成部分安裝的位置。（3）數控車床加工對象。任務1數控車床的基礎知識本課件是可編輯的正常PPT課件數控車床傳動系統(tǒng)及典型結構任務2本課件是可編輯的正常PPT課件2.1技能目標任務2

數控車床傳動系統(tǒng)及典型結構理解數控車床的主運動的傳遞。能夠掌握數控車床的進給傳動系統(tǒng)及裝置的組成及工作原理。（1）（2）了解尾座的結構及工作原理。（3）掌握刀盤運動及傳動裝置的組成及工作原理。

（4）本課件是可編輯的正常PPT課件2.2知識要點任務2

數控車床傳動系統(tǒng)及典型結構主傳動系統(tǒng)工作原理。（1）進給傳動系統(tǒng)工作原理。（2）刀盤運動工作原理。（3）本課件是可編輯的正常PPT課件2.3知識準備主傳動系統(tǒng)及裝置進給傳動系統(tǒng)及裝置滾珠絲杠螺母副導軌2.3.12.3.22.3.32.3.4刀盤運動及傳動裝置2.3.5尾座2.3.6在數控車床上有3種運動傳動系統(tǒng)分別是數控車床的主運動傳動系統(tǒng)、進給運動傳動系統(tǒng)和輔助運動傳動系統(tǒng)每種傳動系統(tǒng)的組成和特點各不相同它們一起組成了數控車床的傳動系統(tǒng)。任務2

數控車床傳動系統(tǒng)及典型結構本課件是可編輯的正常PPT課件2.3.1主傳動系統(tǒng)及裝置任務2

數控車床傳動系統(tǒng)及典型結構數控車床主運動要求速度在一定范圍內可調有足夠的驅動功率，主軸回轉軸心線的位置準確穩(wěn)定，并有足夠的剛性與抗振性。數控車床的主軸變速是按照加工程序指令自動進行的。為了確保機床主傳動的精度，降低噪聲，減小振動，主傳動鏈要盡可能縮短；為了保證滿足不同的加工工藝要求并能獲得最佳切削速度主傳動系統(tǒng)應能元級地大范圍變速·為了保證端面加工的生產率和加工質量，還應能實現恒切削速度控制。主軸應能配合其他構件實現工件自動裝夾。下面以TND360為例，介紹數控車床上常見的主傳動系統(tǒng)。1.主傳動系統(tǒng)本課件是可編輯的正常PPT課件任務2

數控車床傳動系統(tǒng)及典型結構本課件是可編輯的正常PPT課件任務2

數控車床傳動系統(tǒng)及典型結構如圖1-9所示的TND360數控臥式車床的傳動系統(tǒng)圖中主運動傳動由主軸直流伺服電動機（27kW）驅動，經齒數為27/48同步齒形帶傳動到主軸箱中的軸I上。再經軸I上雙聯(lián)滑移齒輪，經齒輪副84/60或29/86傳遞到軸II（即主軸），使主軸獲得高（800~3150r/min）、低（7~800r/min）兩擋轉速范圍。在各轉速范圍內由主軸伺服電動機驅動實現元級變速調速。主軸箱內部省去了大部分齒輪傳動變速機構因此減小了齒輪傳動對主軸精度的影響，并且維修方便，振動小。同時，主軸的運動經過齒輪副60/60傳遞到軸E上，由軸E經聯(lián)軸器驅動圓光柵。圓光柵將主軸的轉速信號轉變?yōu)殡娦盘査突財悼匮b置，一方面實現主軸調速用的數字反饋，另一方面可用于進給運動的控制，如實現車削螺紋：主軸每轉1轉進給軸Z軸或X軸移動一個導程。本課件是可編輯的正常PPT課件任務2

數控車床傳動系統(tǒng)及典型結構數控車床主軸箱是一個比較復雜的傳動部件。圖1-10所示為TND360數控車床的主軸箱展開圖，該圖是沿軸Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ的軸線剖開后展開的。2.主軸箱結構介紹本課件是可編輯的正常PPT課件任務2

數控車床傳動系統(tǒng)及典型結構（1）主軸電動機。主軸電動機是采用直流主軸伺服電動機無級調速由安裝在主電動機尾部的測速發(fā)電機實現速度反饋。額定轉速為2000r/min最高轉速為4000r/min,最低轉速為35r/min0主電動機轉速通過電動機軸上的齒數為27的同步齒形帶輪，經同步齒形帶將運動傳到主軸箱的軸Ⅰ上。（2）變速軸。變速軸（軸Ⅰ）是花鍵軸，左端裝有齒數為48的同步齒形帶輪，接受來自主電動機的運動。軸上花鍵部分安裝有一雙聯(lián)滑移齒輪，齒輪齒數分別為29（模數m=2mm）和84（模數m=2.5mm）。29齒輪工作時，主軸運轉在低速區(qū)；84齒輪工作時，主軸運轉在高速區(qū)。雙聯(lián)滑移齒輪為分體組合形式上面裝有撥叉軸承撥叉軸承隔離齒輪與撥叉的運動。雙聯(lián)滑移齒輪由液壓缸帶動撥叉驅動在軸I上軸向移動，分別實現齒輪副29/86、84/60的晴合完成主軸的變速。變速軸靠近帶輪的一端是球軸承支承，外圈固定；另一端由長圓柱滾子軸承支承，外圈在箱體上不固定，以提高軸的剛度和減小熱變形的影響。本課件是可編輯的正常PPT課件任務2

數控車床傳動系統(tǒng)及典型結構（3）主軸組件。數控機床的主軸是一個空心的階梯軸，主軸的內孔是用于通過長的棒料及卸下頂尖時穿過鋼棒也可用于通過氣動、電動及液壓夾緊裝置的機構。主軸前端采用短圓錐法蘭盤式結構，用電動及液壓夾緊裝置的機構。主軸前端采用短圓錐法蘭盤式結構，用于定位安裝卡盤和撥盤。主軸安裝在兩個支承上這種主軸轉速較高要求的剛性也較高。所以前、后支承都用角接觸球軸承（可以承受徑向力和軸向力）。前支承有三個一組的軸承，前面兩個大口朝外朝主軸前端，接觸角為25o；后面一個大口朝里，接觸角為14o。在前軸承和軸承的內圈之間留有間隙，裝配時加壓消隙，使軸承預緊，縱向切削力由前面兩個軸承承受，故其接觸角較大，同時也減少了主軸的懸伸量，并且前支承在箱體上軸向固定。后支承為兩個角接觸球軸承，小口相對，接觸角皆為14o。這兩個軸承用于共同擔負支承的徑向載荷縱向載荷由前支承軸承承擔故后軸承的外圈軸向不固定，這使得主軸在熱變形時，后支承可沿軸向微量移動，減小熱變形的影響。本課件是可編輯的正常PPT課件任務2

數控車床傳動系統(tǒng)及典型結構主軸軸承都屬超輕型前、后軸承都由軸承廠配好成套供應裝配時元須修理飛調整。軸承精度等級相當于我國的C級。主軸軸承對主軸的運動精度及剛度影響很大，主軸軸承應在元間隙（或少量過盈）條件下進行運轉，軸承中的間隙和過盈量直接影響到機床的加工精度。因此主軸軸承間隙必須在適當的狀態(tài)下這就要進行間隙和過盈量調整。該軸的調整方法是：旋緊主軸尾部螺母，使其壓緊托架，由托架壓緊后支承的軸承，并壓緊主軸上的齒輪（齒數為60），推動齒輪（齒數為86），壓緊前支承軸承到軸肩上，從而達到調整前飛后軸承間隙和過盈量的目的。最后旋緊調整螺母的鎖緊螺釘。主軸軸承采用油脂潤滑迷宮式密封主軸材料為16MnCr5前端的短圓錐面、法蘭盤端面，以及裝前、后軸承和齒輪的軸頸和前孔皆洋硬至55HRC，滲碳深1mm。與主軸前、后軸承相配合的軸頸公差都為h4。主軸上裝有兩個圓柱齒輪，齒數為86（模數m=2.5mm）和60（模數m=2mm）。當86齒輪工作時，使主軸工作在低速區(qū)；當60齒輪工作時使得主軸工作在高速區(qū)。齒輪的最高線速度為9.9m/s，精度為6級，材料是16MnCr5，滲碳深0.3mm，淬硬至60HRC。本課件是可編輯的正常PPT課件任務2

數控車床傳動系統(tǒng)及典型結構（4）檢測軸。檢測軸是階梯軸，通過兩個球軸承支承在軸承套中。它的一端裝有齒數為60的齒輪齒輪的材料為夾布膠木。另一端通過聯(lián)軸器轉動圓光柵齒輪與主軸上的齒數為60的齒輪相啃合，將主軸運動傳到圓光柵上。圓光柵每轉一圈發(fā)出1024個脈沖，該信號送到數控裝置使數控裝置完成對螺紋切削的控制。（5）主軸箱。主軸箱的作用是支撐主軸和支承主軸運動的傳動系統(tǒng)，主軸箱材料為灰鑄鐵。主軸箱使用底部定位面在床身左端定位并用螺釘緊固。本課件是可編輯的正常PPT課件1.縱向進給運動及傳動裝置任務2

數控車床傳動系統(tǒng)及典型結構進給運動傳動是指機床上驅動刀架實現縱向（Z向）和橫向（X向）運動的進給傳動。工件最后的尺寸精度和輪廓精度都直接受進給運動的傳動精度、靈敏度和穩(wěn)定性的影響，為此，數控車床的進給傳動系統(tǒng)應充分注意減小摩擦力，提高傳動精度和剛度消除傳動間隙及減小運動件的慣量等。在TND360數控車床上，各軸都由直流伺服電動機直接驅動。（1）縱向進給運動傳動?？v向進給運動傳動由Z向直流伺服電動機經過安全聯(lián)軸器直接驅動滾珠絲杠螺母副從而帶動機床上的縱向滑板實現縱向運動。2.3.2進給傳動系統(tǒng)及裝置本課件是可編輯的正常PPT課件任務2

數控車床傳動系統(tǒng)及典型結構（2）縱向進給運動傳動裝置。如圖1-11所示，縱向直流伺服電動機，經安全聯(lián)軸器直接驅動滾珠絲杠螺母副，帶動縱向滑板沿床身上的縱向導軌運動。直流伺服電動機由尾部的旋轉變壓器和測速發(fā)電機進行位置反饋和速度反饋縱向進給的最小脈沖是0.001mm。這樣構成的伺服系統(tǒng)為半閉環(huán)伺服系統(tǒng)。I放大圖為無鍵錐環(huán)連接結構0元鍵錐環(huán)是相互配合的錐環(huán)，如擰緊螺釘緊壓環(huán)即壓緊錐環(huán)使內環(huán)的內孔收縮外環(huán)的外圓脹大，靠摩擦力連接軸和孔錐環(huán)的對數可根據所傳遞的轉矩進行選擇。這種結構不需要開鍵槽，避免了傳動間隙。本課件是可編輯的正常PPT課件任務2

數控車床傳動系統(tǒng)及典型結構本課件是可編輯的正常PPT課件任務2

數控車床傳動系統(tǒng)及典型結構安全聯(lián)軸器的作用是在進給過程中當進給力過大或滑板移動過載時為了避免整個運動傳動機構的零件損壞安全聯(lián)軸器動作終止運動的傳遞其原理如圖1-12所示。 在正常情況下，運動由聯(lián)軸器傳遞到滾珠絲杠上，當出現過載時滾珠絲杠上的扭矩增大，這時通過安全聯(lián)軸器端面上的三角齒傳遞的扭矩也隨之增大導致端面三角齒處的軸向力超過彈簧的壓力于是便將聯(lián)軸器的右半部分推開這時連接的左半部分和中間環(huán)節(jié)繼續(xù)旋轉，而右半部分卻不能被帶動，所以在兩者之間產生打滑現象，將傳動鏈斷開，因此令傳動機構不致因過載而損壞。機床允許的最大進給力取決于彈簧的彈力。擰動彈簧的調整螺母可以調整彈簧的彈力。在機床上采用了無觸點磁傳感器監(jiān)測安全聯(lián)軸器的右半部分的工作狀況，當右半部分產生滑移時，傳感器產生過載報警信號，通過機床可編程序控制器令進給系統(tǒng)制動并將此狀態(tài)信號送到數控裝置，由數控裝置發(fā)出報警指示。1.縱向進給運動及傳動裝置本課件是可編輯的正常PPT課件任務2

數控車床傳動系統(tǒng)及典型結構在圖1-11中，安全聯(lián)軸器由件4至件9組成。件4與件5之間由矩形齒相連件5與件6之間由三角形齒相連（參見A-A剖視圖）。半聯(lián)軸器件6上用螺栓裝有一組鋼片件7，鋼片件7的形狀像摩擦離合器的內片，中心部分是花鍵孔。鋼片件7與套件9的外圓上的花鍵部分相配合，件6的轉動能通過件7傳遞至件9，并且件6和件7一起能沿件9進行軸向相對移動。件9通過無鍵錐環(huán)與滾珠絲杠相連。碟形彈簧件8使件6緊緊地靠在件5上。如果進給力過大會讓件5件6之間的三角形齒產生的軸向力超過碟形彈簧件8的彈力，使件6右移，元觸點磁開關發(fā)出監(jiān)控信號給數控裝置，使機床停機，直到消除過載因素后才能繼續(xù)運行。 滾珠絲杠螺母副在數控車床采用了外循環(huán)式滾珠絲杠螺母。絲杠的導程為10mm，精度為3級，由于縱向絲杠較長，絲杠軸的兩端采用了預拉伸支承形式。絲杠的支承軸承為組合軸承。本課件是可編輯的正常PPT課件2.橫向進給運動及傳動裝置任務2

數控車床傳動系統(tǒng)及典型結構（1）橫向進給運動傳動。橫向進給運動傳動是由橫向直流伺服電動機通過齒數為24/24同步齒形帶輪，經安全聯(lián)軸器驅動滾珠絲杠螺母副，使橫向滑板實現橫向進給運動。（2）橫向進給運動傳動裝置。橫向滑板通過導軌安裝在縱向滑板的上面，做橫向進給運動。橫向滑板的傳動系統(tǒng)與縱向滑板傳動系統(tǒng)相類似，但由于橫向電機的安裝，所以在安全聯(lián)軸器和直流伺服電動機之間增加了精密同步齒形帶傳動，使機床的橫向尺寸減小。2.3.3滾珠絲杠螺母副本課件是可編輯的正常PPT課件任務2

數控車床傳動系統(tǒng)及典型結構滾珠絲杠螺母副是回轉運動與直線運動相互轉換的傳動裝置，它是利用螺旋面的升角使旋轉運動變?yōu)橹本€運動，是數控機床的絲杠螺母副最常見的一種形式。滾珠絲杠螺母副的結構原理示意圖如圖1-13所示。1.滾珠絲杠螺母副的工作原理與特點本課件是可編輯的正常PPT課件任務2

數控車床傳動系統(tǒng)及典型結構在絲杠和螺母上都加工有半圓弧形的螺旋槽把它們套裝在一起形成了滾珠的螺旋滾道。螺母上有滾珠回路管道將螺旋滾道的兩端連接在一起構成封閉的循環(huán)滾道，在滾道內裝滿滾珠。當絲杠旋轉時，滾珠在滾道內既自傳又沿滾道循環(huán)轉動，從而迫使螺母（或絲杠）軸向移動。滾珠絲杠螺母副是滾動摩擦它的特點是：摩擦損失小，傳動效率高，可達90%~96%。采用雙螺母預緊后，可以很好地消除間隙，提高了傳動剛度。摩擦阻力小，動靜摩擦力之差極小，能保證運動平穩(wěn)，不易產生低速爬行現象。磨損小、壽命長、精度保持性好。不能自鎖，有可逆性，即能將旋轉運動轉換為直線運動，或將直線運動轉換為旋轉運動。因此絲杠立式使用時應增加制動裝置。運動速度受一定限制，傳動速度過高時，滾珠在其回路管道內易產生卡珠現象。本課件是可編輯的正常PPT課件2.滾珠的循環(huán)方式滾珠絲杠螺母副的滾珠循環(huán)方式常用的有兩種：滾珠在循環(huán)過程中有時與絲杠脫離接觸的稱為外循環(huán)，始終與絲杠保持接觸的稱內循環(huán)。圖1-14（a）所示為插管式，它用彎管作為返回管道，這種形式結構工藝性好，但管道突出螺母體外，徑向尺寸較大。圖1-14（b）所示為螺旋槽式，它是在螺母外圓上銳出螺旋槽，槽的兩端鉆出通孔并與螺紋滾道相切形成返回通道。這種形式的結構比插管式的結構徑向尺寸小但制造較為復雜任務2

數控車床傳動系統(tǒng)及典型結構（1）外循環(huán)。滾珠在返回過程中與絲杠脫離接觸的為外循環(huán)。外循環(huán)多用螺旋槽式和插管式，如圖1-14所示。本課件是可編輯的正常PPT課件任務2

數控車床傳動系統(tǒng)及典型結構（2）內循環(huán)。內循環(huán)均采用反向器實現滾珠循環(huán)，如圖1-15所示。在螺母的側孔中裝有圓柱凸鍵反向器反向器上銳有S形回珠槽將相鄰螺紋滾道連接起來，滾珠從螺紋滾道進入反向器，借助反向器迫使?jié)L珠越過絲杠牙頂進入相鄰滾道，實現循環(huán)。一般一個螺母上裝有2~4個反向器，反向器沿螺母圓周均布。這種結構徑向尺寸緊湊，剛性好，且不易磨損，因返程滾道短，不易發(fā)生滾珠堵塞摩擦損失小。但反向器結構復雜，制造困難，且不能用于多頭螺紋傳動。本課件是可編輯的正常PPT課件任務2

數控車床傳動系統(tǒng)及典型結構3.滾珠絲杠的支承數控機床的進給系統(tǒng)要獲得較高的傳動剛度，除了加強滾珠絲杠副本身的剛度外，滾珠絲杠的正確安裝及支承結構的剛度也是非常重要的因素。如為了減少受力后的變形，螺母座應有加強肋，以增大螺母座與機床的接觸面積并要連接可靠。由于滾珠絲杠所承受的主要是軸向載荷，它的徑向載荷主要是臥式絲杠的自重常采用高剛度的推力軸承以提高滾珠絲杠的軸向承載能力。本課件是可編輯的正常PPT課件任務2

數控車床傳動系統(tǒng)及典型結構常用的滾珠絲杠的支承方式如圖1-16所示。（1）一端裝推力軸承。如圖1-16（a）所示，這種安裝方式的承載能力小，軸向剛度低，只適用于行程小的短絲杠。（2）一端裝推力軸承，另一端裝向心球軸承。如圖1-16（b）所示，這種安裝方式用于絲杠較長的情況，當熱變形造成絲杠伸長時其一端固定另一端能做微量的軸向浮動。為減少絲杠熱變形的影響，推力軸承的安裝位置應遠離電機熱源和絲杠工作時的常用段。（3）兩端裝推力軸承。如圖1-16（c）所示，將推力軸承安裝在滾珠絲杠的兩端，并施加預緊力，有助于提高絲杠的軸向剛度，但此種安裝方式對熱變形較為敏感。（4）兩端裝推力軸承及向心球軸承。如圖1-16（d）所示，為了提高剛度，絲杠兩端均采用雙重支承并施加預緊。這種方式可使絲杠的熱變形轉化為推力軸承的預緊，但設計時要注意提高推力軸承的承載力和支架剛度。本課件是可編輯的正常PPT課件任務2

數控車床傳動系統(tǒng)及典型結構另外有一種滾珠絲杠專用軸承如圖1-17所示。這是一種特殊的向心推力滾珠軸承，它的軸向承載能力很大其接觸角加大到60o，增加了滾珠數目并相應減小了滾珠直徑，它的軸向剛度比一般推力軸承高兩倍以上，啟動力矩小，使用也很方便，裝配時只要用螺母和端蓋將內外環(huán)壓緊，就能獲得出廠時已經調好的預緊力。本課件是可編輯的正常PPT課件任務2

數控車床傳動系統(tǒng)及典型結構4.軸向間隙的調整滾珠絲杠的傳動間隙是軸向間隙。軸向間隙通常是指絲杠和螺母元相對轉動時，絲杠和螺母之間的最大軸向竄動量。除了結構本身所有的游隙之外，還包括施加軸向載荷后產生彈性變形所造成的軸向竄動量。為了保證反向傳動精度和軸向剛度必須消除軸向間隙。通常采用預緊方法來消除軸向間隙用預緊方法消除間隙時應注意，預加載荷能夠有效地減少彈性變形所帶來的軸向位移但預緊力不應過大，過大的預緊載荷將增加摩擦力，使傳動效率降低，縮短絲杠的使用壽命。一般需要經過多次調整才能保證機床在適當的軸向載荷下既消除間隙又能靈活轉動。預緊的方法有多種最普遍和最常用的是雙螺母結構。其原理是使兩個螺母產生軸向位移（相離或靠近），使兩個滾珠螺母中的滾珠分別貼緊在螺旋滾道的兩個相反的側面上，以消除它們之間的間隙和施加預緊力。常用的雙螺母消除間隙的方法有三種：墊片調隙式、螺紋調隙式和齒差調隙式。本課件是可編輯的正常PPT課件任務2

數控車床傳動系統(tǒng)及典型結構（1）墊片調隙式。如圖1-18所示，在螺母處放入一墊片調整墊片厚度使左右兩個螺母產生方向相反的位移，則兩個螺母中的滾珠分別緊貼在螺旋滾道的兩個相反的側面上，即可消除間隙和產生預緊力。這種方法結構簡單，剛性好，但調整不便，滾道有磨損時不能隨時消除間隙和進行預緊調整精度不高僅適用于一般精度的數控機床。本課件是可編輯的正常PPT課件任務2

數控車床傳動系統(tǒng)及典型結構（2）螺紋調隙式。如圖1-19所示，左螺母外端有凸緣，右螺母右端加工有螺紋，用兩個螺母把墊片壓在螺母座上左、右螺母通過平鍵和螺母座連接使螺母在螺母座內可以軸向滑移而不能相對轉動。調整時擰緊左螺母使右螺母向右滑動這就改變了兩螺母的間距，即可消除間隙并產生預緊力然后將右螺母鎖緊。這種調整方法的優(yōu)點是簡單緊湊，工作可靠，調整方便，應用較廣，缺點是調整預緊量不能控制。本課件是可編輯的正常PPT課件任務2

數控車床傳動系統(tǒng)及典型結構（3）齒差調隙式。

本課件是可編輯的正常PPT課件機床上的運動部件都是沿著它的床身、立柱、橫梁等零件上的導軌而運動。導軌的作用概括為導向和支承作用它是數控機床的基本結構之一。數控機床的加工精度和使用壽命在很大程度上取決于機床導軌的質月量。目前數控機床使用的導軌主要有3種：貼塑滑動導軌、滾動導軌和靜壓導軌。任務2

數控車床傳動系統(tǒng)及典型結構2.3.4導軌本課件是可編輯的正常PPT課件1.數控機床對導軌的要求（1

）有一定的導向精度。導向精度是指機床的運動部件沿導軌移動時的直線性（對直線運動導軌）或真圓性（對圓運動導軌）及它與有關基面之間的相互位置的準確性。（2）有良好的精度保持性。精度保持性是指導軌能否長期保持原始精度