1、第1章 數(shù)控技術(shù)概述與數(shù)控機(jī)床,瀘州職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機(jī)電系,緒論 1.1 數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生 1.2 數(shù)控加工的概念 1.3 數(shù)控機(jī)床的組成 1.4 數(shù)控機(jī)床的分類 1.5 數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì) 1.6 典型的數(shù)控機(jī)床 1.7 數(shù)控機(jī)床認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí),第1章 數(shù)控技術(shù)概述與數(shù)控機(jī)床,第1章 數(shù)控技術(shù)概述與數(shù)控機(jī)床,緒論,數(shù)控人才與就業(yè),畢業(yè)生就業(yè)與數(shù)控加工有關(guān)的工作崗位：,數(shù)控機(jī)床操作,數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)及程序編制,數(shù)控機(jī)床管理與維修,數(shù)控加工生產(chǎn)組織管理,銷售及技術(shù)服務(wù),第1章 數(shù)控技術(shù)概述與數(shù)控機(jī)床,社會(huì)所需的數(shù)控加工技術(shù)人才類型：,數(shù)控機(jī)床操作,數(shù)控工藝設(shè)計(jì)與編程、維修,數(shù)控機(jī)床操作、工藝設(shè)計(jì)與編程、維

2、修及數(shù)控改造、管理,第1章 數(shù)控技術(shù)概述與數(shù)控機(jī)床,本課程學(xué)習(xí)說(shuō)明,本課程學(xué)習(xí)內(nèi)容,數(shù)控加工工藝、手工編程和數(shù)控機(jī)床操作技能。,本課程與其他課程的關(guān)系,學(xué)習(xí)本課程的目的,學(xué)習(xí)本課程的要求,本課程的學(xué)習(xí)進(jìn)程,掌握數(shù)控技術(shù)的基本概念和基本理論，了解數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)和原理，理解典型零件的數(shù)控加工工藝，以理論指導(dǎo)實(shí)踐操作，進(jìn)而熟悉手工編程的方法和技巧，掌握FANUC系統(tǒng)機(jī)床的具體操作。,第1章 數(shù)控技術(shù)概述與數(shù)控機(jī)床,1.1 數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生,數(shù)字控制(Numerically Controlled)簡(jiǎn)稱數(shù)控(NC)，是用數(shù)字信息實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制技術(shù)。 數(shù)字控制機(jī)床(數(shù)控機(jī)床)，是用數(shù)字信息實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)

3、床。,概念,加工中心,第1章 數(shù)控技術(shù)概述與數(shù)控機(jī)床,數(shù)控機(jī)床是一種綜合運(yùn)用了計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制、精密測(cè)量和機(jī)械設(shè)計(jì)等新技術(shù)的機(jī)電一體化的典型產(chǎn)品。它把數(shù)字化了的刀具移動(dòng)軌跡的信息輸入到數(shù)控裝置，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制機(jī)床運(yùn)動(dòng)，加工出所需要的零件。,特征,發(fā)展,自1952年美國(guó)研制出第一臺(tái)數(shù)控銑床起，數(shù)控系統(tǒng)經(jīng)歷了數(shù)控(NC)階段(19521970年)和計(jì)算機(jī)數(shù)控(CNC)階段(1970現(xiàn)在)。,第1章 數(shù)控技術(shù)概述與數(shù)控機(jī)床,現(xiàn)代制造業(yè)的主流設(shè)備，對(duì)發(fā)展國(guó)家經(jīng)濟(jì)有決定性的影響。 現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)工藝水平的重要標(biāo)志，是關(guān)系國(guó)計(jì)民生、國(guó)防尖端建設(shè)的戰(zhàn)略物資。,數(shù)控加工的地位,數(shù)控機(jī)床制造已比較成熟。但與先進(jìn)國(guó)

4、家相比尚有較大的差距。 我國(guó)機(jī)床數(shù)控化率15%，數(shù)控機(jī)床應(yīng)用水平較低。,我國(guó)數(shù)控機(jī)床現(xiàn)狀,第1章 數(shù)控技術(shù)概述與數(shù)控機(jī)床,1.2 數(shù)控加工的概念,一、數(shù)控加工的定義,數(shù)控加工是指在數(shù)控機(jī)床上進(jìn)行自動(dòng)加工零件的一種工藝方法。,第1章 數(shù)控技術(shù)概述與數(shù)控機(jī)床,二、數(shù)控加工的認(rèn)識(shí),數(shù)控車削加工,加工中心加工,第1章 數(shù)控技術(shù)概述與數(shù)控機(jī)床,三、數(shù)控加工的工作原理,數(shù)控加工就是根據(jù)零件圖樣及工藝要求等原始條件，編制零件數(shù)控加工程序，并輸入到數(shù)控機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)，以控制刀具與工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，從而自動(dòng)完成零件的加工。,第1章 數(shù)控技術(shù)概述與數(shù)控機(jī)床,四、數(shù)控加工的過(guò)程,制 定 工 藝,分 析 零 件,工 藝

5、 分 析,數(shù) 控 編 程,程 序 傳 輸,程 序 校 驗(yàn),數(shù)控加工步驟詳細(xì)框圖,第1章 數(shù)控技術(shù)概述與數(shù)控機(jī)床,五、數(shù)控加工的特點(diǎn),1.適應(yīng)性強(qiáng)，適合加工單件或中小批量復(fù)雜工件,2.加工精度高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定,3.自動(dòng)化程度高，勞動(dòng)強(qiáng)度低,4.生產(chǎn)效率高,5.良好的經(jīng)濟(jì)效益,6.有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化,第1章 數(shù)控技術(shù)概述與數(shù)控機(jī)床,六、數(shù)控加工的對(duì)象,平面類零件,精密、復(fù)雜零件,變斜角類零件,模具,結(jié)構(gòu)復(fù)雜的零件,葉片的精加工件,第1章 數(shù)控技術(shù)概述與數(shù)控機(jī)床,多品種、小批量生產(chǎn)的零件,數(shù)控機(jī)床最適合加工具有以下特點(diǎn)的零件,形狀結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的零件,需要頻繁改型的零件(試制件),價(jià)值昂貴不允許報(bào)

6、廢的零件,需要最短周期的急需零件,批量大、精度要求高的零件,第1章 數(shù)控技術(shù)概述與數(shù)控機(jī)床,1.3 數(shù)控機(jī)床的組成,數(shù)控機(jī)床主要由控制介質(zhì)、數(shù)控裝置、伺服系統(tǒng)和機(jī)床本體(測(cè)量裝置)四個(gè)部分組成。,第1章 數(shù)控技術(shù)概述與數(shù)控機(jī)床,一、控制介質(zhì),控制介質(zhì)是記錄零件加工程序的媒介。 輸入/輸出設(shè)備：紙帶閱讀機(jī)、軟盤驅(qū)動(dòng)器及鍵盤（MDI方式）等，還有RS232串行通訊接口；輸出設(shè)備主要有CRT顯示器或點(diǎn)陣式液晶顯示器。,第1章 數(shù)控技術(shù)概述與數(shù)控機(jī)床,二、數(shù)控裝置,數(shù)控裝置是數(shù)控機(jī)床的核心。,數(shù)控系統(tǒng)的操作面板,FANUC系統(tǒng),SIEMENS系統(tǒng),華中HNC系統(tǒng),第1章 數(shù)控技術(shù)概述與數(shù)控機(jī)床,三、伺

7、服系統(tǒng),主要由伺服電動(dòng)機(jī)、驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)和位置檢測(cè)與反饋裝置等組成。,伺服電機(jī),電主軸,位置檢測(cè)裝置,第1章 數(shù)控技術(shù)概述與數(shù)控機(jī)床,四、機(jī)床本體,數(shù)控機(jī)床的本體與普通機(jī)床基本類似，不同之處是數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、剛性好，傳動(dòng)系統(tǒng)采用滾珠絲杠代替普通機(jī)床的絲杠和齒條傳動(dòng)，主軸變速系統(tǒng)簡(jiǎn)化了齒輪箱，普遍采用變頻調(diào)速和伺服控制。 主運(yùn)動(dòng)部件：主軸、進(jìn)給機(jī)構(gòu)等完成切削加工；進(jìn)給運(yùn)動(dòng)部件：工作臺(tái)、刀架； 支撐部件：床身、立柱； 輔助裝置：冷卻、潤(rùn)滑、轉(zhuǎn)位、夾緊、換刀機(jī)械手等,第1章 數(shù)控技術(shù)概述與數(shù)控機(jī)床,數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：,主軸功率大，床身剛度高、抗震性好、熱變形小,采用高效傳動(dòng)件。傳動(dòng)靈活，傳動(dòng)精度高

8、,有刀具自動(dòng)交換系統(tǒng)和管理系統(tǒng),有工件自動(dòng)交換系統(tǒng)以及液壓加緊放松機(jī)構(gòu),有全封閉或半封閉的安全防護(hù)設(shè)施,第1章 數(shù)控技術(shù)概述與數(shù)控機(jī)床,1.4 數(shù)控機(jī)床的分類,一、按數(shù)控機(jī)床加工原理分類,數(shù)控車床,普通數(shù)控機(jī)床,用刀具對(duì)零件進(jìn)行切削加工,特種加工數(shù)控機(jī)床,成形加工數(shù)控機(jī)床,采用電火花原理進(jìn)行加工,通過(guò)物理方法改變工作形狀,數(shù)控銑床,車削中心,加工中心,電火花線切割機(jī),電火花成型機(jī),數(shù)控折彎?rùn)C(jī),數(shù)控沖床,數(shù)控彎管機(jī),第1章 數(shù)控技術(shù)概述與數(shù)控機(jī)床,二、按控制功能分類,點(diǎn)位控制,從一點(diǎn)準(zhǔn)確地快速移動(dòng)下一個(gè)點(diǎn),直線控制,輪廓控制,以給定的速度按直線進(jìn)行切削,按工件的輪廓軌跡進(jìn)行切削,第1章 數(shù)控技術(shù)

9、概述與數(shù)控機(jī)床,三、按進(jìn)給伺服系統(tǒng)類型分類,開環(huán)數(shù)控系統(tǒng),閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng),半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng),采用步進(jìn)電機(jī)，無(wú)位置檢測(cè)元件，對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)不檢測(cè)，無(wú)反饋控制信號(hào)。設(shè)備成本低，調(diào)試方便 。,采用伺服電機(jī)，有位置檢測(cè)元件和位置比較電路。位置測(cè)量裝置安裝 在工作臺(tái)。系統(tǒng)的控制精度高 ，設(shè)備的成本高。,位置檢測(cè)元件不是測(cè)量工作臺(tái)的實(shí)際位置，而是測(cè)量伺服電機(jī)或絲杠端的轉(zhuǎn)角，推算出位移。,第1章 數(shù)控技術(shù)概述與數(shù)控機(jī)床,1.5 數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì),一、數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì),1.高速高精度化,高速化是指數(shù)控機(jī)床高的切削速度和高的進(jìn)給量，有利于提高生產(chǎn)率。 高速加工提高了加工精度，也改善了加工面粗糙度。 高精度是機(jī)床能夠

10、達(dá)到高的分辨率、定位精度和重復(fù)定位精度等。精加工精度已提高到0.1m ，加工精度進(jìn)入了亞微米級(jí)。,第1章 數(shù)控技術(shù)概述與數(shù)控機(jī)床,2.智能化,加工過(guò)程自適應(yīng)控制技術(shù),加工參數(shù)的智能優(yōu)化與選擇,故障自診斷功能,智能化交流伺服驅(qū)動(dòng)裝置,21世紀(jì)的CNC系統(tǒng)將是一個(gè)高度智能化的系統(tǒng)，可在局部或全局實(shí)現(xiàn)加工過(guò)程的自適應(yīng)、自診斷和自調(diào)節(jié)；智能編程、智能監(jiān)控；專家系統(tǒng)可降低對(duì)操作者的要求。,第1章 數(shù)控技術(shù)概述與數(shù)控機(jī)床,3.復(fù)合化,在一臺(tái)機(jī)床上，工件一次裝夾便可完成多工種、多工序的加工，實(shí)現(xiàn)一機(jī)多能，提高生產(chǎn)效率和加工精度。,第1章 數(shù)控技術(shù)概述與數(shù)控機(jī)床,4.網(wǎng)絡(luò)化,現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床的遠(yuǎn)程故障診斷、遠(yuǎn)程狀

11、態(tài)監(jiān)控、遠(yuǎn)程加工信息共享、遠(yuǎn)程操作（危險(xiǎn)環(huán)境的加工） 。,第1章 數(shù)控技術(shù)概述與數(shù)控機(jī)床,5.計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng),滿足柔性制造單元（FMC）、柔性制造系統(tǒng)（FMS）、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）的要求，實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床之間的數(shù)據(jù)通信和直接對(duì)若干臺(tái)數(shù)控機(jī)床進(jìn)行控制。 計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)的發(fā)展可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)機(jī)械制造廠的全盤自動(dòng)化 。,第1章 數(shù)控技術(shù)概述與數(shù)控機(jī)床,二、數(shù)控機(jī)床的使用特點(diǎn),對(duì)技術(shù)人員要求較高,對(duì)夾具和刀具的要求較高,勞動(dòng)條件好,投資大，使用費(fèi)用高,生產(chǎn)準(zhǔn)備工作復(fù)雜,數(shù)控技術(shù)人員除了要有一定的工藝基礎(chǔ)知識(shí)外，還應(yīng)對(duì)數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、工作原理以及程序編制進(jìn)行必備的技術(shù)理論培訓(xùn)和操作訓(xùn)練，

12、并能正確編寫或快速理解程序，對(duì)數(shù)控加工過(guò)程中出現(xiàn)的各種情況做出正確有效的判斷和處理。,維修困難,第1章 數(shù)控技術(shù)概述與數(shù)控機(jī)床,1.6 典型的數(shù)控機(jī)床,數(shù)控銑床,后置刀架數(shù)控車床,經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床,立式數(shù)控車床,車削中心,龍門銑床,立式加工中心,臥式加工中心,5軸加工中心,第1章 數(shù)控技術(shù)概述與數(shù)控機(jī)床,慢走絲線切割機(jī)床,快走絲線切割機(jī)床,電火花成型機(jī)床,激光加工機(jī)床,雙主軸、五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床,小型零件的超精密加工,數(shù)字化仿形加工,第1章 數(shù)控技術(shù)概述與數(shù)控機(jī)床,數(shù)控機(jī)床的發(fā)展,1952年3月，世界上第一臺(tái)三坐標(biāo)數(shù)控銑床試制成功，可作直線插補(bǔ)，由美國(guó)的巴森茲(Parsons)公司和麻省理工學(xué)院(MI

13、T)合作研發(fā)。,1959年，由美國(guó)的克耐杜列克(Keaney & Trecker)首次研制開發(fā)了具有自動(dòng)換刀裝置和回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的加工中心(Machining Center，MC)。,20世紀(jì)60年代末，出現(xiàn)了直接數(shù)控系統(tǒng)(Direct NC,DNC)，由一臺(tái)計(jì)算機(jī)直接管理和控制一群數(shù)控機(jī)床。,1967年，英國(guó)出現(xiàn)了由多臺(tái)數(shù)控機(jī)床連接而成的柔性加工系統(tǒng)，即現(xiàn)在的柔性制造系統(tǒng)(Flexible Manufacturing System，F(xiàn)MS)的前身。,20世紀(jì)末，出現(xiàn)了以數(shù)控機(jī)床為基本加工單元的計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(Computer Integrated Manufacturing System，C

14、IMS)。,20世紀(jì)80年代初，出現(xiàn)了以加工中心或車削中心為主體，配備工件自動(dòng)裝卸和監(jiān)控檢驗(yàn)裝置的柔性制造單元(Flexible Manufacturing Cell，F(xiàn)MC) 。,第1章 數(shù)控技術(shù)概述與數(shù)控機(jī)床,數(shù)控加工零件圖、成品,第1章 數(shù)控技術(shù)概述與數(shù)控機(jī)床,數(shù)控加工框圖,第1章 數(shù)控技術(shù)概述與數(shù)控機(jī)床,數(shù)控加工的對(duì)象,平面類零件,第1章 數(shù)控技術(shù)概述與數(shù)控機(jī)床,數(shù)控加工的對(duì)象,變斜角類零件,第1章 數(shù)控技術(shù)概述與數(shù)控機(jī)床,數(shù)控加工的對(duì)象,精密、復(fù)雜零件,第1章 數(shù)控技術(shù)概述與數(shù)控機(jī)床,數(shù)控加工的對(duì)象,模具,第1章 數(shù)控技術(shù)概述與數(shù)控機(jī)床,數(shù)控加工的對(duì)象,結(jié)構(gòu)復(fù)雜的零件,異形零件,第1章 數(shù)控技術(shù)概述與數(shù)控機(jī)床,數(shù)控加工的對(duì)象,葉片的精加工,第1章 數(shù)控技術(shù)概述與數(shù)控機(jī)床,數(shù)控機(jī)床的組成,交流同步伺服電機(jī),力矩伺服電機(jī),交流同步伺服直線電機(jī),第1章 數(shù)控技術(shù)概述與數(shù)控機(jī)床,數(shù)控機(jī)床的組成,電主軸,第1章 數(shù)控技術(shù)概述與數(shù)控機(jī)床,數(shù)控機(jī)床的組成,位置檢測(cè)裝置,第1章 數(shù)控技