第一章 数控加工概述

《数控加工技术》课程授课教师：王全景院系：机电工程学院机制教研室电话：[phone]E-mai:[e-mail]道虽迩，不行不至；事虽小，不为不成。——《荀子·修身》播种行为就收获习惯，播种习惯就收获性格，播种性格就收获命运。社会急需的数控加工人才类型：1）机床操作2）工艺设计与编程，维修3）机床操作、工艺设计与编程、维修及数控改造、管理金领银领蓝领后一页前一页回主页《数控加工技术》课程《数控加工技术》课程教学大纲《数控加工技术》课程教学设计一栏表《数控加工技术》课程学习指南《数控加工技术》课程教学进度表后一页前一页回主页《数控加工技术》课程总体内容第一章数控加工概述第二章数控机床加工程序的编制第三章计算机数控（CNC）系统第四章数控机床的伺服系统及位置检测第五章数控机床的机械结构箱体类零件复杂曲面，异形件如何加工出来？平面轮廓加工空间曲面零件加工孔系加工轴类零件加工如何加工？如何加工出来？认知认识数控机床及数控加工卧式数控车床立式数控车床立式数控铣床立柱电气柜主轴箱主轴控制面板工作台冷却液箱床身卧式数控铣床龙门数控铣床立式加工中心卧式数控加工中心动梁式龙门数控铣床五面体龙门数控铣床工作台回转的立式五轴加工中心系统基本轴：X、Y、Z轴回转轴：C轴（360度）A轴（30-120度）系统基本轴：X、Y、Z轴回转轴：C轴（360度）B轴（+/-90度）主轴回转和主轴回转的立式五轴加工中心多功能卧式镗铣加工中心C轴（一般为±90度回转）B轴（0-360度回转）并联数控机床电火花线切割机床第一章数控加工概述基本要求：掌握数控加工相关的基本概念；数控机床的基本组成、工作原理、特点、分类及应用范围。了解数控技术与数控加工技术的现状和发展趋势。重点与难点：数控机床的组成、工作原理、分类及应用范围第一节数控机床的产生与发展（了解）第二节数控加工的原理（重点）第三节数控机床的组成、特点及应用范围（重点）第四节数控机床的分类（重点）第五节典型数控系统介绍（了解）3、时间—194719521958197021世纪第一节数控机床的产生与发展数字控制技术：简称数控（NumericalControl,NC）用数字化信号进行控制的一种自动化加工技术。数控机床：利用数控技术，按照事先编好的的程序实现动作的机床。1、原因—社会生产发展（军备竞赛的产物）2、目的—解决单件、中小批量精密复杂零件的加工问题第1代数控机床：1952年～1959年采用电子管元件构成的专用数控装置（NC）。第2代数控机床：从1959年开始采用晶体管电路的NC系统。第3代数控机床：从1965年开始采用小、中规模集成电路的NC系统。硬线数控（NC）计算机数控（CNC）4、数控机床的发展历程第一节数控机床的产生与发展第4代数控机床：从1970年开始采用大规模集成电路的小型通用电子计算机控制的系统（CNC）。第5代数控机床：从1974年开始采用微型计算机控制的系统（MNC）。第6代数控机床：1990年第六代--基于PC（国外称为PC-BASED）。1990年后,高速加工，纳米制造。数控加工的概念MV4VACYCLESTARTFEEDHOLDEDITAUTOMDIJOGHANDLEZERORETURNMODE0%100%200%FEEDRATEOVERRIDE10%25%50%100%RAPIDOVERRIDE112TURRETINDEX234567891011SLOWFASTEMERGENCYSTOPFANUC10MPOWERONOFFONGPAXYZQBIJKRCFDHL#MST/EOBUVWSpE?@@,[]()*PAGECURSORSHIFT789456123-0+=CANRESETSTARTCALCINPUTNC/PCAUXX00.0000Y00.0000Z00.0000XZX1X10X1000ONOFFDRYRUNSINGLEBLOCKMACHINELOCKOPTIONALSTOPBLOCKDELETEX+X-Z-JOYSTICKZ+ONOFFSPINDLEORIGINXZ0%100%130%SPINDLELOAD0%100%130%AXISLOADXZODIDCLAMPDIRECTIONOFFONMEMORYPROTECT数控加工是根据被加工零件的图样和工艺要求，编制成以代码表示的程序输入到机床的数控装置或控制计算机中，以控制工件和工具的相对运动，使之加工出合格零件的方法。第二节数控加工的原理数控加工的全过程?根据加工零件图样选择使用什么数控机床?1342数控加工工艺过程分析数控加工的全过程刀具和夹具的选择数控加工的全过程数控工序卡片刀具卡片编制工艺文件数控加工的全过程O0001N005G54S400M03T02N010G00X4.Y3.5N015G43H01Z.1N020M08N025G01Z-.25F3.5N030G00Z.1..程序编制数控加工的全过程输入程序到数控机床任务完成了吗？？？数控加工的全过程首件试切，程序检查，加工程序的优化数控加工的全过程修改后程序保存任务完成了吗？？？数控加工的全过程接通(CNC电源)断开循环启动进给保持回零报警ⅣZYX润滑控制器主轴准备好电源跳步单段空运行锁定选择停01急停机床复位程序保护进给速率修调1002030405060708090100110120130140150＋Y＋Z＋X－Y－Z－X编辑自动MDI手动机床手轮快速回零纸带示教方式选择XYZⅣ手轮轴选择110100手轮轴倍率FANUC手动轴选择手摇脉冲发生器图XK5025型数控铣床操作面板原理:通过把数字化了的刀具移动轨迹信息（通常指CNC加工程序），传入数控机床的数控装置，经过译码、运算，指挥执行机构（伺服电机带动的主轴和工作台）控制刀具与工件相对运动，从而加工出符合编程设计要求的零件。第二节数控加工的原理微型计算机机床本体数控系统工艺处理编制工件加工程序加工好的零件零件图0112数控装置区别：数控机床是按输入的程序自动加工零件，传统的加工要由工人手工操作来加工零件工艺分析工序卡数控加工程序零件图思考题：数控加工与传统加工的比较有什么不同？伺服驱动机床零点第三节数控机床的组成、特点及应用数控程序输入装置输出装置计算机数控装置(CNC装置)PLC速度控制单元主轴控制主轴电机机床主体伺服电机位置检测反馈程序载体输入输出CNC装置伺服系统及检测装置§1.3.1数控机床的组成第三节数控机床的组成、特点及应用机床本体强电控制装置§1.3.1数控机床的组成数控装置输入/输出装置伺服系统和检测装置程序载体机床本体强电控制装置CK7815数控车床CHANGCHENG转位刀架防护门尾座主轴机械操作面板数控面板数控柜光电读带机床体防护门转位刀架主轴机械操作面板数控面板数控柜光电读带机床体尾座§1.3.1数控机床的组成CK9300数控车床的组成电气开关、接触器、继电器等低压电器Z轴行程开关Z轴行程电机主轴电机X轴步进电机控制板卡主机显示器键盘打印口机床操作面板§1.3.1数控机床的组成TIANJIN中德培训中心刀库主轴X轴Y轴Z轴操作显示单元机械手1、加工精度2、定位精度3、重复定位精度4、分辨率和脉冲当量5、可控轴数与联动轴数思考题：数控机床的主要技术指标？？？？？如何回答？§1.3.2数控机床的特点1)数控加工的优点数控机床价格较贵，加工成本高，提高了起始阶段的投资。技术复杂，增加了电子设备的维护，维修困难。对工艺和编程要求较高，加工中难以调整，对操作人员的技术水平要求高。2)数控加工的不足之处对加工对象改型的适应性强（柔性好）加工精度高能加工复杂型面生产效率高减轻操作者劳动强度（劳动条件好）有利于生产管理现代化易于建立计算机通信网络航空业汽车工业模具制造零件制造§1.3.3数控机床的应用2、结构复杂，精度要求较高的零件3、需要频繁改型的零件4、价格昂贵、不允许报废的零件•5、要求精密复制的零件1、多品种小批量生产的零件10100200综合费用专用机床通用机床数控机床零件批量零件批量数零件复杂程度专用机床通用机床数控机床6、需要最短生产周期的急需零件7、需要100％检验的零件§1.3.3数控加工的应用第四节数控机床的分类§1.4.1按工艺用途分类1.切削机床类。如数控车床、铣床、镗床、钻床和加工中心等。2.成型机床类。如数控冲压机、弯管机、折弯机等。3.特种加工机床类。如数控电火花、线切割、激光加工机床等。4.其它机床类。如数控等离子切割、火焰切割、点焊机、三坐标测量机等。1.点位控制数控机床点位控制钻孔加工示意图工件刀具第四节数控机床的分类§1.4.2按运动方式分类特点？直线控制切削加工示意图2.直线控制数控机床第四节数控机床的分类§1.4.2按运动方式分类特点？3.轮廓控制数控机床（数控铣床、加工中心等）工件刀具轮廓控制数控机床的加工示意图第四节数控机床的分类§1.4.2按运动方式分类特点？§1.4.3按控制方式分类第四节数控机床的分类螺母步进电机功率放大环形分配CNC丝杠滑板（工作台）1.开环伺服系统数控机床特点？§1.4.3按控制方式分类第四节数控机床的分类螺母丝杠伺服放大器CNC比较器反馈信号指令信号直线位移测量装置滑板（工作台）伺服电机2.闭环伺服系统数控机床特点？§1.4.3按控制方式分类第四节数控机床的分类螺母丝杠滑板（工作台）伺服放大器CNC比较器角位移测量装置反馈信号指令信号伺服电机丝杠螺母伺服电机滑板(工作台)角位移测量装置伺服放大器比较器CNC指令信号反馈信号3.半闭环伺服系统数控机床特点？功能低档中档高档分辨率（μm）1010.1进给速度（m/min）8～1515～2415～100，甚至更高驱动进给类型开环半闭环或闭环的直流或交流伺服系统联动轴数（轴）2～32～43～5以上通信功能一般无RS-232或DNC接口可有MAP通信接口①，有联网能力显示功能LED或简单的CRT较齐全的CRT显示②还有三维图形显示内装PLC无有有强功能的PLC主CPU8位、16位32位以上或32位以上的多CPU注:①MAP—ManufacturingAutomationProtocol制造自动化协议②较齐全的CRT显示是指具有字符、图形、人机对话、自诊断等功能的显示。§1.4.4按数控系统的性能水平分类第四节数控机床的分类§1.5.1FANUC公司的主要数控系统第五节典型的数控系统简介FANUC高可靠性的PowerMate0系列01普及型CNC0-D系列02全功能型的0-C系列03高性能／价格比的0i系列04CNC16i／18i／21i系列05FANUC数控系统（显示器及操作面板）FANUC系列150iB型数控装置§1.5.2SIEMENS公司的主要数控系统1．SINUMERIK802S/C2．SINUMERIK802D4．SINUMERIK840D3．SINUMERIK810D第五节典型的数控系统简介价格性能802S802C802D810D840D高性价比普及型高性能型经济型SINUMERIK802S系统最多控制3个步进电机轴+1个伺服主轴或变频器，连接STEPDRIVE步进驱动来驱动步进电机；SINUMERIK802C系统最多控制3个模拟伺服进给轴+1个模拟伺服主轴或变频器，连接SIMODRIVE611U来驱动伺服电机；SINUMERIK802D系统最多可控制5个NC轴和1个PLC轴（5个NC轴可以是4个进给轴+1个数字/模拟主轴或3个进给轴+2个数字/模拟主轴）。§1.5.2SIEMENS公司的主要数控系统SINUMERIK840D是高性能型控制系统，最大控制轴可扩展到31个，适用于功能复杂的加工中心等高档机床。SINUMERIK810D/840D结构相似，810D是普及型控制系统，最大控制4个进给轴+2个主轴，适用于中、小型机床。§1.5.2SIEMENS公司的主要数控系统§1.5.3华中数控系统配置了嵌入式PC机的经济型数控系统配置了通用PC机的经济型数控系统高性能数控系统华中数控世纪星系列小博士系列02华中I型系列