数控机床 第二章 数控机床概述

数控机床第二章数控机床概述第一节概述一、数控机床的产生解决复杂、精密、单件小批量及多变零件的加工问题1952年第一台数控机床二、数控机床的定义数控机床是一种综合应用计算机技术、自动控制精密测量和机械设计等方面最新成果而发展起来的一种典型机电一体化产品。数控机床是通过电子计算机或专用电子计算装置对数字化信息进行处理而实现自动控制的机床。数控机床是一个装有程序控制系统的机床，可以逻辑地处理用编码指令形式规定的程序。三、数控机床加工原理在坐标系中由数控装置执行工件加工程序，通过数控装置的插补，即“数据点的密化”，向各坐标轴输出一系列脉冲，控制刀具沿各坐标轴移动相应的位移，并达到要求的位置和速度，从而加工出所需要的工件形状。第二节数控机床组成一、数控机床组成机床本体，即数控机床的机械结构部分，主要包括主轴、床身和立柱导轨及进给传动等。数控装置，机床控制核心，通常为一台通用或专用微机，由输入装置、控制运算器和输出装置等构成。伺服系统，即数控机床的执行机构，以移动部件位置和速度作为控制量，包括驱动和执行两部分。其它辅助装置，电器、液压、气动、冷却、排屑、润滑、储运、对刀、编程等。控制介质，将零件加工信息传送到数控装置的信息载体。如穿孔带、磁带、磁盘等。二、通用机床机械结构存在问题刚性和抗振性差。传动部件惯量大。传动副摩擦及间隙大。三、数控机床机械结构特点数控机床采用高性能主轴及伺服传动系统，使得机械传动结构大为简化，传动链大为缩短，甚至向零传动发展。（电主轴，直线电机）数控机床机械结构具有较高的刚度、阻尼精度，较好的耐磨性和较小的热变形。数控机床大量采用滚珠丝杆副、直线滚动导轨副等高效传动部件，减少摩擦，提高传动精度。第三节数控机床分类一、按工艺用途分类金属切削类数控机床：数控车、铣、钻、磨及加工中心等。加工中心即为可自动换刀的数控机床，可以实现工序集中，从而提高加工质量和生产率。金属成形类数控机床：数控折弯机、数控冲床、数控弯管机等。数控特种加工机床：数控线切割机，数控电火花机，数控激光切割机等。其它类型数控机床：如数控三坐标测量机，工业机器人等。二、按控制运动的方式分类1.点位控制数控机床：只控制移动部件的终点位置，对运动过程中的轨迹没有严格要求，在移动过程中不进行加工。如数控坐标镗床、数控钻床、数控冲床、数控折弯机等。2.直线控制数控机床：不仅要控制移动部件的终点位置，还要控制两点间移动的速度和轨迹，移动过程中进行加工，通常轨迹为平行机床坐标轴的直线。如简易数控车床、镗铣床等。3.轮廓控制数控机床：能同时对两个或两个以上的坐标轴进行连续控制。即不仅控制移动部件的起点和终点，而且控制整个加工过程中每点的速度与位置，从而加工出任意形状的曲线或曲面类复杂零件。如数控车床、铣床、加工中心等。三、按伺服系统分类分类依据：机床是否带检测反馈元件及其检测位置1.开环伺服数控机床：机床没有检测反馈装置，数控装置发出的信号是单向的。由于对移动部件的实际位移无检测反馈，系统精度得不到补偿，位移精度主要决定于系统有关零部件制造精度，因此精度较低。结构简单、成本低、调整维修方便。适合于精度、速度要求不高场合，如简易数控机床、小型工作台、快丝线切割机、绘图机等。常用功率步进电机作为执行机构，移动部件速度与位移由输入脉冲的频率与数量决定。2.闭环伺服数控机床：机床最终执行部件上安装有检测反馈装置，将检测到的实际位置反馈到数控装置中，与指令位置进行比较后用差值进行控制，直至差值为零。实现移动部件高位置精度和高运行速度控制。稳定性相对较差，系统调试困难适合于精度、速度要求高，精密、大型数控机床。3.半闭环伺服数控机床：机床中间传动元件上安装有检测反馈装置，将检测到的实际位置反馈到数控装置中，与指令位置进行比较后用差值进行控制，直至差值为零。实现移动部件较高位置精度和高运行速度控制。检测装置结构简单，安装方便，系统稳定性较好，调试方便。应用广泛。四、按机床性能分类1.低挡经济型数控机床：根据实际使用要求，合理简化系统，降低产品成本。一般采用单处理器主控单元，开环步进电机伺服驱动，精度较低，快移速度小于10m/min。2.中挡数控机床：采用多处理器(主从)控制，半闭环交直流伺服系统，精度较高，快移速度大于10m/min，一般达约20m/min。3.高挡数控机床：采用闭环交直流伺服系统，精度高，快移速度一般达约100m/min。具备三维图形显示等功能。控制轴数进一步扩展。高速电主轴及直线电机应用。第四节数控机床主要技术性能参数及其对性能的影响数控车床(CK××××)最大加工直径最大加工长度主轴孔径主电机功率主轴转速范围(无级)*快进速度(G0)*进给速度范围*最小设定单位(X=1/2Z)*定位精度*重复定位精度*平均反向间隙*刀架工位数*刀架换刀时间*刀架重复定位精度*机床工作精度电源规格机床外形尺寸机床重量数控铣床或加工中心（XK××××）工作台台面尺寸工作行程(XYZ)主轴锥孔规格主电机功率主轴转速范围(无级)*快进速度(G0)*进给速度范围*最小设定单位*定位精度*重复定位精度*平均反向间隙*刀库容量*换刀时间(刀—刀屑—屑)*最大铣刀直径*工作台最大承载*工作台T型槽机床工作精度*电源规格机床外形尺寸机床重量轴加速度(高速铣1g——2g)*