第一章 数控机床概述

1、第一章 数控机床概述第一节 数控机床简介一、数控机床的产生1、产生的原因a、机床向自动化、专门化的方向发展，但是生产品种有限、样机的生产仍在用手工或普通机床上制造、特别是一些由曲线、曲面组成的复杂零件，仍只能借助划线和样板用手工方法来加工。b、航空、航天技术发展、精度要求高，难加工材料（如合金），形状复杂。2、数控机床的出现：从1949年开始研究，到1952年开发的数控铣床（MIT直线插补）。3、结论、数控的出现：主要是为了解决那些批量不大，精度要求高，形状复杂的零件自动化生产而产生的。二、数控机床的特点1、特点：适应性强、加工精度高、加工生产率高、良好的经济效益。2、适用范围a、用通用机床加

2、工时，要求设计制造复杂的专用夹具或需很长调整时间的零件。b、小批量生产（100件以下）的零件。c、轮廓形状复杂，加工精度要求高或必须用数字方法决定的复杂曲线、曲面零件。d、要求精密复制的零件。e、预备多次改型设计的零件。f、铝、镗、铰、锟、攻丝及铣削工序联合进行的零件，如箱体零件。g、价值高的零件，如飞机大梁等零件。第二节 数控机床的控制原理和组成一、数控机床的控制原理1、数控：它是一种系统，它能译解一套以某种符号形式预先记录的指令，使所控制的机床执行这些指令，然后监控执行的结果，以保持要求的精度和功能。2、数控机床：（把机床的各种操作，操作要求和控制的尺寸都用数字的形式表示出来，把这些数字通

3、过信息载体，通过计算机的运算，发出各种指令）用数字信息进行控制的机床。二、数控机床的组成1、输入：数控程序是数控机床自动加工零件的工作指令。2、数控装置：硬件：数控装置软件：数控装置系统软件：包括管理软件和控制软件所组成，管理软件系指零件加工程序的输入、输出、系统的显示功能和诊断，控制软件则包括译码处理、刀具补偿、插补运算、位置控制和速度控制。3、伺服驱动系统：包括伺服控制线路、功率放大线路和伺服电机等执行装置，它接收计算机数控装置发来的各种动作命令，驱动受控设备运动。4、机床的机械部件。主运动部件、进给运动执行部件拖板及传动部件和床身主柱等支承部件。此外还有冷却、润滑、排屑、转位和夹紧等辅助

4、装置。第三节 数控机床的分类一、按数控机床的加工功能分类1、点位控制数控机床如数控冲床、钻床等，用于加工平面内的孔系，对于运动轨迹没有任何要求。2、直线控制数控机床、两点之间移动的轨迹为一条直线，如铣床。3、轮廓控制系统能够对两个或两个以上的运动坐标的位移及速度进行连续相关的控制，使合成的平面或空间的运动轨迹能满足同样的要求。a、平面轮廓加工数控机床如图1-2所示b、空间轮廓加工的数控机床1°在三坐标控制两坐标联动的机床上，用“行切法”进行加工，即2如图1-3所示，球头铣刀，每次y进给，XZ联动2°三坐标联动加工：SS为一空间曲线，如图1-4所示。3°四坐标联动加

5、工：图1-5所示，XYZ及摆动5°五坐标联动加工：如图1-6所示，三个直线坐标，两个圆周坐标。二、按伺服系统的控制方式分类1、开环控制：如图1-7所示，不带位置检测元件。2、闭环控制3、半闭环控制：图1-8b，区别在于检测反馈信号不是来自工作台，而是来自与电机相联系的测量元件。三、按所用数控装置类型分类1、硬线数控机床：使用硬线数控装置。2、计算机数控机床：软线数控装置。第四节 数控技术及数控机床的发展及其技术水平一、概述（一）数控装置主CPU：16位和32位，新的CPU64位，时钟频率：16MHZ，20MHZ，32MHZ（二）进给伺服驱动系统1、永磁同步交流伺服电机逐渐取代了直流伺

6、服电机，提高了电机的可靠性。2、组成伺服驱动电路的位置，速度和电流控制的环节部分实现数字化。3、采用高速和高分辨率的位置检测装置。4、实现丝杆螺距误差补偿。（三）程序编制1、圆形编程，语言编程2、在线编程3、选择最佳工艺参数4、故障诊断5、可编程控制器6、机床的主机如主轴部件做在电机转子上，无级调速，低磨擦阻力的滚珠丝杠螺母付。三、柔性制造单元和柔性制造系统1、柔性制造单元：FMC，由加工中心（MC）与自动交换工件（AW、APC）的装置所组成不同时数控系统还增加了自动检测与工况自动监控等功能。图1-11所示。2、柔性制造系统a、特征具有多台制造设备，物流系统（可进行没有固定加工顺序和无节拍的随机制造），多次控制和管理。b、组成：包括：加工、物流、信息流三个子系统