数控机床设备及操作实用教案

1、1工艺工艺(gngy)总结总结 上一讲基础工艺我们了解了如何进行工艺规划和分析的相关基础理论，重点学习了金属切削原理、刀具相关知识以及基准和定位相关知识。 下面我们进入数控机床设备及操作，了解数控机床的一般构成、分类、关键结构，学习一些操作方法，探讨操作技巧，并学习故障(gzhng)排除手册及维护相关知识。第1页/共28页第一页，共28页。2快速问题快速问题(wnt)解决解决 我们(w men)看下面几个图：第2页/共28页第二页，共28页。3概述概述(i sh) 如何实现对机床迅速而准确的操作，对故障进行有效判断是我们(w men)该讲的目的。数控机床的基础知识机械原理的基础知识机床操作故障

2、诊断和消除点检及设备保养第3页/共28页第三页，共28页。4数控机床的发展数控机床的发展(fzhn)简况简况 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(jchng-dinl)的NC系统。 第4代数控机床：从1970年开始采用大规模集成电路(jchng-dinl)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4页/共28页第四页，共28页。5数控机床的组成结构数控机床的组成结

3、构(jigu)及工作原理及工作原理数控机床的组成数控机床的组成控制介质控制介质 数控机床工作时，不需要操作工人直接操纵机床，但机床又必须执行人的意图，这就需要在人与机数控机床工作时，不需要操作工人直接操纵机床，但机床又必须执行人的意图，这就需要在人与机床之间建立床之间建立(jinl)某种联系，这种联系的中间媒介物即称为控制介质。某种联系，这种联系的中间媒介物即称为控制介质。 数控系统数控系统 数控装置是一种控制系统，是数控机床的中心环节。它能自动阅读输入载体上事先给定的数字，并数控装置是一种控制系统，是数控机床的中心环节。它能自动阅读输入载体上事先给定的数字，并将其译码，从而使机床进给并加工零

4、件，数控系统通常由输入装置、控制器、运算器和输出装置将其译码，从而使机床进给并加工零件，数控系统通常由输入装置、控制器、运算器和输出装置4大部分组大部分组成成 。第5页/共28页第五页，共28页。6数控机床数控机床(sh kn j chun)的组成结构及工作原理的组成结构及工作原理数控机床的组成数控机床的组成(z chn)伺服系统伺服系统 伺服系统由伺服驱动电动机和伺服驱动装置组成伺服系统由伺服驱动电动机和伺服驱动装置组成(z chn)，它是数控系统的执行部分。伺服系，它是数控系统的执行部分。伺服系统接受数控系统的指令信息，并按照指令信息的要求带动机床的移动部件运动或使执行部分动作，以加工统接

5、受数控系统的指令信息，并按照指令信息的要求带动机床的移动部件运动或使执行部分动作，以加工出符合要求的工件。每一个脉冲使机床移动部件产生的位移量叫做脉冲当量。目前所使用的数控系统脉冲出符合要求的工件。每一个脉冲使机床移动部件产生的位移量叫做脉冲当量。目前所使用的数控系统脉冲当量通常为当量通常为0.001mm/脉冲。脉冲。辅助控制系统辅助控制系统是介于数控装置和机床机械、液压部件之间的强电控制装置。辅助控制系统辅助控制系统是介于数控装置和机床机械、液压部件之间的强电控制装置。 机床本体机床本体 机床本体是数控机床的主体，由机床的基础大件（如床身、底座）和各运动部件（如工作台、床鞍、机床本体是数控机

6、床的主体，由机床的基础大件（如床身、底座）和各运动部件（如工作台、床鞍、主轴等）所组成主轴等）所组成(z chn)。第6页/共28页第六页，共28页。7数控机床的关键数控机床的关键(gunjin)结构部件结构部件数控机床的关键结构部件伺服系统驱动电机1）步进电动机 2）直流伺服电动机）交流伺服电动机位置检测装置(zhungzh)1）感应同步器2）光栅3）磁栅4）旋转变压器5）脉冲编码器6）测速发电机进给运动传动部件滚珠丝杠螺母副回转运动与直线运动相互转换CRT显示及其接口数控机床通信RS-232接口第7页/共28页第七页，共28页。8数控机床工作数控机床工作(gngzu)原理原理刀具补偿原理刀

7、具补偿原理刀具长度补偿刀具长度补偿长度补偿是用来实现刀尖圆弧中心轨迹与刀架参考点之间的长度补偿是用来实现刀尖圆弧中心轨迹与刀架参考点之间的转换转换 刀具半径补偿刀具半径补偿轮廓加工时要使刀具的中心偏移零件外轮廓表面一个刀具半轮廓加工时要使刀具的中心偏移零件外轮廓表面一个刀具半径值，这个便宜叫做刀具半径补偿径值，这个便宜叫做刀具半径补偿半径补偿三个步骤半径补偿三个步骤(bzhu)：刀补建立、刀补执行、刀补：刀补建立、刀补执行、刀补撤销终点判别撤销终点判别 第8页/共28页第八页，共28页。9数控机床数控机床(sh kn j chun)工作原理工作原理数控机床的工作原理数控机床的工作原理逐点比较法

8、直线插补逐点比较法直线插补直线插补计算直线插补计算(j sun)原理原理偏差计算偏差计算(j sun)公式公式Fm=ymxexmye 逐点比较法圆弧插补逐点比较法圆弧插补圆弧插补计算圆弧插补计算(j sun)原理原理偏差计算偏差计算(j sun)公式公式Fm=Rm2R2= xm2+ym2R2 插补计算插补计算(j sun)过程过程 1）偏差判断）偏差判断2）坐标进给）坐标进给3）偏差）偏差计算计算(j sun)4）终点判别）终点判别 第9页/共28页第九页，共28页。10数控机床数控机床(sh kn j chun)的分类的分类按控制系统的特点分类按控制系统的特点分类1点位控制数控机床点位控制数

9、控机床 数控坐标数控坐标(zubio)镗床、数控钻床、数控点焊机和数控折弯机等，其相应的数控装置称为点位控制数控镗床、数控钻床、数控点焊机和数控折弯机等，其相应的数控装置称为点位控制数控装置装置2直线控制数控机床直线控制数控机床 数控车床、数控磨床和数控镗铣床等，相应的数控装置称为直线控制装置。数控车床、数控磨床和数控镗铣床等，相应的数控装置称为直线控制装置。3轮廓控制数控机床轮廓控制数控机床 数控车床、数控铣床、加工中心等。其相应的数控装置称为轮廓控制装置。数控车床、数控铣床、加工中心等。其相应的数控装置称为轮廓控制装置。第10页/共28页第十页，共28页。11数控机床数控机床(sh kn

10、j chun)的分类的分类按进给伺服系统的类型分类按进给伺服系统的类型分类(fn li)1开环进给伺服系统数控机床开环进给伺服系统数控机床不带有位置检测元件，伺服驱动元件一般为步进电动机。不带有位置检测元件，伺服驱动元件一般为步进电动机。2半闭环进给伺服系统数控机床半闭环进给伺服系统数控机床半闭环进给伺服系统是将位置检测元件安装在伺服电动机的轴上或滚珠丝杠的端部，不直接反馈机床的位移半闭环进给伺服系统是将位置检测元件安装在伺服电动机的轴上或滚珠丝杠的端部，不直接反馈机床的位移量，而是检测伺服机构的转角，将此信号反馈给数控装置进行指令值比较，用差值控制伺服电动机。量，而是检测伺服机构的转角，将此

11、信号反馈给数控装置进行指令值比较，用差值控制伺服电动机。3闭环进给伺服系统数控机床闭环进给伺服系统数控机床闭环进给控制系统带有位置检测元件，随时可以检测出工作台的实际位移，并反馈给数控装置，并与设定的闭环进给控制系统带有位置检测元件，随时可以检测出工作台的实际位移，并反馈给数控装置，并与设定的指令值进行比较，利用其差值控制伺服电动机，直至差值为零为止。指令值进行比较，利用其差值控制伺服电动机，直至差值为零为止。第11页/共28页第十一页，共28页。12数控机床数控机床(sh kn j chun)的分类的分类按可控制联动的坐标轴分类按可控制联动的坐标轴分类(fn li)1两坐标联动两坐标联动2三

12、坐标联动三坐标联动3两轴半坐标联动两轴半坐标联动4. 多坐标联动多坐标联动 第12页/共28页第十二页，共28页。13数控机床数控机床(sh kn j chun)的分类的分类按工艺用途分类按工艺用途分类1金属切削类数控机床金属切削类数控机床数控车床、数控钻床、数控铣床、数控磨床、数控镗床以数控车床、数控钻床、数控铣床、数控磨床、数控镗床以及加工及加工(ji gng)中心。中心。 2金属成型类数控机床金属成型类数控机床数控折弯机、数控组合冲床和数控回转头压力机等。数控折弯机、数控组合冲床和数控回转头压力机等。3数控特种加工数控特种加工(ji gng)机床机床数控线（电极）切割机床、数控电火花加工

13、数控线（电极）切割机床、数控电火花加工(ji gng)机机床、火焰切割机和数控激光切割机床等床、火焰切割机和数控激光切割机床等4.其他类型的数控机床其他类型的数控机床数控三坐标测量机等。数控三坐标测量机等。第13页/共28页第十三页，共28页。14加工中心加工中心(zhngxn)特点、分类、技术参数特点、分类、技术参数 特点： 迅速交换( jiohun)刀具、能多工序连续加工、部分有旋转工作台 分类：卧式、立式、五面体加工中心 规格：台面尺寸、台面高度、进给速度、快进速度、工件最大质量、各轴行程、主轴和台面距离、主电机功率、定位精度、重复定位精度、主轴转速、刀柄结构、刀库容量、刀具选择方式、刀

14、具最大质量、需要空气压力等第14页/共28页第十四页，共28页。15一般一般(ybn)的传动系统及典型结构的传动系统及典型结构 主传动系统：交流主电动机-多锲带传动-主轴 刀具的自动夹紧和放松、主轴轴承、准停装置、自动吹屑 进给传动系统 交流伺服电机-联轴器-滚珠丝杠副-各轴进给 支承导轨为滑块式直线(zhxin)滚动导轨，进给为滚珠丝杠螺母副 自动换刀系统 分析GROB的动作第15页/共28页第十五页，共28页。16第16页/共28页第十六页，共28页。17坐标轴的零点坐标轴的零点(ln din)和参考点和参考点机床零点是机床厂家设定(sh dn)的，是机床坐标系的原点，同时也是其他坐标系的

15、基点。参考点通常设置在机床各轴靠近正向极限的位置上。（有时与机床零点重合）行程极限：软极限、硬极限硬极限的行程极限是由行程开关完成的软极限是通过设置机床各轴在机床坐标系内移动的最大和最小值来完成的。软极限应该在硬极限里面第17页/共28页第十七页，共28页。18进给系统误差和补偿进给系统误差和补偿(bchng) 传动反向间隙 采用调整和预紧的方法，减少间隙，半闭环、开环可以设定间隙值进行补偿 螺距误差补偿 将数控机床某轴的指令位置和高精度的位置检测系统所测的实际位置比较，计算全行程的误差分布曲线，将误差输入数控系统进行补偿（激光干涉仪）（仅用于半闭环） 摩擦力和切削力产生(chnshng)的弹

16、性间隙（无法补偿） 位置环跟随误差 伺服刚性第18页/共28页第十八页，共28页。19主轴主轴(zhzhu)的功能的功能 分段无级调速目的：低速 增大扭矩 高速(o s) 达到高速(o s) 控制：齿轮自动变速 液压拨叉 电磁离合器变速 主轴准停机构 ：主轴停止时，处于固定位置。（刀具安装位置可靠、让刀退刀） 机械准停 电气准停：磁传感器准停、编码器型主轴准停、数控系统准停（类似于C轴）第19页/共28页第十九页，共28页。20MST功能功能(gngnng)的实现的实现 M功能 段前 I M03/04 主轴转 段后 A M05/00 主轴停 本段 C M06 换刀 模态 H M10/11 夹紧

17、松开 S功能 PLC完成传动单元变速逻辑控制和数字转速指令功能，CNC根据给定的数字量产生对应的模拟电压值，用于主轴驱动回路的控制 T功能 随机(su j)存储换刀控制和固定存取换刀控制第20页/共28页第二十页，共28页。21常用工具使用常用工具使用(shyng) 制作工具：以下工具多数用于制作简单零部件划线工具锉削工具据割工具铲刮工具研磨工具校直及折弯工具 拆装工具：扳具（活动、开口、梅花、内角、扭力、拉马之类的）、起具（一字、十字、电钻等）、钳具（虎钳、钻夹头、V型铁等） 夹具：专用夹具、非专用夹具（2个木头(m tou)压一压也可称为夹具） 量具：普通量具、精密量具、专用量具例：游标卡尺、水平仪、塞尺 辅助工具：千斤顶、焊接设备、各种车床等第21页/共28页第二十一页，共28页。22GROB夹具夹具(jij)结构结构第22页/共28页第二十二页，共28页。23GROB夹具夹具(jij)结构结构第23页/共28页第二十三页，共28页。24GROB夹具夹具(jij)结构结构第24页/共28页第二十四页，共28页。25GROB夹具夹具(jij)动作动作第25页/共28页第二十五页，共28页。26其他其他(qt)扩展扩展 840D系统操作说明书 诊断说明书 点检(din jin)说