数控机床使用及维修

模块1数控机床维修概论模块1.1认识和使用数控机床模块1.2数控机床维修维护基础模块1.1认识和使用数控机床一、产生与发展二、数控机床的特点三、数控机床的分类四、数控机床的工作原理五、数控机床的组成六、数控机床的使用七、认识和使用数控机床实验一、产生与发展1.产生目标：高效、优质普通机床→专用机床→生产线→数控机床1)大批大量的产品（如汽车、家用电器的零件等），多采用专用的工艺装备、专用自动化机床或专用的自动生产线和自动化车间进行生产。缺点：生产准备周期长，产品改型不易，因而使新产品的开发周期增长。一、产生与发展2)机械产品中，单件与小批量产品占到70～80%，这类产品一般都采用通用机床加工。缺点：①当产品改变时，机床与工艺装备均需作相应的变换和调整；②自动化程度不高，基本上由人工操作；③一些由曲线、曲面轮廓组成的复杂零件，只能借助靠模和仿形机床，或者借助划线和样板用手工操作的方法来加工。3)数字控制机床，就是为了解决单件、小批量、特别是复杂型面零件加工的自动化并保证质量要求而产生的。一、产生与发展2.发展1)1952年，美国麻省理工学院成功地研制出第一台数控铣床（NCMillingMachine），这是公认的世界上第一台数控机床，当时用的电子元件是电子管(ElectronTube)。

电子管一、产生与发展2)1958年，开始采用晶体管(Transistor)元件和印刷线路板。美国出现带自动换刀装置（ATCAutomaticToolChanger）的数控机床，称为加工中心(MCMachiningCenter)。从1960年开始，其它一些工业国家，如原联邦德国、日本也陆续开发生产出了数控机床。

晶体管SOT26晶体管TD5一、产生与发展3)1965年，数控装置开始采用小规模集成电路(SmallScaleIntegratedCircuit)，使数控装置的体积减小、功耗降低及可靠性提高。但仍然是硬件逻辑数控系统。集成电路一、产生与发展4)20世纪60年代末，出现计算机群控系统，即直接数控（DNCDirectNC）系统。DNC系统使用一台较大型的计算机，控制与管理多台数控机床和数控加工中心，能进行多品种、多工序的自动加工。5)1970年，美国芝加哥国际机床展览会首次展出用小型计算机（Minicom）控制的数控机床，这是世界上第一台计算机数字控制(CNCComputerNumericalControl)的数控机床，数控系统从此进入CNC时代。一、产生与发展6)1974年，微处理器(Microprocessor)用于数控装置，促进了数控机床的普及应用和数控技术的发展。将计算机的两个最核心的部件——运算器和控制器，采用大规模集成电路技术集成在一块芯片上，称之为微处理器，又称中央处理器（CPUCentralProcessingUnit）。7)20世纪80年代后期，出现了以加工中心为主体，再配上工件自动更换（AWCAutomatedWorkpieceChanger）与检测装置的柔性制造单元(FMCFlexibleManufacturingCell)。一、产生与发展8)1990年，个人计算机（PersonalComputer）的性能已发展到很高的阶段，数控系统从此进入了基于PC的阶段。最常用的形式是在PC内部插入专用的CNC控制卡。基于PC的运动控制器，目前流行的有PMAC（ProgramMultipleAxisesController），是美国DeltaTau公司生产制造的多轴运动控制卡。

DeltaTauPMACI型多轴运动控制卡PMAC运动控制卡(PC104)一、、产产生生与与发发展展9)在在多多台台加加工工中中心心机机床床或或柔柔性性制制造造单单元元的的基基础础上上，，增增加加物物流流存存储储和和必必要要的的工工件件清清洗洗及及尺尺寸寸检检查查设设备备，，并并由由高高一一级级的的计计算算机机对对整整个个系系统统进进行行控控制制和和管管理理，，就就构构成成了了柔性性制制造造系系统统(FMSFlexibleManufacturingSystem)。10)FMC和和FMS技技术术是是实实现现计算算机机集集成成制制造造系系统统(CIMSComputerIntegratedManufacturingSystem)的重重要要基基础础。。CIMS不不仅仅实实现现了了车车间间制制造造过过程程的的自自动动化化，，而而且且实实现现了了从从生生产产决决策策、、产产品品设设计计、、市市场场预预测测直直到到销销售售的的整整个个生生产产活活动动的的自自动动化化，，特特别别是是技技术术和和管管理理工工作作的的自自动动化化，，这这是是当当今今自自动动化化制制造造技技术术发发展展的的最最高高阶阶段段。。一、、产产生生与与发发展展在机机床床发发展展战战略略上上，，温温家家宝宝在在2004年年指指出出：：““振振兴兴装装备备制制造造业业，，首首先先要要振振兴兴机机床床工工业业，，我我们们要要大大力力发发展展国国产产数数控控机机床床。。””2005年年9月月出出台台了了《《国国务务院院关关于于加加快快振振兴兴装装备备制制造造业业的的若若干干意意见见》》（（国国务务院院8号号文文件件）），，明明确确提提出出要要在在机机床床领领域域实实现现重重点点突突破破：：发发展展大大型型、、精精密密、、高高速速数数控控装装备备和和数数控控系系统统及及功功能能部部件件，，改改变变大大型型、、高高精精度度数数控控机机床床大大部部分分依依赖赖进进口口的的现现状状，，满满足足机机械械、、航航空空航航天天等等工工业业发发展展的的需需要要。。国国家家十十一一五五发发展展规规划划明明确确指指出出到到2010年年将将达达到到以以下下目目标标：：1））国国产产数数控控机机床床的的市市场场占占有有率率达达到到50%；；2））国国产产数数控控机机床床配配国国产产数数控控系系统统要要达达到到75%。。一、、产产生生与与发发展展3.发发展展前前景景1)高高速速、、高高精精密密化化2)高高可可靠靠性性3)数数控控机机床床设设计计CAD化化、、结结构构设设计计模模块块化化4)功功能能复复合合化化5)智智能能化化、、网网络络化化、、柔柔性性化化和和集集成成化化二、、数数控控机机床床的的特特点点1.优优点点：：①①高高精精度度（（检检测测、、反反馈馈0.1um））；；②高高效效率率（（进进给给速速度度120m/min、、主主轴轴转转速速10000r/min等等大大大大增增加加））；；③高高柔柔性性（（复复杂杂型型面面零零件件加加工工，，多多品品种种、、易易改改型型————改改变变程程序序语语句句、、无无需需二二次次投投入入））；；④高高自自动动化化（（自自动动生生成成工工艺艺参参数数，，自自动动编编程程，，人人性性化化操操作作界界面面，，故故障障诊诊断断功功能能等等。。可可以以减减轻轻工工人人劳劳动动强强度度、、实实现现一一人人多多机机操操作作，，有有利利于于实实现现现现代代化化管管理理））。。2.缺缺点点：：投投入入大大、、维维护护费费用用高高、、操操作作人人员员水水平平高高。。二、、数数控控机机床床的的特特点点数控控加加工工与与传传统统加加工工的的比比较较图图二、、数数控控机机床床的的特特点点3.适适合合加加工工对对象象并不是所有有的零件都都适用于数数控加工。。对于生产产批量大的的简单零件件，或加工工余量不稳稳定、装夹夹困难的零零件等，一一般不太适适合于数控控机床加工工。简单零零件的批量量加工使用用普通机床床即可。当当零件复杂杂程度相当当，生产批批量很大时时应采用专专用机床加加工。数控机床适适用于加工工比较复杂杂而生产批批量不大的的零件。三、数控机机床的分类类（一）按加加工方式和和工艺用途途分类1.数控车车床半封闭普通通数控车床床全封闭普通通数控车床床三、数控机机床的分类类普及型数控控车床多功能数控控车床三、数控机机床的分类类2.数控铣铣床立式数控铣铣床卧式数控镗镗铣床三、数控机机床的分类类龙门数控铣铣床三、数控机机床的分类类3.数控磨磨床数控平面磨磨床数控万能外外圆磨床三、数控机机床的分类类4.加工中中心斗笠式自动动换刀加工工中心三、数控机机床的分类类凸轮机械手手式自动换换刀加工中中心三、数控机机床的分类类大型龙门式式加工中心心三、数控机机床的分类类带机械手链链式刀库的的卧式加工中心三、数控机机床的分类类5.金属成成型类数控控机床数控弯管机机数控压力机机三、数控机机床的分类类6.特种加加工类数控控机床线切割机床床电火花数控控机床三、数控机机床的分类类（二）按加加工路线分分类1.点位控控制：从一一点到一点点。数控钻钻床、数控控镗床、数数控冲床等等。2.直线控控制：平行行于坐标轴轴的直线运运动。简易易数控车床床、数控铣铣床等。3.轮廓控控制：同时时控制两轴轴或两轴以以上运动，，平面曲线线或空间曲曲面。数控控车床、数数控铣床等等。三、数控机机床的分类类点位控制直直线控制制轮轮廓廓控制三、数控机机床的分类类（三）按可可控制联动动的坐标轴轴分类所谓数控机机床可控制制联动的坐坐标轴，是是指数控装装置控制几几个伺服电电动机，同同时驱动机机床移动部部件运动的的坐标轴数数目。可分分为：1.两坐标标联动（同同时控制两两个坐标轴轴联动）2.三坐标标联动（同同时控制三三个坐标轴轴联动）3.两轴半半坐标联动动（本身有有三个坐标标能作三个个方向的运运动，但控控制装置只只能同时控控制两个坐坐标，而第第三个坐标标只能作等等距周期移移动）4.多坐标标联动（如如九轴联动动）三、数控机机床的分类类三、数控机机床的分类类（四）按伺伺服系统有有无检测装装置分类1.开环：：无检测装装置、无反反馈①驱动装置置：步进电电机②原理：脉脉冲个数、、频率、通通电顺序控控制位移、、速