TH-0165数控机床概述-课件

数控机床第1章概述数控机床第1章概述1第1章概述1.1机械制造自动化的发展1.2数控机床的主要结构及工作过程1.3数控机床的分类1.4数控技术的发展第1章概述1.1机械制造自动化的发展21）制造技术的自动化：

产品设计自动化例CAD、CAPP、CAM，

企业管理自动化例ERP，

加工自动化例现场总线、CNC、DNC；

质量控制过程自动化

第1章概述1.1机械制造自动化的发展技术内涵：1）制造技术的自动化：第1章概述1.1机械制造自动3第1章概述2）制造系统自动化

：

CIMSFMS

AM

第1章概述2）制造系统自动化：4

1.1.1计算机数字控制装置

（Computerizednumericalcontrol装置,CNC）第1章概述

1.CNC系统由软件和硬件共同完成数控任务2.CNC装置——数控系统核心1.1.1计算机数字控制装置第1章概5

第1章概述●主要工作：

1）程序输入

2）译码

3）刀具补偿

4）速度规划第1章概述●主要工作：

1）程6

第1章概述●主要工作：

5）插补运算

6）位置控制

7）I/O处理

8）显示

9）诊断第1章概述●主要工作：

5）插7

●CNC装置的的主要功能与特点

1）控制功能

2）

准备功能

3）插补功能

4）固定循环功能

5）进给功能第1章概述●CNC装置的的主要功能与特点

18

1.1.2

柔性制造系统

（flexiblemanufacturingsystem,FMS）第1章概述能迅速响应市场需求而相应调整生产品种；由若干台数控设备、物料运储装置和计算机控制系统组成的；根据制造任务和生产品种变化而迅速进行调整。定义1.1.2柔性制造系统第1章概述9

第1章概述主要特点级别与适用范围组成与结构发展趋势第1章概述主要特点级别与适用范围组成与结构10

FMS两个主要特点第1章概述设备柔性工业柔性产品柔性工序柔性1）柔性：FMS两个主要特点第1章概述设备柔性1）柔11

第1章概述运行柔性批量柔性扩展柔性生产柔性FMS两个主要特点1）柔性：第1章概述运行柔性FMS两个主要特点1）柔12

第1章概述目标：降低生产成本提高市场影响能力提高产品质量降低劳动强度改善环境2）

自动化第1章概述目标：2）自动化13

级别与适用范围1.柔性制造模块（flexiblemanufacturingmodule,FMM）第1章概述2.柔性制造单元

（flexiblemanufacturingcell,FMC）级别与适用范围1.柔性制造模块（flexi14

级别与适用范围第1章概述3.柔性制造系统

（flexiblemanufacturingsystem,FMS）4.柔性制造生产线

（flexiblemanufacturingline,FML）5.柔性制造工厂

（flexiblemanufacturingfactory,FMF）级别与适用范围第1章概述3.柔性制造系15

组成与结构

第1章概述

图1.1FMS的组成框图及功能特征

组成与结构第1章概述图1.1FMS16

发展趋势1)向小型化、单元化方向发展第1章概述2)向规模化、集成化方向发展3)单项技术性能与系统性能不断提高4）重视人的因素

发展趋势1)向小型化、单元化方向发展第1章17

1.1.3

计算机集成制造系统1．计算机集成制造

（computerintegratedmanufacturing,CIM）

概念的提出

1)

1952年第一台数控机床诞生

2)1963年几何造型CAD系统首先在美国研制成功

3)1967年出现了第一套柔性制造系统

第1章概述1.1.3计算机集成制造系统1．计算机集成制18

1．计算机集成制造

（computerintegratedmanufacturing,CIM）

概念的提出

4)

1973年美国哈林顿博士提出计算机集成制造

5)1992年国际标准化组织定义计算机集成制造定义

6)我国863计划中CIMS主题第1章概述1．计算机集成制造

（computerint19

第1章概述2．计算机集成制造系统

（computerintegratedmanufacturingSYSTEM,CIMS）

概念的提出

指将CIM具体应用到一个企业，按照集成思想构成的一个具体的系统，是整个制造过程信息采集、传递加工处理的过程。图1.2计算机集成制造系统的逻辑关系第1章概述2．计算机集成制造系统

（co20

第1章概述图1.2计算机集成制造系统的逻辑关系第1章概述图1.2计算机集成制造系统的21

第1章概述3．计算机集成制造系统的构成与特点

构成：图1.3计算机集成制造系统的构成与特点第1章概述3．计算机集成制造系统的构成与特22

第1章概述图1.3计算机集成制造系统的构成与特点第1章概述图1.3计算机23第1章概述3．计算机集成制造系统的构成与特点

特点：

1）简化系统及其操作，使其具有赢得全球性市场的能力。

2）采用动态多变的组织结构和虚拟公司的形式，使其能快速响应市场的变化

3）采用并行工程的方法，将产片的设计、制造、销售、后勤保障和分配活动全部集成在一起。第1章概述3．计算机集成制造系统的构成与特点

24第1章概述3．计算机集成制造系统的构成与特点

特点：

4）以用户为核心，尽可能缩短产品开发周期，提高质量、降低成本，并最大限度满足用户要求。

5）强调人的作用，强调技术、组织和人的全面集成。第1章概述3．计算机集成制造系统的构成与特点

25

第1章概述1.2数控机床的主要结构及工作过程第1章概述1.2数控机床的主要结构及工作26

1.2.1主要结构第1章概述1.2数控机床的主要结构及工作过程图1.4数控机床的主要结构1.2.1主要结构第1章概述1.27

第1章概述图1.4数控机床的主要结构第1章概述图1.4数控机床的主要结构28

第1章概述1.2.2主要工作过程图1.5数控机床的主要工作流程

第1章概述1.2.2主要工作过程图1.29

第1章概述图1.5数控机床的主要工作流程

第1章概述图1.5数控机床的主要工作流30

1.3

数控机床的分类1.3.1

按伺服控制方式分类第1章概述1）开环控制图1.6开环控制系统框图1.3数控机床的分类1.3.1按伺服控制方31

第1章概述图1.6开环控制系统框图第1章概述图1.6开环控制系统框图32

1.3.1

按伺服控制方式分类第1章概述2）闭环控制系统图1.7闭环控制系统框图1.3.1按伺服控制方式分类第1章概述233

第1章概述图1.7闭环控制系统框图第1章概述图1.7闭环控制系统框图34

第1章概述3）半闭环控制系统图1.8半闭环控制系统框图1.3.1

按伺服控制方式分类第1章概述3）半闭环控制系统图1.8半35

第1章概述图1.8半闭环控制系统框图第1章概述图1.8半闭环控制系统框图36

第1章概述4）复合控制系统

开环补偿型半闭环补偿型1.3.1

按伺服控制方式分类第1章概述4）复合控制系统开环补偿型1.37

第1章概述1）

普通数控机床自动化程度高、精度高2）

数控加工中心带刀库和自动接刀装置的数控机床。1.3.2按工艺用途分类第1章概述1）

普通数控机床1.3.238

第1章概述3）

多坐标轴数控机床

可以加工复杂形状的零件，来完成需要三个以上坐标的合成才能加工的曲面形状。第1章概述3）

多坐标轴数控机床39

第1章概述4）数控特种加工机床

电火花加工机床

数控线切割机床

数控激光切割机床第1章概述4）数控特种加工机床40

第1章概述1.3.3按机床的运动轨迹分类

1）

点位控制系统指机床移动部件只能实现由一个位置到另一个位置的精确移动，在移动和定位过程中不进行任何加工，机床移动部件的运动路线并不影响加工的孔距精度。图1.9数控钻床工作原理第1章概述1.3.3按机床的运动轨迹分类41

第1章概述图1.9数控钻床工作原理第1章概述图1.9数控钻床工作原理42

第1章概述举例：数控钻床第1章概述举例：43

第1章概述举例：数控坐标镗床第1章概述举例：44

第1章概述举例：数控弯管机第1章概述举例：45

第1章概述2）直线控制数控机床要求控制点的准确定位，要求控制刀具以一定的速度沿直线平行的方向进行加工。

具有主轴转速的选择与控制、切削速度与刀具的选择、循环加工等辅助功能第1章概述2）直线控制数控机床46

第1章概述举例：数控车床第1章概述举例：47

第1章概述举例：数控铣床第1章概述举例：48

第1章概述3）轮廓控制数控机床

能够对两个或两个以上运动坐标的位移和速度同时进行连续相关的控制。具有插补运算功能。可以进行各种斜线、圆弧、曲线的加工。第1章概述3）轮廓控制数控机床49

第1章概述1.3.4按数控系统功能水平分类高、中档全功能数控机床、标准型数控机床第1章概述1.3.4按数控系统功能水平50

第1章概述低档：经济型数控机床。有单片机和步进电动机组成的数控系统。

特点：功能简单，价格低；

用途：数控车床，线切割机床及就机床设备改造等场合。第1章概述低档：51

1.4数控技术的发展1.4.1数控机床的发展历史第1章概述1）数控机床的产生

生产和科学技术的发展，机械产品日趋精密、复杂，而且改型频繁，需要机床满足高性能、高精度和高自动化。1.4数控技术的发展1.4.1数控机床的发52

第1章概述1）数控机床的产生

1946年第一台电子计算机问世，奠定了数控机床产生的基础

1947年产生数控机床的设想

1949年美国开始研制

1952年第一台三坐标镗铣床试制成功第1章概述1）数控机床的产生

1953

第1章概述2）数控机床的发展史

（1）硬件直接数控（NC）：

1952年电子管

1959年晶体管

1965年集成电路第1章概述2）数控机床的发展史

（54第1章概述2）数控机床的发展史

（2）计算机软件数控：

1968年小型计算机

1974年微处理器

基于工控PC机的通用型CNC系统

我国1958年研制了第一台数控机床第1章概述2）数控机床的发展史

（2）计算55

第1章概述3）数控机床的产量情况

在数控系统不断更新换代的同时，数控机床的品种得以不断发展完善，几乎所有品种的机床都实现了数字化。

第1章概述3）数控机床的产量情况

56

第1章概述1.4.2数控技术的发展趋势与研究方向1）高精度化

数控机床制造的几何精度和机床使用的几何精度两个方面。

普通加工和精密加工的精度将提高几倍，超精度加工进入纳米时代。第1章概述1.4.2数控技术的发展趋势与57

第1章概述2）高可靠性衡量可靠性的重要的量化指标是平均无故障时间（MTBF）数控系统的MTBF值的提高数控机床整机的可靠性水平的提高第1章概述2）高可靠性58

第1章概述3）高柔性化适应加工对象变化的能力。向单元柔性化和系统柔性化发展。第1章概述3）高柔性化59

第1章概述4）复合化工序复合化和功能复合化车、铣、镗、钻工序集中到一台机床冲孔、成形与激光切割复合机床等离子加工与冲压复合机床第1章概述4）复合化60

第1章概述5）高速度化提高切削速度和减少辅助时间提高主轴转速，减少非切削时间，提高快速移动速度、缩短换刀时间及工作台交换时间。缩短换刀时间和工作台交换时间。第1章概述5）高速度化61

第1章概述6）设计CAD和宜人化设计方案选择，整机的静、动态特性的分析，计算，预测和优化设计，对整机各工作部件进行动态仿真。

将功能设计与美学设计有机地结合在一起，技术与经济、文化、艺术的协调统一。第1章概述6）设计CAD和宜人化62

第1章概述7）制造系统自动化

提高自动编程，自动换刀，自动上下料，自动加工

自动检测，自动监控，自动诊断，自动对刀，自动传输，自动调度，自动管理，

提高标准化和进线的适应能力，达到“无人化”管理正常生产的目标。第1章概述7）制造系统自动化63数控机床第1章概述数控机床第1章概述64第1章概述1.1机械制造自动化的发展1.2数控机床的主要结构及工作过程1.3数控机床的分类1.4数控技术的发展第1章概述1.1机械制造自动化的发展651）制造技术的自动化：

产品设计自动化例CAD、CAPP、CAM，

企业管理自动化例ERP，

加工自动化例现场总线、CNC、DNC；

质量控制过程自动化

第1章概述1.1机械制造自动化的发展技术内涵：1）制造技术的自动化：第1章概述1.1机械制造自动66第1章概述2）制造系统自动化

：

CIMSFMS

AM

第1章概述2）制造系统自动化：67

1.1.1计算机数字控制装置

（Computerizednumericalcontrol装置,CNC）第1章概述

1.CNC系统由软件和硬件共同完成数控任务2.CNC装置——数控系统核心1.1.1计算机数字控制装置第1章概68

第1章概述●主要工作：

1）程序输入

2）译码

3）刀具补偿

4）速度规划第1章概述●主要工作：

1）程69

第1章概述●主要工作：

5）插补运算

6）位置控制

7）I/O处理

8）显示

9）诊断第1章概述●主要工作：

5）插70

●CNC装置的的主要功能与特点

1）控制功能

2）

准备功能

3）插补功能

4）固定循环功能

5）进给功能第1章概述●CNC装置的的主要功能与特点

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1.1.2

柔性制造系统

（flexiblemanufacturingsystem,FMS）第1章概述能迅速响应市场需求而相应调整生产品种；由若干台数控设备、物料运储装置和计算机控制系统组成的；根据制造任务和生产品种变化而迅速进行调整。定义1.1.2柔性制造系统第1章概述72

第1章概述主要特点级别与适用范围组成与结构发展趋势第1章概述主要特点级别与适用范围组成与结构73

FMS两个主要特点第1章概述设备柔性工业柔性产品柔性工序柔性1）柔性：FMS两个主要特点第1章概述设备柔性1）柔74

第1章概述运行柔性批量柔性扩展柔性生产柔性FMS两个主要特点1）柔性：第1章概述运行柔性FMS两个主要特点1）柔75

第1章概述目标：降低生产成本提高市场影响能力提高产品质量降低劳动强度改善环境2）

自动化第1章概述目标：2）自动化76

级别与适用范围1.柔性制造模块（flexiblemanufacturingmodule,FMM）第1章概述2.柔性制造单元

（flexiblemanufacturingcell,FMC）级别与适用范围1.柔性制造模块（flexi77

级别与适用范围第1章概述3.柔性制造系统

（flexiblemanufacturingsystem,FMS）4.柔性制造生产线

（flexiblemanufacturingline,FML）5.柔性制造工厂

（flexiblemanufacturingfactory,FMF）级别与适用范围第1章概述3.柔性制造系78

组成与结构

第1章概述

图1.1FMS的组成框图及功能特征

组成与结构第1章概述图1.1FMS79

发展趋势1)向小型化、单元化方向发展第1章概述2)向规模化、集成化方向发展3)单项技术性能与系统性能不断提高4）重视人的因素

发展趋势1)向小型化、单元化方向发展第1章80

1.1.3

计算机集成制造系统1．计算机集成制造

（computerintegratedmanufacturing,CIM）

概念的提出

1)

1952年第一台数控机床诞生

2)1963年几何造型CAD系统首先在美国研制成功

3)1967年出现了第一套柔性制造系统

第1章概述1.1.3计算机集成制造系统1．计算机集成制81

1．计算机集成制造

（computerintegratedmanufacturing,CIM）

概念的提出

4)

1973年美国哈林顿博士提出计算机集成制造

5)1992年国际标准化组织定义计算机集成制造定义

6)我国863计划中CIMS主题第1章概述1．计算机集成制造

（computerint82

第1章概述2．计算机集成制造系统

（computerintegratedmanufacturingSYSTEM,CIMS）

概念的提出

指将CIM具体应用到一个企业，按照集成思想构成的一个具体的系统，是整个制造过程信息采集、传递加工处理的过程。图1.2计算机集成制造系统的逻辑关系第1章概述2．计算机集成制造系统

（co83

第1章概述图1.2计算机集成制造系统的逻辑关系第1章概述图1.2计算机集成制造系统的84

第1章概述3．计算机集成制造系统的构成与特点

构成：图1.3计算机集成制造系统的构成与特点第1章概述3．计算机集成制造系统的构成与特85

第1章概述图1.3计算机集成制造系统的构成与特点第1章概述图1.3计算机86第1章概述3．计算机集成制造系统的构成与特点

特点：

1）简化系统及其操作，使其具有赢得全球性市场的能力。

2）采用动态多变的组织结构和虚拟公司的形式，使其能快速响应市场的变化

3）采用并行工程的方法，将产片的设计、制造、销售、后勤保障和分配活动全部集成在一起。第1章概述3．计算机集成制造系统的构成与特点

87第1章概述3．计算机集成制造系统的构成与特点

特点：

4）以用户为核心，尽可能缩短产品开发周期，提高质量、降低成本，并最大限度满足用户要求。

5）强调人的作用，强调技术、组织和人的全面集成。第1章概述3．计算机集成制造系统的构成与特点

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第1章概述1.2数控机床的主要结构及工作过程第1章概述1.2数控机床的主要结构及工作89

1.2.1主要结构第1章概述1.2数控机床的主要结构及工作过程图1.4数控机床的主要结构1.2.1主要结构第1章概述1.90

第1章概述图1.4数控机床的主要结构第1章概述图1.4数控机床的主要结构91

第1章概述1.2.2主要工作过程图1.5数控机床的主要工作流程

第1章概述1.2.2主要工作过程图1.92

第1章概述图1.5数控机床的主要工作流程

第1章概述图1.5数控机床的主要工作流93

1.3

数控机床的分类1.3.1

按伺服控制方式分类第1章概述1）开环控制图1.6开环控制系统框图1.3数控机床的分类1.3.1按伺服控制方94

第1章概述图1.6开环控制系统框图第1章概述图1.6开环控制系统框图95

1.3.1

按伺服控制方式分类第1章概述2）闭环控制系统图1.7闭环控制系统框图1.3.1按伺服控制方式分类第1章概述296

第1章概述图1.7闭环控制系统框图第1章概述图1.7闭环控制系统框图97

第1章概述3）半闭环控制系统图1.8半闭环控制系统框图1.3.1

按伺服控制方式分类第1章概述3）半闭环控制系统图1.8半98

第1章概述图1.8半闭环控制系统框图第1章概述图1.8半闭环控制系统框图99

第1章概述4）复合控制系统

开环补偿型半闭环补偿型1.3.1

按伺服控制方式分类第1章概述4）复合控制系统开环补偿型1.100

第1章概述1）

普通数控机床自动化程度高、精度高2）

数控加工中心带刀库和自动接刀装置的数控机床。1.3.2按工艺用途分类第1章概述1）

普通数控机床1.3.2101

第1章概述3）

多坐标轴数控机床

可以加工复杂形状的零件，来完成需要三个以上坐标的合成才能加工的曲面形状。第1章概述3）

多坐标轴数控机床102

第1章概述4）数控特种加工机床

电火花加工机床

数控线切割机床

数控激光切割机床第1章概述4）数控特种加工机床103

第1章概述1.3.3按机床的运动轨迹分类

1）

点位控制系统指机床移动部件只能实现由一个位置到另一个位置的精确移动，在移动和定位过程中不进行任何加工，机床移动部件的运动路线并不影响加工的孔距精度。图1.9数控钻床工作原理第1章概述1.3.3按机床的运动轨迹分类104

第1章概述图1.9数控钻床工作原理第1章概述图1.9数控钻床工作原理105

第1章概述举例：数控钻床第1章概述举例：106

第1章概述举例：数控坐标镗床第1章概述举例：107

第1章概述举例：数控弯管机第1章概述举例：108

第1章概述2）直线控制数控机床要求控制点的准确定位，要求控制刀具以一定的速度沿直线平行的方向进行加工。

具有主轴转速的选择与控制、切削速度与刀具的选择、循环加工等辅助功能第1章概述2）直线控制数控机床109

第1章概述举例：数控车床第1章概述举例：110

第1章概述举例：数控铣床第1章概述举例：111

第1章概述3）轮廓控制数控机床

能够对两个或两个以上运动坐标的位移和速度同时进行连续相关的控制。具有插补运算功能。可以进行各种斜线、圆弧、曲线的加工。第1章概述3）轮廓控制数控机床112

第1章概述1.3.4按数控系统功能水平分类高、中档全功能数控机床、标准型数控机床第1章概述1.3.4按数控系统功能水平113

第1章概述低档：经济型数控机床。有单片机和步进电动机组成的数控系统。

特点：功能简单，价格低；

用途：数控车床，线切割机床及就机床设备改造等场合。第1章概述低档：114

1.4数控技术的发展1.4.1数控机床的发展历史第1章概述1）数控机床的产生

生产和科学技术的发展，机械产品日趋精密、复杂，而且改型频繁，需要机床满足高性能、高精度和高自动化。1.4数控技术的发展1.4.1数控机床的发115

第1章概述1）数控机床的产生

1946年第一台电子计算机问世，奠定了数控机床产生的基础

1947年产生数控机床的设想

1949年美国开始研制

1952年第一台三坐标镗铣床试制成功第1章