西工大考研计算机辅助制造第2章

21、数控机床的定义和由定义：数控机床（NumericalControlMachine是采用数字技术形式控制的机床即凡是用数字化的代码将加工过程中所需的 和步骤以及刀具与工件之间的相对位移等信息用数字化的指令表示出来，(通过程序介质）并送入计算机或数控系统经过译码、运算及处理控制机床的刀具与工件的相对运动，加工出所需工件的一类机床即为数控(NC)机床3传输介质：穿孔4数控机床的由5数控机床的由6数控机床的由7数控机床的由82、数控机床产生的历史背40JohnT.提出了数控机床构 微小增微小增量投入大量军费给MIT伺服机构9微小增微小增微小增2、数控机床产生的历史背40JohnT.提出了数控机床构 微小增微小增量投入大量军费给MIT伺服机构MIT1952年MIT第一台数控机床样机研1953年开始初步应MIT开发了APT编程2、数控机床产生的历史背40JohnT.提出了数控机床构 微小增②形成：MIT③发展：飞机制造企业对数控机床的需求对机飞机结构复杂、精度要求高、大量复杂曲面形状零件、产量小、快，其生产特点决定了其急需NC设备，从而为数控机床的发展应用提供了机3、数控技术(NUMERICAL①概念:以数字化信息实现控制的应用技3、数控技术(NUMERICAL概念:分类硬件数控技术：以硬件靠硬件完成运算;功能简单 量计算机控制(CNC):靠软件完成运算;功能强大 量3、数控技术(NUMERICAL概念:分类硬件数控技术：以硬件靠硬件完成运算;功能简单 量计算机控制(CNC):靠软件完成运算;功能强大 量数控系统对机床控制的类别顺序控制:换刀、主轴调速、冷却 、工作限位等开关量数字控制:进给传动控制，即对刀具、工作台行的顺序、位移量以至速度实现控制4、数控机床的优传统机械式自动机床、仿形机床的缺点①需要辅助a)自动机床—需要制作凸轮、挡块等辅助自动铣自动铣4、数控机床的优传统机械式自动机床、仿形机床的缺点①需要辅助仿形铣床工作原4、数控机床的优传统机械式自动机床、仿形机床的缺点①需要辅助②加工过程是模拟量③加工精④加工零件变更需重新数控机床与仿形机床相比显著优4、数控机床的优1)有利于提高加工精度，保证同批零件的一性提高精表现为加工过程中不 影响机床的定位精度较高；早期机床的精度为0.01~0.05mm可达到0.001~0005一致性较高；机床的重复定位精度保证在0.005mm对于不同的机床其加工精度也不相同，例如坐标磨床，加工精度为0.001-高速铣床，加工精度在0.005mm内，并量，经常用于加工薄壁零件和类似模具石车床，可用来车镜面，用于光学4、数控机床的优1)有利于提高加工精度，保证同批零件的一性2)可以提高生产效率，一般可提高加工效率倍提高效可可表现为(1(1)无须划线，无须多次装夹定位(2(2)切削效率高(3(3)生产准备周期短4、数控机床的优1)有利于提高加工精度，保证同批零件的一性2)可以提高生产效率，一般可提高加工效率倍3）适合于复杂形状零件加工；（只提度，而无须各种工装4)有利于实现管理和机械加工的自动化。4）可可表现为（（1）有刀库的存在，能实现自动换刀，多工序一5、数控机床的不足1)设备造价昂设备投资大三坐标机床为设备投资大三坐标机床为几十万至四坐标为150万到四五百万；五坐标机床为三百万到上千。运行运行费用高:对环境温度要求较高，车间必须配备空调, 元；冷却液消耗每年2~3机时机时费用高 2坐标3坐标10—60—/元/4坐标150—元/5坐标200—元/高速铣200—元/5、数控机床的不足1)设备造价昂2)工作环境要求苛刻（温度、湿度、灰尘等）3)工艺、编程、操作、维修保养人员素质要2.21.数控机床的主要组成部NC程序(控制介质包含加工过程中的所有信息，主要有3种①几何信息：确定加工零件的几何形状，如位移圆心、曲面法矢量等②辅助功能信息进给速度和主轴转速、开关冷却液、程序结束等③准备功能信息实现刀具半径补偿等NC程序(控制介质NC程序传入NC机床的途径①穿孔NC程序(控制介质NC程序传入NC机床的途径①穿孔②键盘手工NC程序(控制介质NC程序传入NC机床的途径①穿孔②键盘手工③拷贝：CFNC程序(控制介质NC程序传入NC机床的途径①穿孔②键盘手工③拷贝：CF数控装 ①输入装置：接收外部的 器：对输③控制器：控制和协调数控装置各部④运算器：接收控制信息，对几何信算并向输出装置发出进给脉⑤输出装置：将脉冲 移量（）叫做脉冲当量δ来表示）。单位：mm/脉冲、度/常用的脉冲当量0.01mm/脉冲、0.005mm/脉冲、0.001mm/0.01度/脉冲、0.005度/脉冲、0.001度/脉冲当量决定了NC机床的精度及程序小数点的位小值机床坐标轴运动量Δ=N N为整数控机床的插插插补概念：在数控加工时，数控装置需要在规定加工轮廓的和终点之间进行中间点的坐标计算，然后按计算结果向各坐标点的“密化计算”称作插补。完成插补运算的装置称为插补类型:直线(一次);圆弧(二次)；空间样条曲线(三次 线 P(

现在高档的数控系统 插可以实现 的圆弧插 X

2数控装置工作流数控数控装置工作流程示数控装置工作流程（新数控装置工作流程示数控装置—数控系不同不同的数控机床研制机构生产了不同的数同,其程序控制代码不同世界上比较著名的数控系统有---

系列数控---PHILPISCNC-532数控系统现现数控系统发展的趋势:统一、简捷、可读性伺服系统(数控机床运动的动力装置伺伺服系统是数控装置与机床本体间的传动联系环节，以将来自数控装置的脉冲信号转换为机运动，使工作台精确定位或按规定的轨对运动，最后加工出符合图纸的零件构成:驱动装构成:驱动装（弱 强电脉冲信 伺服单元放大工作台、主轴

电动机丝杠转伺服系统和伺服机床本台、刀库、排屑器等组成检测装在机床的坐标轴中安装有光栅尺等来实时监光栅汉封闭式光栅 光栅尺原理 2数控机床工作流2.3按工艺用途划数控数控数控数控数控数控一般数控机数控铣类类别 立铣、卧铣、龙门铣一般数控机数控类别类别 立铣、卧铣、龙门铣:二维轮廓、复杂结构、复杂型面等，可用于孔加工工作特点：切削时刀具运动方向不受方一般数控机数控 途：用于加工回转类零件，有卧车和立一般数控机数控 途：用于加工回转类零件，有卧车和立工作工作特点：刀具不旋转，零件旋刀具只做轴向一般数控机数控 途：用于精度较高的孔加工工作特点：工作时镗刀只能沿机床主轴一般数控机数控 途：用于精度较高的孔加工工作特点：工作时镗刀只能沿机床主轴精度精度等级：0.01mm一般数控机数控 途：传统机械孔及电子线路版孔加工工作特点：刀具旋转,钻孔时钻头只做一般数控机数控 途：传统机械孔及电子线路版孔加工工作特点：刀具旋转,钻孔时钻头只做效率极高：300-400孔／分，孔径：Min可达一般数控机数控 途：用于钣金件的孔与形状加一般数控机数控 途：用于钣金件的孔与形状加工作特点效率极高：300-50孔／分一般数控机数控 途：用于配合面的加工，表面质量精度工作特点：磨头高速旋转,可做三个方加工二维型面、孔、较小的三维曲面，精度光度一般数控机数控 途：用于配合面的加工，表面质量精度工作特点：磨头高速旋转,可做三个方精度精度等级：0.005-0.001mm思考：孔的加工数控加工中工中心——MachiningCenter,可使多道工序在一次装数控加工中可以减少机床数量，便于管理，对于多工序的件只要一台机床就能完成全部工序加工，并可减少半成品的可以减少多次装夹的定位误差，提高零件加工度由于工序集中，减少了辅助时间率；大大减少 工夹量具的数量，进一步缩短生产准备时间，降低了成本按运动轨迹划①点位控制Pionntrl特点：只控制起点和终点的精确位置，与中间过程无关共性：中间过程属非切削段”包括：数控钻、数控镗、数控冲床和数控测量123452.按运动轨迹划点位直线控制数控机床PositionandStraightCutcontrol：特点特点：这类机床不仅能保证刀具在相关点的定位，还控制刀具沿某一个坐标轴方向作直线。它是点位控制和单坐标控制的结合不能联动，起终点之间属“切削段”该类设备有：简易数控车床、数控铣床2.按运动轨迹划控制内容：程序规定的轨迹、速度该类设备有控制内容：程序规定的轨迹、速度该类设备有工机床加工零件类型：可加工曲线、曲面类零YYOX3.按伺服系统控制方式划：： 按伺服系统控制方式划开环控计算控计算控制装

工作电电：3.按伺服系统控制方式划： 按伺服系统控制方式划闭环控位置

位置检测控电箱速度：3.按伺服系统控制方式划： ：精密、大型设备成本高 ：：按伺服系统控制方式划半闭环控加工指

工作工作控制 速速检电电箱3.按伺服系统控制方式划：： ：精密、大型设备成本高 ：补偿没跟上机床怎么处理？那种机床稳定性三种机床的作：4.按同时控制的坐标轴划坐标轴及转角是如何规定的坐标轴约机床坐标示意坐标轴约4.按同时控制的坐标轴划坐标轴及转角是如何规定的两坐两坐标、三坐标、四坐标、五坐标NC1）两坐标NC机床22）三坐标联动的NC机床可实现X、Y、 三个坐标联用途：可用于加工曲面4.按同时控制的坐标轴划四坐标联动除Ｘ、Ｙ、Ｚ外还可和另一旋转轴实现4.按同时控制的坐标轴划四坐标联动除Ｘ、Ｙ、Ｚ外还可和另一旋转轴实现类别类别按旋转轴划分：ＸＹＺＡ、ＸＹＺＢ用途用途：可加工各种曲面、四轴直纹面叶件和平面内斜孔的壳体按同时控制的坐标轴划适合四坐标加工的零4.按同时控制的坐标轴划四坐标联动除Ｘ、Ｙ、Ｚ外还可和另一旋转轴实现类别类别按旋转轴划分：ＸＹＺＡ、ＸＹＺＢ用途用途：可加工各种曲面、四轴直纹面叶件和平面内斜孔的壳体与与三坐标机床相比它的加工范围、精度4.4.五坐标联动一个旋转坐标在主轴上，另一个在工作按同时控制的坐标轴划两个旋转坐标都在主轴按同时控制的坐标轴划两个旋转坐标都在工作台按同时控制的坐标轴划一个旋转坐标在主轴上，另一个在工作台4.按同时控制的坐标轴划五坐五坐标联动除Ｘ、Ｙ、Ｚ外还可和两个旋转轴实现（ＸＹＺＡＢ、ＸＹＺＡＣ结构：两个旋转坐标都两个旋转坐标都在工作一个旋转坐标在主轴上，另一个在工作件的加工，如加工曲面盘、带有空间斜孔的复用途：理论上可件的加工，如加工曲面盘、带有空间斜孔的复按同时控制的坐标轴划五坐标机床用途：斜孔，斜平面，叶轮4.按同时控制的坐标轴划五坐五坐标联动除Ｘ、Ｙ、Ｚ外还可和两个旋转轴实现（ＸＹＺＡＢ、ＸＹＺＡＣ结构：两个旋转坐标都两个旋转坐标都在工作一个旋转坐标在主轴上，另一个在工作件的加工，如加工曲面盘、带有空间斜孔的复用途：理论上可件的加工，如加工曲面盘、带有空间斜孔的复4.4.所谓的“超五坐标”NC 华中数控研发的七轴五联动数控机机床运动演三坐标机床运动演示立卧转机床运动演五坐标机床运动演示1五坐标机床运动机床运动演五坐标机床运动演示1五坐标高速运动

评价数控机床的性能的综合指标机床的主轴转速—转/分钟,机床的快速进给—毫米/分钟,mm/机床坐标轴数--XYZAB机床行程及工作台大小--圆形、方、长方XYZ数控系统类别型号--FANUC HEIDENHAIN机床的脉冲当量--0.001、0.005、开、闭环系统--是否为加工中心及刀库数量注:数 线切线切割机线切数控车床线切线切线切MAHO600线切P

线切PMIKRON线切P机床的切削运概念：刀概念：刀具相对工件运动，并进切削运动是相对运动，一般视工件为静止，而刀具运切削运动的构成刀具的整体移动：平移＋摆动刀具自身的旋数控编程方数控编程可以分为手工编程和自动编程工程序单直至程序的检验，均由人工来完成。程序的过程，A语言编程和图形编程。现代数控机床的特1)1)3)便于加工复杂形状的零4)机床的使用 技术要求数控机床的发展趋、高速铣削技高速切削的定HSM:highspeed是速度的有以下四1.高速切削的定1979年德国VonTurkovich（Prof）提出切1979年德国VonTurkovich（Prof）提出切低速常用切削速度：0-30.5m/常用切削速度：305610m速-超音速：305ms-2540m/速-超音速：305ms-2540m/高速切削的定①根据不同的金属材料提出不同的速度范铝合金：700m/min——800m/min钛合金：110m/min以上——600m/高温合金：20m/min以上——500m/②有人甚至提出转速在10000rpm以上就算是（铣削），n高而零件直径小也不是高速切总之，没有人作过界定，只有凭常理来判高速切削的特1)21)2)3高加工精4)优良的加工表面质高速铣削（HSM）的优3)切削温度55HSM机