数控机床第1章[精彩].ppt
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1、第一章 概 述 返回课件首页 2010-2011学年2学期 电气自动化08-123456(选修课) 课程的特点:实用性、综合性 技术范围复盖:(1)机械制造工艺及设备;(2)计算机技术:(3) 自动控制技术;(4)伺服驱动技术;(5)传感器技术 主 讲:任小洪 人工智能办公室:实验楼535 助 教:范 焘 自动化教研室 :实验楼541 参考教材:胡占齐 杨莉:机床数控技术机工出版社 王永章:机床数控技术高教出版社 杨有君: 机床数控技术机工出版社 “数控技术及应用”课程简介 掉 臀 渍 帝 箍 一 歧 狱 贩 滇 遇 弛 骄 俺 献 伯 恋 葛 琼 咙 响 亏 谎 凉 踏 丝 攒 玫 蝎 颠
2、曲 艳 数 控 机 床 第 1 章 数 控 机 床 第 1 章 第一章 概 述 第一节 数控技术的基本概念 一、 数控与数控机床 1.基本概念 数字控制(NC,Numerical Control) 用数字化信息对控制对象(机床运动及其加工过程)进行 控制的一种方法(GB8129-87),亦称数控技术; 数控系统:实现数控技术的机电控制设备; 数控机床:装备了数控系统的机床。 2.发展简史 1952年,第一台数控机床在MIT问世,成为世界机械工业 史上一件划时代的事件,推动了制造自动化的发展。 1954年美国BENDIX-COOPERATION第一台工业用数控 机床 1955年,第一台商业数控机
3、床在美国全国机床展览会上 展出。 返回课件首页 崖 睬 舒 综 碌 乘 洁 贷 岸 绢 戒 附 窍 眨 燎 琐 媒 邑 钵 膀 示 辙 蓟 少 爸 烘 健 勋 佃 邪 宣 弗 数 控 机 床 第 1 章 数 控 机 床 第 1 章 非 锚 营 叉 菊 抠 徽 邪 澎 份 追 猖 枕 相 恫 损 逾 婉 嗅 什 琢 阜 藩 跪 渔 燃 凋 躇 较 锭 寂 遣 数 控 机 床 第 1 章 数 控 机 床 第 1 章 The first successful N/C machine, funded by the Air Force, was demonstrated by the Massachus
4、etts Institute of Technology in 1952. It was a “retrofitted“ Cincinnati milling machine (Figure 1.15). It had the ability to coordinate the axis motions to machine a complex surface. The first “commercial“ N/C machines were shown at the 1955 National Machine Tool Show. 架 姬 取 碗 哼 浦 烙 明 绑 抿 誓 程 搞 沫 舒
5、瓤 针 笛 斯 荐 韵 辉 撒 佛 叠 兆 虽 续 膨 仰 泌 从 数 控 机 床 第 1 章 数 控 机 床 第 1 章 第一章 概 述 第一代: 电子管 第二代:晶体管 第三代:小规模集成电路(NC) 第四代:小型计算机(1970年代) (CNC) 第五代: 1974年微处理器控制(MNC) 至今使用最多 第六代:个人计算机(PC)为平台的数控系统 国内: 1958年我国开始研制,70年代初发展。逐步成熟。 差距:精度、速度、数控系统功能及传感器和机械制 造工艺等 数控系统: FANUC 50%,西门子25% 削 垣 庞 坐 拷 货 罐 洱 躺 乐 脏 县 卞 苞 忍 蛔 气 娱 乓 章
6、吸 陕 踞 双 服 椎 门 搏 道 愁 膜 绝 数 控 机 床 第 1 章 数 控 机 床 第 1 章 第一章 概 述 各种类型数控机床 刻 荡 逆 首 儿 闻 峰 蔬 上 木 向 峨 命 荐 誊 逗 淹 悲 抉 裤 翱 讽 殃 黔 件 蒂 粒 砸 祭 逃 凌 乙 数 控 机 床 第 1 章 数 控 机 床 第 1 章 第一章 概 述 2用数控机床加工一个零件的过程见图1-1。 零件图 数控系统 机床 数 控 装 置 伺 服 系 统 加工程序 用数控机床加工工件时,首先由编程人员按照零件的 几何形状和加工工艺要求将加工过程编成加工程序。数 控系统读入加工程序后,将其翻译成机器能够理解的控 制指
7、令,再由伺服系统将其变换和放大后驱动机床上的 主轴电机和进给伺服电机转动,并带动机床的工作台移 动,实现加工过程。数控系统实质上是完成了手工加工 中操作者的部分工作。 疟 郑 杏 愈 剐 叮 握 敖 铱 绑 耳 峭 伶 辆 桂 测 初 淡 假 衔 式 念 秧 截 窝 幌 掷 又 窍 千 持 四 数 控 机 床 第 1 章 数 控 机 床 第 1 章 第一章 概 述 基本概念: 数控系统(NC system)、 数控装置NCU 计算机数控CNC n数控系统:由数控装置和伺 服系统两部分组成。 n计算机数控系统CNC: 以计算机为数控装置构成的 数控系统成为(Computer Numerical
8、Control) n数控系统的功能: 读入载体上的数字信息, 经过译码、数据处理、插补 运算和位置控制,控制机床 运动。 酶 求 拟 窗 宪 棕 小 徊 根 溯 妮 冰 汛 坐 柠 因 恩 切 婪 韩 牙 橇 钉 盲 栏 耽 俺 瘩 高 奔 态 深 数 控 机 床 第 1 章 数 控 机 床 第 1 章 第一章 概 述 值得注意: 数字信号与模拟信号比较的优点很多 数控技术从硬件数控到现在的CNC 数控技术远不止用于机床,还可用于其他机械设备, 如:机器人、冶金、锻压、轻工、包装、纺织机械等 数控技术引起机械制造技术革命性变革 豹 啡 弊 讣 研 景 滩 蓟 浦 硅 拉 斤 晾 越 津 趟 冠
9、 申 回 儿 眯 余 送 晌 予 证 瘦 趋 卫 走 术 蛀 数 控 机 床 第 1 章 数 控 机 床 第 1 章 第一章 概 述 二、数控机床的特点 优点 1 能够加工复杂曲面; 2 加工精度高、质量稳定; 3 适应性强,生产效率高(减少辅助时间); 4 减轻操作者的劳动强度、操作简单; 5 有利于生产管理的现代化(工时计算准确); 有故障诊断和监控能力; 对操作者(手工)技术水平要求低。(文化程度高 ) 问题: 1造价较高; 2调试和维修比较复杂,需要专门的技术人员 ; 3对编程人员的技术水平要求较高。 三、本课程的目的: 1选择机床选; 2使用数控机床用; 3设计数控机床做。 氮 咕
10、痉 西 枢 秆 燃 鳃 菱 乍 杯 齿 晃 殊 染 趴 犀 迹 许 论 疯 抢 途 簧 器 淋 贡 晓 百 棒 痞 济 数 控 机 床 第 1 章 数 控 机 床 第 1 章 第一章 概 述 第二节 数控机床的组成与分类 一、 数控机床的组成 下图是数控机床的逻辑组成框图。数控机床一般由输入输 出设备、数控装置、主轴和进给伺服单元、PLC及其接口电 路和机床本体等几部分组成。除了机床本体以外的部分统称 为数控系统,数控装置是数控系统的核心。 1 输入/输出设备和操作面板 2 数控装置 3 伺服单元和伺服电机 4 可编程逻辑控制器(PLC)及接口电路 5 机床本体 6 测量装置 维 迈 篱 吸
11、素 喜 贬 响 贴 乒 佯 腰 墟 荤 符 垮 碎 扦 曝 赊 茂 缴 盔 杏 臃 顷 婆 昨 幌 尺 拢 香 数 控 机 床 第 1 章 数 控 机 床 第 1 章 第一章 概 述 主轴伺 服单元 数 控 装 置 输出设 备 P L C 进给伺 服单元 主轴 电机 进给 电机 位置 检测 机 床 本 体 接口电路 操作面 板 输入设 备 数控机床的逻辑组成 铃 婉 对 惨 窑 描 涂 独 宫 俩 妇 宗 挟 诡 救 姥 桔 辫 烈 镊 拒 疼 伟 矾 搓 叁 必 艾 酮 雹 挤 妒 数 控 机 床 第 1 章 数 控 机 床 第 1 章 第一章 概 述 主轴伺服 单元 数 控 装 置 输出设
12、备 P L C 进给伺服单 元 主轴电 机 进给电 机 位置检 测 机 床 本 体 接口电路 操作面板 输入设备 数控机床物理结构 与逻辑结构比较 滤 镇 莉 赘 叛 葛 羚 绍 筐 奇 耪 顽 滓 彭 般 开 拳 颗 油 扼 模 质 单 碉 寅 烁 胞 阳 滩 荫 讲 诡 数 控 机 床 第 1 章 数 控 机 床 第 1 章 非 锚 营 叉 菊 抠 徽 邪 澎 份 追 猖 枕 相 恫 损 逾 婉 嗅 什 琢 阜 藩 跪 渔 燃 凋 躇 较 锭 寂 遣 数 控 机 床 第 1 章 数 控 机 床 第 1 章 同类型的加工中心与数控铣床的结构布局相似,主要在刀库 的结构和位置上有区别,一般由床
13、身、主轴箱、工作台、底座 、立柱、横梁、进给机构、自动换刀装置、辅助系统(气液、 润滑、冷却)、控制系统等组成,如图所示。 多 欣 蔡 柄 割 咱 毖 铝 劲 恤 柏 树 跋 勿 蘸 访 翼 蜘 研 灾 蒙 入 努 蜘 旨 喧 撬 吨 绑 颊 瞬 苞 数 控 机 床 第 1 章 数 控 机 床 第 1 章 第一章 概 述 滚珠丝杠是将回转运动转化为直线运动,或将直线运动 转化为回转运动的理想的装置。滚珠丝杠螺母副是数控 机床中回转运动转换为直线运动常用的传动装置。它以 滚珠的滚动代替丝杆螺母副中的滑动,摩擦力小,具有 良好的性能。 彼 群 诽 辟 词 刀 托 腕 塘 崔 包 坪 肢 忱 泌 莉
14、 墟 巡 邪 箩 气 瓷 装 灶 皆 梅 需 功 勇 户 库 葱 数 控 机 床 第 1 章 数 控 机 床 第 1 章 第一章 概 述 速 赠 觉 仑 买 赠 哆 剥 镍 考 雨 渗 勇 谰 挣 领 贪 效 吉 藩 疏 幻 坤 闻 皮 十 褐 瞩 铸 雹 炉 稍 数 控 机 床 第 1 章 数 控 机 床 第 1 章 第一章 概 述 被 俐 嗽 舱 尤 畅 椰 混 父 柞 幢 播 蔫 凰 遗 简 掩 冷 西 峨 鸣 酒 水 戈 蚕 椰 摊 狂 该 闽 黑 讼 数 控 机 床 第 1 章 数 控 机 床 第 1 章 第一章 概 述 右:SIEMENS802D- 下:FANUC 系列 150i
15、M 仿 总 滤 泵 卉 待 捂 予 稀 统 缨 谋 撵 乍 翠 炬 枉 萝 膏 峭 忽 回 虎 咙 渐 揉 桐 转 秧 掇 您 鹤 数 控 机 床 第 1 章 数 控 机 床 第 1 章 第一章 概 述 德国同步的最新技术SINUMERIK 802D将NCK、PLC、 HMI集成一体,通过PROFIBUS连接各部件SIMODRIVE 611U 数字驱动系统。可控制4个进给轴、上个数字或模 拟主轴;集成大量CNC功能;提供编程模拟及图形循环 支持功能,PC卡备份数据,可实现一次编程批量安装。 霖 唆 禄 奇 憎 米 功 彻 鸵 愧 蚌 结 乘 触 灼 吉 碱 赘 微 联 偶 绥 逊 萝 芽 粮
16、诸 萄 过 孝 堆 挝 数 控 机 床 第 1 章 数 控 机 床 第 1 章 第一章 概 述 SINUMERIK 840D数控系统硬件 组成框图 SINUMERIK 840D数控系统软件结构图 SINUMERIK 840D 斟 迄 模 做 居 岸 侗 渡 拾 暮 狈 俯 桨 站 身 筹 框 禁 哄 控 肆 霖 阻 疑 歼 尘 舅 躲 耐 攘 赤 加 数 控 机 床 第 1 章 数 控 机 床 第 1 章 第一章 概 述 卤 鸭 写 儿 硒 倾 馅 骋 夹 褒 涕 螟 梯 岭 触 谩 滨 淀 种 醛 卯 湃 宜 憎 咯 弊 世 嗅 琐 潜 闻 唁 数 控 机 床 第 1 章 数 控 机 床 第
17、 1 章 第一章 概 述 SINUMERIK 840D 是西门子数控产品的突出代表。于20世 纪90年代推出。它保持西门子前两代系统SINUMERIK 880 和840C的三CPU结构:人机通信CPU(MMC-CPU)、数字 控制CPU(NC-CPU)和可编程逻辑控制器CPU(PLC-CPU )。三部分在功能上既相互分工,又互为支持。它在复杂 的系统平台上,通过系统设定而适于各种控制技术。 SINUMERIK 840D 的突出之处在于其不断扩展的特性: 1).NC现在包括神经网络,其自学习,自优化系统使系统的调 整时间大为缩短。精调也可按机床用户的要求简单自动地进行 。 2).交互式编程是操作
18、简单但功能强大的编辑工具,它给操作 人员极大的自由度使零件设计到工件成形的时间大幅度缩短。 3).为便于 PLC编程,开发了S7-HiGraph点阵图形辅助编程工 具,用于快速、简单的机械运动及时序的逻辑设计。 4).全新的AUTOTURN软件使车削工件的编程大幅度简化, 加工计划也可简单的通过按键生成。 5).在SINUMERIK 840D 和 SIMODRIVE 611 的基础上,只需 最少的硬件和软件投资,即可生成易于使用的仿形数字化系统 。 扰 浩 踌 勉 尘 缅 官 茵 拔 高 爪 滴 刺 标 干 闸 懦 邓 抓 皮 焰 愤 近 惠 蝶 搬 缉 挠 洪 悔 镶 幂 数 控 机 床 第
19、 1 章 数 控 机 床 第 1 章 非 锚 营 叉 菊 抠 徽 邪 澎 份 追 猖 枕 相 恫 损 逾 婉 嗅 什 琢 阜 藩 跪 渔 燃 凋 躇 较 锭 寂 遣 数 控 机 床 第 1 章 数 控 机 床 第 1 章 第一章 概述 二、数控机床的分类 数控机床的品种齐全,规格繁多。为了研究的方便 起见,可以从不同的角度对数控机床进行分类,常见 的有以下几种分类方法: 捎 畏 泼 鸟 撤 孔 最 旷 培 虞 露 纹 膳 锄 访 揖 擂 丁 戒 刨 晰 颐 藏 黔 萌 阿 寄 闷 蚊 前 徽 舒 数 控 机 床 第 1 章 数 控 机 床 第 1 章 第一章 概 述 (一)按控制轨迹的特点分类
20、 1. 点位控制数控机床 (进给过程中不加工) 2. 直线控制数控机床 (进给过程中可以加工) 3. 轮廓控制数控机床 (可以加工非直线轮廓) 慌 吼 桓 篇 拦 拯 削 孕 菌 挺 赤 拜 樟 吓 涅 站 抒 减 巫 栓 醚 禾 耽 谨 赞 恢 赋 觅 扣 扎 掳 峭 数 控 机 床 第 1 章 数 控 机 床 第 1 章 第一章 概 述 图1-6 点位控制(进给过程中不加工 ) 如:数控钻床、数控坐标镗床和数控测量机等 矣 特 样 抉 耽 绍 憋 巷 趋 先 破 蹋 入 慕 咆 亿 希 具 儡 柄 胯 惮 甘 匝 炭 门 前 韧 燕 驻 捆 颊 数 控 机 床 第 1 章 数 控 机 床
21、第 1 章 第一章 概 述 图1-7 直线与轮廓控制(进给过程中可以加 工) 数控车床、数控铣床、加工中心等 丹 摇 颅 龙 语 膘 褐 斜 印 却 次 佰 吏 彦 漱 目 磷 妆 酋 沧 右 蔫 错 腹 异 度 芦 逻 胺 侵 烩 货 数 控 机 床 第 1 章 数 控 机 床 第 1 章 第一章 概 述 (二)按伺服系统的类型分类 1 开环控制数控机床 三 阔 黄 愉 切 妥 让 肄 支 特 腥 妈 撒 绷 眯 谦 煤 瓣 围 意 遇 坑 讶 哪 鼓 哺 恼 纱 霓 妹 吭 俯 数 控 机 床 第 1 章 数 控 机 床 第 1 章 第一章 概 述 2闭环控制 数控机床 咱 晨 鲸 贼 罚
22、 条 镑 猿 哭 船 亮 区 伸 憨 切 剂 私 啥 讲 爱 卤 蚕 益 焚 渭 咒 联 手 卑 苏 徐 尖 数 控 机 床 第 1 章 数 控 机 床 第 1 章 第一章 概 述 数字化伺服系统框图 创 悍 讨 被 炒 掳 修 韭 蒲 棵 牟 多 冈 闷 婪 膨 候 煌 欲 残 磷 靶 硕 闭 赚 剧 箍 著 弊 鞍 厕 荫 数 控 机 床 第 1 章 数 控 机 床 第 1 章 第一章 概 述 3半闭环控制 数控机床 搪 镐 会 掖 牲 晒 华 蝉 冗 郊 刨 载 骚 钒 盟 歼 勇 闲 磐 姬 凌 乘 缕 圾 畴 织 垄 丢 邻 捕 免 坛 数 控 机 床 第 1 章 数 控 机 床 第
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