數(shù)控機(jī)床使用及維修

1、模塊1 數(shù)控機(jī)床維修概論模塊1.1 認(rèn)識(shí)和使用數(shù)控機(jī)床模塊1.2 數(shù)控機(jī)床維修維護(hù)基礎(chǔ)模塊1.1 認(rèn)識(shí)和使用數(shù)控機(jī)床 一、產(chǎn)生與發(fā)展 二、數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn) 三、數(shù)控機(jī)床的分類 四、數(shù)控機(jī)床的工作原理 五、數(shù)控機(jī)床的組成 六、數(shù)控機(jī)床的使用 七、認(rèn)識(shí)和使用數(shù)控機(jī)床實(shí)驗(yàn)一、產(chǎn)生與發(fā)展 1.產(chǎn)生 目標(biāo)：高效、優(yōu)質(zhì)高效、優(yōu)質(zhì) 普通機(jī)床專用機(jī)床生產(chǎn)線數(shù)控機(jī)床 1)大批大量的產(chǎn)品（如汽車、家用電器的零件等），多采用專用的工藝裝備、專用自動(dòng)化機(jī)床或?qū)Ｓ玫淖詣?dòng)生產(chǎn)線和自動(dòng)化車間進(jìn)行生產(chǎn)。缺點(diǎn)：生產(chǎn)準(zhǔn)備周期長(zhǎng)，產(chǎn)品改型不易，因而使新產(chǎn)品的開發(fā)周期增長(zhǎng)。一、產(chǎn)生與發(fā)展 2)機(jī)械產(chǎn)品中，單件與小批量產(chǎn)品占到7080%

2、，這類產(chǎn)品一般都采用通用機(jī)床加工。 缺點(diǎn)：當(dāng)產(chǎn)品改變時(shí)，機(jī)床與工藝裝備均需作相應(yīng)的變換和調(diào)整；自動(dòng)化程度不高，基本上由人工操作；一些由曲線、曲面輪廓組成的復(fù)雜零件，只能借助靠模和仿形機(jī)床，或者借助劃線和樣板用手工操作的方法來加工。 3)數(shù)字控制機(jī)床，就是為了解決單件、小批量、解決單件、小批量、特別是復(fù)雜型面零件特別是復(fù)雜型面零件加工的自動(dòng)化自動(dòng)化并保證質(zhì)量質(zhì)量要求而產(chǎn)生的。一、產(chǎn)生與發(fā)展 2.發(fā)展 1)1952年，美國(guó)麻省理工學(xué)院成功地研制出第一臺(tái)數(shù)控銑床（數(shù)控銑床（NC Milling Machine），這是公認(rèn)的世界上第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床，當(dāng)時(shí)用的電子元件是電子管電子管(Electron Tub

3、e)。 電子管 一、產(chǎn)生與發(fā)展 2)1958年，開始采用晶體管晶體管(Transistor)元件和印刷線路板。美國(guó)出現(xiàn)帶自動(dòng)換刀裝置（自動(dòng)換刀裝置（ATC Automatic Tool Changer）的數(shù)控機(jī)床，稱為加加工中心工中心(MC Machining Center)。從1960年開始，其它一些工業(yè)國(guó)家，如原聯(lián)邦德國(guó)、日本也陸續(xù)開發(fā)生產(chǎn)出了數(shù)控機(jī)床。 晶體管SOT26 晶體管TD5 一、產(chǎn)生與發(fā)展 3)1965年，數(shù)控裝置開始采用小規(guī)模集成小規(guī)模集成電路電路(Small Scale Integrated Circuit)，使數(shù)控裝置的體積減小、功耗降低及可靠性提高。但仍然是硬件邏輯數(shù)控

4、系統(tǒng)。集成電路 一、產(chǎn)生與發(fā)展 4)20世紀(jì)60年代末，出現(xiàn)計(jì)算機(jī)群控系統(tǒng)，即直直接數(shù)控（接數(shù)控（DNC Direct NC）系統(tǒng)。DNC系統(tǒng)使用一臺(tái)較大型的計(jì)算機(jī)，控制與管理多臺(tái)數(shù)控機(jī)床和數(shù)控加工中心，能進(jìn)行多品種、多工序的自動(dòng)加工。 5)1970年，美國(guó)芝加哥國(guó)際機(jī)床展覽會(huì)首次展出用小型計(jì)算機(jī)（小型計(jì)算機(jī)（Minicom）控制的數(shù)控機(jī)床，這是世界上第一臺(tái)計(jì)算機(jī)數(shù)字控制計(jì)算機(jī)數(shù)字控制(CNC Computer Numerical Control)的數(shù)控機(jī)床，數(shù)控系統(tǒng)從此進(jìn)入CNC時(shí)代。 一、產(chǎn)生與發(fā)展 6)1974年，微處理器微處理器(Microprocessor)用于數(shù)控裝置，促進(jìn)了數(shù)控機(jī)

5、床的普及應(yīng)用和數(shù)控技術(shù)的發(fā)展。將計(jì)算機(jī)的兩個(gè)最核心的部件運(yùn)算器和控制器，采用大規(guī)模集成電路技術(shù)集成在一塊芯片上，稱之為微處理器，又稱中央處理器，又稱中央處理器（CPU Central Processing Unit）。 7)20世紀(jì)80年代后期，出現(xiàn)了以加工中心為主體，再配上工件自動(dòng)更換（工件自動(dòng)更換（AWC Automated Workpiece Changer）與檢測(cè)裝置的柔性制造單柔性制造單元元(FMC Flexible Manufacturing Cell)。一、產(chǎn)生與發(fā)展 8)1990年，個(gè)人計(jì)算機(jī)（個(gè)人計(jì)算機(jī)（Personal Computer）的性能已發(fā)展到很高的階段，數(shù)控系統(tǒng)從

6、此進(jìn)入了基于PC的階段。最常用的形式是在PC內(nèi)部插入專用的CNC控制卡。 基于PC的運(yùn)動(dòng)控制器，目前流行的有PMAC（Program Multiple Axises Controller），是美國(guó)Delta Tau公司生產(chǎn)制造的多軸運(yùn)動(dòng)控制卡。 Delta Tau PMAC I型多軸運(yùn)動(dòng)控制卡 PMAC運(yùn)動(dòng)控制卡(PC104) 一、產(chǎn)生與發(fā)展 9)在多臺(tái)加工中心機(jī)床或柔性制造單元的基礎(chǔ)上，增加物流存儲(chǔ)和必要的工件清洗及尺寸檢查設(shè)備，并由高一級(jí)的計(jì)算機(jī)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行控制和管理，就構(gòu)成了柔性制造系統(tǒng)柔性制造系統(tǒng)(FMS Flexible Manufacturing System)。 10)FMC和

7、FMS技術(shù)是實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS Computer Integrated Manufacturing System)的重要基礎(chǔ)。CIMS不僅實(shí)現(xiàn)了車間制造過程的自動(dòng)化，而且實(shí)現(xiàn)了從生產(chǎn)決策、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、市場(chǎng)預(yù)測(cè)直到銷售的整個(gè)生產(chǎn)活動(dòng)的自動(dòng)化，特別是技術(shù)和管理工作的自動(dòng)化，這是當(dāng)今自動(dòng)化制造技術(shù)發(fā)展的最高階段。一、產(chǎn)生與發(fā)展 在機(jī)床發(fā)展戰(zhàn)略上，溫家寶在2004年指出：“振興裝備制造業(yè)，首先要振興機(jī)床工業(yè)，我們要大力發(fā)展國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床?！?005年9月出臺(tái)了國(guó)務(wù)院關(guān)于加快振興裝備制造業(yè)的若干意見（國(guó)務(wù)院8號(hào)文件），明確提出要在機(jī)床領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)重點(diǎn)突破：發(fā)展大型、精密、高速數(shù)控

8、裝備和數(shù)控系統(tǒng)及功能部件，改變大型、高精度數(shù)控機(jī)床大部分依賴進(jìn)口的現(xiàn)狀，滿足機(jī)械、航空航天等工業(yè)發(fā)展的需要。國(guó)家十一五發(fā)展規(guī)劃明確指出到2010年將達(dá)到以下目標(biāo)：1）國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的市場(chǎng)占有率達(dá)到50%；2）國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床配國(guó)產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)要達(dá)到75%。一、產(chǎn)生與發(fā)展 3.發(fā)展前景 1)高速、高精密化 2)高可靠性 3)數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)CAD化、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模塊化 4)功能復(fù)合化 5)智能化、網(wǎng)絡(luò)化、柔性化和集成化二、數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn) 1.優(yōu)點(diǎn)：高精度（檢測(cè)、反饋0.1um）； 高效率（進(jìn)給速度120m/min、主軸轉(zhuǎn)速10000r/min等大大增加）； 高柔性（復(fù)雜型面零件加工，多品種、易改型改變程序語句、無

9、需二次投入）； 高自動(dòng)化（自動(dòng)生成工藝參數(shù)，自動(dòng)編程，人性化操作界面，故障診斷功能等?？梢詼p輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度、實(shí)現(xiàn)一人多機(jī)操作，有利于實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化管理 ）。 2.缺點(diǎn)：投入大、維護(hù)費(fèi)用高、操作人員水平高。 二、數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)數(shù)控加工與傳統(tǒng)加工的比較圖 二、數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn) 3.適合加工對(duì)象 并不是所有的零件都適用于數(shù)控加工。對(duì)于生產(chǎn)批量大的簡(jiǎn)單零件，或加工余量不穩(wěn)定、裝夾困難的零件等，一般不太適合于數(shù)控機(jī)床加工。簡(jiǎn)單零件的批量加工使用普通機(jī)床即可。當(dāng)零件復(fù)雜程度相當(dāng)，生產(chǎn)批量很大時(shí)應(yīng)采用專用機(jī)床加工。 數(shù)控機(jī)床適用于加工比較復(fù)雜而生產(chǎn)批量不大的零件。三、數(shù)控機(jī)床的分類 （一）按加工方式和工藝用途分類

10、 1.數(shù)控車床半封閉普通數(shù)控車床半封閉普通數(shù)控車床全封閉普通數(shù)控車床全封閉普通數(shù)控車床三、數(shù)控機(jī)床的分類普及型數(shù)控車床普及型數(shù)控車床多功能數(shù)控車床多功能數(shù)控車床三、數(shù)控機(jī)床的分類 2.數(shù)控銑床立式數(shù)控銑床立式數(shù)控銑床臥式數(shù)控鏜銑床臥式數(shù)控鏜銑床三、數(shù)控機(jī)床的分類龍門數(shù)控銑床龍門數(shù)控銑床三、數(shù)控機(jī)床的分類 3.數(shù)控磨床數(shù)控平面磨床數(shù)控平面磨床數(shù)控萬能外圓磨床數(shù)控萬能外圓磨床三、數(shù)控機(jī)床的分類 4.加工中心斗笠式自動(dòng)換刀加工中心斗笠式自動(dòng)換刀加工中心三、數(shù)控機(jī)床的分類凸輪機(jī)械手式自動(dòng)換刀加工中心凸輪機(jī)械手式自動(dòng)換刀加工中心三、數(shù)控機(jī)床的分類大型龍門式加工中心大型龍門式加工中心三、數(shù)控機(jī)床的分類帶機(jī)

11、械手鏈?zhǔn)降稁斓呐P式帶機(jī)械手鏈?zhǔn)降稁斓呐P式加工中心加工中心三、數(shù)控機(jī)床的分類 5.金屬成型類數(shù)控機(jī)床數(shù)控彎管機(jī)數(shù)控彎管機(jī)數(shù)控壓力機(jī)數(shù)控壓力機(jī)三、數(shù)控機(jī)床的分類 6.特種加工類數(shù)控機(jī)床線線切割機(jī)床切割機(jī)床電火花數(shù)控機(jī)床電火花數(shù)控機(jī)床三、數(shù)控機(jī)床的分類 （二）按加工路線分類 1.點(diǎn)位控制：從一點(diǎn)到一點(diǎn)。數(shù)控鉆床、數(shù)控鏜床、數(shù)控沖床等。 2.直線控制：平行于坐標(biāo)軸的直線運(yùn)動(dòng)。簡(jiǎn)易數(shù)控車床、數(shù)控銑床等。 3.輪廓控制：同時(shí)控制兩軸或兩軸以上運(yùn)動(dòng)，平面曲線或空間曲面。數(shù)控車床、數(shù)控銑床等。三、數(shù)控機(jī)床的分類點(diǎn)位控制 直線控制 輪廓控制 三、數(shù)控機(jī)床的分類 （三）按可控制聯(lián)動(dòng)的坐標(biāo)軸分類 所謂數(shù)控機(jī)床可控制

12、聯(lián)動(dòng)的坐標(biāo)軸，是指數(shù)控裝置控制幾個(gè)伺服電動(dòng)機(jī)，同時(shí)驅(qū)動(dòng)機(jī)床移動(dòng)部件運(yùn)動(dòng)的坐標(biāo)軸數(shù)目?？煞譃椋?1.兩坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)（同時(shí)控制兩個(gè)坐標(biāo)軸聯(lián)動(dòng)） 2.三坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)（同時(shí)控制三個(gè)坐標(biāo)軸聯(lián)動(dòng)） 3.兩軸半坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)（本身有三個(gè)坐標(biāo)能作三個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)，但控制裝置只能同時(shí)控制兩個(gè)坐標(biāo)，而第三個(gè)坐標(biāo)只能作等距周期移動(dòng)） 4.多坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)（如九軸聯(lián)動(dòng)）三、數(shù)控機(jī)床的分類三、數(shù)控機(jī)床的分類 （四）按伺服系統(tǒng)有無檢測(cè)裝置分類 1.開環(huán)：無檢測(cè)裝置、無反饋 驅(qū)動(dòng)裝置：步進(jìn)電機(jī) 原理：脈沖個(gè)數(shù)、頻率、通電順序控制位移、速度、方向 特點(diǎn)：精度速度要求較低；調(diào)試方便；成本低；穩(wěn)定性好 三、數(shù)控機(jī)床的分類開環(huán)伺服控制系統(tǒng) 三、數(shù)控機(jī)床的分類 2.閉環(huán)：有檢測(cè)裝置，反饋從工作臺(tái) 驅(qū)動(dòng)裝置：交流、直流伺服電機(jī) 原理：直接利用位移偏差e來實(shí)現(xiàn)進(jìn)給控制 特