西工大考研計(jì)算機(jī)輔助制造第2章

21、數(shù)控機(jī)床的定義和由定義：數(shù)控機(jī)床（NumericalControlMachine是采用數(shù)字技術(shù)形式控制的機(jī)床即凡是用數(shù)字化的代碼將加工過程中所需的 和步驟以及刀具與工件之間的相對(duì)位移等信息用數(shù)字化的指令表示出來，(通過程序介質(zhì)）并送入計(jì)算機(jī)或數(shù)控系統(tǒng)經(jīng)過譯碼、運(yùn)算及處理控制機(jī)床的刀具與工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，加工出所需工件的一類機(jī)床即為數(shù)控(NC)機(jī)床3傳輸介質(zhì)：穿孔4數(shù)控機(jī)床的由5數(shù)控機(jī)床的由6數(shù)控機(jī)床的由7數(shù)控機(jī)床的由82、數(shù)控機(jī)床產(chǎn)生的歷史背40JohnT.提出了數(shù)控機(jī)床構(gòu) 微小增微小增量投入大量軍費(fèi)給MIT伺服機(jī)構(gòu)9微小增微小增微小增2、數(shù)控機(jī)床產(chǎn)生的歷史背40JohnT.提出了數(shù)控機(jī)床構(gòu) 微小增微小增量投入大量軍費(fèi)給MIT伺服機(jī)構(gòu)MIT1952年MIT第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床樣機(jī)研1953年開始初步應(yīng)MIT開發(fā)了APT編程2、數(shù)控機(jī)床產(chǎn)生的歷史背40JohnT.提出了數(shù)控機(jī)床構(gòu) 微小增②形成：MIT③發(fā)展：飛機(jī)制造企業(yè)對(duì)數(shù)控機(jī)床的需求對(duì)機(jī)飛機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、精度要求高、大量復(fù)雜曲面形狀零件、產(chǎn)量小、快，其生產(chǎn)特點(diǎn)決定了其急需NC設(shè)備，從而為數(shù)控機(jī)床的發(fā)展應(yīng)用提供了機(jī)3、數(shù)控技術(shù)(NUMERICAL①概念:以數(shù)字化信息實(shí)現(xiàn)控制的應(yīng)用技3、數(shù)控技術(shù)(NUMERICAL概念:分類硬件數(shù)控技術(shù)：以硬件靠硬件完成運(yùn)算;功能簡(jiǎn)單 量計(jì)算機(jī)控制(CNC):靠軟件完成運(yùn)算;功能強(qiáng)大 量3、數(shù)控技術(shù)(NUMERICAL概念:分類硬件數(shù)控技術(shù)：以硬件靠硬件完成運(yùn)算;功能簡(jiǎn)單 量計(jì)算機(jī)控制(CNC):靠軟件完成運(yùn)算;功能強(qiáng)大 量數(shù)控系統(tǒng)對(duì)機(jī)床控制的類別順序控制:換刀、主軸調(diào)速、冷卻 、工作限位等開關(guān)量數(shù)字控制:進(jìn)給傳動(dòng)控制，即對(duì)刀具、工作臺(tái)行的順序、位移量以至速度實(shí)現(xiàn)控制4、數(shù)控機(jī)床的優(yōu)傳統(tǒng)機(jī)械式自動(dòng)機(jī)床、仿形機(jī)床的缺點(diǎn)①需要輔助a)自動(dòng)機(jī)床—需要制作凸輪、擋塊等輔助自動(dòng)銑自動(dòng)銑4、數(shù)控機(jī)床的優(yōu)傳統(tǒng)機(jī)械式自動(dòng)機(jī)床、仿形機(jī)床的缺點(diǎn)①需要輔助仿形銑床工作原4、數(shù)控機(jī)床的優(yōu)傳統(tǒng)機(jī)械式自動(dòng)機(jī)床、仿形機(jī)床的缺點(diǎn)①需要輔助②加工過程是模擬量③加工精④加工零件變更需重新數(shù)控機(jī)床與仿形機(jī)床相比顯著優(yōu)4、數(shù)控機(jī)床的優(yōu)1)有利于提高加工精度，保證同批零件的一性提高精表現(xiàn)為加工過程中不 影響機(jī)床的定位精度較高；早期機(jī)床的精度為0.01~0.05mm可達(dá)到0.001~0005一致性較高；機(jī)床的重復(fù)定位精度保證在0.005mm對(duì)于不同的機(jī)床其加工精度也不相同，例如坐標(biāo)磨床，加工精度為0.001-高速銑床，加工精度在0.005mm內(nèi)，并量，經(jīng)常用于加工薄壁零件和類似模具石車床，可用來車鏡面，用于光學(xué)4、數(shù)控機(jī)床的優(yōu)1)有利于提高加工精度，保證同批零件的一性2)可以提高生產(chǎn)效率，一般可提高加工效率倍提高效可可表現(xiàn)為(1(1)無須劃線，無須多次裝夾定位(2(2)切削效率高(3(3)生產(chǎn)準(zhǔn)備周期短4、數(shù)控機(jī)床的優(yōu)1)有利于提高加工精度，保證同批零件的一性2)可以提高生產(chǎn)效率，一般可提高加工效率倍3）適合于復(fù)雜形狀零件加工；（只提度，而無須各種工裝4)有利于實(shí)現(xiàn)管理和機(jī)械加工的自動(dòng)化。4）可可表現(xiàn)為（（1）有刀庫(kù)的存在，能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換刀，多工序一5、數(shù)控機(jī)床的不足1)設(shè)備造價(jià)昂設(shè)備投資大三坐標(biāo)機(jī)床為設(shè)備投資大三坐標(biāo)機(jī)床為幾十萬至四坐標(biāo)為150萬到四五百萬；五坐標(biāo)機(jī)床為三百萬到上千。運(yùn)行運(yùn)行費(fèi)用高:對(duì)環(huán)境溫度要求較高，車間必須配備空調(diào), 元；冷卻液消耗每年2~3機(jī)時(shí)機(jī)時(shí)費(fèi)用高 2坐標(biāo)3坐標(biāo)10—60—/元/4坐標(biāo)150—元/5坐標(biāo)200—元/高速銑200—元/5、數(shù)控機(jī)床的不足1)設(shè)備造價(jià)昂2)工作環(huán)境要求苛刻（溫度、濕度、灰塵等）3)工藝、編程、操作、維修保養(yǎng)人員素質(zhì)要2.21.數(shù)控機(jī)床的主要組成部NC程序(控制介質(zhì)包含加工過程中的所有信息，主要有3種①幾何信息：確定加工零件的幾何形狀，如位移圓心、曲面法矢量等②輔助功能信息進(jìn)給速度和主軸轉(zhuǎn)速、開關(guān)冷卻液、程序結(jié)束等③準(zhǔn)備功能信息實(shí)現(xiàn)刀具半徑補(bǔ)償?shù)萅C程序(控制介質(zhì)NC程序傳入NC機(jī)床的途徑①穿孔NC程序(控制介質(zhì)NC程序傳入NC機(jī)床的途徑①穿孔②鍵盤手工NC程序(控制介質(zhì)NC程序傳入NC機(jī)床的途徑①穿孔②鍵盤手工③拷貝：CFNC程序(控制介質(zhì)NC程序傳入NC機(jī)床的途徑①穿孔②鍵盤手工③拷貝：CF數(shù)控裝 ①輸入裝置：接收外部的 器：對(duì)輸③控制器：控制和協(xié)調(diào)數(shù)控裝置各部④運(yùn)算器：接收控制信息，對(duì)幾何信算并向輸出裝置發(fā)出進(jìn)給脈⑤輸出裝置：將脈沖 移量（）叫做脈沖當(dāng)量δ來表示）。單位：mm/脈沖、度/常用的脈沖當(dāng)量0.01mm/脈沖、0.005mm/脈沖、0.001mm/0.01度/脈沖、0.005度/脈沖、0.001度/脈沖當(dāng)量決定了NC機(jī)床的精度及程序小數(shù)點(diǎn)的位小值機(jī)床坐標(biāo)軸運(yùn)動(dòng)量Δ=N N為整數(shù)控機(jī)床的插插插補(bǔ)概念：在數(shù)控加工時(shí)，數(shù)控裝置需要在規(guī)定加工輪廓的和終點(diǎn)之間進(jìn)行中間點(diǎn)的坐標(biāo)計(jì)算，然后按計(jì)算結(jié)果向各坐標(biāo)點(diǎn)的“密化計(jì)算”稱作插補(bǔ)。完成插補(bǔ)運(yùn)算的裝置稱為插補(bǔ)類型:直線(一次);圓弧(二次)；空間樣條曲線(三次 線 P(

現(xiàn)在高檔的數(shù)控系統(tǒng) 插可以實(shí)現(xiàn) 的圓弧插 X

2數(shù)控裝置工作流數(shù)控?cái)?shù)控裝置工作流程示數(shù)控裝置工作流程（新數(shù)控裝置工作流程示數(shù)控裝置—數(shù)控系不同不同的數(shù)控機(jī)床研制機(jī)構(gòu)生產(chǎn)了不同的數(shù)同,其程序控制代碼不同世界上比較著名的數(shù)控系統(tǒng)有---

系列數(shù)控---PHILPISCNC-532數(shù)控系統(tǒng)現(xiàn)現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的趨勢(shì):統(tǒng)一、簡(jiǎn)捷、可讀性伺服系統(tǒng)(數(shù)控機(jī)床運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力裝置伺伺服系統(tǒng)是數(shù)控裝置與機(jī)床本體間的傳動(dòng)聯(lián)系環(huán)節(jié)，以將來自數(shù)控裝置的脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換為機(jī)運(yùn)動(dòng)，使工作臺(tái)精確定位或按規(guī)定的軌對(duì)運(yùn)動(dòng)，最后加工出符合圖紙的零件構(gòu)成:驅(qū)動(dòng)裝構(gòu)成:驅(qū)動(dòng)裝（弱 強(qiáng)電脈沖信 伺服單元放大工作臺(tái)、主軸

電動(dòng)機(jī)絲杠轉(zhuǎn)伺服系統(tǒng)和伺服機(jī)床本臺(tái)、刀庫(kù)、排屑器等組成檢測(cè)裝在機(jī)床的坐標(biāo)軸中安裝有光柵尺等來實(shí)時(shí)監(jiān)光柵漢封閉式光柵 光柵尺原理 2數(shù)控機(jī)床工作流2.3按工藝用途劃數(shù)控?cái)?shù)控?cái)?shù)控?cái)?shù)控?cái)?shù)控?cái)?shù)控一般數(shù)控機(jī)數(shù)控銑類類別 立銑、臥銑、龍門銑一般數(shù)控機(jī)數(shù)控類別類別 立銑、臥銑、龍門銑:二維輪廓、復(fù)雜結(jié)構(gòu)、復(fù)雜型面等，可用于孔加工工作特點(diǎn)：切削時(shí)刀具運(yùn)動(dòng)方向不受方一般數(shù)控機(jī)數(shù)控 途：用于加工回轉(zhuǎn)類零件，有臥車和立一般數(shù)控機(jī)數(shù)控 途：用于加工回轉(zhuǎn)類零件，有臥車和立工作工作特點(diǎn)：刀具不旋轉(zhuǎn)，零件旋刀具只做軸向一般數(shù)控機(jī)數(shù)控 途：用于精度較高的孔加工工作特點(diǎn)：工作時(shí)鏜刀只能沿機(jī)床主軸一般數(shù)控機(jī)數(shù)控 途：用于精度較高的孔加工工作特點(diǎn)：工作時(shí)鏜刀只能沿機(jī)床主軸精度精度等級(jí)：0.01mm一般數(shù)控機(jī)數(shù)控 途：傳統(tǒng)機(jī)械孔及電子線路版孔加工工作特點(diǎn)：刀具旋轉(zhuǎn),鉆孔時(shí)鉆頭只做一般數(shù)控機(jī)數(shù)控 途：傳統(tǒng)機(jī)械孔及電子線路版孔加工工作特點(diǎn)：刀具旋轉(zhuǎn),鉆孔時(shí)鉆頭只做效率極高：300-400孔／分，孔徑：Min可達(dá)一般數(shù)控機(jī)數(shù)控 途：用于鈑金件的孔與形狀加一般數(shù)控機(jī)數(shù)控 途：用于鈑金件的孔與形狀加工作特點(diǎn)效率極高：300-50孔／分一般數(shù)控機(jī)數(shù)控 途：用于配合面的加工，表面質(zhì)量精度工作特點(diǎn)：磨頭高速旋轉(zhuǎn),可做三個(gè)方加工二維型面、孔、較小的三維曲面，精度光度一般數(shù)控機(jī)數(shù)控 途：用于配合面的加工，表面質(zhì)量精度工作特點(diǎn)：磨頭高速旋轉(zhuǎn),可做三個(gè)方精度精度等級(jí)：0.005-0.001mm思考：孔的加工數(shù)控加工中工中心——MachiningCenter,可使多道工序在一次裝數(shù)控加工中可以減少機(jī)床數(shù)量，便于管理，對(duì)于多工序的件只要一臺(tái)機(jī)床就能完成全部工序加工，并可減少半成品的可以減少多次裝夾的定位誤差，提高零件加工度由于工序集中，減少了輔助時(shí)間率；大大減少 工夾量具的數(shù)量，進(jìn)一步縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間，降低了成本按運(yùn)動(dòng)軌跡劃①點(diǎn)位控制Pionntrl特點(diǎn)：只控制起點(diǎn)和終點(diǎn)的精確位置，與中間過程無關(guān)共性：中間過程屬非切削段”包括：數(shù)控鉆、數(shù)控鏜、數(shù)控沖床和數(shù)控測(cè)量123452.按運(yùn)動(dòng)軌跡劃點(diǎn)位直線控制數(shù)控機(jī)床PositionandStraightCutcontrol：特點(diǎn)特點(diǎn)：這類機(jī)床不僅能保證刀具在相關(guān)點(diǎn)的定位，還控制刀具沿某一個(gè)坐標(biāo)軸方向作直線。它是點(diǎn)位控制和單坐標(biāo)控制的結(jié)合不能聯(lián)動(dòng)，起終點(diǎn)之間屬“切削段”該類設(shè)備有：簡(jiǎn)易數(shù)控車床、數(shù)控銑床2.按運(yùn)動(dòng)軌跡劃控制內(nèi)容：程序規(guī)定的軌跡、速度該類設(shè)備有控制內(nèi)容：程序規(guī)定的軌跡、速度該類設(shè)備有工機(jī)床加工零件類型：可加工曲線、曲面類零YYOX3.按伺服系統(tǒng)控制方式劃：： 按伺服系統(tǒng)控制方式劃開環(huán)控計(jì)算控計(jì)算控制裝

工作電電：3.按伺服系統(tǒng)控制方式劃： 按伺服系統(tǒng)控制方式劃閉環(huán)控位置

位置檢測(cè)控電箱速度：3.按伺服系統(tǒng)控制方式劃： ：精密、大型設(shè)備成本高 ：：按伺服系統(tǒng)控制方式劃半閉環(huán)控加工指

工作工作控制 速速檢電電箱3.按伺服系統(tǒng)控制方式劃：： ：精密、大型設(shè)備成本高 ：補(bǔ)償沒跟上機(jī)床怎么處理？那種機(jī)床穩(wěn)定性三種機(jī)床的作：4.按同時(shí)控制的坐標(biāo)軸劃坐標(biāo)軸及轉(zhuǎn)角是如何規(guī)定的坐標(biāo)軸約機(jī)床坐標(biāo)示意坐標(biāo)軸約4.按同時(shí)控制的坐標(biāo)軸劃坐標(biāo)軸及轉(zhuǎn)角是如何規(guī)定的兩坐兩坐標(biāo)、三坐標(biāo)、四坐標(biāo)、五坐標(biāo)NC1）兩坐標(biāo)NC機(jī)床22）三坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)的NC機(jī)床可實(shí)現(xiàn)X、Y、 三個(gè)坐標(biāo)聯(lián)用途：可用于加工曲面4.按同時(shí)控制的坐標(biāo)軸劃四坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)除Ｘ、Ｙ、Ｚ外還可和另一旋轉(zhuǎn)軸實(shí)現(xiàn)4.按同時(shí)控制的坐標(biāo)軸劃四坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)除Ｘ、Ｙ、Ｚ外還可和另一旋轉(zhuǎn)軸實(shí)現(xiàn)類別類別按旋轉(zhuǎn)軸劃分：ＸＹＺＡ、ＸＹＺＢ用途用途：可加工各種曲面、四軸直紋面葉件和平面內(nèi)斜孔的殼體按同時(shí)控制的坐標(biāo)軸劃適合四坐標(biāo)加工的零4.按同時(shí)控制的坐標(biāo)軸劃四坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)除Ｘ、Ｙ、Ｚ外還可和另一旋轉(zhuǎn)軸實(shí)現(xiàn)類別類別按旋轉(zhuǎn)軸劃分：ＸＹＺＡ、ＸＹＺＢ用途用途：可加工各種曲面、四軸直紋面葉件和平面內(nèi)斜孔的殼體與與三坐標(biāo)機(jī)床相比它的加工范圍、精度4.4.五坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)一個(gè)旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)在主軸上，另一個(gè)在工作按同時(shí)控制的坐標(biāo)軸劃兩個(gè)旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)都在主軸按同時(shí)控制的坐標(biāo)軸劃兩個(gè)旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)都在工作臺(tái)按同時(shí)控制的坐標(biāo)軸劃一個(gè)旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)在主軸上，另一個(gè)在工作臺(tái)4.按同時(shí)控制的坐標(biāo)軸劃五坐五坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)除Ｘ、Ｙ、Ｚ外還可和兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸實(shí)現(xiàn)（ＸＹＺＡＢ、ＸＹＺＡＣ結(jié)構(gòu)：兩個(gè)旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)都兩個(gè)旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)都在工作一個(gè)旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)在主軸上，另一個(gè)在工作件的加工，如加工曲面盤、帶有空間斜孔的復(fù)用途：理論上可件的加工，如加工曲面盤、帶有空間斜孔的復(fù)按同時(shí)控制的坐標(biāo)軸劃五坐標(biāo)機(jī)床用途：斜孔，斜平面，葉輪4.按同時(shí)控制的坐標(biāo)軸劃五坐五坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)除Ｘ、Ｙ、Ｚ外還可和兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸實(shí)現(xiàn)（ＸＹＺＡＢ、ＸＹＺＡＣ結(jié)構(gòu)：兩個(gè)旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)都兩個(gè)旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)都在工作一個(gè)旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)在主軸上，另一個(gè)在工作件的加工，如加工曲面盤、帶有空間斜孔的復(fù)用途：理論上可件的加工，如加工曲面盤、帶有空間斜孔的復(fù)4.4.所謂的“超五坐標(biāo)”NC 華中數(shù)控研發(fā)的七軸五聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)機(jī)床運(yùn)動(dòng)演三坐標(biāo)機(jī)床運(yùn)動(dòng)演示立臥轉(zhuǎn)機(jī)床運(yùn)動(dòng)演五坐標(biāo)機(jī)床運(yùn)動(dòng)演示1五坐標(biāo)機(jī)床運(yùn)動(dòng)機(jī)床運(yùn)動(dòng)演五坐標(biāo)機(jī)床運(yùn)動(dòng)演示1五坐標(biāo)高速運(yùn)動(dòng)

評(píng)價(jià)數(shù)控機(jī)床的性能的綜合指標(biāo)機(jī)床的主軸轉(zhuǎn)速—轉(zhuǎn)/分鐘,機(jī)床的快速進(jìn)給—毫米/分鐘,mm/機(jī)床坐標(biāo)軸數(shù)--XYZAB機(jī)床行程及工作臺(tái)大小--圓形、方、長(zhǎng)方XYZ數(shù)控系統(tǒng)類別型號(hào)--FANUC HEIDENHAIN機(jī)床的脈沖當(dāng)量--0.001、0.005、開、閉環(huán)系統(tǒng)--是否為加工中心及刀庫(kù)數(shù)量注:數(shù) 線切線切割機(jī)線切數(shù)控車床線切線切線切MAHO600線切P

線切PMIKRON線切P機(jī)床的切削運(yùn)概念：刀概念：刀具相對(duì)工件運(yùn)動(dòng)，并進(jìn)切削運(yùn)動(dòng)是相對(duì)運(yùn)動(dòng)，一般視工件為靜止，而刀具運(yùn)切削運(yùn)動(dòng)的構(gòu)成刀具的整體移動(dòng)：平移＋擺動(dòng)刀具自身的旋數(shù)控編程方數(shù)控編程可以分為手工編程和自動(dòng)編程工程序單直至程序的檢驗(yàn)，均由人工來完成。程序的過程，A語言編程和圖形編程。現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床的特1)1)3)便于加工復(fù)雜形狀的零4)機(jī)床的使用 技術(shù)要求數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨、高速銑削技高速切削的定HSM:highspeed是速度的有以下四1.高速切削的定1979年德國(guó)VonTurkovich（Prof）提出切1979年德國(guó)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根據(jù)不同的金屬材料提出不同的速度范鋁合金：700m/min——800m/min鈦合金：110m/min以上——600m/高溫合金：20m/min以上——500m/②有人甚至提出轉(zhuǎn)速在10000rpm以上就算是（銑削），n高而零件直徑小也不是高速切總之，沒有人作過界定，只有憑常理來判高速切削的特1)21)2)3高加工精4)優(yōu)良的加工表面質(zhì)高速銑削（HSM）的優(yōu)3)切削溫度55HSM機(jī)