《機械制造工藝》課件-第4次課 數(shù)控加工概述

3-1數(shù)控加工概述；3-2數(shù)控加工特點專業(yè)課程/項目化課程機械制造工藝機械制造技術(shù)基礎(chǔ)主講教師：萬蘇文聯(lián)系郵箱：99099106@專業(yè)課程/項目化課程01第1章數(shù)控加工概述1.1數(shù)控技術(shù)與數(shù)控機床的基本概念

1.1.1數(shù)控技術(shù)的基本概念

數(shù)控技術(shù)，簡稱數(shù)控（numericalcontrol,NC），是利用數(shù)字化信息對機械運動及其加工過程進行自動控制的技術(shù)。用來實現(xiàn)數(shù)字化信息控制的硬件和軟件的整體稱為數(shù)控系統(tǒng)，數(shù)控系統(tǒng)的核心是數(shù)控裝置。由于現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)一般都采用了計算機進行控制，因此數(shù)控技術(shù)也稱為計算機數(shù)控（computernumericalcontrol,CNC）技術(shù)，它是采用計算機實現(xiàn)數(shù)字程序控制的技術(shù)。1952年，美國帕森斯公司和麻省理工學(xué)院研制成功了世界上第一臺三軸聯(lián)動數(shù)控銑床。半個世紀以來，數(shù)控技術(shù)得到了迅猛發(fā)展，加工精度和生產(chǎn)效率不斷提高。數(shù)控機床的發(fā)展至今已經(jīng)歷了兩個階段和6個時代。美國帕森斯公司和麻省理工學(xué)院研制成功了世界上第一臺三軸聯(lián)動數(shù)控銑床1.1數(shù)控技術(shù)與數(shù)控機床的基本概念1)數(shù)控階段(1952年—1970年)早期人們用數(shù)字邏輯電路“搭”成一臺機床專用計算機作為數(shù)控系統(tǒng)，這就是硬件連接數(shù)控，簡稱數(shù)控(NumericalControl，NC)。隨著電子元器件的發(fā)展，這個階段經(jīng)歷了3代，即1952年起的第一代——電子管數(shù)控機床、1959年起的第二代——晶體管數(shù)控機床、1965年起的第三代——中小規(guī)模集成電路數(shù)控機床。2)計算機數(shù)控階段(1970年至今)1970年，通用小型計算機已出現(xiàn)并投入成批生產(chǎn)，人們將它移植過來作為數(shù)控系統(tǒng)的核心部件，從此進入計算機數(shù)控階段。這個階段也經(jīng)歷了3代，即1970年起的第四代—采用大規(guī)模集成電路的小型計算機數(shù)控機床、1974年的第五代——微型計算機數(shù)控系統(tǒng)、1990年起的第六代——基于工控PC機的通用CNC系統(tǒng)。1.1數(shù)控技術(shù)與數(shù)控機床的基本概念3)國際上數(shù)控技術(shù)最新技術(shù)水平從全球來看，德、美、日等國掌握了數(shù)控系統(tǒng)的領(lǐng)先技術(shù)。而在數(shù)控技術(shù)研究應(yīng)用領(lǐng)域主要有兩大陣營:一個是以法拉克(FANUC)、西門子(SIEMENS)為代表的專業(yè)數(shù)控系統(tǒng)廠商；另一個是以山崎馬扎克(MAZAK)、德瑪吉(DMG)為代表，自主開發(fā)數(shù)控系統(tǒng)的大型機床制造商。4)國內(nèi)數(shù)控看華中，還有一段長路要走2021年8月份國資委召開會議，會議指出，要大力開展科技創(chuàng)新，并把工業(yè)母機位列首位，可見國家對工業(yè)母機的重視程度不言而喻。其中工業(yè)母機里最為關(guān)鍵的就是高端數(shù)控，因此我們今天就一起來了解高端數(shù)控系統(tǒng)的龍頭企業(yè)--華中數(shù)控。陳吉紅說：“對于數(shù)控系統(tǒng)這樣的戰(zhàn)略性高技術(shù)，靠花錢引進是不能解決根本問題，而盲目效仿國外也只能受制于人。唯一的出路就是走自主創(chuàng)新之路，用中國人自己的核心技術(shù)振興中國的數(shù)控產(chǎn)業(yè)。”

“國家要有自己的數(shù)控大腦，這是我們的使命?！笨萍际⒌淙A中科大數(shù)控系統(tǒng)研究中心主任陳吉紅1.1數(shù)控技術(shù)與數(shù)控機床的基本概念

1.1.2數(shù)控機床的基本概念數(shù)控機床是指采用了數(shù)控技術(shù)進行控制的機床，數(shù)控機床是一個裝有程序控制的機床，該系統(tǒng)能夠處理加工程序，控制機床自動完成各種加工運動和輔助運動。數(shù)控機床是數(shù)字控制機床（numericalcontrolmachinetool）的簡稱，也稱NC機床和CNC機床。數(shù)控機床綜合應(yīng)用了計算機、自動控制、伺服驅(qū)動、精密測量、新型機械結(jié)構(gòu)等多方面的技術(shù)成果。數(shù)控機床的水平代表了當今數(shù)控技術(shù)的性能、水平和發(fā)展方向。隨著機床數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控機床在機械制造業(yè)中的地位越來越重要。1.1數(shù)控技術(shù)與數(shù)控機床的基本概念1.1.3數(shù)控機床加工零件的基本工作過程如圖1.1所示，數(shù)控機床與普通機床最大的區(qū)別在于：普通機床是通過人工手動操縱機床手柄，為進給機構(gòu)提供所需進給動力；數(shù)控機床則是由數(shù)控加工程序控制機床進給運動，即把數(shù)控加工程序送人數(shù)控機床的“指揮中心”——數(shù)控系統(tǒng)，再通過一個使數(shù)控機床執(zhí)行運動的“操作中心”——伺服系統(tǒng)，從而帶動進給機構(gòu)使機床按數(shù)控加工程序的順序自動加工。1.2數(shù)控機床的基本組成和工作原理數(shù)控機床的組成：輸入裝置、數(shù)控裝置、伺服系統(tǒng)、測量裝置和機床本體組成。13機床床體主軸箱數(shù)控系統(tǒng)

主軸

刀塔尾座Z軸X軸防護罩手輪1.2數(shù)控機床的基本組成和工作原理01數(shù)控加工特點1.5.1數(shù)控機床的加工特點數(shù)控機床與普通機床相比，具有以下特點。（1）適應(yīng)性強，高柔性。適應(yīng)性即所謂的柔性（flexible），是指數(shù)控機床隨生產(chǎn)對象變化而變化的適應(yīng)能力。這為復(fù)雜結(jié)構(gòu)零件的單件、小批量生產(chǎn)以及試制新產(chǎn)品提供了極大的方便。適應(yīng)性強是數(shù)控機床最突出的優(yōu)點，也是數(shù)控機床得以迅速發(fā)展的主要原因。（2）加工精度高、加工質(zhì)量穩(wěn)定數(shù)控機床本身的精度比普通機床高，一般數(shù)控機床的定位精度為±0.01mm，重復(fù)定位精度為±0.005mm，在加工過程中操作人員不參與操作，因此工件的加工精度全部由數(shù)控機床保證，消除了操作者的人為誤差；又因為數(shù)控加工采用工序集中，減少了工件多次裝夾對加工精度的影響。所以工件的精度高，尺寸一致性好，質(zhì)量穩(wěn)定。1.5數(shù)控加工特點及應(yīng)用范圍（3）生產(chǎn)率高數(shù)控機床可有效地減少零件的加工時間和輔助時間。數(shù)控機床主軸轉(zhuǎn)速和進給量的調(diào)節(jié)范圍大，允許機床進行大切削量的強力切削，從而有效地節(jié)省了加工時間。數(shù)控機床移動部件在定位中均采用了加速和減速措施，并可選用很高的空行程運動速度，縮短了定位和非切削時間。對于復(fù)雜的零件可以采用計算機自動編程，而零件又往往安裝在簡單的定位夾緊裝置中，從而加速了生產(chǎn)準備過程。尤其在使用加工中心時，工件只需一次裝夾就能完成多道工序的連續(xù)加工，減少了半成品的周轉(zhuǎn)時間，生產(chǎn)率的提高更為明顯。此外，數(shù)控機床能進行重復(fù)性操作，尺寸一致性好，減少了次品率和檢驗時間。（4）可以加工具有復(fù)雜型面的工件在數(shù)控機床上加工零件，零件的形狀主要取決于加工程序。因此只要能編寫出程序，無論工件多么復(fù)雜都能加工。五軸聯(lián)動的數(shù)控機床就能加工螺旋槳類復(fù)雜空間曲面。1.5數(shù)控加工特點及應(yīng)用范圍（5）良好的經(jīng)濟效益數(shù)控機床雖然設(shè)備昂貴，加工時分攤到每個零件的設(shè)備折舊費較高。但是在單件、小批量生產(chǎn)的情況下，由于使用數(shù)控機床可節(jié)省劃線工時，減少調(diào)整、加工和檢驗時間，節(jié)省直接生產(chǎn)費用。數(shù)控機床加工零件一般不需制作專用夾具，節(jié)省了工藝裝備費用。因此數(shù)控機床可獲得良好的經(jīng)濟效益。（6）有利于生產(chǎn)管理現(xiàn)代化使用數(shù)控機床加工零件，可預(yù)先精確估算出零件的加工時間以及所使用的刀具、夾具，可進行規(guī)范化、現(xiàn)代化管理。數(shù)控機床使用數(shù)字信號與標準代碼為控制信息，易于實現(xiàn)加工信息的標準化，目前已與計算機輔助設(shè)計與制造(CAD/CAM)有機地結(jié)合起來，是現(xiàn)代集成制造技術(shù)的基礎(chǔ)。1.5數(shù)控加工特點及應(yīng)用范圍1.5.2數(shù)控機床應(yīng)用范圍從數(shù)控機床加工的特點可以看出，數(shù)控機床加工的主要對象有以下幾個。(1)多品種、