(新)數(shù)控技術(shù)1.ppt

1、1、鄭州大學(xué)機電一體化研究所，數(shù)控技術(shù)，2，第一章數(shù)控技術(shù)概述，第一節(jié)數(shù)控機床概述，第二節(jié)數(shù)控機床控制原理與組成，第三節(jié)數(shù)控機床分類，第四節(jié)數(shù)控技術(shù)與數(shù)控機床發(fā)展，3 1952年、計算機數(shù)控系統(tǒng)(CNC )、數(shù)控、數(shù)控、數(shù)控、數(shù)控機床、第二代代數(shù)控制(CNC ) :采用以晶體管電路為主的硬件數(shù)控系統(tǒng)，第三代數(shù)控制(1965年開始): 采用小、中規(guī)模集成電路的硬件數(shù)控系統(tǒng)，第四代數(shù)控(1970年開始): 采用大規(guī)模集成電路的小型通用電子校正計算機數(shù)控系統(tǒng)， 第五代數(shù)控(1974年開始): 采用微機控制的系統(tǒng)，第六代數(shù)控(1990年開始): 采用工業(yè)PC機的通用CNC系統(tǒng)。硬件數(shù)控、軟件數(shù)控、5，

2、1、數(shù)控機床的發(fā)生與發(fā)展、數(shù)控(NC )計算機數(shù)控(CNC )加工中心(MC，Machine Center ) 直接數(shù)字控制(DNC )自適應(yīng)控制(AC )柔性制造系統(tǒng)(FMS )計算機集成制造系統(tǒng)(FMS ) 、數(shù)控機床經(jīng)驗，6、代表廠家有日本的法納克公司、德國的西門子公司、美國的阿拉伯公司、意大利的a-book、數(shù)控系統(tǒng)FANUC 0i-TC FANUC 0i-MC，一、數(shù)控機床的產(chǎn)生向功能集成化的方向發(fā)展，向高可靠性的方向發(fā)展，向網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展，造型向舒適的方向發(fā)展，7、2、1 .能夠應(yīng)對不同零件的自動加工。 3、加工能力強。 4、工序集中，一機使用較多。 5、數(shù)控機床是一種高科技設(shè)備

3、。 數(shù)控技術(shù)是集成校準機、自動控制、電傳、測量、機械制造等學(xué)科領(lǐng)域最新成果的交叉科學(xué)技術(shù)。第二節(jié)NC機床的控制原理和結(jié)構(gòu)，一、NC機床的控制原理，NC機床通過數(shù)字化的信息實現(xiàn)自動控制，制作加工程序表，將加工部件的相關(guān)信息、規(guī)定的文字、數(shù)字和符號構(gòu)成的代碼以一定的形式加工，通過控制介質(zhì)將加工程序輸入NC裝置， 在數(shù)控裝置分析處理后，9、2、數(shù)控機床的結(jié)構(gòu)、10、(1)程序編制和程序載體、數(shù)控程序是數(shù)控機床自動加工零件的作業(yè)指令。 另外，加工程序可以利用手動輸入方法輸入到數(shù)控系統(tǒng)中，也可以存儲在程序載體中。 載體有穿孔紙帶、磁卡、磁盤等。 在數(shù)控機床上加工零件時，首先對圖案上零件的幾何形狀、尺寸和

4、技術(shù)條件進行工藝分析，在此基礎(chǔ)上確定加工順序和路徑，確定主運動和進給運動的工藝殘奧表，確定加工中的各種輔助操作，然后用標準格式和代碼編制零件加工程序。 (11 )輸入裝置、光電讀取器、記錄器、軟盤驅(qū)動器、編程計算機(通信方式)。 MDI (Manual Data Input )、12、(3)數(shù)控裝置和強電控制裝置、數(shù)控裝置是數(shù)控機床的核心。強電控制裝置是介于數(shù)控裝置和機床機械、液壓部件之間的控制系統(tǒng)。 伺服驅(qū)動系統(tǒng)及位置檢測裝置、伺服單元及驅(qū)動裝置是指主軸伺服裝置及主軸馬達、進給伺服驅(qū)動裝置及進給馬達。 測量裝置是指位置和速度的測量裝置。伺服驅(qū)動電路、伺服電動機、步進電動機、電液電動機、直流伺

5、服電動機、交流伺服電動機、測定裝置、解算器、編碼器、磁柵、感應(yīng)同步器、光柵、14、(5)機床機械部件主要運動、機床的主運動部件(主軸)、及基礎(chǔ)零件：基礎(chǔ)、立柱、鞍座、導(dǎo)軌、輔助動作機構(gòu)：冷卻、潤滑、工具更換、單獨伺服電機驅(qū)動三、使用的數(shù)控裝置的類型分類、補充分類、四、功能水平分類、五、工藝方法分類、16、一、數(shù)控機床的加工功能分類、(一)波(Positioning Control )、點控制、點控制(Point to Point Control )、18、(1)點控數(shù)控機床確保了正確的定位，系統(tǒng)在高運行后，一般采用三級減速，坐標鉆床、坐標鉆床直線控制數(shù)控機床，直線控制數(shù)控機床以適當(dāng)?shù)倪M給速度控

6、制刀具或工作臺，在與坐標軸平行的方向上進行直線移動和切削加工，進給速度可根據(jù)切削條件在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。 直線切削控制，平行切削控制，20，(2)直線控制數(shù)控機床，簡易數(shù)控車床，數(shù)控鏜床，21，(3)輪廓控制也稱為連續(xù)軌跡控制(Continuous Path Control )，NC銑床、加工中心、22、(1)2坐標聯(lián)動用行切割法、2 .空間輪廓加工零件表面粗糙度要求、y軸：單獨控制周期進給、23、(2)3坐標聯(lián)動加工、2 . 內(nèi)循環(huán)滾珠螺母變頻器：軌道母線SS (空間曲線)、數(shù)控銑床：三坐標聯(lián)動、分空間曲線(3)四坐標聯(lián)動加工、二、空間輪廓加工的數(shù)控機床、x1、x2、x3、飛機大梁側(cè)面：直扭曲

7、面、四坐標聯(lián)動機床缸立銑刀z直線進給軸聯(lián)動立銑刀的5坐標聯(lián)動機床、刀具的端面、切削點的切平面、刀具的軸線、工作輪廓的切削點的法線n、平行、重合、切削點的坐標、工作輪廓的切削點的法線n、變化、切削點變化、刀點坐標及構(gòu)造簡單，制造成本高特征、位移精度一般不高。、27、(2)半閉環(huán)伺服系統(tǒng)控制NC機床，這種伺服系統(tǒng)將螺母、子等致動器不包含在閉環(huán)反饋系統(tǒng)中而稱為半閉環(huán)伺服控制系統(tǒng)。 特點，精度相當(dāng)高，調(diào)整方便，價格比全閉環(huán)系統(tǒng)便宜，應(yīng)用廣泛。 28、(3)閉環(huán)伺服系統(tǒng)控制數(shù)控機床，具有特點，定位精度高，調(diào)整速度快。 適用于系統(tǒng)復(fù)雜、成本高、精度要求高的數(shù)控機床。 另外，這種伺服控制系統(tǒng)通過將機床的工作

8、臺組裝到位置控制環(huán)中而被稱為閉環(huán)伺服控制系統(tǒng)。29、3、按使用的數(shù)控裝置類型分類，(1)硬線數(shù)控機床NC機床，(2)計算機數(shù)控機床CNC機床，30、4，按功能水平分類，補充，可分為經(jīng)濟型、中速型和高級型三種。 分辨率和進給速度的分辨率為10m，進給速度為815mmin的為低級的分辨率1m，進給速度為1524mmin的為中速分辨率0.11m，進給速度為15100mmin的為高級。 伺服進給型采用開環(huán)、步進電機進給系統(tǒng)的產(chǎn)品為低級；中高級產(chǎn)品采用半閉環(huán)或閉環(huán)的直流伺服系統(tǒng)或交流營養(yǎng)服系統(tǒng)。 連動軸數(shù)低級數(shù)控機床的連動軸數(shù)一般為3軸以下的中高級品為35軸。 31、低通信能力的數(shù)控，一般來說，沒有通信

9、能力的中等可能具有RS232C，或可能具有直接數(shù)控(DNC )或網(wǎng)絡(luò)接口的高級可能具有網(wǎng)絡(luò)接口或制造自動化協(xié)議(MAP )通信接口，并支持網(wǎng)絡(luò)功能顯示功能的低級通常只用單色CRT文字顯示的中速的CRT顯示，還有LCD顯示，具有高級的圖形用戶界面，可以進行加工模擬檢查。 內(nèi)置PLC的下級NC一般沒有PLC，中高級品則內(nèi)置PLC。 主CPU的下級數(shù)控制一般采用8位CPU，中高級已由16位CPU轉(zhuǎn)移到32位CPU，國外一些新的數(shù)控系統(tǒng)已經(jīng)選擇了64位CPU。32、5、按工藝分類，金屬切削數(shù)控機床的金屬切削數(shù)控機床與普通機床品種相同，有數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控鉆床、數(shù)控磨床、刀庫和可實現(xiàn)多工序加工的銑

10、削加工中心和車削中心。 銑床加工中心主要完成銑床、鏜床、鉆頭、攻絲等工序的加工，車削中心以完成各種車削加工為主，也可完成銑床平面、銑床鍵槽、鉆頭橫孔等工序。 金屬成形NC機床金屬成形NC機床是指使用擠出、沖頭、沖壓、拉拔等成形工藝的NC機床，如NC沖壓機、彎曲機、彎管機、旋壓機等。 特種加工數(shù)控機床特種加工數(shù)控機床主要是指數(shù)控線切割機、電火花成形機、火焰切割機、激光加工機等。33、智能化集成加工中心控制系統(tǒng)、34、中信重工(原洛陽礦山機械廠) 3米立車、智能機器人(1994年在北京參加社會發(fā)展成果展)、35，100n m步進掃描投影步進機、36，37、平板自動接種機(3)程序編制、(4) 采用

11、功能強的PLC，(6)機床主機、(CPU、智能接口、人機接口、高集成芯片)、(伺服電機、驅(qū)動器(警報信號、自診斷)、42、二、直接數(shù)控系統(tǒng)、(direct numerect間接型系統(tǒng)直接型系統(tǒng)計算機網(wǎng)絡(luò)型、43、3、柔性制造單元和柔性制造系統(tǒng)、柔性制造單元(Flexible Manufacturing Cell，F(xiàn)MC )、柔性是指多品種、小批次的生產(chǎn)功能FMC是一個由一臺或兩臺數(shù)控加工中心、工業(yè)機器人、自動上下料裝置及資材輸送存儲設(shè)備組成的實現(xiàn)單工序或二工序加工的可變加工單元，同時系統(tǒng)增加了自動檢測和監(jiān)控等功能。44、3、柔性制造單元和柔性制造系統(tǒng)、柔性制造單元(FMC )，根據(jù)上下的材料裝

12、置，分為托盤搬送式和工業(yè)用機器人(IR )搬送式兩種。1加工中心機床2托盤3托盤基座4托盤更換裝置5環(huán)形工作臺、45、3、柔性制造單元和柔性制造系統(tǒng)、柔性制造單元(FMC )、機器人搬運式FMC、FMC的規(guī)模小、低成本、設(shè)置面積小對于大型FMS，46、3、柔性制造單元和柔性制造系統(tǒng)、柔性制造系統(tǒng)(Flexible Manufacturing System，簡稱FMS )、柔性制造系統(tǒng)是由中央校正機控制的自動制造系統(tǒng)用一系列自動材料(包括工件和工具)的運輸和儲存系統(tǒng)相連，用分布式多級計算機進行統(tǒng)一的綜合管理和控制，在加工順序和生產(chǎn)節(jié)拍不確定的情況下，實現(xiàn)無停機調(diào)試，自動完成不同的加工任務(wù)。 FMS結(jié)合高靈活性、高效率、高質(zhì)量，可解決單個小批量生產(chǎn)自動化問題，適應(yīng)大批量多品種生產(chǎn)自動化問題。47、3、柔性制造單元與柔性制造系統(tǒng)、柔性制造系統(tǒng)(Flexible Manufacturing System，簡稱FMS )、柔性制造系統(tǒng)由加工、物流、信息流三個子系統(tǒng)構(gòu)成，各子系統(tǒng)、48、3、柔性制造單元和柔性制造系統(tǒng)、典型例FMS結(jié)構(gòu)框圖、49、3、柔性制造單元和柔性制造系統(tǒng)、6感應(yīng)線圈7的地表面8磁力線9引導(dǎo)電纜、自動感應(yīng)車和原理圖(AGV )、50、4， 計算機一體化制造系統(tǒng)(computerintegratedmanufacturingsystem，簡稱CIMS )，美國人