1、第一章第一章 数控技术概述数控技术概述第第 二章二章 数控机床简介数控机床简介 第三章第三章 数控机床的典型结构数控机床的典型结构第四章第四章 计算机数字控制系统计算机数字控制系统 第五章第五章 数控机床的伺服驱动系统数控机床的伺服驱动系统 第六章第六章 数控机床的检测装置数控机床的检测装置第七章第七章 数控机床的编程基础数控机床的编程基础 第八章第八章 数控刀具数控刀具 第九章第九章 数控机床的管理与维护数控机床的管理与维护 第一章第一章 数控技术概述数控技术概述第一节第一节 数控技术的发展概况数控技术的发展概况一一 数控技术的起源与发展数控技术的起源与发展美国美国 第一台数控机床第一台数控
2、机床试制成功时间：试制成功时间：三坐标立式数控铣床三坐标立式数控铣床1952年年国家：国家：机床类型：机床类型：软件数控系统（计算机数控系统软件数控系统（计算机数控系统-CNC）硬件数控系统（硬件数控系统（NC）第一节第一节 数控技术的发展概况数控技术的发展概况第一章第一章 数控技术概述数控技术概述第1代：电子管时代（1952）第2代：晶体管时代（1959）第3代：集成电路时代（1965）由电路的硬件和连线组成。由电路的硬件和连线组成。具有很多硬件电路和喧具有很多硬件电路和喧哗接结点，电路复杂，哗接结点，电路复杂，可靠性不好。可靠性不好。特点：特点：第4代：小型计算机时代（1970）第5代：微
3、处理器时代（1974）第6代：基于PC机时代（1990）利用存储在存储器里的软件利用存储在存储器里的软件控制系统工作，容易扩大功控制系统工作，容易扩大功能，柔性好，可靠性高。能，柔性好，可靠性高。特点：特点：第七代数控第七代数控:开放式开放式CNC系统系统(Open CNC System)，关于开放式系统关于开放式系统(Open System)的定义：开放式系统应保证使开发的的定义：开放式系统应保证使开发的应用软件能在不同厂商提供的不同的软硬件平台上运行，且能与其应用软件能在不同厂商提供的不同的软硬件平台上运行，且能与其它应用软件系统协调工作。它应用软件系统协调工作。第一节第一节 数控技术的发
4、展概况数控技术的发展概况第一章第一章 数控技术概述数控技术概述第一章第一章 数控技术概述数控技术概述第一节第一节 数控技术的发展概况数控技术的发展概况二二 数控技术的重要性数控技术的重要性 1)数控技术是提高产品质量和提高劳动生产率的重要物质手段，对国民经济的发展起着重要的促进作用。2)数控技术是制造业实现自动化、柔性化、集成化生产的基础，现代的CAD/CAM、FMS、CIMS等，都是建立在数控技术之上的。3)数控技术是国际商业贸易的重要构成，发达国家视数控机床为具有高技术附加值、高利润的重要出口产品，世界贸易额逐年增加。4)数控技术在制造业的广泛使用所产生的辐射作用和波及效果对机械制造业的产
5、业结构、产品结构、专业化分工方式、机械加工方式及管理模式、社会的生产分工、企业的运行机制等带来深刻的变化，其关联效益和难以估计。第一章第一章 数控技术概述数控技术概述第一节第一节 数控技术的发展概况数控技术的发展概况三三 数控技术的发展趋势数控技术的发展趋势1）高速、高效、高精度、高可靠性；）高速、高效、高精度、高可靠性；2）智能化、开放式、网络化；）智能化、开放式、网络化；3）重视新技术标准、规范的建立。）重视新技术标准、规范的建立。第一章第一章 数控技术概述数控技术概述第二节第二节 数控技术的组成数控技术的组成一基本概念一基本概念2数控系统：3数控机床：采用数控技术实现数字控制的一整套装置
6、和设备。采用数控技术实现数字控制的一整套装置和设备。是装备有数控系统，采用数控技术控制的机床。是装备有数控系统，采用数控技术控制的机床。第一章第一章 数控技术概述数控技术概述第二节第二节 数控技术的组成数控技术的组成二数控技术的组成要素二数控技术的组成要素第一章第一章 数控技术概述数控技术概述第三节第三节 数控系统的技术性能指标数控系统的技术性能指标一数控系统的特点一数控系统的特点 1.用存储的软件实现控制用存储的软件实现控制 2.有存储零件程序和修改零件程序的能力有存储零件程序和修改零件程序的能力 3.有故障诊断的功能有故障诊断的功能 4.可用软件取代机床的继电器控制可用软件取代机床的继电器
7、控制 5.可实现调节控制可实现调节控制 6.有保护零件的能力有保护零件的能力 第一章第一章 数控技术概述数控技术概述第三节第三节 数控系统的技术性能指标数控系统的技术性能指标二二 主要技术指标主要技术指标 1.控制轴数控制轴数 2.联动轴数联动轴数 3.插补功能插补功能 4.脉冲当量（分辨率）脉冲当量（分辨率）5.定位精度和重复精度定位精度和重复精度 6.行程和插补范围行程和插补范围 7.进给速度和调节范围进给速度和调节范围 第一章第一章 数控技术概述数控技术概述第三节第三节 数控系统的技术性能指标数控系统的技术性能指标二二 主要技术指标主要技术指标 8.主轴转速和调节范围主轴转速和调节范围
8、9.准备功能（准备功能（G功能）功能）10.辅助功能（辅助功能（M功能）功能）11.刀具管理和刀具补偿刀具管理和刀具补偿 12.零件程序管理和编辑零件程序管理和编辑 13.零件程序结构零件程序结构 14.操作功能操作功能第一章第一章 数控技术概述数控技术概述第三节第三节 数控系统的技术性能指标数控系统的技术性能指标二二 主要技术指标主要技术指标 15.误差补偿功能误差补偿功能 16.自动加减速控制自动加减速控制17.开关量接口开关量接口18.机床顺序控制接口机床顺序控制接口 19.图形显示功能图形显示功能20.通信与通信协议通信与通信协议21.自诊断功能自诊断功能第一章第一章 数控技术概述数控
9、技术概述复习思考题复习思考题1.数控技术的发展经历了哪几个阶段？数控技术的发展经历了哪几个阶段？2.数控技术的发展趋势体现在那些方面？数控技术的发展趋势体现在那些方面？3.数控技术由哪些知识组成？数控技术由哪些知识组成？4.数控系统的特点有哪些？数控系统的特点有哪些？5.试述数控系统的性能指标。试述数控系统的性能指标。6解释以下英文缩写的含义解释以下英文缩写的含义 FMS、FMC、CNC、NC、DNC、CIMS、PLC、CAD/CAM、CPU、ROM7.名词解释名词解释 数字控制、计算机数控技术、数控机床、控制轴数、数字控制、计算机数控技术、数控机床、控制轴数、联动轴数、定位精度、重复定位精度
10、联动轴数、定位精度、重复定位精度 第二章第二章 数控机床简介数控机床简介第一节第一节 数控机床的特点和适用范围数控机床的特点和适用范围一一 数控机床的特点数控机床的特点1.数控机床与普通机床的区别数控机床与普通机床的区别 数控机床是新型的自动化机床，它具有广泛通用性和很高的自动化程度。2.数控机床的加工特点数控机床的加工特点1)生产率高 2)加工精度高、质量稳定 3)能加工复杂型面能加工复杂型面 4)对产品该型设计的适应性强对产品该型设计的适应性强 5)有利于实现机械加工的现代化管理有利于实现机械加工的现代化管理 6)大大减轻工人的劳动强度、改善了劳动条件大大减轻工人的劳动强度、改善了劳动条件
11、第二章第二章 数控机床简介数控机床简介第一节第一节 数控机床的特点和适用范围数控机床的特点和适用范围二二 数控机床的适用范围数控机床的适用范围 并非所有的零件都适用于数控加工。合理地选择和并非所有的零件都适用于数控加工。合理地选择和使用数控机床，可以降低企业的生产成本，提高经济效使用数控机床，可以降低企业的生产成本，提高经济效益和竞争能力。益和竞争能力。图2-1 数控机床的适用范围 第二章第二章 数控机床简介数控机床简介第一节第一节 数控机床的特点和适用范围数控机床的特点和适用范围二二 数控机床的适用范围数控机床的适用范围一般来说一般来说,数控机床在加工下列零件时最合适：数控机床在加工下列零件
12、时最合适：批量小而又多次重复生产的零件；批量小而又多次重复生产的零件；加工精度要求高、结构形状复杂的零件；加工精度要求高、结构形状复杂的零件；在一次加工过程中必须进行多种工序加工的零件；在一次加工过程中必须进行多种工序加工的零件；需要进行多次改型设计的零件；需要进行多次改型设计的零件；加工过程中的错误会造成严重浪费的贵重金属零件；加工过程中的错误会造成严重浪费的贵重金属零件；普通机床加工生产率低或体力劳动强度大的零件。普通机床加工生产率低或体力劳动强度大的零件。第二章第二章 数控机床简介数控机床简介第二节第二节 数控机床的组成数控机床的组成 数控机床一般由输入输出设备、数控机床一般由输入输出设
13、备、CNC装置、伺服装置、伺服单元、驱动装置、可编程控制器单元、驱动装置、可编程控制器PLC及电气控制装置、及电气控制装置、辅助装置、机床本体及装置组成。辅助装置、机床本体及装置组成。图2-2CNC机床的组成框图 第二章第二章 数控机床简介数控机床简介第二节第二节 数控机床的组成数控机床的组成一一 输入输入输出设备输出设备 如键盘、显示器、磁盘、如键盘、显示器、磁盘、CF卡、卡、U 盘等。盘等。二二 CNC 装置装置 CNC装置是装置是CNC系统的核心系统的核心，输入、轨，输入、轨迹插补、位置控制是迹插补、位置控制是CNC装置的装置的3个基本部分。个基本部分。三伺服单元三伺服单元 伺服单元是伺
14、服单元是CNC和机床本体的联系环节，和机床本体的联系环节，它把来自它把来自CNC装置的微弱指令信号放大成控制驱动装置装置的微弱指令信号放大成控制驱动装置的大功率信号。的大功率信号。四、驱动装置四、驱动装置 驱动装置把经放大的指令信号变为机械驱动装置把经放大的指令信号变为机械运动，最后加工出符合图纸要求的零件。伺服单元和驱运动，最后加工出符合图纸要求的零件。伺服单元和驱动装置可称为伺服驱动系统，它是机床的动力装置动装置可称为伺服驱动系统，它是机床的动力装置。第二章第二章 数控机床简介数控机床简介第二节第二节 数控机床的组成数控机床的组成五、可编程控制器五、可编程控制器 PLC主要完成与逻辑运算有
15、关的一主要完成与逻辑运算有关的一些动作，没有轨迹上的具体要求，如工件的装夹、刀具些动作，没有轨迹上的具体要求，如工件的装夹、刀具的更换、冷却液的开关等一些辅助动作等。的更换、冷却液的开关等一些辅助动作等。六、机床本体六、机床本体 包括机床床身、底座、立柱、横梁、滑包括机床床身、底座、立柱、横梁、滑座、工作台、主轴箱、进给机构、刀架及导轨等部件。座、工作台、主轴箱、进给机构、刀架及导轨等部件。七、测量装置七、测量装置 也称反馈元件，通常安装在机床的工作也称反馈元件，通常安装在机床的工作台或丝杠上，相当于普通机床的刻度盘和人的眼睛，是台或丝杠上，相当于普通机床的刻度盘和人的眼睛，是高性能数控机床的
16、重要组成部分。按有无检测装置，高性能数控机床的重要组成部分。按有无检测装置，CNC系统可分为开环与闭环数控系统，而按测量装置的系统可分为开环与闭环数控系统，而按测量装置的安装位置又可分为闭环和半闭环数控系统。安装位置又可分为闭环和半闭环数控系统。第二章第二章 数控机床简介数控机床简介第三节第三节 数控机床的工作原理数控机床的工作原理一一 数控机床的加工过程数控机床的加工过程 数控机床的加工过程就是将加工零件的几何信息和数控机床的加工过程就是将加工零件的几何信息和工艺信息按一定的编程语言编制成数控加工程序，然后工艺信息按一定的编程语言编制成数控加工程序，然后输入到机床的数控系统中，数控系统将程序
17、数据进行运输入到机床的数控系统中，数控系统将程序数据进行运算、处理，发出各种控制指令，一部分送到伺服系统，算、处理，发出各种控制指令，一部分送到伺服系统，驱动电机带动轴运动，同时进行反馈控制，使轴运动到驱动电机带动轴运动，同时进行反馈控制，使轴运动到指令位置；另一部分送往辅助控制装置，控制机床的冷指令位置；另一部分送往辅助控制装置，控制机床的冷却、润滑等。如果不出现故障，机床会运行到加工程序却、润滑等。如果不出现故障，机床会运行到加工程序结束，零件加工完毕为止。结束，零件加工完毕为止。第二章第二章 数控机床简介数控机床简介第三节第三节 数控机床的工作原理数控机床的工作原理一一 数控机床的加工过
18、程数控机床的加工过程图图2-3 数控机床的加工过程数控机床的加工过程 第二章第二章 数控机床简介数控机床简介第三节第三节 数控机床的工作原理数控机床的工作原理二二 数控机床的工作原理数控机床的工作原理1脉冲的概念脉冲的概念 脉冲当量脉冲当量 一个脉冲所对应的位移量称为脉冲当一个脉冲所对应的位移量称为脉冲当量，它是脉冲分配计算中的基本单位，其进给坐标轴的量，它是脉冲分配计算中的基本单位，其进给坐标轴的脉冲当量用代号脉冲当量用代号表示表示 。iL/360式中式中脉冲当量脉冲当量(mm)；步距角（步进电机在输入一个脉冲时所转过的角步距角（步进电机在输入一个脉冲时所转过的角度）；度）；L传动螺旋副的导
19、程（传动螺旋副的导程（mm，等于螺距乘线数）；，等于螺距乘线数）；i步进电机至螺旋副间的传动比。步进电机至螺旋副间的传动比。第二章第二章 数控机床简介数控机床简介第三节第三节 数控机床的工作原理数控机床的工作原理二二 数控机床的工作原理数控机床的工作原理脉冲当量脉冲当量 刀具位移的关系式：刀具位移的关系式：S=N 式中式中 S刀具运动的位移量（刀具运动的位移量（mm)N-脉冲个数。脉冲个数。3插补原理插补原理 1）插补运动的产生）插补运动的产生 各种数控机床加工复杂轮廓零件各种数控机床加工复杂轮廓零件时，需要将两个或两个以上进给轴的直线运动合成，以时，需要将两个或两个以上进给轴的直线运动合成，
20、以实现所需的曲线运动轨迹。在数控技术中，这种合成的实现所需的曲线运动轨迹。在数控技术中，这种合成的复杂运动，就称为插补运动。数控装置为完成机床所需复杂运动，就称为插补运动。数控装置为完成机床所需插补运动而进行的一系列运算，即称为插补运算；插补插补运动而进行的一系列运算，即称为插补运算；插补运动中，每一个单位脉冲所到达的终点，称为插补点。运动中，每一个单位脉冲所到达的终点，称为插补点。第二章第二章 数控机床简介数控机床简介第三节第三节 数控机床的工作原理数控机床的工作原理二二 数控机床的工作原理数控机床的工作原理3插补原理插补原理 2）插补运动轨迹分析）插补运动轨迹分析 图2-4插补运动轨迹分析
21、一 图2-5插补运动轨迹分析二 图2-6插补运动轨迹分析三 第二章第二章 数控机床简介数控机床简介第三节第三节 数控机床的工作原理数控机床的工作原理二二 数控机床的工作原理数控机床的工作原理3插补原理插补原理 3）插补的原理）插补的原理 插补原理是数控技术中的基本原理之一，插补原理是数控技术中的基本原理之一，它广泛用在除点位控制机床以外的各种数控机床的数控它广泛用在除点位控制机床以外的各种数控机床的数控装置中。装置中。插补的概念：根据给定的信息，在理想轮廓（或轨迹）插补的概念：根据给定的信息，在理想轮廓（或轨迹）上的已知两点之间，确定一些中间点的一种方法。上的已知两点之间，确定一些中间点的一种
22、方法。4）插补的类型）插补的类型 插补的类型由其给定信息的类型决定，插补的类型由其给定信息的类型决定，有直线插补有直线插补、圆弧、抛物线、椭圆、渐开线及螺旋等插、圆弧、抛物线、椭圆、渐开线及螺旋等插补类型补类型 第二章第二章 数控机床简介数控机床简介第四节第四节 数控机床的分类数控机床的分类一、按工艺用途分类一、按工艺用途分类 1)金属切削类数控机床金属切削类数控机床 有数控车床、数控铣床、数控有数控车床、数控铣床、数控钻床、数控磨床、数控镗床以及加工中心等。钻床、数控磨床、数控镗床以及加工中心等。2)金属成型类数控机床金属成型类数控机床 如数控折弯机、数控弯管机、数如数控折弯机、数控弯管机、
23、数控回转头压力机等。控回转头压力机等。3)数控特种加工及其他类型数控机床数控特种加工及其他类型数控机床 如数控线切割机床、如数控线切割机床、数控电火花加工机床、数控激光切割机床、数控火焰切数控电火花加工机床、数控激光切割机床、数控火焰切割机床等。割机床等。第二章第二章 数控机床简介数控机床简介第四节第四节 数控机床的分类数控机床的分类二、按控制运动的方式分类二、按控制运动的方式分类 1)点位控制数控机床点位控制数控机床 如数控坐标镗床、数控钻床、如数控坐标镗床、数控钻床、数控冲床和数控测量机等。数控冲床和数控测量机等。2)直线控制数控机床直线控制数控机床 如数控车床、数控镗铣床、加工如数控车床
24、、数控镗铣床、加工中心等。中心等。3)轮廓控制数控机床轮廓控制数控机床 如数控铣床、数控车床、数控齿如数控铣床、数控车床、数控齿轮加工机床和加工中心等轮加工机床和加工中心等。第二章第二章 数控机床简介数控机床简介第四节第四节 数控机床的分类数控机床的分类二、按控制运动的方式分类二、按控制运动的方式分类 点位控制、直线控制、轮廓控制数控机床加工示意图 第二章第二章 数控机床简介数控机床简介第四节第四节 数控机床的分类数控机床的分类二、按控制运动的方式分类二、按控制运动的方式分类 轮廓控制数控机床加工示意图 第二章第二章 数控机床简介数控机床简介第四节第四节 数控机床的分类数控机床的分类三、按伺服
25、系统的控制方式分类三、按伺服系统的控制方式分类 图2-11开环控制数控机床伺服系统框图 1)开环控制数控机床 第二章第二章 数控机床简介数控机床简介第四节第四节 数控机床的分类数控机床的分类三、按伺服系统的控制方式分类三、按伺服系统的控制方式分类 图2-12 闭环控制数控机床伺服系统框图 2)闭环控制数控机床 第二章第二章 数控机床简介数控机床简介第四节第四节 数控机床的分类数控机床的分类三、按伺服系统的控制方式分类三、按伺服系统的控制方式分类 图2-13 半闭环控制数控机床伺服系统框图 3)半闭环控制数控机床 第二章第二章 数控机床简介数控机床简介第四节第四节 数控机床的分类数控机床的分类四
26、、按照功能水平分类四、按照功能水平分类1)经济型数控机床经济型数控机床 通常采用以步进电机作为进给轴驱通常采用以步进电机作为进给轴驱动单元的开环系统，分辨率为动单元的开环系统，分辨率为l0um，进给速度为，进给速度为815 m/min，最多联动轴数为，最多联动轴数为2-3轴。轴。2)标准型数控机床标准型数控机床 通常采用以交、直流伺服电机作为通常采用以交、直流伺服电机作为进给轴驱动单元的闭环、半闭环系统，分辨率为进给轴驱动单元的闭环、半闭环系统，分辨率为1um，进给速度为进给速度为1524m/min，能实现，能实现4轴以下的联动控制轴以下的联动控制。3)高级型数控机床通常采用高响应特性的伺服驱
27、动单元，高级型数控机床通常采用高响应特性的伺服驱动单元，多为闭环控制系统，分辨率为多为闭环控制系统，分辨率为O.1um，进给速度为，进给速度为15100m/min，能实现，能实现4轴以上的联动控制，轴以上的联动控制，第二章第二章 数控机床简介数控机床简介第五节第五节 典型典型数控机床数控机床一、数控车床一、数控车床图2-14数控车床的外观图1-机床防护门2-对刀仪3-主轴卡盘4-回转刀架5-控制面板6-尾座7-床身8-脚踏开关第二章第二章 数控机床简介数控机床简介第五节第五节 典型典型数控机床数控机床一、数控车床一、数控车床数控车床在机械加工中主要应用于：数控车床在机械加工中主要应用于：1）轮
28、廓形状特别复杂或难于控制尺寸的回转体零件。）轮廓形状特别复杂或难于控制尺寸的回转体零件。2）精度要求高的零件。）精度要求高的零件。3）带特殊螺纹的回转体零件。）带特殊螺纹的回转体零件。4）淬硬工件的加工在大型模具加工中，有不少尺寸大而）淬硬工件的加工在大型模具加工中，有不少尺寸大而形状复杂的零件。形状复杂的零件。此外，数控车削还常用来加工模具中的杆类标准件，此外，数控车削还常用来加工模具中的杆类标准件，如顶尖、导柱、导套等；带锥度的零件，如注塑模或压如顶尖、导柱、导套等；带锥度的零件，如注塑模或压铸模上的圆柱镶块。铸模上的圆柱镶块。第二章第二章 数控机床简介数控机床简介第五节第五节 典型典型数
29、控机床数控机床二、数控铣床二、数控铣床图2-15 XK5040A型数控铣床的外观图1-底座 2-强电柜 3-变压器箱 4-伺服电机 5-主轴变速手柄和按钮板 6-床身 7-数控柜8、11-保护开关 9-挡铁 10-操纵台 12-横向溜板 13-纵向进给伺服电机 14-横向进给伺服电机 15-升降台 16-纵向工作台 第二章第二章 数控机床简介数控机床简介第五节第五节 典型典型数控机床数控机床二、数控铣床二、数控铣床数控数控铣铣床在机械加工中主要应用于：床在机械加工中主要应用于：1）轮廓加工，如加工冲压模的冲头、凹模，注塑模的镶）轮廓加工，如加工冲压模的冲头、凹模，注塑模的镶块等。块等。2）曲面
30、加工）曲面加工，如对模具型腔和型芯的加工，以及电极、，如对模具型腔和型芯的加工，以及电极、镶块的加工等。镶块的加工等。3）孔加工，如顶尖孔、配合的定位孔等精度要求较高的）孔加工，如顶尖孔、配合的定位孔等精度要求较高的孔等。孔等。第二章第二章 数控机床简介数控机床简介第五节第五节 典型典型数控机床数控机床三、加工中心三、加工中心 图图2-16立式加工中心立式加工中心l-床身床身2-滑座滑座3-工作台工作台4-润滑油箱润滑油箱5-立柱立柱6-数控柜数控柜7-刀库刀库8-机械手机械手9-主轴箱主轴箱10主轴主轴11-驱动电柜驱动电柜12操作台操作台 第二章第二章 数控机床简介数控机床简介第五节第五节
31、 典型典型数控机床数控机床三、加工中心三、加工中心加工中心在机械加工中主要应用于：加工中心在机械加工中主要应用于：1）箱体类零件）箱体类零件。2）复杂曲面零件。）复杂曲面零件。3）异形零件。）异形零件。4）盘、套、轴、板类零件）盘、套、轴、板类零件。5）特殊加工）特殊加工 第二章第二章 数控机床简介数控机床简介第五节第五节 典型典型数控机床数控机床四、数控磨床四、数控磨床 图2-20 坐标磨床的运动简图 第二章第二章 数控机床简介数控机床简介第五节第五节 典型典型数控机床数控机床四、数控磨床四、数控磨床 数控磨床在机械加工中主要应用于：数控磨床在机械加工中主要应用于：1.磨削一般成型零件磨削一
32、般成型零件1）磨削内孔表面）磨削内孔表面。2）磨削外圆表面）磨削外圆表面。3）磨削锥孔表面）磨削锥孔表面。4）磨削沉孔表面）磨削沉孔表面。5）磨削侧表面）磨削侧表面2.磨削特殊成型零件磨削特殊成型零件 1）内凹型复杂曲面）内凹型复杂曲面。2）复杂型平面轮廓）复杂型平面轮廓。3）空间复杂曲面）空间复杂曲面。4）侧槽磨削）侧槽磨削。第二章第二章 数控机床简介数控机床简介第五节第五节 典型典型数控机床数控机床五、数控电火花成型加工机床五、数控电火花成型加工机床 图2-24电火花成型机床结构1主轴头；2立柱；3数控电柜；4工作液槽；5工作台上溜板；6工作台下溜板；7床身；8工作液循环系统 第二章第二章
33、 数控机床简介数控机床简介第五节第五节 典型典型数控机床数控机床五、数控电火花成型加工机床五、数控电火花成型加工机床 数控电火花成型加工机床在机械加工中主要应用于：数控电火花成型加工机床在机械加工中主要应用于：1）高硬度模具零件的加工）高硬度模具零件的加工，如滑块、顶块等零件，如滑块、顶块等零件。2）型腔尖角部位加工型腔尖角部位加工，如锻模、塑料模、压铸模、橡皮模，如锻模、塑料模、压铸模、橡皮模等各种模具的型腔中常存在着一些尖角部位，在常规切等各种模具的型腔中常存在着一些尖角部位，在常规切削加工中由于存在刀具半径而无法加工到位，用电火花削加工中由于存在刀具半径而无法加工到位，用电火花可以完全成
34、型可以完全成型 。3）模具上的筋和窄槽加工，如下凹的深而窄的槽类零件）模具上的筋和窄槽加工，如下凹的深而窄的槽类零件等。等。第二章第二章 数控机床简介数控机床简介第五节第五节 典型典型数控机床数控机床六、数控电火花线切割加工机床六、数控电火花线切割加工机床图2-25电火花线切割机床结构1储丝筒；2溜板；3丝架；4上滑板5下滑板；6床身；7电源、数控控制柜 第二章第二章 数控机床简介数控机床简介第五节第五节 典型典型数控机床数控机床六、数控电火花线切割加工机床六、数控电火花线切割加工机床数控电火花线切割加工机床在机械加工中主要应用于：数控电火花线切割加工机床在机械加工中主要应用于：1）平面形状的
35、金属模加工）平面形状的金属模加工。2）立体形状的金属模加工）立体形状的金属模加工。3）电火花成形加工用电极制作）电火花成形加工用电极制作。4）试制品及零件加工）试制品及零件加工。5）轮廓量规的加工）轮廓量规的加工。6）微细加工）微细加工。第二章第二章 数控机床简介数控机床简介复习思考题复习思考题1.简述数控机床的加工特点。简述数控机床的加工特点。2.读图读图2-1，试分析数控机床的适用范围。，试分析数控机床的适用范围。3.数控机床由哪几部分组成？简介各部分的功能数控机床由哪几部分组成？简介各部分的功能。4.简述插补运动的特点。简述插补运动的特点。5.数控车床数控车床Z轴步进电动机步距角为轴步进
36、电动机步距角为0.36度，电动度，电动机通过齿轮副或同步齿形带与滚珠丝杠联接，传动机通过齿轮副或同步齿形带与滚珠丝杠联接，传动比为比为5：6（减速），如（减速），如Z轴脉冲当量为轴脉冲当量为0.01mm，问，问滚珠丝杠的螺距应为多少？滚珠丝杠的螺距应为多少？6.数控机床是如何分类的数控机床是如何分类的？第二章第二章 数控机床简介数控机床简介复习思考题复习思考题7.试用原理图反映开环、闭环、半闭环系统的组成试用原理图反映开环、闭环、半闭环系统的组成并分析比较各自的特点。并分析比较各自的特点。8.名词解释名词解释脉冲当量、插补、插补运动、插补原理、点位控制、脉冲当量、插补、插补运动、插补原理、点位
37、控制、直线控制、轮廓控制直线控制、轮廓控制 9.典型数控机床有哪些？试举例说明其在机械加工典型数控机床有哪些？试举例说明其在机械加工中的应用。中的应用。10.高速和低速走丝电火花线切割机床的主要区别是高速和低速走丝电火花线切割机床的主要区别是什么？什么？第三章第三章 数控机床的典型机械结构数控机床的典型机械结构第一节第一节 数控机床的结构要求数控机床的结构要求一一 数控机床的机械结构特点数控机床的机械结构特点1）主传动装置多采用无级变速或分段无级变速方式，可）主传动装置多采用无级变速或分段无级变速方式，可利用程序控制主轴的变向和变速，主传动具有较宽的调利用程序控制主轴的变向和变速，主传动具有较
38、宽的调速范围。速范围。2）进给传动装置中广泛采用无间隙滚珠丝杠传动和无）进给传动装置中广泛采用无间隙滚珠丝杠传动和无间隙齿轮传动，利用贴塑导轨或静压导轨来减少运动副间隙齿轮传动，利用贴塑导轨或静压导轨来减少运动副的摩擦力，提高传动精度。的摩擦力，提高传动精度。3)床身、立柱、横梁等主要支承部件采用了合理的截面床身、立柱、横梁等主要支承部件采用了合理的截面形状，并且采取一些补偿变形的措施，使其具有较高的形状，并且采取一些补偿变形的措施，使其具有较高的结构刚度。结构刚度。4)加工中心上有刀库和自动换刀装置等自动化的结构部加工中心上有刀库和自动换刀装置等自动化的结构部件，可进行多工序、多面加工，大大
39、提高了生产率。件，可进行多工序、多面加工，大大提高了生产率。第三章第三章 数控机床的典型机械结构数控机床的典型机械结构第一节第一节 数控机床的结构要求数控机床的结构要求二二 数控机床的机械结构要求数控机床的机械结构要求数控机床的机械部件包括床身、底座、立柱、横梁、滑数控机床的机械部件包括床身、底座、立柱、横梁、滑座、工作台、主轴箱、进给机构、刀架及导轨等。座、工作台、主轴箱、进给机构、刀架及导轨等。数控机床的结构设计要求有如下几点：数控机床的结构设计要求有如下几点：1）具有大的切削功率，高的静态刚度、动态刚度和良好）具有大的切削功率，高的静态刚度、动态刚度和良好的抗振性能。的抗振性能。2）具有
40、较高的几何精度、传动精度、定位精度和热稳定）具有较高的几何精度、传动精度、定位精度和热稳定性。性。3）具有实现辅助操作自动化的结构部件。）具有实现辅助操作自动化的结构部件。第三章第三章 数控机床的典型机械结构数控机床的典型机械结构第一节第一节 数控机床的结构要求数控机床的结构要求三三 完善数控机床机械结构的措施完善数控机床机械结构的措施1.提高机床的结构刚度提高机床的结构刚度 机床的刚度是指在切削力和其他力作用下抵抗变机床的刚度是指在切削力和其他力作用下抵抗变形的能力。数控机床要求具有更高的静刚度和动刚度，形的能力。数控机床要求具有更高的静刚度和动刚度，其刚度系数一般比类似的普通机床高其刚度系
41、数一般比类似的普通机床高50。遵循如下。遵循如下原则和措施，可以合理地提高机床的结构刚度。原则和措施，可以合理地提高机床的结构刚度。1）合理选择构件的截面形状和尺寸）合理选择构件的截面形状和尺寸。2）合理选择及布置隔板和加强肋）合理选择及布置隔板和加强肋。3）提高构件的局部刚度）提高构件的局部刚度。4）选用焊接结构的构件）选用焊接结构的构件。5）合理的结构布局）合理的结构布局。第三章第三章 数控机床的典型机械结构数控机床的典型机械结构第一节第一节 数控机床的结构要求数控机床的结构要求三三 完善数控机床机械结构的措施完善数控机床机械结构的措施2提高机床的抗振性提高机床的抗振性 机床在工作时可能产
42、生强迫振动和自激振动（或机床在工作时可能产生强迫振动和自激振动（或称颤振）。机床的抗振性指的就是抵抗这两种振动的称颤振）。机床的抗振性指的就是抵抗这两种振动的能力。改善和提高机床的抗振性可以采取以下几个方能力。改善和提高机床的抗振性可以采取以下几个方面的措施。面的措施。1）减少机床内部的振源）减少机床内部的振源。2）提高静刚度）提高静刚度 提高静刚度可以提高构件或系统的谐振提高静刚度可以提高构件或系统的谐振频率，避免发生共振频率，避免发生共振。3）增加构件或结构的阻尼）增加构件或结构的阻尼。第三章第三章 数控机床的典型机械结构数控机床的典型机械结构第一节第一节 数控机床的结构要求数控机床的结构
43、要求三三 完善数控机床机械结构的措施完善数控机床机械结构的措施3提高低速进给运动的平稳性和运动精度提高低速进给运动的平稳性和运动精度 产生爬行现象与下列几个因素有关：运动速度低；产生爬行现象与下列几个因素有关：运动速度低；运动部件质量大；静、动摩擦系数之差大；传动刚度运动部件质量大；静、动摩擦系数之差大；传动刚度低。低。提高低速进给运动的平稳性和运动精度可以采取提高低速进给运动的平稳性和运动精度可以采取的措施如下：的措施如下：1）减少动、静摩擦系数值及两者之差值）减少动、静摩擦系数值及两者之差值。2）提高传动系统的传动刚度）提高传动系统的传动刚度。第三章第三章 数控机床的典型机械结构数控机床的
44、典型机械结构第一节第一节 数控机床的结构要求数控机床的结构要求三三 完善数控机床机械结构的措施完善数控机床机械结构的措施4.减少机床的热变形减少机床的热变形引起机床热变形的主要原因是热源分布不均。引起机床热变形的主要原因是热源分布不均。减少机床减少机床热变形及其影响的措施如下：热变形及其影响的措施如下：1）减少机床内部热源和发热量）减少机床内部热源和发热量。2）改善散热和隔热条件）改善散热和隔热条件。3）合理设计机床的结构和布局）合理设计机床的结构和布局。4）进行热变形补偿）进行热变形补偿。第三章第三章 数控机床的典型机械结构数控机床的典型机械结构第二节第二节 数控机床的主传动系统数控机床的主
45、传动系统一一 数控机床主传动的特点数控机床主传动的特点1）转速较高，功率大，能够进行大功率切削和高速切削，）转速较高，功率大，能够进行大功率切削和高速切削，从而实现高效率加工。从而实现高效率加工。2）主轴转数的变换迅速可靠，能够自动无级变速，使切）主轴转数的变换迅速可靠，能够自动无级变速，使切削工作始终在最佳状态下进行。削工作始终在最佳状态下进行。3）为实现刀具的快速或自动装卸，主轴上设计了刀具自）为实现刀具的快速或自动装卸，主轴上设计了刀具自动装卸、主轴定向停止和主轴孔内的切屑消除等装置。动装卸、主轴定向停止和主轴孔内的切屑消除等装置。第三章第三章 数控机床的典型机械结构数控机床的典型机械结
46、构第二节第二节 数控机床的主传动系统数控机床的主传动系统二二 数控机床主传动系统的参数数控机床主传动系统的参数 1.主传动功率主传动功率 P=Pc/式中：式中：P主传动功率，主传动功率，kW；主运动传动链的总效率，一般取主运动传动链的总效率，一般取=0.700.85；Pc切削功率，切削功率，kW。第三章第三章 数控机床的典型机械结构数控机床的典型机械结构第二节第二节 数控机床的主传动系统数控机床的主传动系统二二 数控机床主传动系统的参数数控机床主传动系统的参数 2.主运动调速范围主运动调速范围 主轴转速：主轴转速：主轴的最高转速与最低转速的比值简称为调速范围，用主轴的最高转速与最低转速的比值简
47、称为调速范围，用 Rn表示。表示。第三章第三章 数控机床的典型机械结构数控机床的典型机械结构第二节第二节 数控机床的主传动系统数控机床的主传动系统三主传动系统的设计要求三主传动系统的设计要求 数控机床的工艺范围较宽，具有很强的工艺性能，数控机床的工艺范围较宽，具有很强的工艺性能，数控机床的主传动除必须满足普通机床主传动要求外，数控机床的主传动除必须满足普通机床主传动要求外，还提出如下要求。还提出如下要求。1）必须具有宽调速范围，且实现无级调速）必须具有宽调速范围，且实现无级调速。2）必须具有较高的精度和刚度，且传动平稳，噪声低）必须具有较高的精度和刚度，且传动平稳，噪声低。3）必须具有良好的抗
48、振性和热稳定性）必须具有良好的抗振性和热稳定性。第三章第三章 数控机床的典型机械结构数控机床的典型机械结构第二节第二节 数控机床的主传动系统数控机床的主传动系统四四 主传动系统的配置主传动系统的配置 由于数控机床具有加工范围广、工艺适应性强、由于数控机床具有加工范围广、工艺适应性强、加工精度和自动化程度高等优点，所以数控机床的主加工精度和自动化程度高等优点，所以数控机床的主传动系统变速方式主要有无级变速、分段无级变速、传动系统变速方式主要有无级变速、分段无级变速、内置电动机变速三种方式。采用调速电动机的主传动内置电动机变速三种方式。采用调速电动机的主传动变速系统，通常具有以下配置方式变速系统，
49、通常具有以下配置方式 1）主轴电动机直接驱动）主轴电动机直接驱动。2）电动机经同步齿形带传动主轴）电动机经同步齿形带传动主轴。3）电动机经齿轮变速传动主轴）电动机经齿轮变速传动主轴。4）电主轴）电主轴 。第三章第三章 数控机床的典型机械结构数控机床的典型机械结构第二节第二节 数控机床的主传动系统数控机床的主传动系统第三章第三章 数控机床的典型机械结构数控机床的典型机械结构第二节第二节 数控机床的主传动系统数控机床的主传动系统五、主轴的支承与润滑五、主轴的支承与润滑数控机床主轴的支承配置主要有三种形式，如图数控机床主轴的支承配置主要有三种形式，如图3-3所示。所示。1）前支承采用圆锥孔双列圆柱滚
50、子）前支承采用圆锥孔双列圆柱滚子轴承和轴承和60o角接触球轴承进行组合，角接触球轴承进行组合，而后支承采用的是成对角接触球而后支承采用的是成对角接触球轴承轴承(图图3-3a)。2）前轴承采用的是高精度双列）前轴承采用的是高精度双列(或三或三列列)角接触球轴承，而后支承则采角接触球轴承，而后支承则采用单列用单列(或双列或双列)角接触球轴承角接触球轴承(图图3-3b)。3）前后轴承分别采用双列和单列圆）前后轴承分别采用双列和单列圆锥滚子轴承锥滚子轴承(图图3-3c)。第三章第三章 数控机床的典型机械结构数控机床的典型机械结构第二节第二节 数控机床的主传动系统数控机床的主传动系统六、主轴的准停装置六
