第一章数控机床概 14页

第一章数控机床概述 〖教学目的与要求〗通过本章的教学，目的是使学生掌握数控机床的产生及特点、数控机床的组成和工作原理、数控机床的分类及数控机床的发展趋势。 第一节数控机床的产生及特点一、数控机床的产生最早出现于二十世纪四十年代初期的美国北密执安的一个小公司，在制造飞机框架和直升机叶片时，利用全数字电子计算机对叶片轮廓的加工路径精确地控制1952年研制成功了世界第一台数控机床———直线插补连续控制的三坐标立式铣床 1.数控（NC）阶段（1952~1970）第一代：1952至1959年，采用电子管、继电器元件；第二代：1959年开始，采用了晶体管分立元件；第三代：1965年开始，采用集成电路；2.计算机数控（CNC）阶段（1970年以后）第四代：1970年开始，采用大规模集成电路及小型计算机；第五代：1974年开始，采用微型计算机。第六代：基于PC 二、数控和数控机床的概念1.数控数字控制----（Numericalcontrol）NC.简称数控。是指利用数字化的代码构成的程序或对设备的工作过程实现自动控制的一种方法。数控系统----利用数字控制技术实现的自动控制系统。计算机数控系统----利用计算机控制实现数控功能的系统。 2.数控机床数控机床----用数字指令进行控制的机床。3.数控技术数控技术----用数字量及字符发出指令并实现自动控制的技术。 三、数控机床的加工特点 第二节数控机床的组成和工作原理一、数控机床的组成从仿生学的观点来看，数控机床的组成类似于人的构造及功能人的五大要素数控机床的五大要素 对应关系内脏：建立了用能量来维持人的生命和活动的条件（动力）数控机床中的驱动装置和电源五官：接受外界的信息（传感器）数控机床中位置和速度检测装置及压力、温度传感器骨骼：用来把人体连成一体并规定其运动（机构）数控机床的机械传动链，如滚珠丝杠螺母副、导轨副、齿轮副及联轴器等手脚：作用于外界（执行器）数控机床的主轴电动机、进给伺服电动机及各种液压缸和汽缸等头脑：集中处理全部信息，并对其他要素和它们间的连接进行有机的统一控制（计算机）数控机床的数控系统 二数控机床的（组成）加工过程 （1）加工程序：加工一个零件所需的数据及操作命令构成的零件加工程序。（2）输入装置：在零件加工前，由操作人员输入数控机床加工程序才能根据加工程序进行加工控制，从而加工出所需的零件。输入时需借助于键盘、（显示器）---输出等，是进行手动数据输入（MDI----ManualDataInput）的主要设备。此外，如：磁盘、磁带和穿孔纸带（存储程序的介质）也可输入；还可用串行通信的方式输入磁带阅读机、纸带阅读机。 （3）数控系统：主功能是将输入装置传送的数据加工程序，经数控装置系统软件进行译码、插补运算和速度预处理等。译码时将程序区分为：几何数据：刀具相对工件运动路径的数据；利用它可加工出要求的几何形状。工艺数据：主轴转速S和进给速度F等辅助功能的数据。开关功能：对机床电器的开关命令；如：主轴启/停、刀具选择/交换、切削液的开关、润滑液的启/停等。插补器：根据曲线已知的几何数据以及相关的工艺数据中速度信息，计算出曲线起、终点间的一系列中间点，分别向机床各坐标轴发出速度和位移信号，通过各个轴运动的合成，形成符合数控加工程序要求的工件轮廓的刀具的运动轨迹。 （4）伺服系统：作用是接收数控系统插补的速度和位移的数字信号，转化为模拟信号后控制伺服电动机的运动速度（机床的进给运动）方向。一般由“驱动电路+伺服电机”组成，并与机床的机械传动部件组成数控机床的进给系统。（每个进给运动的执行部件都配有一套伺服驱动装置：开、闭、半闭环之分）常用的伺服电动机有：功率步进电动机、宽调速直流伺服电动机、交流伺服电动机等。 （5）反馈系统：它与伺服系统配套组成闭环和半闭环伺服驱动系统；通过直接或间接测量将执行部件的实际进给位移检测出来，反馈到数控系统并与指令位移比较，将其误差转换放大后控制执行部件的进给运动，以提高系统精度。（6）机床：执行部件。如：机床工作台、刀具等。