数控机床讲稿 PPT课件

第一章 数控机床概述
第一节 数控机床的产生和发展
数控是数值控制（Numerical Control）的简称，其 含义是用以数值和符号构成的数值信息自动控制机 床的运转，数控机床也简称为NC机床
与普通机床靠工人操作手柄进行加工相对应，数控 机床的运动是由加工指令信息来进行自动控制的。 对于用普通机床难于进行加工的复杂二维、三维形 状，数控机床可利用3轴、4轴甚至5轴以上同时控 制，高精度得进行加工。数控机床也不需要操作人 员始终不离周围，而是可以在加工的同时进行装夹、 调整、编程等工作，收到省时省力的的效果。而且 对应于不同的零件，只须改变加工指令信息（程序） 即可，使只与以往的自动机床相比具有“柔性”。 因此数控机床特别适合于多品种、中小批量生产
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（二）主轴 要求数控机床的主轴，应在较大的转速范围内实现
无级变速、并能承受较大的力矩。通过变速机构和 电动机的调速，使机床主轴转速达到在10-5000（或 7000）r/min的范围内以1r/min的间隔进行无级变速。 现在在精密数控机床上，以主轴转速超过 10000r/min来进行镜面切削的事例也很多。 为了进行高精度加工，机床的主轴还配备有润滑油 温度自动控制装置，在为主轴头内提供 润滑的同时，吸收主轴头内产生的热量，并进行散 热。而且对主轴的温控是精细而复杂的，所以应定 期对温控装置进行维护，注意清扫保养。
（PC）
图 1-1 数控机床的构成
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数控机床的主体
（一）床身 对于数控机床的最重要要求之一是高精度而且具有
持久性。尽管现在数控机床有多种机型，但机床主 体的静、动几何特性对精度的影响是极大的。如主 体的刚性、主轴的回转精度、工作台及床身等运动 部件的平滑性、运动与主轴中心线的平行度、垂直 度、还有热变形的影响等等。为了保证以上各项精 度要求，现在的数控机床厂家采取了许多措施，例 如超精密数控机床就在主轴箱、主轴、轴承、滑动 等部位使用了工程陶瓷，提高了机床的动、静特性
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1947年，美国的Parson公司在生产直升机翼检查样 板时，为了提高精度和效率提出了用穿孔卡片来控 制机床的方案，这一方案迎合了美国空军为开发航 天及导弹产品，需要加工复杂零件部件的需求，于 是得到了空军的经费支持，开始研究以脉冲方式控 制机床各轴的运动，进行复杂轮廓加工的装置。 1949年与MIT（麻省理工学院）的伺服机构研究所 开始共同研究，历时三年完成了能进行三轴控制的 铣床样机，取名为“Numerical Control”。这就是数 控机床的所谓第一号机。
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第二节 数控机床的构成与功用
数控机床是多品种小批量生产的高效自动化的技术 群体。数控机床主要成员有数控车床、加工中心、 数控磨床、数控铣床和数控电加工机床。它是把多 工序加工、切削处理、刀具磨损和测量等各种功能 为一体的自动化机床。数控机床经济性能好，生产 效益高，广泛的受到机械加工制造厂的欢迎。如今， 各厂商纷纷改进产品性能、降低成本、缩小交货期， 竞争日益激烈。
现在，数控技术已经应用在各种加工机床上，例如 数控车床、数控铣床、数控齿轮加工机床、数控电 火花、线切割、激光加工机床等等
数控机床已发展到不但具有刀具自动交换装置，而 且具有工件自动供给、装卸、刀具寿命检测、排屑 等各种附加装置，可以进行长时间的无人运转加工。
当今的数控机床已经在机械加工部门占有非常重 要的地位，是FMS( Flexible Manufacturing System )、 CIMS(ComputerIntegrated Manufacturing System )、 FA ( Factory Automation )的基本构成单位。
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（三）进给机构 现在的进给机构均已采用了精密的滚珠丝杠，使丝
杠的旋转运动变为床身的直线运动。导轨的滑动面 采用了具有低摩擦、较高振动衰减特性的氟化物树 脂材料。为了保持机床精度，对机床的进给轴、滚 珠丝杠、滑动面及平衡链条等还必须进行润滑，现 在机床上广泛使用自动给油装置，对各部分进行定
时、定量的润滑。
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随着计算机技术和半导体技术的发展，现在的数控 装置都已经是CNC(Computer Numerical Control)形 式，这种CNC装置一般使用多个微处理器，以程序 化的逻辑电路完成数控功能，也就是以软件形式实 现数控功能，被称为软件数控（Slftwared NC）， 以区别于初期数控装置。初期数控装置就是靠各种 电子元件及配件构成的电子电路来完成数控功能的 所谓硬件数控（Hardwared NC）.
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控制装置
对于数控机床的控制是由数控（NC）和程控（PC） 两组装置有机结合来实现的。数控装置是以数值 信息对机床进行控制，即，进行数值信息的读入、 存储、运算处理，产生表示移动量和速度的脉冲， 去控制伺服电动机。而程控装置则是按所定的动 作顺序，按着输入输出的条件使各机构动作，即： 由程序中的辅助功能M、刀具功能T等来控制主轴 的正反转，切削液的开、停，刀具交换等动作。
从此以后，很多厂家都开展了数控机床的研制开发 和生产。并在1959年，美国Keaney&Treckre公司开 发成功了具有刀库、刀具交换装置、回转工作台， 可以在一次装夹中对工件的多个面进行钻孔、锪孔、 攻螺纹、镗削、平面铣削、轮廓铣削等多种加工的 数控机床。
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由于它将钻、铣等多种机床的功能集一身，不但省 却了工件的反复搬动、安装、换刀等手续而且使加 工精度大为提高。从此，数控机床的一个新的种 类——加工中心（machining center）诞生了，并逐 步成了数控机床中的主力。
数控机床主要由机床主体、数控装置、伺服驱动装 置和其它装置构成。
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数控机床构成图
检测反馈
检测装置 坐标测量
零
程
信
输
件 处理 序 制备 息 送进 入 输入 数控装置
图
编
介
装
（NC）
样
制
质
置
伺 命令 服 执行
系置
送进
回答反馈
控制执行
可编程序
执行反馈
M．S．T 信号
控制器
保护信号
CNC装置将硬件按功能分成为各不相同的模块，在 每个模块中都配置了微处理器以分散控制进行高速