数控加工课件第1章 数控加工概述.pptx

【学习目标】 1． 了解数控的概念 ， 熟悉数控机床的加工 特点及应用 ， 了解数控机床与普通机床之 间的区别和联系 2． 掌握数控机床的组成及各部分的作用 ， 了解数控机床的分类 3． 了解数控机床的产生和发展过程 点击此处结束 1 ③ 需要频繁改型的零件 。在军工企业和科研部 门 ， 零件频繁改型是司空见惯的事 ， 这就为数 控机床提供了用武之地。 ④价值昂贵 ， 不允许报废的关键零件。 ⑤希望最短生产周期的急需零件。 目前 ， 在中批量生产甚至大批量生产中已有采用 数控机床加工的情况 ， 这种方案从产品直接经济效益 而言并非最佳 ， 但其投资风险小 ， 能经受市场的波动 与冲击 ， 可以动态地适应市场 ， 实现柔性制造。 广泛推广使用数控机床的主要障碍是设备的初期 投资大 。 由于系统本身的复杂性 ， 维护费用必然相应 增加 ， 加上目前社会数控编程 、操作 、维护人才的严 重不足 ， 一定程度上降低了数控机床的利用率 ， 从而 进一步增加了综合生产费用。 点击此处结束 1.2 1 2 . 图1 -3 CN 系 统 数控机床的组成及分类 1.2. 1 数控机床的组成及工作原理 1． 数控机床的组成 现代计算机数控机床由程序载体 、输入/输出装置 、计算机 数控装置 、可编程序控制器（PLC） 、主轴控制单元 、速度控制 单元等部分组成 ， 如图1-3所示 。 点击此处结束 图 C 3 . , 1- 4 图 1- 控 机 床 作 原 理 在数控机床上加工零件经过 在数控机床上加工零件经过 工作原理 点击此处结束 下步骤 下步骤 所 示 示 如 图 以 以 数 工 4 。 。 3． 按伺服系统的类型分类 （1） 开环伺服系统 图1-8所示为采用步进电动机驱动的开环伺服系 统原理图 。它一般是由环形分配器 、步进电动机功率 放大器 、步进电动机 、齿轮箱 、丝杠螺母传动副等组 成 。每当数控装置发出一个指令脉冲信号 ， 就使步进 电动机的转子旋转一个固定角度 ， 该角称为步距角 ， 而机床工作台将移动一定的距离 ， 即脉冲当量。 图1-8 开环伺服系统原理图 点击此处结束 从原理图上可知 ， 工作台位移量与进给指令脉冲 的数量成正比 ， 即数控装置发出的指令脉冲频率越高， 则工作台的位移速度越快 。这种只含有信号放大和变 换 ， 不带有位移检测反馈的伺服系统称为开环伺服系 统或简称开环系统。 开环伺服系统既没有工作台位移检测装置 ， 又没 有位置反馈和校正控制系统 ， 所以工作台的位移精度 完全取决于步进电动机的步距角精度 、齿轮箱中齿轮 副和丝杠螺母副的精度与传动间隙等 ， 由此可见 ， 这 种系统很难保证较高的位置控制精度 。 同时 ， 由于受 步进电动机性能的影响 ， 其速度也受到一定的限制 。 但这种系统的结构简单 、调试方便 、工作可靠 、稳定 性好 、价格低廉 ， 因此被广泛用于精度要求不太高的 经济型数控机床上。 点击此处结束 （2） 闭环伺服系统 图1-9所示为采用宽调速直流电动机驱动的闭环伺 服系统原理图 。它主要是由比较环节（直线位移传感 器C和放大元件 、速度传感器A和放大元件） 、驱动元 件 、机械传动装置和测量装置等组成 。其中驱动元件 可采用宽调速直流电动机或宽调速交流电动机 ， 测量 元件可采用感应同步器或光栅等直线测量元件。 图1-9 闭环伺服系统原理图 点击此处结束 （ 3） 半闭环伺服系统 若在闭环伺服系统中 ， 用安装在进给丝杠轴端或电 动机轴端的角位移测量元件B（如旋转变压器 、脉 冲编码器 、 圆光栅等） 来代替安装在机床工作台上 的直线测量元件 ， 用测量丝杠或电动机轴旋转角位 移来代替测量工作台直线位移的伺服系统称为半闭 环伺服系统 ， 如图1- 10所示 。 因这种系统未将丝杠 螺母副 、齿轮传动副等传动装置包含在闭环反馈系 统中 ， 不能补偿该部分装置的传动误差 ， 所以半闭 环伺服系统的加工精度低于闭环伺服系统的加工精 度 。但半闭环伺服系统将惯性大的工作台安装在闭 环之外 ， 使这种系统调试较容易 ， 稳定性也较好。 图1- 10 半闭环伺服系统 点击此处结束 4． 按控制坐标数（轴数） 分类 （1） 两坐标数控机床 （2）三坐标数控机床 （3） 两轴半坐标数控机床 （4） 多坐标数控机床 点击此处结束 1.3 数控加工技术的发展 1.3. 1 数控加工技术的产生 50多年来 ， 随着计算机技术、微电 子技术、 自动控制技术、精密测量技术 及机械制造技术的发展 ， 数控机床及加 工技术取得了飞速的发展。 点击此处结束 1.3.4 以数控为基础的