金属切削机床数控机床.ppt

第四章数控机床
第一节概述
一、机床数控技术
机床数控技术可从精度、速度、柔性和自动化程度等方面来衡量,目前的技术现状与发展趋势是:






二、数控机床工作原理
数控机床加工零件时,首先应将加工零件的几何信息和工艺信息编制成加工程序,由输入部分送入数控装置,经过数控装置的处理、运算,按各坐标轴的分量送到各轴的驱动电路,经过转换、放大去驱动伺服电动机,带动各轴运动,并进行反馈控制,使***与工件及其他辅助装置严格地按照加工程序规定的顺序、轨迹和参数有条不紊地工作,从而加工出零件的全部轮廓。
***沿各坐标轴的相对运动,是以脉冲当量δ为单位的(mm/脉冲)。
当走刀轨迹为直线或圆弧时,数控装置则在线段的起点和终点坐标值之间进行“数据点的密化”,求出一系列中间点的坐标值,然后按中间点的坐标值,向各坐标输出脉冲数,保证加工出需要的直线或圆弧轮廓。
数控装置进行的这种“数据点的密化”称做插补,一般数控装置都具有对基本函数(如直线函数和圆函数)进行插补的功能。
对任意曲面零件的加工,必须使***运动的轨迹与该曲面完全吻合,才能加工出所需的零件。
例如,欲加工轮廓为任意曲线L的零件,如图所示,可将曲线L分成△L0,△L1,△L2,···,△Li 等线段,设切削△Li 的时间为△ti,当△Li→0,即
把曲线划分的段数越小,则***运动的轨迹越逼近曲线L,即
lim = =L
在△ti时间那,***在各坐标的位移量为△Xi 和△Yi ,即

△Li =
进给速度:
vi= =
当加工直线时,△Li的斜率不变,各坐标轴速度分量的比值不变,因此进给速度vi可保持常量。
当加工任意曲线时,△Li的斜率不断变化, 的比值也不断变化。只要
能连续地自动控制两坐标方向运动速度的比值,便可实现任意曲线零件的加工。
。只要求出节点a、b、c······的坐标值,按节点写出直线插补程序,数控装置则进行节点间的“数据点的密化”,并向各坐标轴分配脉冲数,控制***完成该直线段的加工。逼近误差δ应满足零件公差要求,即δmax<δ。
三、数控机床组成
数控机床一般由控制介质、数控装置、伺服系统和机床本体所组成,如图所示,图中实线部分为开环系统,虚线部分包含位置反馈构成了闭环系统。

数控机床工作时,不需人参与直接操作,但人的意图又必须参与,所以人和数控机床之间必须建立某种联系,这种联系的媒介物称为控制介质或输入介质。

数控装置是数控机床的中枢,用来接受并处理输入介质的信息,并将代码加以识别、存储、运算,并输出相应的命令脉冲,经过功率放大驱动伺服系统,使机床按规定要求动作。通常由一台通用或专用微型计算机构成,有输入接口、存储器、运算器、输出接口和控制电路等.

伺服系统包括驱动部分和执行机构两大部分,伺服系统把数控装置输出的脉冲信号通过放大和驱动元件使机床移动部件运动或使执行机构动作,以加工出符合要求的零件。每一脉冲使机床移动部件产生的位移量称为脉冲当量,、、 mm/脉冲等。
4. 机床本体
机床本体也称主机,包括机床的主运动部件、进给运动部件、执行部件和基础部件,如底座、立柱、滑鞍、工作台(刀架)、导轨等。
四、数控机床特点及应用范围

现代数控机床集高效率、高精度、高柔性于一身,具有许多普通机床无法实现的特殊功能,它具有如下特点。
1) 通用性强在数控机床上加工工件时,一般不需要复杂的工艺装备,生产准备简单。当工件改变时,只需更换控制介质或手工输入加工程序。因此解决了机械加工单件、小批生产的柔性自动化问题,可显著缩短生产周期,提高劳动生产率。
2) 加工精度高、质量稳定
数控机床上综合应用了保证加工精度、提高质量稳定性的各种技术措施。
因此控制精度高;机床零部件及整体结构的刚度高,抗振性能好;自动化加
工,很少需要人工干预,消除了操作者的人为误差和技术水平高低的影响;在
自动换刀数控机床上可以实现一次装夹、多面和多工序加工,可以减小安装误
差等。
3) 生产效率高
数控机床结构刚性良好,可进行强力切削,有效地节省机动时间,还具有
自动变速、自动换刀、自动交换工件和其他辅助操作自动化等功能,使辅助时
间缩短,而且无需工序间的检测和测量。生产效率比一般普通机床高得多。
4) 自动化程度高
除装卸零件、安装穿孔带或操作键盘、观察机床运行之外,其他的机床动
作直至加工完毕,都是自动连续完成。可大大减轻操作者的劳动强度和紧张程
度,改善劳动条件,减少操作人员的人数。