数控机床基本概念.ppt

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1、数控机床的基本概念,永川职教中心讲师 肖咸明,下页,上页,返回,数控技术的基本概念 数控技术、数控系统与数控机床 数控技术，简称数控（Numerical ControlNC）是利用数字化信息对机械运动及加工过程进行控制的一种方法。由于现代数控都采用了计算机进行控制，因此，也可以称为计算机数控（Computerized Numerical ControlCNC）。为了对机械运动及加工过程进行数字化信息控制，必须具备相应的硬件和软件。用来实现数字化信息控制的硬件和软件的整体称为数控系统（Numerical Control System），数控系统的核心是数控装置（Numerical Control

2、ler）。,图库,数控机床的基本概念,1.1 概述,由于数控系统、数控装置的英文缩写亦采用NC（或CNC），因此，在实际应用中，在不同场合NC（或CNC）具有三种不同含义，即：既可以在广义上代表一种控制技术，又可以在狭义上代表一种控制系统的实体，此外还可以代表一种具体的控制装置数控装置。数控系统和计算机技术的发展始终保持同步，至今已经历了从电子管、晶体管、集成电路、计算机到微处理机的演变，系统功能的日益增强，应用领域的日益扩大，发展异常迅速，更新换代十分频繁。,下页,上页,返回,图库,1.1 概述,SV：伺服驱动（Servo Drive,简称伺服）的常用英文缩写。按日本JIS标准规定的术语，它

3、是“以物体的位置、方向、状态等作为空置量，追踪目标值的任意变化的控制机构”。简言之，它是一种能够自动跟随目标位置等物理量的控制装置。在数控机床上，伺服驱动的作用主要有两个方面：一是按照数控装置给定的速度运行；二是按照数控装置给定的位置定位。因此，伺服驱动的精度和动态响应性能是影响数控机床的加工进度、表面质量和生产率的重要因素之一。,下页,上页,返回,图库,1.1 概述,PC：可编程序控制器（Programmable Controller）的英文缩写。随着个人计算机的日益普及，为了避免和个人计算机（亦称：PC机）混淆，现在一般都将可编程序控制器称为可编程序逻辑控制器（Programmable L

4、ogic Controller-PLC）或可编程序机床控制器（Programmable Machine Controller-PMC）。因此，在数控机床上，PC、PLC、PMC具有完全相同的含义。,下页,上页,返回,图库,1.1 概述,采用数控技术进行控制的机床，称为数控机床（NC机床）。它是一种综合应用了计算机技术、自动控制技术、精密测量技术和机床设计等先进技术的典型机电一体化产品，是现代制造技术的基础。机床控制也是数控技术应用最早、最广泛的领域，数控机床的水平代表了当前的数控技术的性能、水平和发展方向，因此，本书将以数控机床为主线，介绍数控技术的有关内容。,下页,上页,返回,图库,1.1

5、概述,NC机床、加工中心、FMC、FMS与CIMS 数控机床种类繁多，有钻铣镗类、车削类、磨削类、电加工类（原理）、锻压类、激光加工类和其他特殊用途的专用数控机床等等，凡是采用了数控技术进行控制的机床统称NC机床。,下页,上页,返回,图库,1.1 概述,带有自动刀具交换装置（Automatic Tool ChangerATC）的数控机床（带有回转刀架的数控车床除外）称为加工中心（Machine CenterMC）。它通过刀具的自动交换，可以一次装夹完成多工序的加工，实现了工序的集中和工艺的复合，从而缩短了辅助加工时间，提高了机床的效率，减少了零件的安装、安装次数，提高了加工精度。加工中心是目前

6、数控机床中产量最大、应用最广的数控机床。,下页,上页,返回,图库,1.1 概述,柔性加工单元 在加工中心的基础上，通过增加多工作台（托盘）自动交换装置（Auto Pallet ChangerAPC）以及其他相关装置，组成的加工单元称为柔性加工单元（Flexible Manufacturing CellFMC）。FMC不仅实现了工序的集中和工艺的复合，而且通过工作台（托盘）的自动交换和较完善的自动检测、监控功能，可以进行一定时间的无人化加工，从而进一步提高了设备的加工效率。FMC既是柔性制造系统的基础，又可以作为独立的自动化加工设备使用，因此，其发展速度较快。,下页,上页,返回,图库,1.1 概

7、述,柔性制造系统 在FMC和加工中心的基础上，通过增加物流系统、工业机器人以及相关设备，并由中央控制系统进行集中、统一控制和管理，这样的制造系统称为柔性制造系统（Flexible Manufacturing SystemFMS）。FMS不仅可以进行长时间的无人化，而且可以实现多品种零件的全部加工或部件装配，实现了车间制造过程的自动化，它是一种高度自动化的先进制造系统。,下页,上页,返回,图库,1.1 概述,随着科学技术的发展，为了适应市场需求多变的形势，对现代制造业来说，不仅需要发展车间制造过程的自动化，而且是实现从市场预测、生产决策、产品设计、产品制造直到产品销售的全面自动化。将这些要求综合

8、，构成的完整的生产制造系统，称为计算机集成制造系统（Computer Integrated Manufacturing SystemCIMS）。CIMS将一个工厂的生产、经营活动进行了有机的集成，实现了更高效益、更高柔性的智能化生产，是当今自动化制造技术发展的最高阶段。,下页,上页,返回,图库,普通数控机床,二、NC机床 加工中心 FMC FMS CIMS,1.1 概述,NC机床与程控机床 NC机床与程控机床是两种不同含义的机床，它们的控制要求和控制对象有本质的不同。一般来说，机床自动控制主要包括三方面内容：1)机床动作顺序的程序控制，典型的有组合机床、自动生产线等的流程与工步控制。其主要控制

9、要求是根据机床的动作顺序表（如电磁阀等执行元件的动作表）。按规定的顺序通过执行原件依次动作，完成机床的动作流程。,下页,上页,返回,图库,1.1 概述,NC机床与程控机床 2)主电机与辅助电机的启动、停止、变速、冷却、润滑、排屑、自动换刀等辅助机能的控制。这些控制有的是实现机械加工必须的，有的是机床特殊动作和功能方面的需要。它可以通过继电器、接触器、变频器、调速器等进行控制。对于只需要上述1）、2）两方面控制的加工设备，称为程序控制机床，简称程控机床。如：组合机床、自动生产线等。可编程控制器（Programmable Controller），是实现以上控制的最佳选择。（动作顺序固定）,下页,上

10、页,返回,图库,1.1 概述,NC机床与程控机床 3)刀具（或坐标轴）移动轨迹控制。对刀具运动轨迹进行控制，是加工轮廓的必要条件，它包括移动速度控制、移动位置控制、移动轨迹控制等几个方面的基本要求，必须通过采用数控技术才能实现。在数控机床上，对于运动部件的位移量控制，一般需要通过档铁、行程开关等检测元件的发信和对执行元件的通断控制实现。即便采用了侍服驱动装置的程控机床，一般也只能对各运动部件的移动速度、移动位置进行单独的控制和调整，因此，程控机床能够实现点位控制，但不能实现各部件间的“联动”，任意改变坐标轴（或刀具）在平面或空间的移动轨迹，故不能成为数控机床。,下页,上页,返回,图库,1.1 概述,NC机床与程控机床 在数控机床上，通过数控系统的“插补”运算，实现了坐标轴的联动功能。它不仅可以控制移动部件的起点与终点坐标，而且还能同时控制各运动部件每一时刻的速度和位移，以及各运动部件间的相互关系，从而可以将工件加工要求的轮廓形状。这是数控机床与其他机床的本质区别，也是机床采取数控技术的根本原因。（刀具、坐标轴灵活）,下页,上页,返回,图库,