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1、数控机床数控机床(sh kn j chun)7第一页，共29页。第一节 概述(i sh)w 数字控制（Numerical Control-NC）技术，简称为数控技术 w 数控机床是一种装了程序控制系统(kn zh x tn)的机床。如何回答？如何回答？第1页/共28页第二页，共29页。数控机床数控机床(sh kn j chun)(sh kn j chun)的发展趋势的发展趋势 l l高速化、高精度化高速化、高精度化 l l智能化、信息化智能化、信息化 l l数控系统开放数控系统开放(kifng)(kifng)化化 第一节 概述(i sh)第2页/共28页第三页，共29页。第二节第二节 数控机床
2、数控机床(sh kn j chun)(sh kn j chun)的分类的分类按照能控制刀具按照能控制刀具(doj)(doj)与工件间相对运动的轨迹分类与工件间相对运动的轨迹分类点位控制点位控制 轮廓控制轮廓控制第3页/共28页第四页，共29页。按照加工按照加工按照加工按照加工(ji gng)(ji gng)(ji gng)(ji gng)方式分类方式分类方式分类方式分类金属切削类金属切削类数控车、钻、铣床、镗、磨床和加工中心数控车、钻、铣床、镗、磨床和加工中心金属成型金属成型数控折弯机、弯管机等数控折弯机、弯管机等特种加工特种加工数控线切割、电火花加工和激光切割机数控线切割、电火花加工和激光切
3、割机其他其他数控火焰数控火焰(huyn)(huyn)切割机床、三坐标测量机切割机床、三坐标测量机第二节第二节 数控机床数控机床(sh kn j(sh kn j chun)chun)的分类的分类第4页/共28页第五页，共29页。按驱动按驱动按驱动按驱动(q dn)(q dn)(q dn)(q dn)系统的控制方式系统的控制方式系统的控制方式系统的控制方式开环控制(kngzh)（open loop control）闭环控制(kngzh)（closed loop control）驱动器驱动器步进电机步进电机(dinj)机床工作台机床工作台位置比较位置比较速度控制伺服电机机床工作台速度反馈速度反馈位置
4、反馈位置反馈第5页/共28页第六页，共29页。半闭环控制（半闭环控制（semi-closed loop controlsemi-closed loop control）位置比较位置比较速度控制伺服电机机床工作台速度反馈速度反馈位置反馈位置反馈按驱动系统的控制按驱动系统的控制(kngzh)(kngzh)方式方式第6页/共28页第七页，共29页。第三节第三节第三节第三节 数控机床的工作数控机床的工作数控机床的工作数控机床的工作(gngzu)(gngzu)(gngzu)(gngzu)原理原理原理原理数控机床的组成数控机床的组成数控机床的组成数控机床的组成 数控机床一般由控制介质、数控装置、伺服系统、
5、测量反馈数控机床一般由控制介质、数控装置、伺服系统、测量反馈数控机床一般由控制介质、数控装置、伺服系统、测量反馈数控机床一般由控制介质、数控装置、伺服系统、测量反馈(fnku)(fnku)(fnku)(fnku)装置和机床主机组成。装置和机床主机组成。装置和机床主机组成。装置和机床主机组成。主轴电机主轴电机机床机床进给电机进给电机位置检测位置检测程序程序INPUTOUTPUTCNCPLC速度控制主轴控制第7页/共28页第八页，共29页。第四节第四节 数控机床的机械数控机床的机械(jxi)(jxi)结结构构 对数控机床机械结构提出的要求对数控机床机械结构提出的要求 高刚度高刚度 高抗振性高抗振性
6、 减少机床的热变形减少机床的热变形 提高提高(t go)(t go)进给运动的动态性能和定位精度进给运动的动态性能和定位精度 第8页/共28页第九页，共29页。数控机床数控机床(sh kn j chun)(sh kn j chun)的总体布局的总体布局 框架框架(kun ji)(kun ji)式对称结构式对称结构 第四节第四节 数控机床的机械数控机床的机械(jxi)(jxi)结构结构 第9页/共28页第十页，共29页。无悬伸工作台结构无悬伸工作台结构(jigu)(jigu)第四节第四节 数控机床的机械数控机床的机械(jxi)(jxi)结构结构 第10页/共28页第十一页，共29页。主传动系统及
7、主轴主传动系统及主轴(zhzhu)(zhzhu)部件部件 带有变速齿轮的主传动带有变速齿轮的主传动 通过带传动的主传动通过带传动的主传动 主轴直接主轴直接(zhji)(zhji)驱动驱动 电主轴单元电主轴单元主轴轴承主轴轴承 滚滚动动轴轴承承,滚滚珠珠轴轴承承、空空气气静静压压轴轴承承、液液体体动动静静压压轴轴承承和磁悬浮轴承和磁悬浮轴承 第四节第四节 数控机床的机械数控机床的机械(jxi)(jxi)结结构构 第11页/共28页第十二页，共29页。进给传动系统进给传动系统 数控机床进给系统的机械传动机构数控机床进给系统的机械传动机构(jgu)(jgu)是指将电动机的是指将电动机的旋转运动变为工
8、作台或刀架的运动的整个机械传动链旋转运动变为工作台或刀架的运动的整个机械传动链包括齿轮传动副、丝杠螺母副（或蜗杆蜗轮副）等以及它们包括齿轮传动副、丝杠螺母副（或蜗杆蜗轮副）等以及它们的支承部件（轴承座等）。的支承部件（轴承座等）。第四节第四节 数控机床数控机床(sh kn j(sh kn j chun)chun)的机械结构的机械结构 第12页/共28页第十三页，共29页。床身床身 机床的床身是整个机床的基础支承件，一般用来放置机床的床身是整个机床的基础支承件，一般用来放置(fngzh)(fngzh)导轨、主轴相等重要部件导轨、主轴相等重要部件 应有足够的静刚度，较高的刚度应有足够的静刚度，较高
9、的刚度重量比。应有较好的动态特重量比。应有较好的动态特性。好的动态特性需要足够的动刚度和合适的阻尼，使机床有性。好的动态特性需要足够的动刚度和合适的阻尼，使机床有较高的抵抗变形的能力，有较高的固有频率，远离激振频率，较高的抵抗变形的能力，有较高的固有频率，远离激振频率，避免发生共振及因薄壁振动而产生噪声。应具有较好的热稳定避免发生共振及因薄壁振动而产生噪声。应具有较好的热稳定性。性。第四节第四节 数控机床数控机床(sh kn j(sh kn j chun)chun)的机械结构的机械结构 第13页/共28页第十四页，共29页。封闭封闭(fngb)(fngb)的框形截面加筋板结构的框形截面加筋板结
10、构 控车床控车床(chchung)(chchung)床身截面床身截面 第四节第四节 数控机床数控机床(sh kn j(sh kn j chun)chun)的机械结构的机械结构 第14页/共28页第十五页，共29页。数控机床数控机床(sh kn j chun)(sh kn j chun)的导轨的导轨 机床导轨的功用是支承和导向，运动机床导轨的功用是支承和导向，运动(yndng)(yndng)部件在外力作用下沿着床身、立柱、横梁等部件在外力作用下沿着床身、立柱、横梁等支承件上的导轨面准确地沿一定方向运动支承件上的导轨面准确地沿一定方向运动(yndng)(yndng)。与运动。与运动(yndng)(
11、yndng)部件联成一体的导部件联成一体的导轨叫动导轨，与支承件联成一体的导轨称为支承导轨轨叫动导轨，与支承件联成一体的导轨称为支承导轨 第四节第四节 数控机床的机械数控机床的机械(jxi)(jxi)结构结构 第15页/共28页第十六页，共29页。导轨基本导轨基本(jbn)(jbn)类型类型按运动轨迹分直线运动导轨和圆周运动导轨；按运动轨迹分直线运动导轨和圆周运动导轨；按工作性质分主运动导轨、进给运动导轨、调整位置用导轨；按工作性质分主运动导轨、进给运动导轨、调整位置用导轨；按按摩摩擦擦性性质质分分为为滑滑动动导导轨轨和和滚滚动动导导轨轨。滑滑动动导导轨轨中中有有普普通通(ptng)(ptng
12、)滑滑动动导导轨轨、贴贴塑塑导导轨轨、液液体体动动静静压压导导轨轨、气气体体静静压压导轨。导轨。数控机床常用贴塑导轨、液体静压导轨和滚动导轨。数控机床常用贴塑导轨、液体静压导轨和滚动导轨。第四节第四节 数控机床数控机床(sh kn j(sh kn j chun)chun)的机械结构的机械结构 第16页/共28页第十七页，共29页。第五节第五节第五节第五节 数控机床的选用数控机床的选用数控机床的选用数控机床的选用(xunyng)(xunyng)(xunyng)(xunyng)原原原原则则则则 数控机床选用前方案比较与效益分析数控机床选用前方案比较与效益分析数控机床选用前方案比较与效益分析数控机床
13、选用前方案比较与效益分析 数控机床额外投资回收期数控机床额外投资回收期数控机床额外投资回收期数控机床额外投资回收期T T T T按下式计算：按下式计算：按下式计算：按下式计算：TTTT数控机床额外投资回收期（年）；数控机床额外投资回收期（年）；数控机床额外投资回收期（年）；数控机床额外投资回收期（年）；Ya Ya Ya Ya数控机床投资费（元）；数控机床投资费（元）；数控机床投资费（元）；数控机床投资费（元）；YbYbYbYb普通机床投资费（元）；普通机床投资费（元）；普通机床投资费（元）；普通机床投资费（元）；Ka Ka Ka Ka 数控机床加工数控机床加工数控机床加工数控机床加工(ji g
14、ng)(ji gng)(ji gng)(ji gng)的年工艺成本（元的年工艺成本（元的年工艺成本（元的年工艺成本（元/年）；年）；年）；年）；Kb Kb Kb Kb普通机床加工普通机床加工普通机床加工普通机床加工(ji gng)(ji gng)(ji gng)(ji gng)的年工艺成本（元的年工艺成本（元的年工艺成本（元的年工艺成本（元/年）；年）；年）；年）；Za Za Za Za数控机床的年折旧费（元数控机床的年折旧费（元数控机床的年折旧费（元数控机床的年折旧费（元/年）；年）；年）；年）；ZbZbZbZb普通机床的年折旧费（元普通机床的年折旧费（元普通机床的年折旧费（元普通机床的年折
15、旧费（元/年）；年）；年）；年）；Y Y Y Y数控机床额外投资额（元）；数控机床额外投资额（元）；数控机床额外投资额（元）；数控机床额外投资额（元）；kkkk数控机床加工数控机床加工数控机床加工数控机床加工(ji gng)(ji gng)(ji gng)(ji gng)年年年年工艺成本节省额（元工艺成本节省额（元工艺成本节省额（元工艺成本节省额（元/年）；年）；年）；年）；ZZZZ数控机床额外年折旧费提取额（元数控机床额外年折旧费提取额（元数控机床额外年折旧费提取额（元数控机床额外年折旧费提取额（元/年）年）年）年）。第17页/共28页第十八页，共29页。二、确定典型加工二、确定典型加工二、
16、确定典型加工二、确定典型加工(ji gng)(ji gng)(ji gng)(ji gng)零件零件零件零件 一种机床的性能与使用范围是有限的，只有在一定的条件下，加工一定种类、一定工一种机床的性能与使用范围是有限的，只有在一定的条件下，加工一定种类、一定工艺内容的工件才能达到最佳效果。艺内容的工件才能达到最佳效果。要求在保证要求在保证(bozhng)(bozhng)加工质量的前提下，资金投入少，生产周期短。加工质量的前提下，资金投入少，生产周期短。选购数控机床首先必须确定用户所要加工的典型零件。选购数控机床首先必须确定用户所要加工的典型零件。第五节第五节 数控机床的选用数控机床的选用(xun
17、yng)(xunyng)原原则则 第18页/共28页第十九页，共29页。数控机床规格数控机床规格数控机床规格数控机床规格(gug)(gug)(gug)(gug)的选择的选择的选择的选择 数控机床的规格应根据确定的典型零件来选择。数控机床的规格应根据确定的典型零件来选择。数控机床的主要规格选择反映在数控坐标的行程和主轴电机功率方面。数控机床的主要规格选择反映在数控坐标的行程和主轴电机功率方面。数控坐标的行程范围反映机床能容纳工件的大小和加工时间；数控坐标的行程范围反映机床能容纳工件的大小和加工时间；主轴电机功率反映机床的切削能力，即生产率。主轴电机功率反映机床的切削能力，即生产率。对加工中心对加
18、工中心(zhngxn)(zhngxn)、数控铣床和镗床，其三个基本直线坐标反映机床允许的、数控铣床和镗床，其三个基本直线坐标反映机床允许的加工空间，一般情况下加工件的轮廓尺寸应在机床的加工空间范围以内，机床工加工空间，一般情况下加工件的轮廓尺寸应在机床的加工空间范围以内，机床工作台面的大小也基本确定了加工空间。作台面的大小也基本确定了加工空间。第五节第五节 数控机床数控机床(sh kn j(sh kn j chun)chun)的选用原则的选用原则 第19页/共28页第二十页，共29页。机床精度机床精度机床精度机床精度(jn d)(jn d)(jn d)(jn d)的选择的选择的选择的选择 选择
19、机床的精度等级，应根据典型选择机床的精度等级，应根据典型(dinxng)(dinxng)零件关键部位加工精度的要求零件关键部位加工精度的要求来确定。来确定。数控机床的定位精度和重复定位精度综合反映了该轴各运动部件的综合精度数控机床的定位精度和重复定位精度综合反映了该轴各运动部件的综合精度 第五节第五节 数控机床数控机床(sh kn j(sh kn j chun)chun)的选用原则的选用原则 第20页/共28页第二十一页，共29页。数控系统的选择数控系统的选择数控系统的选择数控系统的选择(xunz)(xunz)(xunz)(xunz)根据数控机床的性能合理地选择根据数控机床的性能合理地选择(x
20、unz)(xunz)数控系统数控系统的功能。的功能。第五节第五节 数控机床数控机床(sh kn j(sh kn j chun)chun)的选用原则的选用原则 第21页/共28页第二十二页，共29页。第六节第六节第六节第六节 加工加工加工加工(ji gng)(ji gng)(ji gng)(ji gng)中心中心中心中心 立式加工中心和卧式加工中心。立式加工中心和卧式加工中心。立式加工中心的主轴在空间处于垂直位置，卧式加工中心主轴在空间立式加工中心的主轴在空间处于垂直位置，卧式加工中心主轴在空间处于水平位置。主轴可作垂直和水平转换的，称为立卧式加工中心或处于水平位置。主轴可作垂直和水平转换的，称
21、为立卧式加工中心或五面加工中心，也称复合加工中心。五面加工中心，也称复合加工中心。按加工中心立柱的数量分，有单柱式和双柱式（龙门式）。按加工中心立柱的数量分，有单柱式和双柱式（龙门式）。按加工中心运动坐标数和同时控制按加工中心运动坐标数和同时控制(kngzh)(kngzh)的坐标数分为几轴几联动。的坐标数分为几轴几联动。几轴是指加工中心具有的运动坐标数，联动是指控制几轴是指加工中心具有的运动坐标数，联动是指控制(kngzh)(kngzh)系统可系统可以同时控制以同时控制(kngzh)(kngzh)运动的坐标数，从而实现刀具相对工件的位置和运动的坐标数，从而实现刀具相对工件的位置和速度控制速度控
22、制(kngzh)(kngzh)。一加工一加工(ji gng)(ji gng)中心分类及功能中心分类及功能第22页/共28页第二十三页，共29页。二、加工中心二、加工中心二、加工中心二、加工中心(zhngxn)(zhngxn)(zhngxn)(zhngxn)的主要部件的主要部件的主要部件的主要部件 主轴(zhzhu)结构第六节第六节 加工加工(ji gng)(ji gng)中心中心 第23页/共28页第二十四页，共29页。三、自动三、自动三、自动三、自动(zdng)(zdng)(zdng)(zdng)换刀装置换刀装置换刀装置换刀装置 自动换刀装置具有根据工艺要求自动换刀装置具有根据工艺要求(yo
23、qi)(yoqi)自动更换所需刀具的功能，它是加工中自动更换所需刀具的功能，它是加工中心的重要组成部分。心的重要组成部分。第六节第六节 加工加工(ji gng)(ji gng)中心中心 第24页/共28页第二十五页，共29页。四、加工四、加工四、加工四、加工(ji gng)(ji gng)(ji gng)(ji gng)中心自动换刀装置的主要类型中心自动换刀装置的主要类型中心自动换刀装置的主要类型中心自动换刀装置的主要类型 转塔头方式转塔头方式转塔头方式转塔头方式 多主轴方式多主轴方式多主轴方式多主轴方式刀刀刀刀库库库库式式式式自自自自动动动动换换换换刀刀刀刀装装装装置置置置 加加加加工工工工
24、中中中中心心心心(zhngxn)(zhngxn)(zhngxn)(zhngxn)多多多多采采采采用用用用这这这这种种种种换换换换刀刀刀刀装装装装置。置。置。置。刀库刀库刀库刀库刀库的功能是存储加工工序所需的各种刀具。盘式和链式。刀库的功能是存储加工工序所需的各种刀具。盘式和链式。刀库的功能是存储加工工序所需的各种刀具。盘式和链式。刀库的功能是存储加工工序所需的各种刀具。盘式和链式。第六节第六节 加工加工(ji gng)(ji gng)中心中心 第25页/共28页第二十六页，共29页。数控机床数控机床(sh kn j chun)(sh kn j chun)的坐标系的坐标系坐标与运动方向命名原则：
25、坐标与运动方向命名原则：刀具移动，工件静止刀具移动，工件静止(jngzh)(jngzh)。刀具总是相对静止。刀具总是相对静止(jngzh)(jngzh)的，工件作移动。的，工件作移动。标准坐标系标准坐标系第七节第七节 数控编程数控编程第26页/共28页第二十七页，共29页。运动方向运动方向(fngxing)(fngxing)的确定的确定A A、B B、C C 坐标轴坐标轴 以三个直线运动坐标轴或与它们相互平行的坐标轴为中心以三个直线运动坐标轴或与它们相互平行的坐标轴为中心旋转旋转(xunzhun)(xunzhun)的坐标轴分别称为的坐标轴分别称为ABCABC坐标轴，它们的旋转坐标轴，它们的旋转(xunzhun)(xunzhun)方向根据右手定则来确定方向根据右手定则来确定 。第七节第七节 数控编程数控编程第27页/共28页第二十八页，共29页。感谢您的观看感谢您的观看(gunkn)。第28页/共28页第二十九页，共29页。