.,1,第一節數控機床的產生和發展,第二節數控機床的特點及應用范圍,第三節數控機床的組成和工作原理,第四節數控機床的分類,第一章數控機床概述,.,2,一、數控機床的產生,科學技術和社會生產的不斷發展，對機械產品的質量和生產率提出了越來越高的要求，迫切需要一種靈活的、通用的、能夠適應產品頻繁變化的柔性自動化機床。數字控制(NumericalControl，簡稱NC或數控)機床，就是在這樣的背景下誕生與發展起來的。它極其有效地解決了上述一系列矛盾，為單件、小批生產的精密復雜零件提供了自動化加工手段。,第一節數控機床的產生和發展,數控機床,.,3,計算機數控(ComputerNumericalControl，簡稱CNC)系統有許多優點：(1)柔性好(2)功能強(3)可靠性高(4)易于實現機電一體化,二、計算機數控,.,4,三、數控機床和數控系統的發展,現代數控機床及其數控系統，目前大致向以下幾個方面發展。(一)高速、高精度化(二)提高數控系統的可靠性(三)CNC系統的智能化(四)具有更高的通信功能,.,5,四、機械制造系統的發展,(一)柔性制造單元(FMC)1配有機器人的FMC圖11中，加工中心3上的工件2，由機器人1來裝卸，加工完畢的工件放在工件架上。監控器4協調加工中心和機器人的動作。,1機器人2工件3加工中心4監控器,.,6,2配有托盤交換系統構成的FMC圖12是由加工中心和托盤交換系統構成的FMC。,.,7,(二)柔性制造系統(FMS)柔性制造系統是一個由中央計算機控制的自動化制造系統，是由一個傳輸系統聯系起來的一些設備(通常是具有換刀裝置的數控機床或加工中心)。柔性制造系統由加工系統、物料輸送系統和信息系統組成。現分別介紹如下：,.,8,1加工系統加工系統中的自動化加工設備通常由510臺數控機床和加工中心組成，它們都帶有刀具庫，并具有自動換刀裝置。2物料輸送系統物料輸送系統主要是工件和刀具的輸送。3信息系統信息控制系統的主要功能是：識別進入系統的工件，選擇相應的數控加工程序，根據不同工件和不同的加工內容，使工件按不同順序通過相應的機床進行加工；當工件改變時，上述內容又能自動地作相應地改變。,.,9,(三)計算機集成制造系統(CIMS)計算機集成制造系統就是用計算機通過信息集成實現現代化的生產制造，以求得企業的總體效益。CIMS通常由管理信息系統、產品設計與制造工程設計自動化系統、制造自動化系統、質量保證系統以及計算機網絡和數據庫系統等六個分系統組成，它們之間的關系，如圖13所示。,.,10,.,11,一、數控機床的優點,1對加工對象改型的適應性強2加工精度高3加工生產率高4減輕操作者的勞動強度5良好的經濟效益6有利于生產管理的現代化,第二節數控機床的特點及應用范圍,.,12,二、數控機床的應用范圍,數控機床通常最適合加工具有以下特點的零件：(1)多品種小批量生產的零件(2)結構比較復雜的零件(3)需要頻繁改型的零件(4)價值昂貴、不允許報廢的關鍵零件(5)需要最短生產周期的急需零件,.,13,數控機床是一種利用數控技術，按照事先編好的程序實現動作的機床。它由程序載體、輸入裝置、CNC單元、伺服系統、位置反饋系統和機床機械部件構成(圖16、圖17)。,第三節數控機床的組成和工作原理,一、數控機床的組成,.,14,.,15,.,16,二、數控機床的工作原理,在數控機床上加工零件通常經過以下幾個步驟：1)根據加工零件的圖樣與工藝方案，用規定的代碼和程序格式編寫程序單，并把它記錄在載體上；2)把程序載體上的程序通過輸入裝置輸入到CNC單元中去；3)CNC單元將輸入的程序經過處理之后，向機床各個坐標的伺服系統發出信號；,.,17,4)伺服系統根據CNC單元發出的信號，驅動機床的運動部件，并控制必要的輔助操作；5)通過機床機械部件帶動刀具與工件的相對運動，加工出要求的工件；6)檢測機床的運動，并通過反饋裝置反饋給CNC單元，以減小加工誤差。,.,18,三、數控系統的主要工作過程,數控系統的主要任務是進行刀具和工件之間相對運動的控制，圖18初步描繪了數控系統的主要工作過程。,.,19,一、按控制系統的特點分類,1點位控制數控機床對于一些孔加工用數控機床，只要求獲得精確的孔系坐標定位精度(圖19)，而不管從一個孔到另外一個孔是按照什么軌跡運動。,第四節數控機床的分類,.,20,2直線控制數控機床某些數控機床不僅要求具有準確定位的功能，而且要求從一點到另一點之間按直線移動，并能控制位移的速度(圖110)。,.,21,3輪廓控制的數控機床更多的數控機床具有輪廓控制的功能(圖111)，即可以加工具有曲線或者曲面的零件。,.,22,二、按執行機構的伺服系統類型分類,1開環伺服系統數控機床這類機床的數控系統將零件的程序處理后，輸出數字指令信號給伺服系統，驅動機床運動，沒有來自位置傳感器的反饋信號，如圖115所示。,.,23,2閉環伺服系統數控機床這類機床可以接受插補器的指令，而且隨時接受工作臺測得的實際位置反饋信號，根據其差值不斷進行誤差修正，如圖116所示。,.,24,3半閉環伺服系統的數控機床這種系統的閉環環路內不包括絲杠、螺母副及工作臺，因此可以獲得穩定的控制特性，如圖117所示。,.,25,三、按加工方式分類,(1)金屬切削類數控機床如數控車床、加工中心、數控鉆床、數控磨床、數控鏜床等。(2)金屬成型類數控機床如數控折彎機、數控彎管機、數控回轉頭壓力機等。(