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1、数控加工工艺学,授课教师：,1,数控加工技术,数控加工工艺学1数控加工技术,第一章 数控机床概述,1-4 数控机床的分类,2,数控加工技术,第一章 数控机床概述 2数控加工技术,1-4 数控机床的分类,教材分析： 本节作为本章的中间部分，起着承上启下的作用。为了满足不同品种的自动化生产，需要各种不同类型的数控机床进行加工，这就要求我们搞清楚不同类型能适应产品频繁变化的柔性自动化机床。由此，引申出数控机床的分类。,3,数控加工技术,1-4 数控机床的分类教材分析：3数控加工技术,1.4 教学目标,1、知识目标 通过对本节的学习，了解和熟悉数控机床按不同方式的分类，为学好数控加工工艺学奠定良好的基
2、础。2、能力目标 通过课件展示培养学生的学习兴趣，教会学生学会解决和研究问题的能力。3、情感目标 通过引导学生参与分析问题的过程，激发学生的学习热情，增强学生的自信心。,4,数控加工技术,1.4 教学目标1、知识目标4数控加工技术,一、按加工工艺方法分类1、一般数控机床切削加工类：,捷克托斯数控镗床,CKA6150数控车床,哈挺数控磨床,1.4 数控机床的分类,5,数控加工技术,一、按加工工艺方法分类捷克托斯数控镗床CKA6150数控车,成型加工类：,数控折弯机,数控弯管机,数控型材弯弧机,1.4 数控机床的分类,内容讲解,6,数控加工技术,成型加工类：数控折弯机数控弯管机数控型材弯弧机1.4
3、 数控,特种加工类：,火花成型,线切割机,火花小孔,激光加工,1.4 数控机床的分类,7,数控加工技术,特种加工类：火花成型线切割机火花小孔激光加工1.4 数控机,其它类型：,三坐标测量机,CNC影像仪,1.4 数控机床的分类,8,数控加工技术,其它类型：三坐标测量机CNC影像仪1.4 数控机床的分类8,德马吉立式加工中心,2、带自动换刀装置的数控机床（加工中心）,卧式加工中心,德马吉万能车削中心,1.4 数控机床的分类,9,数控加工技术,德马吉立式加工中心2、带自动换刀装置的数控机床（加工中心）卧,点位控制数控系统仅能实现刀具相对于工件从一点到另一点的精确定位运动；对轨迹方向不作控制要求；运
4、动过程中不进行任何加工。适用范围：数控钻床、数控镗床、数控冲床和数控测量机。,二、按加工路线分类,1.4 数控机床的分类,10,数控加工技术,点位控制数控系统二、按加工路线分类1.4 数控机床的分类1,直线控制数控系统直线控制数控机床的特点是机床移动部件不仅要实现由一个位置到另一个位置的精确移动定位，而且能够实现平行坐标轴方向的直线切削加工运动。 直线数控机床虽然扩大了点位控制数控机床的工艺范围，但它的应用仍然受到了很大的限制，不能加工复杂的零件轮廓。 适用范围：简易数控车床、数控铣镗床 。,1.4 数控机床的分类,11,数控加工技术,1.4 数控机床的分类11数控加工技术,轮廓控制数控系统轮
5、廓控制(连续控制)系统：具有控制几个进给轴同时协调运动(坐标联动)，使工件相对于刀具按程序规定的轨迹和速度运动，在运动过程中进行连续切削加工的数控系统。适用范围：数控车床、数控铣床、加工中心等用于加工曲线、平面和曲面的机床。现代的数控机床基本上都是装备的这种数控系统。,1.4 数控机床的分类,12,数控加工技术,轮廓控制数控系统1.4 数控机床的分类12数控加工技术,三、按伺服系统的特点分类（按控制方式分类)按数控系统的进给伺服子系统有无位置测量装置可分为开环数控系统和闭环数控系统，在闭环数控系统中根据位置测量装置安装的位置又可分为全闭环和半闭环两种。,1.4 数控机床的分类,13,数控加工技
6、术,三、按伺服系统的特点分类（按控制方式分类)1.4 数控机,开环数控系统没有位置测量装置，信号流是单向的（数控装置进给系统），故系统稳定性好。,1.4 数控机床的分类,14,数控加工技术,开环数控系统电机机械执行部件A相、B相f、nCNC脉冲频率f,无位置反馈，精度相对闭环系统来讲不高，其精度主要取决于伺服驱动系统和机械传动机构的性能和精度。一般以功率步进电机作为伺服驱动元件。这类系统具有结构简单、工作稳定、调试方便、维修简单、价格低廉等优点，在精度和速度要求不高、驱动力矩不大的场合得到广泛应用。一般用于经济型数控机床。,1.4 数控机床的分类,15,数控加工技术,无位置反馈，精度相对闭环系
7、统来讲不高，其精度主要取决于伺服驱,半闭环数控系统半闭环数控系统的位置采样点如图所示，是从驱动装置(常用伺服电机)或丝杠引出，采样旋转角度进行检测，不是直接检测运动部件的实际位置。,位置控制调节器,速度控制调节与驱动,检测与反馈单元,位置控制单元,速度控制单元,+,+,-,-,CNC插补指令,实际位置反馈,实际速度反馈,1.4 数控机床的分类,16,数控加工技术,半闭环数控系统位置控制调节器速度控制检测与反馈单元位置控制,1.4 数控机床的分类,17,数控加工技术,1.4 数控机床的分类17数控加工技术,半闭环环路内不包括或只包括少量机械传动环节，因此可获得稳定的控制性能，其系统的稳定性虽不如
8、开环系统，但比闭环要好。由于丝杠的螺距误差和齿轮间隙引起的运动误差难以消除。因此，其精度较闭环差，较开环好。但可对这类误差进行补偿，因而仍可获得满意的精度。半闭环数控系统结构简单、调试方便、精度也较高，因而在现代CNC机床中得到了广泛应用。,1.4 数控机床的分类,18,数控加工技术,半闭环环路内不包括或只包括少量机械传动环节，因此可获得稳定的,全闭环数控系统全闭环数控系统的位置采样点如图的虚线所示，直接对运动部件的实际位置进行检测。,1.4 数控机床的分类,19,数控加工技术,全闭环数控系统位置控制调节器速度控制检测与反馈单元位置控制,1.4 数控机床的分类,20,数控加工技术,1.4 数控
9、机床的分类20数控加工技术,从理论上讲，可以消除整个驱动和传动环节的误差、间隙和失动量。具有很高的位置控制精度。 由于位置环内的许多机械传动环节的摩擦特性、刚性和间隙都是非线性的，故很容易造成系统的不稳定，使闭环系统的设计、安装和调试都相当困难。该系统主要用于精度要求很高的镗铣床、超精车床、超精磨床以及较大型的数控机床等。,1.4 数控机床的分类,21,数控加工技术,从理论上讲，可以消除整个驱动和传动环节的误差、间隙和失动量。,按联动轴数分2轴联动（平面曲线）3轴联动（空间曲面，球头刀）4轴联动（空间曲面）5轴联动及6轴联动（空间曲面） 视频联动轴数越多数控系统的控制算法就越复杂。,四、按控制
10、系统的功能水平分类,1.4 数控机床的分类,22,数控加工技术,按联动轴数分 四、按控制系统的功能水平分类1.4 数控,图 不同联动轴数所能加工的型面(a) 二轴联动； (b) 二轴半联动； (c) 三轴联动,1.4 数控机床的分类,23,数控加工技术,图 不同联动轴数所能加工的型面1.4,图 五轴联动铣削曲面零件,1.4 数控机床的分类,24,数控加工技术,图 五轴联动铣削曲面零件 1.4 数控机床的分类24数,图 六轴加工中心坐标示意图,1.4 数控机床的分类,25,数控加工技术,图 六轴加工中心坐标示意图1.4 数控机床的分类25数,按数控系统类型分类经济型数控系统（又称简易数控系统）
11、这一档次的数控机床仅能满足一般精度要求的加工，能加工形状较简单的直线、斜线、圆弧及带螺纹的零件，采用的微机系统为单板机或单片机系统，具有数码显示，CRT字符显示功能，机床进给由步进电动机实现开环驱动，控制的轴数和联动轴数在3轴或3轴以下。,1.4 数控机床的分类,26,数控加工技术,按数控系统类型分类1.4 数控机床的分类26数控加工,普及型数控系统（通常称之为全功能数控系统）这类数控系统功能较多，除了具有一般数控系统的功能以外，还具有一定的图形显示功能及面向用户的宏程序功能等，采用的微机系统为16位或32位微处理机，具有RS-232C通信接口，机床的进给多用交流或直流伺服驱动，一般系统能实现
12、4轴或4轴以下联动控制。,1.4 数控机床的分类,27,数控加工技术,普及型数控系统（通常称之为全功能数控系统）这类数控系统功能较,高档数控系统 采用的微机系统为32位以上微处理机系统，机床的进给大多采用交流伺服驱动，除了具有一般数控系统的功能以外，应该至少能实现5轴或5轴以上的联动控制。具有三维动画图形功能和宜人的图形用户界面，同时还具有丰富的刀具管理功能、宽调速主轴系统、多功能智能化监控系统和面向用户的宏程序功能，还有很强的智能诊断和智能工艺数据库，能实现加工条件的自动设定，且能实现与计算机的联网和通信。,1.4 数控机床的分类,28,数控加工技术,高档数控系统,基于PC的开放式数控系统
13、用通用微机技术开发数控系统可以得到强有力的硬件与软件支持，这些软件和硬件的技术是开放式的，此时的通用微机除了具备本身的功能外，还具备了全功能数控系统的所有功能。,1.4 数控机床的分类,29,数控加工技术,基于PC的开放式数控系统,项目1：数控车床的认识实训1技能要求：了解数控车床的机械结构的特点和坐标系统，理解并掌握数控车床的工作原理及组成，对数控车床操作加工步骤有基本认识。2训练内容：（1）数控车床的工作原理（2）数控车床的组成及作用（3）数控车床的坐标系统（4）数控车床操作开机关机（5）手动操作数控车床的方法3训练步骤： （1）数控车床开机（2）讲解数控车床的组成、作用和坐标系统（3）讲
14、解数控车床的操作方法（4）以简单轴类工件为例，通过示范“工艺分析编制程序程序输入和调试装夹工件对刀启动程序试加工工件检验”，进一步讲解数控车床工作原理和加工步骤全过程。,1.4 实训内容,30,数控加工技术,项目1：数控车床的认识实训1.4 实训内容30数控加工技术,项目2：数控加工中心认识实训1技能要求：了解加工中心的机械结构的特点和坐标系统，理解并掌握加工中心的工作原理及组成，对加工中心操作加工步骤有基本认识。2训练内容：（1）加工中心的工作原理（2）加工中心的组成及作用（3）加工中心的坐标系统（4）加工中心操作开机关机（5）加工中心手动操作的方法3训练步骤：（1）数控车床开机（2）讲解数控车床的组成、作用和坐标系统（3）讲解数控车床的操作方法（4）以简单轴类工件为例，通过示范“工艺分析编制程序程序输入和调试装夹工件对刀启动程序试加工工件检验”，进一步讲解数控车床工作原理和加工步骤全过程。,1.4 实训内容,31,数控加工技术,项目2：数控加工中心认识实训1.4 实训内容31数控加工技术,课堂小结布置作业 谢谢大家！,32,数控加工技术,课堂小结32数控加工技术,
