机电一体化概论教案ppt下载

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数控机床（Numerical Control Machine Tools ）Mot红软基地
教师：马海燕Mot红软基地
1.1 定义Mot红软基地
数控技术（Numerical Control Technology）Mot红软基地
数控系统（Numerical Control System）Mot红软基地
计算机数控系统（Computer Numerical Control —— CNC ）Mot红软基地
数控机床（Numerical Control Machine Tools）Mot红软基地
1.1.1 数控技术Mot红软基地
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。Mot红软基地
具体实现：数控机床、三坐标测量仪、机器人、绘图仪、折弯机、弯管机、切割机（线、火焰、激光）等。Mot红软基地
1.1.2 数控系统Mot红软基地
用来实现数字信息控制的硬件和软件的整体。Mot红软基地
核心：数控装置。Mot红软基地
用计算机进行控制的称为计算机数控系统。Mot红软基地
1.1.3 数控机床Mot红软基地
采用数控技术进行控制的机床。Mot红软基地
采用的技术：Mot红软基地
计算机技术Mot红软基地
自动控制技术Mot红软基地
精密测量技术Mot红软基地
机床设计技术Mot红软基地
1.2 NC发展历史Mot红软基地
1、产生背景Mot红软基地
单件、小批量、复杂型面（图）Mot红软基地
高效率、高精度、高自动化Mot红软基地
2、发展过程Mot红软基地
1952年，Parsons公司和M.I.T合作研制了世界上第一台三座标数控机床。Mot红软基地
1955年，第一台工业用数控机床由美国Bendix公司生产出来。Mot红软基地
从1952年至今，NC机床按NC系统的发展经历的五代。Mot红软基地
NC机床发展经历Mot红软基地
第一代：1955年  NC系统以电子管组成，体积大，功耗大。Mot红软基地
第二代：1959年  NC系统以晶体管组成，广泛采用印刷电路板。Mot红软基地
第三代：1965年  NC系统采用小规模集成电路作为硬件，其特点是体积小，功耗低，可靠性进一步提高。Mot红软基地
以上三代NC系统，由于其数控功能均由硬件实现，故历史上又称其为“硬线NC”Mot红软基地
NC机床发展经历Mot红软基地
第四代：1970年  NC系统采用大规模集成电路，其部分功能由软件实现，它具有价格低，可靠性高和功能多等特点。Mot红软基地
第五代：1974年  NC系统以微处理器为核心，不仅价格进一步降低，体积进一步缩小，使实现真正意义上的机电一体化成为可能。Mot红软基地
NC机床发展经历Mot红软基地
第五代又可分为六个发展阶段：Mot红软基地
1974年：系统采用CRT显示，大容量磁泡存储器，可编程接口和遥控接口等。Mot红软基地
1979年：系统以位片微处理器为核心，有字符显示，自诊断功能。Mot红软基地
1981年：具有人机对话、动态图形显示、实时精度补偿功能。Mot红软基地
1986年：数字伺服控制诞生，大惯量的交直流电机进入实用阶段。Mot红软基地
1988年：采用高性能32位机为主机的主从结构系统。Mot红软基地
1994年：基于PC的NC系统诞生，使NC系统的研发进入了开放型、柔性化的新时代，新型NC系统的开发周期日益缩短。它是数控技术发展的又一个里程碑。Mot红软基地
1.3 NC机床特点Mot红软基地
柔性高（能适应不同零件的自动加工）Mot红软基地
效率高Mot红软基地
精度高Mot红软基地
质量稳定Mot红软基地
有利于生产管理Mot红软基地
1.4 NC机床控制原理及组成Mot红软基地
1.4.1 NC机床控制原理Mot红软基地
1.4.2 NC机床的组成Mot红软基地
1.5 NC机床分类Mot红软基地
1.5.1 按运动轨迹分类Mot红软基地
点位控制数控机床Mot红软基地
直线控制数控机床Mot红软基地
轮廓控制数控机床Mot红软基地
1.5.2 按伺服系统分类Mot红软基地
开环Mot红软基地
半闭环Mot红软基地
闭环Mot红软基地
点位控制数控机床Mot红软基地
直线控制数控机床Mot红软基地
轮廓控制数控机床Mot红软基地
平面轮廓加工数控机床Mot红软基地
空间轮廓加工数控机床Mot红软基地
三坐标控制两坐标联动机床使用“行切法”进行加工Mot红软基地
三坐标联动加工Mot红软基地
四坐标联动加工Mot红软基地
五坐标联动加工Mot红软基地
注：五轴联动数控机床系统，从某种意义上说，反映了一个国家的工业发展水平状况Mot红软基地
平面轮廓加工数控机床Mot红软基地
行切法加工空间轮廓Mot红软基地
三坐标联动加工Mot红软基地
四坐标联动加工Mot红软基地
重型燃机、汽轮机等的叶片制造Mot红软基地
叶片制造Mot红软基地
五轴五联动加工中心 Mot红软基地
开环Mot红软基地
半闭环Mot红软基地
闭环Mot红软基地
按功能水平分类Mot红软基地
高级型数控系统Mot红软基地
普及型数控系统Mot红软基地
经济型数控系统Mot红软基地
表1.1  数控系统的功能分类Mot红软基地
存在的问题及主要技术指标Mot红软基地
问题：Mot红软基地
造价较高，很多企业特别是小企业还无法接受；Mot红软基地
调试和维修比较复杂，需要专门的技术人员;Mot红软基地
对编程人员的技术水平要求较高。Mot红软基地
数控装置的主要技术指标Mot红软基地
控制轴数和联动轴数Mot红软基地
脉冲当量（控制分辨率）Mot红软基地
定位精度和重复精度Mot红软基地
行程Mot红软基地
主轴转速和调节范围Mot红软基地
进给速度和调节范围Mot红软基地
数控机床的应用范围Mot红软基地
数控机床对刀具的要求Mot红软基地
精度较高、寿命高、尺寸稳定、变化小；Mot红软基地
快速换刀；Mot红软基地
刀柄应为标准系列；Mot红软基地
能很好地控制切屑的折断、卷曲和排出；Mot红软基地
具有很好的可冷却性能。Mot红软基地
数控技术的发展趋势Mot红软基地
高速高精度Mot红软基地
智能化Mot红软基地
应用自适应控制技术Mot红软基地
自动编程技术Mot红软基地
具有故障自动诊断功能Mot红软基地
应用模式识别技术Mot红软基地
开放式数控系统Mot红软基地
基于网络的数控系统Mot红软基地
提高数控系统的可靠性Mot红软基地
数字制造Mot红软基地
大型立式数控车床Mot红软基地
立式铣削加工中心Mot红软基地
卧式双转塔数控车床Mot红软基地
数控加工中心Mot红软基地
锥度电火花线切割机床Mot红软基地
数控刀具Mot红软基地
组合式刀具及刀杆Mot红软基地
数控车削刀具组成Mot红软基地
数控铣削刀具组成Mot红软基地
立式加工中心加工叶轮Mot红软基地
被加工出的各种工件Mot红软基地
在车削加工中心上进行铣削Mot红软基地
第一代数控机床Mot红软基地
效率高Mot红软基地
效率（p）与单件工时（t）相关 Mot红软基地
p=1/tMot红软基地
t=t加工+t辅助Mot红软基地
t加工↓  机床功率大，可提供更大的进给、切深；无极调速，进给速度范围广，可找到合适的速度；复杂型面零件加工。Mot红软基地
t辅助↓  辅助设备：自动换刀、准备工作台；可实现工序集中Mot红软基地
精度高Mot红软基地
机床本身的制造精度高Mot红软基地
采用数字量控制，不受零件形状复杂程度影响Mot红软基地
采用补偿机制Mot红软基地
间隙补偿（齿轮侧隙、丝杠螺母副间隙等）Mot红软基地
刀具磨损补偿Mot红软基地
质量稳定Mot红软基地
加工按照数控程序进行，人为影响小Mot红软基地
记忆能力Mot红软基地
操作水平Mot红软基地
责任心Mot红软基地
有利于生产管理Mot红软基地
能准确计划零件的加工工时Mot红软基地
简化检验工作Mot红软基地
减轻了工夹具、半成品的管理工作Mot红软基地
减少了因误操作而出废品及损坏刀具的可能Mot红软基地
输入/输出装置Mot红软基地
作用Mot红软基地
输入：数控程序、加工与控制数据、机床参数Mot红软基地
输出：坐标轴位置、检测开关的状态Mot红软基地
装置Mot红软基地
键盘、显示器、光电阅读机、磁带机、软盘驱动器Mot红软基地
数控装置（MCU）Mot红软基地
组成：输入/输出接口线路、控制器、运算器、存储器Mot红软基地
作用：将输入装置输入的数据，通过内部逻辑电路或控制软件进行编辑、运算和处理，并输出各种信息和指令，以控制机床的各部分进行规定的动作Mot红软基地
伺服驱动Mot红软基地
作用Mot红软基地
根据数控装置发来的速度和位移指令控制执行部件的进给速度、方向和位移Mot红软基地
组成Mot红软基地
伺服放大器（驱动器、伺服单元）Mot红软基地
伺服驱动装置（电机）Mot红软基地
机械部件Mot红软基地
组成Mot红软基地
主运动部件Mot红软基地
进给运动部件Mot红软基地
辅助装置Mot红软基地
刀库、换刀机械手（加工中心特有的）Mot红软基地
与普通机床类似，但传动结构要求更为简单，在精度、刚度、抗震性等方面要求更高，而且其传动和变速系统要便于实现自动化控制Mot红软基地

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