維修第1章數(shù)控機床基礎(chǔ)(2)課件

1、分類方法1、按工藝用途分類2、按運動方式分類3、按伺服系統(tǒng)分類4、按數(shù)控機床性能分類1.1.4 數(shù)控機床的分類1、按工藝用途分類（1）一般數(shù)控機床 車、銑、鉆、鏜、磨（2）加工中心 數(shù)控鏜銑加工中心、車削加工中心 （3）特種數(shù)控機床 數(shù)控線切割就、數(shù)控電火花、 數(shù)控沖床、數(shù)控激光切割機1.1.4 數(shù)控機床的分類1.1.4 數(shù)控機床的分類 數(shù)控車床 數(shù)控車床一般具有兩軸聯(lián)動功能，Z軸是與主軸方向平行的運動軸，X軸是在水平面向內(nèi)與主軸方向垂直的運動軸。圖125所示為一臺數(shù)控車床的外觀圖。 臥式數(shù)控車床坐標(biāo)系-X+Z數(shù)控銑床 世界上第一臺數(shù)控機床就是數(shù)控銑床，它適于加工三維復(fù)雜曲面，在汽車、航空航天

2、、模具等行業(yè)被廣泛采用。圖126所示為數(shù)控銑床，隨著時代的發(fā)展，數(shù)控銑床趨于加工中心。圖126 數(shù)控銑床數(shù)控磨床 數(shù)控磨床主要用于加工高硬度、高精度表面，可分為數(shù)控平面磨床、數(shù)控內(nèi)圓磨床、數(shù)控輪廓磨床等。加工中心 數(shù)控加工中心是具有自動刀具交換裝置，并能進行多種工序加工的數(shù)控機床。在其上工件可在一次裝夾中進行銑、鏜、鉆、擴、鉸、攻螺紋等多工序的加工。圖127立式加工中心數(shù)控線切割機床 數(shù)控線切割機床的工作原理與數(shù)控電火花成形機床一樣，其電極是電極絲，加工液一般采用去離子水。圖130所示為一臺數(shù)控線切割機床的外觀圖。 圖130 數(shù)控線切割機床1.1.4 數(shù)控機床的分類2、按運動方式分類 (1)

3、點位控制數(shù)控機床 (2) 直線控制數(shù)控機床 (3) 輪廓控制數(shù)控機床（ 1）. 點位控制數(shù)控機床 這類數(shù)控機床的特點是在刀具相對于工件的移動過程中不進行切削加工， 只要求刀具從一點移動到另一點并準(zhǔn)確定位， 而對運動的速度和軌跡沒有嚴(yán)格的要求。 如圖1.1所示， 刀具從A點到B點可以走、 或中的任意一條路經(jīng)。 1.1.4 數(shù)控機床的分類2、按運動方式分類 （2）直線控制數(shù)控機床 這類數(shù)控機床不僅要控制機床刀具從一點移動到另一點， 而且要沿直線軌跡（一般與某一坐標(biāo)軸平行或成45角）以一定速度移動， 移動過程中可進行切削加工， 加工示例如圖1.2所示。 1.1.4 數(shù)控機床的分類2、按運動方式分類圖

4、1.2 直線控制切削加工 圖1.3 輪廓控制切削加工 按伺服系統(tǒng)的控制方式不同可將數(shù)控機床分為：（1）全閉環(huán)伺服系統(tǒng)（2）半閉環(huán)伺服系統(tǒng)（3）開環(huán)伺服系統(tǒng)（4）混合閉環(huán)位置伺服系統(tǒng)1.1.4 數(shù)控機床的分類3、按伺服系統(tǒng)分類 （1）全閉環(huán)控制數(shù)控機床 這類數(shù)控機床的運動部件上安裝有位置測量反饋裝置， 由直流或交流伺服電動機驅(qū)動， 如圖1.8所示。 1.1.4 數(shù)控機床的分類3、按伺服系統(tǒng)分類圖1.8 全閉環(huán)控制數(shù)控機床結(jié)構(gòu) 光柵尺光柵尺 （2）半閉環(huán)控制數(shù)控機床 將位置檢測元件安裝在電動機軸端或絲杠軸端， 通過角位移的測量間接計算出機床工作臺的實際運行位移， 與數(shù)控裝置中的指令位移量相比較，

5、實現(xiàn)差值控制， 構(gòu)成如圖1.9所示的半閉環(huán)控制。 1.1.4 數(shù)控機床的分類3、按伺服系統(tǒng)分類交流伺服電機（3） 開環(huán)控制數(shù)控機床 這類數(shù)控機床的運動部件沒有位置檢測反饋裝置， 采用步進電動機驅(qū)動， 如圖1.7所示。 1.1.4 數(shù)控機床的分類3、按伺服系統(tǒng)分類步進電機步進電機4. 按數(shù)控機床的性能分類（1）低檔數(shù)控機床（2）中檔數(shù)控機床（3）高檔數(shù)控機床功 能低 檔中 檔高 檔系統(tǒng)分辨率/m1010.1進給速度/（mmin1）815152424100伺服進給類型開環(huán)及步進電動機半閉環(huán)及直、交流伺服閉環(huán)及直、交流伺服聯(lián)動軸數(shù)23軸24軸5軸或5軸以上通信功能無RS-232C或DNCRS-232

6、C、DNC、MAP顯示功能數(shù)碼顯示CRT：圖形、人機對話CRT：三維圖形、自診斷內(nèi)裝PLC無有高功能主CPU8位CPU16位、32位CPU32位、64位CPU1.2數(shù)控機床及其診斷技術(shù)的發(fā)展1.2.1數(shù)控機床的新發(fā)展1.2.2數(shù)控機床故障診斷技術(shù)的發(fā)展1.2.1數(shù)控機床的發(fā)展趨勢 1高速化與高精度2高效化3智能化4開放化5. 復(fù)合化高速、高效、高精度、高可靠性切削速度已達(dá)到50008000m/min以上；主軸轉(zhuǎn)速在30000轉(zhuǎn)/分(有的高達(dá)10萬r/min)以上；工作臺的移動速度(進給速度)： 在分辨率為1微米時，達(dá)到100m/min(有的到200m/min)以上，在分辨率為0.1微米時，達(dá)到

7、24m/min以上；自動換刀速度在1秒以內(nèi)；小線段插補進給速度達(dá)到12m/min。 高速、高效、高精度、高可靠性 普通級數(shù)控機床的加工精度已由10m提高到5m；精密級加工中心的加工精度則從35m，提高到11.5m，甚至更高； 超精密加工精度進入納米級(0.001微米)，主軸回轉(zhuǎn)精度要求達(dá)到0.010.05微米。加工圓度為0.1微米，加工表面粗糙度Ra=0.003微米等。高速、高效、高精度、高可靠性 當(dāng)前國外數(shù)控裝置的MTBF值已達(dá)6000小時以上，驅(qū)動裝置達(dá)30000小時以上，但是，可以看到距理想的目標(biāo)還有差距。 智能化、開放式、網(wǎng)絡(luò)化 智能化 為追求加工效率和加工質(zhì)量的智能化，如自適應(yīng)控制，

8、工藝參數(shù)自動生成；為提高驅(qū)動性能及使用連接方便的智能化，如前饋控制、電機參數(shù)的自適應(yīng)運算、自動識別負(fù)載自動選定模型、自整定等；簡化編程、簡化操作的智能化，如智能化的自動編程，智能化的人機界面等；智能診斷、智能監(jiān)控，方便系統(tǒng)的診斷及維修等。 聰明（閉環(huán)智能）加工系統(tǒng)性能評價性能數(shù)據(jù)誤差模型零件誤差補償加工過程中傳感器數(shù)據(jù)加工過程間的檢驗數(shù)據(jù)加工完畢后的檢驗數(shù)據(jù)智能化、開放式、網(wǎng)絡(luò)化 開放化 為解決傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)封閉性和數(shù)控應(yīng)用軟件的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)存在的問題。目前許多國家對開放式數(shù)控系統(tǒng)進行研究。 3智能化、開放式、網(wǎng)絡(luò)化 網(wǎng)絡(luò)化 網(wǎng)絡(luò)化數(shù)控裝備是近兩年國際著名機床博覽會的一個新亮點。數(shù)控裝備的網(wǎng)絡(luò)化

9、將極大地滿足生產(chǎn)線、制造系統(tǒng)、制造企業(yè)對信息集成的需求，也是實現(xiàn)新的制造模式如敏捷制造、虛擬企業(yè)、全球制造的基礎(chǔ)單元。 日本山崎馬扎克（Mazak)公司展出的“CyberProduction Center”（智能生產(chǎn)控制中心，簡稱CPC) 日本大隈（Okuma）機床公司展出“IT plaza”（信息技術(shù)廣場，簡稱IT廣場) 德國西門子(Siemens)公司展出的Open Manufacturing Environment（開放制造環(huán)境，簡稱OME）等 信息塔(e-Tower) 機床信息化，具有語音、文本和視像等通訊功能。與生產(chǎn)計劃調(diào)度系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，實時反映機床工作狀態(tài)和加工進度 操作權(quán)限指紋確認(rèn)。

10、工件試切時，可在屏幕上觀察加工過程。故障報警顯示、在線幫助排除智能化、開放化、網(wǎng)絡(luò)化數(shù)控機床操作權(quán)限指紋確認(rèn)加工任務(wù)完成情況和機床狀態(tài)可用手機查詢數(shù)碼相機模塊化、復(fù)合化、多軸化 （1）模塊化 機床結(jié)構(gòu)模塊化，數(shù)控功能專門化，機床性能價格比顯著提高并加快優(yōu)化。為了適應(yīng)數(shù)控機床多品種、小批量的特點，機床結(jié)構(gòu)模塊化，數(shù)控功能專門化，機床性能價格比顯著提高并加快優(yōu)化。 （2）復(fù)合化 一次裝夾，整體加工。2模塊化、復(fù)合化、多軸化 （3）多軸化 隨著5軸聯(lián)動數(shù)控系統(tǒng)和編程軟件的普及，5軸聯(lián)動控制的加工中心和數(shù)控銑床已經(jīng)成為當(dāng)前的一個開發(fā)熱點，由于在加工自由曲面時，5軸聯(lián)動控制對球頭銑刀的數(shù)控編程比較簡單，

11、并且能使球頭銑刀在銑削3維曲面的過程中始終保持合理的切速，從而顯著改善加工表面的粗糙度和大幅度提高加工效率。因此，5軸聯(lián)動機床以其無可替代的性能優(yōu)勢已經(jīng)成為各大機床廠家積極開發(fā)和競爭的焦點。 1.2.2 數(shù)控機床故障診斷技術(shù)的發(fā)展1.數(shù)控機床遠(yuǎn)程故障診斷技術(shù) 用戶機床的通訊口通過電話線和維修中心的專用通訊診斷計算機相連。 計算機發(fā)診斷程序 用戶測試數(shù)據(jù) 計算機診斷結(jié)果和處理方法 用戶 特點：實用簡便； 有一定的局限性2. 自診斷系統(tǒng) 當(dāng)診斷軟件發(fā)現(xiàn)數(shù)控機床在運行中某一模塊有故障時，系統(tǒng)在CRT上顯示的同時，自動尋找備用模塊并接上。特點：實用但成本比較高，而且只適合總線結(jié)構(gòu)的CNC 系統(tǒng)。1.2.2 數(shù)控機床故障診斷技術(shù)的發(fā)展 3. 人工智能與專家系統(tǒng)1.2.2 數(shù)控機床故障診斷技術(shù)的發(fā)展 4. 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ANN)診斷 ANN具有聯(lián)想、容錯、記憶、自適應(yīng)、自