数控机床使用及维修

模块1数控机床维修概论模块1.1认识和使用数控机床模块1.2数控机床维修维护基础模块1.1认识和使用数控机床一、产生与发展二、数控机床的特点三、数控机床的分类四、数控机床的工作原理五、数控机床的组成六、数控机床的使用七、认识和使用数控机床实验一、产生与发展1.产生目标：高效、优质普通机床→专用机床→生产线→数控机床1)大批大量的产品（如汽车、家用电器的零件等），多采用专用的工艺装备、专用自动化机床或专用的自动生产线和自动化车间进行生产。缺点：生产准备周期长，产品改型不易，因而使新产品的开发周期增长。一、产生与发展2)机械产品中，单件与小批量产品占到70～80%，这类产品一般都采用通用机床加工。缺点：①当产品改变时，机床与工艺装备均需作相应的变换和调整；②自动化程度不高，基本上由人工操作；③一些由曲线、曲面轮廓组成的复杂零件，只能借助靠模和仿形机床，或者借助划线和样板用手工操作的方法来加工。3)数字控制机床，就是为了解决单件、小批量、特别是复杂型面零件加工的自动化并保证质量要求而产生的。一、产生与发展2.发展1)1952年，美国麻省理工学院成功地研制出第一台数控铣床（NCMillingMachine），这是公认的世界上第一台数控机床，当时用的电子元件是电子管(ElectronTube)。电子管一、产生与发展2)1958年，开始采用晶体管(Transistor)元件和印刷线路板。美国出现带自动换刀装置（ATCAutomaticToolChanger）的数控机床，称为加工中心(MCMachiningCenter)。从1960年开始，其它一些工业国家，如原联邦德国、日本也陆续开发生产出了数控机床。晶体管SOT26晶体管TD5一、产生与发展3)1965年，数控装置开始采用小规模集成电路(SmallScaleIntegratedCircuit)，使数控装置的体积减小、功耗降低及可靠性提高。但仍然是硬件逻辑数控系统。集成电路一、产生与发展4)20世纪60年代末，出现计算机群控系统，即直接数控（DNCDirectNC）系统。DNC系统使用一台较大型的计算机，控制与管理多台数控机床和数控加工中心，能进行多品种、多工序的自动加工。5)1970年，美国芝加哥国际机床展览会首次展出用小型计算机（Minicom）控制的数控机床，这是世界上第一台计算机数字控制(CNCComputerNumericalControl)的数控机床，数控系统从此进入CNC时代。一、产生与发展6)1974年，微处理器(Microprocessor)用于数控装置，促进了数控机床的普及应用和数控技术的发展。将计算机的两个最核心的部件——运算器和控制器，采用大规模集成电路技术集成在一块芯片上，称之为微处理器，又称中央处理器（CPUCentralProcessingUnit）。7)20世纪80年代后期，出现了以加工中心为主体，再配上工件自动更换（AWCAutomatedWorkpieceChanger）与检测装置的柔性制造单元(FMCFlexibleManufacturingCell)。一、产生与发展8)1990年，个人计算机（PersonalComputer）的性能已发展到很高的阶段，数控系统从此进入了基于PC的阶段。最常用的形式是在PC内部插入专用的CNC控制卡。基于PC的运动控制器，目前流行的有PMAC（ProgramMultipleAxisesController），是美国DeltaTau公司生产制造的多轴运动控制卡。DeltaTauPMACI型多轴运动控制卡PMAC运动控制卡(PC104)一、产生与发展9)在多台加工中心机床或柔性制造单元的基础上，增加物流存储和必要的工件清洗及尺寸检查设备，并由高一级的计算机对整个系统进行控制和管理，就构成了柔性制造系统(FMSFlexibleManufacturingSystem)。10)FMC和FMS技术是实现计算机集成制造系统(CIMSComputerIntegratedManufacturingSystem)的重要基础。CIMS不仅实现了车间制造过程的自动化，而且实现了从生产决策、产品 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 、市场预测直到销售的整个生产活动的自动化，特别是技术和管理工作的自动化，这是当今自动化制造技术发展的最高阶段。一、产生与发展在机床发展战略上，温家宝在2004年指出：“振兴装备制造业，首先要振兴机床工业，我们要大力发展国产数控机床。”2005年9月出台了《国务院关于加快振兴装备制造业的若干 意见 文理分科指导河道管理范围浙江建筑工程概算定额教材专家评审意见党员教师互相批评意见 》（国务院8号文件），明确提出要在机床领域实现重点突破：发展大型、精密、高速数控装备和数控系统及功能部件，改变大型、高精度数控机床大部分依赖进口的现状，满足机械、航空航天等工业发展的需要。国家十一五发展规划明确指出到2010年将达到以下目标：1）国产数控机床的市场占有率达到50%；2）国产数控机床配国产数控系统要达到75%。一、产生与发展3.发展前景1)高速、高精密化2)高可靠性3)数控机床设计CAD化、结构设计模块化4)功能复合化5)智能化、网络化、柔性化和集成化二、数控机床的特点1.优点：①高精度（检测、反馈0.1um）；②高效率（进给速度120m/min、主轴转速10000r/min等大大增加）；③高柔性（复杂型面零件加工，多品种、易改型——改变程序语句、无需二次投入）；④高自动化（自动生成工艺参数，自动编程，人性化操作界面，故障诊断功能等。可以减轻工人劳动强度、实现一人多机操作，有利于实现现代化管理）。2.缺点：投入大、维护费用高、操作人员水平高。二、数控机床的特点数控加工与传统加工的比较图二、数控机床的特点3.适合加工对象并不是所有的零件都适用于数控加工。对于生产批量大的简单零件，或加工余量不稳定、装夹困难的零件等，一般不太适合于数控机床加工。简单零件的批量加工使用普通机床即可。当零件复杂程度相当，生产批量很大时应采用专用机床加工。数控机床适用于加工比较复杂而生产批量不大的零件。三、数控机床的分类（一）按加工方式和工艺用途分类1.数控车床半封闭普通数控车床全封闭普通数控车床三、数控机床的分类普及型数控车床多功能数控车床三、数控机床的分类2.数控铣床立式数控铣床卧式数控镗铣床三、数控机床的分类龙门数控铣床三、数控机床的分类3.数控磨床数控平面磨床数控万能外圆磨床三、数控机床的分类4.加工中心斗笠式自动换刀加工中心三、数控机床的分类凸轮机械手式自动换刀加工中心三、数控机床的分类大型龙门式加工中心三、数控机床的分类带机械手链式刀库的卧式加工中心三、数控机床的分类5.金属成型类数控机床数控弯管机数控压力机三、数控机床的分类6.特种加工类数控机床线切割机床电火花数控机床三、数控机床的分类（二）按加工路线分类1.点位控制：从一点到一点。数控钻床、数控镗床、数控冲床等。2.直线控制：平行于坐标轴的直线运动。简易数控车床、数控铣床等。3.轮廓控制：同时控制两轴或两轴以上运动，平面曲线或空间曲面。数控车床、数控铣床等。三、数控机床的分类点位控制直线控制轮廓控制三、数控机床的分类（三）按可控制联动的坐标轴分类所谓数控机床可控制联动的坐标轴，是指数控装置控制几个伺服电动机，同时驱动机床移动部件运动的坐标轴数目。可分为：1.两坐标联动（同时控制两个坐标轴联动）2.三坐标联动（同时控制三个坐标轴联动）3.两轴半坐标联动（本身有三个坐标能作三个方向的运动，但控制装置只能同时控制两个坐标，而第三个坐标只能作等距周期移动）4.多坐标联动（如九轴联动）三、数控机床的分类三、数控机床的分类（四）按伺服系统有无检测装置分类1.开环：无检测装置、无反馈①驱动装置：步进电机②原理：脉冲个数、频率、通电顺序控制位移、速度、方向③特点：精度速度要求较低；调试方便；成本低；稳定性好三、数控机床的分类开环伺服控制系统三、数控机床的分类2.闭环：有检测装置，反馈从工作台①驱动装置：交流、直流伺服电机②原理：直接利用位移偏差△e来实现进给控制③特点：应用在高精度、高速度、高功率场合；成本高；稳定性不易保证三、数控机床的分类全闭环伺服控制系统三、数控机床的分类3.半闭环：有检测装置，反馈从驱动装置（电机）或传动机构（丝杠）①驱动装置：交流、直流伺服电机②原理：间接测量被控量③特点：介于闭环与开环之间三、数控机床的分类半闭环伺服控制系统三、数控机床的分类（五）按数控系统的功能水平分类1.经济型2.普及型3.高级型