數控機床及應用課件

數控機床是一種高度自動化的機床。隨著社會生產和科學技術的迅速發展，機械產品的效能和質量不斷提高，改型頻繁。下面是小編整理的數控機床及應用課件，歡迎閱讀參考！

機械加工中，多品種、小批量加工約佔80%。這樣，對機床不僅要求具有高的精度和生產效率，而且還要具備“柔性”，即靈活通用，能迅速適應加工零件的變更。數控機床較好地解決了形狀複雜、精密、小批、多變的零件加工問題，具有適應性強、加工精度高、加工質量穩定和生產效率高等優點，是一種靈活而高效的自動化機床。隨著電子、自動化、計算機和精密測試等技術的發展，數控機床在機械製造業中的地位將更加重要。

數控系統除用來控制金屬切削機床以外.還普遍用於控制諸如線切割機、衝床、氣割機之類的簡單機器直至機器人之類的複雜裝置。在要求可靠性高、柔性強和實現機電一體化等方面對之都有廣泛的需要。

數控機床的程式編制應包含以下內容：首先分析零件圖樣，根據零件的材料、形狀尺寸、精度、表面質量、毛坯種類和熱處理要求等擬定工藝方案，確定加工路線，進行數值計算得到數控機床所需輸人的資料；再加上所需的工藝指令，就可以編寫程式單，作為製作數控帶的依據。在穿孔機上製成的數控帶必須經仔細校對，以防出錯。點焊機

機床數控系統是一種位置控制系統，應首先輸人根據加工零件具體要求縮制的零件加工程式：然後，數控系統對輸入的零件程式資料段進行相應的處理，把資料段插補出理想的刀具運動軌跡，並將插補結果輸出到執行部件，使刀具加工出所需要的零件。機床數控系統主要由幾個部分組成：零件加工程式的輸入、資料處理、插補計算和伺服機構的控制。

應用計算機的數控機床是綜合了現代計算機技術、自動控制技術、感測器和測量技術、機械製造技術等領域的晟新成就發展起來的，它使得機械加工達到了更高的水平。

計算機數控系統主要由硬體和軟體兩太部分組成。系統控制軟體配合系統硬體合理地組織、管理數控系統的輸入、資料處理、插補和輸出資訊與控制執行部件，使數控機床按照操作者的要求，有條不紊地進行加工。

機床數控系統工作時，操作者根據被加工零件的圖樣要求，編制零件加工程式。通常零件加工程式通過鍵盤手動輸入，亦可由上級計算機程式設計器將零件加工程式直接通過輸入介面輸入到控制系統中。

由於數控機床成本較高，目前，多用於形狀複雜、精度要求高的中小批量零件加工。隨著數控技術的普及及電子器件成本的降低，尤其是計算機數控系統的出現與微型計算機的迅速發展，數控機床的適用範圍正在不斷地擴充套件，加工精度不斷提高，成本不斷降低。

數控機床發展至今已有40多年的歷史，它與電子技術、特別是計算機技術的發展密切相關。將在更廣泛的領域內應用。

在數控機床的早期產品中，數控裝置是專用的.。近年來，數控裝置中的邏輯電路已被計算機所取代，因而實現了控制多樣化和多功能化。從復臺化技術的觀點來看，增強控制功能，使得操作機床自動化，不是最終目的。控制功能應達到晟佳控制和自適應控制，為此應增加診斷功能。通過感測器反饋，實現加工智慧化，並保證系統的可靠性。

精度是機床必須保證的一項效能指標。位置伺服控制系統的位置精度在很大程度上決定了數控機床的加工精度。因此位置精度是一個極為重要的指標。為了保證有足夠的位置精度，一方面是正確選擇系統中開環放大倍數的大小，另一方面是對位置檢測元件提出精度的要求。因為在閉環控制系統中，對於檢測元件本身的誤差和被檢測量的偏差是很難區分出來的，反饋檢測元件的精度對系統的精度常常起著決定性的作用。可以說，數控機床的加工精度主要由檢測系統的精度決定。位移檢測系統能夠測量的最小位移量稱做解析度。解析度不僅取決於檢測元件本身，也取決於測量線路。在設計數控機床、尤其是高精度或大中型數控機床時，必須精心選用檢測元件。所選擇的測量系統的解析度或脈衝當量，一般要求比加工精度高一個數量級。總之，高精度的控制系統必須有高精度的檢測元件作為保證。例如，數控機床中常用的直線感應同步器的精度已可達±0.0001mm，即0.1μm，靈敏度為0.05μm，重複精度0.2μm;而圓型感應同步器的精度可達 0.5N，靈敏度0.05N，重複精度0.1N。

在典型的二階系統中，阻尼係數x=1/2(KT)-1/2，速度穩態誤差e(∞)=1/K，其中K為開環放大倍數，工程上多稱作開環增益。顯然，系統的開環放大倍數是影響伺服系統的靜態、動態指標的重要引數之一。一般情況下，數控機床伺服機構的放大倍數取為20～30(1/S)。通常把 K<20 k="">20 的系統稱為高放大倍數或硬伺服系統，應用於輪廓加工系統。

假若為了不影響加工零件的表面粗糙度和精度，希望階躍響應不產生振盪，即要求是取值大一些，開環放大倍數K就小一些;若從系統的快速性出發，希望x 選擇小一些，即希望開環放大倍數～增加些，同時K值的增大對系統的穩態精度也能有所提高。因此，對K值的選取是必需綜合考慮的問題。換句話說，並非系統的放大倍數愈高愈好。當輸入速度突變時，高放大倍數可能導致輸出劇烈的變動，機械裝置要受到較大的衝擊，有的還可能引起系統的穩定性問題。這是因為在高階系統中系統穩定性對K值有取值範圍的要求。低放大倍數系統也有一定的優點，例如系統調整比較容易，結構簡單，對擾動不敏感，加工的表面粗糙度好。

數控機床是一種高精度、高效率的自動化裝置，如果發生故障其損失就更大，所以提高數控機床的可靠性就顯得尤為重要。可靠度是評價可靠性的主要定量指標之一，其定義為：產品在規定條件下和規定時間內，完成規定功能的概率。對數控機床來說，它的規定條件是指其環境條件、工作條件及工作方式等，例如溫度、溼度、振動、電源、干擾強度和操作規程等。這裡的功能主要指數控機床的使用功能，例如數控機床的各種機能，伺服效能等。

平均故障(失效)間隔時間(MTBF)是指發生故障經修理或更換零件還能繼續工作的可修復裝置或系統，從一次故障到下一次故障的平均時間，數控機床常用它作為可靠性的定量指標。由於數控裝置採用微機後，其可靠性大大提高，所以伺服系統的可靠性就相對突出。它的故障主要來自伺服元件及機械傳動部分。通常液壓伺服系統的可靠性比電氣伺服系統差，電磁閥、繼電器等電磁元件的可靠性較差，應儘量用無接觸點元件代替。

在數控機床的加工中，伺服系統為了同時滿足高速快移和單步點動，要求進給驅動具有足夠寬的調速範圍。單步點動作為一種輔助工作方式常常在工作臺的調整中使用。伺服系統在低速情況下實現平穩進給，則要求速度必須大於“死區”範圍。所謂“死區”指的是由於靜摩擦力的存在使系統在很小的輸入下，電機克服不了這摩擦力而不能轉動。此外，還由於存在機械間隙，電機雖然轉動，但拖板並不移動，這些現象也可用“死區”來表達。

數控機床一般由NC控制系統、伺服驅動系統和反饋檢測系統3 部分組成。數控機床對位置系統要求的伺服效能包括：定位速度和輪廓切削進給速度;定位精度和輪廓切削精度;精加工的表面粗糙度;在外界干擾下的穩定性。這些要求主要取決於伺服系統的靜態、動態特性。對閉環系統來說，總希望系統有較高的動態精度，即當系統有一個較小的位置誤差時，機床移動部件會迅速反應。上述幾方面對數控機床位置伺服系統所要求的伺服效能進行了分析，並提出了系統穩定執行的可靠性指標，該研究結果可用於伺服數控系統的設計，也可用於現有數控機床的改造以提高其工作精度。

目前數控機床因受元件質量、工藝條件及費用等限制，其可靠性還不很高。為了使數控機床能得到工廠的歡迎，必須進一步提高其可靠性，從而提高其使用價值。在設計伺服系統時，必須按設計的技術要求和可靠性選擇元器件，並按嚴格的測試檢驗進行篩選，在機械互鎖裝置等方面，必須給予密切注意，儘量減少因機械部件引起的故障。