數(shù)控機床及應(yīng)用課件
數(shù)控機床是一種高度自動化的機床。隨著社會生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，機械產(chǎn)品的性能和質(zhì)量不斷提高，改型頻繁。下面是小編整理的數(shù)控機床及應(yīng)用課件，歡迎閱讀參考！
機械加工中，多品種、小批量加工約占80%。這樣，對機床不僅要求具有高的精度和生產(chǎn)效率，而且還要具備“柔性”，即靈活通用，能迅速適應(yīng)加工零件的變更。數(shù)控機床較好地解決了形狀復(fù)雜、精密、小批、多變的零件加工問題，具有適應(yīng)性強、加工精度高、加工質(zhì)量穩(wěn)定和生產(chǎn)效率高等優(yōu)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(shù)的發(fā)展，數(shù)控機床在機械制造業(yè)中的地位將更加重要。
數(shù)控系統(tǒng)除用來控制金屬切削機床以外.還普遍用于控制諸如線切割機、沖床、氣割機之類的簡單機器直至機器人之類的復(fù)雜設(shè)備。在要求可靠性高、柔性強和實現(xiàn)機電一體化等方面對之都有廣泛的需要。
數(shù)控機床的程序編制應(yīng)包含以下內(nèi)容：首先分析零件圖樣，根據(jù)零件的材料、形狀尺寸、精度、表面質(zhì)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(jìn)行數(shù)值計算得到數(shù)控機床所需輸人的數(shù)據(jù)；再加上所需的工藝指令，就可以編寫程序單，作為制作數(shù)控帶的依據(jù)。在穿孔機上制成的數(shù)控帶必須經(jīng)仔細(xì)校對，以防出錯。點焊機
機床數(shù)控系統(tǒng)是一種位置控制系統(tǒng)，應(yīng)首先輸人根據(jù)加工零件具體要求縮制的零件加工程序：然后，數(shù)控系統(tǒng)對輸入的零件程序數(shù)據(jù)段進(jìn)行相應(yīng)的處理，把數(shù)據(jù)段插補出理想的刀具運動軌跡，并將插補結(jié)果輸出到執(zhí)行部件，使刀具加工出所需要的零件。機床數(shù)控系統(tǒng)主要由幾個部分組成：零件加工程序的輸入、數(shù)據(jù)處理、插補計算和伺服機構(gòu)的控制。
應(yīng)用計算機的數(shù)控機床是綜合了現(xiàn)代計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)、傳感器和測量技術(shù)、機械制造技術(shù)等領(lǐng)域的晟新成就發(fā)展起來的，它使得機械加工達(dá)到了更高的水平。
計算機數(shù)控系統(tǒng)主要由硬件和軟件兩太部分組成。系統(tǒng)控制軟件配合系統(tǒng)硬件合理地組織、管理數(shù)控系統(tǒng)的'輸入、數(shù)據(jù)處理、插補和輸出信息與控制執(zhí)行部件，使數(shù)控機床按照操作者的要求，有條不紊地進(jìn)行加工。
機床數(shù)控系統(tǒng)工作時，操作者根據(jù)被加工零件的圖樣要求，編制零件加工程序。通常零件加工程序通過鍵盤手動輸入，亦可由上級計算機編程器將零件加工程序直接通過輸入接口輸入到控制系統(tǒng)中。
由于數(shù)控機床成本較高，目前，多用于形狀復(fù)雜、精度要求高的中小批量零件加工。隨著數(shù)控技術(shù)的普及及電子器件成本的降低，尤其是計算機數(shù)控系統(tǒng)的出現(xiàn)與微型計算機的迅速發(fā)展，數(shù)控機床的適用范圍正在不斷地擴(kuò)展，加工精度不斷提高，成本不斷降低。
數(shù)控機床發(fā)展至今已有40多年的歷史，它與電子技術(shù)、特別是計算機技術(shù)的發(fā)展密切相關(guān)。將在更廣泛的領(lǐng)域內(nèi)應(yīng)用。
在數(shù)控機床的早期產(chǎn)品中，數(shù)控裝置是專用的。近年來，數(shù)控裝置中的邏輯電路已被計算機所取代，因而實現(xiàn)了控制多樣化和多功能化。從復(fù)臺化技術(shù)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�？刂乒δ軕�(yīng)達(dá)到晟佳控制和自適應(yīng)控制，為此應(yīng)增加診斷功能。通過傳感器反饋，實現(xiàn)加工智能化，并保證系統(tǒng)的可靠性。
精度是機床必須保證的一項性能指標(biāo)。位置伺服控制系統(tǒng)的位置精度在很大程度上決定了數(shù)控機床的加工精度。因此位置精度是一個極為重要的指標(biāo)。為了保證有足夠的位置精度，一方面是正確選擇系統(tǒng)中開環(huán)放大倍數(shù)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(huán)控制系統(tǒng)中，對于檢測元件本身的誤差和被檢測量的偏差是很難區(qū)分出來的，反饋檢測元件的精度對系統(tǒng)的精度常常起著決定性的作用�？梢哉f，數(shù)控機床的加工精度主要由檢測系統(tǒng)的精度決定。位移檢測系統(tǒng)能夠測量的最小位移量稱做分辨率。分辨率不僅取決于檢測元件本身，也取決于測量線路。在設(shè)計數(shù)控機床、尤其是高精度或大中型數(shù)控機床時，必須精心選用檢測元件。所選擇的測量系統(tǒng)的分辨率或脈沖當(dāng)量，一般要求比加工精度高一個數(shù)量級�？傊�，高精度的控制系統(tǒng)必須有高精度的檢測元件作為保證。例如，數(shù)控機床中常用的直線感應(yīng)同步器的精度已可達(dá)±0.0001mm，即0.1μm，靈敏度為0.05μm，重復(fù)精度0.2μm;而圓型感應(yīng)同步器的精度可達(dá) 0.5N，靈敏度0.05N，重復(fù)精度0.1N。
在典型的二階系統(tǒng)中，阻尼系數(shù)x=1/2(KT)-1/2，速度穩(wěn)態(tài)誤差e(∞)=1/K，其中K為開環(huán)放大倍數(shù)，工程上多稱作開環(huán)增益。顯然，系統(tǒng)的開環(huán)放大倍數(shù)是影響伺服系統(tǒng)的靜態(tài)、動態(tài)指標(biāo)的重要參數(shù)之一。一般情況下，數(shù)控機床伺服機構(gòu)的放大倍數(shù)取為20～30(1/S)。通常把 K<20 k="">20 的系統(tǒng)稱為高放大倍數(shù)或硬伺服系統(tǒng)，應(yīng)用于輪廓加工系統(tǒng)。
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(yīng)不產(chǎn)生振蕩，即要求是取值大一些，開環(huán)放大倍數(shù)K就小一些;若從系統(tǒng)的快速性出發(fā)，希望x 選擇小一些，即希望開環(huán)放大倍數(shù)～增加些，同時K值的增大對系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)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，并非系統(tǒng)的放大倍數(shù)愈高愈好。當(dāng)輸入速度突變時，高放大倍數(shù)可能導(dǎo)致輸出劇烈的變動，機械裝置要受到較大的沖擊，有的還可能引起系統(tǒng)的穩(wěn)定性問題。這是因為在高階系統(tǒng)中系統(tǒng)穩(wěn)定性對K值有取值范圍的要求。低放大倍數(shù)系統(tǒng)也有一定的優(yōu)點，例如系統(tǒng)調(diào)整比較容易，結(jié)構(gòu)簡單，對擾動不敏感，加工的表面粗糙度好。
數(shù)控機床是一種高精度、高效率的自動化設(shè)備，如果發(fā)生故障其損失就更大，所以提高數(shù)控機床的可靠性就顯得尤為重要�？煽慷仁窃u價可靠性的主要定量指標(biāo)之一，其定義為：產(chǎn)品在規(guī)定條件下和規(guī)定時間內(nèi)，完成規(guī)定功能的概率。對數(shù)控機床來說，它的規(guī)定條件是指其環(huán)境條件、工作條件及工作方式等，例如溫度、濕度、振動、電源、干擾強度和操作規(guī)程等。這里的功能主要指數(shù)控機床的使用功能，例如數(shù)控機床的各種機能，伺服性能等。
平均故障(失效)間隔時間(MTBF)是指發(fā)生故障經(jīng)修理或更換零件還能繼續(xù)工作的可修復(fù)設(shè)備或系統(tǒng)，從一次故障到下一次故障的平均時間，數(shù)控機床常用它作為可靠性的定量指標(biāo)。由于數(shù)控裝置采用微機后，其可靠性大大提高，所以伺服系統(tǒng)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(tǒng)的可靠性比電氣伺服系統(tǒng)差，電磁閥、繼電器等電磁元件的可靠性較差，應(yīng)盡量用無接觸點元件代替。
在數(shù)控機床的加工中，伺服系統(tǒng)為了同時滿足高速快移和單步點動，要求進(jìn)給驅(qū)動具有足夠?qū)挼恼{(diào)速范圍。單步點動作為一種輔助工作方式常常在工作臺的調(diào)整中使用。伺服系統(tǒng)在低速情況下實現(xiàn)平穩(wěn)進(jìn)給，則要求速度必須大于“死區(qū)”范圍。所謂“死區(qū)”指的是由于靜摩擦力的存在使系統(tǒng)在很小的輸入下，電機克服不了這摩擦力而不能轉(zhuǎn)動。此外，還由于存在機械間隙，電機雖然轉(zhuǎn)動，但拖板并不移動，這些現(xiàn)象也可用“死區(qū)”來表達(dá)。
數(shù)控機床一般由NC控制系統(tǒng)、伺服驅(qū)動系統(tǒng)和反饋檢測系統(tǒng)3 部分組成。數(shù)控機床對位置系統(tǒng)要求的伺服性能包括：定位速度和輪廓切削進(jìn)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(wěn)定性。這些要求主要取決于伺服系統(tǒng)的靜態(tài)、動態(tài)特性。對閉環(huán)系統(tǒng)來說，總希望系統(tǒng)有較高的動態(tài)精度，即當(dāng)系統(tǒng)有一個較小的位置誤差時，機床移動部件會迅速反應(yīng)。上述幾方面對數(shù)控機床位置伺服系統(tǒng)所要求的伺服性能進(jìn)行了分析，并提出了系統(tǒng)穩(wěn)定運行的可靠性指標(biāo)，該研究結(jié)果可用于伺服數(shù)控系統(tǒng)的設(shè)計，也可用于現(xiàn)有數(shù)控機床的改造以提高其工作精度。
目前數(shù)控機床因受元件質(zhì)量、工藝條件及費用等限制，其可靠性還不很高。為了使數(shù)控機床能得到工廠的歡迎，必須進(jìn)一步提高其可靠性，從而提高其使用價值。在設(shè)計伺服系統(tǒng)時，必須按設(shè)計的技術(shù)要求和可靠性選擇元器件，并按嚴(yán)格的測試檢驗進(jìn)行篩選，在機械互鎖裝置等方面，必須給予密切注意，盡量減少因機械部件引起的故障。
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