数控机床机械系统及其故障诊断与维修.ppt

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1、数控机床机械系统及其故障诊断与维修导读：数控机床的产生与发展一、数控机床的产生随着科学技术的发展，机械产品结构越来越合理，其性能、精度和效率日趋提高更新换代频繁，生产类型由大批大量生产向多品种小批量生产转化。因此，对机械产品的加工相应得提出了高精度、高柔性与高度自动化的要求。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。第一台数控机床是1952年美国PARSONS公司与麻省理工学院（MIT）合作研制的三坐标数控铣床，它综合应用了电子计算机、自动控制、伺服驱动、精密检测与新

2、型机械结构等多方面的技术成果，可用于加工复杂曲面零件。数控机床的发展先后经历了电子管（1952年）、晶体管（1959年）、小规摸集成电路（1965年）、大规模集成电路及小型计算机（1970年）和微处理机或微型机算机（1974年）等五代数控系统。二、数控机床的发展趋势1高速化采用高速的32位以上的微处理器，可提高数控系统的分辨率及实现连续小程序段的高速、高精加工。日本产的FANUC15系统开发出64位CPU系统，能达到最小移动单位0.1um时，最大进给速度为100m/min。2多功能化3智能化：引进了自适应控制技术.自

3、适应控制（AdaptiveControl，简称AC）技术是能调节在加工过程中所测得的工作状态特性，且能使切削过程达到并维持最佳状态的技术。4高精度化：通过减少数控系统误差和采用补偿技术可提高数控机床的加工精度。5高可靠性：通过提高数控系统的硬件质量，采用模块化、标准化和通用化来提高其可靠性。绪论一、数控机床的分类⑴金属切削类指采用车、铣、撞、铰、钻、磨、刨等各种切削工艺的数控机床。它又可被分为以下两类。①普通型数控机床如数控车床、数控铣床、数控磨床等。②加工中心其主要特点是具有自动换刀机构的刀具库，工件经一次。装夹后

4、，通过自动更换各种刀具，在同一台机床上对工件各加工面连续进行铣（车）键、铰、钻、攻螺纹等多种工序的加工，如（幢／铣类）加工中心、车削中心、钻削中心等⑵金属成型类指采用挤、冲、压、拉等成型工艺的数控机床，常用的有数控压力机、数控折弯机、数控弯管机、数控旋压机等。⑶特种加工类主要有数控电火花线切割机、数控电火花成型机、数控火焰切割机、数控激光加工机等。⑷测量、绘图类主要有三坐标测量仪、数控对刀仪、数控绘图仪等。2按运动方式分类（1）点位控制系统（PositioningControl）只控制刀具从一点到另一点的位置，而不控

5、制移动轨迹，在移动过程中刀具不进行切削加工。刀具的三种路径（1）（2）（3）（2）直线控制系统（Straight-lineControl）是控制刀具或机床工作台以给定的速度，沿平行于某一坐标轴方向，由一个位置到另一个位置的精确移动，并且在移动过程中进行直线切削加工。（3）轮廓控制系统（ContourControl）是对两个或两个以上的坐标轴同时进行连续控制，并能对机床移动部件的位移和速度进行严格的控制，即要控制加工的轨迹，加工出要求的轮廓。其运动轨迹是任意斜率的直线、圆弧、螺旋线等。3、按控制方式分类（1）开环控制（

6、OpenLoopControl）即不带位置测量元件，数控装置根据控制介质上的指令信号，经控制运算发出指令脉冲，使伺服驱动元件转过一定的角度，并通过传动齿轮、滚珠丝杠螺母副，使执行机构（如工作台）移动或转动。特点是没有来自位置测量元件的反馈信号，对执行机构的动作情况不进行检查，指令流向为单向，控制精度较低。开环控制驱动装置工作台数控装置控制介质指令脉冲伺服电机齿轮箱（2）闭环控制（ClosedLoopControl）是将位置检测装置安装于机床运动部件上，加工中将测量到的实际位置值反馈。另外通过与伺服电机刚性连接的测速元

7、件，随时实测驱动电动机的转速，得到速度反馈信号，并与速度指令信号相比较，其比较的差值对伺服电动机的转速随时进行校正，直至实现移动部件工作台的最终精确定位。闭环控制测速元器件位移指令位移反馈速度反馈位置检测装置工作台（3）半闭环控制（Semi-ClosedLoopControl）是将位置检测装置安装于驱动电动机轴端或安装于传动丝杠端部，间接地测量移动部件（工作台）的实际位置或位移。半闭环控制测速元器件位移指令位移反馈速度反馈位置检测装置工作台4、按控制联动的坐标轴数分类二轴联动：主要用于数控车床加工旋转曲面或数控铣床加

8、工曲线柱面。如图1-4所示。②二轴半联动主要用于三轴以上机床的控制，其中两根轴可以联动，而另外一根轴可以作周期胜进给。图1-5所示为采用这种方式用行切法加工三维空间曲面。③三轴联动：一般分为两类，一类就是X、y、Z三个直线坐标轴联动，比较多的用于数控铣床、加工中心等，如图16所示用球头铣刀铣切三维空间曲面．另一类是除了同时控制X、Y、Z中两个直