机械第8章 典型机电一体化系统ppt课件.ppt

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1、机电一体化系统设计第8章　典型机电一体化系统目录8.1CNC机床计算机数控(ComputerNumericalControl,CNC)机床是典型的机电一体化产品,它是一种由计算机或专用数控技术控制的自动化机床。CNC装置的基本构成是由硬件和软件组成。硬件有微处理器、存储器、位置控制、I/O接口、可编程序控制器、图形控制和电源等;软件包括系统软件和应用软件。CNC机床发展到今天经历了5个时代:电子管数控、晶体管数控、集成电路数控、计算机数控和微型计算机数控。在每一个时代,CNC机床都应用了计算机技

2、术、自动控制、检测技术和机械结构等方面的最新成就,使其具有高自动化、高效、高精度和低劳动强度等特点。产品具有极强的市场竞争力,在各国的国民经济中占有重要地位。特别是机械加工中心(MachiningCenter,MC)的出现、工业机器人(IndustrialRobot)的诞生,以及发展到无人自动化工厂,更加体现出数控技术的先进性、快速性和重要性。8.1CNC机床由于CNC机床实现了很高的自动化,所以在其工作时,应先将被加工零件的加工工序、工艺参数和机床运动参数等用数控语言输入到CNC数控装置中,再

3、由其控制机床运动来实现对工件的加工。8.1CNC机床图8-1CNC机床加工原理CNC机床构成了一个封闭控制系统,如图8-1所示。8.1CNC机床8.1.1CNC机床的分类目前,CNC机床的种类很多,但总体可以按工艺用途和刀具相对工件移动的轨迹两种方法分类。(1)按工艺用途分类:CNC机床按工艺用途可以分为以下3类:1)一般数控机床。它们与传统的机床工艺相同,能自动加工复杂的零件,有数控车床、铣床、刨床、钻床和镗床等。2)多坐标数控机床。它的主要特点是数控装置控制的转轴数目较多,结构较复杂,能加工

4、工艺复杂的零件,如数控转摆机床。3)机械加工中心(MC)。它配有刀库,能实现自动换刀,工件一次装夹后,一次完成多道工序的加工任务。8.1CNC机床8.1.1CNC机床的分类目前,CNC机床的种类很多,但总体可以按工艺用途和刀具相对工件移动的轨迹两种方法分类。(2)按刀具相对工件移动的轨迹分类:CNC机床按刀具相对工件移动的轨迹可以分为以下3类:1)点位控制数控机床。该类数控机床只控制机床移动部件,从一个位置准确地移动另一位置,在移动过程中不进行任何加工,如数控钻床。2)点位直线控制数控机床。该类

5、数控机床除具有点位控制数控机床的特点外,还要控制两相关点的移动路线(一般均为与各轴线平行的直线),可以沿一个坐标轴的方向进行加工。如数控铣床。3)轮廓控制数控机床。该类数控机床可同时对两个以上的坐标轴进行连续轨迹控制,即控制整个加工过程的速度及每个点的位置,如数控车床等。8.1CNC机床8.1.2XH714立式加工中心该加工中心是中小规模的高效通用自动化机床,设有20把刀具的自动换刀装置,并配有先进的数字控制系统,具有三轴联动控制,工件一次装夹后可自动完成铣、镗、钻、铰和攻螺纹等多道工序的加工。

6、XH714立式加工中心具有刚性好、变速范围宽、精度高和柔性大等特点,特别适用于多品牌零件加工。XH714立式加工中心的结构如图8-2所示,它由床身1、立柱6、铣头5、工作台3、床鞍2、刀库8、润滑系统、冷却系统、电气系统和气动系统等部分组成。其主要技术参数见表8-1。8.1CNC机床8.1.2XH714立式加工中心1—床身2—床鞍3—工作台4—操作机5—铣头6—立柱7—电气箱8—刀库8.1CNC机床XH714立式加工中心刀库结构1—支架2—气缸3—直线滚动导轨副4—工具导柱5—工具导向板6—刀具

7、座7—刀具键8—圆盘9、10、11—轴承12—槽轮8.1CNC机床XH714立式加工中心的CNC控制系统8.2工业机器人8.2.1工业机器人的应用领域工业机器人是一种装备有记忆装置和末端执行器的能够转动并通过自动完成各种移动来代替人类劳动的通用机器,是一种典型的机电一体化高科技产品。现在工业机器人主要用于汽车工业、机电工业(包括电讯工业)、通用机械工业、建筑业、金属加工、铸造以及其他重型工业和轻工业部门。在制造业中,机器人可用于毛坯制造(冲压、压铸和锻造等)、机械加工、焊接、热处理、表面涂覆、装

8、配及仓库堆垛等作业中。尤其在汽车制造业中,焊接成为机器人的主要应用领域。8.2工业机器人8.2.2工业机器人的应用实例1.焊接机器人焊接机器人有点焊机器人和弧焊机器人等。仅我国近10多年来研制的弧焊机器人或可用于弧焊的通用工业机器人就有多种型号,可以单机焊接,也可构成焊接机器人生产线。它们适用于汽车制造、电动机制造和其他重型机械制造工业中的弧焊作业。这些机器人基本上都是全电动、多关节机器人,具有5个自由度,受载能力为10kg左右,重复定位精度在0.2~0.5mm之间。下面简要介绍这种机器人控制系