数控机床的工作原理组成及主要性能指标

数控机床的工作原理、组成及主要性能指标

数控机床的工作原理、组成及主要性能指标

数控机床的基本操作(以BEIJING—FANUC 0i数控系统为例)

数控机床的工作原理

数控机床是用数字信息进行控制的机床。凡是用代码化的数字信息将刀具移动轨迹信息记录在程序介质上，然后送人数控系统经过译码和运算，控制机床刀具与工件的相对运动，加工出所需工件的一类机床即为数控机床。数控加工的基本过程。

在数控机床加工工件前，要分析零件图，拟定零件加工工艺方案，明确加工工艺参数，然后按编程规则编制数控加工程序。当加工零件的几何信息和工艺信息转换为数字化信息后，可以用不同方法输入到机床的数控系统中，经检查无误即可启动机床，运行数控加工程序数控装置自动完成数控加工程序发出的各种控制指令。如果不出现故障，直到加工程序运行结束，零件加工完毕为止。数控加工的控制过程与计算机控制打印机的打印过程，特别是与计算机控制绘图机的绘图过程非常相似。

数字控制是相对于模拟控制而言的。数字控制系统或计算机数字控制系统用字长来表示不同精度信息，可进行复杂的算术运算、逻辑运算和信息处理，通过改变软件(而非电路或机械机构)实现信息处理方式和过程的转换，具有很好的柔性功能。cNc系统方便、可靠、精度高，广泛应用于机械运动的轨迹、检测和辅助运动控制等各方面，其中，轨迹控制是机床和工业机器人的主要控制内容。

数控机床的组成

数控机床一般由输人输出设备、数控装置(cNc)、伺服单元、驱动装置(或称执行机构)、可编程控制器(眦)及电气控制装置、辅助装置、机床本体及测量装置组成。

(1)输入和输出装置。是机床数控系统和操作人员进行信息交流、实现人机对话的交互设备。输人装置的作用是将程序载体上的数控代码变成相应的电脉冲信号，传送并存人数控装置内。目前，数控机床的输入装置有键盘、磁盘驱动器、光电阅读机等，其相应的程序载体为磁盘、穿孔纸带。输出装置是显示器，有cRT显示器或彩色液晶显示器两种。输出装置的作用是：数控系统通过显示器为操作人员提供必要的信息。显示的信息可以是正在编辑的程序、坐标值以及报警信号等。

(2)数控装置(cNc装置)。是计算机数控系统的核心，是由硬件和软件两部分组成的。它接收的是输入装置送来的脉冲信号，信号经过数控装置的系统软件或逻辑电路的编译、运算和逻辑处理后，输出各种信号和指令，控制机床的各个部分，使其进行规定的、有序的动作。这

些控制信号中最基本的信号是各坐标轴(即作进给运动

的各执行部件)的进给速度、进给方向和位移量指令(送到伺服驱动系统驱动执行部件作进给运动)，还有主轴的变速、换向和启停信号，选择和交换刀具的刀具指令信号，控制冷却液、润滑油启停．控制工件和机床部件松开、夹紧，控制分度工作台转位的辅助指令信号等。数控装置主要包括微处理器(cPU)、存储器、局部总线、外围逻辑电路以及与cNc系统他组成部分联系的接口等。

(3)可编程逻辑控制器(PI￡)。数控机床通过cNc和PLC共同完成控制功能，其中，cNc主要完成与数字运算和管理等有关的功能，如零件程序的编辑、插补运算、译码、刀具运动的位置伺服控制等。而PLc主要完成与逻辑运算有关的一些动作．它接收cNc的控制代码M(辅助功能)、s(主轴转速)、T(选刀、换刀)等开关量动作信息，对开关量动作信息进行译码，转换成对应的控制信号，控制辅助装置完成机床相应的开关动作，如工件的装夹、刀具的更换、冷却液的开关等一些辅助动作。它还接收机床操作面板的指令，一方面直接控制机床的动作(如手动操作机床)，另一方面将一部分指令送往数控装置，用于加工过程的控制。

(4)伺服单元。伺服单元接收来自数控装置的速度和位移指令。这些指令经伺服单元变换和放大后，通过驱动装置转变成机床进给运动的速度、方向和位移。因此，伺服单元是数控装置与机床本体的联系环节，它把来自数控装置的微弱指令信号放大成控制驱动装置的大功率信号。伺服单元分为主轴单元和进给单元等，伺服单元就其系统而言又有开环系统、半闭环系统和闭环系统之分。

(5)驱动装置。驱动装置把经过伺服单元放大的指令信号变为机械运动，通过机械连接部件驱动机床工作台，使工作台精确定位或按规定的轨迹作严格的相对运动，加工出形状、尺寸与精度符合要求的零件。目前常用的驱动装置有直流伺服电机和交流伺服电机，交流伺服电机正逐渐取代直流伺服电机。

伺服单元和驱动装置合称为伺服驱动系统，它是机床工作的动力装置，计算机数控装置的指令要靠伺服驱动系统付诸实施，伺服驱动装置包括主轴驱动单元(主要控制主轴的速度)、进给驱动单元(主要控制进给系统的速度和位置)。伺服驱动系统是数控机床的重要组成部分。从某种意义上说，数控机床的功能主要取决于数控装置，而数控机床的性能主要取决于伺服驱动系统。

(6)机床本体。即数控机床的机械部件，包括主运动部件、进给运动执行部件(工作台、拖板及其传动部件)和支承部件(床

身、立柱等)，还包括具有冷却、润滑、转位和夹紧等功能的辅助装置。加工中心类的数控机床还有存放刀具的刀库、交换刀具的机械手等部件，数控机床机械部件的组成与普通机床相似。由于数控机床高速度、高精度、大切削用量和连续加工的要求，其机械部件在精度、刚度、抗振性等方面要求更高。

此外，为保证数控机床功能的充分发挥．还有一些辅助系统，如冷却系统、润滑系统、液压(或气动)系统、排屑系统、防护系统等。

数控机床的主要性能指标

(1)主要规格尺寸。数控车床主要有床身与刀架最大回转直径、最大车削长度、最大车削直径等规格尺寸；数控铣床主要有工作台、工作台T形槽、工作台行程等规格尺寸。

(2)主轴系统。数控机床主轴采用直流或交流电动机驱动，具有较宽的调速范围

和较高的回转精度，主轴本身刚度与抗振性比较好。现在，数控机床主轴普遍达到5000—10000t／iltln，甚至更高的转速，对提高加工质量和各种小孔的加工极为有利；主轴可以通过操作面板上的转速倍率开关直接改变转速，每档间隔5％，其调节范围为50％～120％；在加工端面时，主轴具有恒定的切削速度(恒线速单位：mm／…)。

(3)进给系统。该系统有进给速度范围、快进(空行程)速度范围、运动分辨率(最小移动增量)、定位精度和螺距范围等主要技术参数。

①进给速度是影响加工质量、生产效率和刀具寿命的主要因素，直接受到数控装置运算速度、机床运动特性和工艺系统剐度的限制。数控机床的进给速度可达到10—30nv’lIlin。其中，最大进给速度为加工的最大速度，最大快进速度为不加工时移动的最快速度，进给速度可通过操作面板上的进给倍率开关调整，每档间隔为10％，其调整范围为10％～200％。

②脉冲当量(分辨率)是cNc重要的精度指标。有两个方面的内容，一是机床坐标轴可达到的控制精度(可以控制的最小位移增量)，表示cNc每发出一个脉冲时坐标轴移动的距离，称为实际脉冲当量或外部脉冲当量；二是内部运算的最小单位，称之为内部脉冲当量，一般内部脉冲当量比实际脉冲当量设置得要小，为的是在运算过程中不损失精度，数控系统在输出位移量之前．自动将内部脉冲当量转换成外部脉冲当量。

数控机床的加工精度和表面质量取决于脉冲当量数的大小。普通数控机床的脉冲当量一般为0

001mm，简易数控机床的脉冲当量一般为。叭mm，精密或超精密数控机床的脉冲当量一般为o

0001mm，脉冲当量越小．数控机

床的加工精度和表面质量越高。

③定位精度和重复定位精度。定位精度是指数控机床工作台或其他运动部件实际运动位置与指令位置的一致程度，其不一致的差量即为定位误差。引起定位误差的因素包括伺服系统、检测系统、进给系统误差，以及运动部件导轨的几何误差等。定位误差直接影响加工零件的尺寸精度。重复定位精度是指在相同的操作方法和条件下，在完成规定操作次数过程中得到结果的一致程度。重复定位精度一般是呈正态分布的偶然性误差，它会影响批量加工零件的一致性，是一项非常重要的性能指标。一般数控机床的定位精度为±0

Olmm，重复定位精度为±0 005itIm。

(4)刀具系统。包括刀架工位数、工具孔直径、刀杆尺寸、换刀时间、重复定位精度等内容。加工中心刀库容量与换刀时间直接影响其生产率，通常中小型加工中心的刀库容量为16～60把，大型加工中心可达100把以上。换刀时间是指自动换刀系统将主轴上的刀具与刀库中的刀具进行交换所需要的时间．一般可在5—20s的时间内完成换刀。

(5)电气。包括主电动机、伺服电动机的规格型号和功率等。

(6)冷却系统。包括冷却箱容量、冷却泵输出量等。

(7)外形尺寸。表示为长×宽×高。

(8)机床重量。

项目一操作面板及其功能应用

加工中心的操作面板由机床控制面板和数控系统操作面板两部分组成，下面分别作一介绍。

一、机床操作面板

主要由操作模式开关、主轴转速倍率调整开关、进给速度倍率调整开关、快速移动倍率开关以及主轴负载荷表、各种指示灯、各种辅助功能选项开关和手轮等组成。不同机床的操作面板，各开关的位置结构各不相同，但功能及操作方法大同小异，具体可参见数控铣床操作项目相关内容。

二、数控系统操作面板

由CRT 显示器和操作键盘组成，面板功能键介绍可参见数控车床操作项目相关内容。

项目二开机及回原点

一、

开机

1、首先合上机床总电源开关；

2、开稳压器、气源等辅助设备电源开关；

3、开加工中心控制柜总电源；

4、将紧急停止按钮右旋弹出，开操作面板电源，直到机床准备不足报警消失，则开机完成。

二、机床回原点

开机后首先应回机床原点，将模式选择开关选到回原点上，再选择快速移动倍率开关到合适倍率上，选择各轴依次回原点。

三、注意事项

1、在开机之前要先检查机床状况有无异常，润滑油是否足够等，如一切正常，方可开机；

2、回原点前要确保各轴在运动时不与工作台上的夹具或工

件发生干涉；

3、回原点时一定要注意各轴运动的先后顺序。

项目三工件安装

根据不同的工件要选用不同的夹具

选用夹具的原则：

1、定位可靠；

2、夹紧力要足够。

安装夹具前，一定要先将工作台和夹具清理干净。夹具装在工作台上，要先将夹具通过量表找正找平后，再用螺钉或压板将夹具压紧在工作台上。安装工件时，也要通过量表找正找平工件。

项目四刀具装入刀库

一、刀具选用

加工中心的刀具选用与数控铣床基本类似，在此不再赘述。

二、刀具装入刀库的方法及操作

当加工所需要的刀具比较多时，要将全部刀具在加工之前根据工艺设计放置到刀库中，并给每一把刀具设定刀具号码，然后由程序调用。

具体步骤如下：

1、将需用的刀具在刀柄上装夹好，并调整到准确尺寸；

2、根据工艺和程序的设计将刀具和刀具号一一对应；

3、主轴回Z 轴零点；

4、手动输入并执行“T01 M06 ”；

5、手动将1 号刀具装入主轴，此时主轴上刀具即为1 号刀具；

6、手动输入并执行“T02 M06 ”；

7、手动将2 号刀具装入主轴，此时主轴上刀具即为2 号刀具；

8、其它刀具按照以上步骤依次放入刀库。

三、注意事项

将刀具装入刀库中应注意以下问题：

1、装入刀库的刀具必须与程序中的刀具号一一对应，否则会损伤机床和加工零件；

2、只有主轴回到机床零点，才能将主轴上的刀具装入刀库，或者将刀库中的刀具调在主轴上；

3、交换刀具时，主轴上的刀具不能与刀库中的刀具号重号。比如主轴上已是“1 ”号刀具，则不能再从刀库中调“ 1 ”号刀具。

项目五对刀及刀具补偿

一、对刀

对刀方法与具体操作同数控铣床。

二、刀具长度补偿设置

加工中心上使用的刀具很多，每把刀具的长度和到Z 坐标零点的距离都不相同，这些距离的差值就是刀具的长度补偿值，在加工时要分别进行设置，并记录在刀具明细表中，以供机床操作人员使用。

一般有两种方法：

1、机内设置

这种方法不用事先测量每把刀具的长度，而是将所有刀具放入刀库中后，采用Z 向设定器依次确定每把刀具在机床坐标系中的位置，具体设定方法又分两种。

（1 ）第一种方法将其中的一把刀具作为标准刀具，找出其它刀具与标准刀具的差值，作为长度补偿值。具体操作步骤如下：

①将所有刀具放入刀库，利用Z 向设定器确定每把刀具到工件坐标系Z 向零点的距离，如图5-2 所示的 A 、 B 、 C ，并记录下来；

②选择其中一把最长（或最短）、与工件距离最小（或最大）的刀具作为基准刀，如图5-2中的

T03 （或T01 ），将其对刀值C （或A ）作为工件坐标系的Z 值，此时H03=0 ；

③确定其它刀具相对基准刀的长度补偿值，即H01= ±│C-A │，H02= ±│C-B │，正负号由程序中的G43 或G44 来确定。

④将获得的刀具长度补偿值对应刀具和刀具号输入到机床中。

（2 ）第二种方法将工件坐标系的Z 值输为0 ，调出刀库中的每把刀具，通

过Z 向设定器确定每把刀具到工件坐标系Z 向零点的距离，直接将每把刀具到工件零点的距离值输到对应的长度补偿值代码中。正负号由程序中的G43或G44 来确定。

2、机外刀具预调结合机上对刀

这种方法是先在机床外利用刀具预调仪精确测量每把在刀柄上装夹好的刀具的轴向和径向尺寸，确定每把刀具的长度补偿值，然后在机床上用其中最长或最短的一把刀具进行Z 向对刀，确定工件坐标系。这种方法对刀精度和效率高，便于工艺文件的编写及生产组织。

三、刀具半径补偿设置

进入刀具补偿值的设定页面，移动光标至输入值的位置，根据编程指定的刀具，键入刀具半径补偿值，按INPUT 键完成刀具半径补偿值的设定。

项目六程序输入及调试

一、程序输入

程序的输入有多种形式，可通过手动数据输入方式（MDI ）或通信接口将加工程序输入机床，也可实行在线加工。

二、程序调试

由于加工中心的加工部位比较多，使用的刀具也比较多。为方便加工程序的调试，一般根据加工工艺的安排，针对每把刀具将各个加工部位的加工内容编制为子程序，而主程序主要包含换刀命令和子程序调用命令。

程序的调试可利用机床的程序预演功能或以抬刀运行程序方式进行，依次对每个子程序进行单独调试。在程序调试过程中，可根据实际情况修调进给倍率开关。

项目七程序运行

在程序正式运行之前，要先检查加工前的准备工作是否完全就绪。确认无误后，选择自动加工模式，按下数控启动键运行程序，对工件进行自动加工。

在自动运行程序加工过程中，如果出现危险情况时，应迅速按下紧急停止开关或复位键，终止运行程序。

项目八零件检测

将加工好的零件从机床上卸下，根据零件不同尺寸精度、粗糙度、位置度的要求选用不同的检测工具进行检测。

项目九关机

零件加工完成后，清理现场，再按与开机相反的顺序依次关闭电源。

零件加工实例

一、加工要求

加工如图5-3 所示零件。零件材料为LY12 ，单件生产。零件毛坯已加工到尺

寸。

选用设备：V-80 加工中心

二、准备工作

加工以前完成相关准备工作，包括工艺分析及工艺路线设计、刀具及夹具的选择、程序编

制等。

三、操作步骤及内容

1、开机，各坐标轴手动回机床原点

2、刀具准备

根据加工要求选择Φ20 立铣刀、Φ5中心钻、Φ8麻花钻各一把，然后用弹簧夹头刀柄装夹Φ20立铣刀，刀具号设为T01，用钻夹头刀柄装夹Φ5中心钻、Φ8麻花钻，刀具号设为T02、T03，将对刀工具寻边器装在弹簧夹头刀柄上，刀具号设为T04 。

3 、将已装夹好刀具的刀柄采用手动方式放入刀库，即

1 ）输入“T01 M06”，执行

2 ）手动将T01 刀具装上主轴

3 ）按照以上步骤依次将T02、T03 、T0

4 放入刀库

4、清洁工作台，安装夹具和工件

将平口虎钳清理干净装在干净的工作台上，通过百分表找正、找平虎钳，再将工件装正在虎钳上。

5、对刀，确定并输入工件坐标系参数

1 ）用寻边器对刀，确定X、Y 向的零偏值，将X 、Y 向的零偏值

输入到工件坐标系G54 中，G54 中的Z 向零偏值输为0 ；

2 ）将Z 轴设定器安放在工件的上表面上，从刀库中调出1 号刀具装上主轴，用这把刀具确定工件坐标系Z 向零偏值，将Z 向零偏值输入到机床对应的长度补偿代码中，“”、“-”号由程序中的G4

3 、G4

4 来确定，如程序中长度补偿指令为G43 ，则输入“-”的Z 向零偏值到机床对应的长度补偿代码中；

3 ）以同样的步骤将2 号、3号刀具的Z 向零偏值输入到机床对应的长度补偿代码中。

6、输入加工程序

将计算机生成好的加工程序通过数据线传输到机床数控系统的内存中。

7、调试加工程序

采用将工件坐标系沿Z 向平移即抬刀运行的方法进行调试。

1 ）调试主程序，检查3 把刀具是否按照工艺设计完成换刀动作；

2 ）分别调试与

3 把刀具对应的3 个子程序，检查刀具动作和加工路径是否正确。

8 、自动加工

确认程序无误后，把工件坐标系的Z 值恢复原值，将快速移动倍率开关、切削进给倍率开关打到低档，按下数控启动键运行程序，开始加工。加工过程中注意观察刀具轨迹和剩余移动距离。

9、取下工件，进行检测

选择游标卡尺进行尺寸检测，检测完后进行质量分析。

10、清理加工现场

11、关机

2.4常用车削数控代码

2.4.1、G00与G01

G00运动轨迹有直线和折线两种，该指令只是用于点定位，不能用于切削加工. G01按指定进给速度以直线运动方式运动到指令指定的目标点，一般用于切削加工.

2.4.2、G02与G03

G02:顺时针圆弧插补G03:逆时针圆弧插补

2.4.3、G04(延时或暂停指令）

一般用于正反转切换、加工盲孔、阶梯孔、车削切槽.

2.4.4、G17、G18、G19 平面选择指令，指定平面加工，一般用于铣床和加工中心.

G17:X-Y平面，可

省略，也可以是与X-Y平面相平行的平面.

G18:X-Z平面或与之平行的平面，数控车床中只有X-Z平面，不用专门指定G19:Y-Z 平面或与之平行的平面.

2.4.5、G27、G28、G29 参考点指令G27:返回参考点，检查、确认参考点位置G28:自动返回参考点（经过中间点）G29:从参考点返回，与G28配合使用.

2.4.6、G40、G41、G42 半径补偿G40：取消刀具半径补偿.

2.4.7、G43、G44、G49 长度补偿G43：长度正补偿G44：长度负补偿G49：取消刀具长度补偿.

2.4.8、G32、G92、G76，G32：螺纹切削G92：螺纹切削固定循环G76：螺纹

切削复合循环.

2.4.9、车削加工：G70、G71、72、G73G71：轴向粗车复合循环指令G70：精加工复合循环G72：端面车削，径向粗车循环G73：仿形粗车循环.

2.4.10、铣床、加工中心：G73：高速深孔啄钻G83：深孔啄钻G81：钻孔循环G82：深孔钻削循环G74：左旋螺纹加工G84:右旋螺纹加工G76：精镗孔循环G86：镗孔加工循环G85：铰孔G80：取消循环指令.

2.4.11、编程方式G90、G91 :G90：绝对坐标编程G91：增量坐标编程.

2.4.12、主轴设定指令G50：主轴最高转速的设定G96：恒线速度控制G97：主轴转速控制（取消恒线速度控制指令）G99：返回到R点（中间孔）G98：返回到参考点（最后孔）.

2.4.13、主轴正反转停止指令M03、M04、M05M03：主轴正传M04：主轴反转M05：主轴停止.

2.4.14、切削液开关M07、M08、M09M07：雾状切削液开M08：液状切削液开M09：切削液关.

2.4.15、运动停止M00、M01、M02、M30M00：程序暂停M01：计划停止M02：机床复位M30:程序结束，指针返回到开头.

2.4.16、M98：调用子程序17、M99：返回主程序.

第1章 数控机床的结构特点

睐第1章数控机床的结构特点 1.1数控机床的组成 1.1.1 数控机床的整体结构 数控机床的组成，从大的方面划分，主要由信息载体、计算机数控装置、坐标伺服系统、辅助控制系统、位置和速度检测反馈系统以及过程检测的自适应控制系统等六部分组成。数控机床的组成框图如图1.1所示。 图1.1 数控机床的组成框图 图1-5数控机床的组成及框图 1．信息载体 它是把加工零件通过建立数学模型及数学处理后，按规范编制成工艺流程，形成程序文件，然后通过计算机存储到软盘或磁盘上，再将软盘或磁盘的程序输送到数控系统中。或者通过键盘将加工程序输送到数控系统中，也可通过DNC接口用通用计算机直接将加工程序输送到数控系统中。

这些软盘、磁盘、键盘或通用计算机就是信息载体。我们把可用不同形式将零件的加工程序记录在上面，并可传输给数控装置的这种载体称为信息载体，也可称为控制介质。 在早期的数控机床上，常用纸带、穿孔卡片、磁带等作为信息载体。 2．计算机数控装置 加工程序由输入装置传送到数控系统中后，经过中央处理单元、运算器、存储器、控制器等，又通过数控系统软件、机床参数等的支持，再经过输出装置，分配到坐标伺服系统和辅助控制系统中去。 同时又将坐标伺服系统中的位置检测信号、速度检测信号和自适应控制的温度、转矩、振动、摩擦、切削力及液压、气压、中心润滑等系统的压力多因素变化过程检测的反馈信息，经与给定值和最佳参数反复比较、处理后，再输出给坐标伺服系统和辅助控制系统。 这里的输入/输出装置、中央处理单元（CPU）、运算器、存储器和控制器等组成的装置称为计算机数控装置。 3．坐标伺服系统 由伺服控制电路、功率放大器、交流伺服电机或线性电机、位置和速度检测装置等组成，将数控装置发出的脉冲信号转换成机床的各坐标运动，这种系统称为坐标伺服系统。 坐标伺服系统中的位置检测装置和速度检测装置，对坐标运行的直线位置、角向位置的准确性和直线运行速度、角向回转速度进行检测、修正。其中包括主轴转换成伺服坐标的角向位置检测和回转运行的速度检测。坐标伺服系统中的坐标运行位置精度和运行速度将直接影响数控机床的加工精度和生产效率。 4．辅助控制装置 辅助控制装置的作用，就是通过接收数控装置发出的辅助控制指令，经输入/输出接口电路转换成强电（动力能源）信号，用来控制机床主轴的启动、停止，主轴的无级调速，机械手、刀库、换刀的动作，刀塔的动作，尾座的动作，工作台的交换、定位、夹紧，冷却液装置的动作，排屑器的动作，液压装置的动作，气压装置的动作及中心润滑装置的动作等。 辅助控制装置用辅助指令来控制数控机床各开关量，能使机床在运行过程中形成一套完整或较完整的逻辑工作状态。 数控机床由数控装置、伺服驱动装置、检测反馈装置、和机床本体四大部分组成。 1.1.2计算机数控系统（简称CNC）的组成 计算机数控系统（CNC）主要由微型计算机、外围设备和机床控制装置三大部分组成。1．微型计算机

数控机床对机械结构的基本要求

1数控机床对机械结构的基本要求提高数控机床性能的措施有哪些 要求(1)具有较高的静、动刚度和良好的抗振性(2)具有良好的热稳定性(3)具有较高的运动精度与良好的低速稳定性(4)具有良好的操作、安全防护性能 措施(1)合理选择NC的总体布局(2)提高构件的刚度(3)提高机床抗振性(4)改善机床热变形(5)保证运动的精度和稳定性 2数控机床斜床身布局的优点(1)热稳定性(2)运动精度(3)加工制造(4)操作、防护排屑性能 3卧式数控镗铣床或加工中心采用T形床身和框架双立柱各有的特点(1)T形床身布局可以使工作台沿床身作X向移动时,在全行程范围内,工作台和工件条件完全支承在床身上,因此,机床刚性好,工作台承载能力强,加工精度易得到保证,且这种结构可以很方便的增加X轴行程,便于机床品种的系列化、零部件的通用化和标准化(2)框架结构双立柱采用了对称结构,主轴箱在两立柱中间上、下运动,与传统的主轴箱侧挂式结构相比,提高了结构刚度.另外,主轴箱是从左、右两导轨的内侧进行定位,热变形产生的主轴轴线变位被限制在垂直方向上,可以通过对Y轴的补偿,减小热变形的影响 4箱中箱即”内外双框架”高速加工机床采用箱中箱的原因:与传统的立柱移动式布局比较,X、Z轴在移动部件中去除了部件本身的重量,且X轴上下均有导轨支撑,提高了整体刚度,另外X、Y对称布局提高了机床的热稳定性，使机床的加工精度得到提高 5虚拟轴机床:虚拟轴机床的基座与主轴平台间是由六根杆并联的连接的称之为并联结构 结构特点:X、Y、Z三个坐标轴的运动由六根杆同时相互耦合地伸缩运动来实现.主轴平台的受力由六根杆分担,每根杆受力要小的多,且只承受拉力或压力不受弯矩和扭矩 与传统机床比的优点:刚度高、移动部件重量小、结构简单,零件的数量多 6数控机床对主传动的基本要求;(1)主轴一般都要求能自动实现无级调速(2)机床主轴系统必须有足够高的转速和足够大的功率,以适应高速、高效的加工需要(3)为了降低噪声、减轻发热、减少振动,主传动系统应简化结构,减少传动件(4)在加工中心上,还必须具有安装刀具和刀具交换所需的自动夹紧装置,以及主轴定向准停装置,以保证刀具和主轴、刀库、机械手的正确啮合(5)为了扩大机床功能,实现对C轴位置(主轴回转角度)的控制,主轴还需安装位子检测装置,以便实现对主轴位置的控制 实现无级变速的方法有(1)采用交流主轴驱动系统(2)采用变频器带变频电动机或普通交流电机(3)电主轴 7数控机床的主传动增加辅助机械变速装置的作用:扩大调速范围,分段无级调速 8数控机床对进给传动系统的基本要求(1)提高部件刚度(2)减小传统部件的惯量(3)减小传动部件的间隙(4)减小系统的的摩擦阻力 进给传动的基本形式(1)丝杠(通常为滚珠丝杠或静压丝杠)螺母副(2)通过齿轮、齿条副,将伺服电动机的旋转运动变成直线运动(3)采用直线电动机进行驱动 各自的特点(1)滚珠丝杠螺母副特点:①摩擦损失小,传动效率高②丝杠螺母之间预紧后,可以消除间隙,提高了传动刚度③摩擦阻力小,不易产生低速爬行现象④长期工作磨损小、使用寿命长、精度保持性好静压丝杠的特点:①摩擦因数很小,因此起动转矩很小传统灵敏避免了爬行②油膜层可以吸振,提高了运动的平稳性③由于油液的的不断流动有利于散热和减少热变形,提高了加工精度和表面粗糙度④油膜有刚度减小了反向间隙⑤油膜对丝杠误差有均化作用⑥承载能力与供油压力成正比与转速无关(2)齿轮齿条副传动用于行程较长的大型机床上,可以得到较大的传动比,进行高速直线运动,刚度及机械效率也高(3)利用直线电动机驱动可以完全取消传动系统中将旋转运动变为直线运动的环节,大大简化机械传统的结构,实现所谓的‘零传动’

数控机床工作原理及组成

数控机床工作原理及组成 1．1．1 数控机床工作原理 数控机床是采用了数控技术的机床，它是用数字信号控制机床运动及其加工过程。具体地说，将刀具移动轨迹等加工信息用数字化的代码记录在程序介质上，然后输入数控系统，经过译码、运算，发出指令，自动控制机床上的刀具与工件之间的相对运动，从而加工出形状、尺寸与精度符合要求的零件，这种机床即为数控机床。 1．1．2 数控机床的种类 由于数控系统的强大功能，使数控机床种类繁多．其按用途可分为如下三类。 ①金属切削类数控机床。金属切削类数控机床包括数控车床、数控铣床、数控磨床、数控钻床、数控镗床、加工中心等。 ②金属成形类数控机床。金属成形类数控机床有数控折弯机、数控弯管机、数控冲床和数控压力机等。 ③数控特种加工机床。数控特种加工机床包括数控线切割机床、数控电火花加工机床、数控激光加工机床，数控淬火机床等。 1．1．3 数控机床的组成 数控机床一般由输入输出设备、数控装置(CNC)、伺服单元、驱动装置(或称执行机构)、可编程控制器(PLC)及电气控制装置、辅助装置、机床本体及测量装置组成。图1—1是数控机床的硬件构成。

(1)输入和输出装置 输入和输出装置是机床数控系统和操作人员进行信息交流、实现人机对话的交互设备． 输入装置的作用是将程序载体上的数控代码变成相应的电脉冲信号，传送并存入数控装置内。目前，数控机床的输入装置有键盘、磁盘驱动器、光电阅读机等，其相应的程序载体 第1页 为磁盘、穿孔纸带。输出装置是显示器，有CRT显示器或彩色液晶显示器两种。输出装置的作用是：数控系统通过显示器为操作人员提供必要的信息。显示的信息可以是正在编辑的程序、坐标值，以及报警信号等。 (2)数控装置(CNC装置) 数控装置是计算机数控系统的核心，是由硬件和软件两部分组成的。它接受的是输入装置送来的脉冲信号，信号经过数控装置的系统软件或逻辑电路进行编译、运算和逻辑处理后，输出各种信号和指令，控制机床的各个部分，使其进行规定的、有序的动作。这些控制信号中最基本的信号是各坐标轴(即作进给运动的各执行部件)的进给速度、进给方向和位移量指令(送到伺服驱动系统驱动执行部件作进给运动)，还有主轴的变速、换向和启停信号，选择和交换刀具的刀具指令信号，控制切削液、润滑油启停、工件和机床部件松开、夹紧、分度工作和转位的辅助指令信号等。 数控装置主要包括微处理器(CPU)、存储器、局部总线、外围逻辑电路以及与CNC系统其他组成部分联系的接口等。 (3)可编程逻辑控制器(PLC)

智慧树知到《数控机床结构》章节测试答案

智慧树知到《数控机床结构》章节测试答案 第一章 1、机床型号的首位字母“Y”表示该机床是( )。 A.水压机 B.齿轮加工机床 C.压力机 D.螺纹加工机床 答案: 齿轮加工机床 2、世界上第一台数控机床于( )年诞生在( )。 A.1952，美国 B.1958，德国 C.1958，美国 D.1952，德国 答案: 1952，美国 3、根据我国机床型号编制方法，最大磨削直径为320毫米、经过第一次重大改进的高精度万能外圆磨床的型号为( )。 A.MG1432A B.M1432A C.MG432 D.MG1432 答案: MG1432A

4、CA6140型卧式车床的最大车削直径为40mm。( ) A.对 B.错 答案: 错 5、分类代号用罗马数字表示，置于类别代号之前，居型号首位。( ) A.对 B.错 答案: 错 第二章 1、开合螺母的功用是接通或断开从( )传递的运动。 A.光杠 B.主轴 C.丝杠 D.电动机 答案: 丝杠 2、车削加工时，工件的旋转是( )。 A.主运动 B.进给运动 C.辅助运动 D.连续运动 答案: 主运动

3、在CA6140普通车床上，车削螺纹和机动进给分别采用丝杠和光杠传动其目的是( )。 A.提高车削螺纹传动链传动精度 B.减少车削螺纹传动链中丝杠螺母副的磨损 C.提高传动效率 D.以上都是 答案: 提高车削螺纹传动链传动精度 4、溜板箱的功用是变换被加工螺纹种类和导程,获得各种机动进给量。( ) A.对 B.错 答案: 错 5、进给箱的功用是将丝杠或光杠的旋转运动转变为直线运动并带动刀架进给。( ) A.对 B.错 答案: 错 第三章 1、限位开关在电路中的作用是( )。 A.短路保护 B.过载保护 C.欠电压保护

数控机床的组成

1.1数控机床的组成 数控机床是机电一体化的典型产品，是集机床、计算机、电动机及拖动、动控制、检测等技术为一体的自动化设备。数控机床的基本组成包括控制介质、数控装置、伺服系统、反馈装置及机床本体，见图2 - 1。 图1-1 数控机床组成 一、控制介质 数控机床工作时，不要人去直接操作机床，但又要执行人的意图，这就必须在任何数控机床之间建立某种联系，这种联系的中间媒介物称之为控制介质。在普通机床上加工零件时，由工人按图样和工艺要求进行加工。在数控机床加工时，控制介质是存储数控加工所需要的全部动作和刀具相对于工件位置等信息的信息载体，它记载着零件的加工工序。数控机床中，常用的控制介质有穿孔纸带、穿孔卡片、磁带和磁盘或其他可存储代码的载体，至于采用哪一种，则取决于数控装置的类型。早期时，使用的是8单位（8孔）穿孔纸带，并规定了标准信息代码ISO（国际标准化组织制定）和EIA（美国电子工业协会制定）两种代码。 二、数控装置

数控装置是数控机床的核心。其功能是接受输入装置输入的数控程序中的加工信息，经过数控装置的系统软件或逻辑电路进行译码、运算和逻辑处理后，发出相应的脉冲送给伺服系统，使伺服系统带动机床的各个运动部件按数控程序预定要求动作。一般由输入输出装置、控制器、运算器、各种接口电路、CRT显示器等硬件以及相应的软件组成。数控装置作为数控机床“指挥系统”，能完成信息的输入、存储、变换、插补运算以及实现各种控制功能。它具备的主要功 能如下： 1）多轴联动控制。 2）直线、圆弧、抛物线等多种函数的插补。 3）输入、编辑和修改数控程序功能。 4）数控加工信息的转换功能：ISO/EIA代码转化，米英制转换，坐标转换，绝对值和相对值的转换，计数制转换等。 5）刀具半径、长度补偿，传动间隙补偿，螺距误差补偿等补偿功能。6）实现固定循环、重复加工、镜像加工等多种加工方式选择。 7）在CRT上显示字符、轨迹、图形和动态演示等功能。 三、伺服系统 机床上的执行部件和机械传动部件组成数控机床的进给系统，它根据数控装置发来的速度和位移指令控制执行部件的进给速度、方向和位移量。每个进给运动的执行部件都配有一套伺服系统。伺服系统的作用是把来自数控装置的脉冲信号转换为机床移动部件的运动，它相当于手工操作人员的手，使工作台（或溜板）精确定位或按规定的

数控机床的机械结构

数控机床的机械结构 在数控机床发展的最初阶段，其机械结构与通用机床相比没有多大的变化，只是在自动变速、刀架和工作台自动转位和手柄操作等方面作些改变。随着数控技术的发展，考虑到它的控制方式和使用特点，才对机床的生产率、加工精度和寿命提出了更高的要求。数控机床的主体机构有以下特点：1）由于采用了高性能的无级变速主轴及伺服传动系统，数控机床的极限传动结构大为简化，传动链也大大缩短；2）为适应连续的自动化加工和提高加工生产率，数控机床机械结构具有较高的静、动态刚度和阻尼精度，以及较高的耐磨性，而且热变形小；3）为减小摩擦、消除传动间隙和获得更高的加工精度，更多地采用了高效传动部件，如滚珠丝杠副和滚动导轨、消隙齿轮传动副等；4）为了改善劳动条件、减少辅助时间、改善操作性、提高劳动生产率，采用了刀具自动夹紧装置、刀库与自动换刀装置及自动排屑装置等辅助装置。根据数控机床的适用场合和机构特点，对数控机床结构因提出以下要求： 一、较高的机床静、动刚度 数控机床是按照数控编程或手动输入数据方式提供的指令自动进行加工的。由于机械结构（如机床床身、导轨、工作台、刀架和主轴箱等）的几何精度与变形产生的定位误差在加工过程中不能人为地调整与补偿，因此，必须把各处机械结构部件产生的弹性变形控制在最小限度内，以保证所要求的加工精度与表面质量。 为了提高数控机床主轴的刚度，不但经常采用三支撑结构，而且选用钢性很好的双列短圆柱滚子轴承和角接触向心推力轴承铰接出相信忒力轴承，以减小主轴的径向和轴向变形。为了提高机床大件的刚度，采用封闭界面的床身，并采用液力平衡减少移动部件因位置变动造成的机床变形。为了提高机床各部件的接触刚度，增加机床的承载能力，采用刮研的方法增加单位面积上的接触点，并在结合面之间施加足够大的预加载荷，以增加接触面积。这些措施都能有效地提高接触刚度。 为了充分发挥数控机床的高效加工能力，并能进行稳定切削，在保证静态刚度的前提下，还必须提高动态刚度。常用的措施主要有提高系统的刚度、增加阻尼以及调整构件的自振频率等。试验表明，提高阻尼系数是改善抗振性的有效方法。钢板的焊接结构既可以增加静刚度、减轻结构重量，又可以增加构件本身的阻尼。因此，近年来在数控机床上采用了钢板焊接结构的床身、立柱、横梁和工作台。封砂铸件也有利于振动衰减，对提高抗振性也有较好的效果。 二、减少机床的热变形 在内外热源的影响下，机床各部件将发生不同程度的热变形，使工件与刀具之间的相对运动关系遭到破环，也是机床季度下降。对于数控机床来说，因为全部加工过程是计算

数控技术提纲及课后习题(DOC)

第一部分提纲 1、数控机床的组成 2、数控机床的分类与含义 3、程序编制的步骤、首件试切的作用 4、数控机床坐标系 5、几个概念：数字控制、伺服系统、脉冲当量、数控机床的控制轴与联动轴 6、什么是插补、插补方法分类， 7、滚珠丝杠幅预紧的分类与原理 8、进给系统中齿轮传动副、滚珠丝杠螺母副的间隙将会造成什么后果 9、CNC装置硬件结构分类？ 10、CNC装置软件结构分类？ 11、M00、M01、M02、M03、M04、M05、M06、M30、M98、M99 12、G00、G01、G02、G03、G40、G41、G42、G43、G44、G49、G90、G91、G92、G80、G81、G70、G71、G72、G73 13、逐点比较法的公式、确定刀具进给方向的依据、直线、圆弧计算过程、插补轨迹图 14、数字增量插补法的插补周期及其相关因素 15、刀具补偿原理与方法 16、在逐点比较法直线插补中，已知 f、δ、直线与X轴的夹角α，则V、Vmax、Vmin=？ mm/s 17、数控机床上加工工件时所特有的误差是什么 18、伺服系统的作用、分类、所采用的插补方法、使用的电动机 19、旋转变压器的工作方式？ 20、增量式光电编码器的组成、原理 21、绝对值编码器的原理，能分辨的最小角度与码位数的关系 22、光栅的组成、摩尔条纹的计算、特性、读数原理

23、步进电机、交流伺服电机、直流伺服电机的应用场合，步进电机失步的类型。 24、步进电机步距角的计算 25、交流伺服电机的种类、调速方法 26、步进电动机功率驱动电路的种类 27、主运动的传动形式 28、车、铣数控加工编程，用绝对坐标或增量坐标编程，刀补的应用，进刀、退刀方式选择，粗车循环的应用，带公差尺寸的编程处理方法 29.数控机床由哪几部分组成？（用框图表示） 30、有一台数控机床在进给系统每一次反向之后就会使运动滞后于指令信号，请分析产生这种现象的原因及消除的办法。 31、步进电机常用的驱动放大电路有哪几种？它们在性能上各有何特点？ 32、说说正式加工前的程序校验和空运行调试有什么意义？ 33、数控加工编程的主要内容有哪些？ 34、简述绝对坐标编程与相对编程的区别。 35、在孔加工中，一般固定循环由哪6个顺序动作构成？ 36、简要说明数控机床坐标轴确立的基本原则。 37、说明模态指令（模态代码）和非模态指令（非模态代码）的区别） 38、.刀具半径补偿的作用是什么？使用刀具半径补偿有哪几步，在什么移动指令下才能建立和取消刀具半径补偿功能？ 39、数据采样式进给位置伺服系统中选择采样周期时，应考虑那些因素？ 40、光电盘为什么要采用相同的两套光电元件？它们的安装位置如何确定？ 41、什么叫做数控机床的脉冲当量？它影响数控机床的什么性能？一般数控机床的脉冲当量为多大值？ 42、 G90 G00 X20.0 Y15.0与G91 G00 X20.0 Y15.0有什么区别？

(完整版)简述数控机床的基本组成部分及其基本功能

简述数控机床的基本组成部分及其基本功能 数控机床的基本组成包括加工程序载体、数控装置、伺服驱动装置、机床主体和其他辅助装置。 1）加工程序载体 数控机床工作时，不需要工人直接去操作机床，要对数控机床进行控制，必须编制加工程序。零件加工程序中，包括机床上刀具和工件的相对运动轨迹、工艺参数（进给量主轴转速等）和辅助运动等。将零件加工程序用一定的格式和代码，存储在一种程序载体上，如穿孔纸带、盒式磁带、软磁盘等，通过数控机床的输入装置，将程序信息输入到CNC单元。 2）数控装置 数控装置是数控机床的核心。现代数控装置均采用CNC（Computer Numerical Control）形式，这种CNC装置一般使用多个微处理器，以程序化的软件形式实现数控功能，因此又称软件数控（Software NC）。CNC系统是一种位置控制系统，它是根据输入数据插补出理想的运动轨迹，然后输出到执行部件加工出所需要的零件。因此，数控装置主要由输入、处理和输出三个基本部分构成。而所有这些工作都由计算机的系统程序进行合理地组织，使整个系统协调地进行工作。 3）伺服与测量反馈系统 伺服系统是数控机床的重要组成部分，用于实现数控机床的进给伺服控制和主轴伺服控制。伺服系统的作用是把接受来自数控装置的指令信息，经功率放大、整形处理后，转换成机床执行部件的直线位移或角位移运动。由于伺服系统是数控机床的最后环节，其性能将直接影响数控机床的精度和速度等技术指标，因此，对数控机床的伺服驱动装置，要求具有良好的快速反应性能，准确而灵敏地跟踪数控装置发出的数字指令信号，并能忠实地执行来自数控装置的指令，提高系统的动态跟随特性和静态跟踪精度。 4）机床主体 机床主机是数控机床的主体。它包括床身、底座、立柱、横梁、滑座、工作台、主轴箱、进给机构、刀架及自动换刀装置等机械部件。它是在数控机床上自动地完成各种切削加工的机械部分。 5）数控机床辅助装置 辅助装置是保证充分发挥数控机床功能所必需的配套装置，常用的辅助装置包括：气动、液压装置，排屑装置，冷却、润滑装置，回转工作台和数控分度头，防护，照明等各种辅助装置。

1数控机床对机械结构的基本要求

1数控机床对机械结构的基本要求?提高数控机床性能的措施有哪些? 要求(1)具有较高的静、动刚度和良好的抗振性(2)具有良好的热稳定性(3)具有较高的运动精度与良好的低速稳定性(4)具有良好的操作、安全防护性能 措施(1)合理选择NC的总体布局(2)提高构件的刚度(3)提高机床抗振性(4)改善机床热变形(5)保证运动的精度和稳定性 2数控机床斜床身布局的优点(1)热稳定性(2)运动精度(3)加工制造(4)操作、防护排屑性能 3卧式数控镗铣床或加工中心采用T形床身和框架双立柱各有的特点(1)T形床身布局可以使工作台沿床身作X向移动时,在全行程范围内,工作台和工件条件完全支承在床身上,因此,机床刚性好,工作台承载能力强,加工精度易得到保证,且这种结构可以很方便的增加X轴行程,便于机床品种的系列化、零部件的通用化和标准化(2)框架结构双立柱采用了对称结构,主轴箱在两立柱中间上、下运动,与传统的主轴箱侧挂式结构相比,提高了结构刚度.另外,主轴箱是从左、右两导轨的内侧进行定位,热变形产生的主轴轴线变位被限制在垂直方向上,可以通过对Y轴的补偿,减小热变形的影响 4箱中箱即”内外双框架”高速加工机床采用箱中箱的原因:与传统的立柱移动式布局比较,X、Z轴在移动部件中去除了部件本身的重量,且X轴上下均有导轨支撑,提高了整体刚度,另外X、Y对称布局提高了机床的热稳定性，使机床的加工精度得到提高 5虚拟轴机床:虚拟轴机床的基座与主轴平台间是由六根杆并联的连接的称之为并联结构 结构特点:X、Y、Z三个坐标轴的运动由六根杆同时相互耦合地伸缩运动来实现.主轴平台的受力由六根杆分担,每根杆受力要小的多,且只承受拉力或压力不受弯矩和扭矩 与传统机床比的优点:刚度高、移动部件重量小、结构简单,零件的数量多 6数控机床对主传动的基本要求;(1)主轴一般都要求能自动实现无级调速(2)机床主轴系统必须有足够高的转速和足够大的功率,以适应高速、高效的加工需要(3)为了降低噪声、减轻发热、减少振动,主传动系统应简化结构,减少传动件(4)在加工中心上,还必须具有安装刀具和刀具交换所需的自动夹紧装置,以及主轴定向准停装置,以保证刀具和主轴、刀库、机械手的正确啮合(5)为了扩大机床功能,实现对C轴位置(主轴回转角度)的控制,主轴还需安装位子检测装置,以便实现对主轴位置的控制 实现无级变速的方法有(1)采用交流主轴驱动系统(2)采用变频器带变频电动机或普通交流电机(3)电主轴 7数控机床的主传动增加辅助机械变速装置的作用:扩大调速范围,分段无级调速 8数控机床对进给传动系统的基本要求(1)提高部件刚度(2)减小传统部件的惯量(3)减小传动部件的间隙(4)减小系统的的摩擦阻力 进给传动的基本形式(1)丝杠(通常为滚珠丝杠或静压丝杠)螺母副(2)通过齿轮、齿条副,将伺服电动机的旋转运动变成直线运动(3)采用直线电动机进行驱动 各自的特点(1)滚珠丝杠螺母副特点:①摩擦损失小,传动效率高②丝杠螺母之间预紧后,可以消除间隙,提高了传动刚度③摩擦阻力小,不易产生低速爬行现象④长期工作磨损小、使用寿命长、精度保持性好静压丝杠的特点:①摩擦因数很小,因此起动转矩很小传统灵敏避免了爬行②油膜层可以吸振,提高了运动的平稳性③由于油液的的不断流动有利于散热和减少热变形,提高了加工精度和表面粗糙度④油膜有刚度减小了反向间隙⑤油膜对丝杠误差有均化作用⑥承载能力与供油压力成正比与转速无关(2)齿轮齿条副传动用于行程较长的大型机床上,可以得到较大的传动比,进行高速直线运动,刚度及机械效率也高(3)利用直线电动机驱动可以完全取消传动系统中将旋转运动变为直线运动的环节,大大简化机械传统的结构,实现所谓的‘零传动’

数控机床机械结构的要求.

数控机床机械结构的要求 在数控机床发展的最初阶段，其机械结构与通用机床相比没有多大的变化，只是在自动变速、刀架和工作台自动转位和手柄操作等方面作些改变。随着数控技术的发展，考虑到它的控制方式和使用特点，才对机床的生产率、加工精度和寿命提出了更高的要求。数控机床的主体机构有以下特点：1)由于采用了高性能的无级变速主轴及伺服传动系统，数控机床的极限传动结构大为简化，传动链也大大缩短；2)为适应连续的自动化加工和提高加工生产率，数控机床机械结构具有较高的静、动态刚度和阻尼精度，以及较高的耐磨性，而且热变形小；3)为减小摩擦、消除传动间隙和获得更高的加工精度，更多地采用了高效传动部件，如滚珠丝杠副和滚动导轨、消隙齿轮传动副等；4)为了改善劳动条件、减少辅助时间、改善操作性、提高劳动生产率，采用了刀具自动夹紧装置、刀库与自动换刀装置及自动排屑装置等辅助装置。根据数控机床的适用场合和机构特点，对数控机床结构因提出以下要求： 一、较高的机床静、动刚度 数控机床是按照数控编程或手动输入数据方式提供的指令自动进行加工的。由于机械结构(如机床床身、导轨、工作台、刀架和主轴箱等)的几何精度与变形产生的定位误差在加工过程中不能为地调整与补偿，因此，必须把各处机械结构部件产生的弹性变形控制在最小限度内，以保证所要求的加工精度与表面质量。 为了提高数控机床主轴的刚度，不但经常采用三支撑结构，而且选用钢性很好的双列短圆柱滚子轴承和角接触向心推力轴承铰接出相信忒力轴承，以减小主轴的径向和轴向变形。为了提高机床大件的刚度，采用封闭界面的床身，并采用液力平衡减少移动部件因位置变动造成的机床变形。为了提高机床各部件的接触刚度，增加机床的承载能力，采用刮研的方法增加单位面积上的接触点，并在结合面之间施加足够大的预加载荷，以增加接触面积。这些措施都能有效地提高接触刚度。 为了充分发挥数控机床的高效加工能力，并能进行稳定切削，在保证静态刚度的前提下，还必须提高动态刚度。常用的措施主要有提高系统的刚度、增加阻尼以及调整构件的自振频率等。试验表明，提高阻尼系数是改善抗振性的有效方法。钢板的焊接结构既可以增加静刚度、减轻结构重量，又可以增加构件本身的阻尼。因此，近年来在数控机床上采用了钢板焊接结构的床身、立柱、横梁和工作台。封砂铸件也有利于振动衰减，对提高抗振性也有较好的效果。

数控机床由哪几个部分组成

数控机床由哪几个部分 组成 IMB standardization office【IMB 5AB- IMBK 08- IMB 2C】

一数控机床由哪几个部分组成 答：编程及程序载体、输入装置、CNC装置及强电控制装置、伺服驱动系统及位置检测装置、机床的机械部件 二试说明数控加工中数据转换过程中的主要步骤，并简述每个步骤的主要功能。 答：数控制加中的数据转换过程中主要是将加工信息用规定的汉字，数字和符号组成的代码，按一定的格式写成加工程序单。将加工程序通过控制介质输入到数控装置进行自动加工。 1）数控程序是数控数控机床自动加工零件的工作指令。2）输入装置是将程序载体上的数控代码变成相应的电脉冲信号，并传送存入数控装置内。3）输入装置是数控机床的核心，它接受输入装置送来的肪冲信号，输出各种信号和指令控制机床的各部分，进行规定的，有序的动作。4）伺服驱动系统与机床上的执行部件和机械传动的部件组成数控机床的进给系统。 三从数控系统控制功能、联动轴数、伺服系统来看，NC机床各分为几类，它们各用于什么场合？ 答：分类：一，点位控制数控机床。加工平面内的孔系。二，直线控制数控机床。可用于加工台阶轴。三，轮廓控制数控机床。可以加工曲面零件和铣削曲面轮廓。 四.试从控制精度、系统稳定性及经济性三方面，比较开环、闭环系统的优劣？ 答：开环数控系统是指进给伺服子系统没有位置测量装置的数控系统。由于没有位置反馈，其控制精度相对闭环和半闭环系统来讲是较低的，精度主要取决于伺服驱动系统和机械传动机构的性能和精度；没有位置反馈，信号流是单向的，故系统稳定性好；没有测量装置，则结构简单、工作稳定、调试方便、维修简单、价格低廉。在精度和速度要求不高、驱动力矩不大的场合得到广泛应用。一般用于经济型数控机床。

机床机械结构的设计要求

机床机械结构的设计要求 发表时间：2019-05-24T10:18:48.673Z 来源：《电力设备》2018年第32期作者：高强 [导读] 摘要：在全球经济时代的到来，各行业市场都对产品要求更高，要求不仅产品在性能方面能够满足人们的需要，还能够给企业带来更高的利润。 （身份证号码：23020819850225xxxx） 摘要：在全球经济时代的到来，各行业市场都对产品要求更高，要求不仅产品在性能方面能够满足人们的需要，还能够给企业带来更高的利润。在机床行业也是如此，机床是现阶段社会主要的加工设备，就机械结构进行入手，充分满足客户对机床性能的新要求，是现阶段机床设计的基本方向。本文主要基于作者实际工作经验，简要的分析机床机械结构的设计，希望对相关从业人员有所帮助。 关键词：机床机械；结构设计；优化性能 Abstract: in the advent of the era of global economy, the industry market has higher request to the product, not only products in terms of performance can meet the needs of the people, also can bring higher profits to the enterprise. Society at present stage is in the machine tool industry, machine tool processing equipment, mainly on the mechanical structure, fully satisfy customer new requirements on the performance of the machine tool, is the basic direction of machine tool design. In this paper, based on actual work experience, the author briefly analysis of the mechanical structure design of machine tools, hope to be helpful to the related professionals. Key words: machine tool machinery; Structure design; Optimize performance 1 数控机床组成分析 数控机床系统结构比较复杂，因为操作人员主要是按照数控系统计算机语言编写加工零件的加工程序，经过输入装置传输至数控装置，而数控装置经过编译的方法，反馈其参数到输入装置，进而便于操作人员实施观测。在一般情况下，还配有辅助控制的装置，方便一些简单和特殊零件的加工，数控装置把加工程序变为指令控制，伺服驱动的装置，经过伺服驱动装置，对机床机械的传动进行控制。经过检测反馈装置，监测出机械部件运动状态，以数据形式反馈到数控装置，实现了机床闭环控制。 2 数控机床机械结构 在当前数控机床通常是实现主切削运动主传动的系统，实现进给运动的系统，和每个传动装置驱动的系统。在移动或是静止时的平滑床部件、液压、冷却、切割等辅助系统，充分实现了关键工件旋转分度基本设备，比如说：工作台，自动换刀的装置、自动托盘交换的装置。结合客户、实际的要求，安装自动上下料的机器人，自动监控系统、远程操作系统、损坏、精度检测等的功能。数控机床部件和传统的机床主体部件是比较相似的，因为控制系统特殊性的因素，实现整体布局、机械机构、传动结构、加工的能力，数控机床就传动机床的优势较大。 3 数控机床对机械结构的要求 3.1在传动和静止过程中保持高刚度和良好的抗冲击性 数控机床对加工精度的要求高于传统机床。通过调整和补偿很难完全解决。因此，为了提高刚性，特别设计了部件的刚性，从而确保了CNC加工的精度。例如，π型横截面分离器在水平和垂直方向上都具有更好的刚性，并且广泛用于大中型机床中。 机床振动通常是因为内部的旋转部件动态的不平衡、切削单侧力所引起的，提升其数控机床的抗振性措施：动态平衡机床高旋转部件，减少和消除传动部件的间隙，并且增加部件固有的频率，避免出现共振。不仅有以上措施，当前还需做的是应用阻尼材料，填充其机床较大部件间隙，在表面上喷抹阻尼涂层，实现对振动的抑制。 3.2 减小机床的热变形 机床的热变形原因主要是机床内部的热源出现热量，比如说：电动机、逆变器，经过使用高效伺服电机甚至是电主轴，高效的电机控制的系统在一定程度上减少电子控制部件整体的发热量，经过应用导轨、摩擦系数低的轴承减少齿轮等部件，尽可能的减少机器热源，对部件散热进行改善。结构主要是采用了对称结构的方式，均匀的减少热变形就加工精度的影响分析。 4 机床机械结构的优化方案 数控机床主要是基于现有的CNC程序、输入数字信息命令自动化设备，在经过长时间工作后，机器极易出现变形的问题，几何精度的误差，在加工工作时是难以修复的。所以，我们必须努力减少其机械结构变形率，以保证加工零件的精确度和质量。在机械结构中，主轴所承受较高的劳动强度，不仅是三个支撑施工方法，还应选择轴承时的刚性要求，尽可能的减少主轴在轴向、径向的磨损、变形。就机床结构的大部件，为有效提升其刚度，我们必须先关闭床身，经过液压平衡的装置，尽可能的减少位置的变化，减少机械变形。机床的承载能力也是机器部件之间接触刚度的要求。并且它可以使接合面的预载满足更大压力的要求。所有上述措施都可以有效地增加接触表面的刚度。 为了保证数控机床的加工能力，在增强静刚度后，动刚度也会提高。目前，有三种常用的方法用于改善动态刚度，例如改进的系统刚度，部件调整和阻尼。其中，增加阻尼系数是一种常见且最有效的方法。焊接钢板不仅提高了静刚度，减轻了重量负担，而且还达到了增加阻尼的效果。近年来，数控机床的大多数床身，工作台，梁和柱都是用钢板焊接的，有些机床使用的是砂封铸件。它还具有减少振动和改善抗振性的良好效果。 在机床的工作过程中，内部热源产生热量，热量是变形的主要原因之一。为尽量减少热变形，热源应尽可能远离机器主机。只有通过有效减少热源的措施才能缓解热变形的问题。通常，不可能消除数字机床的所有内部热源和外部热源。把热变形的可能降到最低。机床的热部件的强制冷却处理是常用的有效手段，并且还可以使用用于加热机床的低温部件的装置。目标是确保机器的所有部件尽可能保持温度一致，以减少由于温度引起的变形。让我们以主轴箱为例。这最小化了热变形对加工零件直径的影响。从结构上讲，减小主轴中心与垂直地面之间的距离可以有效地减少热变形的发生，同时保持主轴箱的温升一致，避免主轴倾斜。 滚珠丝杠在数控机床中所占据的作用比较明显，若是滚珠丝杠加热，在开环系统中，极易出现定位不准确的问题，当前就有一些人使用预张紧，避免导螺杆的变形问题出现，但是这个方法是不能完全消除导螺杆变形。 5 机床的性能优化措施 主驱动的变速系统在数控机床中所占据的作用比较重要，一般用在大中型机床是齿轮传动的系统。还有一些小型的数控机床使用了这些类型变速器，这种扭矩提供出更大动力。而大多数的小型机床使用皮带进行传动，皮带传动与齿轮传动有着很大的区别，噪音较小。并

数控车床的基本组成和工作原理

网络教育学院 继续教育学院 毕业设计（论文） 题目 函授站（学习中心） 专业级（春）层次专科学生姓名 指导教师 年月日

摘要 世界制造业转移，中国正在逐步成为世界加工厂。美国、德国、韩国等国家已经进入工业化发展的高技术密集时代与微电子时代，钢铁、机械、化工等重工业正逐渐向发展中国家转移。我国目前经济发展已经过了发展初期，正处于重化工业发展中期。 未来10年将是中国机械行业发展最佳时期。美国、德国的重化工业发展期延续了18年以上，美国、德国、韩国四国重化工业发展期平均延续了12年，我们估计中国的重化工业发展期将至少延续10年，直到2015年。因此，在未来10年中，随着中国重化工业进程的推进，中国企业规模、产品技术、质量等都将得到大幅提升，国产机械产品国际竞争力增强，逐步替代进口，并加速出口。目前，机械行业中部分子行业如船舶、铁路、集装箱及集装箱起重机制造等已经受益于国际间的产业转移，并将持续受益；电站设备、工程机械、床等将受益于产业转移，加快出口进程 关键词：数控的产生、数控发展趋势、数控技术。

目录 摘要 (2) 1.数控车床的基本组成和工作 (5) 1.1 任务准备 (5) 1.1.1 机床结构 (5) 1.2 工作原理 (7) 1.3 数控车床的分类 (7) 1.4 数控车床的性能指标 (7) 1.5 数控车床的特点 (9) 2.数控车床编程与操作 (10) 2.1 数控车床概述 (10) 2.1.1数控车床的组 (11) 2.1.2数控车床的机械构成 (11) 2.1.3数控系统 (12) 2.1.4数控车床的特点 (12) 2.1.5数控车床的分类 (13) 2.1.6数控车床（CJK6153）的主要 (13) 2.1.7数控车床（CJK6153）的润滑 (13) 2.数控车床的编程方法 (14)

数控机床的基本组成

数控机床的基本组成 数控机床的基本组成包括加工程序载体、数控装置、伺服驱动装置、机床主体和其他辅助装置。下面分别对各组成部分的基本工作原理进行概要说明。 1、加工程序载体 数控机床工作时，不需要工人直接去操作机床，要对数控机床进行控制，必须编制加工程序。零件加工程序中，包括机床上刀具和工件的相对运动轨迹、工艺参数(进给量主轴转速等)和辅助运动等。将零件加工程序用一定的格式和代码，存储在一种程序载体上，如穿孔纸带、盒式磁带、软磁盘等，通过数控机床的输入装置，将程序信息输入到CNC单元。 2、数控装置 数控装置是数控机床的核心。现代数控装置均采用CNC(Computer Numerical Control)形式，这种CNC装置一般使用多个微处理器，以程序化的软件形式实现数控功能，因此又称软件数控(Software NC)。CNC 系统是一种位置控制系统，它是根据输入数据插补出理想的运动轨迹，然后输出到执行部件加工出所需要的零件。因此，数控装置主要由输入、处理和输出三个基本部分构成。而所有这些工作都由计算机的系统程序进行合理地组织，使整个系统协调地进行工作。 1)输入装置:将数控指令输入给数控装置，根据程序载体的不同，相应有不同的输入装置。主要有键盘输入、磁盘输入、CAD/CAM系统直接通信方式输入和连接上级计算机的DNC(直接数控)输入，现仍有不

少系统还保留有光电阅读机的纸带输入形式。 (1)纸带输入方式。可用纸带光电阅读机读入零件程序，直接控制机床运动，也可以将纸带内容读入存储器，用存储器中储存的零件程序控制机床运动。 (2)MDI手动数据输入方式。操作者可利用操作面板上的键盘输入加工程序的指令，它适用于比较短的程序。 在控制装置编辑状态(EDIT)下，用软件输入加工程序，并存入控制装置的存储器中，这种输入方法可重复使用程序。一般手工编程均采用这种方法。 在具有会话编程功能的数控装置上，可按照显示器上提示的问题，选择不同的菜单，用人机对话的方法，输入有关的尺寸数字，就可自动生成加工程序。 (3)采用DNC直接数控输入方式。把零件程序保存在上级计算机中，CNC系统一边加工一边接收来自计算机的后续程序段。DNC方式多用于采用CAD/CAM软件设计的复杂工件并直接生成零件程序的情况。 2)信息处理:输入装置将加工信息传给CNC单元，编译成计算机能识别的信息，由信息处理部分按照控制程序的规定，逐步存储并进行处理后，通过输出单元发出位置和速度指令给伺服系统和主运动控制部分。CNC系统的输入数据包括:零件的轮廓信息(起点、终点、直线、圆弧等)、加工速度及其他辅助加工信息(如换刀、变速、冷却液开关等)，数据处理的目的是完成插补运算前的准备工作。数据处理程序还包括刀具半径补偿、速度计算及辅助功能的处理等。

数控机床的工作原理及基本结构

数控机床的工作原理及基本结构 一、程序编制及程序载体 数控程序是数控机床自动加工零件的工作指令。在对加工零件进行工艺分析的基础上，确定零件坐标系在机床坐标系上的相对位置，即零件在机床上的安装位置；刀具与零件相对运动的尺寸参数；零件加工的工艺路线、切削加工的工艺参数以及辅助装置的动作等。得到零件的所有运动、尺寸、 工艺参数等加工信息后，用由文字、数字和符号组成的标准数控代码，按规定的方法和格式，编制零件加工的数控程序单。编制程序的工作可由人工进行;对于形状复杂的零件，则要在专用的编程机或通用计算机上进行自动编程(APT)或CAD/CAM 设计。 编好的数控程序，存放在便于输入到数控装置的一种存储载体上，它 可以是穿孔纸带、磁带和磁盘等，采用哪一种存储载体，取决于数控装置的设计类型。 数控机床的基本结构

二、输入装置 输入装置的作用是将程序载体（信息载体）上的数控代码传递并存入数控系统内。根据控制存储介质的不同，输入装置可以是光电阅读机、磁带机或软盘驱动器等。数控机床加工程序也可通过键盘用手工方式直接输入数控系统；数控加工程序还可由编程计算机用RS232C或采用网络通信方 式传送到数控系统中。 零件加工程序输入过程有两种不同的方式：一种是边读入边加工（数控 系统内存较小时），另一种是一次将零件加工程序全部读入数控装置内部的存储器，加工时再从內部存储器中逐段逐段调出进行加工。 三、数控装置 数控装置是数控机床的核心。数控装置从内部存储器中取出或接受输入装置送来的一段或几段数控加工程序，经过数控装置的逻辑电路或系统软件进行编译、运算和逻辑处理后，输出各种控制信息和指令，控制机床各部分的工作，使其进行规定的有序运动和动作。 零件的轮廓图形往往由直线、圆弧或其他非圆弧曲线组成，刀具在加工过程中必须按零件形状和尺寸的要求进行运动，即按图形轨迹移动。但输入的零件加工程序只能是各线段轨迹的起点和终点坐标值等数据，不能满足要求，因此要进行轨迹插补，也就是在线段的起点和终点坐标值之间进行“数据点的密化”，求出一系列中间点的坐标值，并向相应坐标输出脉冲信号，控制各坐标轴（即进给运动的各执行元件）的进给速度、进给方向和进给位移量等。 四、驱动装置和位置检测装置 驱动装置接受来自数控装置的指令信息，经功率放大后，严格按照指