数字控制机床组成及基本工作原理

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  1、12 数字控制机床的组成及基本工作原理一、数字控制机床组成数控机床由：程序、输人/输出装置、CNC单元、伺服系统、位置反馈系统、机床 本体组成。1、程序的存储介质，又称程序载体1) 穿孔纸带 过时、淘汰)；2) 盒式磁带 过时、淘汰)；3) 软盘、磁盘、 U 盘；4) 通信。2、输人/ 输出装置1) 对于穿孔纸带，配用光电阅读机； 过时、淘汰)；2) 对于盒式磁带，配用录放机； 过时、淘汰)；3) 对于软磁盘，配用软盘驱动器和驱动卡；4) 现代数控机床，还能够最终靠手动方式 (MDI 方式 ；5) DNC网络通讯、RS232串口通讯。3、CNC单元CNC单元是数字控制机床的核心， CNC单元由信息的输入、处

  2、理和输出三个部分所组成。CNC单元接受数字化信息，经过数控装置的控制系统软件和逻辑电路进行译码、插补、逻 辑处理后，将各种指令信息输出给伺服系统，伺服系统驱动执行部件作进给运动。其它的 还有主运动部件的变速、换向和启停信号；选择和交换刀具的刀具指令信号，冷却、润滑 的启停、工件和机床部件松开、夹紧、分度台转位等辅助指令信号等。准备功能： G00,G01,G02,G03,辅助功能： M03， M04刀具、进给速度、主轴： T， F， S4、伺服系统由驱动器、驱动电机组成，并与机床上的执行部件和物理运动部件组成数控机床的进给系统。它的作用是把来自数控装置的脉冲信号转换成机床移动部件的运动。对于步进电 机

  3、来说，每一个脉冲信号使电机转过一个角度，进而带动机床移动部件移动一个微小距 离。每个进给运动的执行部件都有相应的伺服驱动系统，整个机床的性能主要根据伺服 系统。如三轴联动的机床就有三套驱动系统。脉冲当量：每一个脉冲信号使机床移动部件移动的位移量。常用的脉冲当量为0.001mm/脉冲。5、位置反馈系统 检测反馈系统)伺服电动机的转角位移的反馈、数字控制机床执行机构(工作台 的位移反馈。包括光栅、旋转编码器、激光测距仪、磁栅等。作业：让同学们网上查找反馈元件，下节课用5分钟自述所查内容)反馈装置把检测结果转化为电信号反馈给数控装置，通过比较，计算实际位置与指令 位置之间的偏差，并发出偏差指令控制执行

  4、部件的进给运动。反馈系统包括半闭环、闭环两种系统。6、机床的机械部件1) 主运动部件2）进给部件 工作台、刀架）3）基础支承件 床身、立柱等）4）辅助部分，如液压、气动、冷却和润滑部分等5）储备刀具的刀库，自动换刀装置（ATC对于加工中心类的数字控制机床，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，但传动结构要求更简单，在精度、刚度、抗震性等方 面要求更高，而且其传动和变速系统更便于实现自动化扩展。将与加工零件有关的信息:程序编制一构机机构构编程阶段根据加工工艺，并填写程序单。准备信息载体根据已编好的程序切 将全部加工信息传给数控 统。4）加工阶段当执行程

  5、序时，机液数控系统件夹紧NC开将加项目序语句译码、运算，转换成驱动各运动部件 的动作指令，在系统的统一协调下驱动各运动部件的适时运动，自动完成对工件的加工。2)述）3）” 工件与刀具相对运动轨迹的尺寸参数进给执行部1信息件的进给尺寸系统能识别的语言编写数控加项目序对加工工艺过程的描切削加工的工 切系统深度等）度盘等）上，通过信息载体 扌空加工机床与计算机联网时，可直接将信息载入数控系参信各种辅助操作 主运动变速、刀具变换、冷却润滑主 进辅 运给助 动运动 机动作总的说来，数字控制机床就是将与加工零件有关的信息，用规定的文字、数字和符号组成 的代码，按一定的格式编写成加项目序单，将加项目序通

  6、过控制介质输入到数控装置中， 由数控装置经过分析处理后，发出各种与加项目序相对应的信号和指令控制机床进行自动 加工。RS-232端具有 DB9针式DTE ）和DB9孔式DCE）两种接口可 供选择。用户在订购时，根据自身的需求选择 RS-232串口类型。金坛四海电机 步进电机及驱动器）j 6DB9母头（孔型）图 RS-232 接口形状OPTO拔位开关 设剜目颐1配电用断路器，漏电斷路器邑磁接堆器n al电抗器1指令序列粒人讎岀电缆找讹计算机程序輸人电缆线Ktpcm编码雜用电缆线.电源配线外部再牛电阻用连搖幾图0L

  7、工控制电源配线.电机用动力电艇纯是对两个或两个以上的坐标轴一起进行控制（二轴、二轴半、三轴、四轴、五轴联动 ，它不仅要控制机床移动部件的起勲伺终点坐及驱动器连控实整个工艺流程的每一点的 速度、方向和位移量，即要控制加工的轨迹，加工出要求的轮廓。运动轨迹是任意斜率的直线、圆弧、螺旋线等。这类机床的数控装置的功能是最齐全的，可以有效的进行两坐标甚至多 坐标联动的控制，也可以有效的进行点位和直线控制。除了少数专用的数控机床，如数控钻床、冲床等以外，现代的数控机床都具有轮廓控 制功能。三、按控制方式分类： 其实就是按有无反馈及反馈的位置来分： 1） 开环数字控制机床 Open Loop Contr

  8、ol ）指 不带反馈 的控制管理系统，系统内没有位置反馈元件，一般会用步进电机作为执行机 构。输入的数据经过数控系统的运算，发出指令脉冲，通过环形分配器和驱动电路，使步 进电机转过一个步距角，再经过传动机构带动工作台移动一个脉冲当量的距离。移动部件 的移动速度和位移由输入脉冲的频率和脉冲个数决定的。2 半闭环数字控制机床 （Semi-closed Loop Control在驱动电机端部 或在 传动丝杠端部 安装角位移检测装置 光电编码器或感应同步器）， 通过检验测试电机或丝杠的转角 间接 测量执行部件的实际位置或位移，然后反馈到数控系统 中。获得比开环系统更高的精度，但它的位移精度

  9、比闭环系统的要低，与闭环系统相比， 易于实现系统的稳定性。现在大多数数控机床都广泛采用这种半闭环进给伺服系统。惯性 较大的机床移动部件不包括在检验测试范围内。3 闭环数字控制机床 （Closed Loop Control在机床 移动部件 上直接接有检测装置，将测得的结果 直接 反馈到数控系统中。实际上 是将位移指令值与位置检测装置测得的实际位置反馈信号，实时作比较，根据其差值进 行控制，使移动部件按照实际的要求运动，最终实现精确定位。具体的讲解见第四章伺服系统四、数字控制机床的应用场景范围数控车床：包括主轴、溜板、刀架等。数控系统包括显示器、控制面板、强电控制等。数控车床 一般具有两轴联动功

  10、能， Z 轴是与主轴平行方向的运动轴， X 轴是在水平面内与主轴垂直方 向的运动轴。远离工件方向为轴的正向。另外在最新的车铣加工中心，还增加了一个 C 轴，可用于工件的分度功能，在刀架中安放铣刀，对工件进行铣加工。刀具超过 12 把称为 加工中心。数控车床主要用来加工轴类零件的内外圆柱面，圆锥面、螺纹表面、成形回转 体面等。对于盘类零件能够直接进行钻孔、扩孔、绞孔、镗孔等。机床还能够实现车端面、切 槽、倒角等加工。数控铣床： 适于加工三维复杂曲面，在汽车、航空航天、模具等行业被广泛采用。可分为数控立式铣 床、数控卧式铣床、数控仿形铣床等。加工中心：一般认为带有自动刀具交换装置 ATC ）的

  11、数控镗铣床，称为加工中心。能够直接进行铣、镗、 钻、扩、铰、攻丝等 多种工序 加工。不能包括磨削功能，因为微细的磨粒可能进入机床导 轨，从而破坏机床的精度。而磨床上有特殊的保护的方法。加工中心可分为立式加工中心、 卧式加工中心。立式的主轴是垂直方向的，卧式的主轴是水平方向的。数控钻床： 分为立式钻床和卧式钻床。主要完成钻孔、攻丝功能，同时也能够实现简单的铣削功能。 刀库可以存放多种刀具。数控磨床： 用在高硬度、高精度加工表面。平面磨床、内圆磨床、轮廓磨床等。随着自动砂轮补偿技 术、自动砂轮修整技术和 磨削固定循环技术的发展 ，数控磨床的功能越来越强。 数控电火花成形机床： EDM Machine) 特种加工方法，利用两个不同极性的电极在绝缘体中产生放电现象，去除材料进而完成加 工，适用于形状复杂的模具、难加工材料。数控线切割机床： 原理与电火花成形机床一样，就是电极是电机丝，加工液一般是去离子水。复习题1-1. 数字控制机床的定义？加工原理？1-2. 数字控制机床对刀具和夹具有什么要求？1-3. 数字控制机床由哪些部分所组成？各组成部分有啥作业？1-4. 数字控制机床按工艺方法分类有哪几种？1-5. 什么是开环、闭环、半闭环控制管理系统？区别如何？1-6. 什么是脉冲当量？1-7. FMS FMC CIMS的概念，及基本组成部分？申明：所有资料为本人收集整理，仅限个人学习使用，勿做商业用 途。

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