数控机床装调维修工(中级)课件-课题一：数控机床的基本知识.pptx

1、第一单元 基础单元 课题一 数控机床认识 一、训练目标：一、训练目标：能够对数控机床的结构和分类有所了解 二、训练内容：二、训练内容：1）了解数控机床的结构特点 2）了解数控机床的常见的分类 三、材料及工具准备：三、材料及工具准备：各种常见的数控机床四、操作步骤：四、操作步骤：数控机床结构特点:数控机床是采用了数控技术的机床，即它是用数字信号控制机床运动及其加工过程的。数控机床是一种典型的机电一体化产品，能实现机械加工的高速度、高精度和高度自动化，代表了机床发展的方向。根据国际信息处理联合会(International Federation of Information Processing,

2、IFIP)第五技术委员会给出的定义:数控机床(Numerical Controlled Machine Tool)是一个装有程序控制系统的机床，该系统能够逻辑地处理具有使用号码或其它符号编码指令规定的程序。计算机数控机床，即CNC(Computer Numerical Control)机床主要由数控装置、伺服驱动装置、测量反馈装置，辅助装置和机床本体等五大部分如图1-1-1所示 其中数控系统，实现对机床主机的加工控。目前采用计算机数控系统(即CNC)。下面简要介绍各部分的功能。一）、数控机床常见的结构：1、数控装置数控装置是数控系统的核心，是由硬件和软件两大部分组成。它接受从机床输入装置(软磁

3、盘、硬磁盘、纸带阅读机、磁带机等)输入的控制信号代码，经过输入、缓存、译码、寄存运算、存储等转变成控制指令实现直接或通过可编程逻辑控制器(PLC)对伺服驱动系统的控制2、伺服驱动装置伺服驱动装置是数控装置与机床主机之间的联接环节，它接受数控装置插补生成的进给脉冲信号，经过放大驱动机床主机的执行机构，实现机床运动。伺服驱动装置包括主轴驱动单元(主要控制主轴的速度和方向)、进给驱动单元(主要是进给系统的速度控制和位置控制)、电主轴等。目前常用的有直流伺服电机和交流伺服电机，且交流伺服电机正逐渐取代直流伺服及电机 3、测量反馈装置 测量反馈装置是通过现代化的测量元件:脉冲编码器、旋转变压器、感应同步

4、器、光栅尺、磁尺和激光等，将执行元件(如电机、刀架等)或工作台等的速度相位移检测出来，经过相应的电路将所测得信号反馈回数控装置，构成半闭环或闭环系统，补偿执行机构的运动误差，以达到提高运动精度的目的。4、辅助装置 它是介于数控装置和机床机械、液压部件之间的控制部件。其主要包括刀库，冷却、润滑，工件和机床部件的松开、夹紧，工作台转位，排屑等辅助装置 5、机床本体 机床本体是数控机床的主体，由基础件(如床身)、底座和运动件(如工作台、床鞍、主轴箱等)组成。它不仅要实现由数控装置控制的各种运动，而且还要承受包括切削力在内的各种力，因此机床本体必须保证有良好的几何精度、足够的刚度、小的热变形、低的摩擦

5、阻力，才能有效地保证数控机床的加工精度 二）、数控机床的特点 1、应用了高性能主轴部件及传动系统，同时主轴得到了简化 2、机械结构具有较高刚度和耐磨性，热变形小 3、更多地采用高效传动部件，如滚珠丝杠、静压导轨、滚动导轨等 三）、数控机床的分类：1）数控机床按机床的运动轨迹分类 1、点位控制数控机床 点位控制系统只控制机床移动部件的终点位置，而不管移动所走的轨迹，运动过程中不进行任何加工，数控钻床，数控镗床，数控冲床和数控测量机等的数控系统都属于点位控制系统 2、直线切削数控机床 直线切削数控机床，控制刀具或工作台以适当的速度按平行于坐标轴的方向直线移动，并可对工件进行切削，或者控制两个坐标轴

6、以同样的速度运行，沿450斜线进行切削加工，但不能按任意斜率进行切削，简易数控车床的数控系统就属于直线切削控制系统，可用于台阶轴加工，直线控制的数控铣床，有三个坐标轴则可用于平面铣削加工 3、连续切削数控机床 连续切削数控机床又称轮廓控制机床，它可控制几个进给轴同时谐调运动，使工件相对于刀具按程序规定的轨迹和速度运动，在运动过程中进行连续切削加工，能加工曲面，凸轮，锥度等复杂形状的零件。如数控车床，数控铣床，加工中心等用于加工曲线和曲面零件的机床。2）、数控机床按进给伺服系统的类型分类的方法 开环数控系统一般以功率步进电机作为伺服驱动单元，当数控系统要某一坐标轴运动一个单位长度时，向该轴伺服电

7、路输出一个进给脉冲，经环形分配和功率放大后，驱动步进电动机转动一个步距，再经减速齿轮带动丝杠旋转，并通过丝杠螺母副传动，带动丝杠旋转，工作台移动一个单位长度，这个单位长度通常称为脉冲当量，工作台的移动量与进给脉冲的数量成正比。这种系统没有位置测量装置，信号是单向的，系统稳定性好，这种开环系统无位置反馈，其主要精度取决于进给驱动系统和机械传动机构的性能和精度，对高精度的数控机床往往不能满足要求，但这类系统具有结构简单，工作稳定，维修简单，价格低廉等优点。在精度和速度要求不高，驱动力矩不大的场合得到较多应用，一般用于经济型数控机床 2、半闭环数控机床 采用装在丝杠上或伺服电机上的角位移测量元件，间

8、接地测量工作台的移动量，半闭环是将电机轴或丝杠的转动量与数控装置的命令相比较，而另一部分：丝杠螺母一工作台的移动量不受闭环控制，故称半闭环 3、全闭环数控机床 全闭环数控机床直接对运动部件的实际位置进行检测，采用的是直线位移测量元件，如光栅尺。从理论上讲，全闭环数控机床可以消除整个驱动和传动环节的误差，间隙和失动量。闭环伺服系统的精度取决于测量元件的精度，具有很高的位置控制精度。但实际上位置环内的许多机械传动环节的摩擦特性，刚性和间隙都是非线性的，故很容易造成系统的不稳定，影响系统的精度，使闭环系统的设计，安装和调试都相当困难。这类机床精度要求很高，如：数控镗铣床，超精车床，超精磨床以及较大型

9、的数控机床等 3）、数控机床按加工方式分为类 1、金属切削类数控机床；如数控车、铣、刨、磨、镗、钻床加工中心等。2、金属成型类数控机床；如数控冲压机、折弯机等。3、数控特种加工机床；如线切割，电火花、激光加工、液体切割等。常见的数控机床如图所示：六、相关知识六、相关知识 数控(Numerical Control,简称NC)，国标GB8129-87中对其定义如下：用数字化信号对机床运动及其加工过程进行控制的一种方法。数控机床是一种的、高效率的自动化加工机床。数控机床起源于美国。1952年麻省理工学院(MIT)研制出世界上第一台三坐标数控铣床。我国于50年代末期开始研制数控机床。60年代中期生产晶

10、体管数控系统。70年代初开始生产和使用小规模集成电路数控系统。80年代初从日本引进了FANUC3、5、6、7数控系统以及直流伺服电机、主轴电机、可编程控制器制造技术。此后，还引进了美国通用电器公司(GE)的MTC-1数控系统及交流伺服系统，美国BENDIX公司的DYNAPATH LTD-10数控系统，德国西门子公司(SIEMENS)的V5系列可控硅调速装置。大大提高了数控系统的可靠性和稳定性。在此基础上，我国自行开发出BS03经济型数控系统和BS04全功能数控系统等一系列三、四、五轴联动的数控系统。使我国数控机床的生产水平进入了国际较先进的水平。在数控机床上加工零件时，首先根据零件的加工图纸确定零件的加工工艺、工艺参数和刀具位移数据，再按数控系统的指令格式编写数控加工程序，可在机床操作面板上输入加工程序或在计算机上输入程序再利用通讯软件传输给数控系统，在数控系统内控制软件的支持下，对程序进行处理和计算，给伺服系统发出相应得信号，控制机床按所要求的轨迹运动，完成对零件的加工。数控机床的工作原理如图所示。目前数控机床的发展方向是并联式数控机床，并联机床采用一种全新原理、全新结构的数控机床采用六支撑、浮动高速主轴（主轴转速3万转/分，移动速度高达30米/分）。其独特的六支撑浮动主轴结构能满足快速切削的要求。