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1、（数控加工）数控机床的组成及基本工作原理12数控机床的组成及基本工作原理壹、数控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，仍能够通过手动方式(MDI方式)；5) DNC网络通讯、RS232串口通讯。3、CNC单元CNC单元是数控机床的核心，C
2、NC单元由信息的输入、处理和输出三个部分组成。CNC单元接受数字化信息，经过数控装置的控制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。其它的仍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，且和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
3、电机来说，每壹个脉冲信号使电机转过壹个角度，进而带动机床移动部件移动壹个微小距离。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取决于伺服系统。如三轴联动的机床就有三套驱动系统。脉冲当量：每壹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、数控机床执行机构(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，计算实际位置和指令位置之间的偏差，且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、闭环俩种系统。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控机床，仍有存放刀具的刀库、交换刀具的机械手等部件，数控机床机械部件的组成和普通机床相似，但传动结构要求更为简单，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。置检测装置伺服驱动及位电控制装置辅助控制及强二、工作步骤（合上书，闭眼想1分钟）在数控机床上加工零件要经过以下的步骤：（1)准备阶段：根据加工零件的图纸，
5、确定有关加工数据（刀具轨迹坐标点、加工的切削用量、刀具尺寸信息等）。根据工艺方案、选用的夹具、刀具的类型等选择有关其他辅助信息。将和加工零件有关的信息：（2）编程阶段根据加工工艺信息，用机床数控系统能识别的语言编写数控加工程序（对加工工艺过程的描述），且填写程序单。（3）准备信息载体根据已编好的程序单，将程序存放在信息载体（穿孔带、磁带、磁盘等）上，通过信息载体将全部加工信息传给数控系统。若数控加工机床和计算机联网时，可直接将信息载入数控系统。（4）加工阶段当执行程序时，机床数控系统（CNC）将加工程序语句译码、运算，转换成驱动各运动部件的动作指令，在系统的统壹协调下驱动各运动部件的适时运动，
6、自动完成对工件的加工。总的说来，数控机床就是将和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，按壹定的格式编写成加工程序单，将加工程序通过控制介质输入到数控装置中，由数控装置经过分析处理后，发出各种和加工程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）俩种接口可供选择。用户在订购时，根据需要选择RS-232串口类型。http:/金坛四海电机（步进电机及驱动器）130BYG永磁感应子式步进电机图 驱动器接线实物图图 伺服电机及驱动器实物图13数控机床的分类及应用范围数控机床的品种很多，根据其控制原理、功能和组成，能够从几个不同的角
7、度进行分类：壹、按工艺用途分类：数控机床是从普通机床的基础上发展起来的，各种类型的数控机床基本上起源于同类型的普通机床，按工艺用途分为：1)数控车床（NCLathe）2)数控铣床（NCMillingMachine）3)加工中心（MachineCenter）4)数控钻床（NCDrillingMachine）5)数控镗床（NCBoringMachine）6)数控平面磨床（NCSurfaceGrindingMachine）7)数控外圆磨床（NCExternalGrindingMachine）8)数控轮廓磨床（NCContourGrindingMachine）9)数控坐标磨床（NCJigGrindin
8、gMachine）10)数控工具磨床（NCToolGrindingMachine）11)数控电火花加工机床（NCDiesinkingElectricDischargeMachine）（NCEDMMachine）12)数控线切割机床（NCWireElectricDischargeMachine）13)数控激光加工机床（NCLaserBeamMachine）14)数控工具磨床（NCPunchingMachineorPunchingPress）15)数控超声波加工机床（NCUltrasonicMachine）16)数控齿轮加工机床（NCGearHollingMachine）仍有数控等离子切割机，数控
9、火焰切割机、数控折弯机、数控弯管机、数控水切割机等等。二、按运动方式分类：1)点位控制系统（PositioningControl）只控制刀具从壹点移到另壹点的位置，而在移动过程中不进行切削加工，如坐标镗床、钻床和冲床等。要求坐标位置有较高的定位精度，为提高生产效率，采用机床设定的最高进给速度进行定位运动，在接近定位点前要进行分级或连续降速，以便低速趋近终点，从而减少运动部件的惯性过冲和因此引起的定位误差。在定位移动过程中不进行切削加工，因此对运动轨迹没有任何要求。2)直线控制系统（StraightLineControl）直线控制系统是控制刀具或基础工作台以壹定速度，沿平行于某壹坐标轴方向，由壹
10、个位置到另壹位置的精确移动。也称点位直线移动控制系统。3)轮廓控制系统（ContourControl）(又称连续控制或多坐标联动控制)是对俩个或俩个之上的坐标轴同时进行控制(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点和终点坐标，而且要控制整个加工过程的每壹点的速度、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，能够进行俩坐标甚至多坐标联动的控制，也能够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：实际上是按有无
11、反馈及反馈的位置来分：1) 开环数控机床（OpenLoopControl）指不带反馈的控制系统，系统内没有位置反馈元件，通常采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，使步进电机转过壹个步距角，再经过传动机构带动工作台移动壹个脉冲当量的距离。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)半闭环数控机床(Semi-closedLoopControl)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），通过检测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，
12、但它的位移精度比闭环系统的要低，和闭环系统相比，易于实现系统的稳定性。当下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测范围内。3)闭环数控机床(ClosedLoopControl)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和位置检测装置测得的实际位置反馈信号，实时进行比较，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、数控机床的应用范围数控车床：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。数控车床壹般具有俩轴联动功能，Z轴是和主轴平行方向
13、的运动轴，X轴是在水平面内和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，仍增加了壹个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。对于盘类零件能够进行钻孔、扩孔、绞孔、镗孔等。机床仍能够完成车端面、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：壹般认为带有自动刀具交换装置（ATC）的数控镗铣床，称为加工中心。能够进行铣、镗、钻、扩、铰、攻丝等多
14、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措施。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，同时也能够完成简单的铣削功能。刀库能够存放多种刀具。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：（EDMMachine）特种加工方法，利用俩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：原理和电火花成形机床壹样，就是电极是电机丝，加工液壹般是去离子水。复习题1-1. 数控机床的定义？加工原理？1-2. 数控机床对刀具和夹具有什么要求？1-3. 数控机床由哪些部分组成？各组成部分有什么作用？1-4. 数控机床按工艺方法分类有哪几种？
