数控机床的组成及基本工作原理gfms.docx

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1、12数数控机床床的组成成及基本本工作原原理一、数控控机床组组成 数控机机床由：程序、输输人/输出装装置、CCNC单单元、伺伺服系统统、位置置反馈系系统、机机床本体体组成。1、程序序的存储储介质，又又称程序序载体1) 穿孔纸带带（过时时、淘汰汰）；2) 盒式磁带带（过时时、淘汰汰）；3) 软盘、磁磁盘、UU盘；4) 通信。2、输人人/输出装置置1) 对于穿孔孔纸带，配配用光电电阅读机机；（过过时、淘淘汰）；2) 对于盒式式磁带，配配用录放放机；（过过时、淘淘汰）；3) 对于软磁磁盘，配配用软盘盘驱动器器和驱动动卡；4) 现代数控控机床，还还可以通通过手动动方式(MDII方式)；5) DNC网网络

2、通讯讯、RSS2322串口通通讯。3、CNNC单元元CNC单单元是数数控机床床的核心心，CNNC单元元由信息息的输入入、处理理和输出出三个部部分组成成。CNC单单元接受受数字化化信息，经经过数控控装置的的控制软软件和逻逻辑电路路进行译译码、插插补、逻逻辑处理理后，将将各种指指令信息息输出给给伺服系系统，伺伺服系统统驱动执执行部件件作进给给运动。其其它的还还有主运运动部件件的变速速、换向向和启停停信号；选择和和交换刀刀具的刀刀具指令令信号，冷冷却、润润滑的启启停、工工件和机机床部件件松开、夹夹紧、分分度台转转位等辅辅助指令令信号等等。准备功能能：G000,GG01,G022,G003,辅助功能能

3、：M003，MM04刀具、进进给速度度、主轴轴：T，FF，S4、伺服服系统 由驱动动器、驱驱动电机机组成，并并与机床床上的执执行部件件和机械械传动部部件组成成数控机机床的进进给系统统。它的的作用是是把来自自数控装装置的脉脉冲信号号转换成成机床移移动部件件的运动动。对于步步进电机机来说，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。脉冲当量量：每一个个脉冲信信号使机机床移动动部件移移动的位位移量。常常用的脉脉冲当量量为0.0011mm/脉冲。5、位置置反馈系

4、系统（检检测反馈馈系统）伺服电动动机的转转角位移移的反馈馈、数控控机床执执行机构构(工作台台)的位移移反馈。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）反馈装置置把检测测结果转转化为电电信号反反馈给数数控装置置，通过过比较，计计算实际际位置与与指令位位置之间间的偏差差，并发发出偏差差指令控控制执行行部件的的进给运运动。反馈系统统包括半半闭环、闭闭环两种种系统。6、机床床的机械械部件1) 主运动部部件2) 进给部件件（工作作台、刀刀架）3) 基础支承承件（床床身、立立柱等）4) 辅助部分分，如液液压、气气动、冷冷却和润润滑部分分等5)

5、储备刀具具的刀库库，自动动换刀装装置(AATC)对于加工工中心类类的数控控机床，还还有存放放刀具的的刀库、交交换刀具具的机械械手等部部件，数数控机床床机械部部件的组组成与普普通机床床相似，但但传动结结构要求求更为简简单，在在精度、刚刚度、抗抗震性等等方面要要求更高高，而且且其传动动和变速速系统更更便于实实现自动动化扩展展。置检测装置伺服驱动及位 数 控 装 置 CNC机 床 主 进 辅运 给 助动 运 动机 动 作构 机 机 构 构输入装置程序编制电控制装置辅助控制及强图1-1 数控机床的组成二、工作作步骤（合合上书，闭闭眼想11分钟）在数控机机床上加加工零件件要经过过以下的的步骤：（1)准准

6、备阶段段：根据加工工零件的的图纸，确确定有关关加工数数据（刀刀具轨迹迹坐标点点、加工工的切削削用量、刀刀具尺寸寸信息等等）。根根据工艺艺方案、选选用的夹夹具、刀刀具的类类型等选选择有关关其他辅辅助信息息。将与加加工零件件有关的的信息：工件与刀具相对运动轨迹的尺寸参数（进给执行部件的进给尺寸）切削加工的工艺参数（主运动和进给运动的速度、切削深度等）各种辅助操作（主运动变速、刀具变换、冷却润滑液启停、工件夹紧松开）（2）编编程阶段段根据据加工工工艺信息息，用机机床数控控系统能能识别的的语言编编写数控控加工程程序（对对加工工工艺过程程的描述述），并并填写程程序单。（3）准准备信息息载体根据据已编好好

7、的程序序单，将将程序存存放在信信息载体体（穿孔孔带、磁磁带、磁磁盘等）上上，通过过信息载载体将全全部加工工信息传传给数控控系统。若若数控加加工机床床与计算算机联网网时，可可直接将将信息载载入数控控系统。（4）加加工阶段段当执执行程序序时，机机床数控控系统（CCNC）将将加工程程序语句句译码、运运算，转转换成驱驱动各运运动部件件的动作作指令，在在系统的的统一协协调下驱驱动各运运动部件件的适时时运动，自自动完成成对工件件的加工工。总的说来来，数控控机床就就是将与与加工零零件有关关的信息息，用规规定的文文字、数数字和符符号组成成的代码码，按一一定的格格式编写写成加工工程序单单，将加加工程序序通过控控

8、制介质质输入到到数控装装置中，由由数控装装置经过过分析处处理后，发发出各种种与加工工程序相相对应的的信号和和指令控控制机床床进行自自动加工工。RS-2232端端具有DDB9针针式（DDTE）和和DB99孔式（DDCE）两两种接口口可供选选择。用用户在订订购时，根据需要选择RS-232串口类型。图 RS-232接口形状图 RS-232实物htttp:/wwww.sihhaiddj.ccom 金坛坛四海电电机（步步进电机机及驱动动器）图 步进电机驱动器130BYG永磁感应子式步进电机图 驱动器接线实物图图 步进电机驱动器连接示意图图 伺服电机及驱动器实物图图 伺服电机及驱动器连接实物图13 数控控

9、机床的的分类及及应用范范围数控机床床的品种种很多，根根据其控控制原理理、功能能和组成成，可以以从几个个不同的的角度进进行分类类：一、按工工艺用途途分类：数控机床床是从普普通机床床的基础础上发展展起来的的，各种种类型的的数控机机床基本本上起源源于同类类型的普普通机床床，按工工艺用途途分为：1)数控控车床（NNC LLathhe）2)数控控铣床（NNC MMilllingg Maachiine）3)加工工中心（MMachhinee Ceenteer）4)数控控钻床（NNC DDrilllinng MMachhinee）5)数控控镗床（NNC BBoriing Macchinne）6)数控控平面磨磨

10、床（NNC SSurffacee Grrinddingg Maachiine）7)数控控外圆磨磨床（NNC EExteernaal GGrinndinng MMachhinee）8)数控控轮廓磨磨床（NC Conntouur GGrinndinngMaachiine）9)数控控坐标磨磨床（NNC JJig Griindiing Macchinne）10)数数控工具具磨床（NNC TTooll Grrinddingg Maachiine）11)数数控电火火花加工工机床（NNC DDiessinkkingg Ellecttricc Diischhargge MMachhinee）（NNC EEDM

11、 Macchinne）12)数数控线切切割机床床（NCC Wiire Eleectrric Disschaargee Maachiine）13)数数控激光光加工机机床（NNC LLaseer BBeamm Maachiine）14)数数控工具具磨床（NNC PPuncchinng MMachhinee orr Puunchhingg Prresss）15)数数控超声声波加工工机床（NNC UUltrrasoonicc Maachiine）16)数数控齿轮轮加工机机床 （NNC GGearr Hoolliing Macchinne）还有数控控等离子子切割机机，数控控火焰切切割机、数数控折弯弯机、

12、数数控弯管管机、数数控水切割机机等等。二、按运运动方式式分类：1)点点位控制制系统 （Poosittionningg Coontrrol）只控制刀刀具从一一点移到到另一点点的位置置，而在在移动过过程中不不进行切切削加工工，如坐坐标镗床床、钻床床和冲床床等。要要求坐标标位置有有较高的的定位精精度，为为提高生生产效率率，采用用机床设设定的最最高进给给速度进进行定位位运动，在在接近定定位点前前要进行行分级或或连续降降速，以以便低速速趋近终终点，从从而减少少运动部部件的惯惯性过冲冲和因此此引起的的定位误误差。在在定位移移动过程程中不进进行切削削加工，因因此对运运动轨迹迹没有任任何要求求。2)直线线控制

13、系系统 （SStraaighhtLLinee Coontrrol）直线控制制系统是是控制刀刀具或基基础工作作台以一一定速度度，沿平平行于某某一坐标标轴方向向，由一一个位置置到另一一位置的的精确移移动。也也称点位位直线移移动控制制系统。3)轮轮廓控制制系统 （Coontoour Conntrool）(又称连连续控制制或多坐坐标联动动控制)是对两个个或两个个以上的的坐标轴轴同时进进行控制制(二轴轴、二轴轴半、三三轴、四四轴、五五轴联动动)，它它不仅要要控制机机床移动动部件的的起点和和终点坐坐标，而而且要控控制整个个加工过过程的每每一点的的速度、方方向和位位移量，即即要控制制加工的的轨迹，加加工出要

14、要求的轮轮廓。运运动轨迹迹是任意意斜率的的直线、圆圆弧、螺螺旋线等等。这类类机床的的数控装装置的功功能是最最齐全的的，能够够进行两两坐标甚甚至多坐坐标联动动的控制制，也能能够进行行点位和和直线控控制。除了少数数专用的的数控机机床，如如数控钻钻床、冲冲床等以以外，现现代的数数控机床床都具有有轮廓控控制功能能。三、按控控制方式式分类：实际上是是按有无无反馈及及反馈的的位置来来分：1) 开环数控控机床（OOpenn Looop Conntrool）指不带反反馈的控控制系统统，系统统内没有有位置反反馈元件件，通常常采用步步进电机机作为执执行机构构。输入入的数据据经过数数控系统统的运算算，发出出指令脉脉

15、冲，通通过环形形分配器器和驱动动电路，使使步进电电机转过过一个步步距角，再再经过传传动机构构带动工工作台移移动一个个脉冲当当量的距距离。移移动部件件的移动动速度和和位移由由输入脉脉冲的频频率和脉脉冲个数数决定的的。2) 半半闭环数数控机床床(Seemi-cloosedd Looop Conntrool)在驱动电电机端部部或在传动动丝杠端端部安装装角位移检测装装置（光光电编码码器或感感应同步步器），通过检检测电机机或丝杠杠的转角角间接测量量执行部部件的实实际位置置或位移移，然后后反馈到到数控系系统中。获得比开环系系统更高高的精度度，但它它的位移移精度比比闭环系系统的要要低，与与闭环系系统相比比，

16、易于于实现系系统的稳稳定性。现现在大多多数数控控机床都都广泛采采用这种种半闭环环进给伺伺服系统统。惯性性较大的的机床移移动部件件不包括括在检测测范围内内。3) 闭闭环数控控机床(Cloosedd Looop Conntrool)在机床移移动部件件上直接接有有检测装装置，将将测得的的结果直直接反馈馈到数控控系统中中。实际际上是将将位移指指令值与与位置检检测装置置测得的的实际位位置反馈馈信号，实实时进行行比较，根根据其差差值进行行控制，使使移动部部件按照照实际的的要求运运动，最最终实现现精确定定位。 具体的的讲解见见第四章章伺服系系统四、数控控机床的的应用范范围数控车床床：包括主轴轴、溜板板、刀架

17、架等。数数控系统统包括显显示器、控控制面板板、强电电控制等等。数控控车床一一般具有有两轴联联动功能能，Z轴轴是与主主轴平行行方向的的运动轴轴，X轴轴是在水水平面内内与主轴轴垂直方方向的运运动轴。远远离工件件方向为为轴的正正向。另另外在最最新的车车铣加工工中心，还还增加了了一个CC轴，可可用于工工件的分分度功能能，在刀刀架中安安放铣刀刀，对工工件进行行铣加工工。刀具具超过112把称称为加工工中心。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。对于盘类零件可以进行钻孔、扩孔、绞孔、镗孔等。机床还可以完成车端面、切槽、倒角等加工。数控铣床床：适于加工工三维复复杂曲面面，

18、在汽汽车、航航空航天天、模具具等行业业被广泛泛采用。可可分为数数控立式式铣床、数数控卧式式铣床、数数控仿形形铣床等等。加工中心心：一般认为为带有自自动刀具具交换装装置（AATC）的的数控镗镗铣床，称称为加工工中心。可以进行铣、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。数控钻床床：分为立式式钻床和和卧式钻钻床。主主要完成成钻孔、攻攻丝功能能，同时时也可以以完成简简单的铣铣削功能能。刀库库可以存存放多种种刀具。数控磨床床

19、：用在高硬硬度、高高精度加加工表面面。平面面磨床、内内圆磨床床、轮廓廓磨床等等。随着着自动砂砂轮补偿偿技术、自自动砂轮轮修整技技术和磨磨削固定定循环技技术的发发展，数数控磨床床的功能能越来越越强。数控电火火花成形形机床：（EDDM MMachhinee）特种加工工方法，利利用两个个不同极极性的电电极在绝绝缘体中中产生放放电现象象，去除除材料进进而完成成加工，适适用于形形状复杂杂的模具具、难加加工材料料。数控线切切割机床床：原理与电电火花成成形机床床一样，就就是电极极是电机机丝，加加工液一一般是去去离子水水。复 习 题1-1. 数控机床床的定义义？加工原原理？1-2. 数控机床床对刀具具和夹具具有什么么要求？1-3. 数控机床床由哪些些部分组组成？各各组成部部分有什什么作用用？1-4. 数控机床床按工艺艺方法分分类有哪哪几种？1-5. 什么是开开环、闭闭环、半半闭环控控制系统统？区别如如何？1-6. 什么是脉脉冲当量量？1-7. FMS、FFMC、CCIMSS的概念念，及基基本组成成部分？