數(shù)控機(jī)床的組成和分類

*1第一節(jié)

機(jī)床數(shù)控技術(shù)的基本概念第二節(jié)

數(shù)控機(jī)床的組成和分類第三節(jié)

數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)及適用范圍*2

數(shù)控車床*3數(shù)空機(jī)床的組成*4數(shù)控銑床*5

*6加工中心*7

*8加工中心*9

*10車床的內(nèi)部結(jié)構(gòu)*11*12操作面板*13伺服驅(qū)動(dòng)器*14第一節(jié)節(jié)機(jī)機(jī)床數(shù)數(shù)控技技術(shù)的的基本本概念念一概概述數(shù)控技技術(shù)是是解決機(jī)機(jī)械加加工問問題的的計(jì)算算機(jī)控控制技術(shù)。數(shù)字控控制(簡(jiǎn)稱數(shù)數(shù)控NumericalControl)：以數(shù)字字指令令方式式控制制機(jī)床床各部部件的的相對(duì)對(duì)運(yùn)動(dòng)動(dòng)和動(dòng)動(dòng)作。。數(shù)控機(jī)機(jī)床：：采用計(jì)計(jì)算機(jī)機(jī)控制制加工工運(yùn)動(dòng)動(dòng)的機(jī)機(jī)床。。數(shù)控系系統(tǒng)組組成：：數(shù)控控裝置置、可可編程程序控控制器器主軸軸驅(qū)動(dòng)動(dòng)及進(jìn)進(jìn)給裝裝置等等部分分。數(shù)控機(jī)機(jī)床是是機(jī)、、電、、液、、氣、、光高高度一一體化化的產(chǎn)產(chǎn)品。。數(shù)控加加工過過程如如下圖圖：*15數(shù)控加加工與與傳統(tǒng)統(tǒng)加工工比較較*16二、數(shù)數(shù)控機(jī)機(jī)床的的工作作流程程數(shù)控機(jī)機(jī)床根根據(jù)所所輸入入的數(shù)數(shù)控加加工程程序(NC程序)，控制制機(jī)床床部件件的運(yùn)運(yùn)動(dòng)形形成零零件加加工輪輪廓，，從而而滿足足零件件形狀狀的要要求。。機(jī)床的的數(shù)字字控制制是由由數(shù)控控系統(tǒng)統(tǒng)完成成的。工作流流程：：1.數(shù)控加加工程程序的的編制制零件加加工前前，首首先根根據(jù)被被加工工零件件圖樣樣所規(guī)規(guī)定的的零件件形狀狀、尺尺寸、、材料料及技技術(shù)要要求等等，確確定零零件的的工藝藝過程程、工工藝參參數(shù)、、幾何何參數(shù)數(shù)以及及切削削用量量等，，然后后根據(jù)據(jù)數(shù)控控機(jī)床床編程程手冊(cè)冊(cè)規(guī)定定的代代碼和和程序序格式式編寫寫零件件加工工程序序單。。早期的的數(shù)控控機(jī)床床還需需將零零件加加工程程序清清單由由穿孔孔機(jī)制制成穿穿孔帶帶以備備加工工零件件用。。較簡(jiǎn)單單的零零件，，采用用手工工編程程；形狀復(fù)復(fù)雜的的零件件，用用自動(dòng)動(dòng)編程程。2.輸入*17輸入的的任務(wù)務(wù)：把把零件件程序序、控控制參參數(shù)和和補(bǔ)償償數(shù)據(jù)據(jù)輸入入到數(shù)數(shù)控裝裝置中中去。。輸入的的方法法：因因輸入入設(shè)備備而異異，有有紙帶帶閱讀讀機(jī)輸輸入、、鍵盤盤輸入入、磁磁帶和和磁盤盤輸入入以及及通信信方式式輸入入。輸人工工作方方式：：(1)邊輸入入邊加加工，，即在在前一一個(gè)程程序段段加工工時(shí)，，輸入入后一一個(gè)程程序段段的內(nèi)內(nèi)容；；(2)一次性性地將將整個(gè)個(gè)零件件加工工程序序輸人人到數(shù)數(shù)控裝裝置的的內(nèi)部部存儲(chǔ)儲(chǔ)器中中，加加工時(shí)時(shí)再把把一個(gè)個(gè)個(gè)程程序段段從存存儲(chǔ)器器中調(diào)調(diào)用進(jìn)進(jìn)行處處理。。3.譯碼數(shù)控程程序包包含零零件輪輪廓信信息(如直線線、圓圓弧、、線段段的起起點(diǎn)和和終點(diǎn)點(diǎn)等)、加工工進(jìn)給給速度度(F代碼)等，加加工工工藝信信息和和其它它輸助助信息息(M、S、T代碼等等)。數(shù)控控程序序是一一種簡(jiǎn)簡(jiǎn)化的的代碼碼程序序，不不是計(jì)計(jì)算機(jī)機(jī)通用用語言言，即即不是是C、VB等。譯譯碼就就是按按照一一定的的對(duì)應(yīng)應(yīng)規(guī)則則將上上述信信息轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化成成計(jì)算算機(jī)能能夠識(shí)識(shí)別的的通用用數(shù)據(jù)據(jù)形式式，并并按一一定的的數(shù)據(jù)據(jù)格式式存放放在指指定的的內(nèi)存存專用用區(qū)域域。在譯碼碼過程程中對(duì)對(duì)程序序段還還要進(jìn)進(jìn)行語語法檢檢查，，有錯(cuò)錯(cuò)則立立即報(bào)報(bào)警。。4.刀具補(bǔ)補(bǔ)償零件加加工程程序通通常是是按零零件輪輪廓軌軌跡編編制的的。*18刀具補(bǔ)補(bǔ)償?shù)牡淖饔糜茫喊寻蚜慵喞壽E跡轉(zhuǎn)換換成刀刀具中中心軌軌跡運(yùn)運(yùn)動(dòng)，，加工工出所所要求求的零零件輪輪廓。。刀具補(bǔ)補(bǔ)償：：刀具具半徑徑補(bǔ)償償和刀刀具長(zhǎng)長(zhǎng)度補(bǔ)補(bǔ)償。。5.插補(bǔ)插補(bǔ)是是判斷斷位置置或選選擇進(jìn)進(jìn)給增增量的的計(jì)算算方法法。插補(bǔ)的的目的的是控控制加加工運(yùn)運(yùn)動(dòng)的的大小小和方方向，，使刀刀具運(yùn)運(yùn)動(dòng)軌軌跡近近似于于工件件零件件輪廓廓軌跡跡。插補(bǔ)的的作用用是根根據(jù)曲曲線方方程和和當(dāng)前前坐標(biāo)標(biāo)，計(jì)計(jì)算下下一點(diǎn)點(diǎn)坐標(biāo)標(biāo)，在在起、、終點(diǎn)點(diǎn)之間間進(jìn)行行“數(shù)數(shù)據(jù)點(diǎn)點(diǎn)的密密化””，計(jì)計(jì)算出出一系系列刀刀具軌軌跡坐坐標(biāo)點(diǎn)點(diǎn)。一一次插插補(bǔ)計(jì)計(jì)算，，形成成一個(gè)個(gè)個(gè)微微小的的進(jìn)給給直線線數(shù)據(jù)據(jù)段。。數(shù)控裝裝置根根據(jù)輸輸入零零件輪輪廓數(shù)數(shù)據(jù)，，通過過插補(bǔ)補(bǔ)計(jì)算算刀具具運(yùn)動(dòng)動(dòng)軌跡跡數(shù)據(jù)據(jù)，一一邊計(jì)計(jì)算一一邊根根據(jù)計(jì)計(jì)算結(jié)結(jié)果向向各坐坐標(biāo)軸軸發(fā)出出運(yùn)動(dòng)動(dòng)指令令，使使機(jī)床床在相相應(yīng)的的坐標(biāo)標(biāo)方向向上移移動(dòng)一一個(gè)單單位位位移量量，將將工件件加工工成所所需的的輪廓廓形狀狀。*196.位置控控制和和機(jī)床床加工工位置控控制是是以位位置為為控制制對(duì)象象的控控制。。插補(bǔ)補(bǔ)是一一種位位置控控制方方法，，以位位置為為唯一一的控控制目目標(biāo)，，不能能同時(shí)時(shí)控制制速度度、加加速度度，運(yùn)運(yùn)動(dòng)是是位置置誤差差的反反射，，缺乏乏統(tǒng)一一規(guī)劃劃，容容易產(chǎn)產(chǎn)生沖沖擊。。位置置控控制制的的任任務(wù)務(wù)是是在在每每個(gè)個(gè)采采樣樣周周期期內(nèi)內(nèi)，，將將插插補(bǔ)補(bǔ)計(jì)計(jì)算算出出的的指指令令位位置置與與實(shí)實(shí)際際反反饋饋位位置置相相比比較較，，用用其其差差值值去去驅(qū)驅(qū)動(dòng)動(dòng)伺伺服服電電動(dòng)動(dòng)機(jī)機(jī)，，電電動(dòng)動(dòng)機(jī)機(jī)使使機(jī)機(jī)床床的的運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)部部件件帶帶動(dòng)動(dòng)刀刀具具相相對(duì)對(duì)于于工工件件按按規(guī)規(guī)定定的的軌軌跡跡和和速速度度進(jìn)進(jìn)行行加加工工。。*20第二二節(jié)節(jié)數(shù)數(shù)控控機(jī)機(jī)床床的的組組成成和和分分類類一、、數(shù)數(shù)控控機(jī)機(jī)床床的的組組成成數(shù)控控機(jī)機(jī)床床是是以以計(jì)計(jì)算算機(jī)機(jī)數(shù)值值控控制制技技術(shù)術(shù)控控制制的的機(jī)機(jī)床床。一般般由由輸輸入入輸輸出出設(shè)設(shè)備備、、數(shù)數(shù)控控裝裝置置、、伺伺服服系系統(tǒng)統(tǒng)、、測(cè)測(cè)量量反反饋饋裝裝置置和和機(jī)機(jī)床床本本體體組組成成。。數(shù)控控機(jī)機(jī)床床的的組組成成框框圖圖*21數(shù)控控機(jī)機(jī)床床是是電電動(dòng)動(dòng)機(jī)機(jī)、、絲絲桿桿螺螺母母和和控控制制器器的的組組合合*22控制制器器組組合合*231．輸輸入入輸輸出出設(shè)設(shè)備備輸入入輸輸出出設(shè)設(shè)備備主主要要實(shí)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)程程序序編編制制、、程程序序和和數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)的的輸輸入入以以及及顯顯示示、、存存儲(chǔ)儲(chǔ)和和打打印印。。硬硬件件配配置置視視需需要要而而定定：：功功能能簡(jiǎn)簡(jiǎn)單單的的機(jī)機(jī)床床可可能能只只配配鍵鍵盤盤和和發(fā)發(fā)光光二二極極管管(LED)顯示示器器；；功功能能普普通通的的機(jī)機(jī)床床則則可可能能加加上上紙紙帶帶閱閱讀讀機(jī)機(jī)和和紙紙帶帶穿穿孔孔機(jī)機(jī)、、磁磁帶帶和和磁磁盤盤讀讀入入器器、、人人機(jī)機(jī)對(duì)對(duì)話話編編程程操操作作鍵鍵盤盤和和視視頻頻信信號(hào)號(hào)顯顯示示器器(CRT)；功能能較較高高的的可可能能還還包包含含有有一一套套自自動(dòng)動(dòng)編編程程機(jī)機(jī)或或計(jì)計(jì)算算機(jī)機(jī)輔輔助助設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)/計(jì)算算機(jī)機(jī)輔輔助助制制造造系系統(tǒng)統(tǒng)。。2．?dāng)?shù)數(shù)控控裝裝置置數(shù)控裝置是是數(shù)控機(jī)床床的核心。。將輸入程程序轉(zhuǎn)換為為輸出口線線上的電壓壓。它接受來自自輸入設(shè)備備的程序和和數(shù)據(jù)，并并按輸入信信息的要求求完成數(shù)值值計(jì)算、邏邏輯判斷和和輸入輸出出控制等功功能。數(shù)控裝置通通常是指一一臺(tái)專用計(jì)計(jì)算機(jī)或通通用計(jì)算機(jī)機(jī)與輸人輸輸出接口板板所組成的的控制裝置置。機(jī)床控制器器的主要作作用是實(shí)現(xiàn)現(xiàn)對(duì)機(jī)床輔輔助功能M、主軸轉(zhuǎn)速速功能S和刀具功能能T的控制。*24數(shù)控裝置的的主要功能能：(1)多坐標(biāo)控制制(多軸聯(lián)動(dòng))。(2)插補(bǔ)功能(直線、圓弧弧和其它插插補(bǔ))。(3)程序輸入、、編輯和修修改(人機(jī)對(duì)話、、手動(dòng)數(shù)據(jù)據(jù)輸入、上上位機(jī)通信信輸入)。(4)故障自診斷斷功能。(5)補(bǔ)償功能：：刀具半徑徑補(bǔ)償、刀刀具長(zhǎng)度補(bǔ)補(bǔ)償、傳動(dòng)動(dòng)間隙補(bǔ)償償、螺距距誤差補(bǔ)償償?shù)取?6)信息轉(zhuǎn)換功功能：EIA／ISO代碼轉(zhuǎn)換、、英制／米米制轉(zhuǎn)換、、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換換、絕對(duì)值值／增量值值轉(zhuǎn)化等。。(7)多種加工方方式：可實(shí)實(shí)現(xiàn)多種加加工方式循循環(huán)、重復(fù)復(fù)加工、凹凹凸模加工工和鏡像加加工等。(8)輔助功能：：也稱M功能，用來來規(guī)定主軸軸的起停和和轉(zhuǎn)向，切切削液的接接通和斷開開，刀具的的更換等(9)顯示功能：：用CRT或液晶屏顯顯示程序、、參數(shù)、各各種補(bǔ)償量量、坐標(biāo)位位置、故障障源以及及圖形等。。(10)通信和聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)功能3．伺服系統(tǒng)統(tǒng)*25伺服系統(tǒng)是是接受數(shù)控控裝置的指指令，驅(qū)動(dòng)動(dòng)機(jī)床執(zhí)行行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)部部件(如主軸驅(qū)動(dòng)動(dòng)、進(jìn)給驅(qū)驅(qū)動(dòng))。組成：伺服服控制電路路、功率放放大線路和和伺服電動(dòng)動(dòng)機(jī)等。常用的伺服服電動(dòng)機(jī)：：步進(jìn)電動(dòng)動(dòng)機(jī)、電液液馬達(dá)、直直流伺服電電動(dòng)機(jī)和交交流伺服電電動(dòng)機(jī)。4．測(cè)量反饋饋裝置組成:測(cè)量部件和和響應(yīng)的測(cè)測(cè)量電路。。作用：檢測(cè)測(cè)速度和位位移，并將將信息反饋饋給數(shù)控裝裝置，構(gòu)成成閉環(huán)控制制系統(tǒng)。沒沒有測(cè)量反反饋裝置的的系統(tǒng)稱為為開環(huán)控制制系統(tǒng)。常用的測(cè)量量部件：脈脈沖編碼器器、旋轉(zhuǎn)變變壓器、感感應(yīng)同步器器、光柵和和磁尺等。。5．機(jī)床本體體機(jī)床本體是是數(shù)控機(jī)床床的主體，，是用于完完成各種切切削加工的的機(jī)械部分分，包括床床身、立柱柱、主軸、、進(jìn)給機(jī)構(gòu)構(gòu)等機(jī)械部部件。機(jī)床是被控控制的對(duì)象象，其運(yùn)動(dòng)動(dòng)的位移和和速度以及及各種開關(guān)關(guān)量是被控控制的。數(shù)數(shù)控機(jī)床采采用高性能能的主軸及及進(jìn)給伺服服驅(qū)動(dòng)裝置置，其機(jī)械械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)構(gòu)得到了簡(jiǎn)簡(jiǎn)化。為保證功能能充分發(fā)揮揮，還有配配套部件（（如冷卻、、排屑、防防護(hù)、潤滑滑、照明等等）和輔助助裝置（編編程機(jī)和對(duì)對(duì)刀儀等））。*26按運(yùn)動(dòng)控制制的特點(diǎn)分分類按伺服系統(tǒng)統(tǒng)的類型分分類按工藝方法法分類按功能水平平分類高檔中檔低檔金屬切削類類數(shù)控機(jī)床床金屬成型類類及特種加加工類數(shù)控控機(jī)床開環(huán)控制的的數(shù)控機(jī)床床閉環(huán)控制的的數(shù)控機(jī)床床半閉環(huán)控制制的數(shù)控機(jī)機(jī)床點(diǎn)位控制數(shù)數(shù)控機(jī)床直線控制數(shù)數(shù)控機(jī)床輪廓控制的的數(shù)控機(jī)床床二、數(shù)控機(jī)床床的分類分類的目的的是掌握群群體特征*27點(diǎn)位控制數(shù)數(shù)控鉆床加加工示意圖圖二維輪廓控控制數(shù)控機(jī)機(jī)床加工示示意圖三維輪廓控控制數(shù)控機(jī)機(jī)床加工示示意圖*28開環(huán)控制系系統(tǒng)示意圖圖半閉環(huán)控制制系統(tǒng)示意意圖閉環(huán)控制系系統(tǒng)示意圖圖*29*30自動(dòng)化程度度高，可以以減輕工人人的體力勞勞動(dòng)強(qiáng)度加工的零件件一致性好好，質(zhì)量穩(wěn)穩(wěn)定生產(chǎn)效率較較高便于產(chǎn)品研研制便于實(shí)現(xiàn)計(jì)計(jì)算機(jī)輔助助制造第三節(jié)數(shù)數(shù)控機(jī)機(jī)床的特點(diǎn)點(diǎn)及適用范范圍*31一、與其它它加工設(shè)備備相比，數(shù)數(shù)控機(jī)床具具有如下特特點(diǎn)：1.加工零件的的適應(yīng)強(qiáng)，，靈活性好好數(shù)控機(jī)床能能完成很多多普通機(jī)床床難以勝任任，或者根根本不可能能加工出來來的復(fù)雜型型面的零件件。這是由由于數(shù)控機(jī)機(jī)床具有多多坐標(biāo)軸聯(lián)聯(lián)動(dòng)功能，，并可按零零件加工的的要求變換換加工程序序。因此，，數(shù)控機(jī)床床首先在航航空航天等等領(lǐng)域獲得得應(yīng)用，在在復(fù)雜曲面面的模具加加工、螺旋旋槳及渦輪輪葉片的加加工中，也也得到了廣廣泛的應(yīng)用用。*322．加工精度度高，產(chǎn)品品質(zhì)量穩(wěn)定定由于數(shù)控機(jī)機(jī)床按照預(yù)預(yù)定的程序序自動(dòng)加工工，不受人人為因素的的影響，其其加工精度度由機(jī)床來來保證，還還可利用軟軟件來校正正和補(bǔ)償誤誤差。因此此，能獲得得比機(jī)床本本身精度還還要高的加加工精度及及重復(fù)精度度。3．生產(chǎn)率高高數(shù)控機(jī)床的的生產(chǎn)率比比普通機(jī)床床高2～3倍。尤其是是某些復(fù)雜雜零件的加加工，生產(chǎn)產(chǎn)率可提高高十幾倍甚甚至幾十倍倍。這是因因?yàn)閿?shù)控機(jī)機(jī)床加工能能合理選用用切削用量量，機(jī)加工工時(shí)間短。。又由于其其定位精度度高，停機(jī)機(jī)檢測(cè)次數(shù)數(shù)減少，加加工準(zhǔn)備時(shí)時(shí)間也因采采用通用工工夾具而大大大縮短。。4．減少工人人勞動(dòng)強(qiáng)度度數(shù)控機(jī)床主主要是自動(dòng)動(dòng)加工，自自動(dòng)換刀、、開／關(guān)切切削液、自自動(dòng)變速等等，其大部部分操作不不需要人工工完成，因因而改善了了勞動(dòng)條件件。由于操操作失誤減減少，也降降低廢品率率和次品率率。*335．生產(chǎn)管理理水平提高高。