數(shù)控機(jī)床的組成及基本原理-文檔資料

1、1第第1 1章章 緒緒 論論 1.1概述概述 1.2數(shù)控機(jī)床的基本組成和工作原理數(shù)控機(jī)床的基本組成和工作原理 1.3數(shù)控機(jī)床的分類數(shù)控機(jī)床的分類 1.4數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn) 本章要點(diǎn)本章要點(diǎn)圖庫圖庫下頁下頁返回返回21.1 概述概述 下頁下頁上頁上頁返回返回|數(shù)控技術(shù)的基本概念數(shù)控技術(shù)的基本概念| 數(shù)控技術(shù)、數(shù)控系統(tǒng)與數(shù)控機(jī)床數(shù)控技術(shù)、數(shù)控系統(tǒng)與數(shù)控機(jī)床 數(shù)控技術(shù)，簡稱數(shù)控（數(shù)控技術(shù)，簡稱數(shù)控（Numerical ControlNC）是利用數(shù)字化信息對機(jī)械運(yùn)動及加工過程進(jìn)行控制的是利用數(shù)字化信息對機(jī)械運(yùn)動及加工過程進(jìn)行控制的一種方法。由于現(xiàn)代數(shù)控都采用了計算機(jī)進(jìn)行控制，一種方法。由于現(xiàn)

2、代數(shù)控都采用了計算機(jī)進(jìn)行控制，因此，也可以稱為計算機(jī)數(shù)控（因此，也可以稱為計算機(jī)數(shù)控（Computerized Numerical ControlCNC）。）。 為了對機(jī)械運(yùn)動及加工過程進(jìn)行數(shù)字化信息控制，為了對機(jī)械運(yùn)動及加工過程進(jìn)行數(shù)字化信息控制，必須具備相應(yīng)的硬件和軟件。用來實(shí)現(xiàn)數(shù)字化信息控必須具備相應(yīng)的硬件和軟件。用來實(shí)現(xiàn)數(shù)字化信息控制的硬件和軟件的整體稱為數(shù)控系統(tǒng)（制的硬件和軟件的整體稱為數(shù)控系統(tǒng)（Numerical Control System），數(shù)控系統(tǒng)的核心是數(shù)控裝置），數(shù)控系統(tǒng)的核心是數(shù)控裝置（Numerical Controller）。）。 圖庫圖庫31.1 概述概述 由于數(shù)

3、控系統(tǒng)、數(shù)控裝置的英文縮寫亦采用由于數(shù)控系統(tǒng)、數(shù)控裝置的英文縮寫亦采用NC（或（或CNC），因此，在實(shí)際應(yīng)用中，在不同場合），因此，在實(shí)際應(yīng)用中，在不同場合NC（或（或CNC）具有三種不同含義，即：既可以在廣義）具有三種不同含義，即：既可以在廣義上代表一種控制技術(shù)，又可以在狹義上代表一種控上代表一種控制技術(shù)，又可以在狹義上代表一種控制系統(tǒng)的實(shí)體，此外還可以代表一種具體的控制裝制系統(tǒng)的實(shí)體，此外還可以代表一種具體的控制裝置置數(shù)控裝置。數(shù)控裝置。 數(shù)控系統(tǒng)和計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展始終保持同步，數(shù)控系統(tǒng)和計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展始終保持同步，至今已經(jīng)歷了從電子管、晶體管、集成電路、計算至今已經(jīng)歷了從電子管、晶體管

4、、集成電路、計算機(jī)到微處理機(jī)的演變，系統(tǒng)功能的日益增強(qiáng)，應(yīng)用機(jī)到微處理機(jī)的演變，系統(tǒng)功能的日益增強(qiáng)，應(yīng)用領(lǐng)域的日益擴(kuò)大，發(fā)展異常迅速，更新?lián)Q代十分頻領(lǐng)域的日益擴(kuò)大，發(fā)展異常迅速，更新?lián)Q代十分頻繁。繁。下頁下頁上頁上頁返回返回圖庫圖庫41.1 概述概述 采用數(shù)控技術(shù)進(jìn)行控制的機(jī)床，稱為數(shù)控機(jī)床采用數(shù)控技術(shù)進(jìn)行控制的機(jī)床，稱為數(shù)控機(jī)床（NC機(jī)床）。它是一種綜合應(yīng)用了計算機(jī)技術(shù)、自機(jī)床）。它是一種綜合應(yīng)用了計算機(jī)技術(shù)、自動控制技術(shù)、精密測量技術(shù)和機(jī)床設(shè)計等先進(jìn)技術(shù)動控制技術(shù)、精密測量技術(shù)和機(jī)床設(shè)計等先進(jìn)技術(shù)的典型機(jī)電一體化產(chǎn)品，是現(xiàn)代制造技術(shù)的基礎(chǔ)。的典型機(jī)電一體化產(chǎn)品，是現(xiàn)代制造技術(shù)的基礎(chǔ)。機(jī)床控

5、制也是數(shù)控技術(shù)應(yīng)用最早、最廣泛的領(lǐng)域，機(jī)床控制也是數(shù)控技術(shù)應(yīng)用最早、最廣泛的領(lǐng)域，數(shù)控機(jī)床的水平代表了當(dāng)前的數(shù)控技術(shù)的性能、水?dāng)?shù)控機(jī)床的水平代表了當(dāng)前的數(shù)控技術(shù)的性能、水平和發(fā)展方向，因此，本書將以數(shù)控機(jī)床為主線，平和發(fā)展方向，因此，本書將以數(shù)控機(jī)床為主線，介紹數(shù)控技術(shù)的有關(guān)內(nèi)容。介紹數(shù)控技術(shù)的有關(guān)內(nèi)容。 下頁下頁上頁上頁返回返回圖庫圖庫51.1 概述概述| NCNC機(jī)床、加工中心、機(jī)床、加工中心、FMCFMC、FMSFMS與與CIMSCIMS 數(shù)控機(jī)床種類繁多，有鉆銑鏜類、車削類、數(shù)控機(jī)床種類繁多，有鉆銑鏜類、車削類、磨削類、電加工類、鍛壓類、激光加工類和其他磨削類、電加工類、鍛壓類、激光加

6、工類和其他特殊用途的專用數(shù)控機(jī)床等等，凡是采用了數(shù)控特殊用途的專用數(shù)控機(jī)床等等，凡是采用了數(shù)控技術(shù)進(jìn)行控制的機(jī)床統(tǒng)稱技術(shù)進(jìn)行控制的機(jī)床統(tǒng)稱NC機(jī)床。機(jī)床。 下頁下頁上頁上頁返回返回圖庫圖庫61.1 概述概述| NCNC機(jī)床與程控機(jī)床機(jī)床與程控機(jī)床 NCNC機(jī)床與程控機(jī)床是兩種不同含義的機(jī)床，它機(jī)床與程控機(jī)床是兩種不同含義的機(jī)床，它們的控制要求和控制對象有本質(zhì)的不同。一般來說，們的控制要求和控制對象有本質(zhì)的不同。一般來說，機(jī)床自動控制主要包括三方面內(nèi)容：機(jī)床自動控制主要包括三方面內(nèi)容： 1)1)機(jī)床動作順序的程序控制，典型的有組合機(jī)床、機(jī)床動作順序的程序控制，典型的有組合機(jī)床、自動生產(chǎn)線等的流程

7、與工步控制。其主要控制要求自動生產(chǎn)線等的流程與工步控制。其主要控制要求是根據(jù)機(jī)床的動作順序表（如電磁閥等執(zhí)行元件的是根據(jù)機(jī)床的動作順序表（如電磁閥等執(zhí)行元件的動作表）。按規(guī)定的順序通過執(zhí)行原件依次動作，動作表）。按規(guī)定的順序通過執(zhí)行原件依次動作，完成機(jī)床的動作流程。完成機(jī)床的動作流程。 下頁下頁上頁上頁返回返回圖庫圖庫71.1 概述概述| NCNC機(jī)床與程控機(jī)床機(jī)床與程控機(jī)床 2)2)主電機(jī)與輔助電機(jī)的啟動、停止、變速、冷卻、主電機(jī)與輔助電機(jī)的啟動、停止、變速、冷卻、潤滑、排屑、自動換刀等輔助機(jī)能的控制。這些控潤滑、排屑、自動換刀等輔助機(jī)能的控制。這些控制有的是實(shí)現(xiàn)機(jī)械加工必須的，有的是機(jī)床特

8、殊動制有的是實(shí)現(xiàn)機(jī)械加工必須的，有的是機(jī)床特殊動作和功能方面的需要。它可以通過繼電器、接觸器、作和功能方面的需要。它可以通過繼電器、接觸器、變頻器、調(diào)速器等進(jìn)行控制。變頻器、調(diào)速器等進(jìn)行控制。 對于只需要上述對于只需要上述1 1）、）、2 2）兩方面控制的加工設(shè)備，）兩方面控制的加工設(shè)備，稱為程序控制機(jī)床，簡稱程控機(jī)床。如：組合機(jī)床、稱為程序控制機(jī)床，簡稱程控機(jī)床。如：組合機(jī)床、自動生產(chǎn)線等?？删幊炭刂破鳎ㄗ詣由a(chǎn)線等?？删幊炭刂破鳎≒rogrammable Programmable ControllerController），是實(shí)現(xiàn)以上控制的最佳選擇。），是實(shí)現(xiàn)以上控制的最佳選擇。下頁下頁上

9、頁上頁返回返回圖庫圖庫81.1 概述概述| NCNC機(jī)床與程控機(jī)床機(jī)床與程控機(jī)床 3)3)刀具（或坐標(biāo)軸）移動軌跡控制。對刀具運(yùn)動軌跡進(jìn)行刀具（或坐標(biāo)軸）移動軌跡控制。對刀具運(yùn)動軌跡進(jìn)行控制，使加工輪廓的必要條件，它包括移動速度控制、移動位控制，使加工輪廓的必要條件，它包括移動速度控制、移動位置控制、移動軌跡控制等幾個方面的基本要求，必須通過采用置控制、移動軌跡控制等幾個方面的基本要求，必須通過采用數(shù)控技術(shù)才能實(shí)現(xiàn)。數(shù)控技術(shù)才能實(shí)現(xiàn)。 在數(shù)控機(jī)床上，對于運(yùn)動部件的位移量控制，一般需要通在數(shù)控機(jī)床上，對于運(yùn)動部件的位移量控制，一般需要通過檔鐵、行程開關(guān)等檢測元件的發(fā)信和對執(zhí)行元件的通斷控制過檔鐵

10、、行程開關(guān)等檢測元件的發(fā)信和對執(zhí)行元件的通斷控制實(shí)現(xiàn)。即便采用了侍服驅(qū)動裝置的程控機(jī)床，一般也只能對各實(shí)現(xiàn)。即便采用了侍服驅(qū)動裝置的程控機(jī)床，一般也只能對各運(yùn)動部件的移動速度、移動位置進(jìn)行單獨(dú)的控制和調(diào)整，因此，運(yùn)動部件的移動速度、移動位置進(jìn)行單獨(dú)的控制和調(diào)整，因此，程控機(jī)床能夠?qū)崿F(xiàn)點(diǎn)位控制，但不能實(shí)現(xiàn)各部件間的程控機(jī)床能夠?qū)崿F(xiàn)點(diǎn)位控制，但不能實(shí)現(xiàn)各部件間的“聯(lián)動聯(lián)動”，任意改變坐標(biāo)軸（或刀具）在平面或空間的移動軌跡，故不能任意改變坐標(biāo)軸（或刀具）在平面或空間的移動軌跡，故不能成為數(shù)控機(jī)床。成為數(shù)控機(jī)床。下頁下頁上頁上頁返回返回圖庫圖庫91.1 概述概述| NCNC機(jī)床與程控機(jī)床機(jī)床與程控機(jī)床

11、 在數(shù)控機(jī)床上，通過數(shù)控系統(tǒng)的在數(shù)控機(jī)床上，通過數(shù)控系統(tǒng)的“插插補(bǔ)補(bǔ)”運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)了坐標(biāo)軸的聯(lián)動功能。它不運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)了坐標(biāo)軸的聯(lián)動功能。它不僅可以控制移動部件的起點(diǎn)與終點(diǎn)坐標(biāo)，而僅可以控制移動部件的起點(diǎn)與終點(diǎn)坐標(biāo)，而且還能同時控制各運(yùn)動部件每一時刻的速度且還能同時控制各運(yùn)動部件每一時刻的速度和位移，以及各運(yùn)動部件間的相互關(guān)系，從和位移，以及各運(yùn)動部件間的相互關(guān)系，從而可以將工件加工要求的輪廓形狀。這是數(shù)而可以將工件加工要求的輪廓形狀。這是數(shù)控機(jī)床與其他機(jī)床的本質(zhì)區(qū)別，也是機(jī)床采控機(jī)床與其他機(jī)床的本質(zhì)區(qū)別，也是機(jī)床采取數(shù)控技術(shù)的根本原因。取數(shù)控技術(shù)的根本原因。下頁下頁上頁上頁返回返回圖庫圖庫10

12、1.1 概述概述 下頁下頁上頁上頁返回返回|數(shù)控系統(tǒng)及其組成數(shù)控系統(tǒng)及其組成| 機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的基本組成機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的基本組成 數(shù)控系統(tǒng)是所有數(shù)控設(shè)備的核心。數(shù)控系統(tǒng)的主數(shù)控系統(tǒng)是所有數(shù)控設(shè)備的核心。數(shù)控系統(tǒng)的主要控制對象是坐標(biāo)軸的位移（包括移動速度、方向、要控制對象是坐標(biāo)軸的位移（包括移動速度、方向、和位置等），其控制信息主要來源于數(shù)控加工或運(yùn)動和位置等），其控制信息主要來源于數(shù)控加工或運(yùn)動控制程序。因此，作為數(shù)控系統(tǒng)最基本的組成應(yīng)該包控制程序。因此，作為數(shù)控系統(tǒng)最基本的組成應(yīng)該包括：程序的輸入括：程序的輸入/輸出裝置、數(shù)控裝置、伺服驅(qū)動這三輸出裝置、數(shù)控裝置、伺服驅(qū)動這三部分。部分。 圖庫圖

13、庫11 1.1 概述概述 下頁下頁上頁上頁返回返回|數(shù)控系統(tǒng)及其組成數(shù)控系統(tǒng)及其組成| 機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的基本組成機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的基本組成 （1）輸入）輸入/輸出裝置輸出裝置 輸入輸入/輸出裝置的主要作用是進(jìn)行數(shù)控加工或運(yùn)動輸出裝置的主要作用是進(jìn)行數(shù)控加工或運(yùn)動控制程序、加工與控制數(shù)據(jù)、機(jī)床參數(shù)以及坐標(biāo)軸位控制程序、加工與控制數(shù)據(jù)、機(jī)床參數(shù)以及坐標(biāo)軸位置、檢測開關(guān)的狀態(tài)等數(shù)據(jù)的輸入、輸出。鍵盤和顯置、檢測開關(guān)的狀態(tài)等數(shù)據(jù)的輸入、輸出。鍵盤和顯示器是任何數(shù)控設(shè)備必須的最基本的輸入輸出裝置。示器是任何數(shù)控設(shè)備必須的最基本的輸入輸出裝置。此外，根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)的不同，還可以配光電閱讀機(jī)、此外，根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)的不

14、同，還可以配光電閱讀機(jī)、磁帶機(jī)或軟盤驅(qū)動器等。作為外圍設(shè)備，計算機(jī)是目磁帶機(jī)或軟盤驅(qū)動器等。作為外圍設(shè)備，計算機(jī)是目前常用的輸入前常用的輸入/輸出裝置之一。輸出裝置之一。 圖庫圖庫12 1.1 概述概述 下頁下頁上頁上頁返回返回|數(shù)控系統(tǒng)及其組成數(shù)控系統(tǒng)及其組成| 機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的基本組成機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的基本組成 （2）數(shù)控裝置）數(shù)控裝置 數(shù)控裝置是數(shù)控系統(tǒng)的核心。它由輸入數(shù)控裝置是數(shù)控系統(tǒng)的核心。它由輸入/輸出接口輸出接口線路、控制器、運(yùn)算器和存儲器等部分組成。數(shù)控裝線路、控制器、運(yùn)算器和存儲器等部分組成。數(shù)控裝置的作用是將輸入裝置輸入的數(shù)據(jù)，通過內(nèi)部的邏輯置的作用是將輸入裝置輸入的數(shù)據(jù)，通過內(nèi)

15、部的邏輯電路或控制軟件進(jìn)行編譯、運(yùn)算和處理，并輸出各種電路或控制軟件進(jìn)行編譯、運(yùn)算和處理，并輸出各種信息和指令，以控制機(jī)床的各部分進(jìn)行規(guī)定的動作。信息和指令，以控制機(jī)床的各部分進(jìn)行規(guī)定的動作。 在這些控制信息和指令中，最基本的是坐標(biāo)軸的進(jìn)給速度、進(jìn)給方向和進(jìn)給位移量在這些控制信息和指令中，最基本的是坐標(biāo)軸的進(jìn)給速度、進(jìn)給方向和進(jìn)給位移量指令；它經(jīng)插補(bǔ)運(yùn)算后生成，提供給伺服驅(qū)動，經(jīng)驅(qū)動器放大，最終控制坐標(biāo)軸的位移。指令；它經(jīng)插補(bǔ)運(yùn)算后生成，提供給伺服驅(qū)動，經(jīng)驅(qū)動器放大，最終控制坐標(biāo)軸的位移。它直接決定了刀具或坐標(biāo)軸的移動軌跡。它直接決定了刀具或坐標(biāo)軸的移動軌跡。 圖庫圖庫13 1.1 概述概述

16、下頁下頁上頁上頁返回返回|數(shù)控系統(tǒng)及其組成數(shù)控系統(tǒng)及其組成| 機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的基本組成機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的基本組成 此外，根據(jù)系統(tǒng)和設(shè)備的不同，如：在數(shù)控機(jī)床上，此外，根據(jù)系統(tǒng)和設(shè)備的不同，如：在數(shù)控機(jī)床上，還可能有主軸的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向和起、停指令；刀具的選擇和還可能有主軸的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向和起、停指令；刀具的選擇和交換指令；冷卻、潤滑裝置的起、停指令；工件的松開、交換指令；冷卻、潤滑裝置的起、停指令；工件的松開、夾緊指令；工作臺的分度等輔助指令。在基本的數(shù)控系統(tǒng)夾緊指令；工作臺的分度等輔助指令。在基本的數(shù)控系統(tǒng)中，它們是通過接口，以信號的形式提供外部輔助控制裝中，它們是通過接口，以信號的形式提供外部輔助控制裝

17、置，由外部輔助控制裝置對以上信號進(jìn)行必要的編譯和邏置，由外部輔助控制裝置對以上信號進(jìn)行必要的編譯和邏輯運(yùn)算，放大后驅(qū)動相應(yīng)的執(zhí)行元件，帶動機(jī)床機(jī)械部件、輯運(yùn)算，放大后驅(qū)動相應(yīng)的執(zhí)行元件，帶動機(jī)床機(jī)械部件、液壓氣動等輔助裝置完成指令規(guī)定的動作。液壓氣動等輔助裝置完成指令規(guī)定的動作。 圖庫圖庫14 1.1 概述概述 下頁下頁上頁上頁返回返回|數(shù)控系統(tǒng)及其組成數(shù)控系統(tǒng)及其組成| 機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的基本組成機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的基本組成 （3）伺服驅(qū)動）伺服驅(qū)動 伺服驅(qū)動通常由伺服放大器（亦稱：驅(qū)動器、伺伺服驅(qū)動通常由伺服放大器（亦稱：驅(qū)動器、伺服單元）和執(zhí)行機(jī)構(gòu)等部分組成。服單元）和執(zhí)行機(jī)構(gòu)等部分組成。 在數(shù)控

18、機(jī)床上，目前一般采用交流伺服電動機(jī)作在數(shù)控機(jī)床上，目前一般采用交流伺服電動機(jī)作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)；在先進(jìn)的高速加工機(jī)床上，已經(jīng)開始使為執(zhí)行機(jī)構(gòu)；在先進(jìn)的高速加工機(jī)床上，已經(jīng)開始使用直線電動機(jī)。用直線電動機(jī)。 圖庫圖庫15 1.1 概述概述| 數(shù)控系統(tǒng)及組成：數(shù)控系統(tǒng)及組成：| NC(CNC)、SV與與PC(PLC、PMC) NC(CNC) ：數(shù)控（：數(shù)控（Numerical Control）的常用）的常用英文縮寫。由于現(xiàn)代數(shù)控都采用了計算機(jī)控制，因英文縮寫。由于現(xiàn)代數(shù)控都采用了計算機(jī)控制，因此，可以認(rèn)為此，可以認(rèn)為NC 和和CNC 的含義完全等同。如前所的含義完全等同。如前所述，述，NC(CNC)在廣

19、義上代表一種控制技術(shù)在廣義上代表一種控制技術(shù)-數(shù)控數(shù)控技術(shù)；在狹義上代表一種控制系統(tǒng)的實(shí)體技術(shù)；在狹義上代表一種控制系統(tǒng)的實(shí)體-數(shù)控數(shù)控系統(tǒng)；此外，還可以代表系統(tǒng)；此外，還可以代表 一種具體的控制裝置一種具體的控制裝置-數(shù)控裝置。數(shù)控裝置。下頁下頁上頁上頁返回返回圖庫圖庫16 1.1 概述概述| 數(shù)控系統(tǒng)及組成：數(shù)控系統(tǒng)及組成：| NC(CNC)、SV與與PC(PLC、PMC) SV ：伺服驅(qū)動（：伺服驅(qū)動（Servo Drive,簡稱伺服）的常用簡稱伺服）的常用英文縮寫。按日本英文縮寫。按日本JIS標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的術(shù)語，它是標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的術(shù)語，它是“以以物體的位置、方向、狀態(tài)等作為空置量，追蹤目標(biāo)物體

20、的位置、方向、狀態(tài)等作為空置量，追蹤目標(biāo)值的任意變化的控制機(jī)構(gòu)值的任意變化的控制機(jī)構(gòu)”。簡言之，它是一種能。簡言之，它是一種能夠自動跟隨目標(biāo)位置等物理量的控制裝置。夠自動跟隨目標(biāo)位置等物理量的控制裝置。 在數(shù)控機(jī)床上，伺服驅(qū)動的作用主要有兩個方面：一是按照數(shù)控裝置給定的在數(shù)控機(jī)床上，伺服驅(qū)動的作用主要有兩個方面：一是按照數(shù)控裝置給定的速度運(yùn)行；二是按照數(shù)控裝置給定的位置定位。因此，伺服驅(qū)動的精度和動態(tài)響應(yīng)速度運(yùn)行；二是按照數(shù)控裝置給定的位置定位。因此，伺服驅(qū)動的精度和動態(tài)響應(yīng)性能是影響數(shù)控機(jī)床的加工進(jìn)度、表面質(zhì)量和生產(chǎn)率的重要因素之一。性能是影響數(shù)控機(jī)床的加工進(jìn)度、表面質(zhì)量和生產(chǎn)率的重要因素之

21、一。 下頁下頁上頁上頁返回返回圖庫圖庫17 1.2數(shù)控機(jī)床的基本組成和工作原理數(shù)控機(jī)床的基本組成和工作原理|數(shù)控機(jī)床的基本組成數(shù)控機(jī)床的基本組成 在數(shù)控機(jī)床上，為了進(jìn)行零件的加工，可以通過如在數(shù)控機(jī)床上，為了進(jìn)行零件的加工，可以通過如下步驟進(jìn)行：下步驟進(jìn)行： 1）根據(jù)被加工零件的圖樣與工藝方案，用規(guī)定的代）根據(jù)被加工零件的圖樣與工藝方案，用規(guī)定的代碼和程序格式，將刀具的移動軌跡、加工工藝過程、工碼和程序格式，將刀具的移動軌跡、加工工藝過程、工藝參數(shù)、切削用量等編寫成數(shù)控系統(tǒng)能夠識別的指令形藝參數(shù)、切削用量等編寫成數(shù)控系統(tǒng)能夠識別的指令形式。式。 2）將所編寫的加工程序輸入數(shù)控裝置。）將所編寫的

22、加工程序輸入數(shù)控裝置。 3）數(shù)控裝置對輸入的程序（代碼）進(jìn)行譯碼、運(yùn)算）數(shù)控裝置對輸入的程序（代碼）進(jìn)行譯碼、運(yùn)算處理，并向各坐標(biāo)軸的伺服驅(qū)動裝置和輔助機(jī)能控制裝處理，并向各坐標(biāo)軸的伺服驅(qū)動裝置和輔助機(jī)能控制裝置發(fā)出響應(yīng)的控制信號，以控制機(jī)床的各部件的運(yùn)動。置發(fā)出響應(yīng)的控制信號，以控制機(jī)床的各部件的運(yùn)動。下頁下頁上頁上頁圖庫圖庫返回返回18 1.2數(shù)控機(jī)床的基本組成和工作原理數(shù)控機(jī)床的基本組成和工作原理|數(shù)控機(jī)床的基本組成數(shù)控機(jī)床的基本組成 4）在運(yùn)動過程中，數(shù)控系統(tǒng)需要隨時檢測機(jī)床的）在運(yùn)動過程中，數(shù)控系統(tǒng)需要隨時檢測機(jī)床的坐標(biāo)軸位置、行程開關(guān)的狀態(tài)等，并與程序的要求相比坐標(biāo)軸位置、行程開關(guān)

23、的狀態(tài)等，并與程序的要求相比較，以決定下一步動作，直到加工出合格的零件。較，以決定下一步動作，直到加工出合格的零件。 5）操作者可以隨時對機(jī)床的加工情況、工作狀態(tài)）操作者可以隨時對機(jī)床的加工情況、工作狀態(tài)進(jìn)行觀察、檢查，必要時還需要對機(jī)床動作和加工程序進(jìn)行觀察、檢查，必要時還需要對機(jī)床動作和加工程序進(jìn)行調(diào)整，以保證機(jī)床安全、可靠地運(yùn)行。進(jìn)行調(diào)整，以保證機(jī)床安全、可靠地運(yùn)行。 由此可知，作為數(shù)控機(jī)床的基本組成，它應(yīng)包由此可知，作為數(shù)控機(jī)床的基本組成，它應(yīng)包括：輸入括：輸入/輸出裝置、數(shù)控裝置、伺服驅(qū)動和反饋裝輸出裝置、數(shù)控裝置、伺服驅(qū)動和反饋裝置、輔助控制裝置以及機(jī)床本體等部分置、輔助控制裝置以

24、及機(jī)床本體等部分 。 （見圖（見圖1-1 ）數(shù)控機(jī)床的基本組成）數(shù)控機(jī)床的基本組成 下頁下頁上頁上頁圖庫圖庫返回返回19 1.2數(shù)控機(jī)床的基本組成和工作原理數(shù)控機(jī)床的基本組成和工作原理|數(shù)控機(jī)床的基本組成數(shù)控機(jī)床的基本組成 圖圖1-1中的輸入中的輸入/輸出裝置、數(shù)控裝置、伺服驅(qū)動和輸出裝置、數(shù)控裝置、伺服驅(qū)動和反饋裝置構(gòu)成了機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)，其作用見前述。測量裝反饋裝置構(gòu)成了機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)，其作用見前述。測量裝置的作用是檢測數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)軸的實(shí)際位置和移動速度，置的作用是檢測數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)軸的實(shí)際位置和移動速度，檢測信號被反饋輸入到機(jī)床的數(shù)控裝置或伺服驅(qū)動中，檢測信號被反饋輸入到機(jī)床的數(shù)控裝置或伺服驅(qū)動

25、中，數(shù)控裝置或伺服驅(qū)動對反饋的實(shí)際位置和速度與給定值數(shù)控裝置或伺服驅(qū)動對反饋的實(shí)際位置和速度與給定值進(jìn)行比較，并向機(jī)床輸出新的位移、速度指令。檢測裝進(jìn)行比較，并向機(jī)床輸出新的位移、速度指令。檢測裝置的安裝、檢測信號反饋的位置，決定于數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)置的安裝、檢測信號反饋的位置，決定于數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式。構(gòu)形式。 下頁下頁上頁上頁圖庫圖庫返回返回20 1.2數(shù)控機(jī)床的基本組成和工作原理數(shù)控機(jī)床的基本組成和工作原理|數(shù)控機(jī)床的基本組成數(shù)控機(jī)床的基本組成 數(shù)控裝置發(fā)出的一個進(jìn)給脈沖所對應(yīng)的機(jī)床坐數(shù)控裝置發(fā)出的一個進(jìn)給脈沖所對應(yīng)的機(jī)床坐標(biāo)軸的位移量，稱為數(shù)控機(jī)床的最小移動單位，亦稱標(biāo)軸的位移量，稱為數(shù)控機(jī)

26、床的最小移動單位，亦稱脈沖當(dāng)量。根據(jù)機(jī)床精度的不同，常用的脈沖當(dāng)量有脈沖當(dāng)量。根據(jù)機(jī)床精度的不同，常用的脈沖當(dāng)量有0.01mm、0.005mm、0.001mm等，在高精度數(shù)控等，在高精度數(shù)控機(jī)床上，可以達(dá)到機(jī)床上，可以達(dá)到0.0005mm、0.0001mm甚至更小。甚至更小。 下頁下頁上頁上頁圖庫圖庫返回返回21 1.2數(shù)控機(jī)床的基本組成和工作原理數(shù)控機(jī)床的基本組成和工作原理|數(shù)控機(jī)床的基本組成數(shù)控機(jī)床的基本組成 輔助控制裝置的主要作用是根據(jù)數(shù)控裝置輸出的主軸輔助控制裝置的主要作用是根據(jù)數(shù)控裝置輸出的主軸轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向和啟停指令；刀具的選擇和交換指令；冷卻、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向和啟停指令；刀具的選擇和交換指

27、令；冷卻、潤滑裝置的啟停指令；工件和機(jī)床部件的松開、夾緊與潤滑裝置的啟停指令；工件和機(jī)床部件的松開、夾緊與工作臺轉(zhuǎn)位等輔助指令所提供的信號，以及機(jī)床上檢測工作臺轉(zhuǎn)位等輔助指令所提供的信號，以及機(jī)床上檢測開關(guān)的狀態(tài)等信號，經(jīng)過必要的編譯和邏輯運(yùn)算，經(jīng)放開關(guān)的狀態(tài)等信號，經(jīng)過必要的編譯和邏輯運(yùn)算，經(jīng)放大后驅(qū)動相應(yīng)執(zhí)行的元件，帶動機(jī)床機(jī)械部件、液壓氣大后驅(qū)動相應(yīng)執(zhí)行的元件，帶動機(jī)床機(jī)械部件、液壓氣動等輔助裝置完成規(guī)定的動作。輔助控制裝置通常由動等輔助裝置完成規(guī)定的動作。輔助控制裝置通常由PLC和強(qiáng)電控制回路構(gòu)成。和強(qiáng)電控制回路構(gòu)成。下頁下頁上頁上頁圖庫圖庫返回返回22 1.2數(shù)控機(jī)床的基本組成和工作

28、原理數(shù)控機(jī)床的基本組成和工作原理|數(shù)控機(jī)床的基本組成數(shù)控機(jī)床的基本組成 機(jī)床本體與傳統(tǒng)的機(jī)床基本相同，它也是由主傳動系統(tǒng)、機(jī)床本體與傳統(tǒng)的機(jī)床基本相同，它也是由主傳動系統(tǒng)、進(jìn)給傳動系統(tǒng)、床身、工作臺以及輔助運(yùn)動裝置、液壓氣進(jìn)給傳動系統(tǒng)、床身、工作臺以及輔助運(yùn)動裝置、液壓氣動系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、冷卻裝置等部分組成。但為了滿足數(shù)動系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、冷卻裝置等部分組成。但為了滿足數(shù)控的要求，充分發(fā)揮機(jī)床性能，它在總體布局、外觀造型、控的要求，充分發(fā)揮機(jī)床性能，它在總體布局、外觀造型、傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、刀具系統(tǒng)以及操作性能方面都已發(fā)生了很傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、刀具系統(tǒng)以及操作性能方面都已發(fā)生了很大的變化。大的變化。 下

29、頁下頁上頁上頁圖庫圖庫返回返回23 1.2數(shù)控機(jī)床的基本組成和工作原理數(shù)控機(jī)床的基本組成和工作原理|數(shù)控機(jī)床的工作原理數(shù)控機(jī)床的工作原理 在傳統(tǒng)的金屬切削機(jī)床上，零件加工是由操作者根在傳統(tǒng)的金屬切削機(jī)床上，零件加工是由操作者根據(jù)圖樣的要求，通過不斷改變刀具的運(yùn)動軌跡和運(yùn)動據(jù)圖樣的要求，通過不斷改變刀具的運(yùn)動軌跡和運(yùn)動速度等參數(shù)，使刀具對工件進(jìn)行切削加工，最終加工速度等參數(shù)，使刀具對工件進(jìn)行切削加工，最終加工出合格零件。出合格零件。下頁下頁上頁上頁圖庫圖庫返回返回24 1.2數(shù)控機(jī)床的基本組成和工作原理數(shù)控機(jī)床的基本組成和工作原理|數(shù)控機(jī)床的工作原理數(shù)控機(jī)床的工作原理 數(shù)控機(jī)床的加工，其實(shí)質(zhì)是應(yīng)

30、用了數(shù)控機(jī)床的加工，其實(shí)質(zhì)是應(yīng)用了“微分微分”原理。其工原理。其工作原理與過程如下（如圖作原理與過程如下（如圖1-2所示）：所示）： 1）數(shù)控裝置根據(jù)加工程序要求的刀具軌跡，將軌跡按）數(shù)控裝置根據(jù)加工程序要求的刀具軌跡，將軌跡按機(jī)床對應(yīng)的坐標(biāo)軸，以最小移動量（脈沖當(dāng)量）進(jìn)行微分機(jī)床對應(yīng)的坐標(biāo)軸，以最小移動量（脈沖當(dāng)量）進(jìn)行微分（圖（圖1-2中的中的X、Y），并計算出各軸需要移動的脈沖數(shù)。），并計算出各軸需要移動的脈沖數(shù)。 2）通過數(shù)控裝置的插補(bǔ)軟件或插補(bǔ)運(yùn)算器，把要求的）通過數(shù)控裝置的插補(bǔ)軟件或插補(bǔ)運(yùn)算器，把要求的軌跡用以軌跡用以“最小移動單位最小移動單位”為單位的等效折線進(jìn)行擬合，為單位的等

31、效折線進(jìn)行擬合，并找出最接近理論軌跡的擬合折線。并找出最接近理論軌跡的擬合折線。 3）數(shù)控裝置根據(jù)擬合折線的軌跡，給相應(yīng)的坐標(biāo)軸連）數(shù)控裝置根據(jù)擬合折線的軌跡，給相應(yīng)的坐標(biāo)軸連續(xù)不斷地分配進(jìn)給脈沖，并通過伺服驅(qū)動使機(jī)床坐標(biāo)軸按續(xù)不斷地分配進(jìn)給脈沖，并通過伺服驅(qū)動使機(jī)床坐標(biāo)軸按分配的脈沖運(yùn)動。分配的脈沖運(yùn)動。下頁下頁上頁上頁圖庫圖庫返回返回25 1.2數(shù)控機(jī)床的基本組成和工作原理數(shù)控機(jī)床的基本組成和工作原理|數(shù)控機(jī)床的工作原理數(shù)控機(jī)床的工作原理 由上可見：第一、只要數(shù)控機(jī)床的最小移動量（脈由上可見：第一、只要數(shù)控機(jī)床的最小移動量（脈沖當(dāng)量）足夠小，所用的擬合折線就安全可以等效代替沖當(dāng)量）足夠小，

32、所用的擬合折線就安全可以等效代替理論曲線；第二、只要改變坐標(biāo)軸的脈沖分配方式，既理論曲線；第二、只要改變坐標(biāo)軸的脈沖分配方式，既可以改變擬合折線的形狀，從而達(dá)到改變加工軌跡的目可以改變擬合折線的形狀，從而達(dá)到改變加工軌跡的目的；第三、只要改變分配脈沖的頻率，既可以改變坐標(biāo)的；第三、只要改變分配脈沖的頻率，既可以改變坐標(biāo)軸（刀具）的運(yùn)動速度。這樣就實(shí)現(xiàn)了數(shù)控機(jī)床控制刀軸（刀具）的運(yùn)動速度。這樣就實(shí)現(xiàn)了數(shù)控機(jī)床控制刀具移動軌跡的根本目的。以上根據(jù)給定的數(shù)學(xué)函數(shù)，在具移動軌跡的根本目的。以上根據(jù)給定的數(shù)學(xué)函數(shù)，在理想軌跡（輪廓）的已知點(diǎn)之間，通過數(shù)據(jù)點(diǎn)的變化，理想軌跡（輪廓）的已知點(diǎn)之間，通過數(shù)據(jù)點(diǎn)

33、的變化，確定一些中間點(diǎn)的方法，稱為插補(bǔ)。顯然，當(dāng)數(shù)控機(jī)床確定一些中間點(diǎn)的方法，稱為插補(bǔ)。顯然，當(dāng)數(shù)控機(jī)床的聯(lián)動軸數(shù)越多，機(jī)床加工輪廓的性能就越強(qiáng)。因此，的聯(lián)動軸數(shù)越多，機(jī)床加工輪廓的性能就越強(qiáng)。因此，聯(lián)動軸的數(shù)量是衡量數(shù)控機(jī)床性能的重要技術(shù)指標(biāo)之一。聯(lián)動軸的數(shù)量是衡量數(shù)控機(jī)床性能的重要技術(shù)指標(biāo)之一。下頁下頁上頁上頁圖庫圖庫返回返回261.3 數(shù)控機(jī)床的分類數(shù)控機(jī)床的分類 數(shù)控機(jī)床品種規(guī)格繁多，對數(shù)控機(jī)床的分類方法數(shù)控機(jī)床品種規(guī)格繁多，對數(shù)控機(jī)床的分類方法較多，但定義明確、分類較為確切的一般有下面幾種較多，但定義明確、分類較為確切的一般有下面幾種分類方法。分類方法。 下頁下頁上頁上頁圖庫圖庫返回

34、返回 按加工工藝方法分類按加工工藝方法分類 按伺服驅(qū)動的特點(diǎn)分類按伺服驅(qū)動的特點(diǎn)分類 其他分類其他分類271.3 數(shù)控機(jī)床的分類數(shù)控機(jī)床的分類下頁下頁上頁上頁圖庫圖庫返回返回281.3 數(shù)控機(jī)床的分類數(shù)控機(jī)床的分類下頁下頁上頁上頁圖庫圖庫返回返回錐度電火花線切割機(jī)床 291.3 數(shù)控機(jī)床的分類數(shù)控機(jī)床的分類下頁下頁上頁上頁圖庫圖庫返回返回數(shù)控車床301.3數(shù)控機(jī)床的分類數(shù)控機(jī)床的分類|按加工工藝方法分類：按加工工藝方法分類： 普通數(shù)控機(jī)床普通數(shù)控機(jī)床: 普通數(shù)控機(jī)床是指加工用途、加工工普通數(shù)控機(jī)床是指加工用途、加工工藝相對單一的數(shù)控機(jī)床。藝相對單一的數(shù)控機(jī)床。 加工中心加工中心 : 在普通數(shù)控

35、機(jī)床增加自動換刀裝置在普通數(shù)控機(jī)床增加自動換刀裝置（ATC）可以成為加工中心）可以成為加工中心 下頁下頁上頁上頁圖庫圖庫返回返回311.3數(shù)控機(jī)床的分類數(shù)控機(jī)床的分類|按伺服驅(qū)動的特點(diǎn)分類：按伺服驅(qū)動的特點(diǎn)分類： 開環(huán)控制數(shù)控機(jī)床開環(huán)控制數(shù)控機(jī)床 半閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床半閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床 閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床下頁下頁上頁上頁圖庫圖庫返回返回321.3數(shù)控機(jī)床的分類數(shù)控機(jī)床的分類|按伺服驅(qū)動的特點(diǎn)分類：按伺服驅(qū)動的特點(diǎn)分類：|開環(huán)控制數(shù)控機(jī)床開環(huán)控制數(shù)控機(jī)床下頁下頁上頁上頁圖庫圖庫返回返回 無位置反饋裝置的數(shù)控機(jī)床稱為開環(huán)控制數(shù)控機(jī)床。無位置反饋裝置的數(shù)控機(jī)床稱為開環(huán)控制數(shù)控機(jī)床。使用步

36、進(jìn)電動機(jī)（包括電液脈沖馬達(dá)）作為伺服執(zhí)行元件，使用步進(jìn)電動機(jī)（包括電液脈沖馬達(dá)）作為伺服執(zhí)行元件，是其最明顯的特點(diǎn)。在開環(huán)控制數(shù)控機(jī)床中，數(shù)控裝置輸是其最明顯的特點(diǎn)。在開環(huán)控制數(shù)控機(jī)床中，數(shù)控裝置輸出的脈沖，經(jīng)過步進(jìn)驅(qū)動器的環(huán)形分配器或脈沖分配軟件出的脈沖，經(jīng)過步進(jìn)驅(qū)動器的環(huán)形分配器或脈沖分配軟件的處理，并通過驅(qū)動電路進(jìn)行功率放大，最終控制了步進(jìn)的處理，并通過驅(qū)動電路進(jìn)行功率放大，最終控制了步進(jìn)電動機(jī)的角位移。步進(jìn)電動機(jī)再經(jīng)過減速裝置（或直接聯(lián)電動機(jī)的角位移。步進(jìn)電動機(jī)再經(jīng)過減速裝置（或直接聯(lián)接）帶動了絲桿旋轉(zhuǎn)，通過絲桿將角位移轉(zhuǎn)換為移動部件接）帶動了絲桿旋轉(zhuǎn)，通過絲桿將角位移轉(zhuǎn)換為移動部件的

37、直線位移。因此，控制步進(jìn)電動機(jī)的轉(zhuǎn)角與轉(zhuǎn)速，就可的直線位移。因此，控制步進(jìn)電動機(jī)的轉(zhuǎn)角與轉(zhuǎn)速，就可以間接控制移動部件的移動速度與位移量。以間接控制移動部件的移動速度與位移量。 331.3數(shù)控機(jī)床的分類數(shù)控機(jī)床的分類|按伺服驅(qū)動的特點(diǎn)分類：按伺服驅(qū)動的特點(diǎn)分類：|半閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床半閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床下頁下頁上頁上頁圖庫圖庫返回返回 特點(diǎn)是：機(jī)床的轉(zhuǎn)動絲桿或伺服電動機(jī)上裝有角位特點(diǎn)是：機(jī)床的轉(zhuǎn)動絲桿或伺服電動機(jī)上裝有角位移檢測裝置（如光電編碼器等），通過它檢測絲桿的轉(zhuǎn)角，移檢測裝置（如光電編碼器等），通過它檢測絲桿的轉(zhuǎn)角，從而間接地檢測了移動部件的位移。角位移信號被反饋到從而間接地檢測了移動部件的

38、位移。角位移信號被反饋到數(shù)控裝置或伺服驅(qū)動中，實(shí)現(xiàn)了從數(shù)控裝置到電動機(jī)輸出數(shù)控裝置或伺服驅(qū)動中，實(shí)現(xiàn)了從數(shù)控裝置到電動機(jī)輸出轉(zhuǎn)角間的閉環(huán)自動調(diào)節(jié)。同樣，由于伺服電動機(jī)和絲桿相轉(zhuǎn)角間的閉環(huán)自動調(diào)節(jié)。同樣，由于伺服電動機(jī)和絲桿相連，通過絲桿將旋轉(zhuǎn)活動轉(zhuǎn)換為移動部件的直線位移，因連，通過絲桿將旋轉(zhuǎn)活動轉(zhuǎn)換為移動部件的直線位移，因此，間接控制了移動部件的移動速度與位移量。這種結(jié)構(gòu)，此，間接控制了移動部件的移動速度與位移量。這種結(jié)構(gòu)，只對電動機(jī)或絲桿的角位移進(jìn)行了閉環(huán)控制，沒有實(shí)現(xiàn)對只對電動機(jī)或絲桿的角位移進(jìn)行了閉環(huán)控制，沒有實(shí)現(xiàn)對最終輸出的直線位移的閉環(huán)控制，故稱為最終輸出的直線位移的閉環(huán)控制，故稱為

39、“半閉環(huán)控制半閉環(huán)控制”。341.3數(shù)控機(jī)床的分類數(shù)控機(jī)床的分類|按伺服驅(qū)動的特點(diǎn)分類：按伺服驅(qū)動的特點(diǎn)分類：|閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床下頁下頁上頁上頁圖庫圖庫返回返回 特點(diǎn)是：機(jī)床移動部件上直接安裝直線位移檢測裝特點(diǎn)是：機(jī)床移動部件上直接安裝直線位移檢測裝置，檢測裝著檢測最終位移輸出量。實(shí)際位移值被反饋到置，檢測裝著檢測最終位移輸出量。實(shí)際位移值被反饋到數(shù)控裝置或伺服驅(qū)動中，它可以直接與輸入的指令位移值數(shù)控裝置或伺服驅(qū)動中，它可以直接與輸入的指令位移值進(jìn)行比較，用誤差進(jìn)行控制，最終實(shí)現(xiàn)移動部件的精確運(yùn)進(jìn)行比較，用誤差進(jìn)行控制，最終實(shí)現(xiàn)移動部件的精確運(yùn)動和定位。從理論上說，對于這樣的閉環(huán)系統(tǒng)，其運(yùn)動精動和定位。從理論上說，對于這樣的閉環(huán)系統(tǒng)，其運(yùn)動精度僅取決于檢測裝置的檢測精度，它與機(jī)械傳動的誤差無度僅取決于檢測裝置