數(shù)控機(jī)床的組成和分類 (1)講解

數(shù)控機(jī)床的組成和分類主講人：周欣新鄉(xiāng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院一、數(shù)控機(jī)床的組成

數(shù)控機(jī)床由信息輸入、信息運(yùn)算及控制、伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、機(jī)床本體、機(jī)電接口等五大部分組成。信息運(yùn)算控制位置控制速度控制機(jī)床本體CRT磁盤手搖脈沖發(fā)生器信息接口機(jī)電接口冷卻液電動(dòng)機(jī)限位開關(guān)位置反饋速度反饋數(shù)控機(jī)床的組成示意圖一、數(shù)控機(jī)床的組成1.信息輸入手動(dòng)數(shù)據(jù)輸入（MDI）-按鍵+顯示器CRT；磁盤輸入；手搖脈沖發(fā)生器（電子手輪）輸入-調(diào)整機(jī)床、對刀；通訊接口輸入-由上位機(jī)輸入；2.信息運(yùn)算及控制（數(shù)控裝置-數(shù)控機(jī)床的核心）數(shù)控裝置的組成-CPU+存儲(chǔ)器+總線+相應(yīng)的軟件；數(shù)控裝置的主要功能：具有多軸聯(lián)動(dòng)、多坐標(biāo)控制；實(shí)現(xiàn)多種函數(shù)的插補(bǔ)計(jì)算；程序的編輯、輸入和修改功能；信息轉(zhuǎn)換功能；補(bǔ)償功能；多種加工方式選擇；故障自診斷功能；顯示功能；通訊和聯(lián)網(wǎng)功能。一、數(shù)控機(jī)床的組成3.伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（裝置）主軸驅(qū)動(dòng)單元-實(shí)現(xiàn)速度控制；（1）伺服驅(qū)動(dòng)裝置包括：進(jìn)給驅(qū)動(dòng)單元-實(shí)現(xiàn)速度控制和位置控制；回轉(zhuǎn)工作臺(tái)和刀庫伺服控制裝置+相應(yīng)的伺服電機(jī)；直流伺服系統(tǒng)-使用直流伺服電機(jī)；交流伺服系統(tǒng)-使用交流伺服電機(jī)；（2）伺服系統(tǒng)按所用電機(jī)的類型分為：安裝在伺服電機(jī)（或機(jī)床的執(zhí)行部件）上的速度、位移檢測元件及其電路；（常用的檢測裝置-測速電機(jī)、旋轉(zhuǎn)變壓器、脈沖編碼器、感應(yīng)同步器、光柵、磁性檢測元件、霍爾檢測元件）一、

數(shù)控機(jī)床的組成4.機(jī)床本體（主機(jī)）

數(shù)控機(jī)床本體由主運(yùn)動(dòng)部件、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)部件、執(zhí)行部件和基礎(chǔ)部件組成。數(shù)控機(jī)床與普通機(jī)床在結(jié)構(gòu)上的區(qū)別有:伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)（無級變速）-傳動(dòng)鏈短、結(jié)構(gòu)簡單；采用精密滾珠絲杠和直線滾動(dòng)導(dǎo)軌-實(shí)現(xiàn)快速響應(yīng)特性；機(jī)械結(jié)構(gòu)具有較高的動(dòng)態(tài)特性、動(dòng)態(tài)剛度、阻尼精度、耐磨性及抗熱變形性能-實(shí)現(xiàn)高精度、高效率、高自動(dòng)化加工。一、

數(shù)控機(jī)床的組成5.機(jī)電接口

機(jī)電接口-指數(shù)控裝置與機(jī)床之間的接口。作用：實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床強(qiáng)電線路與低壓下工作的控制電路或弱電線路的連接，將數(shù)字控制信息和開關(guān)控制信息很好地協(xié)調(diào)起來，實(shí)現(xiàn)機(jī)床的正常運(yùn)轉(zhuǎn)和工作。數(shù)控機(jī)床的開關(guān)量控制（動(dòng)作控制），一般采用可編程控制器(PC、PLC、PMC)來實(shí)現(xiàn)。

數(shù)控系統(tǒng)-CNC裝置+伺服驅(qū)動(dòng)裝置+PLC控制+檢測裝置；

伺服系統(tǒng)-伺服驅(qū)動(dòng)單元（速度控制環(huán)）+伺服電機(jī)+機(jī)械傳動(dòng)環(huán)節(jié)；數(shù)控機(jī)床的邏輯組成

一、

數(shù)控機(jī)床的組成二、

數(shù)控機(jī)床的基本類型（1）點(diǎn)位控制系統(tǒng)-代表：數(shù)控鉆床，數(shù)控鏜床；

只控制刀具相對于工件定位點(diǎn)的位置精度，不控制刀具的運(yùn)動(dòng)軌跡，刀具運(yùn)動(dòng)過程中不進(jìn)行切削。（2）直線控制系統(tǒng)-代表：數(shù)控車床，數(shù)控銑床；

控制起點(diǎn)與終點(diǎn)間的準(zhǔn)確位置的同時(shí)，還要求刀具的運(yùn)動(dòng)軌跡為一直線，并能控制位移速度，刀具運(yùn)動(dòng)過程中進(jìn)行切削加工。點(diǎn)位/直線控制系統(tǒng)-同時(shí)具有以上功能，如數(shù)控鏜銑床；（3）輪廓控制系統(tǒng)-代表：數(shù)控銑床，數(shù)控車床；

對兩個(gè)或兩個(gè)以上的坐標(biāo)軸方向進(jìn)行連續(xù)控制的同時(shí)，也對位移和速度進(jìn)行連續(xù)控制，刀具運(yùn)動(dòng)過程中進(jìn)行切削加工。可分為2軸控制，2.5軸控制，3-5軸控制。1.按運(yùn)動(dòng)軌跡分類二、

數(shù)控機(jī)床的基本類型2.按伺服系統(tǒng)控制方式分類特點(diǎn)：不帶位置測量元件，對執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作情況不進(jìn)行檢查，控制精度較低，成本較低。如：步進(jìn)電機(jī)伺服系統(tǒng)。其精度主要取決于伺服元件和機(jī)床傳動(dòng)元件。（1）開環(huán)伺服系統(tǒng)開環(huán)控制系統(tǒng)框圖二、數(shù)控機(jī)床的基本類型2.按伺服系統(tǒng)控制方式分類特點(diǎn)：機(jī)床工作臺(tái)上裝有位置測量元件（直線位移測量元件），運(yùn)動(dòng)精度主要取決于檢測裝置精度，與傳動(dòng)鏈誤差無關(guān)；系統(tǒng)不易穩(wěn)定，調(diào)試和維修較復(fù)雜。（2）閉環(huán)伺服系統(tǒng)閉環(huán)控制系統(tǒng)框圖2.按伺服系統(tǒng)控制方式分類（3）半閉環(huán)伺服系統(tǒng)特點(diǎn)：通過角位移測量元件間接測量伺服機(jī)構(gòu)中執(zhí)行元件的轉(zhuǎn)角，通過計(jì)算換算出工作臺(tái)的實(shí)際位移量，將計(jì)算值與指令值進(jìn)行比較，用比較后的差值進(jìn)行控制機(jī)床的位移，直至差值為0。其控制精度不如閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床，但調(diào)試比較方便，成本比閉環(huán)系統(tǒng)低，因而被廣泛采用。半閉環(huán)伺服系統(tǒng)框圖二、

數(shù)控機(jī)床的基本類型3.按功能水平分類二、

數(shù)控機(jī)床的基本類型（1）經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床（2）普及型數(shù)控機(jī)床（3）高級型數(shù)控機(jī)床

采用單板機(jī)或單片機(jī)數(shù)控系統(tǒng)，功能簡單，價(jià)格低廉，分辨率為0.01mm，最多能控制3個(gè)軸。主要用于車床，線切割機(jī)床及舊機(jī)床改造。分辨率-位移檢測系統(tǒng)能夠測量的最小位移量。

采用16或32位微處理機(jī)的中檔數(shù)控系統(tǒng)，采用半閉環(huán)的交流伺服或直流伺服驅(qū)動(dòng)，能實(shí)現(xiàn)4軸以下的控制，分辨率為1μm，具有DNC通信接口。

采用16或32位微處理機(jī)，采用高響應(yīng)特性的伺服驅(qū)動(dòng)，可控制5個(gè)軸，分辨率可達(dá)0.1μm，具有MAP制造自動(dòng)化通信接口及聯(lián)網(wǎng)功能。4.按工藝用途分類二、

數(shù)控機(jī)床的基本類型（1）金屬切削類數(shù)控機(jī)床：數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控鉆床、數(shù)控磨床與數(shù)控齒輪加工機(jī)床，