数控车床结构与传动原理
数控机床的机械结构与传动
第二节 数控机床的典型机械结构
第二章 数控机床的机械结构与传动
2.1 滚珠丝杠螺母结构
滚珠丝杠螺母副的选用
滚珠丝杠螺母副的选择包括其精度、尺寸规格、支 撑方式等几个方面。
根据机床精度选用丝杠副的精度，根据机床载荷来 选定丝杠直径，对细长而又承受轴向压缩载荷的滚珠丝 杠，需核算压杆稳定性；对转速高，支撑距离大的滚珠 丝杠副需校核临界转速；对精度要求高的滚珠丝杠需校 核刚度。 1）精度等级的选择； 2）结构尺寸的选择； 3）验算。
主传动在中、高速 段为恒功率传动， 在低速段为恒转矩 传动。
第三节 数控机床的主传动系统
第二章 数控机床的机械结构与传动
3.2 主轴部件的结构
主轴部件的支撑与润滑
机床主轴带动刀具或夹具在支撑中做回转运动，应能传递切削转矩、受 切削抗力，并保证必要的旋转精度。
常用卡盘结构
数控车床工件夹紧装置可采用三爪自定心卡盘、四爪单动卡盘或弹簧夹 头等。
第四节 数控机床的进给传动系统
第二章 数控机床的机械结构与传动
4.2 数控机床进给传动系统的基本形式
实现直线进给运动主要有三种形式： 1）通过丝杠螺母副，将伺服电动机的旋 转运动变成直线运动。 2）通过齿轮、齿条副，将伺服电动机的 旋转运动变成直线运动。 3）直接采用直线电动机进行驱动。
减少传动件。 4）在加工中心上，还必须具有安装刀具和刀具交换所需的自动夹
紧装置，以及主轴定向准停装置，以保证刀具和主轴、刀库、 机械手的正确位置。 5）有C轴功能要求时，主轴还需要安装位置检测装置，以便实现对 主轴位置的控制。
第三节 数控机床的主传动系统
第二章 数控机床的机械结构与传动
3.1 主传动的基本要求和变速方式
第6章 数控机床的机械结构
1．滚珠丝杠的结构组成
滚珠丝杠由丝杠、螺母、滚珠和滚珠返回装置四 部分组成。按照滚珠的循环方式，滚珠丝杠螺母副分 内循环方式和外循环方式两大类。 内循环方式指在循环过程中滚珠始终保持和丝杠 接触，如图6.16所示。
图6.16 滚珠丝杠内循环方式 1-丝杠；2-反向器；3-滚珠；4-螺母
2）减少各运动零件的惯量
传动件的惯量对进给系统的启动和制动特性都有 影响，尤其是高速运转的零件，其惯量的影响更大。 3）减少运动件的摩擦阻力 机械传动结构的摩擦阻力，主要来自丝杠螺母副 和导轨。 4）响应速度快 快速响应是伺服系统的动态性能，反映了系统的 跟踪精度。它是工件在加工过程中，工作台在规定的 速度范围内灵敏而精确地跟踪指令，且不出现丢步现 象。
1-主轴 2-同步齿形带 3-主轴电机 4-永久磁铁 5-磁传感器 图6.11 加工中心主轴准停装置
4．主轴部件的结构
（1）数控车床主轴部件的结构 数控车床的主传动系
统一般采用交流无级调速电动机，通过皮带传动，带 动主轴旋转。 图 6.12为数控车床主轴外观图。图 6.13 为数控车床主轴部件的典型结构图。主轴电动机通过 带轮15把运动传给主轴7。
1. 齿轮变速的主传动方式
如图6.6（a）所示，主轴电机经过二级齿轮变速， 使主轴获得低速和高速两种转速系列，这种分段无级 变速，确保低速时的大扭矩，满足机床对扭矩特性的 要求，是大中型数控机床采用较多的一种配置方式。
2. 带传动主传动方式
如图6.6（b）所示，主轴电机经带传动传递给主轴， 带传动主要采用 V型带或齿形带传动，可以避免齿轮 传动时引起的振动与噪声，且其结构简单、安装调试 方便，应用广泛。
1．主轴部件的支承与润滑 根据主轴部件的工作精度、刚度、温升和结构的
简述数控车床结构
简述数控车床结构数控车床是一种高精度、高效率的机床，它的结构设计和工作原理都非常复杂。
本文主要介绍数控车床的结构和组成部分，以及每个部分的功能和作用。
一、数控车床的结构数控车床的整体结构可以分为床身、主轴箱、进给箱、刀架、工作台等几个部分。
下面分别介绍每个部分的结构和作用。
1.床身床身是数控车床最基本的部分，它承载整个机床的重量和力量。
床身通常由铸铁或钢板制成，具有高强度和稳定性。
床身上安装了主轴箱、进给箱、刀架和工作台等组件。
2.主轴箱主轴箱是数控车床的核心部分，它包括主轴、主轴马达、主轴箱壳体、主轴前轴承和后轴承等组件。
主轴箱的主要作用是驱动工件旋转，完成车削加工。
3.进给箱进给箱是数控车床的另一个重要部分，它包括进给马达、进给螺杆、进给箱壳体、进给前轴承和后轴承等组件。
进给箱的主要作用是控制工件的进给速度和方向，完成车削加工。
4.刀架刀架是数控车床的切削部分，它包括主轴箱和进给箱中的伺服电机、刀架壳体、刀架座、刀杆、刀片等组件。
刀架的主要作用是控制刀具的位置和方向，完成车削加工。
5.工作台工作台是数控车床的工件支撑部分，它包括工作台床身、工件卡盘、工件支撑、工作台传动等组件。
工作台的主要作用是固定工件，并控制工件的旋转和进给。
二、数控车床的组成部分数控车床的组成部分主要包括数控系统、伺服系统、机械传动系统和液压系统等。
1.数控系统数控系统是数控车床的核心部分，它控制着整个机床的运动和加工过程。
数控系统包括硬件和软件两部分，硬件包括主板、数控器、显示屏等组件，软件包括编程软件、操作软件等组件。
数控系统可以实现自动化加工，提高生产效率和产品质量。
2.伺服系统伺服系统是数控车床的关键部分，它控制着刀架和进给箱的运动和位置。
伺服系统包括伺服电机、伺服驱动器、编码器等组件，它们通过信号传递和反馈控制实现精确的位置控制。
3.机械传动系统机械传动系统是数控车床的重要部分，它负责将电能转换成机械能，驱动主轴和进给箱的运动。
数控车床加工原理
数控车床加工原理数控车床是一种利用数控系统控制工件在旋转状态下进行切削加工的机床，它是数控机床中的一种重要类型，广泛应用于各种金属和非金属材料的加工领域。
数控车床的加工原理是通过数控系统控制工件在不同方向上的运动，使刀具对工件进行切削加工，从而实现对工件形状和尺寸的精确加工。
本文将从数控车床的结构、工作原理和加工特点等方面进行介绍。
首先，数控车床的结构包括机床主体、数控系统、主轴驱动装置、进给传动装置和刀具刀架等部分。
机床主体是数控车床的基本结构，用于支撑和固定各种机床部件。
数控系统是数控车床的控制核心，它接收输入的加工程序和指令，通过对主轴和进给系统的控制，实现对工件的精确加工。
主轴驱动装置用于驱动主轴旋转，进给传动装置用于控制工件在不同方向上的运动，刀具刀架则用于安装刀具，实现对工件的切削加工。
其次，数控车床的工作原理是通过数控系统控制工件在不同方向上的运动，使刀具对工件进行切削加工。
在加工过程中，数控系统根据预先输入的加工程序和指令，控制主轴驱动装置使主轴旋转，同时控制进给传动装置使工件在不同方向上进行运动，从而使刀具对工件进行切削。
数控系统可以根据加工程序的要求，实现对工件的各种复杂形状的加工，具有高精度、高效率和灵活性等优点。
最后，数控车床的加工特点主要包括高精度、高效率、灵活性和自动化程度高。
由于数控系统的精确控制，数控车床可以实现对工件的高精度加工，满足对工件形状和尺寸的精确要求。
同时，数控车床具有高效率的加工能力，可以实现对工件的快速加工，提高生产效率。
此外，数控车床具有较高的灵活性，可以根据不同的加工要求，实现对工件的多种加工方式。
另外，数控车床具有较高的自动化程度，可以实现对加工过程的自动控制，减少人工干预，提高加工的一致性和稳定性。
总之，数控车床是一种通过数控系统控制工件在旋转状态下进行切削加工的机床，具有高精度、高效率、灵活性和自动化程度高等特点，广泛应用于各种金属和非金属材料的加工领域。
车床各部分的组成名称及工作原理
车床各部分的组成名称及工作原理车床是一种用来加工金属材料的机械设备，由许多部分组成。
下面将介绍车床各部分的组成名称及工作原理。
一、床身床身是车床的主要支撑结构，通常由铸铁制成。
床身的工作原理是提供稳定的支撑和刚性，使得车床能够承受切削力和振动。
二、主轴箱主轴箱是车床的核心部件，它通过主轴将工件固定在车床上。
主轴箱通常由主轴、轴承和齿轮组成。
工作时，主轴通过驱动装置旋转，使工件进行旋转加工。
三、进给系统进给系统用于控制工件在车床上的运动。
它包括进给轴、进给箱和进给机构。
进给轴是连接进给装置和刀架的部件，进给箱用于传动和控制进给轴的运动，进给机构则根据加工要求提供不同的进给速度和进给量。
四、刀架刀架是用来夹持和控制切削刀具的部件。
它通常由底座、刀架体和刀架滑块组成。
底座固定在床身上，刀架体可以在底座上滑动，刀架滑块用于固定切削刀具。
刀架的工作原理是通过调整刀架滑块的位置和角度来控制切削刀具的切削深度和方向。
五、主马达主马达是提供车床动力的部件。
它通常由电动机和传动装置组成。
主马达的工作原理是通过电动机将电能转换为机械能，然后通过传动装置传递给主轴箱，驱动车床进行加工工作。
六、冷却系统冷却系统用于降低加工过程中产生的热量，保持车床和工件的温度稳定。
冷却系统通常包括冷却液箱、冷却泵和冷却管路。
冷却液通过冷却泵被抽送到切削区域，降低切削温度，同时携带走切屑和金属屑，保持加工表面的质量。
七、控制系统控制系统用于控制车床各部分的运动和加工过程。
它通常由数控装置和编程设备组成。
数控装置接收编程设备输入的加工信息，然后根据预设程序控制车床的运动和加工参数，实现自动化的加工过程。
总结起来，车床各部分的组成名称包括床身、主轴箱、进给系统、刀架、主马达、冷却系统和控制系统。
它们各自的工作原理相互配合，使车床能够实现高效、精确的金属加工。
通过对这些部分的了解，我们可以更好地理解车床的工作原理和加工过程。
数控机床的组成与基本工作原理
1．2 数控机床的组成及基本工作原理一、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，还可以通过手动方式(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，CNC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。
其它的还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，并与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。
对于步进电机来说，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：每一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，计算实际位置与指令位置之间的偏差，并发出偏差指令控制执行部件的进给运动。
数控车床的基本原理与操作
数控车床的基本原理与操作数控车床是现代工业中广泛运用的一种精密加工设备。
它通过计算机控制来实现零件的加工，具有高效、精确和灵活性的特点。
本文将介绍数控车床的基本原理和操作方法，帮助读者更好地理解和运用数控车床。
一、数控车床的基本原理数控车床的基本原理是通过计算机程序控制刀具的运动轨迹、切削参数和加工工艺，从而实现工件的高精度加工。
它主要由以下几个部分组成：1. 控制系统：包括硬件和软件两个部分。
硬件包括计算机、数控装置和驱动系统等，用于接收、处理和输出控制信号。
软件则是预先编写好的数控程序，用于指导数控车床的加工操作。
2. 传动系统：将电能转化为机械能，驱动各个执行部件的运动。
传动系统主要包括主轴、伺服电机和联轴器等。
3. 加工装置：用于固定工件和刀具，并实现切削加工。
加工装置包括主轴箱、刀架、进给系统和切削液系统等。
二、数控车床的操作方法1. 启动与准备：首先，检查数控车床的各个部件是否正常运转，并进行必要的润滑。
然后，将工件夹持在工件夹具上，调整刀具，并进行定位和工件坐标系的设置。
2. 编写数控程序：使用专业的数控编程软件，根据工件的几何图形和加工要求，编写数控程序。
数控程序中包括刀具的运动路径、切削参数和加工工艺等信息。
3. 装载数控程序：将编写好的数控程序通过存储介质（如U盘或网络传输）装载到数控设备的控制系统中。
4. 调试与操作：利用数控设备的操作界面，进行程序调试和设备参数设置。
确认无误后，启动数控系统，进行加工操作。
5. 监控与调整：在加工过程中，及时监控数控设备的运行状态和切削情况。
根据需要，进行切削速度、进给速度和切削深度的调整，以保证加工质量。
6. 检验与测量：完成加工后，对工件进行检验和测量。
使用合适的测量工具，检查工件的尺寸精度和表面质量。
7. 关闭与维护：加工完成后，及时关闭数控设备，进行清洁和维护工作。
注意定期检查设备的关键部件，并进行润滑和更换。
总结：数控车床的基本原理和操作方法在本文中进行了介绍。
数控机床的组成及工作原理
2.2 数控机床的组成
程序 输入 数控 载体 装置 装置
伺服驱动 装置
主轴驱动 装置
辅助控制 装置
机床（进给运动、 主运动、
辅助操作）
检测 装置
数控系统组成及工作过程
1 程序及程序载体
根据加工工艺编制程序单，并存放在程序载体上，以便 输入到数控装置上。程序载体通常有穿孔纸带，磁盘（软 盘），U盘等。
(三) 数据处理 数据处理程序包括刀具补偿、速度计算以及辅助功能的
处理等。 (四) 插补
插补有直线插补、圆弧插补和抛物线插补等几种。插补 是对一条已知曲线在起点和终点之间的数据进行细化的过 程，即将一条曲线分解成许多条直线或圆弧所组成。CNC 数控系统是边插补边加工的。
（五） 伺服控制 将位置进给脉冲或进给速度指令，经变换放大后转化
2 直线控制系统 控制刀具或工作台按平行
于坐标轴的方向或按与两坐标 轴成45°夹角的方向作直线运 动，并对工件进行切削。 如：简易数控车床，数控铣床
等。
3 轮廓控制系统（连续切削控制系统） 对刀具与工件相对移动的轨迹进行连续控制，其核心
装置就是插补器， 能走任意斜线或圆弧，可以加工曲 面、凸轮、锥度等复杂形状的零件。
机床坐标轴的命名
确定机床坐标轴时，通常先确定Z轴，再确定X轴和Y轴 。 Z坐标
方位 标准规定：Z坐标平行主轴轴线。 若没有主轴(牛头刨床)或者有多个主轴，则选择 垂直于工件装夹面的方向为Z坐标。 若主轴能摆动： 在摆动的范围内只与标准坐标系中的某一坐 标平行时，则这个坐标便是Z坐标；
若在摆动的范围内与多个坐标平行，则取垂 直于工件装夹面的方向为Z坐标。
具可在空间的任意方向上运动，作三维立体加工。
③ 四坐标联动系统：能同时控制四个坐标的运动，在X 、Y、Z三个坐标之外再加一个旋转坐标。
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普通车床
数控车床
主轴、三爪卡盘 (主轴系统) 人机交互界面 (计算机部分)
床身
刀架 (自动换刀装置)
尾座 (副主轴)
滑板箱 (进给系统)
润滑冷却装置 过载、限位等保护装置
排屑装置 辅助对刀仪 气动、液压装置
(a) 水平床身
(b) 斜床身 (c) 平床身斜滑板
定比传动采用齿轮传动或带传动； 带传动主要应用于小型数控车床。
(c) 由主轴电动机直接驱动的传动方式
电动机与主轴用联轴器同轴联结，简化了主轴 结构，提高了主轴刚度； 但是主轴扭矩小，电动机发热对主圈光栅
主轴箱
III 轴
II 轴
主轴
Z48
I轴
齿形带 主轴电机
Z84 Z29 双联滑移齿轮
数控车床进给系统传动示意图
旋 转 运 动 直线运动 1 — 螺母；2 — 丝杠；3 — 滚珠；4 — 导珠管
滚珠丝杠螺母副的轴向间隙调整
中小型数控车床的进给系统一般采用滚珠丝杠传动。伺服电机与 滚珠丝杠的传动连接方式有两种：
锥环连接
这是消除转动间隙的一种比较理想的连接方式，它靠内外锥环锥 面压紧后产生的摩擦力传递动力，避免了键连接产生的间隙。
齿形带连接
为了消除齿形带传动对精度的影响，将脉冲编码器安装在滚珠丝 杠的端部，以直接对滚珠丝杠的旋转状态进行检测，使进给速度和进 给量更加精确。
Z27 示意图（低速区）
Z60
Z60
Z86
圈光栅
主轴箱
III 轴
II 轴
主轴
Z48
I轴
齿形带 主轴电机
Z84 Z29 双联滑移齿轮
Z27 示意图（高速区）
进给系统采用伺服电动机经滚珠丝杠螺母副传到滑板和刀架，实现刀具 纵向和横向进给运动。
纵向 横 向
1、2、3、4、5 — 轴承；6 — 纵向进给丝杠；7 — 横向进给丝杠
(d) 立床身
1、主轴传动原理 2、进给传动原理
主轴 电动机
（a）
主轴 电动机 （b）
主轴 电动机
（c）
(a) 带有齿轮变速的主轴传动方式
使主轴获得高低不同的多种转速系列； 它可以确保低速时的大扭矩，满足机床对扭矩 特征的要求； 它是大中型数控车床采用较多的一种配置方式。
(b) 通过定比传动的主轴传动方式