现代数控机床原理与结构
数控机床各个组成部分的工作原理及结构
数控机床各个组成部分的工作原理及结构第一节输入装置输入装置是整个数控系统的初始工作机构,它将准确可靠的接收信息介质上所记录的“工程语言"、运算及操作指令等原始数据，转为数控装置能处理的信息，并同时输送给数控装置。
输入信息的方式分手动输入和自动输入。
手动输入简单、方便但输入速度慢容易出错。
现代数控机床普遍采用自动输入,其输入形式有光电阅读机、磁带阅读机及磁盘驱动器以及无带自动输入方式.其它输入方式：1。
无带自动输入方式在高档数控机床上，设置有自动编程系统和动态模拟显示器(CRT).将这些设备通过计算机接口与机床的数控系统相连接，自动编程所编制的加工程序即可直接在机床上调用,无需经制控制介质后再另行输入。
2。
触针接触式阅读机输入方式又称为程控机头或电报机头,结构简单，阅读速度较慢,但输入可靠、价格低廉故在部分线切割机床加工中仍在用。
3。
磁带、磁盘输入方式磁带输入方式进行信息输入，其信息介质为“录音"磁带,只不过录制的不是声音，而是各种数据。
加工程序等数据信息一方面由微机内的磁盘驱动器“写入”磁盘上进行储存，另外也由磁盘驱动器进行阅读并通过微机接口输入到机床数控装置中去。
第二节数控装置数控装置是数控机床的核心,数控机床几乎所有的控制功能（进给坐标位置与速度，主轴、刀具、冷却及机床强电等多种辅助功能）都由它控制实现。
因此数控装置的发展，在很大程度上代表了数控机床的发展方向。
数控装置的作用是接收加工程序等送来的各种信息，并经处理分配后，向驱动机构发出执行的命令,在执行过程中，其驱动、检测等机构同时将有关信息反馈给数控装置，经处理后,发出新的命令。
一、数控装置的组成1、数字控制的信息1)几何信息——是指通过被加工零件的图样所获得的几何轮廓的信息。
这些信息由数控装置处理后，变为控制各进给轴的指令脉冲,最终形成刀具的移动轨迹。
几何信息的指令，由准备功能G具体规定。
2）工艺信息———通过工艺处理后所获得的各种信息。
数控机床的工作原理及工作过程
数控机床的工作原理及工作过程一、工作原理数控机床是一种通过数字信号来控制机床运动和加工过程的机床。
它采用计算机控制系统，通过预先编程的方式来控制机床的运动轨迹、速度和加工参数，从而实现零件的加工。
数控机床的工作原理主要包括以下几个方面：1. 数字信号生成：首先，通过计算机编程软件编写加工程序，将加工过程中需要的各种指令和参数转化为机床能够识别和执行的数字信号。
2. 控制系统：数控机床的控制系统由硬件和软件组成。
硬件包括计算机、数控装置、伺服驱动器等，用于接收和处理数字信号，并将其转化为机床的运动控制信号。
软件则负责编写加工程序和控制机床的运动轨迹、速度等参数。
3. 运动控制：数控机床的运动控制主要包括位置控制、速度控制和加速度控制。
通过数控装置和伺服驱动器，将数字信号转化为电信号，控制机床各个轴向的运动，实现零件的加工。
4. 加工过程监控：数控机床能够实时监测加工过程中的各项参数，如刀具位置、切削力、加工速度等，并将监测结果反馈给控制系统。
控制系统根据反馈信息进行调整，保证加工过程的准确性和稳定性。
二、工作过程数控机床的工作过程通常包括以下几个步骤：1. 加工程序编写：操作人员使用计算机编程软件，根据零件的加工要求编写加工程序。
加工程序包括刀具路径、切削参数、加工顺序等信息。
2. 加工程序传输：将编写好的加工程序通过网络或存储介质传输到数控机床的控制系统中。
控制系统接收到加工程序后，进行解析和处理。
3. 机床准备：操作人员根据加工程序的要求，安装合适的刀具和夹具，并进行机床的调整和校准。
确保机床处于正常工作状态。
4. 参数设置：操作人员根据加工程序的要求，设置加工参数，包括切削速度、进给速度、切削深度等。
这些参数会影响到加工过程中的切削质量和效率。
5. 启动机床：操作人员将加工程序加载到数控机床的控制系统中，并启动机床。
控制系统会根据加工程序的要求，控制机床各个轴向的运动，实现零件的加工。
6. 加工监控：在加工过程中，操作人员需要实时监控机床的运行状态和加工质量。
数控机床的基本组成及加工原理
第1章绪论1.1 数控机床的基本组成及加工原理1.1.1 数控机床的产生1、产生原因·机械产品日趋精密、复杂，改型也日益频繁，对机床的性能、精度、自动化程度等提出了越来越高的要求。
·在机械制造工业中，单件、小批量生产的零件约占机械加工总量的70％～80％。
为满足多品种、小批量，特别是结构复杂、精度要求高的零件的自动化生产，迫切需要一种灵活的、通用的、能够适于产品频繁变化的“柔性”自动化机床。
2、产生过程·1947年美国帕森斯公司（Parsons）首先提出利用脉冲信号控制机床运动的的概念·1949年美国空军资助，帕森斯公司（Parsons）和麻省理工学院(MIT)合作开始研制。
·1952年研制成功了世界上第一台以数字计算机为基础的数字控制(numerical control，简称NC)3坐标直线插补铣床，从而使机械制造业进入了一个新阶段。
1.1.2 计算机数控的概念与发展1.计算机数控的概念（1）数控的概念GB8129—1997中对NC的定义为：用数值数据的控制装置，在运行过程中不断的引入数值数据，从而对某一生产过程实现自动控制。
（2）数控机床（NC machine tools）若机床的操作命令以数值数据的地式描述，工作还在改照规定的程序自动地进行，则这种机床称为数控机床。
（3）数控系统数控系统是指计算机数字控制装置、可编程序控制器、进给驱动与主轴驱动装置等相关设备的总称。
为区别起见将其中的计算机数字控制装置称为数控装置。
2．计算机数控的发展先后经历了电子管（1952年）晶体管（1959年）、小规模集成电路（1965年）、大规模集成电路及小型计算机（1970年）和微处理机或微型计算机（1974年）等五代数控系统。
前三代属于采用专用控制计算机的硬接线（硬件）数控装置，一般称为NC数控装置。
，第四代数控系统出现了采用小型计算机代替专用硬件控制计算机，这种数控系统称为计算机数控系统（omputerized numrical control，即CNC）。
数控机床的工作原理和组成结构
质
格式和代码编写出工件的加工程序，并存储在一种 载体上，如穿孔纸带、磁带、软磁盘等。
• 数控装置是数控机床的核心，其功能是接受输入的
加工信息，经过数控装置的系统软件和逻辑电路进
行译码、运算和逻辑处理，向伺服系统发出相应的
脉冲，并通过伺服系统控制机床运动部件按加工程
数
序指令运动。
控
装
置
• 伺服系统是数控系统的一个重要组成部分，它将数控装置送来 的脉冲运动指令信息进行放大，它相当于手工操作人员的手，
• 6.生产准备工作复杂 • 由于整个加工过程采用程序控制，数控加工的前期准备工作
较为复杂，包含工艺确定、程序编制等。 • 7.投资大，维修困难 • 数控机床是一种高度自动化机床，必须配有数控装置或电子
计算机，机床加工精度因受切削用量大、连续加工发热多等 影响，使其设计要求比普通机床更加严格，制造要求更精密， 因此数控机床的制造成本比较高。此外，数控机床属于典 型的机电一体化产品，控制系统比较复杂、技术含量高，一 些元器件、部件精密度 较高，同时一些进口机床的技术开 发受到条件的限制，所以对数控机床的调试和维修比较困难。
驱动机床的移动部件（刀架或工作台）按规定的轨迹和速度移
伺
动或精确定位，加工出符合图样要求的工件。伺服系统由
服
伺服驱动电路、功率放大电路、伺服与机床上执行部件和机械传动部件
组成数控机床的进给系统。
• 每个作进给运动的执行部件，都配有一套伺服驱动
系统。
• 数控系统的控制对象，是实现加工零件的执行部
数控机床的组成和工作原理
数控机床的介绍
• 数控机床是数字控制机床（Computer numerical control machine tools）的简称，是一种装有程序 控制系统的自动化机床。该控制系统能够处理具 有控制编码的程序，并将其译码，通过信息载体 输入数控装置。经运算处理由数控装置发出各种 控制信号，控制机床的动作，按图纸要求的形状 和尺寸，自动地将零件加工出来。数控机床较好 地解决了复杂、精密、小批量、多品种的零件加 工问题，是一种柔性的、高效能的自动化机床， 代表了现代机床控制技术的发展方向，是一种典 型的机电一体化产品。
数控机床的工作原理及应用
数控机床的工作原理及应用
一、数控机床的工作原理
1. 数控机床通过计算机控制,按照加工程序对工件进行自动化加工。
2. 在计算机存储器内预先编制加工程序,并将程序以数字信号的形式输入数控设备。
3. 数控设备将数字信号解码,变换为机床可以执行的位置、速度等控制信号。
4. 这些信号通过执行机构驱动机床的主轴、Fixture等进行自动加工。
5. 在加工程序控制下,机床精确执行各种turning、drilling、milling等动作。
6. 通过程序可以重复加工复杂工件,不需要人工直接操作。
二、数控系统的组成
1. 程序存储器:存储加工程序,如打孔程序、铣槽程序。
2. 程序译码器:将程序转换为机床可执行的控制信号。
3. 驱动器:控制主轴转速、进给速率等。
4. 执行机构:带动主轴、Fixture等机械运动。
5. 反馈系统:监测执行效果,除错。
三、数控机床的应用
1. 高效自动化加工,提高加工精度。
2. 可连续不断地24小时运行,提高产量。
3. 加工复杂工件,实现多轴联动加工。
4. 编写灵活的加工程序,满足多品种和变批量需求。
5. 降低加工成本,广泛应用于航空、航天、汽车等制造业。
6. 一台数控机床可替代多台普通机床,降低设备投资。
综上所述,数控机床通过执行存储的数字化程序实现自动化加工,可连续高效加工复杂工件,大幅提高加工效率和质量,是现代制造业不可缺少的先进设备。
简述数控机床的工作原理
简述数控机床的工作原理数控机床是一种高精度、高效率、高自动化程度的机床，其工作原理是将数字信号转换为机床运动指令，通过控制系统控制各个执行机构实现工件的加工。
本文将从数控机床的基本结构、控制系统、加工过程等方面简述其工作原理。
一、数控机床的基本结构数控机床主要由机床主体、数控装置、执行机构、测量系统和辅助装置等组成。
其中，机床主体是指数控机床的机械部分，包括床身、主轴、进给机构等；数控装置是指数控机床的控制部分，包括控制器、输入设备、输出设备等；执行机构是指数控机床的动力部分，包括主轴驱动、进给驱动等；测量系统是指数控机床的检测部分，包括测量传感器、编码器等；辅助装置是指数控机床的辅助部分，包括冷却液系统、废屑输送系统等。
二、数控机床的控制系统数控机床的控制系统是指数控装置及其控制算法。
数控装置按照功能可分为系统控制器、数据输入设备、数据输出设备和辅助设备。
系统控制器是数控机床的核心部分，它负责将输入设备输入的数字信号转换成机床运动指令，并通过输出设备将指令传递给执行机构，从而实现工件的加工。
系统控制器的控制算法包括插补算法、轨迹控制算法、路径规划算法和运动控制算法等。
插补算法是将输入的数字信号转换为机床运动指令的核心算法，它通过对数字信号进行插补计算，生成机床的运动轨迹。
轨迹控制算法是指控制机床主轴的运动，它通过控制主轴马达的转速和转向实现工件的旋转加工。
路径规划算法是指规划机床加工路径的算法，它通过对工件的几何形状和加工要求进行分析，生成最优的加工路径。
运动控制算法是指控制机床进给运动的算法，它通过控制进给马达的转速和转向实现工件的直线运动。
三、数控机床的加工过程数控机床的加工过程包括工件的设计、程序的编写、加工的准备和加工的执行等步骤。
其中，工件的设计是指根据加工要求和工件的几何形状，设计出工件的CAD模型。
程序的编写是指将CAD模型转换成数字信号，用于控制数控机床进行加工。
加工的准备是指根据程序要求，调整数控机床的各项参数，使其符合加工要求。
数控车床的基本组成和工作原理
数控车床的基本组成和工作原理数控车床是一种通过计算机程序控制刀具移动和工件旋转等运动的机床，能够精确加工各类轴对称的零部件。
它是现代制造业中重要的加工设备，具有高精度、高效率、灵活性强等优点。
下面将介绍数控车床的基本组成和工作原理。
一、基本组成1.床身：数控车床的床身是整个机床的基础架构，承载整个机床的各个部件和组件。
床身一般由铸铁制成，具有高强度和抗振性能。
2.主轴箱：主轴箱安装在床身上，负责驱动工件的旋转运动。
主轴由电机驱动，在主轴箱内通过轴承支撑和转动。
3.刀架：刀架负责调节和控制刀具的位置和运动。
数控车床一般配备多个刀架，用于安装不同类型和规格的刀具。
刀架配有电动或液压驱动装置，可以实现刀具的快速切换和自动换刀。
4.工作台：工作台是放置和夹持工件的平台。
数控车床的工作台可以实现不同方向的移动和旋转，以便于刀具的切削和工件的加工。
5.伺服系统：伺服系统由数控装置、伺服电机和测量装置等组成，用于控制刀具和工件的运动。
数控装置是数控车床的大脑，根据预先编写的切削程序计算和控制刀具运动轨迹、进给速度和加工参数等。
6.冷却系统：冷却系统用于为数控车床提供冷却液，以冷却工件和刀具，减少摩擦和热量的产生，保护工件和刀具不受损坏。
二、工作原理1.切削程序编写：在进行切削之前，需要先编写切削程序。
切削程序是指通过计算机软件编写的程序，包含了刀具运动轨迹、进给速度、切削深度等加工参数的信息。
2.加工设备准备：在进行数控加工之前，需要进行刀具的安装和工件夹持。
安装刀具时，需要选择合适的刀具规格和类型，并进行刀具刀柄的装夹。
工件夹持时，需要使用合适的夹具将工件固定在工作台上。
3.参数设置：设置数控装置的各项参数，包括切削深度、进给速度、切削速度、加工路径等。
这些参数的设置根据切削程序和工件的要求进行调整。
4.启动加工：当设置完成后，启动数控装置，数控装置根据切削程序的要求，计算刀具的运动轨迹和运动速度，控制伺服系统的动作。
数控机床原理与结构分析第5章数控机床的进给系统
contents
目录
• 引言 • 数控机床的进给系统原理 • 数控机床的进给系统结构 • 数控机床的进给系统性能分析 • 数控机床的进给系统维护与保养 • 结论
01 引言
数控机床的进给系统概述
数控机床的进给系统是实现切削加工的重要组成部分，它负 责将主轴的旋转运动传递到工作台或刀具上，以完成工件的 加工。
进给系统的热误差分析
热误差产生原因
热误差是由于进给系统在工作过程中受到热源影响，导致机械部件受热变形和温度升高， 从而影响进给系统的运动精度。热误差主要来源于传动元件、轴承、导轨等部件的受热
变形。
热误差补偿技术
为了减小热误差对进给系统性能的影响，可以采用热误差补偿技术。热误差补偿技术包括温 度检测、误差建模和补偿算法等环节，通过实时监测进给系统的温度变化，建立热误差模型
进给系统由电动机、传动装置、丝杠、工作台等组成，通过 控制电动机的旋转运动，经过一系列的传动装置，最终转化 为工作台或刀具的直线运动。
进给系统在数控机床中的重要性
进给系统是数控机床实现高精度、高效率加工的关键因素之一，其性能直接影响 着加工质量和生产效率。
随着现代制造业的发展，对数控机床的加工精度和效率要求越来越高，因此，对 进给系统的性能要求也越来越高。进给系统的性能优劣直接决定了数控机床的性 能和市场竞争力。
，并采用相应的补偿算法对热误差进行补偿，可以有效提高进给系统的运动精度。
05 数控机床的进给系统维护 与保养
进给系统的日常维护
每日检查
01
检查进给系统各部件是否正常，如导轨、丝杠、轴承等，确保
无异常声音和振动。
润滑保养
02
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
Gear ratio2 (internal relation)
Lead screw
2.2.4 Transmission system diagram: XKA5750 milling machine
2.3 Coordinate system for NC machine tools
2.3.1 Standard coordinate system and direction 1. ISO coordinate system
2.2 Machine tool drive
To realize those neg, each NC machine tool should have three basic units:
(1) Actuators, e.g. spindle, tool post, worktable, etc.
现代数控机床原理与结构（双语） ppt 课件
2) Feeding motion Feeding motion causes an secondary relative motion between cutting tool and workpiece, and enables tool can continuously remove material from workpiece to form a desired shape. Examples of feeding motion Axial and radial motions of cutting tool (turning) Step motions of cutting tool or workpiece (planing) Note: Feeding motion can be performed by both cutting tools or workpieces; Two or more feeding motions can co-exist (gear hobbing); Zero feeding motion is possible (broaching).
2.2.2 Transmission chain
A series of transmission components that consist a transmission connection is known as transmission chain.
Two forms of transmission
2.2.1 Transmission connection
Connection between actuator and power or between actuators by transmission components.
Transmission diagram of CA6140 horizontal lathe
现代数控机床原理与结构（双语） ppt 课件
3) Alignment motion
It is used to obtain correct relative positions between cutting tool and workpiece, e.g. aligning drill to hole center by moving rocker arm of the driller.
(1) Constant ratio and direction.
Gears, worm gears-shaft, ball screw-nut
(2) Variable and direction.
Adjusting gears, clash gears, clutch gear shift
Transmission chains include external and internal relations: 1) External relation Connecting power unit and actuators Driving actuators running at designed speed Determining machining efficiency and surface roughness rather than shape of workpiece.
Screw turning requires stringent transmission ratio between spindle rotation and tool post moving to ensure precise thread pitch.
2.2.3 Transmission diagram
4) Fast moving and other actions
Fast moving improves machining efficiency.
Other actions include direction change, clamping,
releasing, etc.
现代数控机床原理与结构（双语） ppt 课件
Constant ratio
Transmission diagram of screw turning
Motor
From NC machine tools, spindle and tool post may be driven by their own motors.
Gear ratio1 (external relation) Spindle Thread Cutting tool
现代数控机床原理与结构（双语） ppt 课件
书名：现代数控机床原理与结构（双语） ISBN： 978-7-111-42403-1 作者：郁元正 出版社：机械工业出版社 本书配有电子课件
现代数控机床原理与结构（双语） ppt 课件
Chapter 2 Motions & coordinate system of Machine tools
2) Internal relation Connecting and regulating motions between actuators; Precise transmission ratio is important. Frictional transmission (e.g. clutch) or instantaneous variable ratio (chain drive) is unacceptable;
现代数控机床原理与结构（双语） ppt 课件
Thinking…
Identify primary motions and feeding motions.
Milling
Planing
Broaching
现代数控机床原理与结构（双语） ppt 课件
2.1.3 Assistant motions
All motions other than surface forming motions, including plunge motion, indexing motion, alignment motion, fast moving, and other actions. 1) Plunge motion
Rotary motion of workpiece (turning)
Rotary motion of cutting tools (drilling, milling, boring) Reciprocating motion of cutting tools (broaching, planing) Every machining process must have, and only has a primary motion.
现代数控机床原理与结构（双语） ppt 课件
Surface forming motion consists of :
Primary motion Feeding motion
Outer circular surface turning
现代数控机床原理与结构（双语） ppt 课件
1) Primary motion Primary motion causes relative motion between cutting tool and workpiece, and remove material from workpiece. Examples of primary motions:
Transmission diagram briefly represents relative motion paths of surface forming.
Motor
Spindle
Cutting tool
Hob（滚刀）
Combined unit
Variable ratio Symbols for transmission diagram
2.1 Motions of machine tool 2.2 Machine tool drive 2.3 Coordinate systems
现代数控机床原理与结构（双语） ppt 课件
2.1 Motions of machine tool
2.1.1 Purpose of motions The purpose of machine tool motions is to remove materials from workpieces to obtain required shapes, dimensions and surface quality. Motion essentials are tool motions, workpiece motions, and cutting motions. 2.1.2 Surface forming motion Surface forming motion is the relative cutting motion between tool and workpiece. Types and quantity of surface forming motion determine shape of workpiece, machining method and tool constructions