数控机床原理与结构分析——数控机床组成
数控机床机械结构设计与制造技术分析

数控机床机械结构设计与制造技术分析数控机床是一种集机电一体、工作自动化的高科技机械设备,其应用领域日益扩大。
在现代制造领域,数控机床已经成为不可缺少的工具,具有工作高效、精度稳定、自动化程度高等优势。
因此,数控机床的机械结构设计和制造技术的分析对于提高机床的性能和质量意义重大。
本文将从数控机床机械结构设计和制造技术两个方面进行探讨。
数控机床机械结构设计是数控技术的重要组成部分,其主要目的是实现工件的高精度加工。
机械结构设计的核心是构建合理的机械结构,它必须实现切削力的传递,确保传动精度和稳定性,并满足机床高速、高精度加工的需要。
1.数控机床结构布局设计数控机床的结构设计以其性能和稳定性为基础,应该尽可能减少结构的复杂度和重量,提高加工精度和效率。
必须综合考虑机床结构与传动系统,并结合数控系统决定结构的布局设计。
2.数控机床动力传动系统数控机床的动力传动系统是保证机床高速、高精度运动的重要组成部分。
传动系统的设计要求高传动精度、高刚性、低噪声、低能耗等。
在设计中,应当选择合适的传动方式和传动件,合理布置传动方式和传动件,保证传动精度和稳定性。
3.数控机床加工台面数控机床加工台面的设计与制造是实现高精度加工关键,加工台面的设计包括机床工作台的结构和运动方式等,制造应当满足加工、表面平整度和精度等要求。
加工时台面应确保精度修整及完整性,保证工件与工具成定心运动,达到加工工件的精度要求。
数控机床的制造技术包括各种机床部件的加工装配工艺和制造工具。
制造过程中应严格遵守工艺规程,保证机床实现高精度加工的要求。
同时,应该使用高品质的材料和制造工具。
数控机床结构部件加工的精度要求高,包括螺旋齿轮的加工、齿轮啮合的匹配、齿轮的零件标记、联轴器的面精度等。
因此,必须采用高精度的加工设备和工具,采用精细的加工工艺。
2.数控机床结构部件的装配数控机床结构部件的装配是保证机床高精度、高效率的关键。
在装配过程中,应根据机床的设计规格,对各个零部件进行精密配合或插配,确保机床的高稳定性和高度精度。
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
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。
数控车床结构范文

数控车床结构范文数控车床是一种使用计算机控制系统的机床,通过预先编程的方式,能够自动进行加工,并且实现极高的准确度和效率。
数控车床的结构主要包括机床床身、主轴箱、进给箱和控制系统等部分。
一、机床床身数控车床的床身是整个机床的基础,也是承载所有组件和零部件的主要结构。
床身通常由铸铁或焊接钢板制成,具有足够的刚性和稳定性,能够承受加工过程中的各种力和震动。
床身上通常有V型或者平坦的导轨,用于安装和导向主轴箱和进给箱。
二、主轴箱主轴箱是数控车床上的一个重要部件,主要用于驱动刀具和工件的相对运动。
主轴箱通常由主轴驱动装置、主轴箱壳体、主轴箱传动装置和进给机构等组成。
主轴箱壳体上安装有主轴和主轴伺服电机,主轴通过传动装置和主轴驱动装置相连,用于旋转刀具。
进给机构通常是通过主轴箱内部的螺杆、滑块和导轨等部件来实现刀具和工件的进给运动。
三、进给箱进给箱是数控车床的另一个重要部件,用于控制刀具和工件在加工过程中的进给速度和方向。
进给箱通常由进给伺服电机、进给箱壳体、进给传动装置和进给机构等部分组成。
进给伺服电机通过传动装置与进给机构相连,实现刀具和工件的进给运动。
进给箱壳体上通常装有进给选择器,用户可以通过选择器设定进给模式、进给速度和进给方向等参数。
四、控制系统控制系统是数控车床上最为重要的部分,用于实时控制和监控机床的加工过程。
控制系统通常包括机床控制器、数控软件和人机界面等部分。
机床控制器与数控软件相连,通过预先编程的方式控制数控车床的各种运动和加工参数。
人机界面通常是通过电脑显示屏和键盘等设备,用户可以通过界面输入指令、监控加工过程和调整参数等。
总结:数控车床的结构包括机床床身、主轴箱、进给箱和控制系统等部分。
机床床身是整个机床的基础,具有足够的刚性和稳定性。
主轴箱用于驱动刀具和工件的相对运动,进给箱用于控制刀具和工件的进给速度和方向。
控制系统是整个数控车床的大脑,通过预先编程的方式实现加工过程的控制和监控。
《数控机床原理》课件

02
数控机床的工作原理
数控装置的工作原理
数控装置是数控机床的指挥中心,它按照输入的程序 指令,经过计算和处理后,输出脉冲信号给伺服系统
,控制机床各部分按规定的动作进行加工。
输标02入题
数控装置主要由输入输出装置、数控装置和主控制装 置组成。
01
03
数控装置根据输入的加工程序进行计算和处理,输出 脉冲信号给伺服系统。
数控机床的环保措施
01
02
03
减少噪音污染
优化机械部件的设计和装 配工艺,降低数控机床运 行时的噪音。
控制废气排放
采用低污染的液压和润滑 系统,减少废气的排放。
废弃物处理
建立废弃物分类处理系统 ,对油污、金属屑等废弃 物进行妥善处理,以减少 对环境的污染。
数控机床的能效管理与节能技术
能源监测与控制
确定加工工艺
根据图纸和加工要求,确定加 工的顺序、刀具、切削参数等
。
建立坐标系
根据工件和机床的实际情况, 建立合适的坐标系,以便描述 刀具的运动轨迹。
编写加工程序
根据加工工艺和坐标系,使用 数控编程语言编写加工程序。
程序调试和优化
在数控机床上对加工程序进行 试运行,检查程序的正确性和 加工效果,根据需要进行调整
通过能源监测系统实时监 测数控机床的能耗情况, 实现能源的有效控制和管 理。
高效传动系统
采用高效传动部件,如高 精度轴承和齿轮,降低机 械损失和能耗。
空调节能技术
合理利用数控机床内部的 空调系统,保持适宜的工 作温度,降低能耗。
感谢您的观看
THANKS
写加工程序;自动编程指利用 CAD/CAM软件,通过计算机辅
助计算和生成加工程序。
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
数控基础知识

任务2 数控机床的组成和工作原理
•
1.
数
控 机
图3
床
的
组
成
JCS-018A型立式加工中心外观图
1-X轴伺服电机 2-换刀机械手 3-数控柜 4-盘式刀库 5-主轴箱
6-操作面板 7-驱动电源柜 8-工作台 9-鞍座 10-床身
任务2 数控机床的组成和工作原理
2.数控机床的工作原理 •
任务3 数控机床的分类
任务1 数控机床的坐标系统
•
2.机床坐标轴的确定
立式数控机床坐标系统
卧式数控机床坐标系统
任务1 数控机床的坐标系统
3.机床坐标系•与工件坐标系
任务2 程序结构
•
1.数控编程的步骤
任务2 程序结构
2.数控机• 床程序的结构
文字地址程序段格式 程序段格式:N__G__X(U)__Z(W)__F__M__S__T__; 其中:N__表示程序段顺序号;
过 其它各运动部件的控制与操作;
程 (5)首件试切加工,检验零件的合格性,并修改程
序;
(6)在机床上加工出合格的零件。
任务2 数控机床的组成和工作原理
数控机床由数控程•序、输入装置、数控装置(CNC)、伺 服驱动及位置检测、辅助控制装置、机床本体等几部分组成
。
1. (1)数控程序是数控机床自动加工零件的工作指令;
任务4 车削工艺基础
•
3.工序的划分
(1)普通零件按工序集中的原则划分工序; (2)薄壁类零件按粗、精加工分序原则划分工序。
4.加工顺序的确定
(1)先粗加工后精加工; (2)由近及远; (3)内外表面加工交叉进行; (4)最后加工槽、螺纹等表面。
任务4 车削工艺基础
数控加工基础知识

8、5大功能指令 1)辅助功能指令(M指令) M03: 主轴正传 M04:主轴反转 M05:主轴停止 M06: 换刀 M08: 切削液打开 M09: 切削液关闭 M30: 程序结束
2)进给功能指令(F指令):指定进给速 度的大小。 有两种控制方式: 每分钟进给方式:(mm/min) 如:F100 每转进给方式:(mm/r) 如:F0.1 一般的数控系统默认为每分钟进给方式。 3)刀具功能指令(T指令) 车床一般用四位数字。如:T0101,前两位 表示刀具号,后两位表示刀补号。 铣床一般用两位数字。如:T02,表示刀具 号为02.
2、数控技术的发展
1952年在美国麻省理工学院诞生了世界上第一台三 坐标联动的数控铣床 第一代 电子管NC
第二代 晶体管NC
第三代 小规模集成电路NC
CNC
第四代 小型计算机NC
MNC
第五代 微机NC
二、数控机床的组成
机床本体 数控机床 数控系统 输入输出装置 数控装置(核心) 伺服驱动系统 位置检测反馈装置 可编程逻辑控制器(PLC)
3)工件原点(编程原点) 工件坐标系是在数控编程时用来定义工件形 状和刀具相对工件运动的坐标系。 工件坐标系的原点称为工件原点或编程原点 数控车床上加工工件时,工件原点一般设在 主轴中心线与工件右端面(或左端面)的交点处。 数控铣床上加工工件时,工件原点一般设在 进刀方向一侧工件外轮廓表面的某个角上或对称 中心上。
2)机床参考点 机床原点相对应的还有一个机床参考点, 它也是机床上的一个固定点,通常不同于机 床原点。一般来说,加工中心的参考点设在 工作台位于极限位置时的一基准点上。该极 限位置通过机械挡块来调整和确定,但必须 位于各坐标轴的移动范围内。为了在机床工 作时建立机床坐标系,要通过参数来指定参 考点到机床原点的距离,此参数通过精确测 量来确定。一般,机床工作前,必须先进行 回参考点动作,各坐标轴回零,才可建立机 床坐标系
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在 FMC 和加工中心的基础上,通过增加物流系统、工业 机器人以及相关设备,并由中央控制系统进行集中、 统一控制和管理,这样的制造系统称为柔性制造系统 ( Flexible Manufacturing System-FMS )。
CZ2L 光缆
COP10B JF2 FSSB
CZ2M
伺服检查板
JF1 CZ2L
急停 信号
主轴定 向开关
主轴 电机
X 伺服 电机
Y 伺服 电机
Z 伺服 电机
图2-17 机床连接框图 2020/7/29
HSSB
以太网板 PROFIBUS板 DeviceNet板 DNC2板
到其它外设(选择项) 26
到其它外设(选择项)
2020/7/29
5
2.1.2.数控机床组成 1.数控机床加工零件的过程
图2-1 数控加工过程示意图
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6
2.数控机床的组成
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2.1.3.数控机床的分类
1.按工艺用途分类 (1)金属切削类数控机床 (2)金属成型类数控机床 (3)特种加工及其它类型数控机床
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2.2.2.数控机床的电气控制
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27
2020/7/29
28
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14
图2-5b 数控电火花线切割机床
图2-5a 数控线切割机床
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图2-5c 数控激光切割机
2020/7/29
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图2-5d 数控等离子切割机
2020/7/29
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图2-5f 柔性三坐标测量臂
图2-5e 数控三坐标测量机
2020/7/29
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2.如果以数控系统的特征进行分类时,可将 数控机床分成三大类:
带有自动刀具交换装置( Automatic Tool change-ATC )的数 控机床(带有回转刀架的数控车床除外)称为加工中心 ( Machine Center-MC )。它通过刀具的自动交换,可以 一次装夹完成多工序的加工,实现了工序的集中和工艺的复合, 从而缩短了辅助加工时间,提高了机床的效率;减少了零件安 装、定位次数,提高了加工精度。
CRT单元 2
CN1 3
CN2 4
MDI 单元 CK2 CK1
LCD单元 2
COP20B 3
CP1A CP1B 24V
机床操作面板I/O CP01 24V JD1B JD1A
手摇脉冲发生器(最多3个)
RS232C(1通道) 10 RS232C(2通道)
高速跳转信号输入(1点) 模拟主轴
主机 24V--输入(CP1) 24V--输出(CP2) CRT1(JA1) CP2 MDI(JA2)
2.1.1.数控机床的控制技术 2.1.2.数控机床组成 2.1.3.数控机床的分类
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2.1.1.数控机床的控制技术
数控机床种类繁多,有钻铣镗床类、车削类、磨削类、电加工类、 锻压类、激光加工类和其他特殊用途的专用数控机床等等,凡 是采用了数控技术进行控制的机床统称 NC 机床。
为了适应市场需求多变的形势,对现代制造业来说,不 仅需要发展车间制造过程的自动化,而且要实现从市 场预测、生产决策、产品设计、产品制造直到产品销 售的全面自动化。将这些要求综合,构成的完整的生 产制造系统,称为计算机集成制造系统( computer Integrated Manufacturing system- CIMS ),CIMS将一个工厂的生产、经营活动进行了 有机的集成,实现了更高效益、更高柔性的智能化生 产,是当今自动化制造技术发展的最高阶段。
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图2-3c 全功能数控铣床
图2-3d 高速数控铣床
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图2-3e 立式数控铣床
图2-3f 立式加工中心
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图2-4a 数控液压板料折弯机
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图2-4b 数控弯管机
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图2-4c 数控冲模回转头压力机
显示COP20A
I/O LINK(0.01A)
RS232C(J05A) RS232C(J05B)
HD1/ASP(JA40)
空气开关
220V交流
交流电 抗器
MMC
CX3
CX4 SVPM
JA7A
串行主轴 JA7B JYA3
JA7A 到下一主轴
TB2 JYA2
JF1
伺服卡 FSSB COP10A 最多3轴
第二章 数控机床组成
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2.1.数控机床的组成分类 2.2.数控机床的电气控制系统 2.3.国内外数控机床的现状 2.4.数控机床的发展趋势 复习与思考题
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2.1.数控机床的组成分类
数控机床是一个装有程序控制系统的机床。该 系统能够逻辑地处理具有使用号码,或其他 符号编码指令规定的程序。
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2.2.数控机床的电气控制系统
2.2.1.数控系统的电气控制ຫໍສະໝຸດ 2.2.2.数控机床的电气控制
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2.2.1.数控系统的电气控制 1.数控系统的电源控制
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2.数控系 统的连接
电源输入直流24V 1 到I/O设备
MDI 单元 CK2 CK1
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4.按照功能水平分类
对于按数控功能的水平分类方法,目前尚无明 确定义,因此,涵义也不十分清楚。这种分 类方法没有一个确切定义,但可以给人们一 个清晰的一般水平概念,可将数控机床分为 高、中、低档三类。
数控机床水平高低由主要技术参数、功能指标 和关键部件的功能水平决定。下列几个方面 可作为评价数控机床档次的参考条件。
(1)点位控制的数控机床 (2)直线控制数控机床 (3)轮廓控制的数控机床 ① 平面轮廓加工的数控机床 ② 空间轮廓加工的数控机床
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3.按伺服系统的类型分类 根据有无检测反馈元件及其检测装置,机床的
伺服系统可分为开环伺服、闭环伺服和半闭 环伺服。
(1)开环控制数控机床 (2)闭环控制数控机床 (3)半闭环控制数控机床