数控机床的工作原理和组成结构
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。
数控机床的结构组成及原理
数控机床的结构组成及原理数控机床是一种通过计算机控制的机床，可以实现多种复杂的加工操作。
它的结构组成及原理可以大致分为机床主体部分、控制系统部分和辅助装置部分。
一、机床主体部分1.床身：床身是整个数控机床的基础部分，承载整个机床的各个部件和装置，同时具有足够的刚性和稳定性。
床身通常由大型整体铸件制成，常见的有平面床、斜床和立式床等。
床身上设有导轨、滑块和滚珠丝杠等装置，用于支撑和导向主轴箱、工作台等。
2.主轴箱：主轴箱是数控机床的重要部件之一，通常由主轴、主轴动力装置、主轴箱座、电动机及其驱动装置等组成。
主轴箱用来传递动力，使主轴旋转，是实现机床加工功能的关键部分。
3.工作台：工作台是数控机床上用于夹持工件的装置，它可以沿各个方向进行移动和转动。
工作台通常由工作台体、刀架座、刀具变位装置等组成。
工作台的移动和转动由驱动装置控制，实现对工件的定位和加工。
二、控制系统部分1.数控装置：数控装置是整个机床的控制中心，由硬件部分和软件部分组成。
硬件部分包括主机、输入输出设备、接口电路等，软件部分是指数控机床的控制程序。
数控装置能够根据加工要求，自动生成加工程序，并控制机床的各个动作。
2.伺服系统：伺服系统是数控机床的动力系统，主要由伺服电机、传动机构和测量装置等组成。
伺服电机通过控制系统接收指令，根据要求实现各个轴向的运动。
传动机构将电机运动传递到工作台或刀架等部位，测量装置用于检测轴向运动的位置和速度。
三、辅助装置部分1.刀具变位装置：刀具变位装置是数控机床上用来实现刀具的换刀和夹紧的装置。
它能够实现快速的刀具换向和自动夹紧，提高机床的加工效率。
2.冷却液供给装置：冷却液供给装置是用于给切削过程提供冷却润滑的装置，它能够保持刀具的正常工作温度，延长刀具的使用寿命，并提高加工质量。
3.操作平台：操作平台是供操作人员进行操作和监控的地方，它通常设有显示屏、键盘、手柄等操作设备，用于输入指令、调整参数以及监控加工过程。
数控机床的组成及基本工作原理
数控机床的组成及基本工作原理数控机床是一种利用数字编程控制工作的机床。
它由三个基本部分组成：机械系统、传动系统和控制系统。
下面将详细介绍数控机床的组成和基本工作原理。
一、机械系统机械系统是数控机床的基础，它由床身、主轴箱、伺服系统等组成。
1.床身：床身是数控机床的基础，主要承载着机床其他部件。
床身通常由铸铁或钢板焊接而成，具有较高的强度和刚性，以保证机床的稳定性。
2.主轴箱：主轴箱包含了主轴系统和进给系统，主轴通过驱动系统将切削工具与工件连接，实现切削加工。
进给系统控制工件在X、Y、Z三个方向上的运动，使切削工具能沿指定路线精确地切削工件。
3.伺服系统：伺服系统负责控制切削工具和工件的相对运动。
它由伺服电机、伺服控制系统、逆变器和编码器等组成。
伺服电机通过接受数控系统发送的控制信号，精确控制机床的位置和速度，从而实现精确的切削加工。
二、传动系统传动系统负责传递电能和运动，将数控机床的控制信号传递给各个运动部件。
主要由电源、变频器、伺服电机、传感器等组成。
1.电源：电源为数控机床提供所需的电能。
通常使用三相交流电源。
2.变频器：变频器将交流电源转换为直流电源，以满足数控机床的要求。
3.伺服电机：伺服电机是数控机床的关键部件，它负责实现机床的精准运动。
伺服电机通常由电动机、编码器和速度控制器组成。
4.传感器：传感器用于检测机床各个部件的状态，将检测到的信号转换为电信号，反馈给数控系统。
三、控制系统控制系统是数控机床的大脑，它由数控装置、软件系统、输入输出设备等组成。
1.数控装置：数控装置是数控机床的核心，主要负责数控程序的编写和生成。
它接收操作员输入的加工参数和控制命令，经过处理之后发送给伺服系统。
3.输入输出设备：输入输出设备用于与数控装置进行交互。
常用的输入设备有键盘、鼠标和触摸屏；输出设备有显示器、打印机和数控机床本身。
基本工作原理：1.数控编程：操作员使用数控装置进行编程，编写出所需的加工程序。
数控机床的组成及工作原理
数控机床的组成及工作原理
数控机床由以下几部分组成：
1. 机床主体：包括床身和立柱，用于支撑和固定其他部件，并提供基准面。
2. 伺服系统：包括伺服电机、伺服放大器和传感器等，用于驱动主轴和运动轴实现高精度运动。
3. 控制系统：包括数控装置和操作面板，用于接收输入指令、处理运动轨迹和控制机床运动。
4. 刀具系统：包括刀具和刀具刀架等，用于切削物料，实现加工操作。
5. 冷却系统：包括冷却装置和冷却管路等，用于冷却加工过程中产生的热量，保护工件和刀具。
工作原理：
1. 基本的工作原理是通过数控装置输入加工程序和指令，通过控制系统将指令转化为电信号，传递给伺服系统。
2. 伺服系统接收电信号后，驱动伺服电机，通过配合传感器来实时检测回馈信号，可监控和控制机床各轴运动状态。
3. 控制系统根据加工程序中的指令，控制伺服系统精确地驱动机床的主轴和各轴运动，实现不同的加工过程。
4. 刀具系统根据加工程序和控制信号，进行切削操作，完成物料的形状、尺寸和表面处理等加工要求。
5. 冷却系统通过冷却装置将冷却介质送至刀具和加工区域，冷却刀具和加工区域，控制加工温度和保护刀具寿命。
总的来说，数控机床通过精确控制伺服系统的运动，实现刀具对工件的精细切削，使加工过程更加自动化和高效化。
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。
数控机床的组成和工作原理
2.5.3 数控机床的自由度
数控机床不受空间6个自由度的限制，只要存在一个能 独立运动的直线轴或旋转轴，就称为有一个轴或一个坐标；
数控机床在进行连续轨迹控制过程中，若干轴同时动作 或同时受控称为联动。能联动的轴数越多，则数控系统的功 能越强，加工能力越强；
转
换
各轴
驱动电路
放 大
2.3 数控机床的基本工作原理
（2）点位控制与轮廓加工控制
点位控制-控制点到点之间的距离。特点：与刀具路径 无关。包括钻、镗、攻螺纹等加工。
轮廓加工控制-亦称连续轨迹控制，分为加工平面曲线 （X,Y轴运动的合成）和加工空间曲线（X,Y,Z轴运动 的合成）两种情况。
轮廓加工控制的特点： 对各坐标轴的移动量、速度及相互间的比例同时进行 控制。
几轴几联动是数控机床的重要技术指标。
由逻辑编 程实现
组合逻辑控制
定时润滑、刀库控 制、主轴管理等。
由PLC来 实现
（4）数控机床常用的调试功能：P17
2.4 数控机床的基本类型
2.4.1 按运动轨迹分类 （1）点位控制系统-代表：数控钻床，数控镗床，etc.
只控制刀具相对于工件定位点的位置精度，不控制刀 具的运动轨迹，刀具运动过程中不进行切削。
注意：机床坐标系一般不作为编程坐标系， 仅作为工件坐标系的参考坐标系。
（2）数控机床工件原点与工件坐标系
工件原点：为编程方便在零件、工装夹具 上选定的某一点或与之相关的点。该点也 可以是与对刀点重合。
工件坐标系：以工件原点为零点建立的坐 标系，编程时，所有的尺寸都基于此坐标 系计算。
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集机械、电子、液压、传感等技术于一体的高精度、高效率的数控机床。
它的基本组成部分包括机床主体、数控系统、刀具系统、控制设备、液压系统、机床附件等。
1.机床主体：数控车床的机床主体由床身、主轴箱、工作台、床鞍、电气箱等组成。
床身是数控车床的主体支撑部分，负责承担工件和刀具的加工负荷。
主轴箱包括主轴、前轴和后轴，负责传动和控制主轴的转速和进给速度。
工作台是工件的加工平台，可以沿着床身的滑轨进行沿床移动。
床鞍是支撑工作台的部件，通过导轨和直线导轨与床身相连接。
电气箱负责存放和保护数控系统和电气元件。
2.数控系统：数控系统是数控车床的核心部分，负责控制机床的各项运动和加工过程。
数控系统包括硬件和软件两个部分。
硬件包括数控主机、输入设备和输出设备等，负责数据的采集和处理。
软件包括编程系统和运行控制系统等，负责编写和修改加工程序，并控制机床按照程序进行自动化加工。
3.刀具系统：刀具系统由刀架、刀杆、刀片组成，负责刀具的选择和切削加工。
刀架是刀具的支撑部分，可以进行刀具的进给、进给速度、进给深度和切削宽度的调节。
刀杆安装在刀架上，固定刀片并将切削力传递到刀架上。
刀片是用来进行切削加工的工具，根据不同的加工需求选择不同的刀片类型。
4.控制设备：控制设备包括电气控制箱、操作面板等组成部分。
电气控制箱负责接收和转换数控系统发送的指令，并通过电气元件控制机床的各项运动。
操作面板是数控系统的操作界面，用来设置加工参数、编写加工程序和监控机床的运行状态。
5.液压系统：液压系统负责机床主轴箱、刀架、工作台等部位的液压传动和控制。
液压系统包括液压油箱、液压泵、液压阀等组成部分。
液压油箱用来储存液压油，液压泵用来提供液压油的动力，液压阀用来控制液压油的流动和压力。
6.机床附件：机床附件包括夹具、传感器、冷却装置等附件。
夹具用来固定工件，保证工件的稳定和精度。
传感器负责检测和测量机床的运动状态和加工过程的数据。
数控机床的组成工作原理与结构特点
数控机床的组成工作原理与结构特点数控机床是一种通过数字信号控制机床执行加工操作的机床设备，它在工业生产中起着重要的作用。
本文将从组成部分、工作原理和结构特点三个方面，详细介绍数控机床的相关知识。
一、组成部分1.机床主体：数控机床的主体是由床身、立柱、工作台等构件组成，它们构成了机床的基本骨架，提供了支撑和定位的功能。
2.动力系统：数控机床的动力系统包括主轴驱动系统和进给驱动系统。
主轴驱动系统负责驱动刀具进行加工，进给驱动系统则负责控制刀具在工件上的运动。
3.控制系统：数控机床的控制系统是通过计算机控制机床的加工动作和运动路径。
它由硬件和软件两个层面构成，硬件包括电气控制部分和传感器，软件则是控制程序和相关算法。
4.自动换刀系统：数控机床的自动换刀系统可以根据加工需要，自动实现刀具的更换，提高加工效率。
5.润滑系统：润滑系统负责对机床的各个部件进行润滑，保证机床的正常运行。
二、工作原理1.制定加工方案：操作人员根据产品的工艺要求，制定数控机床的加工方案，包括刀具选择、切削参数等。
2.编写加工程序：操作人员根据加工方案，采用特定的编程语言编写机床的加工程序，将其输入到数控机床的控制系统中。
3.加工准备：操作人员根据加工程序对机床进行设置和调试，包括刀具装夹、工件夹紧、原点设定等。
4.执行加工操作：数控机床的控制系统按照加工程序指令，依次控制主轴驱动和进给驱动系统，使刀具按照预定的路径进行切削。
5.完成加工任务：机床按照程序的设定，逐步完成加工任务，并根据需要进行刀具自动换位等操作。
三、结构特点数控机床相比于传统的机床在结构上有以下几个特点：1.高刚性和高精度：数控机床采用了优化的结构设计和高强度材料，使得机床的刚性和稳定性得以提高，能够满足高精度加工的要求。
2.自动化程度高：数控机床具有自动换刀、自动测量、自动补偿等功能，能够在一定程度上提高生产效率，减少人工操作。
3.多功能性：数控机床能够进行多种形式的加工，如铣削、钻孔、镗削、车削等，满足不同产品的加工需求。
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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。
便。当改变加工零件时，数控机床只需更换零件加
控 工的NC程序，不必用凸轮、靠模、样板或其他模具
机
等专用工艺装备，且可采用成组技术的成套夹具。
床
因此，生产准备 周期短，有利于机械产品的迅速更
的
新换代。所以，数控机床的适应性非常强。
特
点
• 2.加工质量稳定 对于同一批零件，由于使用同一机床和 刀具及同一加工程序，刀具的运动轨迹完全相同，并且 数控机床是根据数控程序实现计算机控制自动进行加工， 可以 避免人为的误差，这就保证了零件加工的一致性好， 且质量稳定可靠。
零件 工艺分析 制备控制介质 程
图纸
序
校
数值计算 编程序清单 核
数控装置 输出装置 工 毛坯 作
输入装置 伺服机构 台 工件
编程部分
机床控制部分
• 1.适应性强
• 由于数控机床能实现多个坐标的联动，所以数控机
床能完成复杂型面的加工，特别是对于可用数学方
程式和坐标点表示的形状复杂的零件，加工非常方
数
• 3.生产效率高 数控机床本身的精度高、刚性大，可以采 用较大的切削用量，有效地节省了机动工时。它还有自 动换速、自动换刀和其他辅助操作自动化等功能，使辅 助时间 大为缩短，而且无需工序间的检验与测量，所以 比普通一般来说，数控机床的生产 能力约为普通机床的 3倍，甚至更高。数控机床的主轴转速及进给范围都比 普通机床大。目前数控机床的最高进给速度可达到 100m/min以上，最小分辨率达0.01um。
• 4.加工精度高
• 数控机床有较高的加工精度，一般在0.0050.1mm之间，定位精度普遍可达到0.03mm，重 复定位精度为0.01mm。数控机床的加工精度不受 零件复杂程度的 影响，机床传动链的反向齿轮间 隙和丝杠的螺距误差等都可以通过数控装置自动 进行补偿，其定位精度比较高。同时还可以利用 数控软件进行精度校正和补偿。
件。
• 组成：由主运动部件（主轴、主运动传动机构）、
进给运动部件（工作台、拖板及相应的传动机
机 床 本 体
构）、支承件（立柱、床身等）以及特殊装置 （工件自动交换系统、自动工作台交换APC系 统、自动刀具交换ATC系统）和辅助装置（如冷 却、润滑、排屑、转位和夹紧装置等）。
数控机床的工作原理
• 数控机床加工零件的工作过程分以下几个步骤： • 根据被加工零件的图样与工艺方案，用规定的代码和程序
• 5.工序集中，一机多用数控机床，特别是带自动换刀刀架、 刀库的数控加工中心，在一次装夹的情况下，几乎可以完 成零件的全部加工工序，一台数控机床可以代替数台普通 机床。 这样可以减少装夹误差，节约工序之间的中间环节， 如半成品的中间检测、暂存、 搬运和装夹等辅助时间，还 可以节省机床、车间的占地面积，带来较高的经济效益。
格式编写加工程序； • 所编写程序指令输入数控装置； • 数控装置将程序(代码)进行译码、运算之后，向机床各个
坐标的伺服机构和辅助控制装置发出信号，以驱动机床的 各运动部件，并控制所需要的辅助动作，最后加工出合格 的零件。
数控机床是最典型的数控设备,为了解数控机床的组成,首先必须了解数控机 床零件的工作过程,在数控机床上为了进行加工零件,可以通过如下步骤进行:
2
数控机床结构
• 数控机床主要由控制介质、数控装置、伺服系统和机床本 体四个部分组成
数控机床的加工过程
• 控制介质就是人们控制数控机床的中间媒介，即程
序载体。
控 • 在使用数控机床之前先要根据零件图和技术要求，
制
将加工时刀具相对于工件的位置，相对运动轨迹，
介
工艺参数，辅助运动等全部动作及顺序，按规定的