模块二 数控机床结构及主要部件下部
数控机床各组成部分结构及控制原理
F≥0，则进给＋x 若
F<0，则进给＋y
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用递推法简化计算方法
结论：第一象限
F 0 F 0
x y
F F ye F F xe
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3. 终点判别
总步长法：N X e Ye
单边计数法：N maxXe , Ye
坐标计数法 长边坐标计数法
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迹上伸长或缩短一个刀具半径。
刀具半径补偿进行：
❖ 维持所建立的刀补状态，直至撤消。刀具中心轨迹始 终偏离编程轨迹一个刀具半径值的距离。
撤消刀具半径补偿： ❖ 刀具撤离工件，返回起刀点。用G40。
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3.刀具半径补偿计算
直线刀具补偿计算（考虑推导过程） X’＝X+△X Y’＝Y+△Y △X＝r.sinα △Y＝－r.cosα X’＝X+r.Y/（X2+Y2）0.5 Y’＝Y－r.Y/（X2+Y2）0.5
问题：当尖角过渡为内轮廓时，会出现工件的 过切现象。引入C功能刀具半径补偿。
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4. C功能刀具半径补偿
C刀补是为解决上述尖角过渡问题而设计的，专门处理 两个程序段间转接的各种情况。
在C刀补中，为了避免下一段加工轨迹对本段加工轨迹 的影响，在计算本程序段的刀具中心轨迹时，提前将下 一段程序读入，根据它们之间转换的具体情况，做出适 当地处理。
2 数控机床各组成部分的结构及其控制原理
课程内容
❖ 2.1 数控系统的控制原理 ❖ 2.2 计算机数控装置 ❖ 2.3数控机床的位置检测装置 ❖ 2.4 数控机床的进给伺服系统 ❖ 2.5 数控机床的主轴驱动及其机械结构 ❖ 2.6 可编程序控制器在数控机床上的应用
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。
数控车床的组成和基本结构
数控车床的组成和基本结构数控车床是一种通过计算机控制的机床，能够自动完成各种加工操作。
它由许多不同的部件组成，每个部件都发挥着重要的作用，共同构成了数控车床的基本结构。
1.床身结构数控车床的床身通常由铸铁或焊接钢板制成，具有高强度和稳定性。
床身上安装有导轨，用来支撑和引导工件夹具的移动。
床身的结构设计直接影响了数控车床的加工精度和稳定性。
2.主轴箱主轴箱是数控车床的核心部件，包括主轴、主轴承和主驱动装置。
主轴箱负责驱动刀具进行旋转，完成工件的车削加工。
主轴箱的设计和制造质量直接关系到数控车床的加工精度和效率。
3.刀架刀架是数控车床上用来安装刀具的部件，通常包括横梁、滑块和刀架座。
刀架可以根据加工需要进行自动换刀和调整，能够实现多种不同形状和尺寸的切削操作。
4.工件夹具工件夹具是用来固定工件的装置，通常由定位元件、夹紧装置和支撑装置构成。
工件夹具的设计和选择直接关系到数控车床加工的稳定性和安全性。
5.数控系统数控系统是数控车床的大脑，负责控制和监控整个加工过程。
数控系统通常由控制器、编程装置和监控设备组成，能够实现高精度、高效率的加工操作。
6.润滑系统润滑系统是数控车床的重要组成部分，用来给各个运动部件提供润滑和冷却。
良好的润滑系统能够延长数控车床的使用寿命，提高加工质量。
7.冷却系统冷却系统用来降低刀具和工件的温度，防止因高温引起的变形和磨损。
冷却系统通常包括冷却液循环系统和喷淋装置，能够有效地提高数控车床的加工效率和质量。
总的来说，数控车床的组成和基本结构是非常复杂和精密的，各个部件之间密切配合，共同完成工件的加工任务。
只有充分理解和掌握数控车床的组成结构，才能更好地发挥其加工能力和效率，满足不同加工需求。
数控车床在现代制造业中扮演着重要角色，其发展和应用将进一步推动制造业的发展和进步。
模块二__数控机床的功能部件
模块二数控机床的功能部件§2-1 数控机床机械结构组成及特点一、主要组成数控机床是一种典型的机电一体化产品，是机械和电子技术相结合的产物。
数控机床的机械结构主要由以下几个部分组成1.主传动系统包括动力源、传动件及主运动执行件（主轴）等，将驱动装置的运动和动力传给执行机构，以实现主切削运动。
2.进给传动系统包括动力源、传动件及主运动执行件（工作台、刀架）等，将驱动装置的运动和动力传给执行机构，以实现进给切削运动。
3.基础支撑部件包括机床的床身、立柱、导轨等，是整个机床的基础和框架4.辅助装置实现某些部件动作和辅助功能的系统和装置。
主要介绍数控机床的主传动系统、进给传动系统、导轨、自动换刀装置及其他辅助装置等几个主要的关键部件的结构特点。
二、机械机构的主要特点数控机床的机械结构和普通机床的机械结构相比，具有如下特点：1．支承件的高刚度化床身、立柱等采用静刚度、动刚度、热刚度特性都较好的支承构件。
2．传动机构简约化主轴转速由主轴的伺服驱动系统来调节和控制，取代了普通机床的多级齿轮传动系统，简化了机械传动结构。
3．传动元件精密化采用效率、刚度和精度等各方面都较好的传动元件，如滚珠丝杠螺母副、静压蜗轮蜗杆副以及带有塑料层滑动导轨、静压导轨等。
4．辅助操作自动化采用多主轴、多刀架结构，刀具与工件的自动夹紧装置，自动换刀装置，自动排屑装置，自动润滑冷却装置，刀具破损检测、精度检测和监控装置等，改善了劳动条件，提高了生产率。
2-2 数控机床的主传动系统数控机床的工艺范围很宽，针对不同的机床类型和加工工艺特点，数控机床的主传动系统相对于普通机床而言，尤其突出的特点：1．主轴转速高，输出功率大，能满足数控机床高速切削和大功率切削的需要，实现高效率加工。
2.主轴转速的变换迅速可靠，并能实现无级变速，使切削工作始终在最佳状态下进行。
3.为了实现道具的快速或自动装卸，主轴还要有自动装卸装置等一、主传动系统变速方式为了适应数控机床加工范围广、工艺适应性强、加工精度和自动化程度高等特点，要求主传动装置应具有很宽的变速范围，并能无级变速。
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。
基于模块化的数控维修(第二章 数控机床的组成结构) ppt课件
双轴模块 伺服放大图
ppt课件
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1.3 主回路的连接及功用
单轴伺服 模块放大图
ppt课件
12
1.3 主回路的连接及功用
1.4 进给伺服涉及的界面
伺 服 调 整 画 面
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1、FANUC系统的连接及其功用(0i-TC/Mate C)
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伺服调整画面
ppt课件
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1、FANUC系统的连接及其功用(0i-TC/Mate C)
6. 串行主轴/编码器：若用 FANUC主轴放大器，则为 SPM的指令线；若主轴用变 频器（指令线由JA40 模拟主 轴接口连接）；连接主轴位置
编码器（车床一般都接）时， 编码器连接到SPM的JYA3接 口。
7. I/O Link[JD1A]：连接I/O 模块或机床操作面板；
8. 存储卡插槽(系统正面)：连 接存储卡，以传输参数、5 程序、 梯形图等，也可DNC 加工。
逆
监控电路等做
变
成一体的智能
块
功率模块
（IPM，过流、
过热等异常状
况时报警提
示），且主电
路的滤波电解
电容安装在各
ppt课件
驱动模块8中。
1.3 主回路的连接及功用
电源模块放大图 FANUC αi系列电源模块Status状态报警及排除方法
ppt课件
9
主轴模块 放大图
ppt课件
10
1.3 主回路的连接及功用
ppt课件
1、FANUC系统的连4 接 及其功用(0i-TC/Mate C)
1、 FANUC系 统的连接 及其功用
(0i-TC/Mate C)
两个口
简述数控机床的结构及组成
数控机床的结构及组成一、简介数控机床（Numerical Control Machine Tool）是一种通过预先编程的方式来控制机床操作的现代化设备。
它是计算机科学、自动控制技术和机械制造技术相结合的产物。
与传统的机床相比，数控机床具有高速、高精度、高自动化程度和灵活可适应性等优点，广泛应用于航空航天、汽车制造、电子信息、模具制造等领域。
二、结构及组成简述数控机床的结构与组成是实现数控加工的基础，它包括机床本体、数控装置、执行机构和测量系统四个方面。
2.1 机床本体机床本体是数控机床的基本组成部分，它主要由床身、立柱、横梁、工作台、主轴箱、进给箱以及箱盖等部件组成。
•床身是数控机床的基础部分，承载和支撑整个机床的各个部件。
它具有高刚性、高稳定性和高阻尼性能，以确保整个机床在高速、高负荷工作时的稳定性和精度。
•立柱起到支撑和定位的作用，通常由铸铁材料制成，具有足够的刚性和稳定性。
•横梁连接立柱和工作台，起到支撑和传递力量的作用。
•工作台是加工工件的位置，它可以根据不同的加工需求进行升降、旋转和倾斜等运动。
•主轴箱是主轴的安装位置，主轴负责工件的转动，主轴箱通常包括主轴、轴承、主传动装置以及冷却装置等。
•进给箱是控制工件进给运动的装置，通常包括进给伺服电机、螺杆传动机构、导轨和滑块等。
2.2 数控装置数控装置是数控机床的核心部分，它负责接收和解析预先编好的加工程序，并控制机床按照程序要求完成各项加工操作。
数控装置通常由数控主机、控制器、输入设备和输出设备组成。
•数控主机是数控装置的核心部分，它通过输入设备接收加工程序，并对其进行解析和处理，生成相应的控制指令。
•控制器是控制系统的中枢，负责控制数控主机的运行以及与机床的通信。
控制器通常包括运动控制部分、IO接口部分和系统总线部分。
•输入设备主要包括键盘、鼠标、触摸屏等，用于向数控装置输入加工程序、参数等信息。
•输出设备主要包括显示器、打印机等，用于显示加工过程中的信息和结果。
数控机床的主要组成部分有哪些？
数控机床的主要组成部分有哪些？数控机床的主要组成部分有哪些？现代数控机床都是CNC机床，一般由数控操作系统和机床本体组成，专门用来对金属或木材进行加工的设备，主要有如下几部分组成。
1) CNC装置：计算机数控装置（即CNC装置）是CNC系统的核心，由微处理器（CPU）、存储器、各I／O接口及外围逻辑电路等构成。
2) 数控面板：数控面板是数控系统的控制面板，主要有显示器和键盘组成。
通过键盘和显示器实现系统管理和对数控程序及有关数据进行输入和编辑修改。
3) 可编程逻辑控制器PLC：PLC是一种以微处理器为基础的通用型自动控制装置，用于完成数控机床的各种逻辑运算和顺序控制。
例如：主轴的启停、刀具的更换、冷却液的开关等辅助动作。
4) 机床操作面板：一般数控机床均布置一个机床操作面板，用于在手动方式下对机床进行一些必要的操作，以及在自动方式下对机床的运行进行必要的干预。
上面布置有各种所需的按钮和开关。
5) 伺服系统：伺服系统分为进给伺服系统和主轴伺服系统，进给伺服系统主要有进给伺服单元和伺服进给电机组成。
用于完成刀架和工作台的各项运动。
主轴伺服系统用于数控机床的主轴驱动，一般由恒转矩调速和恒功率调速。
为满足某些加工要求，还要求主轴和进给驱动能同步控制。
6) 机床本体：机床本体的设计与制造，首先应满足数控加工的需要，具有刚度大、精度高、能适应自动运行等特点，由于一般均采用无级调速技术，使得机床进给运动和主传动的变速机构被大大简化甚至取消，为满足高精度的传动要求，广泛采用滚珠丝杆、滚动导轨等高精度传动件。
为提高生产率和满足自动加工的要求，还采用自动刀架以及能自动更换工件的自动夹具等。
上海市松江丰远是在原松江县骏马五金厂（1995年成立）的基础上成立的，位于国际大都市上海的西郊。
工厂是由三线建设大型军工企业回沪人员创建。
二十多年来先后成为几十家内外资企业的配套厂家。
以合理的价格、可靠的质量多次成为年度先锋供应商。
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模块二 数控机床结构及主要部件
光栅
模块二 数控机床结构及主要部件
脉冲编码器
模块二 数控机床结构及主要部件
项目六 自动换刀装置（ATC）
一、自动换刀装置作用
自动换刀装置可帮助数控机床节省辅助时间，并满足 在一次安装中完成多工序、工步加工要求。
二、对自动换刀装置的要求 换刀时间短，刀具重复定位精度高，足够的刀具容量，体
三、数控系统要求、类型及性能评价指标
1.要求 高效、稳定、可靠、开放
2.类型
电子管 晶体管 集成电路
硬线连接数控系统（NC系统）
小型计算机 微处理器 工控PC机
软件数控系统 （CNC系统）
模块二 数控机床结构及主要部件
3.数控系统的性能指标
（1）分辨率和进给速度 （2）可控轴数和联动轴数 （3）显示功能 （4）通信功能 （5）主CPU性能 （6）自诊断功能
积小，稳定可靠。
模块二 数控机床结构及主要部件
三、换刀方式刀库与主轴相对运动换刀
四、刀具交换装置
模块二 数控机床结构及主要部件
回转刀架换刀
模块二 数控机床结构及主要部件
机械手换刀
模块二 数控机床结构及主要部件
刀库与主轴相对运动换刀
模块二 数控机床结构及主要部件
高的可靠性和抗干扰能力，满足机床加工精度和加工速 度的要求，使用维护方便，成本低。
模块二 数控机床结构及主要部件
三、检测装置的分类
直线型
直线位移检测装置
位置检测装置
旋转型
检测装置
角度位移检测装置
速度检测装置
模块二 数控机床结构及主要部件
感应同步器 直线型检测装置 光 栅
磁栅
旋转变压器 旋转型检测装置 脉冲编码器
模块二 数控机床结构及主要部件
主轴的润滑、冷却方式
模块二 数控机床结构及主要部件
项目四 数控机床进给传动系统
一、进给传动系统作用
接受数控系统发出的进给脉冲，经放大和转换后驱 动执行元件实现预期的运动。
二、对进给传动系统的要求 1.有较高的工作精度 2.响应速度快 3.调速范围宽 4.稳定性好 5.可靠性高
模块二 数控机床结构及主要部件
滚珠丝杠螺母副
模块二 数控机床结构及主要部件
2.回转工作台 1）作用：实现绕X、Y、Z轴的圆周进给运动 2）种类：数控回转工作台、数控分度工作台
模块二 数控机床结构及主要部件
数控回转工作台
模块二 数控机床结构及主要部件
数控分度头
模块二 数控机床结构及主要部件
3.导轨
五、刀库
1.刀库容量 10-40
塔式 2.类型 盘式
链式 顺序选刀
3.选刀方式 任意选刀
模块二 数控机床结构及主要部件
盘式刀库
链式刀库
模块二 数控机床结构及主要部件
项目七 数控机床床身
一、数控机床床身作用 支承机床的零部件并保证这些零部件在加工过程中占有
的准确位置。 二、对床身的要求
刚性高、抗振性好、热变形小、易于安装调整。 三、数控机床床身类型
2）滚动导轨 摩擦系数小、运动轻便、位移精度和定位精度高、耐
磨性好、抗震性较差、结构复杂、防护要求较高。
模块二 数控机床结构及主要部件
滑动导轨
模块二 数控机床结构及主要部件
滚动导轨
模块二 数控机床结构及主要部件
项目五 检测装置
一、检测装置作用
检测装置是把位移和速度测量信号作为反馈信号，并将 反馈信号转换成数字信号送回计算机与脉冲指令信号进行 比较，以控制驱动元件正确运转。检测装置的精度直接影 响数控机床的定位精度和加工精度。 二、对检测装置的要求
导轨是进给系统的重要环节，是机床基本结构的要素之一。 机床加工精度和使用寿命很大程度上取决于机床导轨的质 量。
对导轨的要求：高的导向精度、良好的精度保持性、良 好的摩擦特性、运动平稳、高灵敏度、寿命长。
模块二 数控机床结构及主要部件
1）滑动导轨 摩擦特性好、耐磨性好、运动平稳、工艺性好、速度
较低。
伺服电机
模块二 数控机床结构及主要部件
工作台
床身 直线电机
模块二 数控机床结构及主要部件
四、进给运动传动部件
1.滚珠丝杠螺母副 1）工作原理 2）作用：将回转运动转换为直线运动 3）特点：传动效率高，摩擦力小，寿命长，经预紧后可 消除轴向间隙，无反向空行程，成本高，不能自锁，尺寸 不能太大。 4）用途：各类中小型数控机床的直线进给
电主轴
模块二 数控机床结构及主要部件
四、主轴部件 1.主轴轴承 2.主轴准停装置 3.刀具自动夹紧和清洁装置
模块二 数控机床结构及主要部件
数控车床主轴结构
模块二 数控机床结构及主要部件
4. 主轴的润滑、冷却方式 （1）主轴轴承润滑方式：油脂润滑、油液循环润滑、 油雾润滑、油气润滑 （2）主轴冷却方式：减少轴承及切割磁力线发热，有 效地排除已产生的热量
模块二 数控机床结构及主要部件
三、主传动的变速方式 1.采用变速齿轮传动 2.采用同步齿形带传动 3.采用主轴电机直接驱动（一体化主轴，电主轴）
模块二 数控机床结构及主要部件
变速齿轮传动
模块二 数控机床结构及主要部件
同步齿形带传动
模块二 数控机床结构及主要部件
主轴电机直接驱动
模块二 数控机床结构及主要部件
模块二 数控机床结构及主要部件
滚珠丝杠螺母副+滚动导轨副
模块二 数控机床结构及主要部件
三、进给传动系统种类 1.步进电机伺服进给系统 2.直流电机伺服进给系统 3.交流电机伺服进给系统 4.直线电机伺服进给系统
模块二 数控机床结构及主要部件
螺母 丝杠
伺服进给系统
电机 支承
模块二 数控机床结构及主要部件
模块二 数控机床结构及主要部件
四、常见数控系统
SIEMENS
FANUC
模块二 数控机床结构及主要部件
华中HNC
模块二 数控机床结构及主要部件
项目三 数控机床的主传动系统
一、主传动系统作用
产生主切削力
二、对主传动系统的要求
1.足够的转速范围 2.足够的功率和扭矩 3.各零部件应具有足够的精度、强度、刚度和抗振性 4.噪声低、运行平稳
模块二 数控机床结构及主要部件
项目二 数控系统
一、数控系统的组成与作用 1.组成 CNC系统由输入输出设备、CNC装置、可编程控制 器（PLC）、主轴驱动装置和进给驱动装置等组成。 2.作用 接受信息—计算处理—发出控制命令
模块二 数控机床结构及主要部件
二、数控系统工作过程
模块二 数控机床结构及主要部件