数控机床-主轴系统的工作原理
数控机床的工作原理
数控机床的工作原理数控机床是一种通过数字化程序控制工作过程的自动化机床，它的工作原理是通过计算机控制系统，实现对机床各轴运动、加工工艺参数和辅助功能的精确控制，从而完成工件的加工加工。
数控机床的工作原理主要包括数控系统、执行机构、传感器和工作台四个方面。
首先，数控系统是数控机床的核心，它由数控装置和输入设备组成。
数控装置是数控机床的"大脑"，它接收输入的加工程序和指令，经过处理后输出控制信号，控制执行机构实现各轴的运动。
输入设备通常是键盘、鼠标或者其他输入设备，用于输入加工程序、工艺参数等信息。
其次，执行机构是数控机床的关键部件，它包括主轴驱动装置、进给装置和辅助装置。
主轴驱动装置用于驱动主轴进行旋转运动，实现对工件的加工；进给装置用于控制工件在加工过程中的进给运动，包括直线进给和旋转进给；辅助装置用于实现机床的各种辅助功能，如换刀、冷却、润滑等。
第三，传感器是数控机床的感知器件，它用于感知机床各轴的位置、速度、加速度等信息，并将这些信息反馈给数控系统，以实现对机床各轴的闭环控制。
常见的传感器包括位置传感器、速度传感器、加速度传感器等。
最后，工作台是数控机床的加工平台，用于固定工件并进行加工。
工作台通常具有多轴自由度，可以实现对工件的多方向加工。
数控系统通过控制执行机构，使工作台按照预先设定的加工程序和路径进行运动，从而实现对工件的精确加工。
总的来说，数控机床的工作原理是通过数控系统控制执行机构，实现对工作台和刀具的精确控制，从而实现对工件的精确加工。
数控机床具有高精度、高效率、灵活性强等优点，已经成为现代制造业中不可或缺的重要设备。
随着科技的不断发展，数控机床的工作原理也在不断完善和创新，将为制造业的发展带来更多的机遇和挑战。
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。
数控机床的基本构造及工作原理
数控机床的基本构造及工作原理数控机床是一种通过数字化的控制系统来实现机床自动化加工的先进设备。
它的基本构造主要包括机床本体、数控系统、执行机构和辅助设备。
我们来了解一下数控机床的基本构造。
机床本体是数控机床的主体部分，包括床身、滑台、主轴、进给机构等。
床身是机床的基础，承载着各个部件，提供稳定的工作平台。
滑台是床身上可以沿着X、Y、Z轴移动的工作台，用于夹持工件和刀具。
主轴是机床上负责旋转切削的部件，它的转速和方向可以通过数控系统控制。
进给机构则负责控制滑台在各个轴向上的运动，实现工件的精确加工。
数控系统是数控机床的核心，它负责接收和处理加工程序，并控制机床的运动。
数控系统由硬件和软件两部分组成。
硬件包括中央处理器、存储器、输入输出接口等，它们协同工作来完成各种加工任务。
软件则是指数控机床的操作界面和加工程序。
操作界面提供了人机交互的方式，用户可以通过它来输入加工参数、选择加工模式等。
加工程序则是由一系列指令组成，它告诉机床如何进行加工操作，包括切削速度、进给速度、刀具路径等。
执行机构是数控机床的动力部分，它负责将数控系统发出的指令转化为机床的实际运动。
执行机构包括伺服电机、滚珠丝杠、直线导轨等。
伺服电机通过控制转动角度和转速，驱动滚珠丝杠来实现滑台的运动。
滚珠丝杠则通过转动来改变滑台的位置，它具有高精度和高刚性的特点。
直线导轨则用于支撑和引导滑台的运动，保证其平稳和精确。
辅助设备是数控机床的附属部分，包括刀库、冷却系统、自动换刀装置等。
刀库是存放刀具的地方，它可以根据加工需求自动选取并更换刀具。
冷却系统则用于冷却刀具和工件，避免因摩擦而产生的高温。
自动换刀装置可以在加工过程中自动更换刀具，提高生产效率。
了解了数控机床的基本构造，下面我们来了解一下它的工作原理。
数控机床的工作原理可以简单概括为：数控系统接收加工程序，经过处理后输出控制信号，驱动执行机构，实现机床的运动。
具体来说，加工程序首先由操作人员编写或通过CAD/CAM软件生成。
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数控机床是一种通过计算机控制的自动化机械设备，它能够在预设的工艺参数下进行加工操作。
它的工作原理和工作过程如下：一、工作原理：数控机床的工作原理是基于计算机控制系统的指令执行。
首先，操作员通过计算机软件编写加工程序，包括加工路径、切削参数、速度等。
然后，将编写好的程序通过存储介质（如U盘）传输到数控机床的控制系统中。
控制系统接收到程序后，将其解析为机床可执行的指令。
接下来，控制系统根据指令控制伺服系统、主轴、进给系统等机床部件的运动，实现加工操作。
二、工作过程：1. 加工准备：在进行数控加工之前，需要进行加工准备工作。
首先，操作员需要将工件夹紧在机床工作台上，并使用测量工具对工件进行测量，以确定加工起点和加工终点。
然后，操作员需要选择合适的刀具，并将其安装在刀架上。
最后，操作员需要对机床进行刀具长度和半径补偿等参数的设置。
2. 加工程序加载：将事先编写好的加工程序通过存储介质传输到数控机床的控制系统中。
控制系统会自动识别并加载加工程序。
3. 工件定位：数控机床会根据加工程序中定义的加工路径，将刀具挪移到工件的加工起点位置。
在挪移过程中，数控机床会使用编码器等传感器来准确定位。
4. 加工操作：数控机床会根据加工程序中定义的切削参数和加工路径，控制刀具进行切削操作。
在加工过程中，数控机床会根据加工程序中定义的进给速度、切削速度等参数来控制刀具的运动。
5. 加工监控：数控机床在加工过程中会实时监控刀具的位置、刀具的磨损情况、工件的加工状态等。
如果浮现异常情况，如刀具磨损超过预设值、工件加工尺寸超出容许范围等，数控机床会自动停机，并通过报警系统提示操作员。
6. 加工结束：当加工程序中定义的加工路径全部完成后，数控机床会将刀具挪移到加工终点位置，并住手加工操作。
同时，数控机床会将加工过程中的相关数据保存到存储介质中，以备后续分析和记录。
总结：数控机床的工作原理是基于计算机控制系统的指令执行，通过预先编写加工程序和设置加工参数，实现自动化的加工操作。
数控系统的组成及工作原理ppt课件
刀具半径补偿的建立：刀具由起刀点以进给速度接近工 件，刀具中心在法线方向与待加工工件偏离一刀具半径。 偏置方向由G41及G42确定。
刀具半径补偿的进行：一旦建立刀补，刀具始终偏离工 件轮廓一定距离，直到取消刀补为止。
刀具半径补偿的取消：刀具撤离工件，回到退刀点，取 消刀具半径补偿。退刀点应位于零件轮廓之外，可以与 起刀点相同，也可以不相同。
进给轴手动控制按钮，用于手动调整时移动各坐标轴。 主轴启停与主轴倍率选择按钮：用于主轴的启停与正、反
转以及主轴调速。自动加工启停按钮：用于自动加工过程 的启动于停止。 条件程序段选择开关：用于条件程序段是否执行。 倍率选择开关：用于选择进给速度的倍率及点动量。 另外还有一些状态指示等、报警装置等。
一．CNC数控系统基本构成
为了规范事业单位聘用关系，建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
数控系统构成可以用下面的框图表示：
硬件系统
微机部分 外围设备部分 机床控制部分
CNC数控系统
系统软件 软件系统
应用软件
输入数据处理程序 插补运算程序 速度控制程序 管理程序 诊断程序
C刀具补偿原理图（1）
为了规范事业单位聘用关系，建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
C刀具补偿原理图（2）
为了规范事业单位聘用关系，建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
４．C刀具补偿原理（3）
数控系统的工作方式 C刀具补偿是在插补和控制的间隙进行刀补计算 的，通过设置多个缓存，采用流水作业的方式才 能提高计算速度，满足高速加工的需要。如图所 示。
数控机床的工作原理及基本结构
数控机床的工作原理及基本结构数控机床是一种通过数字控制系统实现自动化加工的机床。
其工作原理是通过将加工程序编码为数字信号，由数控系统控制机床进行加工操作。
数控机床的基本结构主要包括数控装置、执行机构和传动机构。
数控装置是数控机床的控制核心，其功能是编程、存储、计算和控制。
编程是将加工过程描述为特定格式的程序代码，存储是将程序代码保存在数控装置中，计算是根据程序代码进行数学运算，控制是通过输出控制信号控制机床执行具体操作。
数控装置通常由数控主轴驱动器、数控伺服驱动器和数控系统组成。
执行机构是数控机床进行加工操作的部分，包括主轴、工作台和刀架。
主轴是主要进行切削加工的部分，可以通过数控主轴驱动器控制主轴转速和进给速度。
工作台是用于装夹和固定工件的部分，可以通过数控伺服驱动器控制工作台的运动。
刀架是用于刀具固定和切削动作的部分，可以通过数控伺服驱动器控制刀架的运动。
传动机构是传递数补百控机床各部分运动的机构，包括伺服驱动系统、传感器、传动装置和工具切换系统。
伺服驱动系统通过输入旋转或直线运动的指令，控制执行机构的运动。
传感器用于测量机床各部分的运动状态，如位置、转速和力等。
传动装置用于传递数控装置的输出信号，驱动执行机构进行运动。
工具切换系统用于更换不同形状或尺寸的切削工具，以适应不同加工需求。
1.编写加工程序：根据零件的尺寸、形状和加工要求，使用专门的编程语言编写加工程序，描述整个加工过程和刀具路径。
2.存储和计算：将编写好的加工程序输入数控装置中，通过数控系统进行存储和计算。
数控系统根据加工程序进行数学运算，计算出每个工序的切削速度、进给速度、切削深度等参数。
3.执行加工操作：数控系统将计算出的加工参数转换为控制信号，发送给数控装置中的伺服驱动器和主轴驱动器。
伺服驱动器通过控制执行机构的运动，使机床的主轴和工作台按照预定程序进行切削和定位。
4.监控和调整：在加工过程中，数控系统通过传感器和编码器实时监测机床的运动状态和切削力。
简述数控机床的基本构造及工作原理
简述数控机床的基本构造及工作原理数控机床是一种通过计算机控制的自动化加工设备，它可以根据预先设定的程序和指令，实现对工件的精确加工和加工过程的自动控制。
数控机床的基本构造包括机床主体、数控系统、执行机构和工作台等部分，其工作原理是通过数控系统将加工程序转化为机床运动的控制指令，再通过执行机构将指令转化为相应的运动，并最终实现对工件的加工。
一、机床主体机床主体是数控机床的基础部分，它通常由立柱、工作台、床身、主轴箱等组成。
立柱起支撑作用，工作台用于固定和夹持工件，床身用于支撑和固定各个部件，主轴箱用于安装主轴和主轴驱动装置等。
机床主体的稳定性和刚性对加工精度和效率有重要影响。
二、数控系统数控系统是数控机床的核心部分，它负责解释和执行加工程序，并将控制指令发送给执行机构。
数控系统通常由硬件和软件两部分组成。
硬件包括中央处理器（CPU）、存储器、输入输出接口等，软件则包括操作系统、数控编程软件和数控驱动软件等。
数控系统可以实现多种功能，如自动换刀、自动测量和自动修正等，大大提高了加工效率和精度。
三、执行机构执行机构是将数控系统发送的控制指令转化为机床运动的装置。
常见的执行机构包括伺服电机、液压驱动装置和气动装置等。
伺服电机通常用于实现机床的主轴、进给轴和辅助轴等的运动控制，液压驱动装置和气动装置则用于实现机床的夹紧、换刀和辅助功能等。
四、工作台工作台是数控机床用于夹持和固定工件的部分，通常包括工作台座、工作台面和工件夹具等。
工作台座用于支撑和固定工作台面，工作台面则用于放置和夹持工件，工件夹具则用于固定工件在加工过程中的位置和方向。
工作台的结构和性能直接影响到加工精度和稳定性。
数控机床的工作原理是将加工程序转化为机床运动的控制指令，并通过执行机构实现对工件的加工。
具体来说，首先需要编写加工程序，包括工件的几何形状、加工路径、切削参数等。
然后将加工程序输入数控系统，并进行编译和解释。
数控系统将加工程序解释为一系列的控制指令，如进给速度、主轴转速、刀具补偿等。
- 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)。
任务四 主轴速度异常的维修
（2）交流主轴的结构特点： 交流伺服电动机的结构有笼型感应电动机和永磁式 同步电动机两种。而交流主轴电动机与进给电动机 不同，交流主轴电动机采用感应电动机形式。这是 因为受永磁体的限制，当容量做得很大时电动机成 本太高，另外数控机床主轴驱动系统不必像进给伺 服驱动系统那样，要求如此高的性能，因此，采用 感应电动机完全能满足主轴的要求。在这类电动机 轴的尾部安装有检测用脉冲发生器或脉冲编码器。
任务四 主轴速度异常的维修
资 讯
基础知识
1、主轴系统的组成结构
（1）直流主轴的结构特点： 直流主轴电动机的结构与永磁式直流伺服电动 机的结构不同。这类电动机在结构上的特点是： 为了改善换向性能，在结构上都有换向极，为 缩小体积，改善冷却效果，以免电动机热量传 到主轴上，常采用轴向强迫风冷或水管冷却技 术。为适应主轴调速范围宽的要求，一般主轴 电动机都能在调速比1:100的范围内实现无级调 速，而且在基本速度以上达到恒功率输出，在 基本速度以下为恒转矩输出，以适应重负荷的 要求。
任务四 主轴速度异常的维修 3、主轴控制中PLC、变频器的作用
在主轴电动机的控制电路中，PLC的输出提供相关控制通过变频器的变频调 速来实现的。
PLC、变频器的维护参见相关书籍材料。
任务四 主轴速度异常的维修
4、实践与操作
1、识读机床各部分电气接线图的作用。 2、分析电气连接图的工作原理。 3、查阅手册了解各设备接线端子的分布情况。 4、利用接线图查找部分故障。 5、分组讨论完成实践报告。
任务四 主轴速度异常的维修
（2）交流主轴电动机的调速方式 矢量变换调速这种方法把异步电动机经过坐标变换等 效成直流电动机，设法在交流电动机上模拟直流电动 机控制转矩的规律，以使交流电动机具有同样产生电 磁转矩的能力。矢量控制原理的基本思路就是按照产 生同样的旋转磁场这一等效原则建立起来的。矢量变 换SPWM调速系统，是将通过矢量变换得到相应的交流 电动机的三相电压控制信号，作为SPWM系统的基准正 弦波，即可实现对交流电动机的调速。
任务四 主轴速度异常的维修 2、主轴系统的速度控制
（1）直流主轴电动机的调速方式
直流主轴电动机的调速控制方式较为复杂，一般在额定转速以 下时，保持励磁绕组中励磁电流为额定值，通过改变电枢绕 组的端电压调速；在额定转速以上时，则应保持电枢端电压 不变（为额定值），通过改变励磁绕组中的励磁电流的办法 调速。改变励磁电流，实际上就是改变气隙主磁通Ф，由式 U≈Ea=CeФn可知，在电枢端电压不变的情况下，电动机反电 动势Ea也基本不变，因而气隙主磁通Ф与转速n成反比，减弱 Ф即可升速。 改变电动机电枢端电压的调速方法是恒转矩调速，改变励磁电 流的调速方式称为恒功率调速，直流主轴电动机的调速方法 是恒转矩调速与恒功率调速的结合。
参考资料：
李志兴主编的《数控设备与维修技术》-中国电力出版社 ；武友德主编的《数控设备故 障诊断与维修技术》--化学工业出版社
现有条件：
FX0S系列实验箱、手持编程器、导线等
任务四 主轴速度异常的维修
引导性问题：
（1）操作演示主轴速度异常的现象。 （2）熟悉主轴系统的组成结构、主轴系统的电气连 接。 （3）熟悉主轴系统的速度调节。 （4）掌握主轴参数的设置 （5）掌握主轴控制中PLC、变频器的作用与维护
任务四 主轴速度异常的维修
数控设备控制系统维修与调试
——以工作过程为导向的课程
任务四 主轴速度异常的维修
知识目标：
能够根据所学知识分析主轴系统的工作原理；掌握主轴速度 的控制方式，能够解决主轴由于速度异常所引起的一些故障； 熟悉主轴的操作方法；锻炼学生亲自动手、观察分析的能力。
能力目标：
学生掌握职业教育学习方法、课外观察方法、引导学生提问， 启发学生提问及自学的能力。 1、提出问题的能力 2、分析问题的能力 3、自学能力 4、动手能力
任务四 主轴速度异常的维修
评价与作业
评价：1、对学生的维修结果进行检查，论 证其正确性与可行性。 2 、对表现优异的学生进行表扬， 并对其方法进行推广。 3 、对没有做出结果的学生查找原 因，鼓励其不要妥协，继续努力。 作业： 思考在机床准停的过程中关于速度控制
与调节的问题，速度调节环节出现问题对于准 停的影响。
任务四 主轴速度异常的维修
决策
检查
决策：1、对学生解决故障的方案进行检查。
2、对学生提出的解决故障的方案进行论证可行性。 3、对学生提出的方案的解决步骤、解决要点进行 说明。 4、强调安全性的维修。
检查：
学生按所提故障的解决方案进行实际的故障的检测， 教师要巡回检查，及时发现问题及时解决，尤其是对与 有安全隐患的操作维修要特别的重视，学生可以对有关 的操作向老师询问。
任务四 主轴速度异常的维修
资
查 询----
讯
1、 熟悉主轴系统的组成结构、主轴系统的电气连接 2、 掌握主轴系统的参数设置 3、 回顾主轴准停的原理及类别 4、了解PLC、变频器的应用
查询方法：
在咨询部分的讲解采用多媒体进行相关知识的介绍说明、 解释，在操作或故障设置、故障诊断时在现场。
任务四 主轴速度异常的维修