数控机床基础结构分析
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。
1 《数控机床控制技术基础》概述
2、输入/输出 、输入 输出 输出(I/O) 数控系统对加工程序处理后输出的控制信号除了对进给运行轨迹进行连续控制外， 数控系统对加工程序处理后输出的控制信号除了对进给运行轨迹进行连续控制外， 还要对机床的各种状态进行控制，这些状态包括主轴的变速控制，主轴的正、 还要对机床的各种状态进行控制，这些状态包括主轴的变速控制，主轴的正、反转 及停止，冷却和润滑装置的起动和停止，刀具的自动交换， 及停止，冷却和润滑装置的起动和停止，刀具的自动交换，工件夹紧和放松及分度 工作台转位等。 工作台转位等。 第Ⅰ类：与驱动命令有关的连接电路，主要是与坐标轴进给驱动和主轴驱动的连接 电路。 第Ⅱ类：数控装置与测量系统和测量传感器之间的连接电路。 第Ⅰ类和第Ⅱ类接口传送的信息是数控装置与伺服驱动单元、伺服电动机、位置检 测和速度检测之间的控制信息及反馈信息，它们属于数字控制及伺服控制。 第Ⅲ类：电源及保护电路。由数控机床强电线路中的电源控制电路构成。强电线路 由电源变压器、控制变压器、各种断路器、保护开关、接触器、熔断器等连接而成， 以便为辅助交流电动机（如冷却泵电动机、润滑泵电动机等）、电磁铁、离合器、 电磁阀等功率执行元件供电。强电线路不能与低压下工作的控制电路或弱电线路直 接连接，只有通过断路器、中间继电器等器件，转换成直流低电压下工作的触点的 开合动作，才能成为继电器逻辑电路和PLC可接收的电信号，反之亦然。 第Ⅳ类：开/关信号和代码信号连接电路。是数控装置与外部传送的输入、输出控 制信号。当数控机床不带PLC时，这些信号直接在数控装置和机床间传送。当数控 装置带有PLC时，这些信号除极少数的高速信号外，均通过PLC传送。
三、数控机床控制系统的构成
数控机床进行加工时， 数控机床进行加工时，首先必须将工件的几何数据和工艺数据按规定的代码和格式编 制成数控加工程序，并用适当的方法将加工程序输入数控系统。 制成数控加工程序，并用适当的方法将加工程序输入数控系统。数控系统对输入的加 工程序进行数据处理，输出各种信息和指令，控制机床各部分按规定有序地动作。 工程序进行数据处理，输出各种信息和指令，控制机床各部分按规定有序地动作。 数控机床有以下优点： （1）数控系统取代了普通机床的手工操纵，具有充分的柔性，只要编制成零件程 序就能加工出零件。 （2）零件加工精度一致性好，避免了普通机床加工时人为因素的影响。 （3）生产周期较短，特别适合小批量、单件的加工。 （4）可加工复杂形状的零件，如二维轮廓或三维轮廓加工。 （5）易于调整机床，与其他制造方法（如自动机床、自动生产线）相比，所需调 整时间较少。 数控机床的任务主要有以下方面内容： 1、主轴运动 主轴运动和普通车床一样，主运动主要完成切削任务，其动力约占整台机床动力的 70～80％。基本控制是主轴的正、反转和停止，可自动换档及无级调速；对加工中 心和有些数控车床还必须具有定向控制和C轴控制。
CNC数控系统的基本结构
上一页 下一页 返回
第一节 概述
(2)传动链误差包括螺距误差补偿和反向间隙误差补偿功能， 即事先测量出螺距误差和反向间隙，并按要求输入到CNC系 统相应的存储单元内，在坐标轴运行时，对螺距误差进行补 偿;在坐标轴反向时，对反向间隙进行补偿。
上一页 下一页 返回
第一节 概述
计算机数控(CNC)与传统的硬线数控(NC)相比有很多的优 点，其中最根本的一点就是，CNC的许多数控功能是由软件 实现的，因而较硬线数控具有更大的柔性，即它很容易通过 软件的改变来实现数控功能的更改或扩展。今天，硬线数控 已被计算机数控所取代。
由上述讨论可知，从外部特征来看，CNC系统是由硬件 (通用硬件和专用硬件)和软件(专用)两大部分组成的。
构，用户只需根据菜单的提示，进行正确操作; .编程方便:现代数控机床大多具有多种编程的功能，并且
都具有程序自动校验和模拟仿真功能; .维护维修方便:数控机床的许多日常维护工作都由数控系
统承担(润滑、关键部件的定期检查等)，另外，数控机床的 自诊断功能，可迅速确定故障位置，方便维修人员。
上一页 下一页 返回
上一页 下一页 返回
第一节 概述
8.刀具管理功能 刀具管理功能是实现对刀具几何尺寸和刀具寿命的管理功
能。 加工中心都应具有此功能，刀具几何尺寸是指刀具的半径
和长度，这些参数供刀具补偿功能使用;刀具寿命一般是指 时间寿命，当某刀具的时间寿命到期时，CNC系统将提示用 户更换刀具;另外，CNC系统都具有T功能即刀具号管理功能， 它用于标识刀库中的刀具和自动选择加工刀具。
CNC系统由数控程序、输入装置、输出装置、计算机数控 装置(CNC装置)、可编程逻辑控制器(PLC)、主轴驱动装置 和进给(伺服)驱 动装置(包括检测装置)等组成。
数控机床机械结构设计分析
传动结构大为简化 ，传动链也大 大缩短 。② 为适 应连续 ・
的 自动化加工 和提高加工生产率 ，数控机 床机械结 构具 有较 高 的静 、动 态刚 度 和阻 尼精 度 ，以及较 高 的耐 磨 性 ，而且热变形小 。③为减小摩擦 、消除传动 间隙和获 得更 高的加工精度 ，更多地采用 了高效传动部 件 ，如滚
小 限度 内，以保证所要求的加工精度与表面质量 。 为了提高数控机床主轴的刚度 ，不但 经常采 用三支
珠丝杠副 、 滚动导轨和消隙齿轮传 动副等 。④为 了改善
７个 ，铣刀主偏 角为 ４ 。 ５ ，经过计算 （ 算过程略 ） 计 ，切 削时作用在工件表 面的总 压力约 １０ ０ ０ Ｎ，由 ｌ 支撑 ０个 点 （ 主支撑点 ３个和辅 助支撑点 ７个 ）承担 ，若按 每点 受到的力最大 ２０ ０ Ｎ计算 ，支撑组柱件受到 的力通过 ｌ 。 ０
４ ．应用情况
本夹具投入使用后 ，粗铣整体平面度 偏差 由此前 的
０５～ ． ｍｍ，减小到 ０ １ｒｍ以内。原来精铣 出现的 由 ． ０８ ．５ ａ
于粗铣变形问题造成余 量不均 ，出现 加工黑皮 ，以及精 加工后仍 然变形大等问题得 到解决 ，并保证 了在镗孔 加 工时 ，几乎不存在应 力变形 ，孑 的形状 精度 、孔对 面的 Ｌ
结构提 出以下要求 。
生产率 、加工精度和使用寿命提 出了更高的要 求。 数控机床 的主体机构有 以下特 点 ：① 由于采 用 了高 性能的无 级变速主轴及伺服传动 系统 ，数控机床 的机械
数控机床的组成部分及功能
数控机床的组成及基本结构一、程序编制及程序载体数控程序是数控机床自动加工零件的工作指令。
在对加工零件进行工艺分析的基础上，确定零件坐标系在机床坐标系上的相对位置，即零件在机床上的安装位置；刀具与零件相对运动的尺寸参数；零件加工的工艺路线、切削加工的工艺参数以及辅助装置的动作等。
得到零件的所有运动、尺寸、工艺参数等加工信息后，用由文字、数字和符号组成的标准数控代码，按规定的方法和格式，编制零件加工的数控程序单。
编制程序的工作可由人工进行；对于形状复杂的零件，则要在专用的编程机或通用计算机上进行自动编程（APT）或CAD/CAM设计。
编好的数控程序，存放在便于输入到数控装置的一种存储载体上，它可以是穿孔纸带、磁带和磁盘等，采用哪一种存储载体，取决于数控装置的设计类型。
二、输入装置输入装置的作用是将程序载体（信息载体）上的数控代码传递并存入数控系统内。
根据控制存储介质的不同，输入装置可以是光电阅读机、磁带机或软盘驱动器等。
数控机床加工程序也可通过键盘用手工方式直接输入数控系统；数控加工程序还可由编程计算机用RS232C或采用网络通信方式传送到数控系统中。
零件加工程序输入过程有两种不同的方式：一种是边读入边加工（数控系统内存较小时），另一种是一次将零件加工程序全部读入数控装置内部的存储器，加工时再从内部存储器中逐段逐段调出进行加工。
三、数控装置数控装置是数控机床的核心。
数控装置从内部存储器中取出或接受输入装置送来的一段或几段数控加工程序，经过数控装置的逻辑电路或系统软件进行编译、运算和逻辑处理后，输出各种控制信息和指令，控制机床各部分的工作，使其进行规定的有序运动和动作。
零件的轮廓图形往往由直线、圆弧或其他非圆弧曲线组成，刀具在加工过程中必须按零件形状和尺寸的要求进行运动，即按图形轨迹移动。
但输入的零件加工程序只能是各线段轨迹的起点和终点坐标值等数据，不能满足要求，因此要进行轨迹插补，也就是在线段的起点和终点坐标值之间进行“数据点的密化”，求出一系列中间点的坐标值，并向相应坐标输出脉冲信号，控制各坐标轴（即进给运动的各执行元件）的进给速度、进给方向和进给位移量等。
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
数控机床的主要功能部件分析
轴承精度级 E级(高级)
B级(超精级)
C级(特精级)
D级(精密级)
普通精度机床前轴承常用C、D级, 后轴承常用D、E级
2、主轴滚动轴承的配置
合理配置轴承对提高主轴部件的刚度,精度,降低支承温升有很大的 作用. 图a后端定位,推力轴承在后支承的两侧 ,主轴热变形向前伸.细长主 轴受轴向力容易弯曲变形,但前支座简单。 图b两端定位,推力轴承分别布置到两支承的外侧。 优点是轴承轴向间隙可以在后端方便地进调整 ,对主轴热变形敏感,适合 于短主轴。 图c,d 都是前支承固定.前支承刚度较高,主轴热伸长后另一端为自 由端,不影响主轴精度.图c推力轴承在前支承两侧,使主轴的悬伸长度增 加.影响主轴刚度,图d 两个推力轴承安排在前支承的内侧,克服了图c 的缺点, 一般高速精密机床的主轴多采用该方案。
双列推力向心球轴承,接触角为60°,球径小,数目多,能承受双向轴向载
荷，调整中间隔套能予紧轴承调整间隙，允许转速高。 在数控机床中， 轴承一般都要同时承受轴向载荷和径向载荷的联合载荷的作用。对数控机
床主轴而言，主轴通径，精度，刚度及加速度，温升等参数是更为重要的
要求。 所以大接触角的角接触球轴承不论在主传动还是进给传动中均有 广泛的使用。现在开发的专用数控主轴轴承及滚珠丝杠专用轴承均是角接 触轴承。双列推力向心球轴承 ,通常与双列圆柱滚子轴承配套一起用作主 轴的前支承。 带凸肩双列园柱滚子轴承也常作主轴的前支承。其滚子是空心的；有吸 振，缓冲，起有效冷却的作用。
改变时,步距角可以减小一半。
这种通电方式的特点是它在整个通电过程中 , 始终有一相处于通电状态 , 转 子齿始终有磁场吸引。
2、步进电机进给系统传动比及脉冲当量的计算(已知条件如下)
α
实验一 典型数控机床的结构分析及操作
一、实验目的
1、掌握数控机床的特点及应用
2、认识了解数控加工机床的组成及结构
3、掌握数控加工的工作原理
4、掌握数控机床的一般的操作步骤
二、实验内容
1、静态观察TCF-20数控车床的各个组成部分，认识转塔刀架、排屑器，指出各刀位上
刀具的名称和用途。
2、动态观察TCF-20数控车床的仪表数值，液压卡盘的夹紧、松开过程，液压尾架的前
进、后退过程，转塔刀架的手动控制及自动控制。
3、用右手原则判定XZK7532数控钻铣床各轴及方向，观察返回参考点的过程，明确返
回参考点的原理。
4、观察华中8型数控系统的各个组成部分，熟悉其操作界面。
5、警醒ZJK7532数控钻铣床的返回参考点、点动、手轮进给，MDI运行及自动执行程
序操作。
三、实验报告要求
1、回答下述问题
1）简述返回参考点的意义？
2）利用手轮克方面哪些操作？
3）Z轴电机和X/Y轴电机有何区别？
2、描述实验用数控机床的结构和性能；
3、总结数控机床的开关机及操作过程。
数控机床结构与特征分析
数控机床结构与特征分析张晓东(佳木斯煤矿机械有限公司，程聪黑龙江佳木斯154000)工程技术』7睛要]数控机睐的构成包括加工程序、输入装置、数控装置、伺服系统和机床拳体。
数控杌床的特征主要有自动化程度高、具有加工复杂形状零停的能力、生产准备周期短、加工精度高、质量稳定、生产效率高、易于建立计算机通信网络。
，哄键词】数控机床；加工程亭；输入装置；数控装置；自动化；伺服系统数字控制是用数字化信号对机械设备的运动及加工i揪行控制的一种方法，简称数控(N C)。
作为。
中自动控制技术。
它所控制的一般是位置、角度、速度等机械量，也可以控制温度、压力、流量等物理量。
数控机床就是采用了数控技术的机床，即装备了数控系统的机床。
数控机床是—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。
程序控制系统，就是所说的数控系统。
数控丰几床是一种以数字量作为指令信息形式，通过电子计算机或专用电甬千算装置，对信息进行处理而实现自动控制的机床。
数控机床是电子技术、计算机技术、自动控制、精密测量、伺服驱动和精密机械结构等新技术综合应用的成果，是一种柔性好、效率高的自动化机床。
1数控机床的构成及原理数控机床尽管种类繁多，但是她们的组成部分基本相同，包括加工程序、输入装置、数控系统、伺服系统和辅助控制装置、检测装置及机床本体。
见图1L一—1玉巫(卜一图1数控机床基本组成1)加工程序。
数控机床工作是通过机器执行所编制的90T程序指令，实现加工零件的全部操怍f言息和刀具相对于工件位移信息等。
加工程序可存储在信息载体上，常用的控制介质有，穿孔纸带、磁带、磁盘等，加工程序是以代码的形式按规定格式存储的。
2)输入装置。
它可以是机床操控面板E的键盘和按钮，通过它进行人工编程输入。
为了提高数控机床的利用率，加工信息被事先录入信息载体(穿孔磁带、磁带或磁盘)。
根据所使用的信息载体不同，数控机床相应配置光电纸带输八机、磁带机或磁盘驱动器等不同的输入装置，通过它迅速读取加工信息，令机床按程序指令进行加工。
实验一 数控机床结构与典型部件解析
实验一数控机床结构与典型部件解析实验地点：新厂房一、实验目的1.本实验使学生了解CKA6150数控车床布局、主轴系统、进给机构2.分析数控车床的组成、加工过程、进给运动、主运动传动关系、刀架结构的作用，使学生进一步明确数控机床的特点和用途。
二、实验要求1.了解CKA6150数控车床的布局，掌握主轴系统的工作原理和结构特点，以及各部分主要零件的作用；2.了解刀塔的换刀过程；三、实验仪器CKA6150、CK0628数控车床四、实验原理与内容本实验为认识实验，主要目的是加强学生对数控机床的基本组成、工作原理及功能部件、电子元器件、位置检测元件的感性认识。
由老师给学生作现场讲解并进行数控机床运动控制演示。
通过实物教学演示与讲解以下内容：1.知道数控机床基本组成结构。
数控机床一般由输入/输出设备、CNC装置、伺服单元、驱动装置（或执行机构）可编程控制器及电气控制装置、辅助装置、机床本体及测量装置组成，如下图所示为数控机床的组成框图。
其中除机床本体以外的部分统称为CNC系统。
2.各组成部分的作用：1）输入/输出装置输入装置的作用是将载体上的数控代码变成相应的电脉冲信号，传送并存入数控装置内，一般为键盘。
输入装置为显示器，其作用是为数控系统通过显示器为操作人员提供必要的信息，如正在编辑的程序、坐标值、报警信号等。
因此，输入/输出装置是机床数控系统和打操作人员进行信息交流、人机对话必须具备和必要的交互设备。
2）数控装置计算机数控系统的核心，接收的是输入装置送来的脉冲信号；经数控装置的系统软件或逻辑电路进行编译、运算和逻辑处理后，输出各种信号和指令，控制机床的各个部分，使其进行规定的、有序的动作。
这些控制信号中最基本的信号是经插补运算决定各坐标轴的进给速度、方向和位移指令，还有如主轴的变速、换向和启停信号，刀具的指令信号，冷却液、润滑油启停，工件和机床部件的松开、夹紧、分度工作台转位等辅助指令信号等。
它主要包括微处理器（CPU）、存储器、局部总线、外围逻辑电路以及与CNC系统其它组成部分联系的接。
数控机床的组成及基本工作原理
1．2 数控机床的组成及基本工作原理一、数控机床组成数控机床由：程序、输人/输出装置、CNC单元、伺服系统、位置反馈系统、机床本体组成。
1、程序的存储介质，又称程序载体1)穿孔纸带（过时、淘汰）；2)盒式磁带（过时、淘汰）；3)软盘、磁盘、U盘；4)通信。
2、输人/输出装置1)对于穿孔纸带，配用光电阅读机；（过时、淘汰）；2)对于盒式磁带，配用录放机；（过时、淘汰）；3)对于软磁盘，配用软盘驱动器和驱动卡；4)现代数控机床，还可以通过手动方式(MDI方式)；5)DNC网络通讯、RS232串口通讯。
3、CNC单元CNC单元是数控机床的核心，CNC单元由信息的输入、处理和输出三个部分组成。
CNC单元接受数字化信息，经过数控装置的控制软件和逻辑电路进行译码、插补、逻辑处理后，将各种指令信息输出给伺服系统，伺服系统驱动执行部件作进给运动。
其它的还有主运动部件的变速、换向和启停信号；选择和交换刀具的刀具指令信号，冷却、润滑的启停、工件和机床部件松开、夹紧、分度台转位等辅助指令信号等。
准备功能：G00,G01,G02,G03,辅助功能：M03，M04刀具、进给速度、主轴：T，F，S4、伺服系统由驱动器、驱动电机组成，并与机床上的执行部件和机械传动部件组成数控机床的进给系统。
它的作用是把来自数控装置的脉冲信号转换成机床移动部件的运动。
对于步进电机来说，每一个脉冲信号使电机转过一个角度，进而带动机床移动部件移动一个微小距离。
每个进给运动的执行部件都有相应的伺服驱动系统，整个机床的性能主要取决于伺服系统。
如三轴联动的机床就有三套驱动系统。
脉冲当量：每一个脉冲信号使机床移动部件移动的位移量。
常用的脉冲当量为0.001mm/脉冲。
5、位置反馈系统（检测反馈系统）伺服电动机的转角位移的反馈、数控机床执行机构(工作台)的位移反馈。
包括光栅、旋转编码器、激光测距仪、磁栅等。
（作业：让同学们网上查找反馈元件，下节课用5分钟自述所查内容）反馈装置把检测结果转化为电信号反馈给数控装置，通过比较，计算实际位置与指令位置之间的偏差，并发出偏差指令控制执行部件的进给运动。
数控车床的结构与工作原理
数控车床的结构与工作原理数控车床是一种应用数字控制技术的现代机械加工设备，它可以高效、精准地加工各种金属材料。
数控车床结构复杂，但其工作原理的理解对于机械加工领域的工程师和技术人员来说至关重要。
本文将介绍数控车床的结构和工作原理，帮助读者更好地了解这种现代机械设备。
一、数控车床结构数控车床的结构由三个主要部分组成：数控系统、机床本体和夹具。
下面逐一介绍：1、数控系统数控系统是实现数控车床操作的核心部分，它包含了计算机、数控控制器、电机、传感器和运动控制元件等重要部件。
计算机用于编写和储存加工程序，数控控制器则根据程序来控制车床的动作，电机带动切削工具进行切削，传感器测量工件和切削工具位置坐标，而运动控制元件则负责控制各个部件的实际运动。
2、机床本体机床本体是数控车床的主要结构部件，它包括床身、主轴箱、床盘、滑板、刀塔、主轴和进给系统等核心部分。
床身是车床的主体，负责支持和固定所有其他部件；主轴箱则负责运转主轴；床盘则驱动工件与刀具之间的协作运动及其相对位置的转换；滑板则支撑沿程序指示加工切削运动轨迹的X轴和Z轴运动；刀塔则供给刀具进行切削加工；主轴是连接了主轴箱和刀具的部件，它可以按照加工程序控制转速和方向，实现不同工件的加工需求；进给系统则负责为车床提供进给运动，以完成切削加工的最终任务。
3、夹具夹具用于固定和支撑加工件，它是数控车床加工的重要辅助装置。
夹具的种类和类型根据加工件的形态和尺寸而异，目的是最大限度地满足加工过程的要求。
二、数控车床工作原理了解数控车床的工作原理，我们需要知道数控系统的四个基本步骤，包括数据输入、加工程序编写、程序校验和加工执行。
下面将逐一进行阐述：1、数据输入数据输入是指将几何图形数据和机床参数等信息输入数控系统中。
几何图形数据由CAD系统生成，包括零件轮廓线、孔位、表面形状等信息。
而机床参数则包括主轴转速、进给速度、切削力等信息。
这些数据通过U盘、网络、数码喷墨打印机等方式输入到数控系统中，成为加工指令的基础数据。
数控车床的组成及工作原理
数控车床的组成及工作原理1.数控车床的组成虽然数控车床种类较多，但一般均由车床主体、数控装置和伺服系统三大部分组成。
图12-3是数控车床的基本组成方框图。
图12-3 数控车床的基本组成方框图（1）车床主体除了基本保持普通车床传统布局形式的部分经济型数控车床外，目前大部分数控车床均已通过专门设计并定型生产。
1）主轴与主轴箱a）主轴数控车床主轴的回转精度，直接影响到零件的加工精度；其功率大小、回转速度影响到加工的效率；其同步运行、自动变速及定向准停等要求，影响到车床的自动化程度。
b）主轴箱具有有级自动调速功能的数控车床，其主轴箱内的传动机构已经大大简化；具有无级自动调速(包括定向准停)的数控车床，起机械传动变速和变向作用的机构已经不复存在了，其主轴箱也成了"轴承座"及"润滑箱"的代名词；对于改造式(具有手动操作和自动控制加工双重功能)数控车床，则基本上保留其原有的主轴箱。
2）导轨数控车床的导轨是保证进给运动准确性的重要部件。
它在很大程度上影响车床的刚度、精度及低速进给时的平稳性，是影响零件加工质量的重要因素之一。
除部分数控车床仍沿用传统的滑动导轨(金属型)外，定型生产的数控车床已较多地采用贴塑导轨。
这种新型滑动导轨的摩擦系数小，其耐磨性、耐腐蚀性及吸震性好，润滑条件也比较优越。
3）机械传动机构除了部分主轴箱内的齿轮传动等机构外，数控车床已在原普通车床传动链的基础上，作了大幅度的简化。
如取消了挂轮箱、进给箱、溜板箱及其绝大部分传动机构，而仅保留了纵、横进给的螺旋传动机构，并在驱动电动机至丝杠间增设了(少数车床未增设)可消除其侧隙的齿轮副。
a）螺旋传动机构数控车床中的螺旋副，是将驱动电动机所输出的旋转运动转换成刀架在纵、横方向上直线运动的运动副。
构成螺旋传动机构的部件，一般为滚珠丝杠副，如图12-4所示。
如图12-4 滚珠丝杠副1一螺母 2一丝杠 3一滚珠 4一滚珠循环装置滚珠丝杠副的摩擦阻力小，可消除轴向间隙及预紧，故传动效率及精度高，运动稳定，动作灵敏。
数控机床主轴部件结构介绍ppt(36张)
机电设备安装与调试
第二章 数控机床机械结构的装配与调试
数控机床主轴部件结构介绍(PPT36页)
情景三 数控机床主轴部件结构
三、主轴零、部件
1、主轴零件 要求：尺寸参数、端部结构、
材料、轴颈精度
机电设备安装与调试 数控机床主轴部件结构介绍(PPT36页)
电主轴
第二章 数控机床机械结构的装配与调试
电数控主车轴床液压卡盘
第二章 数控机床机械结构的装配与调试
数控机床主轴部件结构介绍(PPT36页)
情景三 数控机床主轴部件结构
三、主轴零、部件
5、主轴其它结构——主轴准
机电设备安装与调试 数控机床主轴部件结构介绍(PPT36页)
电加主工轴中心准停
第二章 数控机床机械结构的装配与调试
数控机床主轴部件结构介绍(PPT36页)
②、电动机经同步齿形带传动主轴
主轴电动机
机电设备安装与调试
第二章 数控机床机械结构的装配与调试
情景三 数控机床主轴部件结构
二、主传动系统的配置
③、电动机经齿轮变速传动主轴
主轴电动 机
机电设备安装与调试
第二章 数控机床机械结构的装配与调试
情景三 数控机床主轴部件结构
① 主轴电动机直接驱动（一体化主轴，电主轴）
情景三 数控机床主轴部件结构
阅读分析数控机床主轴箱装配图
机电设备安装与调试
第二章 数控机床机械结构的装配与调试
情景三 数控机床主轴部件结构
阅读分析数控机床主轴箱装配图
机电设备安装与调试
第二章 数控机床机械结构的装配与调试
情景三 数控机床主轴部件结构
一、对数控机床主传动系统的要求
①具有更大的调速范围并实现无级调速。 ②具有较高的精度与刚度，传递平稳，噪声低。 ③良好的抗振性和热稳定性 ④在车削中心上，要求主轴具有C轴控制功能。 ⑤在加工中心上，要求主轴具有高精度的准停功能。 ⑥具有恒线速度切削控制功能。
数控机床与普通机床的结构图比较_国内外发展趋势与择业分析
数控机床与普通机床的结构图比较，国内外发展趋势与择业分析数控机床与普通机床结构图比较CNC机床主要组成部分有：信息输入、数控装置、伺服驱动及检测装置、机床本体、机电接口五大部分组成；普通车床主要组成部分有：主轴箱、进给箱、溜板箱、刀架、尾架、光杠丝杠和床身。
二者的不同主要体现在以下几个方面：1、数控机床主轴箱和进给变速箱的结构一般都比较简单,因此常用的操作按钮也比较普通机床少，操作更为方便、更简单。
2、普通机床有很复杂的传动系统和变速机构．大部分只有一个驱动电机．而数控机床的机械结构就要简单的多，数控机床的进给运动都采用伺服系统，因而步进电机，滚珠丝杆、滚动导轨或滚动支承等功能元件的应用愈来愈普遍，使得进给箱与滑板箱的构造也得以简化。
这样不仅减少进给系统的摩擦阻力，提高传动效率，而且还可以使运动平稳并获得高的定位精度。
3、在数控机床上，自动换刀装置（ATC），动力刀架、自动排屑装置、自动润滑装置等特殊机械部件是必不可少的，有的机床还带有自动托盘交换装置（APC）。
这些自动化装置都是普通机床上不具备的。
图为一款普通车床图为一款数控机床国内外发展趋势目前，数控机床的发展日新月异，其总的发展趋势是高精度话、高速化、高效化、柔性化、智能化和集成化，并注重工艺适用性和经济性。
具体可归纳为以下八个方面：1、持续地提高经济加工精度2、推进全面高速化实现高效制造3、复合机床促进新一代高效机床的形成4、工艺适用性的专门化数控机床正不断涌现5、智能化和集成化成为数字化制造的重要支撑技术6、发展适应敏捷制造和网络化分布式的制造系统7、向大型化和微小化两级发展8、配置装备和功能部件的品种质量日臻完善择业需求分析在发达国家中，数控机床已经大量普遍使用。
我国制造业与国际先进工业国家相比存在着很大的差距，机床数控化率还不到2％对于目前我国现有的有限数量的数控机床(大部分为进口产品)也未能充分利用。
原因是多方面的，数控人才的匾乏无疑是主要原因之一、由于数控技术是最典型的、应用最广泛的机电光一体化综合技术，我国迫切需要大量的从研究开发到使用维修的各个层次的人才。
- 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)。
六、滚珠丝杠螺母副
1、滚珠丝杠螺母副的结构
滚珠丝杠螺母副
六、滚珠丝杠螺母副
1、滚珠丝杠螺母副的结构
丝杠
滚珠
作用：将回转运动转换成直线运动 螺母
六、滚珠丝杠螺母副
2、滚珠丝杠螺母副的特点
优点：①传动效率高 ②摩擦阻力小
③传动精度高
④有可逆性
⑤使用寿命长
缺点：①制造工艺复杂
②不能实现自锁
六、滚珠丝杠螺母副
临时性编码
刀座编码
四、刀具的选刀方式
刀座编码
四、刀具的选刀方式
识别码块
识别传感器
刀柄编码
四、刀具的选刀方式
临时性编码
五、刀具交换装置
1、无机械手换刀
五、刀具交换装置
1、无机械手换刀
五、刀具交换装置
2、机械手换刀
机 械 手 形 式
五、刀具交换装置
机 械 手 换 刀
五、刀具交换装置
机 械 手 传 动 结 构
回 转 刀 架 换 刀
二、自动换刀装置
3、更换主轴箱换刀
适用场合： 适用于箱体 类零件的加 工
二、自动换刀装置
4、带刀库的自动换刀系统 刀库
组成
选刀系统
刀具交换机构 刀具自动装卸机构
特点：结构较复杂，换刀过程动作多，换刀时间长。 适用场合：多用于钻床、镗铣床和数控组合机床。
三、刀库
特点：轴向刚度较小，丝杠有伸缩余地，结构复杂，仅
适用于长丝杠
六、滚珠丝杠螺母副
5、滚珠丝杠螺母副的安装 ③ 两端装止推轴承
特点：将装止推轴承装在滚珠丝杠两端，并施加预紧拉 力，有助于提高传动刚度，但④ 两端装双重止推轴承及深沟球轴承（固定—固定式）
接触式识别装置
刀柄 触针 刀具识别装置
编码环
特点：结构简单，寿命较短，可靠性较差，难于快速换刀
四、刀具的选刀方式
非接触式识别装置
1 10 10
特点：无磨损，无噪音，寿命长，反应速度快，适用于高 速，换刀频繁的场合。
四、刀具的选刀方式
光电识别装置
四、刀具的选刀方式
永久性编码
③ 刀座编码方式
六、滚珠丝杠螺母副
双螺母垫片式
六、滚珠丝杠螺母副
双螺母螺纹式
六、滚珠丝杠螺母副
双螺母齿差式
六、滚珠丝杠螺母副
5、滚珠丝杠螺母副的安装 ① 一端装止推轴承（固定—自由式）
特点：其承载能力小，轴向刚度低，仅适用于短丝杠
六、滚珠丝杠螺母副
5、滚珠丝杠螺母副的安装 ② 一端装止推轴承，另一端装深沟球轴承（固定—支承式）
3、滚珠丝杠螺母副的循环方式 ①外循环：滚珠在循环过程中有时与丝杠脱离接触的称为外循环 ②内循环：滚珠在循环过程中始终与丝杠保持接触的成为内循环
六、滚珠丝杠螺母副 4、滚珠丝杠螺母副的预紧 ①预紧的目的：减小轴向间隙
轴向间隙：指丝杠和螺母间无相对转动时，二者之间的最大 轴向窜动量
②预紧的方法
双螺母垫片式 双螺母螺纹式 双螺母齿差式
更换主轴头换刀
更换主轴箱换刀 带刀库的自动换刀系统
二、自动换刀装置
1、回转刀架换刀
1）回转刀架结构要求：良好的强度和刚性
刀架抬起
2）回转刀架的换刀动作 2、更换主轴换刀 刀架转位 刀架压紧
优点：换刀时间短，换刀的可靠性强。 缺点：主轴系统的刚度较差。 适用场合：适应于工序较少、精度要求不太高的机床
数控机床典型机械结构
一、主轴准停装置
机 械 式 主 轴 准 停
二、自动换刀装置
自动换刀装置 (ATC) 刀库
机械手
作用——交换主轴与刀库中的刀（工）具
二、自动换刀装置
换刀时间短 对自动换刀装置的 基本要求
刀具重复定位精度高
有足够的刀具贮存量 刀库占地面积小及安全可靠 回转刀架换刀
自动换刀装置的形式
特点：传动刚度高，结构和安装工艺复杂，适用于长丝 杠或高转速、高刚度、高精度的丝杠
六、滚珠丝杠螺母副
6、滚珠丝杠螺母副的润滑与防护 润滑的作用：减少摩擦，降低温升，并与密封装置一起 保护丝杠不受外物的 损伤与腐蚀 润滑油：机油、90—180号透平油、140号主轴油 润滑脂：锂基油脂或高压润滑脂 防护：防止尘埃、切屑等硬质颗粒进入 密封圈：采用毛毡圈（耐油橡胶、尼龙） 防护罩：采用螺旋钢带、伸缩套筒、锥形套筒或皮革、 人造革制成的
1、刀库的功能 功能：储存加工工序所需的各种刀具及辅助工具。 2、刀库的种类 ① 直线式
特点：结构简单，刀库容量小，一般可容纳 8-12把刀具，故少用。
三、刀库
② 鼓轮式（圆盘式） 1）单鼓轮式 刀具、鼓轮轴线平行
刀具、鼓轮轴线垂直
盘式刀库
三、刀库
刀具、鼓轮轴线成锐角
特点：结构简单紧凑，应用较多，但刀具单 环排列，空间利用率低，适用于刀库
三、刀库
多面网格式
特点：刀库容量大，辅助装置较复杂，用于需刀库 容量大的机床上。
三、刀库
3、刀库的容量
100 90 80
铣削加工
车削加工
钻削加工
可 加 工 件 的 比 率
70
60 50 40 30 20 10
0
5
10
15
20
25
30
刀具数
四、刀具的选刀方式
1、自动选刀：在自动换刀装置换刀时，按数控装 置发出的换刀指令，刀具交换装置 从刀库中挑选各工序所需刀具的操 作称为自动换刀。 顺序选择方式 2、刀具的选择方式 刀具编码方式
容量较小的场合，一般不多于50-60把刀。
三、刀库
鼓轮端面上双环排列
特点：刀库空间利用率较高，但装刀、取 刀机构复杂，仅适用于机床空间有 限制而刀库容量较大的场合。
三、刀库
鼓轮端面上多环排列
鼓轮弹仓式
2）多鼓轮式 双鼓轮式
主轴
三、刀库
三鼓轮式 行星鼓轮式
特点：不同类型的刀具及轻重型刀具可分别放置， 空间利用率高，但传动机构和运动控制装置
复杂，适用于刀库容量大的场合。
三、刀库
③ 链式
单环链式
特点：结构紧凑，刀库 容量大，可充分利用空 间，通常为轴向取刀， 位置精度较低，适用于 刀库容量大的场合。
龙门加工中心
三、刀库
多环链式
三、刀库
加长链式
三、刀库
④ 格子箱式 单面网格式
特点：刀库结构紧凑，空间利用率高，但换刀时间 较长，小直径刀具为轴向取刀，大直径刀具 为径向取刀，布局不灵活，通常刀库安置在 工作台上，应用较少。
刀座编码方式
任意选择方式
四、刀具的选刀方式
① 顺序选择方式
刀具的顺序选择方式是将刀具按加工工序 的顺序，依次放入刀库的每一个刀座中。 特点：不需要刀具识别装置，结构简单， 工作可 靠，但刀库中刀具在不同工序中不能重复 使用，因此，刀具的数量的刀库的容量大。
四、刀具的选刀方式
② 刀具编码方式
四、刀具的选刀方式