数控机床控制技术与系统
数控车床控制技术与机床维修模版（3篇）
数控车床控制技术与机床维修模版一、数控车床控制技术数控车床是一种基于计算机控制的机械加工设备，能够实现复杂的加工操作，并且具有高精度和高效率的特点。
数控车床的核心是控制系统，它可以控制车床的运动和加工过程。
下面是关于数控车床控制技术的一些基本知识和介绍。
1.数控车床的分类数控车床按照控制方式可以分为点位控制和连续控制两种类型。
点位控制是指按照预定的程序，控制机床在不同位置进行切削操作。
连续控制是指控制机床在加工过程中，实现连续的运动。
2.数控车床的坐标系统数控车床的坐标系统是一个三维坐标系，分别为X轴、Y轴和Z 轴。
其中X轴代表横向的移动，Y轴代表纵向的移动，Z轴代表刀具的进给方向。
3.数控车床的编程方式数控车床的编程方式包括手工编程和自动编程两种。
手动编程是指操作人员通过编写程序手动控制机床的运动和加工过程。
自动编程是指使用专门的软件系统，根据加工零件的设计要求，自动生成机床控制程序。
4.数控车床的参数设置在使用数控车床进行加工之前，需要设置一些参数，包括机床的原点、工件的坐标系、刀具半径补偿等。
这些参数的设置决定了机床运动和加工的精度。
5.数控车床的设备和工具数控车床的设备和工具包括工作台、主轴、刀具库、抱杆等。
其中工作台用于夹持工件，主轴用于驱动刀具进行切削，刀具库用于存放刀具，抱杆用于固定工件。
二、机床维修模版机床维修是保证机床正常运行的重要工作，维修模版是机床维修的一种规范和流程，下面是关于机床维修模版的一些内容。
1.机床维修的目的机床维修的目的是恢复机床的正常工作状态，保证机床的精度和可靠性。
维修模版的目的是规范维修过程，提高维修效率。
2.机床维修的步骤机床维修的步骤通常包括故障诊断、故障排除和故障修复三个过程。
维修模版中，每个步骤都有具体的操作和流程。
3.机床维修的工具和设备机床维修过程中常用的工具和设备包括测量工具、切削工具、拆卸工具等。
维修模版中，每个工具和设备都有详细的使用说明。
机床数控技术：第6章 数控伺服系统
6.2 伺服电动机
伺服电动机是数控伺服系统的重要组成部分， 是速度和轨迹控制的执行元件。
数控机床中常用的伺服电机： ● 直流伺服电机（调速性能良好） ● 交流伺服电机（主要使用的电机） ● 步进电机（适于轻载、负荷变动不大） ● 直线电机（高速、高精度）
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6.2.1 直流伺服电机及工作特性
6.1 概述
伺服系统的性能直接关系到数控机床执行件的 静态和动态特性、工作精度、负载能力、响应快慢 和稳定程度等。所以，至今伺服系统还被看做是一 个独立部分，与数控装置和机床本体并列为数控机 床的三大组成部分。
按ISO标准，伺服系统是一种自动控制系统，其 中包含功率放大和反馈，从而使得输出变量的值紧 密地响应输入量的值。
数控机床常用的直流电动机有： ●直流进给伺服系统：永磁式直流电机； ●直流主轴伺服系统：励磁式直流电机；
图6.5 直流伺服驱动系统的一般结构
32
6.2.1 直流伺服电机及工作特性
直流电动机原理
根据法拉第电磁感应定理 当载流导体位于磁场中，导
体上受到的电磁力F:
F = B ×L× i
B：磁场的磁通密度； L： 导体长度； i：导体中的电流。 F、B、i之间的方向关 系可用左手定则确定。
29
6.1 概述
6.1.4 伺服系统的发展 由于直流电动机存在换向火花和电刷磨损等问题
，美国通用电气(GE)公司于1983年研制成功采用 笼型异步交流伺服电动机的交流伺服系统。采用 矢量变换控制变频调速，使交流电动机具有和直 流电动机—样的控制性能，又具有机构简单、可 靠性高、成本低，以及电动机容量不受限制和机 械惯性小等优点。 日本于1986年又推出了全数字交流伺服系统。
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数控机床主要技术点
数控机床主要技术点一、数控编程技术数控编程技术是数控机床的核心技术之一，它涉及到数控指令的编制、程序的输入和输出以及加工过程的控制等方面。
数控编程技术通过将零件的几何尺寸、工艺要求和加工条件等转化为计算机可识别的代码，实现对数控机床的精确控制。
二、机械传动与控制系统机械传动系统是数控机床的重要组成部分，它直接影响到机床的加工精度和性能。
机械传动系统包括主轴、进给轴、滚珠丝杠等部件，通过精准的传动和控制，实现机床的加工动作。
控制系统则是数控机床的“大脑”，它根据程序指令控制机械传动系统的运动，确保加工过程的准确性和稳定性。
三、刀具管理与切削参数优化刀具是数控机床的重要消耗品，刀具管理和切削参数优化对于提高加工效率和保证加工质量具有重要意义。
刀具管理包括刀具的选择、装夹、更换等环节，而切削参数优化则涉及到切削速度、进给速度、切削深度等方面的调整。
通过对刀具管理和切削参数的优化，可以提高加工效率、降低刀具消耗，同时保证加工过程的稳定性和表面质量。
四、加工精度与表面质量加工精度和表面质量是数控机床的核心指标之一，它们直接影响到零件的质量和性能。
数控机床的加工精度受到多种因素的影响，如机床精度、刀具磨损、加工参数等。
为了提高加工精度和表面质量，需要对这些因素进行综合控制和调整。
五、可靠性设计与维护数控机床的可靠性对于保证加工过程的稳定性和降低维护成本具有重要意义。
可靠性设计包括对机床的结构设计、材料选择、热设计等方面进行优化，以提高机床的可靠性和耐用性。
同时，定期的维护和保养也是保证机床可靠性的重要措施，包括对机械部件的检查、润滑，以及对电气部件的清洁、更换等。
六、智能化与自动化技术随着技术的发展，智能化和自动化技术已经成为数控机床的重要发展方向。
智能化技术包括人工智能、机器学习等先进技术的应用，可以实现自动化加工过程、自适应控制等功能。
自动化技术则包括自动换刀、自动检测、自动补偿等功能，可以提高加工效率、降低人工操作成本。
控制技术在数控机床中的应用及分析
双向定位 精度 ≤Ｏ ２ ， ≤０ ３ ／ ≤０ ｌ／ ≤ＯＯ ８ ≤Ｏ ０ ／ ≤０ ０ ／ ．０ Ｏ ．２ ０ ．０ ０ ．１／ Ｏ６ ０８ （ ｍ） ｍ 全 长 ２ｏ Ｏｏ 全长 ２（ ｏｍ 全长 姗 主轴回转 精度 （ ｍ）
科技信息
。机械与电子ｏ
Ｓ ＩＮ Ｅ＆Ｔ Ｃ Ｎ Ｌ ＧＹＩ Ｆ ＭＡ Ｉ Ｎ ＣＥ Ｃ ＥＨＯＯ Ｎ ＯＲ Ｔ Ｏ
２１ ０ １年
第２ ９期
控制技术在数控机床中的应用及分析
刘 志华 ｆ 云南 机 电职业 技术 学 院 电气 工程 系 云 南 昆明
６ ００ ） ５ ２ ３
【 要】 摘 控制技术 正越 来越广泛 的应 用于数控 机床 中， 伺服驱动 系统作为最直接 的控 制方式 ， 着数控机床的工作性 能。 影响 本文介 绍了控
≤１ ０
≤ｌ ５
≤３
≤５
≤１
≤２
快移 速度
（ ／ ｎ ｍ ｍｌ）
≥ Ｉ ５
≥８
≥２ ４
≥ ｌ ５
≥４ ８
≥２ ５
度， 在移动过程 中刀具进行切削加工 。如 ： 车床 、 数控 数控铣床等。 轮廓控制系统 （ 又称连续控制 ） ： 能够对 两个或两个 以上 的坐 标轴方 向同时进行连续控制 ． 并能对位移 和速度进行严格 的不 问断地 对于未来数 控机床 的发展方 向，美 国 Ｎ Ｓ 、 Ｓ 、 Ｏ Ｉ Ｎ Ｆ Ｄ Ｅ和 Ｄ Ｒ Ａ 控制 。 Ｔ ＡＰ 等单位于 １９ 年制订 了集成 制造计划（Ｍ Ｉ及其路线 图计 （Ｍ Ｒ ， ９８ ＩＴ） ＩＴ ） 起点 与终点之 间的准确位置外 ． 这类数控机床需要控制刀尖整个 提出未来 制造的六个特 征以及对制造业 的发展要求与解决途径 。 ２ 表 运 动轨迹 ． 使它严格地按加 工表面 的轮廓形状连 续地 运动 ． 并在移动 是未来制造 的发展要求 和解决途径 。 过程 中刀具 进行 切削加工 ． 可以加工任意斜率 的直线 、 圆弧和其他函 表 ２ 未来制造的发展要求和解决途径 数关系 曲线 。如 ： 数控车床 、 控铣床 、 数 数控磨床 、 加工中心等 。 按照可联 动的轴数 ， 即可 同时控制的轴数 ， 以有 ２ 控制 、— 可 轴 ３５ 序号 特征 要求 途径 轴控制等 。 ‘ １ 全球化市场竞争 产 品高质量 、 低成本 １信息系统高度 、 二轴控制ｆ 平面圆弧插补系统）如数控车床 的 ｘ ｚ方向可 同时控 ， 、 集成化 ！ 企业管理 ２ 环境保护与资源有 绿色制造 系统的集成化 ： 技 为二维控制数控机床 限 术、 制造 与管理系 制 ． 信息量大且分布广 以最快速度获取最合适的信 统无缝联接 、 即插 三轴控 制ｆ 三维空 间插 补系统）是三个坐标方 向（ 、 、 ） 能同 ， ｘ Ｙ ｚ都 ３ 泛 息 即用 时控制 ． 为三维控制 ２制造系统敏捷 、 化： 柔性化 ． 可重 五轴控制数控机床 ， 三个 坐标 方向（ Ｙ ｚ与转 台 Ｂ和刀具的 是 ｘ、 、） ４ 科技发展加速 加快新工艺和新方法的发展 组与分布式生产 ： 这种五轴同时控制的数控系统 ． 实现 刀具垂 直于 可 — 产品的技术含量密 智能化的工艺与 摆动 Ａ同时联 动 ． ５ 集化 大 力增加产 品的知识含量 装备 任何双曲面平面 ． 应加工汽 轮机叶 片、 适 机翼等形状 复杂 的曲面零件。 ３产品设计制造 、 ． ２ 的创新与优化 ： 设 ２ 按伺服系统控制分类 用户个性化需求不 计与制造全面集 开环伺服系统 ： ６ 断提高 制造方式柔性化及可重组 成与优化 ： 于科 基 这种控制方式不带位置测量元件． 系统根据控制介 质上 的指 数控 学ｆ 知识 ） 的制造 令信号。 过控制运算发 出指令脉冲， 服单元转过 一定 的角度， 经 使伺 并 通过传动齿轮 、 滚珠丝 杠螺母 副， 使执行机构（ 如工作 台） 移动或转动。 适应现代制造业的机械加工装备的特征和需求 ： 多品种 、 变批量 、 步行电机伺 服系统是最典型 的开环控制系统 ， 特点 ： 系统简单 、 调 高柔性 、 高质量 、 低成本 、 化。数控 机床技 术发展趋势 ： 环保 高精化 、 高 试维护方便 、 成本较低 。 多用于经济型数控机床 。 缺点是： 运动质量没 速化 、 高效化 、 柔性化 、 智能化 、 集成化 、 适用性 、 济性 。 经 作为重要 的支 有 经过检查不易保证 撑技术 ， 智能化与集成化显现得越来越重要 。 闭环伺 服系统 ： 这是 一种 自动控制 系统 ． 中包含 功率放大和反馈 ． 其 使输 出变量 １ 机床智能化 的发展过程 的值 响应输入变量 的值 １ 自 ． １ 适应控制数控机床 数控 系统发 出指令脉 冲后 ． 当指令值送 到位 置 比较 电路时 ． 若工 这类机床 生产 与 ２ 世纪 ８ 年代 ． ｏ Ｏ 是基于加工过 程工艺参数优化 作 台没有 移动 ． 既没有 位置反馈量信号 时 ． 令值使伺服驱动 电机转 指 而设计 的。由于加工过程 的复杂性 、 表征过程特征的多样性ｆ 如加工质 动 ， 经过传动齿轮 、 滚珠丝杠螺母副等带动机床工作 台移动。 装在机床 量、 切削过程振动 、 精度 的不稳定性等） ， 使过程优化存在 困难 。 直线运动 部件工作 台上 的位置测量元件 ．测 出工作台的实际移动量 目前 已有 的产品 ．主要是针对 ｌ ２ 一 个主要 因素进行约束 控制如 ： 后 ． 反馈 到数控 装置的 比较器 中与指令脉 冲信号进行 比较 ． 并用 比较 约束力控制的数控 内圆磨床 、 人工智能控制的电火花成形机床等。 后的差值进行控制
数控车床控制技术与机床维修（3篇）
数控车床控制技术与机床维修1. 引言数控车床是机械加工领域中的一种重要设备，通过计算机控制来完成零件加工。
数控车床的控制技术和机床的维修是数控车床的两个重要方面。
本文将探讨数控车床控制技术的原理和机床的维修方法。
2. 数控车床控制技术数控车床的控制技术基于计算机数控系统，主要包括硬件控制部分和软件控制部分。
2.1 硬件控制部分硬件控制部分包括数控系统，伺服系统和传感器。
数控系统是整个数控车床控制的核心，它负责接收计算机指令，解析指令，并将指令转换为信号发送给伺服系统和传感器。
伺服系统是用来控制刀具和工件运动的，它接收数控系统发送的信号，通过驱动电机控制刀具和工件的运动。
传感器用来获得加工过程中的信息，如刀具位置、工件尺寸等，以便数控系统做出相应的控制。
2.2 软件控制部分软件控制部分主要包括数控编程和数控操作。
数控编程是将工件加工的要求通过一定的编程语言转化为机床能够识别和执行的指令序列，包括插补计算、速度规划和轨迹生成等。
数控操作是根据加工要求，使用数控系统对数控车床进行操作和监控。
3. 机床维修机床维修是确保数控车床正常运行和保持其性能的重要工作。
机床维修主要包括故障诊断、故障处理和预防性维护等。
3.1 故障诊断当数控车床出现故障时，首先需要进行故障诊断。
故障诊断包括识别故障现象、收集故障信息、分析故障原因和确定故障位置等。
常见的故障类型包括硬件故障和软件故障，如控制系统故障、伺服系统故障、传感器故障等。
3.2 故障处理故障处理是根据故障诊断结果，采取相应的措施修复故障。
对于硬件故障，可以进行零部件更换或修复；对于软件故障，可以进行系统重启或升级。
3.3 预防性维护为了减少故障发生的可能性和延长机床的使用寿命，需要进行定期的预防性维护。
预防性维护包括清洁和润滑机床、紧固螺丝、检查电气连接等。
另外，还需要根据机床的使用情况，定期进行校准和调整。
4. 结论数控车床的控制技术和机床的维修是数控车床运行和保持性能的重要方面。
数控技术 第七章 数控机床的进给伺服系统
三 步进电动机的基本控制方法
（2） 双电压功率放大电路 优点：功耗低，改善了脉冲 优点：功耗低， 前沿。 前沿。 缺点：高低压衔接处电流波 缺点： 形呈凹形， 形呈凹形，使步进电机 输出转矩降低， 输出转矩降低，适用于 大功率和高频工作的步 进电机。 进电机。
三 步进电动机的基本控制方法
（3） 斩波恒流功放电路 优点： 优点：1）R3较小（小 R3较小（ 较小 于兆欧） 于兆欧）使整个 系统功耗下降， 系统功耗下降， 效率提高。 效率提高。 2）主回路不串 电阻， 电阻，电流上升 快，即反应快。 即反应快。 3）由于取样绕 组的反馈作用， 组的反馈作用， 绕组电流可以恒定在确定的数值上， 绕组电流可以恒定在确定的数值上，从而保证在很大频率范 围内，步进电机能输出恒定的转矩。 围内，步进电机能输出恒定的转矩。
二 数控机床对伺服系统的基本要求
1 高精度 一般要求定位精度为0.01~0.001mm； ； 一般要求定位精度为 高档设备的定位精度要求达到0.1um以上。 以上。 高档设备的定位精度要求达到 以上 2 快速响应 3 调速范围宽 调速范围指的是 max/nmin 。 调速范围宽:调速范围指的是 调速范围指的是:n 进给伺服系统:一般要求 进给伺服系统 一般要求0~30m/min，有的已达到 一般要求 ，有的已达到240m/min 主轴伺服系统:要求 主轴伺服系统 要求1:100~1:1000恒转矩调速 要求 恒转矩调速 1:10以上的恒功率调速 以上的恒功率调速
一 直流伺服电动机调速原理
7-30 直流电动机的机械特性
二 直流电动机的PWM调速原理 直流电动机的 调速原理
7-24 脉宽调制示意图 脉宽调制示意图
Ud =
τ
T
U = δ T U δ T 称为导通率
数控机床的控制系统概述
第七章数控机床的控制系统概述学习目的：1．什么是数控技术、数控系统和数控机床，数控系统对机床的控制包括哪几方面？2．数控机床控制系统组成有哪些，他们的作用各是什么？3．数控机床的控制方式有几种，各有什么特点？4．数控机床的接口有几类，他们的接口规范是什么？第一节数控机床的控制系统一、数字控制技术简介1．数字控制技术数字控制（Numerical Control）技术，简称数控技术，是用数字化信号对机床运动及其加工过程进行自动控制的一种方法。
数控技术不仅用于机床的控制，而且还用于其它设备的控制，产生了诸如数控绘图机、数控测量机等数控设备。
2．数控系统和数控机床用数字控制技术实现自动控制的系统称为数控系统。
数控系统中的控制信息是数字量，其硬件基础是数字逻辑电路。
最初数控系统是由数字逻辑电路构成的，所以也成为硬件数控系统。
现代数控系统采用存储程序的专用计算机或通用计算机来实现部分或全部基本数控功能，所以成为计算机数控系统（Comouter Numerical Control），简称CNC系统。
计算机数控系统是在硬件和软件共同作用下完成数控任务的，具有真正的“柔性”。
数控系统对机床的控制包括顺序控制和数字控制两个方面。
顺序控制是指对刀具交换、主轴调速、冷却液开关、工作台的极限位置等一类开关量的控制。
数字控制是指机床进给运动的控制，用于实现对工作台或刀架的位移、速度这一类数字量的控制。
数控系统与机床的有机结合称为数控机床，如数控车床、数控铣床、数控加工中心等。
数控机床是机电一体化的典型产品，是集机床、计算机、电力拖动、自动控制、检测等技术为一体的自动化设备。
二、数控机床控制系统的组成序记载机床加工所需的各种信息，包括零件的加工轨迹、工艺信息及开关命令。
输入装置是将程序载体上的数控编码转换成相应的脉冲信息，传送并存入数控装置内。
输出装置显示输入的内容及数控工作状态等信息，监控数控系统的运行。
常用的输入/输出装置有光电阅读机、磁带录放机、磁盘驱动器、键盘和CRT显示器等。
数控技术第4章计算机数控系统(1)
位臵控制模块
6、可编程控制器（PLC） 代替传统机床的继电器逻辑控制来实现各种开关 量的控制。 分为两类： 一类是“内装型”PLC，为实现机床的顺序控制 而专门设计制造的。 另一类是“独立型”PLC，它是在技术规范、功 能和参数上均可满足数控机床要求的独立部件。
三、多CPU结构 适合多轴控制、高进给速度、高精度的机床。 紧藕合：相同的操作系统 松藕合：多重操作系统
控制各类轴运动的功能，用能控制的轴数和能同时控制 的轴数来衡量。
准备功能：G指令功能，指定机床的运动方式。 插补功能：包括软件粗插补和硬件精插补。 进给功能：F指令功能。
切削进给速度(mm/min) 同步进给速度(mm/r) 快速进给速度 进给倍率
主轴功能: 指令主轴转速 S指令功能，指定主轴转速(r/min, mm/min)。 转速编码，恒切削速度切削，主轴定向准停 辅助功能： M指令功能，指定主轴的起停转向（M03、M04）、冷却 泵的通和断、刀库的起停等。 刀具功能：T指令，选择刀具。 字符和图形显示功能： 显示程序、参数、补偿量，坐标位臵、故障信息等。 自诊断功能： 故障的诊断，查明故障类型及部位。
4、进给速度处理 编程指令给出的刀具移动速度是在各坐标合成方 向上的速度，进给速度处 理要根据合成速度计算 出各坐标方向的分速度。 此外，还要对机床允许的最低速度和最高速度的 限制进行判别处理，以及用软件对进给速度进行 自动加减速处理。
5、插补计算 插补就是通过插补程序在一条已知曲线的起点和 终点之间进行“数据点的密化”工作。
三. CNC系统的工作过程
基本过程： CNC装臵的工作过程是在硬件的支持下，执行软 件的过程。 通过输入设备输入机床加工零件所需的各种数据 信息，经过译码和运算处理（包括刀补、进给速 度处理、插补），将每个坐标轴的移动分量送到 其相应的驱动电路，经过转换、放大，驱动伺服 电动机，带动坐标轴运动，同时进行实时位臵反 馈控制，使每个坐标轴都能精确移动到指令所要 求的位臵。
数控机床主轴驱动与控制
特点，还可以实现定向和进给功能，当然价格也是最高的， 通常是同功率变频器主轴驱动系统的2--3倍以上。
伺服主轴驱动系统主要应用于加工中心上，用以满足系 统自动换刀、刚性攻丝、主轴C轴进给功能等对主轴位置 控制性能要求很高的加工。
6.2.3主轴分段无级调速
6.2主轴驱动与控制(Spindle Drive and Control)
图6.3所示为西 门子802C数控系 统的变频调速控 制连接图。主轴 电机的正反转通 过继电器KA2和 KA3控制，转速 大小通过X7口模 拟电压值大小控 制。
6.2主轴驱动与控制(Spindle Drive and Control)
6.1 概述
1.主轴驱动系统的功能
主轴驱动系统通过控制主轴电机的旋转方向和转速， 从而调节主轴上安装的刀具或工件的切削力矩和切削速度， 配合进给运动，加工出理想的零件。因此，主轴驱动的主 要功能是为各类工件的加工提供所需的切削功率。
此外，当数控机床具有螺纹加工、恒线速加工以及准 停要求（比如加工中心换刀）时，对主轴也提出了相应的 位置控制要求，所以此类数控机床还具有主轴与进给联动 功能和准停控制功能。
6.1 概述
（3）DANFOSS（丹佛斯）公司系列变频器 该公司目前应用于数控机床上的变频器系列常用的有：
VLT2800，可并列式安装方式，具有宽范围配接电机功率： 0.37KW-7.5KW 200V/400；VLT5000，可在整个转速范围内进行 精确的滑差补偿，并在3ms内完成。在使用串行通讯时，VLT 5000对每条指令的响应时间为0.1ms，可使用任何标准电机与VLT 5000匹配。
对于中档数控机床而言主要采用这种方案。其主轴传动仅采用两 挡变速甚至仅一挡即可实现100—200 r/min左右时车、铣的重力切 削。一些有定向功能的还可以应用于要求精镗加工的数控镗铣床。 但若应用在加工中心上，还不很理想，必须采用其他辅助机构完成 定向换刀的功能，而且也不能达到刚性攻丝的要求。
数控机床技术(第六章数控机床的进给传动系统)
第六章 数控机床的进给传动系统
（2）滚珠丝杠副的特点 1）传动效率高。滚珠丝杠副的传动效率高达92 ％-96％，是普通梯形丝杠的3-4倍，功率消耗减少 2/3-3/4。 2）灵敏度高、传动平稳。 3）定位精度高、传动刚度高。 4）不能自锁、有可逆性。 5）制造成本高。
第六章 数控机床的进给传动系统
第六章 数控机床的进给传动系统
下图所示是静压丝杠副的结构图。
第六章 数控机床的进给传动系统
螺纹面上油腔的连 接形式与节流控制方 式有两种，如图所示。 图 a 中每扣螺纹每侧 中径上开 3-4 个油腔， 每个油腔用一个节流 器控制，称为分散阻 尼节流。图 b 是将分 布于同侧、同方位上 的 3-4 个油腔用一个 节流器控制，称为集 中 阻 尼 节 流 。
第六章 数控机床的进给传动系统
一、滚珠丝杠副
中小型数控机床中，滚珠丝杠副是减少运动部件摩擦 阻力和动静摩擦力之差最普遍采用的结构。
1．滚珠丝杠副工作原理及特点 （1）滚珠丝杠副的工 作原理
滚珠丝杠副是回转 运动与直线运动相互转 换的新型传动装置，是 在丝杠和螺母之间以滚 珠为滚动体的螺旋传动 元件。
在开环、半闭环进给系统中，传动部件的间隙直接影 响进给系统的定位精度，在闭环系统中，它是系统的主要 非线性环节，影响系统的稳定性。常用的消除传动部件间 隙的措施是对齿轮副、丝杠副、联轴器、蜗轮蜗杆副以及 支承部件进行预紧或消除间隙。但是，值得注意的是，采 取这些措施后可能会增加摩擦阻力及降低机械部件的使用 寿命，因此必须综合考虑各种因统
四、双齿轮—齿条副 在大型数控机床（如大型数控龙门铣床）的直 线进给运动中，可采用的另一种传动方式是齿轮— 齿条结构，它的效率高，结构简单，从动件易于获 得高的移动速度和长行程，适合在工作台行程长的 大型机床上用作直线运动机构。但机构的位移精度 和运动平稳性较差。 当负载小时，可采用双片薄齿轮错齿调整法， 分别与齿条齿槽左、右两侧贴紧，从而消除齿侧间 隙。当负载大时，采用顶加负载双齿轮—齿条无间 隙传动机构能较好地解决这个问题。
数控机床技术
概述
机床侧操作 MDI/CRT
机床电气控制柜
12 3
4 机床侧
机床操作 面板
机床侧行程开关、 接近开关、按钮、 液 位 、压 力 等 开 关
机 床 侧 液 压 、气 动
10
系 统 、冷 却 泵 、润
9
滑泵电动机等
8
7
6
5
图 1-2 数控机床电气控制柜的示意图
1－熔断器及断路器 2－开关电源 3－主轴及进给驱动装置 4－CNC 装置 5－接地排
坐标轴进给
电源
速度 主轴驱动
机床
坐标轴进 给电动机
位置测量 传感器激励 位置指示 电源
电源
主轴驱动 电动机
操作面板
Ⅳ 开 /关 指 令 信号
总电源
保护接地线
机床控制设备 控制装置
电源控制 （变压器、 保护装置 等）
限位开关
机电器件 （电磁铁 离合器等）
辅助功能（齿 轮箱、回转刀架、 换刀装置等）
辅助电动机
5
概述
（二）数控装置
数控装置是数控系统的核心。现代的数控装置普遍采用 通用计算机作为数控装置的主要硬件，包括微型机系统的基 本组成部分，CPU、存储器、局部总线以及输入输出接口等； 软件部分就是我们所说的数控系统软件。数控装置的基本功 能是，读入零件加工程序，根据加工程序所指定零件形状， 计算出刀具中心的移动轨迹，并按照程序指定的进给速度， 求出每个微小的时间段（插补周期）内刀具应该移动的距离， 在每个时间段结束前，把下一个时间段内刀具应该移动的距 离送给伺服单元。
6
概述
（三）伺服系统 伺服系统是数控机床的执行结构，是数控系统和机床本
体之间的电气联系环节。主要由伺服电动机、驱动控制系统 和位置检测与反馈装置等组成。伺服电动机是系统的执行元 件，驱动控制系统则是伺服电动机的动力源。数控系统发出 的指令信号与位置反馈信号比较后作为位移指令，再经过驱 动控制系统的功率放大后，驱动电动机运转，通过机械传动 装置拖动工作台或刀架运动。
机床数控技术及应用
伺服系统
伺服系统是数控机床的重要组成部分，负责接收数控装置 发出的运动指令，驱动机床的各个运动部件按照指令要求 进行运动。
辅助装置
辅助装置包括润滑装置、冷却装置、排屑装置等，用于辅 助机床的正常运行。
机床数控系统的运行原理
零件程序的输入
通过输入输出装置将零件程序输入到数控 装置中。
检测反馈
在机床运动过程中，检测装置检测机床的 实际位置和速度，反馈给数控装置，数控 装置根据反馈信息进行误差补偿和控制。
数控车床在航天工业中的应用
在航天工业中，由于对零件的精度和可靠性要求极高，数控车床得到了广泛应用，能够加 工各种高精度的零件和复杂的结构件。
数控铣床的应用实例
数控铣床在模具制造中的应用
数控铣床可以加工各种复杂的模具型腔和型芯，如注塑模具、压铸模具等，能够大大提 高模具的制造精度和生产效率。
数控铣床在机械零件加工中的应用
机床数控技术及应用
目 录
• 引言 • 机床数控技术概述 • 机床数控技术的原理 • 机床数控技术的应用实例 • 机床数控技术的优势与挑战 • 结论
01 引言
主题简介
数控技术
数控技术是一种基于数字控制的 制造技术，通过计算机编程实现 机床的自动化加工。
应用领域
数控技术广泛应用于机械制造、 航空航天、汽车制造、模具加工 等领域。
维护成本。
数控机床在加工过程中 存在一定的安全风险， 需要加强安全防护措施。
机床数控技术的发展趋势
智能化发展
随着人工智能技术的发展，数控技术 将进一步实现智能化，提高加工精度 和效率。
复合化发展
未来数控机床将向复合加工方向发展， 实现多轴联动加工，提高加工效率和 精度。
第一节数字控制和数控机床一、数控与计算机数控1.基本概念
The first successful N/C machine, funded by the Air Force, was demonstrated by the Massachusetts Institute of Technology in 1952. It was a "retrofitted" Cincinnati milling machine (Figure 1.15). It had the ability to coordinate the axis motions to machine a complex surface. The first "commercial" N/C machines were shown at the 1955 National Machine Tool Show.
第一节数字控制和数控 机床一、数控与计算机
数控1．பைடு நூலகம்本概念
2021年7月30日星期五
第一节
数控技术的基本概念
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一、 数控与数控机床
1．基本概念 数字控制（NC，numerical control）
GB8129-87,用数字化信号对机床运动及其加工过程进行 控制的一种方法。
1952年，第一台数控机床在MIT问世，成为世界机械工 业史上一件划时代的事件，推动了自动化的发展。当时控制 程序是记录在纸带上的字符和数字，故称数字控制机床。
“六代”
1 电子管，1952，Parsons Corp.,MIT,美空军后勤司令部合作，第一台 立式铣；
2 晶体管、印刷电路，1959，晶体管元件的出现使电子设备的体积大大 减小，数控系统中广泛采用晶体管和印刷电路板，K&T开发第一台加工中心 MILWAUKEE-MATIC。
数控原理与系统第7章典型数控系统及应用
输入输出设备用于将加 工程序和加工数据输入 数控系统，同时将加工 结果输出到显示器或外 部设备。
数控装置是数控系统的 核心，负责根据输入的 加工程序和数据进行运 动轨迹的计算和控制信 号的输出。
可编程控制器用于逻辑 控制，如主轴的启停、 冷却液的开关等。
主轴驱动装置和进给驱 动装置分别用于控制主 轴和进给电机的运动。
详细描述
这些数控系统品牌在市场上也有一定 的份额，并拥有各自的特点和优势。 它们在机械加工、汽车制造、航空航 天等领域得到广泛应用。
03 数控系统硬件结构
数控系统的基本构成
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数控系统是用于控制机 床实现自动化加工的计 算机系统，主要由输入 输出设备、数控装置、 可编程控制器、主轴驱 动装置、进给驱动装置 等部分组成。
04 数控系统软件结构
数控系统的软件组成
操作系统层
提供数控系统运行的基础环境，包括内核、驱动程序 等。
支撑软件层
提供数控系统所需的各种支撑软件，如数据库、网络 通信等。
应用软件层
根据具体需求开发的数控系统应用软件，实现各种功 能。
数控系统的软件功能
数据输入输出
接收和输出各种数据，如零件图纸、工艺参 数等。
数控车床
用于加工汽车轴类零件，如曲 轴、凸轮轴等，能够实现高精 度外圆和端面加工。
数控铣床
用于加工汽车模具、检具和夹 具等，能够实现复杂型面的加
工和制造。
数控系统在航空制造中的应用
数控机床
数控加工中心
用于加工航空零部件，如飞机起落架、发 动机叶片等，要求高精度、高强度和高可 靠性。
用于加工飞机机身、机翼等大型结构件， 能够实现多轴联动，提高加工精度和效率 。
机床数控系统的校准与调试技术
机床数控系统的校准与调试技术机床数控系统在现代工业生产中起着至关重要的作用，它能够实现自动化、精确控制和高效生产。
然而，为了保证机床数控系统的正常运行和达到预期的精度要求，校准与调试工作显得尤为重要。
本文将介绍机床数控系统的校准和调试技术，以帮助工程师更好地进行相关工作。
一、机床数控系统的校准技术1. 几何误差校准机床数控系统的几何误差主要包括直线插补误差、圆弧插补误差和坐标系误差。
几何误差校准的目的是通过调整机床各个轴线的运动参数，使得实际运动轨迹与理论轨迹尽量一致。
首先，需要进行轴线直线度校准。
通过测量轴线的直线度误差，并调整相应的参考点，可以使得轴线的运动更加精确。
其次，圆弧插补误差校准是为了保证机床的圆弧插补运动能够实现高精度的运动轨迹。
最后，坐标系误差校准是为了消除坐标系变换带来的误差，需要通过仔细测量和调整机床的坐标系。
2. 系统刚度的校准机床数控系统的刚度是指在加工中所受外力作用下，机床各个轴线的变形程度。
刚度的大小直接影响着加工精度和工件质量。
因此，刚度校准是非常重要的一个环节。
在刚度校准过程中，一般会通过力传感器等设备来测量机床各个轴线的变形情况。
然后，根据测得的数据进行分析，找出影响刚度的关键因素，并进行调整和优化。
校准后的机床能够更好地抵抗外力的影响，从而提高加工精度和稳定性。
3. 系统精度补偿机床数控系统的精度补偿是通过软件或硬件方式来纠正机床在加工过程中产生的误差。
根据加工要求和测量结果，可以将误差信息输入到数控系统中，系统将自动进行误差补偿，从而提高加工精度。
精度补偿主要包括长度补偿、半径补偿和磨损补偿。
长度补偿是根据测量结果对轴向误差进行修正，以提高工件的几何尺寸精度。
半径补偿是对圆弧插补误差进行修正，保证加工出的圆弧轨迹准确无误。
磨损补偿是通过监测关键部件的磨损程度，及时进行调整和更换，以保证系统的可靠性和稳定性。
二、机床数控系统的调试技术1. 系统参数的调试机床数控系统的参数调试是指对系统的各项参数进行合理设置和调整，以保证系统能够稳定工作和达到预期的性能要求。
机床数控技术第三章
第二节 CNC系统的硬件结构
三、开放式数控系统结构 1．美国的NGC和OMAC计划及其结构 2．欧共体的OSACA计划及其结构 3．日本的OSEC计划及其结构
第三节 CNC系统的软件结构
一、 CNC系统的软件结构 CNC系统的软件是为完成CNC系统的各项功能而专门设计和编制的，是数控加工系 统的一种专用软件，又称为系统软件（系统程序）。 在CNC系统中，软件和硬件在逻辑上是等价的，即由硬件完成的工作原则上也可 以由软件来完成。但是它们各有特点：硬件处理速度快，造价相对较高，适应性 差；软件设计灵活、适应性强，但是处理速度慢。因此，CNC系统中软、硬件的 分配比例是由性能价格比决定的。
图3-2 CNC系统的系统平台
第一节 概述
一、CNC系统的工作过程
1．输入 2．译码处理 3．数据处理(刀具长度补偿、半 径补偿、反向间隙补偿、丝杠 螺距补偿、过象限及进给方向 的判断、进给速度换算、加减 速控制及机床辅助功能处理等) 4．插补运算与位置控制 5．输入/输出（I/O）处理 6．显示 7．诊断
零件 程序
第一种: 硬件 第二种：硬件 第三种：硬件
输入
软件
插补 准备
插补
硬件
位置 控制
速度 控制 位置 检测
硬件
执行 电机
机床
软件 软件
硬件
CNC中三种典型的软硬件功能界面
第三节 CNC系统的软件结构
二、 CNC软件结构特点
1．CNC系统的多任务性
CNC系统的任务
管理
控制
输 入
I/O 处 理
显 示
第二节 CNC系统的硬件结构
二、大板式结构和功能模块式结构
从组成CNC系统的电路板的结构特点来看，有两种常见的结构，即大板式结构 和模块化结构
数控技术参考文献
数控技术参考文献1.《数控机床原理与控制技术》（第3版）作者：王怀中、刘立军、郑勇这本书是数控技术领域的经典教材之一，全面介绍了数控机床的原理、结构、控制系统和编程方法等方面的知识，对于初学者和专业人士都非常有帮助。
2.《数控技术基础与应用》（第2版）作者：刘立军、王怀中、郑勇该书是一本系统地介绍了数控技术基础知识和应用的教材，包括数控系统的组成、数控编程、数控机床的加工工艺和自动化生产线等内容，适合专业学习和实际应用。
3.《数控机床数控系统》（第2版）作者：梁继东、倪继涛这本书详细介绍了数控系统的结构、功能和编程方法，涵盖了数控机床的各个方面，同时还包括了数控系统的调试和故障排除等内容，对于理论学习和实践操作都非常有帮助。
4.《数控加工技术》（第2版）作者：王广信、石强、王宇该书系统地介绍了数控加工技术的原理、方法和应用，包括数控编程、数控机床的操作和维护、数控刀具和切削加工等内容，适合从事数控加工工作的人员参考。
5.《数控机床与数控系统》（第4版）作者：李晓松、李晓峰、程春波这本书详细介绍了数控机床和数控系统的原理、结构和应用，包括数控编程、数控机床的工艺选择和刀具使用等内容，对于数控技术的深入了解和实践应用非常有帮助。
6.《数控机床与数控系统》（第3版）作者：李志先、杨方明、王广信该书全面介绍了数控机床和数控系统的原理、结构和应用，包括数控编程、数控机床的操作和维护、数控刀具和切削加工等内容，对于初学者和专业人士都非常有益。
7.《数控机床的数学基础》作者：王怀中、刘立军、郑勇这本书介绍了数控机床中所涉及的数学知识，包括坐标系、向量和矩阵运算、曲线和曲面的参数方程等内容，对于理解数控机床的原理和编程方法非常有帮助。
8.《数控技术实用手册》作者：黄达、戴晓梅、杨方明这本手册汇集了数控技术领域的实用信息和工程应用案例，包括数控编程、数控机床的操作和维护、数控刀具的选择和使用等内容，适合实际应用和问题解决。
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数控机床控制技术与系统（期末复习）
1、 名词解释
数控：即采用数字控制的方法对某一工作过程实现自动控制的技术。
数控系统：能按照零件加工程序的数值信息指令进行控制，使机床完成工作运动并加工零件的一种控制系统。
2、数控加工程序按两类控制量分别输出：连续控制量（送往伺服系统）、离散的开关控制量（送往机床强电控制系统）
3、MDI 工作方式的三种功能：编程、PLC 参数修改、CNC 参数修改。
4、CNC 在机床工作时的作用：译码、插补、位置检测
PLC 的 作用：剩下的都是PLC 的，例如：工件夹紧、工作台转动等
编码器
1、 根据位置检测装置的安装形式和测量方式分为：直接测量和间接测量、
2、 按编码方式分为：绝对式测量和增量式测量，绝对式无需返参，直接测量。
增量式开
机之后需要返参。
3、 位置测量装置分为：直线式、旋转式
4、 绝对式编码器按内部结构和测量方式分为接触式、光电式、电磁式
5、 码盘的分辨角：n 2
360︒=α，分辨率=n 21。
n —码盘的码道圈数。
n 越大。
分辨角越小，测量精度越高。
6、 编码器各部分的名称：P18
7、 光栅工作原理：是根据物理上莫尔条纹的形成原理进行工作的。
当指示光栅与主光栅发生相对
位移，会形成莫尔条纹。
其方向与光栅线纹方向大致垂直。
两条莫尔条纹之间的距离为纹距W ，
若栅距为ω，则有θ
ω=w ，当工作台移动一个栅距，莫尔条纹就向上或向下移动一个纹距，莫尔条纹由光敏元件接受，从而产生电信号电信号经读数头中的电子线路板处理后。
输出脉冲信号。
8、 光栅莫尔条纹纹距θ
ω=W ,ω—栅距，θ—两条线纹之间的倾斜夹角。
9、 PLC 的接线图
10、 PMC 指令（考试可能会用到）：应用数据检索功能指令（DSCH ）、符合功能检查指令
（COIN ）、后传输指令（MOVE ）、译码指令（DEC ）
11、 给出电路图，表述工作原理
12、 直流电动机
⑴ 正反馈（自己找）
⑵ 晶闸管小结：晶体闸流管的简称，又可称做可控硅整流器，最基本的用途就是可控整流，晶闸管导通的条件：1. 晶闸管阳极电路(阳极与阴极之间)施加正向电压。
2. 晶闸管控制电路(控制极与阴极之间)加正向电压或正向脉冲(正向触发电压)。
晶闸管导通后，控制极便失去作用。
依靠正反馈，晶闸管仍可维持导通状态。
晶闸管关断的条件：1.将阳极电压（电流）减小或断开,直到正反馈效应不能维持。
2.在晶闸管的阳极和阴极间加反相电压。
⑶ 感阻性（自己找）
⑷ 降压斩波电路 升压斩波电路
V 导通时，E 向L 充电，而C 向电机供电；
V 关断时，E 和L 都向电机供电，实现了升压。
⑸ 桥式电路（参考PPT ）
13、 异步电机的发电机的原理：1.发电机起机的时候是由外部电源提供励磁电流，当达到额定转速的时候会从母线上分出一部分励磁电流，但母线上是10KV/20KV 的电压，然后经过励磁变降压整流后再次回到转子，定子上的感应电动势是转子的磁感线在定子的绕组上切割（相对的也就是导体在切割磁感线了）就长生感应电流了。
14、 转差率
⑴概念：是定子旋转磁场转速与转子转速之差再除以定子旋转磁场转速，即n
n n s 1-=，n —定子的旋转磁场转速，1n —转子转速。
⑵当转差率=0：即旋转磁场的速度与定子旋转速度相等，则定子绕组与旋转磁场之间无相对运动。
不能切割磁力线，转子的感应电动势和电流皆为0.转矩T=0，负载最小。
当转差率=0～1 ：转差率变大，电机转矩变大
当转差率=1：转差率最大，转矩T 最大，负载最大
15、三相异步电动机的自适应：即电动机的电磁转矩可以随着负载的变化而变化。
16、变频器
⑴恒压频比：恒压频比也称为变压变频控制，m E f K E U φ111=≈，从上述的公式，看出，当定子电压1U 保持不变的时候，减少1f 时，M φ上升会造成磁路饱和，励磁电流会上升，铁心过热，功率因数降低，电机负载能力下降。
所以当定子电压1U 保持不变的时候，增加1f 时，气体磁通M φ减少。
从转矩公式22cos ϕφI C T m T =,当m φ 下降。
电机允许输出转矩T 下降，电机的最大转矩也将减小。
严重时会出现堵转。
所以在调频调速中，要求在变频的同时改变定子电压1
U ,以维持m φ不变，即1
1f U 为常数。
这样电机的输出转矩保持不变。
⑵工作原理（先整流、后逆变）：先把工频交流电通过整流器变换成直流电，然后再把直流电通过逆变器变换成频率、电压均可控制的交直流。
17、丝杠螺距为
6mm ，角位移测量值为︒30则工作台的直线位移X=)(5.030*3606*360mm P =︒
=︒θ 18、数控机床结构组成
零件图纸→工艺分析与数值计算→编制加工程序→输入加工程序→程序调试模拟→工件安装与对刀、试切→工件加工与检验
19、数控机床控制系统的组成
20、三种变频方式：
晶闸管→可控 整流桥→不可控 PW M →不可控
数控机床故障诊断与维修（补充）
1、常见的换刀方式：回转刀架换刀、更换主轴头换刀、带刀库自动换刀系统
第六章
1、数控机床通电前的准备工作：机械检查、管路检查、润滑部件检查、电气检查
2、精度分为静态精度和动态精度
静态精度分几何精度（几何面精度、主轴回转精度、直线运动精度）和定位精度（直线运动定位精度、直线运动重复定位精度········共8个）
动态精度：指机床在实际运动加工过程中的精度，主要表现为速度、加速度、加工出的零件精度。
第七章
1、点检内容：定点、定人、定期、定法、定标、定向、定项、检查、记录、处理、分析。
2、点检分类：专职点检、日常点检、生产点检。
3、机床保养：一级保养：主要是针对机床功能的保养
二级保养：主要是针对机床各部件的清洁保养
三级保养：主要是针对机床的精度保养
典型电路分析指令表、梯形图修改
1、指令表中，指令用PMC指令，即用RD、AND NOT、WRT等指令。
地址用X0.1 、Y0.1等
2、电路图、梯形图、指令表三者不完全一一对应。