数控机床的基本运动形式
第二章机床的运动分析
二、辅助运动
1．各种空行程运动 2、切入运动 3．分度运动 4．操纵和控制运动
操纵和控制运动包 括起动、停止、变 速、换向、部件与 工件的夹紧、松开、 转位以及自动换刀、 自动测量、自动补 偿等。
三、主运动和进给运动
• 主运动 主运动是产生切削的运动。主运动可能是 简单的成形运动，也可能是复合的成形运 动。
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第二章结束
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应当指出，被形 成的表面形状，不仅取 决于刀刃形状及表面形 成方法，而且还取决于 发生线的原始位置。
第二章 机床的运动分析
§1 工件的加工表面及其形成方法 §2 机床的运动 §3 机床的传动联系和传动原理图 §4 机床常用传动机构 §5 机床运动的调整
一、表面成形运动
• 表面成形运动(简称成形运动)是保证得到 工件要求的表面形状的运动。
• 进给运动 进给运动是维持切削得以继续的运动。进 给运动可是简单运动，也可是复合运动。
• 对旋转主运动，其主轴转速的单位以r/min 表示；对直线往复主运动，其直线往复速 度的单位以双行程/min表示。
• 进给运动速度的单位用下列方法表示： mm/r，如车床、钻床、镗床等； mm/min，如铣床等； mm/双行程，如刨床等。
• 机床传动原理图的画法：
1).(画出工件、刀具示意图及其运动)； 2).画出主轴、刀架、丝杆螺母； 3).画出运动源（电动机）； 4).画出该机床上的特殊机构符号，如iv、if等； 5).用虚线代表传动比不变的传动链，把它们之间
关联的部分联接起来。 其它的中间传动件则一概不画，这样就得到
了一幅简洁明了的图形，这种图形表示了机床传 动最基本的特征。
1、成形运动的种类
• 简单成形运动 • 复合成形运动
机床运动分析
2.1.2辅助运动
种类
各种空行程运动
•
进给前后的快速运动和种调位运动
切入运动 用于保证被加工表面获得所需要的尺寸
当加工若干完全相同的均匀分布的表面时，为使 分度运动 表面成形运动得以周期地连续进行的运动称为分
度运动
操纵及控制运动
起动、停止、变速、换向、部件与工件的 夹紧和松开、转达位以及自动换刀、自动
置换机构 变换传动比的传动机构
如：变速箱、数控系统
3.3传动原理图
3.3.2传动原理图
便于研究机床的传动联系,常用一• 些简明的符号把传动原理 和传动路线表示出来，这就是传动原理图。
3.3.3传动原理图画法和所表示的内容
1.卧式车床传动原理图
可以车螺纹的车床
•
可以车端面和外圆的车床
3.3.3传动原理图画法和所表示的内容 2 数控床的传动原理图
运动的路程
运动的速度
换
机床的运动的调整：调整这5 个运动参数 执行机构
置 机
构
4.2 机床运动的调整
一个运动就有一条传动•链
步骤：
一、抓两头
明确两端件什么，以及它们的运动关 系 工件 1r —— 刀具 Pmm
二、连中间 根据传动链写出传动路线表达式
三、找规律 得到此传动链的规律
4.3机床运动的调整举例
测量和自动补偿等控制运动
2.1.3主运动和进给运动
成形运动按其在切削加工中所起的作用可分为
：
•
机床或人力提供的主要运动，它促使刀具和工件之间产 主运动 生相对运动，从而使刀具前面接近工件，直接切除工件
上的切削层，使之转变为切屑，从而形成新的表面。
可以是简单的成形运动也可以是复合运动
第一章 数控机床的基本知识
驱动系统
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其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，包括信号放大和驱动元件。其性能好坏 动部件的运动，包括信号放大和驱动元件。 直接决定加工精度、表面质量和生产率。 直接决定加工精度、表面质量和生产率。 脉冲当量δ 相对于每个脉冲信号， 脉冲当量δ ——相对于每个脉冲信号，机床移动部 相对于每个脉冲信号 件的位移，常见的有：0.01mm、0.005mm、 件的位移，常见的有：0.01mm、0.005mm、 0.001mm
第一章、 第一章、数控机床概述
三、数控机床的基本概念
南通航院
数控机床是由普通机床发展而来的， 数控机床是由普通机床发展而来的，它们之间最主 是由普通机床发展而来的 要的区别是： 要的区别是： 前者可以按事先编制好的加工程序自动地对工件进 行加工； 行加工；而后者的整个加工过程必须通过技术工人的手 工操作来完成。 工操作来完成。 示例：
第一章 数控机床概述
步进电机 常用的伺服元件 直流伺服电机 交流伺服电机
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编码盘 常用的检测元件 光栅 磁珊
（2）主轴驱动系统
第一章 数控机床概述
4、机床
南通航院
早期采用通用机床，现在采用了新的加强刚性、 早期采用通用机床，现在采用了新的加强刚性、减 小热变形、提高精度等方面的设计措施， 小热变形、提高精度等方面的设计措施，使其发生了很 大的变化。 大的变化。 目前已模块化生产， 目前已模块化生产，分为六大块
第一章
数控机床概述
南通航院
二、自动化加工与数控机床 机床数控技术是以数字化的信息处理实现机床自 动控制的一门技术。 动控制的一门技术。 数控机床把刀具和工件之间的相对位置，机床电 数控机床把刀具和工件之间的相对位置， 动机的启动和停止，主轴变速，工件松开夹紧， 动机的启动和停止，主轴变速，工件松开夹紧，刀具 的选择，冷却泵的启动、 的选择，冷却泵的启动、停止等各种操作和顺序动作 等信息用数码化的数据送入数控装置或计算机， 等信息用数码化的数据送入数控装置或计算机，经过 译码、运算， 译码、运算，发出各种指令控制机床伺服系统或其他 执行元件，使机床自动加工出所需工件。 执行元件，使机床自动加工出所需工件。
数控机床的进给传动系统
图5-30 直线电动机进给驱动系统 1-位置检测器 2-转子 3-定子 4-床身 5、8-辅助导轨 7、14-冷却板
流电，次级就在电磁 力的作用下沿初级作
6、13-次级 9、10-测量系统 11-拖链 12、17-导轨 15-工作台 16-防护 直线运动。
尽管直线电动机有很多优点，但在选用时应注意以下不足之处： 1）与同容量旋转电动机相比，直线电动机的效率和功率因数要低， 特别在低速时更明显。 2）直线电动机，特别是直线感应电动机的起动推力受电源电压的影 响较大，故对驱动器的要求较高，应采取措施保证或改变电动机的有 关特性来减少或消除这种影响。 3）在金属加工机床上，由于电动机直接和导轨、工作台做成一体， 必须采取措施以防止磁力和热变形对加工的影响。
5) 滚珠丝杠螺母副制造工艺复杂，滚珠丝杠和螺母的材料，热处理 和加工要求相当于滚动轴承。螺旋滚道必须磨削，制造成本高。
2. 静压丝杠螺母副 静压丝杠螺母副是通过油压在丝杠和螺母的接触面之间，产生一
层保持一定厚度，且具有一定刚度的压力油膜，使丝杠和螺母之间由 边界摩擦变为液体摩擦。当丝杠转动时通过油膜推动螺母直线移动， 反之，螺母转动也可使丝杠直线移动。静压丝杠螺母的特点是：
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。在满足传动强度和刚度的前提下，尽可能减小执行部件的质量，减小旋转零件的 直径和质量，以减少运动部件的惯量。
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。在数控机床进给系统中，为了减 小摩擦阻力，消除低速进给爬行现象，提高整个伺服进给系统稳定性，广泛采用滚珠丝杠和 滚动导轨以及塑料导轨和静压导轨等。
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。
数控技术知识点总结
1、数控技术是指用数字量及字符发出指令并实现自动控制的技术，它是制造业实现自动化、柔性化和集成化生产的基础技术。
2、数控技术是指用计算机通过数字信息来自动控制机械产品加工过程的一类机床。
3、数控机床的组成：数控机床一般由输入/输出装置、数控装置、伺服系统、机床本体和检测反馈装置组成。
4、数控机床的工作原理：先将加工零件的几何信息和工艺信息编制成数控加工程序，然后由输入部分送入数控装置，经过数控装置的处理、运算，按各坐标轴的分量送到各轴的驱动电路，经过转换、放大驱动伺服电动机，带动机床各轴运动，并进行反馈控制，使刀具与工件及其他辅助装置严格的按照加工程序规定的顺序、轨迹和参数有条不紊的工作，从而加工出零件的全部轮廓。
5、数控机床的分类：按功能用途分类“金属切削类数控机床、成形加工类数控机床、特种加工类数控机床、其他类型加工机床” 按运动轨迹分类“点位控制数控机床、直线控制数控机床、轮廓控制数控机床” 按伺服系统的控制原理分类“开环控制数控系统、全闭环控制数控系统、半闭环控制数控系统”6、内槽圆角的大小决定着刀具直径的大小，因而内槽圆角半径不应过小。
7、切削速度和主轴转速d n v cπ1000=8、数控机床坐标轴的确定：确定机床坐标轴时，一般是先确定Z 轴，然后再确定X 轴和Y 轴。
；旋转轴：旋转轴的定义也按照右手定则，绕X轴旋转为A轴，绕Y轴旋转为B轴，绕Z轴旋转为C轴。
A、B、C以外的转动轴用D、E表示。
9、机床的参考点：有的机床在返回参考点（称“回零”）时，显示为，z0），则表示该机床零点被建立在参考点上。
零（x0，y10、刀位点：所谓刀位点是指加工和编制程序时，用于表示刀具特征的点，也是对刀和加工的基准点。
铣刀和车刀的刀位点通常指刀具的刀尖；钻头的刀位点通常指钻尖；立铣刀、端面铣刀和键槽铣刀的刀位点指刀具底面的中心；而球头铣刀的刀位点指球头中心。
11、程序结构：数控程序由程序编号、程序内容和程序结束段组成。
数控机械传动知识点总结
数控机械传动知识点总结一、数控机床的传动方式1. 机械传动机械传动是数控机床上常用的传动方式，主要包括齿轮传动、链传动、带传动等。
在数控机床中，齿轮传动多用于主轴传动，链传动多用于变速传动，而带传动则多用于传动副的传动。
2. 电气传动电气传动是借助电机实现传动，采用变频器和伺服系统实现步进传动或闭环控制，因此能够实现高速、高精度的传动效果。
3. 液压传动液压传动主要通过液压缸来实现工件夹紧、换刀、换位、旋转等功能。
液压传动具有功率密度大、传动平稳、操作方便等特点，因此在数控机床上应用广泛。
二、机械传动的知识点1. 齿轮传动(1) 齿轮传动的分类按传动方式分为平行轴齿轮传动和直角轴齿轮传动；按齿轮传动比分为等速齿轮传动和非等速齿轮传动。
(2) 齿轮的参数和计算齿轮的参数主要包括模数、齿数、分度圆直径、齿顶高等，计算齿轮的参数需要考虑传动比、中心距、齿轮厚度等。
(3) 齿轮的制造和精度齿轮的制造主要包括铸造、锻造、车削和磨削等工艺，在制造过程中需要控制齿轮的模数、齿数、齿顶隙、齿根圆等参数，以保证齿轮的精度。
2. 链传动(1) 链传动的工作原理链传动依靠链条的柔性来传递动力，链条包括链轮、链板和滚子，在传动过程中需要保证链条的张紧和润滑。
(2) 链条的计算和设计链条的计算主要包括链条的尺寸、链轮的选择、链条的轴距、链条的张紧方式等，需要根据实际传动功率和工作条件来确定。
3. 带传动(1) 带传动的分类带传动分为平动带传动和皮带传动，其中平动带传动主要用于长距离传递功率，而皮带传动主要用于变速传动和工作环境要求较严格的场合。
(2) 带传动的设计和计算带传动的设计需要考虑带速比、中心距、带轮尺寸、带条数、张紧装置等参数，同时还需要考虑带传动的强度和工作效率。
三、电气传动的知识点1. 电机的分类与特点电机根据使用场合可以分为交流电机和直流电机，根据工作原理可以分为异步电机和同步电机，根据结构形式可以分为开放式电机和封闭式电机。
数控机床的主传动系统
联轴器直接与主轴联接
其优点是结构紧凑，传动效率高，但主轴转速的变化及转矩的输出完全 受电机的限制，随着主轴电机性能的提高，这种形式越来越多地被采用；
内装电机主轴
这种主传动方式大大简化了主轴箱体与主轴的结构，有效地提高了主轴 部件的刚度，主轴转速高，但主轴输出扭矩小，电机发热对主轴的精度 影响较大。
数控机床的主传动系统
1.1 主传动系统的结构与特点 1.数控机床的传动系统 在数控机床的主轴电机、传动元件和主轴构成的具有运动 传动联系的系统称为主传动系统。由于现代数控机床常采用直 流或交流调速电机作为主运动的动力源，主要由电机实现主运 动的变速，使得数控机床的主传动系统的结构大大简化。
1）带有变速齿轮的主传动
排油泵强制排油到恒温邮箱，以达到润滑、冷却的目的。
2．主轴的密封
主轴的密封有接触式和非接触式两种。 接触式: 有摩擦和磨损，发热严重，用于低速主轴。 非接触式: 迷宫式和隙缝式，发热很小，应用广泛。 为保证密封作用，旋转部分与固定部分之间的径向间隙应小于
（a）主轴准停换刀
4.主轴组件的润滑与密封
1）主轴润滑 主轴润滑的作用减少摩擦，降低机床温度，是带走摩擦所产生的热量，
减少机床热变形。机床的润滑凡是主要有以下两种： （1）油气润滑方式。油气润滑是定时定量地把油雾送进轴承空隙中，这
种送油方式是间歇式的；而油雾润滑则是连续供给油雾。 （2）喷注润滑方式。它用较大流量的恒温油喷注到主轴轴承上，然后由
合机床的镗孔车端面头主轴组件。 （5）主轴作旋转运动又作行星运动的主轴组件。
2）主轴端部的结构
主轴端部用于安装刀具或夹持安装工件的夹具。其结构应保证 定位准确，夹紧牢固可靠，能传递足够大的扭矩，安装、拆卸 方便。主轴端部的结构已经标准化，如图3-4所示为六种通用 的结构形式。
数控机床介绍
数控机床介绍数字掌控机床（NumericalControlMachineTools）简称数控机床，这是一种将数字计算技术应用于机床的掌控技术。
它把机械加工过程中的各种掌控信息用代码化的数字表示，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掌控信号，掌控机床的动作，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多而杂、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，代表了现代机床掌控技术的进展方向，是一种典型的机电一体化产品。
数控机床的构成数控机床的基本构成包括加工程序载体、数控装置、伺服驱动装置、机床主体和其他辅佑襄助装置。
下面分别对各构成部分的基本工作原理进行概要说明。
1．加工程序载体数控机床工作时，不需要工人直接去操作机床，要对数控机床进行掌控，必需编制加工程序。
零件加工程序中，包括机床上刀具和工件的相对运动轨迹、工艺参数（进给量主轴转速等）和辅佑襄助运动等。
将零件加工程序用肯定的格式和代码，存储在一种程序载体上，如穿孔纸带、盒式磁带、软磁盘等，通过数控机床的输入装置，将程序信息输入到CNC单元。
2．数控装置数控装置是数控机床的核心。
现代数控装置均采纳CNC （ComputerNumericalControl）形式，这种CNC装置一般使用多个微处理器，以程序化的软件形式实现数控功能，因此又称软件数控（SoftwareNC）。
CNC系统是一种位置掌控系统，它是依据输入数据插补出理想的运动轨迹，然后输出到执行部件加工出所需要的零件。
因此，数控装置重要由输入、处理和输出三个基本部分构成。
而全部这些工作都由计算机的系统程序进行合理地组织，使整个系统协调地进行工作。
（1）输入装置将数控指令输入给数控装置，依据程序载体的不同，相应有不同的输入装置。
目前重要有键盘输入、磁盘输入、CAD/CAM系统直接通信方式输入和连接上级计算机的DNC（直接数控）输入，现仍有不少系统还保留有光电阅读机的纸带输入形式。
数控机床的六种运行方式和功能
数控机床的六种运行方式和功能1. 介绍数控机床是一种自动化机械设备，通过计算机控制实现工件的加工。
它具有高精度、高效率、高稳定性等特点，在现代制造业中广泛应用。
数控机床的运行方式和功能多种多样，下面将介绍其中的六种常见方式和对应功能。
2. 手动操作模式手动操作模式是最基本的运行方式，操作人员通过按动按钮或旋转手柄控制机床的运动，完成加工过程。
该模式适用于简单的工件加工和调试，具有操作简单、直观的优点。
手动操作模式的功能包括： - 单个轴的手动控制 - 单个轴的回零操作 - 手动操纵工具进行砂轮修整和夹具调整等3. 单步操作模式单步操作模式是在手动操作的基础上进行改进的一种方式，可实现数控机床的精确定位。
操作人员可以通过按动按钮使机床以单步的方式进行运动，从而精确地控制加工过程。
单步操作模式的功能包括： - 单个轴的单步运动 - 多个轴的同时单步运动 - 通过测量工具对加工结果进行检查和调整4. 单段操作模式单段操作模式是在手动操作和单步操作的基础上进行改进的一种方式，可实现数控机床的自动连续运动。
操作人员只需要设置好运动参数和加工路径，机床就能自动进行加工过程。
单段操作模式的功能包括： - 自动连续运动实现加工过程 - 轴的速度和加速度的设定 - 运动路径的设定和修改5. MDI操作模式MDI操作模式（Manual Data Input）是一种通过手动输入代码来控制数控机床的方式。
操作人员可以通过键盘或其他输入设备向机床输入加工指令，实现加工过程的自动化。
MDI操作模式的功能包括： - 通过输入代码来实现加工过程的自动化 - 对输入的代码进行编辑和校验 - 运动参数的设定和修改6. 自动操作模式自动操作模式是最高级的运行方式，机床可以完全依靠计算机控制进行加工。
操作人员只需要设置好加工参数和路径，机床就能自动进行连续加工，无需人工干预。
自动操作模式的功能包括： - 自动连续运动实现加工过程 - 加工程序的编写和存储 - 自动刀具更换和加工过程检测7. 总结数控机床的六种运行方式和功能涵盖了从手动操作到全自动操作的各种形式。
数控机床的主传动系统
性能要求高
电机过载能力强。要求有较长时间 (1~30min)和较大倍数的过载能力
在断续负载下，电机转速波动要小。 速度响应要快，升降速时间要短。 电机温升低，振动和噪音小，精度要高。 可靠性高，寿命长，维护容易。 要具有抗振性和热稳定性。 体积小，重量轻，与机床联接容易。
液体静压滑动轴承主要应用于主轴高转速、 高回转精度的场合，如应用于精密、超精 密的数控机床主轴、数控磨床主轴。
4 、 主轴准停装置
主轴准停也叫主轴定向。在加工中心等数控机 床上，由于有机械手自动换刀，要求刀柄上的 键槽对准主轴的端面键上，因此主轴每次必须 停在一个固定准确的位置上，以利于机械手换 刀。所以，主轴上必须设有准停装置。主轴准 停装置分为机械式准停、电气式准停。
二、数控机床的主轴部件
主轴部件是主运动的执行件，它夹持 刀具或工件，并带动其旋转。 功用：
夹持工件或刀具实现切削运动； 传递运动及切削加工所需要的动力。 组成： 主轴、支承、传动零件、装夹刀具或工 件的附件及辅助零部件。
要求： 主轴的精度要高。包括运动精度(回转精 度、轴向串动)、和安装刀具或夹持工件 的夹具的定位精度(轴向、径向)。 部件的结构刚度和抗振性好。 较低的运转温升以及较好的热稳定性。 部件的耐磨性和精度保持性好。 自动可靠的装夹刀具或工件
（3）机床基础件，通常指床身、底座、立柱、滑 座、工作台等。其功用是支承机床本体的零、部件， 并保证这些零、部件在切削加工过程中占有的准确 位置。
一、概述
1、概念 主运动是机床实现切削的基本运动。即驱动主轴运动 的系统。在切削过程中，它为切除工件上多余的金属 提供所需的切削速度和动力，是切削过程中速度最高、 消耗功率最多的运动。 主传动系统是：由主轴电机经一系列传动元件和主轴 构成的具有运动、传动联系的系统。 数控机床的主传动系统包括：主轴电动机、传动装置、 主轴、主轴轴承、主轴定向装置。
第1章 数控机床概述(PPT)
数控机床 的组成
(shù kònɡ jī chuánɡ)
数控机床加工的根本工作原理
数控机床加工特点
数控机床的应用范围
第三页，共七十六页。
数控机床的工作 原理 (gōngzuò)
数控：数字控制〔Numerical Control—NC〕，在机床 领域指用数字化信号对机床运动及其加工过程进行控制 的一种自动化技术。它所控制的一般是位置、角度、速 度等机械量，但也有温度、流量、压力等物理量。
第八页，共七十六页。
数控机床 的组成 (shù kònɡ jī chuánɡ)
数控系统的工作过程 n 对输入的零件加工程序、控制参数、补偿
数据等进行识别和译码，并执行所需要的 逻辑运算，发出(fāchū)相应的指令脉冲，控 制机床的驱动装置，操作机床实现预期的 加工功能。
第九页，共七十六页。
数控机床 的组成 (shù kònɡ jī chuánɡ)
第1章 数控机床 概述 (shù kònɡ jī chuánɡ)
第一页，共七十六页。
数控机床 概述 (shù kònɡ jī chuánɡ)
数控机床的工作(gōngzuò)原理 数控机床分类 数控插补原理 数控机床开展概况
第二页，共七十六页。
1.1 数控机床 的工作原 (shù kònɡ jī chuánɡ) 理
数控机床：它是一种灵活、通用、能够适应产品频繁 (pínfá n)变化的柔性自动化机床。
第四页，共七十六页。
一、数控机床 的组成 (shù kònɡ jī chuánɡ)
数控机床主要由机床本体、数控系统、驱动(qū dònɡ)装置、辅 助装置等几个局部组成。
机床本体：是数控机床加工运动的机械局部，主要包括支承部 件〔床身、立柱〕等、主动部件〔主轴箱〕、进给运动部件 〔工作台滑板、刀架〕等。
机床工作原理
机床工作原理
机床工作原理是指机床在加工过程中所依据的基本原理和工作方式。
机床工作原理可以概括为以下几个要点：
1. 转动运动原理：机床通过电机驱动工件或刀具的转动，在加工过程中实现相应的切削或成形作业。
这种转动运动原理主要适用于车床、铣床、钻床等机床。
2. 直线运动原理：机床通过导轨和滑块等机构，使工件或刀具在直线方向上进行加工。
这种直线运动原理主要适用于磨床、镗床、刨床等机床。
3. 平面运动原理：机床通过导轨和滑块等机构，使工件或刀具在平面内进行加工。
这种平面运动原理主要适用于铣床、刨床、磨床等机床。
4. 自动化原理：现代机床往往具备自动化控制系统，可以实现自动加工。
这种自动化原理主要依赖于电子控制技术和传感器技术，通过编写程序或设定参数，实现对机床工作过程的自动控制。
5. 精确度原理：机床在进行加工时，需要保证加工精度。
这种精确度原理通过提高机床的结构刚性、选用高精度的传动装置以及使用精密测量工具等手段，来保证加工过程中的精确度。
综上所述，机床工作原理主要包括转动运动原理、直线运动原
理、平面运动原理、自动化原理和精确度原理等。
这些原理的应用，使得机床能够高效、精确地完成各类加工任务。
数控铣床及加工中心的主运动及进给运动系统 - 数控铣床及加工中心的主运动及进给运动系统
丝杠螺母间隙调整
丝杠与螺母之间有间隙会导致什么问题？
机床定位误差 机床工作台反向移动滞后
所以需要调整丝杠螺母间隙，需要进行预紧。
垫片调整法 ：调 整垫片厚度使左 右两螺母产生轴 向位移，即可消 除间隙产生预紧 力。
铣刀刀柄组装
铣床主轴-装刀前
铣床主轴-装刀后
数控机床主轴准停控制装置
电动机内装编码器 （带一转信号）
主轴独立编码器
外接一转检测信号（接近开关）
3．进给运动系统
机械传动机构简单，为了提高进给系统的 灵敏度、定位精度和低速运动稳定性，在数控 机床的进给系统中普遍采用滚珠丝杠副 。
进给运动系统示意图
二、数控铣床及加工中心的主运动及进给运动系统
1．主运动系统（主轴无级调速）
主运动系统的 调速范围比普通铣 床宽，通常都是无 级可调的 。
图3-62 数控机床主传动系统的三种形式
1.电动机直接带动主轴旋转
（ 电主轴，主轴变形，温度控制）
2.电动机通过V带或同步齿形带与主轴连接
3.电动机通过齿轮变速箱与主轴连接
进给运动系统模型
机床进给运动系统模型
滚珠丝杠的支承方式
一端固定（推力或角接触 轴承），一端自由，用于 短丝杠和竖直安装丝杠。
一端固定（推力或角接触轴 承），一端游动（向心轴承 ），较长的卧式丝杠安装。
两端固定（推力或角接触 轴承），此种方式对丝杠 的热变形较敏感，提高预 紧力可提高丝杠的轴向刚 度。
1、三位液压拨叉作用原理图
2、刀具自动夹紧装置和主轴定向装置
加工中心为了实现刀具在主轴上的自动装卸， 配置刀具自动夹紧装置，其作用是自动将刀具 夹紧和松开，以便机械手能在主轴上安装和取 走刀具。为了传递扭矩，主轴前端设置两个端 面键，与刀柄上的键槽配合。
数控机床的传动原理
数控机床的传动原理数控机床的传动原理是指数控机床中各个传动装置及其工作原理。
数控机床是一种通过计算机程序控制的机床，通过电子设备来控制各个传动装置的运行，实现加工工件。
数控机床的传动原理主要包括主轴传动、进给传动和辅助传动。
首先，主轴传动是数控机床的核心传动部分，主要用于带动刀具在工件上进行切削。
主轴传动系统通常由电机、主轴和主轴的传动装置组成。
电机通过电力转换为机械能，通过传动装置将动力传递给主轴，进而带动刀具旋转。
主轴传动有直接传动和间接传动两种形式。
直接传动中，电机直接连接到主轴上，通过轴承来支撑和传递动力；间接传动中，电机通过皮带或齿轮等传动装置间接驱动主轴。
在传动过程中，要保证主轴的转速和刀具的进给速度与程序控制保持一致，从而实现精确的加工。
其次，进给传动是数控机床的另一个重要传动部分，用于实现工件在坐标轴方向上的移动。
进给传动系统通常由电机、轴承、螺杆和导轨等组成。
电机通过传动装置将动力传递给螺杆，螺杆通过导轨的导向作用，将运动转化为位置变化或长度变化。
在这个过程中，电机的转速和螺杆的螺距决定了进给速度，而导轨的刚度和精度则影响了加工的精度。
进给传动还可以根据需要实现不同的进给方式，如直线进给和圆弧进给等。
最后，辅助传动是数控机床的辅助传动部分，主要用于控制机床工作台或刀库等附属装置的运动。
辅助传动通常由电机、齿轮、链条、传动杆等组成。
电机通过传动装置将动力传递给附属装置，使其按设定的路径进行运动。
辅助传动的工作原理类似于主轴传动和进给传动，都需要精确的控制和配合，以确保机床的准确性和稳定性。
总结起来，数控机床的传动原理涉及到主轴传动、进给传动和辅助传动等多个方面，通过电机和传动装置将动力传递给机床的各个部件，实现加工过程的控制和操作。
这些传动装置的正确运行和配合是数控机床正常工作和保证加工质量的关键所在。
只有充分理解和应用这些传动原理，才能更好地操作和维护数控机床，提高加工效率和产出质量。
数控机床的数学模型与运动控制理论
数控机床的数学模型与运动控制理论数控机床是一种通过计算机控制的自动化机械设备，它能够根据预先编程的指令，精确地完成各种复杂的加工任务。
数控机床的核心是其数学模型和运动控制理论，它们的优化和应用对于提高机床的加工精度和效率具有重要意义。
一、数学模型数控机床的数学模型是描述机床运动规律和加工过程的数学方程组。
它包括几何模型、运动模型和力学模型。
几何模型是描述机床工作空间和工件形状的数学模型。
通过建立几何模型，可以确定机床坐标系和工件坐标系之间的转换关系，实现机床的坐标控制。
运动模型是描述机床轴向运动规律的数学模型。
它包括直线运动和旋转运动两种形式。
直线运动模型可以通过直线插补算法实现，而旋转运动模型则可以通过圆弧插补算法实现。
力学模型是描述机床切削力和刚度特性的数学模型。
它可以通过力学分析和有限元分析等方法建立。
力学模型可以用于优化机床结构和刀具轨迹，提高机床的加工质量和切削效率。
二、运动控制理论运动控制理论是指控制机床运动的理论和方法。
它包括运动规划、运动插补和运动控制三个方面。
运动规划是指根据加工要求，确定机床的轨迹和速度规划。
通过运动规划，可以实现机床的高速、高精度加工。
运动插补是指根据机床的数学模型和运动规划，计算机实时生成机床的轨迹和速度指令。
运动插补算法可以根据加工要求进行优化，提高机床的加工效率和质量。
运动控制是指根据机床的数学模型和运动指令，控制机床的运动和加工过程。
运动控制可以通过闭环控制和开环控制两种方式实现。
闭环控制可以根据机床的反馈信息进行实时调整，提高机床的运动精度和稳定性。
三、数控机床的应用数控机床的数学模型和运动控制理论在实际应用中具有广泛的应用价值。
首先，数学模型和运动控制理论可以用于优化机床结构和刀具轨迹，提高机床的加工精度和效率。
通过优化机床结构和刀具轨迹，可以减小机床的动态误差和静态误差，提高机床的加工质量和稳定性。
其次，数学模型和运动控制理论可以用于开发新的数控机床和加工工艺。
数控机床的基本运动形式
数控机床的基本运动形式通常包括三个主要轴向和三个辅助轴向的运动。
以下是数控机床的基本运动形式：
主轴向运动：
X轴运动：X轴是数控机床上的水平轴，控制工件在水平方向上的移动。
Y轴运动：Y轴是数控机床上的垂直轴，控制工件在垂直方向上的移动。
Z轴运动：Z轴是数控机床上的纵向轴，控制工件在纵向方向上的移动。
辅助轴向运动：
A轴运动：A轴是数控机床上的旋转轴，控制工件或刀具的旋转运动。
B轴运动：B轴是数控机床上的倾斜轴，控制工件或刀具的倾斜运动。
C轴运动：C轴是数控机床上的环绕轴，控制工件或刀具的环绕运动。
这些轴向运动通过数控系统中的编程指令和伺服驱动系统来控制。
数控程序中的坐标指令和插补算法会指导数控机床上的运动轴进行精确的位置控制和插补运动，以实现复杂的零件加工。
需要注意的是，不同类型的数控机床可能具有不同的轴向配置和运动方式。
例如，某些数控机床可能具有更多的辅助轴向，如旋转轴、倾斜轴和环绕轴，以满足特定加工需求。
此外，还有一些其他类型的数控机床，如多轴机床、五轴机床等，其运动形式可能更加复杂和多样化。
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数控机床的基本运动形式
一、引言
数控机床是指由数控装置控制的自动化机床，它具有高精度、高效率、高灵活性和高自动化程度等特点。
在数控机床中，基本运动形式是指机床进行加工操作时的基本运动方式。
本文将全面、详细、完整地探讨数控机床的基本运动形式，以帮助读者更好地理解数控机床的工作原理和应用。
二、数控机床的基本运动形式
数控机床的基本运动形式包括直线运动、旋转运动和曲线运动。
下面将对这三种基本运动形式进行详细介绍。
2.1 直线运动
直线运动是数控机床中最基本的运动形式之一，它是指工件或工具在直线方向上的运动。
直线运动有两种控制方式：轴向控制和直线插补。
轴向控制是指单个轴的直线运动，它可以实现工件或工具在X、Y、Z三个方向上的直线移动。
直线插补是指多个轴同时进行直线运动，以实现复杂的加工操作。
直线运动具有高精度、高速度和高稳定性等优点，在数控机床中得到广泛应用。
2.2 旋转运动
旋转运动是数控机床中另一种常见的基本运动形式，它是指工件或工具围绕轴线进行旋转的运动。
旋转运动有两种控制方式：主轴控制和螺母控制。
主轴控制是指机床主轴的旋转运动，它可以实现工具的切削加工。
螺母控制是指通过螺杆和螺母的配合运动来实现工作台或滑块的移动。
旋转运动在数控车床、数控铣床和数控磨床等机床中得到广泛应用。
2.3 曲线运动
曲线运动是数控机床中较为复杂的一种基本运动形式，它是指工件或工具按照一定的曲线路径进行运动。
曲线运动主要通过圆弧插补和螺旋线插补实现。
圆弧插补是指工件或工具按照圆弧路径进行运动，它可以实现工件的弯曲加工和倒角加工等操作。
螺旋线插补是指工件或工具按照螺旋线路径进行运动，它可以实现螺旋槽的加
工和螺纹的加工等操作。
曲线运动在汽车零部件、航空航天和模具等行业中得到广泛应用。
三、数控机床基本运动形式的优势
数控机床的基本运动形式具有多种优势，下面将对其进行详细阐述。
3.1 高精度
数控机床采用数字控制系统，能够实现高精度的运动控制。
通过控制电机转动的步进角度或旋转的脉冲数量，可以精确控制机床的运动距离。
这使得数控机床在加工精度要求较高的领域如航空、航天和电子等行业得到广泛应用。
3.2 高效率
数控机床具有高速度和高加工效率的特点。
通过数控程序编程，可以实现快速、连续和精准的运动控制，大大提高了加工效率。
此外，数控机床可以实现多轴联动，同时进行多个运动，进一步提高了加工效率。
3.3 高灵活性
数控机床可以根据不同的加工要求进行自由编程，实现灵活的加工操作。
通过改变数控程序中的参数和指令，可以实现不同形状、尺寸和表面粗糙度的加工。
这使得数控机床能够适应不同的加工任务和工件要求。
3.4 高自动化程度
数控机床具有高度自动化的特点。
通过数控装置的控制，可以实现自动换刀、自动加工和自动测量等功能。
这不仅减少了人工操作的工作量，还提高了加工的一致性和稳定性。
四、数控机床基本运动形式的应用
数控机床的基本运动形式在各个工业领域中有广泛的应用。
下面将列举一些常见的应用领域。
4.1 汽车制造
在汽车制造过程中，数控机床的基本运动形式被广泛应用于发动机、底盘和车身等部件的加工。
数控机床可以实现高精度的切削加工和零件组装，提高汽车的品质和性能。
4.2 航空航天
在航空航天领域，数控机床的基本运动形式用于制造航空发动机、飞机结构和航天器部件等。
数控机床可以实现复杂的加工操作，满足航空器的高精度、高强度和高可靠性的要求。
4.3 电子制造
在电子制造过程中，数控机床的基本运动形式用于加工电子元器件的外壳、导轨和连接器等。
数控机床可以实现高精度的加工和高效率的生产，提高电子产品的质量和产能。
4.4 模具制造
在模具制造领域，数控机床的基本运动形式用于制造注塑模、压铸模和冲压模等。
数控机床可以实现复杂形状模具的加工和零件的切削加工，提高模具的精度和寿命。
4.5 医疗设备
在医疗设备制造过程中，数控机床的基本运动形式用于制造人工关节、牙科种植体和外科手术器械等。
数控机床可以实现高精度的加工和高质量的制造，满足医疗器械的严格要求。
五、总结
数控机床的基本运动形式包括直线运动、旋转运动和曲线运动。
这些运动形式具有高精度、高效率、高灵活性和高自动化程度等优势，在汽车、航空航天、电子、模具和医疗等行业中得到广泛应用。
通过深入了解数控机床的基本运动形式，可以更好地理解数控机床的工作原理和应用，进而推动数控机床技术的进一步发展和创新。