数字控制是一种自动控制技术

数字控制是一种自动控制技术，是用数字化信号对机床的运动及其加工过程进行控制的一种方法。机床本体，即数控机床的机械结构部分，主要包括主轴、床身和立柱导轨及进给传动等。数控装置，机床控制核心，通常为一台通用或专用微机，由输入装置、控制运算器和输出装置等构成。伺服系统，即数控机床的执行机构，以移动部件位置和速度作为控制量，包括驱动和执行两部分。其它辅助装置，电器、液压、气动、冷却、排屑、润滑、储运、对刀、编程等。控制介质，将零件加工信息传送到数控装置的信息载体。如穿孔带、磁带、磁盘等。普通机床机械结构存在问题:1刚性和抗振性差。2传动部件惯量大。3传动副摩擦及间隙大。数控机床的优点：1提高生产率；2数控机床可以提高零件的加工精度，稳定产品质量；3有广泛的适应性和较大的灵活度；4可以实现一机多用；5可以进行精度的成本计算和生产进步安排，减少在制品，加速资金周转，提高经济效益；6不需要专用夹具；7大大的减轻了工人的劳动强度。按控制运动的方式分类 1.点位控制数控机床：只控制移动部件的终点位置，对运动过程中的轨迹没有严格要求，在移动过程中不进行加工。2.直线控制数控机床：不仅要控制移动部件的终点位置，还要控制两点间移动的速度和轨迹，移动过程中进行加工，通常轨迹为平行机床坐标轴的直线。3. 轮廓控制数控机床：（连续切削控制系统）能同时对两个或两个以上的坐标轴进行连续控制。即不仅控制移动部件的起点终点，而且控制整个加工过程中每点的速度与位置，从而加工出任意形状的曲线或曲面类复杂零件。按伺服系统分类1. 开环伺服数控机床：机床没有检测反馈装置，数控装置发出的信号是单向的2.闭环伺服数控机床：机床最终执行部件上安装有检测反馈装置，将检测到的实际位置反馈到数控装置中，与指令位置进行比较后用差值进行控制，直至差值为零。3.半闭环伺服数控机床：机床中间传动元件上安装有检测反馈装置，将检测到的实际位置反馈到数控装置中，与指令位置进行比较后用差值进行控制，直至差值为零。按联动轴数分类 : 两轴联动、两轴半联动、三轴联动、四轴联动、五轴联动。加工中心结构特点：主传动方式：1具有变速齿轮的主传动系统2通过带传动的主传动系统3有调速电动机直接驱动的主传动系统4内装电动机主轴。齿轮变速主传动系统：在带有齿轮变速的主传动系统中，电液控制拨叉方式和电磁离合器是两种常用的变速操纵方式。动变速常用多楔带和同步带。同步带又称为同步齿形带，按齿形不同又可分为梯形齿同步带和圆弧齿同步带两种。调速电机直接驱动主轴传动数控机床—般采用直流或交流主轴伺服电动机直接驱动主轴实现无级变速。主轴直接驱动还有另一种方式是内置电动机主轴变速。将调速电动机与主轴合成一体（电动机转子轴即为机床主轴），这种变速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，但主轴的输出转矩较小，电动机发热对主轴精度影响较大。数控机床主轴部件常用轴承类型：1锥孔双列圆柱滚子轴承：该轴承只能承受径向载荷。2 双列推力向心球轴承：接触角60°，该轴承一般与双列圆柱滚子轴承配套用作主轴的前支承，并将其外圈外径作成负公差，保证只承受轴向载，3双列圆锥滚子轴承：这种轴承能同时承受径向和轴向载荷，通常用作主轴的前支承。4角接触球轴承:这种类型的轴承既可承受径向载荷，又可承受轴向载荷。接a触角有α=15°，α=25°和α=40°三种。15°接触角多用于轴向载荷较小，转速较高的场合；将内、外圈相对轴向位移，可以调整间隙，实现预紧。这种轴承还可以三联组配、四联组配。主轴的支承形式:1、前支承采用双列圆柱滚子轴承＋双列60o角接触球轴承。后支承采用成对角接触球轴承。2、全部采用高精度角接触球轴承。特点：刚度相对较低，为了提高承载力，增加前轴承数量，并配套予紧转速高。3、采用双列和单列圆锥滚子轴承。特点：刚度高，能承受重载尤其是较强动载荷的作用，安装调整方便，但转速和精度较低。合理配置轴承,可以提高主轴精度,降低温升,简化支承结构。加工中心主轴部件：1、轴承配置：前支承配置了三个高精度角接触球轴承，用以承受径向载荷和轴向载荷，后支承为一对小口相对配置的角接触球轴承，它们只承受径向载荷，2刀具自动装卸机构：主轴内部和后端安装的是刀具自动装卸机构，加工用的刀具通过各种标准刀夹安装在主轴上。3主轴定向装置数控机床进给系统常用伺服进给系统来工作，将数控系统传来的指令经过放大处理控制执行部件运动。联轴器：连接两传动轴使之一起回转，以传递扭矩和运动的装置。联轴器类型：液力式、电磁式、机械式，以机械式应用最为广泛。机械式联轴器分类a刚性联轴器：1套筒联轴器2凸缘联轴器 b无弹性绕性联轴器：1，万向联轴器：万向联轴器用于轴线相交的两轴联接，两轴轴线夹

角可达45°。2滑块联轴器：允许两轴有较大的径向位移，由于滑块偏心运动产生离心力，不宜高速运转c弹性绕行非金属联轴器：膜片弹性联轴器：传递扭矩大，转速高，寿命长，无间隙，对联接轴同轴度要求低，能承受振动和冲击，安装维护方便，应用广泛。滚珠丝杆副:工作原理：通过在具有圆弧形螺旋槽的丝杆和螺母间装入滚珠作为中间传动元件，将丝杆传动的滑动摩擦转化成滚动摩擦。特点1传动效率高2传动精度高，运动平稳灵敏，无爬行3传动刚度高，定位精度高，反向死区小(预紧)4具传动可逆性。旋转—直线，直线—旋转。丝杠和螺母都可作为主动件5磨损小，精度保持性好，使用寿命长6制造工艺复杂，成本高7不能自锁。各种不同结构的滚珠丝杠副，其主要区别在螺纹滚道型面的形状，滚珠循环方式和轴向间隙的调整及预加载荷方法等几个方面。滚珠丝杠螺母副的循环方式：1外循环2内循环。单螺母中的定导程的滚珠丝杠是不能消除轴向间隙的，双螺母的可以消除轴向间隙。常见的消除间隙和瑜伽载荷的方法有3中：1垫片消隙式2螺纹消隙式3齿差消隙式。机床导轨:导轨是两个相对运动部件接合面组成的滑动副，一般由机床的支承部件和执行件匹配而成。在支承部件上的导轨称支承导轨或固定导轨，简称下导轨，在执行部件上的导轨称运动导轨或动导轨，简称上导轨。动导轨相对于支承导轨的运动，导轨的功能：对支承部件起承载作用；对执行部件起引导作用。对导轨的要求:1导向精度高2耐磨性好及寿命长3足够的刚度

4低速运动平稳性5工艺性好。采用塑料导轨的主要目的在于：1克服金属滑动导轨摩擦因数大、磨损快、低速容易产生爬行和手动操作时手感重等缺点2保护与其对磨得金属导轨面的精度和延长其使用寿命。塑料导轨是指床身仍是金属导轨，它只是在运动导轨面上贴一层、或涂敷一层耐磨塑料制品。也称贴塑料导轨。1滑动导轨：指滑动摩擦的导轨副，分为液体静压导轨、气体静压导轨、边界摩擦导轨、混合摩擦导轨、自润滑导轨2滚动导轨：滚动导轨由固定导轨面和滚珠、滚柱等滚动体实现。3静压导轨。滑动导轨截面形状：矩形导轨，三角形导轨，燕尾导轨，圆导轨。静压导轨工作原理：将具有一定压力的油液，经节流器输送到导轨面上的油腔中，形成承载油膜将相互接触的

导轨面隔开，形成液体摩擦条件，提高导轨耐磨性。静压导轨类型：开式静压导轨，闭式静压导轨。静压导轨的应用：精密机床主运动导轨。滚动导轨的特点与应用摩擦系数低，运动灵敏度高，低速不爬行。摩擦功耗小，定位精度远高于滑动导轨。耐磨性高，磨损小，精度保持性好，寿命长。结构复杂，制造困难，抗振性较差。广泛应用于高速、高定位精度、高灵敏度、微动机构等场合。滚动预紧目的：消除间隙，提高刚度。预紧方法过盈配合预紧，预加载荷大于外载荷。

调整预紧：利用螺钉、弹簧或斜块来移动导轨从而实现预紧。塑料导轨摩擦系数低，抗咬合磨损能力强，低速不易爬行，加工工艺性好，成本低，刚度低，承载力低，导热性差。