数控机床的组成及工作原理(PPT53页)

5 机床的机械部件 与普通机床相似，包括基础部分（支撑部件）、主运动
部件、进给运动执行部件和辅助装置，但具有以下特点： ➢ 传动结构更为简单，传动链较短，传动及变速系统要 便于实现自动化，采用电主轴，伺服传动系统；
车床用电主轴同步齿形带传动 铣床用电主轴
5 机床的机械部件
与普通机床相似，包括基础部分（支撑部件）、主运 动部件、进给运动执行部件和辅助装置，但具有以下特点：
数控 机床
数控装置
数控机 理模块
后置处 理模块
输入工艺参数
数控机床
CAD/CAM自动编程
零件的几何图形输入到计算机中，建立起零件的 三维几何模型，通过数控编程模块，指定刀具半径、 加工方式及切削用量等工艺参数，就能自动地计算出 数控加工刀具中心轨迹数据，再通过调用相应的数控 机床后置处理程序，就可生成数控加工程序进行加工， 并可在屏幕上动态地模拟刀的加工情况。
➢机械结构具有较高的动态刚度、阻尼精度、更好的耐 磨性及抗震性、热变形小（如：采用花岗岩床身、树脂 水泥床身）；
5 机床的机械部件
与普通机床相似，包括基础部分（支撑部件）、主运动 部件、进给运动执行部件和辅助装置，但具有以下特点：
➢采用高精度、高效传动部件（如：滚珠丝杆、直线滚 动导轨，圆柱滚动导轨，直线电机等）；
它具有速度快、精度高、直观性好、使用简便、 便于进行干涉碰撞检查等优点。
三维造型CAD
数控自动编程CAM
CAD/CAM流程
数控加工模拟CAM
数控系统的主要工作有输入、译码、数据处理、插补、 伺服输出、管理程序等。
(一) 输入 将数控加工程序和数据输入到数控系统。数控加工程序
和数据可以通过磁盘驱动器、光电阅读机，或由计算机通 过通讯端口传输而来。
通常有两种不同的输入工作方式： 1，一次将程序读入数控系统内的存储器； 2，边传输边加工，将程序读入一部分到缓冲区，进行加 工，同时再读取下一段程序。
(二) 译码 输入的加工程序包含有零件的几何信息G指令(直线
或圆弧，起点、终点坐标等)、加工工艺信息S指令与F 指令(主轴转速、进给量等)、刀具信息T指令(刀具半径 补偿、长度补偿)和辅助信息M指令(主轴正反转、开停， 冷却液开停，换刀等)。译码程序将加工程序的代码翻译 成计算机内部能识别的机器代码。
本章内容的难点：数控机床的坐标系。
2.1 概述
数字控制-------用计算机以数字指令方式对控制对象 加以控制的一种方法。 数控机床-------一种装了程序控制系统（数控系统） 的机床。
数控技术中常见的英文缩写及中文名称 NC------数字控制 CNC-----计算机数字控制 MNC-----微型计算机数字控制 DNC-----直接数字控制（分布式数字控制） PLC-----可编程序逻辑控制器 CAD-----计算机辅助设计 CAM-----计算机辅助制造 FMS-----柔性制造单元 CIMS----计算机集成制造系统 CAPP----计算机辅助工艺规划
为伺服电机的转动。
（六） 管理程序 为数据输入，处理及加工过程服务的各个程序进行调
度，对面板命令、时钟信号、故障信号等引起的中断进 行处理。
2.4数控机床的基本类型
2.4.1 按加工功能分类 1 点位控制系统
只控制刀具或工作台从一 点准确地移动到另一点，其运 动轨迹不需严格控制，移动过 程中不进行切削。如：数控钻 床、数控坐标镗床等。
第2章 数控机床的组成及工作原理
本章主要内容：机床数控系统的组成及工作原理。机床 数控系统的分类：按加工功能分类，按伺服系统类型分 类，按数控装置类型分类，按数控系统功能水平分类， 数控机床的坐标系。
本章内容的重点：机床数控系统的组成及工作原理，按 机床运动轨迹的数控机床分类，伺服系统的分类，数控 机床的坐标系。
(三) 数据处理 数据处理程序包括刀具补偿、速度计算以及辅助功能的
处理等。 (四) 插补
插补有直线插补、圆弧插补和抛物线插补等几种。插补 是对一条已知曲线在起点和终点之间的数据进行细化的过 程，即将一条曲线分解成许多条直线或圆弧所组成。CNC 数控系统是边插补边加工的。
（五） 伺服控制 将位置进给脉冲或进给速度指令，经变换放大后转化
滚珠丝杆
滚动导轨
5 机床的机械部件 与普通机床相似，包括基础部分（支撑部件）、主运动
部件、进给运动执行部件和辅助装置，但具有以下特点：
➢ 采用刀库，自动换刀装置。
链 式 刀 库 带 机 械 手
(
)
2.3 数控机床的基本工作原理
零件图 数控手册
N1 G18 N2 G51 ……
数控程序
CRT显示器 操作面板
2.5 坐标的数控钻床(点位控制)
2 直线控制系统
控制刀具或工作台按平行
于坐标轴的方向或按与两坐标
轴成45°夹角的方向作直线运
动，并对工件进行切削。
b，行程开关、监控检测等开关信号经强电控制装置 反馈到数控装置进行处理。
4 伺服驱动系统及位置检测装置
伺服驱动系统：由伺服驱动电路（伺服驱动器）和伺服 驱动装置（伺服电机），它根据数控装置发来的指令驱动 机床的执行部件动作。有开环、半闭环、闭环之分。
位置检测装置：在半闭环、闭环系统中间接或直接测量 执行部件的实际位移，与指令位移进行比较，以便随时纠 正偏差。
2.2 数控机床的组成
程序 输入 数控 载体 装置 装置
伺服驱动 装置
主轴驱动 装置
辅助控制 装置
机床（进给运动、 主运动、
辅助操作）
检测 装置
数控系统组成及工作过程
1 程序及程序载体
根据加工工艺编制程序单，并存放在程序载体上，以便 输入到数控装置上。程序载体通常有穿孔纸带，磁盘（软 盘），U盘等。
2 输入装置
将程序载体上的数控代码变成响应的电脉冲信号，传送 并存入数控装置内。输入装置通常有光电阅读机、磁盘驱 动器（软驱）等，USB （ 通用串行总线）控制器 。
3 计算机数控装置及强电控制装置
数控装置是一种装备了数控系统软件的专用计算机， 是数控机床的核心。
a，接收输入装置送来的脉冲信号，经编译、运算和 逻辑处理后，输出相应的信号和指令经强电控制装置编 译、判断、功率放大后驱动机床相应部件完成规定动作。