4数控机床原理、结构与维修
数控机床各组成部分结构及控制原理
F≥0，则进给＋x 若
F<0，则进给＋y
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6
用递推法简化计算方法
结论：第一象限
F 0 F 0
x y
F F ye F F xe
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7
3. 终点判别
总步长法：N X e Ye
单边计数法：N maxXe , Ye
坐标计数法 长边坐标计数法
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迹上伸长或缩短一个刀具半径。
刀具半径补偿进行：
❖ 维持所建立的刀补状态，直至撤消。刀具中心轨迹始 终偏离编程轨迹一个刀具半径值的距离。
撤消刀具半径补偿： ❖ 刀具撤离工件，返回起刀点。用G40。
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3.刀具半径补偿计算
直线刀具补偿计算（考虑推导过程） X’＝X+△X Y’＝Y+△Y △X＝r.sinα △Y＝－r.cosα X’＝X+r.Y/（X2+Y2）0.5 Y’＝Y－r.Y/（X2+Y2）0.5
问题：当尖角过渡为内轮廓时，会出现工件的 过切现象。引入C功能刀具半径补偿。
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4. C功能刀具半径补偿
C刀补是为解决上述尖角过渡问题而设计的，专门处理 两个程序段间转接的各种情况。
在C刀补中，为了避免下一段加工轨迹对本段加工轨迹 的影响，在计算本程序段的刀具中心轨迹时，提前将下 一段程序读入，根据它们之间转换的具体情况，做出适 当地处理。
2 数控机床各组成部分的结构及其控制原理
课程内容
❖ 2.1 数控系统的控制原理 ❖ 2.2 计算机数控装置 ❖ 2.3数控机床的位置检测装置 ❖ 2.4 数控机床的进给伺服系统 ❖ 2.5 数控机床的主轴驱动及其机械结构 ❖ 2.6 可编程序控制器在数控机床上的应用
数控技术专业数控机床维护与维修教案范本
数控技术专业数控机床维护与维修教案范本引言：数控技术作为现代制造业的核心技术之一，对于提高生产效率和加工精度具有重要意义。
而数控机床作为数控技术的应用载体，承担着实现加工自动化的重要任务。
然而，数控机床的长期运行不仅需要合理的维护保养，还需要及时的故障排除和维修工作。
因此，本教案旨在通过探讨数控机床维护与维修的相关知识，提供一套完整的教学方案，以培养学生的专业技能和实践能力。
一、教学目标1.了解数控机床的基本结构和工作原理；2.掌握数控机床的常见故障及排除方法；3.掌握数控机床的日常维护保养技巧；4.提高学生对数控机床维护与维修的实际操作能力。
二、教学内容1.数控机床基本结构和工作原理（1）数控机床的组成部分（2）数控机床的功能和特点（3）数控机床的工作原理2.数控机床常见故障及排除方法（1）机床运行故障的分类（2）常见故障现象和原因（3）故障排除的方法和步骤3.数控机床的日常维护保养技巧（1）数控机床的日常保养计划（2）润滑系统的维护与保养（3）电气元件的检修和更换（4）机床各部位的清洁和防护4.数控机床维护与维修的实践操作（1）故障排除案例分析（2）机床维修实训操作（3）机床维护保养实践三、教学方法1.理论授课：通过PPT展示和讲解，介绍数控机床的基本知识和工作原理。
2.案例分析：针对常见故障和故障现象，进行案例分析和讨论，引导学生分析和解决问题。
3.实验操作：提供实验平台，让学生亲自操作数控机床进行故障排除和维护保养的实践。
四、教学评估1.课堂测验：通过开展小型测验，检验学生对于数控机床维护与维修知识的掌握程度。
2.实践操作评估：对学生在实验操作环节的表现进行评估，包括操作流程的熟练程度和故障排除的准确性。
五、教学资源1.教材：数控机床维护与维修教材。
2.实验设备及工具：数控机床实验平台、各类工具等。
六、教学进度安排本课程共分为10个教学小时，具体安排如下：第一周：- 数控机床基本结构和工作原理（2小时）第二周：- 数控机床常见故障及排除方法（2小时）第三周：- 数控机床的日常维护保养技巧（2小时）第四周：- 数控机床维护与维修的实践操作（4小时）七、教学总结通过本教案的实施，学生将能够初步掌握数控机床维护与维修的基本知识和技能。
数控机床各个组成部分的工作原理及结构
数控机床各个组成部分的工作原理及结构第一节输入装置输入装置是整个数控系统的初始工作机构,它将准确可靠的接收信息介质上所记录的“工程语言"、运算及操作指令等原始数据，转为数控装置能处理的信息，并同时输送给数控装置。
输入信息的方式分手动输入和自动输入。
手动输入简单、方便但输入速度慢容易出错。
现代数控机床普遍采用自动输入,其输入形式有光电阅读机、磁带阅读机及磁盘驱动器以及无带自动输入方式.其它输入方式：1。
无带自动输入方式在高档数控机床上，设置有自动编程系统和动态模拟显示器(CRT).将这些设备通过计算机接口与机床的数控系统相连接，自动编程所编制的加工程序即可直接在机床上调用,无需经制控制介质后再另行输入。
2。
触针接触式阅读机输入方式又称为程控机头或电报机头,结构简单，阅读速度较慢,但输入可靠、价格低廉故在部分线切割机床加工中仍在用。
3。
磁带、磁盘输入方式磁带输入方式进行信息输入，其信息介质为“录音"磁带,只不过录制的不是声音，而是各种数据。
加工程序等数据信息一方面由微机内的磁盘驱动器“写入”磁盘上进行储存，另外也由磁盘驱动器进行阅读并通过微机接口输入到机床数控装置中去。
第二节数控装置数控装置是数控机床的核心,数控机床几乎所有的控制功能（进给坐标位置与速度，主轴、刀具、冷却及机床强电等多种辅助功能）都由它控制实现。
因此数控装置的发展，在很大程度上代表了数控机床的发展方向。
数控装置的作用是接收加工程序等送来的各种信息，并经处理分配后，向驱动机构发出执行的命令,在执行过程中，其驱动、检测等机构同时将有关信息反馈给数控装置，经处理后,发出新的命令。
一、数控装置的组成1、数字控制的信息1)几何信息——是指通过被加工零件的图样所获得的几何轮廓的信息。
这些信息由数控装置处理后，变为控制各进给轴的指令脉冲,最终形成刀具的移动轨迹。
几何信息的指令，由准备功能G具体规定。
2）工艺信息———通过工艺处理后所获得的各种信息。
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。
简述数控车床结构
简述数控车床结构数控车床是一种高精度、高效率的机床，它的结构设计和工作原理都非常复杂。
本文主要介绍数控车床的结构和组成部分，以及每个部分的功能和作用。
一、数控车床的结构数控车床的整体结构可以分为床身、主轴箱、进给箱、刀架、工作台等几个部分。
下面分别介绍每个部分的结构和作用。
1.床身床身是数控车床最基本的部分，它承载整个机床的重量和力量。
床身通常由铸铁或钢板制成，具有高强度和稳定性。
床身上安装了主轴箱、进给箱、刀架和工作台等组件。
2.主轴箱主轴箱是数控车床的核心部分，它包括主轴、主轴马达、主轴箱壳体、主轴前轴承和后轴承等组件。
主轴箱的主要作用是驱动工件旋转，完成车削加工。
3.进给箱进给箱是数控车床的另一个重要部分，它包括进给马达、进给螺杆、进给箱壳体、进给前轴承和后轴承等组件。
进给箱的主要作用是控制工件的进给速度和方向，完成车削加工。
4.刀架刀架是数控车床的切削部分，它包括主轴箱和进给箱中的伺服电机、刀架壳体、刀架座、刀杆、刀片等组件。
刀架的主要作用是控制刀具的位置和方向，完成车削加工。
5.工作台工作台是数控车床的工件支撑部分，它包括工作台床身、工件卡盘、工件支撑、工作台传动等组件。
工作台的主要作用是固定工件，并控制工件的旋转和进给。
二、数控车床的组成部分数控车床的组成部分主要包括数控系统、伺服系统、机械传动系统和液压系统等。
1.数控系统数控系统是数控车床的核心部分，它控制着整个机床的运动和加工过程。
数控系统包括硬件和软件两部分，硬件包括主板、数控器、显示屏等组件，软件包括编程软件、操作软件等组件。
数控系统可以实现自动化加工，提高生产效率和产品质量。
2.伺服系统伺服系统是数控车床的关键部分，它控制着刀架和进给箱的运动和位置。
伺服系统包括伺服电机、伺服驱动器、编码器等组件，它们通过信号传递和反馈控制实现精确的位置控制。
3.机械传动系统机械传动系统是数控车床的重要部分，它负责将电能转换成机械能，驱动主轴和进给箱的运动。
数控机床的组成与基本工作原理
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。
数控机床的工作原理
终点判别 N=12
N=12-1=11 N=12-2=10 N=12-3=9 N=12-4=8 N=12-5=7 N=12-6=6 N=12-7=5 N=12-8=4 N=12-9=3 N=12-10=2 N=12-11=1 N=12-12=0
圆弧插补的象限处理
四个象限圆弧插补进给方向和偏差计算
其他象限的圆弧插补以|Xi|和|Yi|代替Xi和Yi。
－X
F2,2＝F2,1＋|Xe|＝2 F3,2＝F2,2－|Ye|＝-1
n=3+1=4<N n=4+1=5<N
6
F3,2＝-
+Y
1<0
F3,3＝F3,2＋|Xe|＝3
n=5+1=6<N
2. 逐点比较法圆弧插补
如右图所示逆圆弧AE，C、D、B点分别在圆弧的外、
内部和圆弧上。
C点在圆弧的外部，则有
y
(X
+ΔX -ΔX -ΔX
Fi1 Fi 2Yi 1 Yi1 Yi 1
+ΔY -ΔY +ΔY
NR3（逆）
+ΔX
-ΔY
圆弧插补举例
用逐点比较法加工第二象限顺圆弧AB，起点为A （-5，0），终点为B（-3，4）
序
偏差判别
进
号
给
偏差计算
终点判别
0
F5,0＝0
N=6
1
F5,0＝0
+X
2
F4,0＝-9<0
N=6-1=5 N=6-2=4 N=6-3=3 N=6-4=2 N=6-5=1 N=6-6=0
A（－4,3）
插补轨迹
y
y B（－3,4）
数控机床的组成及工作原理
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。
(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
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。 如：简易数控车床，数控铣床
等。
3 轮廓控制系统（连续切削控制系统） 对刀具与工件相对移动的轨迹进行连续控制，其核心
装置就是插补器， 能走任意斜线或圆弧，可以加工曲 面、凸轮、锥度等复杂形状的零件。
机床坐标轴的命名
确定机床坐标轴时，通常先确定Z轴，再确定X轴和Y轴 。 Z坐标
方位 标准规定：Z坐标平行主轴轴线。 若没有主轴(牛头刨床)或者有多个主轴，则选择 垂直于工件装夹面的方向为Z坐标。 若主轴能摆动： 在摆动的范围内只与标准坐标系中的某一坐 标平行时，则这个坐标便是Z坐标；
若在摆动的范围内与多个坐标平行，则取垂 直于工件装夹面的方向为Z坐标。
具可在空间的任意方向上运动，作三维立体加工。
③ 四坐标联动系统：能同时控制四个坐标的运动，在X 、Y、Z三个坐标之外再加一个旋转坐标。
数控机床的基本组成与工作原理
数控车床的基本组成和工作原理一、任务描述了解CAK40100VL 的基本组成和工作原理二、任务准备(一）、安全文明生产（播放插件）（二）、机床结构和工作原理1、 机床结构数控机床一般由输入输出设备、CNC 装置（或称CNC 单元)、伺服单元、驱动装置（或称执行机构）、可编程控制器PLC 及电气控制装置、辅助装置、机床本体及测量反馈装置组成。
如下图是数控机床的组成框图.⑴、机床本体数控机床的机床本体与传统机床相似，由主轴传动装置、进给传动装置、床身、工作台以及辅助运动装置、液压气动系统、润滑系统、冷却装置等组成。
但数控机床在整体布局、外观造型、传动系统、刀具系统的结构以及操作机构等方面都已发生了很大的变化,这种变化的目的是为了满足数控机床的要求和充分发挥数控机床的特点。
⑵、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 电 气 回 路辅 助 装 置 PLC 主轴伺服单元 操 作 面 板 主轴驱动装置 进给驱动装置 测量反馈装置进给伺服单元 输入/输出设 备 计算机 数 控装 置 机床本体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。
⑶输入/输出设备输入装置将各种加工信息传递于计算机的外部设备。
在数控机床产生初期，输入装置为穿孔纸带，现已淘汰，后发展成盒式磁带，再发展成键盘、磁盘等便携式硬件，极大方便了信息输入工作,现通用DNC网络通讯串行通信的方式输入.输出指输出内部工作参数（含机床正常、理想工作状态下的原始参数，故障诊断参数等），一般在机床刚工作状态需输出这些参数作记录保存，待工作一段时间后,再将输出与原始资料作比较、对照，可帮助判断机床工作是否维持正常。
⑷伺服单元伺服单元由驱动器、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。
数控机床的基本组成与工作原理
数控机床的基本组成与工作原理数控机床是一种通过计算机控制的自动化机械设备，它在现代制造业中起着至关重要的作用。
本文将介绍数控机床的基本组成和工作原理。
一、数控机床的基本组成1. 主机部分：数控机床的主机部分由机床本体、主轴和伺服系统组成。
机床本体是数控机床的主体结构，包括床身、工作台、滑枕等。
主轴是机床用来转动刀具或工件的主要部件。
伺服系统则负责控制主轴和工作台的运动。
2. 数控系统：数控机床的核心部分是数控系统，它由硬件和软件两部分组成。
硬件包括数控装置、输入输出设备和传感器等，而软件则是指数控程序和数控编程软件。
数控系统负责接收和处理指令，控制机床的运动。
3. 刀具系统：数控机床的刀具系统包括刀具、刀柄和刀库等。
刀具是用来加工工件的工具，刀柄则负责固定刀具。
刀库是用来存放刀具的地方，可以根据需要自动更换刀具。
4. 辅助设备：数控机床还需要一些辅助设备来完成加工任务。
常见的辅助设备有冷却液系统、夹具和自动送料装置等。
冷却液系统用来冷却刀具和工件，夹具用来固定工件，而自动送料装置则负责将工件送入机床。
二、数控机床的工作原理数控机床的工作原理可以简单概括为以下几个步骤：1. 编写数控程序：操作人员首先需要编写数控程序，该程序包含了加工工件所需的各种指令和参数。
数控程序可以通过专门的数控编程软件编写，然后通过输入设备输入到数控系统中。
2. 加工准备：在开始加工之前，操作人员需要进行加工准备工作。
这包括选择合适的刀具和夹具，调整机床的工作台和主轴位置，以及设置好冷却液系统和自动送料装置等。
3. 启动数控系统：当加工准备完成后，操作人员可以启动数控系统。
数控系统将根据编写的数控程序，控制机床的运动。
它会发送指令给伺服系统，控制主轴和工作台的运动，同时监测加工过程中的各种参数。
4. 加工工件：一旦数控系统启动，机床就会开始自动加工工件。
数控系统会根据编写的数控程序，控制刀具的进给速度、切削深度和切削速度等。
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。
数控机床维修及维护
4） 机床本体 机床本体就是数控机床的机械结构件，包 括床身、箱体、立柱、导轨、工作台、主轴、 进给机构、刀具交换机构等。 此外，为保证数控机床功能的充分发挥， 还有一些辅助系统，如冷却、润滑、液压（或 气动）、排屑、防护系统等
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1.1.3 数控机床的工作过程
数控系统的主要任务是进行刀具和工件之 间相对运动的控制，图1-2初步描绘了数控系统 的主要工作过程。
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1.2 数控机床维修的基本要求
1.2.1 对维修人员的素质要求
数控设备是技术密集型和知识密集型机电一 体化产品，其技术先进、结构复杂、价格昂贵, 在生产上往往起着关键作用，因此对维修人员有 较高的要求。
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(1) 专业知识面广
a. 掌握或了解计算机原理、电子技术、电工原 理、自动控制与电机拖动、检测技术、机械传 动及机加工工艺方面的基础知识。 b. 既要懂电、又要懂机。电包括强电和弱电； 机包括机、液、气。维修人员还必须经过数控 技术方面的专门学习和培训，掌握数字控制、 伺服驱动及PLC的工作原理，懂得NC和PLC编程。
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(1) 数控装置部分
a.数控装置安装、使用（包括编程）、操作和 维修方面的技术说明书， b.系统参数的意义及其设定方法， c.装置的自诊断功能和报警清单， d.装置接口的分配及其含义等等。
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(2) PLC装置部分
a. PLC装置及其编程器的连接、编程、操作方面 的技术说明书. b. PLC用户程序清单或梯形图. c. I/O地址及意义清单. d. 报警文本以及PLC的外部连接图。
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数控机床种类繁多，有钻、铣、镗床类、 车削类、磨削类、电加工类、锻压类、激光加 工类和其他特殊用途的专用机床等等，对于采 用数控技术进行控制的机床，我们称之为数控 机床（NC机床）。它是一种综合应用了计算机 技术、自动控制技术、精密测量技术和机床设 计等先进技术的典型机电一体化产品，是现代 制造技术的基础。数控机床的水平代表了当前 数控技术的性能、水平和发展方向。
数控机床的工作原理及基本组成
1.2 数控机床的工作原理及基本组成
刀具位移数据，再按照编程的有关规定编写加工程序，然后 制作信息载体的加工信息输入到数控装置，在数控装置内部 的控制软件支持下，经过处理计算后，发出相应的指令，通 过伺服系统使机床按预定的轨迹运动，完成对零件的切削加 工。
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1.2 数控机床的工作原理及基本组成
伺服系统是数控系统的执行部件，它包括电动机、速度控制 单元、测量反馈单元、位置控制等部分。伺服系统将数控系 统发来的各种运动指令，转换成机床移动部件的运动，由于 伺服系统直接决定刀具和工件的相对位置，所以伺服系统的 性能是决定数控机床加工精度和生产率的主要因素之一。目 前许多数控机床使用了全数字伺服驱动的直线电动机，这种 电动机刚性好，可高速转动。
1.1.2 数控技术发展的几个主要阶段
数控机床发展到今天，完全依赖于数控系统的发展。自 1952年美国研制出第一台数控铣床起，数控系统经历了两 个阶段共六代的发展。下一页 返回来自1.1 数控技术的发展
1. 数控阶段(1952-1970年) 早期计算机的运算速度低，这对当时的科学计算和数据处理
第1章 数控技术概论
1.1 数控技术的发展 1.2 数控机床的工作原理及基本组成 1.3 数控机床的分类 1.4 数控机床的特点和应用范围 1.5 典型数控系统简介
1.1 数控技术的发展
1.1.1 数控机床的产生
数控是数字控制(NC，Numerical Control)的简称，是 用数字化信号对机床的运动及加工过程进行控制的自动控制 技术。采用数字控制的机床或装备了数控系统的机床，称为 数控机床，它把机床的加工程序和运动变量(如坐标方向、位 移量、轴的转向和转速等)，以数字形式预先记录在控制介质 上，通过数控装置自动地控制机床运动，同时具有自动换刀、 自动测量、自动润滑及冷却等功能。
数控机床的的组成和工作原理
数控机床的的组成和工作原理
一、数控机床的组成
一般由程序载体、输入输出设备、数控（CNC）系统、伺服单元、位置检测（反馈）系统、机床机械部件本体等六个部分组成。
二、数控机床的基本工作原理
一般数控机床加工过程是：
依据被加工零件的图样与工艺方案，用规定的代码和程序格式编写加工程序；所编写的加工程序输入到机床数控装置；数控装置将程序（代码）进行译码、运算之后，向机床各个坐标的伺服机构和帮助装置发出信号，以驱动机床各运动部件，并掌握所需要的帮助动作，最终加工出合格的零件。
各部分分述如下:
1、程序载体（掌握介质）
掌握介质是指将零件加工信息传通过输入装置送到数控装置去的信息载体掌握介质有多种形式，它随着数控装置的类型不同，常用的有穿孔纸带、穿孔卡、磁带、磁盘等。
2、输入装置
将程序载体内有关加工信息读入数控装置
3、数控装置
输出装置将掌握运算器发出的命令送到伺服系统，经功率放大，驱动
机床完成相应的动作。
4、伺服系统
伺服系统是数控机床的执行机构，包括驱动和执行两大部分。
伺服系统接收数控系统的指令信息，并根据指令信息的要求带动机床的移动部件运动或执行部分动作。
5、位置反馈系统
6、机床本体
机床本体是数控机床的主体，用于完成各种切削加工的机部分。
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（a）
（b）
（c）
图4-2 套筒联轴器
(a) 键连接
(b)锥销连接 (c)十字滑块联轴节
三种不同生2产．类凸型缘的生联产轴管器理特点
凸缘联轴器是把两个带有凸缘的半联轴器分别与两轴连接，然后用螺 栓把两个半联轴器连成一体，以传递动动和转矩，见图4-3凸缘联轴器。 （a）靠螺栓杆承受挤压与剪切来传递转矩,在装拆时轴必须作轴向移动， (b)转矩靠半联轴器结合面间的摩擦力来传递凸缘式联轴器的材料可用 HT250或碳钢，重载时或圆周速度大于30m／s时应用铸钢或锻钢。
（a）
（b）
图4-3 凸缘式联轴器
3．弹性无键联轴器
图4-4是现在广泛采用的直接连接电机轴和丝杠的弹性联轴器。 可简化结构、减少噪声，而且对减少间隙、提高传动刚度也大有 好处。依靠弹性钢片组对角连接(即弹性)传递扭矩，且与电机轴 和丝杠都无键连接，这便是弹性无键联轴器的工作原理 .
图4-4 直接连接电机轴和丝杠的弹性联轴器
(5) 滚珠直径 、滚珠的工作圈数i 、滚珠的总数N
图4-17 基本参数
4．滚珠丝杠副的标注与精度
GB／T17587.1-1998规定
●内循环为浮动式（标记代号F）和固定式（C），外循环为插管式（C）; 预 紧方式见表4—3 ●螺纹旋向为右旋者不标，为左旋者标记代号为“LH”。P类为定位滚珠丝杠 副，即通过旋转角度和导程控制轴向位移量的滚珠丝杠副。 ●精度分1、2、3、4、5、7和10级。1级精度最高，依次递减 ●T类为传动滚珠丝杠副，公称直径系列为：6mm、8mm。。。。导程： 2．5 mm、3 mm。。。
(4) 具有宽的工作进给调速范围达3～6000mm／min(调速范围1： 2000)；精密定位，伺服系统的低速趋近速度达0.1 mm／min；快速 移动速度应高达1 5m／min。
(5) 响应速度要快。使机床工作台及其传动机构的刚度、间隙、摩 擦以及转动惯量尽可能达到最佳值，以提高伺服进给系统的快速响应性。 提高机床的加工效率和加工精度。
图4-20 静压丝杠螺母副的结构
可提高承载能力
1一螺母 2一接压力表油孔 3、5、12一进油孔 4一螺母座
●工作原理 丝杠和螺母的螺 6一油塞7一节流器 8一丝杠 9一螺钉 10一回油槽 旋面之间通入压力油，如图4- 11一油腔 13一进油槽 21所示。
4.4 齿轮齿条副与双导程蜗杆副传动
4.4.1 齿轮齿条副
4．安全联轴器
【实例4-1】 TND360型安全 联轴器 为了避免整个运动传动机构 的零倬损坏，安全联轴器动作， 终止运动的传递。 图4-6所示为TND360数控车 床的纵向滑板的传动系统图。它 是由纵向直流伺服电动机2，经 安全联轴器4、6直接驱动滚珠 丝杠螺母副10，传动纵向滑板， 使其沿床身上的纵向导轨运动。
【 实例4-2 】 滚珠丝杠副CDM5010—3一P3的标注示例
nm
5. 滚珠丝杠副的选择方法
（1）精度等级的选择：数控机床一般可选用D级，精密级选用C级精度的滚珠丝杠
副。
（2） 结构尺寸的选择。滚珠丝杆的结构尺寸主要有：丝杆的名义直径，基本导程、 导程L、滚珠直径等。
（3）滚珠丝杠副选择和验算Байду номын сангаас
4.3 数控机床用丝杠传动副
4.3.1滚珠丝杠螺母副
1. 滚珠丝杠螺母副原理及特点 滚珠丝杠螺母副的传动效率高达85％～98％， 是普通滑动丝杠的2～4倍，它是提高进给系统灵敏度、 定位精度和防止爬行的有效措施之一。 滚珠丝杠螺母副的结构原理如图4-14所示。
滚珠丝杠副的特点是：
①传动效率高，可达90％～96。 ②磨损小、寿命长、传动精度高。 ③摩擦阻力小，不易产生低速爬行现象。 ④传动速度过高时，滚珠在其回路管道 内易产生卡珠现象。 ⑤制造工艺复杂、加工精度高。
保证额定寿命 ≥20 000(h)。
【 实例4-3 】 滚珠丝杠安装示例
美国CINCINNATI10HC卧式加工中心的Z坐标(立柱水平方向移动)的滚
珠丝杠支承采用一端固定，一端自由的结构形式，见图4-18(a)； CINCINNATII0HC卧式加工中心的X坐标滚珠丝杠，如图4-18(b)所示 ； CINCINNATI10HC卧式加工中心的Y坐标滚珠丝杠如图4-18(c)所示。
4.3.2 静压丝杠
1. 静压丝杠应用与结构
静压丝杠副结构设计主要是螺母部分的 结构设计，油腔节流器一般在螺母上，而 丝杠结构与一般滑动丝杠基本相同。
2 . 工作特点和原理
●工作特点 :①摩擦系数很小， 仅为0.0005，避免了爬行。 ②油膜层可以吸振，提高了运
动的平稳性。③油膜层具有一
定的刚度 ④提高供油压力即
图4-14
2 滚珠的循环方式
(1) 外循环 外循环是滚珠在循环过程结束后通过螺母 外表面的螺旋槽或插管返回丝杠螺母间重新进入循环。外 循环每列有1.5圈、2.5圈和3.5圈等几种。图4-15外循环 滚珠丝杠 (a)端盖式 (b)插管式 (c)螺旋槽式。外循环滚 珠丝杠外循环结构和制造工艺简单，但易发生卡珠现象， 噪声也较大。
(2) 内循环 内循环始终与丝杠保持接触，均采用反向器 实现滚珠循环，反向器有两种类型。如图4-16(a) 、(b) 所示为圆柱凸键反向器、 扁圆镶块反向器。内循环滚珠 丝杠副的每个螺母有2列、3列、4列、5列等几种．结构 紧凑、定位可靠、不易发生滚珠堵塞，摩擦损失也小。但
3. 滚珠丝杠副的参数
6．滚珠丝杠螺母副的维护
(1) 支承轴承的定期检查 应定期检查丝杠支承与床身的连
接是否有松动以及支承轴承是否损坏等。 (2) 滚珠丝杠副的润滑和密封 用润滑剂来提高耐磨性及传 动效率。润滑油为一般机油或90～180号透平油或140号主轴油。 润滑脂可采用锂基油脂。 (3) 滚珠丝杠副常用防尘密封圈和防护罩 1)密封圈。密封圈装在滚珠螺母的两端。接触式的弹性密 封圈系用耐油橡皮或尼龙等材料制成，其内孔制成与丝杠螺纹 滚道相配合的形状。非接触式的密封圈又称迷宫式密封圈，系 用聚氯乙烯等塑料制成，其内孔形状与丝杠螺纹滚道相反，并 略有间隙。 2) 防护罩。钢带缠卷式丝杠防护装置。
4.1.2 联轴器
联轴器是用来连接进给机构的两根轴使之一起 回转，以传递转矩和运动的一种装置。机器运转时， 被连接的两轴不能分离，只有停车后，将联轴器拆 开，两轴才能脱开。
1. 套筒联轴器(图4-2)由连接两轴轴端的套筒和联接套筒与轴 的联接件(键或锥销等)所组成，一般当轴端直径d≤80mm时．， 套筒用35或45钢制造；d>80mm时，可用强度较高的铸铁制造。
(2) 反向间隙和预载力的调整
1)通过离合器3和4进行粗调。
2)调整滚轮20与消除间隙板21 之间的接触压力。
图4-24 齿轮齿条机构传动原理图
4.4.2 双导程蜗杆蜗轮副
1. 双导程蜗杆蜗轮副的特点 ①啮合间隙可调整得很小。 ②双导 程蜗杆蜗轮副是用蜗杆轴向移动来调整啮合侧隙的，不会改变它 们的中心距，可以避免会引起齿面接触情况变差 . ③双导程蜗 杆蜗轮副使用修磨调整环来控制调整量，调整准确，方便可靠 ④用调整环来获得合适的啮合侧隙。
① 机床定位精度要求与丝杠精度
丝杠温升引起的变形量为：△L=αL·△t
② 滚珠丝杠的刚性
直径大、刚度好，但直径大，转动惯量也增大。
③ 滚珠丝杠副的临界转速
自振频率角度校核的临界转速为
nm ≤0.8
nc 602 EIg 2L22 A
④ 滚珠丝杠副的寿命计算
额定寿命计算公式如下：
/
Lh =[ 106 (FN • f a • f/c Pm fV )3 ] ／60
(1) 公称直径 是滚珠丝杠副的特征尺寸。公称直径越大，承载能力和刚度 越大。数控机床常用的进给丝杠，公称直径为30～~80mm。 (2) 导程L 丝杠相对螺母旋转任意弧度时，螺母上基准点的轴向位移。 (3) 基本导程 丝杠相对于螺母旋转2兀时，螺母上的基准点轴向位移。 (4) 接触角 在螺纹滚道法向剖面内，滚珠球心与滚道接触点的连线和螺纹 轴线的垂直线间的夹角，理想接触角等于45°。
【 实例4-4 】XKB-2320型数控龙门铣床齿轮齿条传动
(1) 传动原理 如图4-24所示，
以液压电动机直接驱动蜗杆6，蜗 杆6同时带动蜗轮2和7。蜗轮2通 过双面齿离合器3和单面齿离合器 4，把运动传给轴齿轮1；蜗轮7经 一对速比等于1的斜齿轮8和19， 把运动传给另一轴齿轮14。这样， 可使两个轴齿轮的转向相同。
图4-28 蜗杆一蜗轮条传动机构
4.5.2直线电动机驱动
【 实例4-6】 HVM800型卧式加工中心直线 电动机传动
的调整、润滑与防护 理解丝杠、导轨在使用过程中常见的的故障、
故障原因及维修方法
[学习导引示例]典型数控机床的数控工作台传动系统
图4-1所示为数控工作台
传动系统的机械结构图。伺服
电动机通过滚珠丝杠与工作台
螺母座连接驱动工作台运动，
两坐标上下垂直布置，直线运
动采用滚动导轨，这种直联的
结构简单。伺服电动机还可通
过齿轮传动或同步齿形带与丝
杠连接，同步齿形带可隔离电
动机的振动和发热，电动机的
安装位置也比较灵活。
图4-1 数控工作台传动系统的机械结构图 1一伺服电动机 2一联轴器 3一滚珠丝杠 4
一限位开关 5一工作台 6一轴承 7一导轨8一
检测装置 9一螺母
4.1 概 述
4.1.1 数控机床对进给传动系统的要求
图4-6
4.2 齿轮传动副
齿轮传动副被广泛应用将执行元件(电动机或液压马 达)输出的高转速、低转矩转换成被控对象所需的低转速、 大转矩的场合。齿轮副的侧隙会造成进给运动反向时丢 失指令脉冲，并产生反向死区，从而影响加工精度，因 此必须采取措施消除齿轮传动中的间隙。 1．直齿圆柱齿轮副消除 （1）偏心轴调整法 （2）双片薄齿轮错齿调整法 2．斜齿圆柱齿轮副消除 （1）轴向垫片调整法 (2) 轴向压簧调整法 适用范3围．：锥对齿已轮投传产动的副企业确定生产类型时使用 （1）轴向压簧调整法 (2) 周向弹簧调整法