數(shù)控機床的組成及工作原理

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1、單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,數(shù)控設備與編程（第二版）,（數(shù)控技術運用專業(yè)）第2版 主編 楊仲岡,下頁,返回,-1數(shù)控機床的組成及工作原理,數(shù)控設備基本知識,數(shù)控技術概念,采用數(shù)字信號構成的控制程序對某一對象進行控制一門技術。（NC）,數(shù)控設備,采用數(shù)控技術的機械設備，數(shù)控加工就是采用數(shù)字信號控制設備的工作過程。,數(shù)控設備特點,數(shù)控機床的特點是什么,?,答：,1,、對加工對象改型的適應性強,2,、加工精度高、加工生產(chǎn)率高,3,、操作者的勞動強度減輕,4,、良好的經(jīng)濟效益,5,、有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化,6,、調試和維修較復雜，需專門的技

2、術人員,下頁,上頁,1-3,數(shù)控機床的組成與工作原理,圖：數(shù)控機床的組成,人機交互設備,控制介質,（程序）,數(shù)控裝置,輔助控制裝置,進給伺服驅動系統(tǒng),檢測反饋裝置,機床本體（進給運動、主運動、輔助操作）,主軸伺服驅動系統(tǒng),返回,控 制 介 質,定義：,要對機床進行控制，就必須在人與數(shù)控機床,之間建立某種聯(lián)系，這種聯(lián)系的中間媒介物就是,控制介質,，又稱信息載體。,作用：,用于記載各種加工信息，如零件加工的工藝,過程、工藝參數(shù)等，以控制機床的運動，實現(xiàn)零,件的機械加工。,下頁,上頁,返回,穿孔紙帶,下頁,上頁,返回,穿孔卡,下頁,上頁,返回,下頁,上頁,返回,人 機 交 互 設 備,定義：,具有人

3、機聯(lián)系功能的設備統(tǒng)稱為,人機交互設,備,。,作用：,它是操作人員與數(shù)控裝置進行信息交流的工,具。,組成：,MDI,鍵盤和顯示器。,下頁,上頁,返回,顯示器和鍵盤,下頁,上頁,返回,數(shù) 控 裝 置,數(shù)控裝置是數(shù)控機床的中樞,作用：,數(shù)控裝置從內部存儲器中取出或接受控制介,質輸入裝置送來的一段或幾段數(shù)控加工程序，經(jīng),過數(shù)控裝置它的邏輯電路或系統(tǒng)軟件進行編譯、,運算和邏輯處理后，輸出各種控制信息和指令，,控制機床各部分的工作，使其進行規(guī)定的有序運,動和動作。,下頁,上頁,返回,計算機數(shù)控裝置,下頁,上頁,返回,進 給 伺 服 驅 動 系 統(tǒng),作用：,把來自數(shù)控裝置的位置控制移動指令轉變成,機床工作部

4、件的運動，使工作臺按規(guī)定軌跡移動,或精確定位，加工出符合圖樣要求的零件。,組成：,驅動電路、反饋電路、伺服電機組成。,下頁,上頁,返回,伺服驅動器,和伺服電機,下頁,上頁,返回,主 軸 驅 動 系 統(tǒng),作用：,主軸驅動系統(tǒng)也叫主傳動系統(tǒng)，是在系統(tǒng)中,完成主運動的動力裝置部分。主軸驅動系統(tǒng)通過,該傳動機構轉變成主軸上安裝的刀具或工件的切,削力矩和切削速度，配合進給運動，加工出理想,的零件。它是零件加工的成型運動之一，它的精,度對零件的加工精度有較大的影響。,下頁,上頁,返回,主軸電動機,主軸組件,下頁,上頁,返回,輔 助 控 制 系 統(tǒng),作用：,接收數(shù)控裝置輸出的開關量指令信號，經(jīng)過,編譯、邏輯

5、判別和運算，再經(jīng)功率放大后驅動相,應的電器，帶動機床的機械、液壓、氣動等輔助,裝置完成指令規(guī)定的開關量動作。,輔助控制裝置包括主軸運動部件的變速、換,向和啟停指令，刀具的選擇和交換指令，冷卻、,潤滑裝置的啟停，工件和機床部件的松開、夾緊，,分度工作臺轉位分度等開關輔助動作。,下頁,上頁,返回,可編程控制器PLC,下頁,上頁,返回,檢 測 反 饋 裝 置,作用：,檢測反饋裝置將數(shù)控機床各坐標軸的實際位,移檢測出來，經(jīng)反饋系統(tǒng)輸入到機床的數(shù)控裝置,中。數(shù)控裝置將反饋回來的實際位移量值與設定,值進行比較，控制驅動裝置按指令設定值運動。,測量裝置安裝在數(shù)控機床的工作臺或絲杠上，,相當于普通機床的刻度盤

6、和人的眼睛。,下頁,上頁,返回,檢測裝置,下頁,上頁,返回,機 床 本 體,數(shù)控機床的機床本體與傳統(tǒng)機床相似，只是,在整體布局、外觀造型、傳動系統(tǒng)、刀具系統(tǒng)的,結構以及操作機構等方面發(fā)生了很大的變化。,下頁,上頁,返回,機床本體部件,下頁,上頁,返回,機床本體部件,下頁,上頁,返回,數(shù)控機床伺服系統(tǒng),按控制方式分,1、開環(huán)控制系統(tǒng),2、閉環(huán)控制系統(tǒng),3、半閉環(huán)控制系統(tǒng),（1）開環(huán)伺服系統(tǒng) 系統(tǒng)中沒有位置測量裝置，信號流是單向的（數(shù)控裝置進給系統(tǒng)），故系統(tǒng)穩(wěn)定性好。,（2）閉環(huán)控制機床,這類數(shù)控機床的進給伺服驅動是按閉環(huán)反饋控制方式工作的，其驅動電動機可采用直流或交流兩種伺服電機，并需要配置反饋

7、，在加工中隨時檢測移動部件的實際位移量，并及時反饋給數(shù)控系統(tǒng)中的比較器，進而帶動位移部件以消除位移誤差。,半閉環(huán)控制系統(tǒng),其位移檢測裝置不直接測量執(zhí)行件的位移，而是檢測與伺服驅動電動機聯(lián)系的傳動元件（如電動機軸及絲桿上）。,按控制原理分,（1）開環(huán)伺服系統(tǒng) 系統(tǒng)中沒有位置測量裝置，信號流是單向的（數(shù)控裝置進給系統(tǒng)），故系統(tǒng)穩(wěn)定性好。,開環(huán)伺服系統(tǒng)的特點：1.一般以功率步進電機作為伺服驅動元件。2.無位置反饋，精度相對閉環(huán)系統(tǒng)來講不高，機床運動精度主要取決于伺服驅動電機和機械傳動機構的性能和精度。步進電機步距誤差，齒輪副、絲杠螺母副的傳動誤差都會反映在零件上，影響零件的精度。3.結構簡單、工作穩(wěn)

8、定、調試方便、維修簡單、價格低廉；因此在精度和速度要求不高、驅動力矩不大的場合得到廣泛應用。一般用于經(jīng)濟型數(shù)控機床。,（2）閉環(huán)伺服系統(tǒng) 系統(tǒng)中有反饋控制系統(tǒng),位置采樣點從工作臺引出，可直接對最終運動部件的實際位置進行檢測；能得到更高的速度、精度和驅動功率。閉環(huán)伺服系統(tǒng)的特點：1.從理論上講，可以消除整個驅動和傳動環(huán)節(jié)的誤差、間隙和 失動量。具有很高的位置控制精度。從理論上講，機床運動精度只取決于檢測裝置的精度，與傳動鏈誤差無關。但實際對傳動鏈和機床結構仍有嚴格要求。2.由于位置環(huán)內的許多機械傳動環(huán)節(jié)的摩擦特性、剛性和間隙都是非線性的，故很容易造成系統(tǒng)的不穩(wěn)定，使閉環(huán)系統(tǒng)的設計、安裝和調試。,