第2讲数控机床的组成及工作原理.pptx

第 2 讲： 数控机床的组成及工作原理;1.1 数控机床的组成及工作原理 ;　　数控机床的加工过程是：将所需的多个操作步骤(如机床的启动或停止、主轴的变速、工件的夹紧或松开、刀具的选择和交换、切削液的开或关等)和刀具与工件之间的相对位移，以及进给速度等都用数字化的代码来表示，按规定编写零件加工程序并送入数控系统，经分析处理与计算后发出相应的指令控制机床的伺服系统或其他执行元件，使机床自动加工出所需要的工件。 ;　　数控机床具有如下特点： 　　(1) 具有柔性化和灵活性，当改变加工零件时，只要改变数控程序即可，所以适合于产品更新换代快的要求。 　　(2) 可以采用较高的切削速度和进给量。 　　(3) 加工精度高，质量稳定。机床本身精度高，此外还可以利用参数的修改进行精度校正和补偿。 ; 　　2．数控机床的组成 　　1) 程序编制及程序载体 　　数控程序由数控机床自动加工零件所需工作指令组成，包含切削过程中所必需的机械运动、零件轮廓尺寸、工艺参数等加工信息。编制程序的工作可以人工进行，也可以在数控机床以外用计算机自动编程系统来完成。对于几何形状比较简单的零件，程序段不多，可以采用手工编程；对于比较复杂特别是空间曲面零件，由于手工编程繁琐而费时，且易出错，需采用自动编程的方法。 ;　　2) 输入装置 　　输入装置的作用是将程序载体上的数控代码信息转换成相应的电脉冲信号并传送至数控装置的存储器。根据程序控制介质的不同，输入装置可以是光电阅读机、录放机或软盘驱动器。最早使用光电阅读机对穿孔纸带进行阅读，之后大量使用磁带机和软盘驱动器。有些数控机床不用任何程序存储载体，而是将程序清单的内容通过数控装置上的键盘，用手工的方式输入。也可以用通信方式将数控程序由编程计算机直接传送至数控装置。 ;　　3) 数控装置 　　数控装置是数控机床的核心，包括微型计算机、各种接口电路、显示器等硬件及相应的软件。它能完成信息的输入、存储、变换、插补运算以及各种控制功能。 　　数控装置接受输入装置送来的脉冲信号，经过编译、运算和逻辑处理后，输出各种信号和指令来控制机床的各个部分，并按程序要求实现规定的、有序的动作。这些控制信号是：各坐标轴的进给位移量、进给方向和速度的指令信号；主运动部件的变速、换向和启停指令信号；选择和交换刀具的刀具指令信号；控制冷却、润滑的启停，工件和机床部件松开、夹紧，分度工作台转位等辅助信号等。 ;　　数控装置具备的功能有：① 多坐标控制；② 实现多种函数的插补；③ 信息转换功能，如英制/公制转换、坐标转换、绝对值/增量值转换；④ 补偿功能，如刀具半径补偿、长度补偿、传动间隙补偿、螺距误差补偿；⑤ 多种加工方式选择，如可以实现各种加工循环、重复加工；⑥ 具有故障自诊断功能；⑦ 通信和联网功能等。 ;　　4) 强电控制装置 　　强电控制装置是介于数控装置和机床机械、液压部件之间的控制系统。其主要作用是接收数控装置输出的主轴变速、换向、启动或停止，刀具的选择和更换，分度工作台的转位和锁紧，工件的夹紧或松开，切削液的开或关等辅助操作的信号，经必要的编译、逻辑判断、功率放大后直接驱动相应的执行元件(如电器、液压、气动和机械部件等)，以完成指令所规定的动作，从而实现数控机床在加工过程中的全部自动操作。 ;　　5) 伺服控制装置 　　伺服系统主要完成机床的运动及运动控制(包括进给运动、主轴运动、位置控制等)，它由伺服驱动电路和伺服驱动电机组成，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。它接受来自数控装置的位置控制信息，将其转换成相应坐标轴的进给运动和精确的定位运动，驱动机床执行机构运动。由于是数控机床的最后控制环节，它的性能将直接影响数控机床的生产效率、加工精度和表面加工质量。 ;　　6) 机床的机械部件 　　与传统的普通机床相比，数控机床机械部件有如下几个特点： 　　(1) 采用了高性能的主轴及进给伺服驱动装置，机械传动结构得到简化，传动链较短。 　　(2) 机械结构具有较高的动态特性、动态刚度、阻尼刚度、耐磨性以及抗热变形性能。 　　(3) 较多地采用高效传动件，如滚珠丝杠螺母副、直线滚动导轨等。 　　(4) 还有一些配套部件(如冷却、排屑、防护、润滑、照明、储运等一系列装置)和辅属设备(编程机和对刀仪等)。 ;　　这些特点较好地满足了数控技术的要求，并能充分适应数控加工的特点，便于实现自动化控制。 　　(1) 主传动系统及主轴部件。主传动电机已逐步被变频主轴电机和交流调速电机所代替，不再使用普通的交流异步电机或传统的直流调速电机。由于主轴部件要求实现自动更换刀具或工件，因此主轴上设计有刀具自动夹紧机构。此外还有主轴准停装置。 　　(2) 进给系统。由于进给系统传动精度、灵敏性和稳定性将直接影响被加工工件的最后坐标精度和轮廓精