数控机床机电系统概述

技术讲座数控机床系统概述报告人:张志义zyzhang6@163.co华大学工程训练中心2008年11月1技术讲座数控机床系统概述主要内容：概述:数控机床发展、组成、工作原理机械结构：导轨、主轴、进给机构、辅助装置CNC数控系统：硬件连接、电机、检测、其它控制机床实例及故障分析2技术讲座(1)数控机床概述一、数控机床产生与发展1．数控机床的产生1952年，美国帕森斯公司和麻省理工学院研制成功了世界上第一台数控机床。半个世纪以来，数控技术得到了迅猛的发展，加工精度和生产效率不断提高。数控机床的发展至今已经历了两个阶段和六代。1952年的第一代——电子管数控机床1959年的第二代——晶体管数控机床1965年的第三代——集成电路数控机床1970年的第四代——小型计算机数控机床1974年的第五代——微型计算机数控系统1990年的第六代——基于PC的数控机床。3技术讲座数控机床概述现在大致分为专用数控系统和通用数控系统2．数控机床的发展趋势（1）高速度、高精度化（2）多功能化、智能化、小型化（3）高可靠性（4）网络化（柔性制造系统）4技术讲座数控机床概述二、数控机床的概念及组成

1．数控机床的基本概念（1）数控（NumericalControl，简称NC）

是采用数字化信息对机床的运动及其加工过程进行控制的方法。（2）数控机床（NumericallyControlledMachinetool）是指装备了计算机数控系统的机床，简称CNC机床。COMPUTER5技术讲座数控机床概述2、数控机床的组成及工作原理6技术讲座数控机床概述三、数控机床的分类

1．按工艺用途分类（1）金属切削类数控机床（2）金属成型类数控机床（3）数控特种加工机床（4）其它类型的数控机床2．按机床运动的控制轨迹分类（1）点位控制类数控机床主要有数控钻床、数控冲床、数控镗床、数控点焊机等7技术讲座数控机床概述（2）直线控制类数控机床主要有数控车床、数控铣床、数控磨床（3）轮廓控制数控机床2个以上的运动轴联动,加工各种曲线/曲面.数控车、铣、线切割、加工中心8技术讲座数控机床概述3.按伺服控制方式分（1）开环控制（2）闭环控制9技术讲座数控机床概述（3）半闭环控制10技术讲座(2)数控机床机械结构介绍数控机床对机械要求无级调速，调速范围宽具有较高的精度、刚度、耐磨性，传动平稳、噪声低具有良好的抗震性一、床身（导轨）床身：车床有直/斜床身；铣床有倒Y/直柱等。导轨线轨硬轨塑料轨11技术讲座数控机床机械结构介绍二、主轴直连/带减速器/电主轴注意:主轴润滑/冷却BT30/BT40/BT50主轴准停装置铣床用电主轴12变频器在数车床主轴调速上的应用CAK6136CAK6150DJ主轴调速13变频器在数铣床主轴调速上的应用XK714A数控雕铣机主轴调速14技术讲座数控机床机械结构介绍三、进给机构采用滚珠丝杠直接与伺服电机直连注意15技术源讲座嘉数控倾机床识机械虎结构则介绍四、枣辅助预装置1.工作旗台各种久类型棕的工煌作台数控熔分度送头数控歼回转艇工作某台16技术盟讲座创数控巴机床盛机械数结构吸介绍四、慕辅助密装置2.液压煤和气解动系蒜统3.润滑惭系统4.冷却竹系统5.排屑芬系统6.自动沙换刀垂直税转塔徒式立张式加坑工中轧心17技术身讲座(3厦)数控屠系统枯介绍一、CN注C系统赢及连绘接1.数控丙系统萄构成NC核心HM也IPL故C18技术殿讲座数控告系统逢介绍2.典型戴数控累系统--市-F废AN牢UCFA划NU者C系统19技术波讲座数控鲁系统反介绍2.典型蒙数控痰系统—8潜02漫DS歇L20技术纵讲座数控盖系统闻介绍2.典型姐数控拨系统—8垮02贪DS凭L21数控系统机床接收驱动负载电源公共端DI/DOGFXY*ESP,*DECx等保持型继电器Counter(C)Timer(T)Keeprelay(K)Datatable(D)Variabletable(D)中间继电器(R)技术悠讲座数控艇系统脖介绍3.数控棉系统弱原理224.数控爹系统连接-8努02薄DS动L23西门讲子数份控系皮统信承号接导口结景构244.数控战系统连接-F押AN县UC25技术乓讲座数控减系统裁介绍二、桑伺服叹电机1.分类直流高速垄直流羡伺服--永磁过式低速耐大转单矩宽角调速交流异步是型:不能益经济疼的实色现宽仿范围傍调速同步失型:多用台永磁兵式优点:结构奴简单,可靠,效率辛高缺点:体积邪大,启动误特性胞不佳2.速度-转矩舟特性刀库刀具定位电机主轴电机带制动器伺服电机伺服电机机械手旋转定位电机26技术闻讲座数控袍系统震介绍27技术骨讲座数控思系统筐介绍3.过载质能力过载满能力渴强>3君00尺%,但过怖载时鞋间有汪限制.驱动仓器对老过载拍输出电流预及过崖载时深间都有严帝格限投制.注意:在实偷际使蛮用中怎出现摸电流授过载磨报警,必须然查明暮原因.不可宵放大慌过载目极限唉和过载柄时间--则--叨-损坏耗电机拆和驱骑动器.28技术胡讲座数控黑系统沈介绍4.主轴私电机机械粉主轴:变频策电机伺服帝电机电主楼轴:结构建与特施性如羞下图恒转逼矩区恒功仇率区主轴初转速权与转呢矩可私用变破速器辆改变主轴杜电机胁过载涝能力29技术症讲座数控叛系统束介绍三、蚊检测常用剧位置唇检测尚装置30技术辨讲座数控肠系统菌介绍1.光栅31技术孝讲座数控坡系统昂介绍光栅伐工作贝原理ab莫尔券条纹虏的宽熊度计南算：设a=贺b=宁W/扩2，则(W蒸/2种)/漂B=座si蒜n(乞θ/董2)，当θ很小尤时，si傻n(母θ/桥2)涌=θ区/2，故有叹：B=疤W/舍θ，称作币莫尔打条纹勒的宽宽度，文又称握为节距。32技术波讲座数控类系统由介绍光栅此细分苗电路1234硅光电池正向脉冲反向脉冲H1H2差动放大差动放大整形整形微分微分微分微分（sin）（cos）Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7Y8一个瓶光电恐池进顽行位叼移测欣量时俱，最傻小分跃辨力放为1个栅宅距。踩为了粒，提逐高分锐辨力群，可迷使栅完距减带小，格即增章加刻流线密谨度。教另一断种方斗法是蓄在双别光电贵元件研的基炮础上龙，经更过信号辣调节裕环节对信秃号进车行细辉分，济其电控路框球图如拉图所胞示。33技术油讲座数控酷系统惯介绍有接哗触式闻、光电续式、电溜磁式朱，又屈分为斥绝对镜和增洪量式糖，主壁要参僵数：挎脉冲阶数/转2.脉冲等编码敬器abz码盘基片透镜光源光敏元件透光狭缝光栅板节距τm+τ/4信号处理装置（1）增已量脉窄冲编邀码器3401011110011001111000100110101011110011011111000000010010001101002322212035技术饲讲座(4柴)数控系机床染典型钳电路借介绍一、CN酿C系统绸供电1.驱动牺器电裕源模狱块:上电/断电2.数控济系统抚独立纯供电:上电/断电端子64驱动咸器进瞧入工趣作状馆态/端子63激活约驱动零器脉察冲控戚制/端子48控制接触担器通-直流美母线船充电36技术杠讲座(4嫂)数控辈机床具典型赵电路狱介绍3.伺服功系统初供电37技术歇讲座(4阻)数控寻机床纠典型泛电路吃介绍二、抱急停拌及限沈位1.急停弟控制:在紧们急时,制动但运动练部件—短时院停车急停帅不应恶直接走切断仍主电守源,要根早据伺宏服断顾电要归求控老制38技术语讲座(4耕)数控愿机床本典型恳电路冶介绍2.限位符控制:硬限撒位/软限茶位/加工章区域阿限制硬限哗位:外部华安全饲保证—撞块思长度>减速动距离—P哗LC或外此部电悄路控缸制软限栗位:内部库安全冤功能—基准治是机越床的软原点,机床权回参刘考点卸后生艰效加工睛区域振限制:另一名种软彩限位—可根秆据需士要随弓时设崇定.另可巴根据申特殊还要求目通过PL艇C激活牲第二由软限页位--目--佩-用于赠换刀拖区域殃保护.39技术尸讲座(4桃)数控假机床友典型撇电路痒介绍三、煮进给互倍率/主轴边倍率编码愿式波扯段开壮关:进给0~精12弟0%态,主轴50鸦~1拴20竭%,编码牙形式促为二抱进制召或格林众码.如是2进制让可在PL蹈C中转姓化为很格林伴码.格林般码特卸点是烛五位惧没有全”0”的编另码.40技术鸣讲座(4锦)数控搏机床美典型尸电路筐介绍格林颗码进疾给倍屈率/主轴恋倍率铜对照辛表41技术冲讲座(4疯)数控编机床坛典型典电路盯介绍四、权电子赌手轮是操虚作部娃件,可手访动移附动坐秃标轴.泛10念0个刻付度/转,增量1-性--犬0.工00妨1m甲m,增量10修--仓--披0.菠01鸽mm走,增量10泼0-树--蒸-0泪.1忠mm驴,杰10沫00遮--扬--好1m庙m.一般疑机床迈可设3个手圆轮.硬件土接口鞠为RS坑42习2协议,有2个信辩号(A和B)狮,6根导舟线(A触,A,窃B,B,择+5独V,筋0灭V)由PL规C定义女手轮赞变量,多PL蹈C-府--形--乏NC渣K读写西门馆子32斗00沸10坡00梁~3厚20盘01咱00圆9/诞38黑0X督00恶04哪~5由PL银C定义苏手轮河变量棕包括:手轮扇选择/移动/增量肝选择/进给划保持/连续霉点动歇等42技术餐讲座(4蔑)数控端机床透典型杠电路偷介绍五、仙主轴维控制援方式/换挡伺服汽主轴控制燃方式速度吴控制龄方式:由M0乘3/踏M0筑4/槐M0普5/您SX汁XX领X自动怎变速,手动位置浆控制臭方式:主轴寄分度/刚性请攻丝/自动叉换刀见定位SP休OS椒/M今19激活.摆动幸控制余方式:M票41遇~M纠45对应1挡~5挡.数控随系统快默认存是自促动换青挡,根据胞程序岭及机虫床定素义自耽动完嗽成换敌挡M4胁1~惧M4咏5是强酿制换狗挡.对不推同的誓数控全系统知换挡章时序块不同,但对立同一解系统捞的几台个挡耕位换烤挡时苏序相扣同.43技术删讲座(4撞)数控栋机床疲典型捡电路擦介绍主轴零换挡魔设定44技术扑讲座(4恳)数控局机床甜典型案电路宽介绍主轴棕换挡时过程换挡渣过程送互锁—主要是主型轴零裙速.换挡争过程的边界塌条件:1.由时皮间控略制每熄次动遮作.2.多次荡换挡原没有红完成,由计数召器停蛙止换贤挡动制作.45技术召讲座(4兽)数控软机床光典型段电路夹介绍六、监冷却批系统冷却隆系统组成液冷/气冷手动/自动吓控制冰方式:M汪07划,M界08久,M携0946技术全讲座(4逝)数控粘机床陕典型缠电路舅介绍七、衫导轨解润滑润滑初系统组成手动/自动职控制证方式47技术化讲座(4线)数控补机床撞典型弱电路哨介绍八、携车床称刀架四控制系统组成:机械/电气—电机,霍耳颜元件/码盘手动/自动伴控制彼方式48技术僵讲座(4厘)数控晌机床鹊典型仗电路绘介绍简易伍刀架年控制—霍耳/单向却旋转49技术奥讲座(4鱼)数控女机床涉典型检电路者介绍简易踪蝶刀架芹控制—位置脑码盘/可双即向旋性转50技术赔讲座(4肠)数控音机床便典型藏电路堂介绍简易刘刀架竹控制—位置敞码盘/可双摔向旋舌转51技术芝讲座(4愧)数控花机床鉴典型世电路射介绍九、究加工疲中心渴刀库块控制52技术膊讲座(5访)数控野机床港故障蓝分析1.机床蛇坐标魔轴运变动部捎件配授合故冠障故障统现象:不加弊工伺绸服电距机温城度高.山>6邀0°分析断开屋传动芝还热,说明鸣是伺倘服电队机内脖部机慈械故苹障断开违传动招不热,说明漂是传浴动系崭统机钥械故揉障2.伺服劫电机侵与丝驼杠的源连轴死器松翻动故障哥现象:加工眠的尺伴寸有卵明显核的变比化.分析半闭丧环:没有性任何竖报警,一定窜是机煎械传辱动故姜障--卸-连轴泛器全闭念环:出现悉轮廓苦误差味报警,一定责是机观械