数控机床的应用

3-1数控机床的应用导入：一“人”一“床”一“人”多“床”任务提出：什么是“数控”？什么是“数控系统”？什么是“数控机床”？数控——数字控制，简称NC（numericalcontrol）

用数字化信号对机床运动及其加工过程进行控制的一种方法。(1952年—1970年）数控系统（NCsystem）——实现数字控制的机电控制设备。计算机数控CNC（ComputerNumericalControl）——由计算机软件替代硬件，性能提高，价格降低。（1970年—至今）数控机床——装备了数控系统的机床。

一、数控机床的应用1、数控机床的发展史数字控制机床就是为了解决单件、小批量、特别是复杂型面零件加工的自动化并保证质量要求而产生的。第一代:1952年，电子管控制的第一台三坐标联动的铣床；第二代:1959年，出现了晶体管控制的“加工中心”；第三代:1965年，出现了小规模集成电路。

2、数控机床的分类按工业用途分类：（1）数控车床（NCLathe）（2）数控铣床(NCMillingMachine)（3）数控钻床(NCDrillingMachine)（4）数控镗床(NCBoringMachine)（5）加工中心(MachineCenter)按运动方式分类：（1）点位控制系统（PositioningControl）只控制刀具从一点到另一点的位置，而不控制移动轨迹，在移动过程中刀具不进行切削加工。

刀具的三种路径：XYZ（2）直线控制系统（Straight-lineControl）是控制刀具或机床工作台以给定的速度，沿平行于某一坐标轴方向，由一个位置到另一个位置的精确移动，并且在移动过程中进行直线切削加工。（3）轮廓控制系统（ContourControl）是对两个或两个以上的坐标轴同时进行连续控制，并能对机床移动部件的位移和速度进行严格的控制，即要控制加工的轨迹，加工出要求的轮廓。其运动轨迹是任意斜率的直线、圆弧、螺旋线等。按控制方式分类：（1）开环控制（OpenLoopControl）即不带位置测量元件，数控装置根据控制介质上的指令信号，经控制运算发出指令脉冲，使伺服驱动元件转过一定的角度，并通过传动齿轮、滚珠丝杠螺母副，使执行机构（如工作台）移动或转动。驱动装置工作台数控装置控制介质指令脉冲伺服电机齿轮箱（2）闭环控制（ClosedLoopControl）是将位置检测装置安装于机床运动部件上，加工中将测量到的实际位置值反馈。通过与伺服电机刚性连接的测速元件，随时实测驱动电动机的转速，得到速度反馈信号，并与速度指令信号相比较，其比较的差值对伺服电动机的转速进行校正，直至移动部件工作台的最终精确定位。测速元器件位移指令位移反馈速度反馈位置检测装置工作台二、数控机床的组成加工程序输入装置数控系统伺服系统辅助控制装置反馈系统机床1、数控机床的电气组成数控系统CNC数控装置是数控机床电气控制系统的控制中心。它能够自动地对输入的数控加工程序进行处理，将数控加工程序信息按两类控制量分别输出：一类是连续控制量(插补运算产生的指令)，送往伺服系统；另一类是离散的开关控制量(PLC指令)，送往机床强电控制系统，完成数控机床辅助功能的控制。

当前比较流行的数控系统有:日本FANUC、德国SIEMENS、西班牙FAGOR等。国内有华中数控、广州数控、航天数控等。操作面板

分CRT/MDI操作面板与机床操作面板。CRT：单色显示屏（LCD：彩色液晶）；MDI：（ManualDataInput）手动数据输入；对CNC操作（例如修改CNC参数、PLC参数或程序、编制加工程序等）机床操作面板：对机床操作。输入与输出设备输入装置的作用是将控制介质上的数控代码传递并存入数控系统内。输入装置根据控制介质的不同分为光电阅读机、磁带机和软盘驱动器等（已经不常用了），MDI键盘也是输入设备。输出设备有显示器CRT和打印机等（不常用）。PLCPLC（ProgrammableLogicController)，可编程控制器。通常用于工业设备的顺序自动控制。PLC用于数控机床通常称之为可编程序机床控制器；称之为PMC。（ProgrammableMachineController）。主要作用是机床辅助功能控制和机床主轴方向控制。机床辅助功能：有刀具控制、冷却开关控制、润滑开关控制、液压气压控制、工作台转动、工件夹紧松开等。机床主轴方向控制：主轴正、反、停等。主轴伺服系统主轴伺服系统包括主轴电机(含速度检测器件)和主轴伺服放大器（SpindleServoAmplifier)，实现对主轴转速的调节控制，有的主轴伺服装置还含有主轴定向控制功能。主轴伺服放大器（或主轴伺服装置）分为数字主轴和模拟主轴，模拟主轴通常为通用变频器。进给伺服系统进给伺服系统由进给轴伺服电机(一般内装速度和位置检测器件)和进给伺服装置（ServoAmplifier）组成。进给伺服系统驱动机床各坐标轴的切削进给，提供切削过程中所需要的转矩、运转速度。位置检测装置主要是将主轴运动和进给运动的速度或位移检测反馈给数控系统，并与指令信号比较，比较的差值作为新指令控制机床正确运转。机床本体数控机床的机床本体与传统机床相似，只