数控机床电气系统装调与维修技术-项目1任务1 认识数控机床结构及功能

数控机床电气系统装调与维修技术模块一数控机床电气维修基础认识数控机床结构及功能任务1

技能目标：

（1）能够认识数控技术，区分不同含义；

（2）能掌握数控机床及系统的组成，会分析其工作原理；知识目标：

（1）数控技术的基本概念；

（2）数控系统的组成和工作原理；

素养目标：

（1）培养学生养成独立分析的能力；

（2）使学生熟知数控领域内的发展趋势，确立职业发展方向；教学目标1．数控机床的产生

数控技术，简称数控（NumericalControl.1.NC）是利用数字化信息对机械运动及加工过程进行控制的一种方法，是现代工业实现自动化、柔性化、集成化生产的基础，是知识密集、资金密集的现代制造技术，也是国家重点发展的前沿技术。一、数控机床的产生和发展2.数控机床的发展过程第一代电子管数控系统（1952）第二代晶体管数控系统（1959）第三代集成电路数控系统（1965）第四代小型计算机数控系统（1970）第五代微型机数控系统（1974）第六代基于PC机的通用型CNC数控系统（90年代以后）等六个发展阶段。一、数控机床的产生和发展

我国于1958年研制出了首台数控机床。

目前，我国已能批量生产和供应各类数控系统，并掌握了多轴（5轴以上）联动、螺距误差补偿、图形显示和高精度伺服系统等多项关键技术，基本上能够满足国内各机床生产厂家的需要。

我国的数控技术与国际先进水平相比，存在的差距主要表现在两个方面。

其一，数控系统和数控机床的稳定性差。

其二，我国数控系统成套性差。一、数控机床的产生和发展数控技术：NumericalControl.1.NC计算机数控：ComputerizedNumericalControl.1.CNC数控系统：NumericalControlSystem数控机床：采用数控技术进行控制的机床自动换刀装置：AutomaticToolChanger–ATC加工中心：MachineCenter–MC柔性加工单元：FlexibleManufacturerCell–FMC柔性制造系统:FlexibleManufacturingSystem–FMS计算机集成制造系统：ComputerIntegratedManufacturingSystem.1.CIMS二、数控技术的专用名词三、数控系统的组成和工作原理三、数控系统的组成和工作原理1.输入/输出设备

输入输出设备是系统（数控系统）与外部设备进行数据或信息交换的装罝。交换的信息通常是零件加工程序。即将编制、记录在控制介质上的零件加工程序，输人到CN或将调试好的零件加工程序通过输出设备存储、记录在相应的控制介质上。2.NC装置 NC装罝是数控车床的核心，由硬件和软件两部分组成。它接收输入装置输人的加工信息，将代码识别、存储、运算，并输出相应的控制指令，使机床按规定的要求动作。3.主轴驱动

主轴驱动是数控系统的执行机构，它包括主轴驱动单元和主轴电动机。目前，数控车床主轴驱动有机械调速（普通电动机）变频调速、伺服调速等几种形式。4.伺服驱动 伺服驱动是数控系统的执行部分，包括伺服驱动单元和伺服电动机。它将装置发来的各种动作指令，经伺服电动机带动滚珠丝杠旋转，来实现机床移动部件的直线运动。三、数控系统的组成和工作原理5.PLC装置 可编程机床控制器，简称PLC或PMC，数控机床通过NC装置和PLC装置的共同作用来完成控制功能。主要完成与逻辑运算有关的一些动作。主要有两种类型：独立型与内装型。6.位置检测系统

位置检测系统的作用是将车床的实际位置、速度等参数检测出来，转变成电信号，传输给NC装置，通过比较，检查实际位置与指令位置是否一致，并由NC装置发出指令，修正所产生的误差。常用位罝检测元件有光栅、光电编码器、感应同步器、旋转变压器、磁栅尺。7.车床本体

数控车床本体由基础件和配套件组成。数控车床的基础件有床身、拖板、滑板、主轴箱、主轴等部件；配套件主要有刀架、丝杠、导轨、冷却泵等。三、数控系统的组成和工作原理数控加工的工作原理

在传统的金属切削机床上，加工零件时需要操作者根据图样的要求，通过不断改变刀具的运动轨迹和运动速度等参数，使刀具对工件切削加工，最终加工出合格零件。

数控机床的加工，其实质是应用了“微分”原理。其工作原理与过程可以简要描述如下：1.数控装罝根据加工程序要求的刀具轨迹，将轨迹按机床对应的坐标轴，以最小移动量（脉冲当量）进行微分移动，并计算出各坐标轴需要移动的脉冲数。

脉冲当量：相对于每一个脉冲信号，机床运动部件产生的最小位移量称为脉冲当量，又称作最小设定单位。

2.通过数控装置的“插补”软件或“插补”运算器，把要求的轨迹，用以“最小移动单位”为单位的等效折线进行拟合，并找出最接近理论轨迹的拟合折线。

插补：根据给定的数学函数，在理想轨迹（轮廓〉的已知点之间，通过数据点的密化，确定一些中间点的方法，称为插补。3.数控装置根据拟合折线的轨迹，控制相应的坐标轴按分配的脉冲运动。三、数控系统的组成和工作原理注意：第一，只要数控机床的最小移动量（脉冲当量）足够小，所用的拟合折线就可以等效代替理论曲线；第二，只要改变坐标轴的脉冲分配方式，即可以改变拟合折线的形状，从而达到改变加工轨迹的目的；第三，只要改变分配脉冲的频率，即可改变坐标轴（刀具）的运动速度。插补运算仿真实验软件1、能同时参与插补的坐标轴数，称为联动轴数。2、数控机床的联动轴数越多，机床加工轮廓的性能就越强。1.按加工方式分类（1）普通数控机床：数控车床、数控铣床、数控钻床、数控磨床、数控齿轮加工机床等等。（2）加工中心（3）数控特种加工机床四、数控机床的分类2.按伺服系统分类（1）开环控制数控机床（2）半闭环控制数控机床（3）闭环控制数控机床3.按控制运动的方式分类（1）点位控制数控机床（2）直线控制数控机床（3）轮廓控制数控机床四、数控机床的分类数控机床作为一种高自动化的机械加工设备，具有以下的特点：1．加工精度高2．机床的柔性强3．生产效率高4．减轻劳动强度，自动化程度高5．经济效益明显6．利于生产现代化管理五、数控机床的特点1.批量小而又多次生产的零件；2.几何形状复杂，加工精度高；3.加工过程中进行多种加工；4.用数学模型描述的复杂曲线或曲面轮廓的零件；5.切削余量大的零件；6.必须严格控制公差的零件；7.工艺设计会变化的零件；8.加工过程中如果发生错误将会造成严重浪费的贵重零件9.需全部检验的零件。六、数控机床的应用1.高速度与高精度化：速度和精度是数控机床的两个重要指标，它直接关系到加工效率和产品质量。2.高柔性化：柔性是指机床适应加工对象变化的能力。采用柔性自动化设备或系统，是提高加工效率、缩短生产和供货周期、并能对市场变化需求做出快速反应和提高竞争能力的有效手段。3.复合化：复合化包含工序复合化和功能复合化。数控机床复合化发展的趋势是尽可能将零件所有工序集中在一台机床上，实现全部加工之后，该零件或入库或直接送到装配工段，而不需要再转到其他机床上进行加工。七、数控机床的发展趋势4.多功能化：在一台数控机床上同时进行零件加工和程序编制。5.智能化：智能加工是一种基于知识处理理论和技术的加工方式，以满足人们所要求的高效率、低