数控机床设备及操作

数控机床设备及操作基础技能提升培训1工艺总结上一讲基础工艺我们了解了如何进行工艺规划和分析的相关基础理论，重点学习了金属切削原理、刀具相关知识以及基准和定位相关知识。下面我们进入数控机床设备及操作，了解数控机床的一般构成、分类、关键结构，学习一些操作方法，探讨操作技巧，并学习故障排除手册及维护相关知识。2快速问题解决我们看下面几个图：3概述如何实现对机床迅速而准确的操作，对故障进行有效判断是我们该讲的目的。数控机床的基础知识机械原理的基础知识机床操作故障诊断和消除点检及设备保养4数控机床的发展简况第1代数控机床：1952年～1959年采用电子管元件构成的专用数控装置（NC）。第2代数控机床：从1959年开始采用晶体管电路的NC系统。第3代数控机床：从1965年开始采用小、中规模集成电路的NC系统。第4代数控机床：从1970年开始采用大规模集成电路的小型通用电子计算机控制的系统（CNC）。第5代数控机床：从1974年开始采用微型计算机控制的系统（MNC）。

5数控机床的组成结构及工作原理数控机床的组成控制介质数控机床工作时，不需要操作工人直接操纵机床，但机床又必须执行人的意图，这就需要在人与机床之间建立某种联系，这种联系的中间媒介物即称为控制介质。数控系统数控装置是一种控制系统，是数控机床的中心环节。它能自动阅读输入载体上事先给定的数字，并将其译码，从而使机床进给并加工零件，数控系统通常由输入装置、控制器、运算器和输出装置4大部分组成。6数控机床的组成结构及工作原理数控机床的组成伺服系统伺服系统由伺服驱动电动机和伺服驱动装置组成，它是数控系统的执行部分。伺服系统接受数控系统的指令信息，并按照指令信息的要求带动机床的移动部件运动或使执行部分动作，以加工出符合要求的工件。每一个脉冲使机床移动部件产生的位移量叫做脉冲当量。目前所使用的数控系统脉冲当量通常为0.001mm/脉冲。辅助控制系统辅助控制系统是介于数控装置和机床机械、液压部件之间的强电控制装置。

机床本体机床本体是数控机床的主体，由机床的基础大件（如床身、底座）和各运动部件（如工作台、床鞍、主轴等）所组成。7数控机床的关键结构部件数控机床的关键结构部件伺服系统驱动电机1）步进电动机2）直流伺服电动机）交流伺服电动机位置检测装置1）感应同步器2）光栅3）磁栅4）旋转变压器5）脉冲编码器6）测速发电机进给运动传动部件滚珠丝杠螺母副回转运动与直线运动相互转换CRT显示及其接口数控机床通信RS-232接口8数控机床工作原理刀具补偿原理刀具长度补偿长度补偿是用来实现刀尖圆弧中心轨迹与刀架参考点之间的转换

刀具半径补偿轮廓加工时要使刀具的中心偏移零件外轮廓表面一个刀具半径值，这个便宜叫做刀具半径补偿半径补偿三个步骤：刀补建立、刀补执行、刀补撤销终点判别

9数控机床工作原理数控机床的工作原理逐点比较法直线插补直线插补计算原理偏差计算公式 Fm=ymxe

xmye

逐点比较法圆弧插补圆弧插补计算原理偏差计算公式Fm=Rm2

R2=xm2+ym2

R2

插补计算过程1）偏差判断2）坐标进给3）偏差计算4）终点判别

10数控机床的分类按控制系统的特点分类1．点位控制数控机床数控坐标镗床、数控钻床、数控点焊机和数控折弯机等，其相应的数控装置称为点位控制数控装置2．直线控制数控机床数控车床、数控磨床和数控镗铣床等，相应的数控装置称为直线控制装置。3．轮廓控制数控机床数控车床、数控铣床、加工中心等。其相应的数控装置称为轮廓控制装置。11数控机床的分类按进给伺服系统的类型分类1．开环进给伺服系统数控机床不带有位置检测元件，伺服驱动元件一般为步进电动机。2．半闭环进给伺服系统数控机床半闭环进给伺服系统是将位置检测元件安装在伺服电动机的轴上或滚珠丝杠的端部，不直接反馈机床的位移量，而是检测伺服机构的转角，将此信号反馈给数控装置进行指令值比较，用差值控制伺服电动机。3．闭环进给伺服系统数控机床闭环进给控制系统带有位置检测元件，随时可以检测出工作台的实际位移，并反馈给数控装置，并与设定的指令值进行比较，利用其差值控制伺服电动机，直至差值为零为止。12数控机床的分类按可控制联动的坐标轴分类1．两坐标联动2．三坐标联动3．两轴半坐标联动4.多坐标联动13数控机床的分类按工艺用途分类1．金属切削类数控机床数控车床、数控钻床、数控铣床、数控磨床、数控镗床以及加工中心。

2．金属成型类数控机床数控折弯机、数控组合冲床和数控回转头压力机等。3．数控特种加工机床数控线（电极）切割机床、数控电火花加工机床、火焰切割机和数控激光切割机床等4.其他类型的数控机床数控三坐标测量机等。14加工中心特点、分类、技术参数特点：迅速交换刀具、能多工序连续加工、部分有旋转工作台分类：卧式、立式、五面体加工中心规格：台面尺寸、台面高度、进给速度、快进速度、工件最大质量、各轴行程、主轴和台面距离、主电机功率、定位精度、重复定位精度、主轴转速、刀柄结构、刀库容量、刀具选择方式、刀具最大质量、需要空气压力等15一般的传动系统及典型结构主传动系统：交流主电动机-多锲带传动-主轴刀具的自动夹紧和放松、主轴轴承、准停装置、自动吹屑进给传动系统交流伺服电机-联轴器-滚珠丝杠副-各轴进给支承导轨为滑块式直线滚动导轨，进给为滚珠丝杠螺母副自动换刀系统分析GROB的动作16常见的刀具库

17坐标轴的零点和参考点机床零点是机床厂家设定的，是机床坐标系的原点，同时也是其他坐标系的基点。参考点通常设置在机床各轴靠近正向极限的位置上。（有时与机床零点重合）行程极限：软极限、硬极限硬极限的行程极限是由行程开关完成的软极限是通过设置机床各轴在机床坐标系内移动的最大和最小值来完成的。软极限应该在硬极限里面18进给系统误差和补偿传动反向间隙采用调整和预紧的方法，减少间隙，半闭环、开环可以设定间隙值进行补偿螺距误差补偿将数控机床某轴的指令位置和高精度的位置检测系统所测的实际位置比较，计算全行程的误差分布曲线，将误差输入数控系统进行补偿（激光干涉仪）（仅用于半闭环）摩擦力和切削力产生的弹性间隙（无法补偿）位置环跟随误差伺服刚性19主轴的功能分段无级调速目的：低速增大扭矩高速达到高速控制：齿轮自动变速液压拨叉电磁离合器变速主轴准停机构：主轴停止时，处于固定位置。（刀具安装位置可靠、让刀退刀）机械准停电气准停：磁传感器准停、编码器型主轴准停、数控系统准停（类似于C轴）20MST功能的实现M功能段前IM03/04主轴转段后AM05/00主轴停本段CM06换刀模态HM10/11夹紧松开S功能PLC完成传动单元变速逻辑控制和数字转速指令功能，CNC根据给定的数字量产生对应的模拟电压值，用于主轴驱动回路的控制T功能随机存储换刀控