数控机床基础知识

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1、数控加工基础工程实训中心第一章数控机床基础知识§1—1数控与数控机床§1—2数控机床的分类和常见数控机床简介§1—3数控机床的加工特点引入在机械制造工业中，单件与小批量生产的零件（批量在10～100件）约占机械加工总量的75%～80%。尤其是航空航天、造船、机床、重型机械以及国防工业中使用的零件，精度要求高、形状复杂、加工批量小，用普通机床加工这些零件效率低、劳动强度大，有时甚至不能加工。为了解决这些问题，一种具有高精度、高效率、灵活、通用性强的自动化加工设备——数控机床应运而生，它为多品种、小批量，特别是结构复杂、精度要求高的零件提供了自动化加工手段。§1—1数控与数控机床1.

2、1数控与数控机床的概念数控即数字控制（NumericalControl，简称NC），是20世纪中期发展起来的一种自动控制技术，是用数字化信号进行控制的一种方法。数控机床（NumericalControlTool）是用数字化信号对机床的运动及其加工过程进行控制的机床，或者说是装备了数控系统的机床。计算机数控（ComputerNumericalControl）系统是采用计算机控制加工功能，实现数字控制，并通过接口与外围设备连接。简称CNC系统。1.2数控机床的组成数控机床主要由控制介质、数控装置、伺服装置、辅助控制装置、检测装置和机床本体组成。如图1—1所示。图1—1控制介质数控装置

3、伺服机构辅助控制装置检测装置机床本体主轴箱立柱电气柜控制面板主轴床身工作台冷却液箱1.控制介质控制介质是指将零件加工信息传送到数控装置去的程序载体。随数控装置类型的不同而不同，常用的有磁盘、移动硬盘、Flash（U盘）等（见图1—2）。a)b)c)图1—2常用的控制介质a)磁盘b)移动硬盘c)U盘2.数控装置数控装置是数控机床的核心。如图1—3所示是某数控车床的数控装置。它由输入装置（如键盘）、控制运算器和输出装置（如显示器）等构成。图1—3数控装置3.伺服机构伺服机构是数控机床的执行机构，由驱动装置和执行部件（如伺服电动机）两大部分组成，如图1—4所示。a)驱动装置b)伺服电动

4、机图1—4伺服机构4.辅助控制装置辅助控制装置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。由于可编程控制器（PLC）具有响应快、性能可靠、易于使用、编程和修改程序，并可直接驱动机床电气等特点，现已广泛用作数控机床的辅助控制装置。图1—5所示为某可编程控制器的外观图。图1—5辅助控制装置5.检测装置检测反馈装置将数控机床各个坐标轴的实际位移量、速度参数检测出来，转换成电信号，并反馈到机床的数控装置中。检测装置的检测元件有多种，常用的有直线光栅（见图1—6）、光电编码器（见图1—7）、圆光栅、绝对编码尺等。图1—7光电编码器图1—6直线光栅6.机床本体机床本体是数控机床的主

5、体，是用于完成各种切削加工的机械部分，包括主运动部件、进给运动执行部件（如工作台、滑板及其传动部件）和床身、立柱、支承部件等。1.3数控机床的工作原理数控机床加工零件的工作过程如图1—8所示。加工步骤如下：（1）根据被加工零件的图样与工艺方案，用规定的代码和程序段格式编写出加工程序。（2）将所编写加工程序指令输入到机床数控装置中。（3）数控装置对程序（代码）进行处理之后，向机床各个坐标的伺服驱动机构和辅助控制装置发出控制信号。数控装置伺服机构机床本体图样①②③④⑤程序工件（4）伺服机构接到执行信号指令后，驱动机床的各个运动部件，并控制所需的辅助动作。（5）机床自动加工出合格的零件

6、。1.4数控机床的坐标系数控机床的坐标系通常分为机床坐标系和编程坐标系。（1）机床坐标系（2）编程坐标系（3）对刀点与换刀点1.4.1机床坐标系（1）机床相对运动的规定（2）机床坐标系的规定（3）运动方向的规定（4）坐标轴方向的确定（5）机床原点（6）机床参考点（1）机床相对运动的规定数控机床的加工动作主要分刀具的动作和工件的动作两部分，在确定机床坐标系的方向时，始终认为工件静止，而刀具是运动的。这样编程人员在不考虑机床上工件与刀具具体运动的情况下，就可以依据零件图样，确定机床的加工过程。（2）机床坐标系的规定标准机床坐标系中X、Y、Z坐标轴的相互关系由右手笛卡儿直角坐标系决定，

7、如图1—10a所示。1）伸出右手的大拇指、食指和中指，并互为90°。大拇指代表X坐标，食指代表Y坐标，中指代表Z坐标。2）大拇指的指向为X坐标的正方向，食指的指向为Y坐标的正方向，中指的指向为Z坐标的正方向。3）围绕X、Y、Z坐标旋转的旋转坐标分别用A、B、C表示，根据右手螺旋定则，大拇指的指向为Z、Y、Z坐标中任意轴的正向，则其余四指的旋转方向即为旋转坐标A、B、C的正向，如图1—10b所示。图1—10右手直角坐标系a)b)(3)运动方向的规定对于机床坐标系的方向，均将增大刀具