机床数控技术及组成

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1、机床数控技术及组成   机床的数控技术包括机床、数控系统和外围技术，其组成见表1-1。   数控机床一般由控制介质、数控装置、伺服系统。测量反馈装置和机床主机组成（见图1-3）。现对各组成部分简介如下：                 1、控制介质   数控机床加工时，所需的各种控制信息要靠某种中间载体携带和传输，这种载体称作“控制介质”。控制介质是存储数控加工所需要的全部动作和刀具相对于工件位置信息的媒介物，它记载着零件的加工程序。   控制介质有多种，如穿孔带、穿孔卡、磁带及磁盘等，也可通过通信接口直

2、接输入所需各种信息，采用何种控制介质则取决于数控装置的类型。   常用的控制介质是八单位标准穿孔带。如图1-4所示，每一行可有9个孔，其中8个¢1.33mm的孔为信息孔，一个¢1.17mm的孔为同步孔。穿孔带上的孔与二进制的数字“1”和“0”相对应。每一行都由孔和非孔按有关标准表示一个代码。所谓信息，就是被称作代码的阿拉伯数字、文字和符号等。           国际上采用的八单位穿孔带有两种标准代码，一种是EIA（美国电子工业协会）代码，另一种是ISO（国际标准化组织）代码（见表1-2）。ISO为补偶代

3、码，其第八列为补偶列，即每行孔的个数必然是偶数个，若为奇数个，则在第八列补一个孔凑成偶数个。其余七列为编码列，所以可表示个不同的二进制信息。而EIA为补奇代码，第五列为补奇列。   目前，国际上趋向采用ISO编码，1982年4月28日，我国第一机械工业部发布了《数字控制机床用七单位编号字符》部颁标准JB3050-82，它与ISO标准相同，见表1-3。       尽管穿孔纸带趋于淘汰，但是规定的标准信息代码仍是数控程序编制和制备控制介质唯一遵守的标准。       2、数控装置   数控装置是数控机床的核

4、心，是高技术密集型产品。它集成了微电子技术、信息技术、自动控制技术、驱动技术、监控检测技术、软件工程技术和机械加工工艺知识。数控机床正是在它的控制下，按照给定的程序自动地对机械零件进行加工。自20世纪50年代数控机床问世以来，数控装置已由NC发展到CNC（Computer Numerical Control)计算机数控）。特别是微处理机和微型计算机在数控装置上成功地应用后，使计算机数控装置的性能和可靠性不断提高，成本不断下降，其高性能价格比促进了数控机床的迅速发展。   CNC装置由硬件和软件组成。CNC

5、的硬件为一专用计算机，由软件来实现部分或全部数控功能，通过改变软件很容易更改或扩展其功能。其硬件结构如图1-5所示，软件结构如图1-6所示。                         CNC装置的基本工作有：输入、译码、刀具补偿、进给速度处理、插补、位置控制、I/O处理、显示和诊断等，它具备的主要功能如下：（1）多坐标控制（多轴联动）；（2）实现多种函数的插补（直线、圆弧、抛物线等）；（3）多种程序输入（入机对话、手动数据输入，由上级计算机及其他计算机输入设备的接口输入），以及编辑和修改；（4）信息

6、转换（EIA/ISO代码转换，英制/米制转换，坐标转换，绝对值/增量值转换，计数制转换等）；（5）补偿（刀具半径补偿，刀具长度补偿，传动间隙补偿，螺距误差补偿等）；（6）多种加工方式选择（可实现各种加工循环，重复加工，凹凸面加工和镜像加工等）；（7）故障自诊断；（8）显示，用CRT可显示字符、轨迹、平面图形和动态三维图形；（9）通信和联网。        3、伺服系统   机床伺服系统是数控装置与机床的联接环节，它是以机床移动部件（工作台）的位置和速度作为控制量的自动控制系统，用来接受数控装置（或计算机）

7、插补生成的进给脉冲或进给位移量，驱动机床执行机构运动。它包括主轴驱动单元（主要是速度控制）、进给驱动单元（主要是速度控制和位置控制）、主轴电机和进给电机等。一般来说，数控机床的伺服系统要求有良好的快速响应性能，进给速度范围要大，灵敏而准确地跟踪指令功能和转速，在较大范围内有良好的工作稳定性。现在常用的是直流伺服系统和交流伺服系统，且交流伺服系统正在取代直流伺服系统。        4、测量反馈装置   该装置可以包括在伺服系统中。它由检测元件和相应的电路组成，其作用主要是检测速度和位移，并将信息反馈回控制

8、系统，构成闭环控制。无测量反馈装置的系统称为开环系统。常用的测量元件有脉冲编码器、旋转变压器、感应同步器、光栅、磁尺及激光位移检测系统等。        5、机床主机   主机是数控机床的主体，包括床身、箱体、导轨、主轴、进给机构等机械部件。数控机床主机的结构有下面几个特点：（1）由于采用了高性能的主轴及进给伺服驱动装置，简化了数控机床的机械传动结构，传动链较短；（2）数控机床的机械结构具有较高的动态特性，动态刚度、阻尼精度、