数控机床控制系统与数控机床技术ppt课件.ppt

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1、第1章绪论1.1数控机床控制系统的组成1.2数控机床的分类1.3数控机床技术的发展思考与练习1.1数控机床控制系统的组成1.1.1数控机床的组成数字控制（NC,NumericalControl，简称数控）技术是用数字化信息进行控制的自动控制技术。采用数控技术的控制系统称为数控系统，装备了数控系统的机床即为数控机床。数控机床是集机床、计算机、电机、自动控制、传感检测等技术于一体的自动化设备。数控机床一般由加工程序、输入装置、数控系统、伺服系统和辅助控制装置、检测反馈系统以及机床本体组成，如图

2、1-1所示。图1-1数控机床的组成图1-2和图1-3分别为卧式普通车床和数控车床的传动系统示意图。可以看出，数控车床与普通车床相比，传动链简单清晰，其主轴转动和进给轴移动分别由主轴电机和进给电机来驱动,而辅助运动，都是由数控系统中的可编程控制器(PLC)来控制完成的。如主轴卡盘的松紧和尾座顶尖的伸缩是通过PLC控制液压系统的液压缸来完成的，从刀库中选刀和换刀同样是经M(辅助指令)指令与T(换刀指令)指令由PLC功能指令来完成。图1-2卧式车床传动系统示意图图1-3卧式数控车床传动系统示意图图1-4数

3、控机床电气控制柜示意图1.1.2数控机床的工作原理和特点1.主轴运动和普通机床一样，主轴运动主要完成切削任务，其动力约占整台机床动力的70%～80%。基本控制功能是主轴的正、反转和停止，可自动换挡及无级调速；对加工中心和有些数控车床，还要求主轴进行高精度准停和分度功能。2.进给运动进给运动是数控机床区别于普通机床最主要的地方，即用电气驱动替代了机械驱动，数控机床的进给运动是由进给伺服系统完成的。进给伺服系统由进给伺服驱动装置、伺服电动机、进给传动链及位置检测反馈装置等组成，如图1-5所示。图1-5数

4、控机床进给伺服系统一般说来，数控机床功能的强弱主要取决于计算机数控系统(CNC)装置，而数控机床性能的优劣，如运动速度与精度等，主要取决于进给伺服驱动系统。为了保证进给运动的位置精度，人们采取了一些有效的措施。如对机械传动链进行预紧和反向间隙调整；采用高精度的位置检测装置；采用高性能的伺服驱动装置和伺服电动机,来提高数控系统的运算速度等。3.输入／输出（I/O）接口数控系统对加工程序处理后输出的控制信号除了对进给运动轨迹进行准确的控制外，还需要对机床主轴启/停、换向、刀具更换、工件夹紧/松开以及液

5、压、冷却、润滑、分度工作台转位等辅助动作进行控制。例如，通过对加工程序中的M代码指令、机床操作面板上的控制开关及分布在机床各部位的行程开关、接近开关、压力开关等输入元件的检测，由数控系统内的可编程控制器（PLC）进行逻辑运算，输出控制信号驱动中间继电器、接触器、电磁阀及电磁制动器等输出元件，对冷却泵、润滑泵、液压系统和气动系统进行控制。数控机床接口是指数控装置与机床电气设备之间的电气连接部分。根据国际标准《ISO4336-1981（E）机床数字控制——数控装置和数控电气设备之间的接口规范》的规定，接

6、口分为四种类型。图1-6所示为数控装置、数控设备和机床间的连接关系。图1-6数控装置、控制设备与机床间的连接关系第1类：与驱动命令有关的连接电路，主要是指与坐标轴进给驱动和主轴驱动的连接电路。第2类：数控装置与测量系统和测量传感器之间的连接电路。第3类：电源及保护电路。第4类：通/断信号和代码信号连接电路。第1、2类接口连接电路传送的信息是数控装置与伺服单元、伺服电机、位置检测和速度检测器件间的控制信息及反馈信息。它们属于数字控制及伺服控制。第3类电源及保护电路由数控机床强电线路中的电源控制

7、电路构成。强电线路由电源变压器、控制变压器、各种断路器、保护开关、接触器、熔断器等连接而成，以便为辅助交流电机（如风扇电机、冷却泵电机、润滑泵电机等）、电磁铁、离合器、电磁阀等功率执行元件供电。强电线路不能与低压下工作的控制电路或弱电线路直接连接，只有通过断路器、热动开关、中间继电器等器件转换成在直流低压下工作的触点的开合工作，才能成为继电器逻辑电路和PLC可接收的电信号，反之亦然。第4类开关信号和代码信号是数控装置与外部传送的输入、输出控制信号。当数控机床不带PLC时，这些信号直接在数控装置和机床

8、间传送。当数控装置带有PLC时，这些信号除极少数的高速信号外，均通过PLC传送。数控机床是一种高效能自动化加工设备。与普通机床相比，数控机床具有以下特点:（1）对零件加工的适应性强、灵活性好。因数控机床能实现若干个坐标联动，加工程序可按对加工零件的要求而变换，而不需改变机械部分和控制部分的硬件，就能适应新的工作要求。（2）加工精度高、加工质量稳定。在数控机床上加工零件，零件加工的精度和质量由机床保证，完全消除了操作者的人为误差。所以数控机床的加工精度高，一致性好，