数控机床的基本结构

数控机床基本结构组成
1、控制介质：以指令的形式记载加工信息的中间媒介物。

2、数控系统：数控装置是数控机床的核心。

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。

3、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。

4、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。

5、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。

数控机床的基本组成数控机床的基本组成包括加工程序载体、数控装置、伺服驱动装置、机床主体和其他辅助装置。

下面分别对各组成部分的基本工作原理进行概要说明。

1、加工程序载体数控机床工作时，不需要工人直接去操作机床，要对数控机床进行控制，必须编制加工程序。

零件加工程序中，包括机床上刀具和工件的相对运动轨迹、工艺参数(进给量主轴转速等)和辅助运动等。

将零件加工程序用一定的格式和代码，存储在一种程序载体上，如穿孔纸带、盒式磁带、软磁盘等，通过数控机床的输入装置，将程序信息输入到CNC单元。

2、数控装置数控装置是数控机床的核心。

现代数控装置均采用CNC(Computer Numerical Control)形式，这种CNC装置一般使用多个微处理器，以程序化的软件形式实现数控功能，因此又称软件数控(Software NC)。

CNC 系统是一种位置控制系统，它是根据输入数据插补出理想的运动轨迹，然后输出到执行部件加工出所需要的零件。

因此，数控装置主要由输入、处理和输出三个基本部分构成。

而所有这些工作都由计算机的系统程序进行合理地组织，使整个系统协调地进行工作。

1)输入装置:将数控指令输入给数控装置，根据程序载体的不同，相应有不同的输入装置。

主要有键盘输入、磁盘输入、CAD/CAM系统直接通信方式输入和连接上级计算机的DNC(直接数控)输入，现仍有不少系统还保留有光电阅读机的纸带输入形式。

(1)纸带输入方式。

可用纸带光电阅读机读入零件程序，直接控制机床运动，也可以将纸带内容读入存储器，用存储器中储存的零件程序控制机床运动。

(2)MDI手动数据输入方式。

操作者可利用操作面板上的键盘输入加工程序的指令，它适用于比较短的程序。

在控制装置编辑状态(EDIT)下，用软件输入加工程序，并存入控制装置的存储器中，这种输入方法可重复使用程序。

一般手工编程均采用这种方法。

在具有会话编程功能的数控装置上，可按照显示器上提示的问题，选择不同的菜单，用人机对话的方法，输入有关的尺寸数字，就可自动生成加工程序。

数控车床的基本组成和工作原理一、任务描述了解CAK40100VL 的基本组成和工作原理二、任务准备(一）、安全文明生产（播放插件）（二）、机床结构和工作原理1、 机床结构数控机床一般由输入输出设备、CNC 装置（或称CNC 单元)、伺服单元、驱动装置（或称执行机构）、可编程控制器PLC 及电气控制装置、辅助装置、机床本体及测量反馈装置组成。

如下图是数控机床的组成框图.⑴、机床本体数控机床的机床本体与传统机床相似，由主轴传动装置、进给传动装置、床身、工作台以及辅助运动装置、液压气动系统、润滑系统、冷却装置等组成。

但数控机床在整体布局、外观造型、传动系统、刀具系统的结构以及操作机构等方面都已发生了很大的变化,这种变化的目的是为了满足数控机床的要求和充分发挥数控机床的特点。

⑵、CNC 单元CNC 单元是数控机床的核心，CNC 单元由信息的输入、处理和输出三个部分组成。

CNC 电 气 回 路辅 助 装 置 PLC 主轴伺服单元 操 作 面 板 主轴驱动装置 进给驱动装置 测量反馈装置进给伺服单元 输入/输出设 备 计算机 数 控装 置 机床本体单元接受数字化信息，经过数控装置的控制软件和逻辑电路进行译码、插补、逻辑处理后，将各种指令信息输出给伺服系统，伺服系统驱动执行部件作进给运动。

⑶输入/输出设备输入装置将各种加工信息传递于计算机的外部设备。

在数控机床产生初期，输入装置为穿孔纸带，现已淘汰，后发展成盒式磁带，再发展成键盘、磁盘等便携式硬件，极大方便了信息输入工作,现通用DNC网络通讯串行通信的方式输入.输出指输出内部工作参数（含机床正常、理想工作状态下的原始参数，故障诊断参数等），一般在机床刚工作状态需输出这些参数作记录保存，待工作一段时间后,再将输出与原始资料作比较、对照，可帮助判断机床工作是否维持正常。

⑷伺服单元伺服单元由驱动器、驱动电机组成，并与机床上的执行部件和机械传动部件组成数控机床的进给系统。

数控机床组成、工作原理以及特点第一节数控机床的组成数控机床是机电一体化的典型产品，是集机床、计算机、电动机及拖动、动控制、检测等技术为一体的自动化设备。

数控机床的基本组成包括控制介质、数控装置、伺服系统、反馈装置及机床本体见图2 - 1。

图2-1 数控机床组成一、控制介质数控机床工作时，不要人去直接操作机床，但又要执行人的意图，这就必须在任何数控机床之间建立某种联系，这种联系的中间媒介物称之为控制介质。

在普通机床上加工零件时，由工人按图样和工艺要求进行加工。

在数控机床加工时，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等信息的信息载体，它记载着零件的加工工序。

数控机床中，常用的控制介质有穿孔纸带、穿孔卡片、磁带和磁盘或其他可存储代码的载体，至于采用哪一种，则取决于数控装置的类型。

早期时，使用的是8单位（8孔）穿孔纸带，并规定了标准信息代码ISO（国际标准化组织制定）和EIA（美国电子工业协会制定）两种代码。

二、数控装置数控装置是数控机床的核心。

其功能是接受输入装置输入的数控程序中的加工信息，经过数控装置的系统软件或逻辑电路进行译码、运算和逻辑处理后，发出相应的脉冲送给伺服系统，使伺服系统带动机床的各个运动部件按数控程序预定要求动作。

一般由输入输出装置、控制器、运算器、各种接口电路、CRT显示器等硬件以及相应的软件组成。

数控装置作为数控机床“指挥系统”，能完成信息的输入、存储、变换、插补运算以及实现各种控制功能。

它具备的主要功能如下：1）多轴联动控制。

2）直线、圆弧、抛物线等多种函数的插补。

3）输入、编辑和修改数控程序功能。

4）数控加工信息的转换功能：ISO/EIA代码转化，米英制转换，坐标转换，绝对值和相对值的转换，计数制转换等。

5）刀具半径、长度补偿，传动间隙补偿，螺距误差补偿等补偿功能。

6）实现固定循环、重复加工、镜像加工等多种加工方式选择。

7）在CRT上显示字符、轨迹、图形和动态演示等功能。

主轴箱、进给箱、溜板箱、刀架、尾架、光杠、丝杠和床身。

主轴箱：又称床头箱，它的主要任务是将主电机传来的旋转运动经过一系列的变速机构使主轴得到所需的正反两种转向的不同转速，同时主轴箱分出部分动力将运动传给进给箱。

主轴箱中等主轴是车床的关键零件。

主轴在轴承上运转的平稳性直接影响工件的加工质量，一旦主轴的旋转精度降低，则机床的使用价值就会降低。

进给箱：又称走刀箱，进给箱中装有进给运动的变速机构，调整其变速机构，可得到所需的进给量或螺距，通过光杠或丝杠将运动传至刀架以进行切削。

丝杠与光杠：用以联接进给箱与溜板箱，并把进给箱的运动和动力传给溜板箱，使溜活顶尖板箱获得纵向直线运动。

丝杠是专门用来车削各种螺纹而设置的，在进工件的其他表面车削时，只用光杠，不用丝杠。

溜板箱：是车床进给运动的操纵箱，内装有将光杠和丝杠的旋转运动变成刀架直线运动的机构，通过光杠传动实现刀架的纵向进给运动、横向进给运动和快速移动，通过丝杠带动刀架作纵向直线运动，以便车削螺纹。

刀架：刀架部件由几层刀架组成，它的功能是装夹刀具，使刀具作纵向、横向或斜向进给运动。

尾座：安装作定位支撑用的后顶尖、也可以安装钻头、铰刀等孔加工刀具来进行孔加工。

床身：在床身上安装着车床各个主要部件，使他们在工作时保持准确的相对位置。

车床的组成部分编辑主要组成部件有：主轴箱、交换齿轮箱、进给箱、溜板箱、刀架、尾架、光杠、丝杠、床身、床脚和冷却装置。

主轴箱：又称床头箱，它的主要任务是将主电机传来的旋转运动经过一系列的变速机构使主轴得到所需的正反两种转向的不同转速，同时主轴箱分出部分动力将运动传给进给箱。

主轴箱中等主轴是车床的关键零件。

主轴在轴承上运转的平稳性直接影响工件的加工质量，一旦主轴的旋转精度降低，则机床的使用价值就会降低。

进给箱：又称走刀箱，进给箱中装有进给运动的变速机构，调整其变速机构，可得到所需的进给量或螺距，通过光杠或丝杠将运动传至刀架以进行切削。

丝杠与光杠：用以联接进给箱与溜板箱，并把进给箱的运动和动力传给溜板箱，使溜板箱获得纵向直线运动。

数控车床的组成及工作原理1.数控车床的组成虽然数控车床种类较多，但一般均由车床主体、数控装置和伺服系统三大部分组成。

图12-3是数控车床的基本组成方框图。

图12-3 数控车床的基本组成方框图（1）车床主体除了基本保持普通车床传统布局形式的部分经济型数控车床外，目前大部分数控车床均已通过专门设计并定型生产。

1）主轴与主轴箱a）主轴数控车床主轴的回转精度，直接影响到零件的加工精度；其功率大小、回转速度影响到加工的效率；其同步运行、自动变速及定向准停等要求，影响到车床的自动化程度。

b）主轴箱具有有级自动调速功能的数控车床，其主轴箱内的传动机构已经大大简化；具有无级自动调速(包括定向准停)的数控车床，起机械传动变速和变向作用的机构已经不复存在了，其主轴箱也成了"轴承座"及"润滑箱"的代名词；对于改造式(具有手动操作和自动控制加工双重功能)数控车床，则基本上保留其原有的主轴箱。

2）导轨数控车床的导轨是保证进给运动准确性的重要部件。

它在很大程度上影响车床的刚度、精度及低速进给时的平稳性，是影响零件加工质量的重要因素之一。

除部分数控车床仍沿用传统的滑动导轨(金属型)外，定型生产的数控车床已较多地采用贴塑导轨。

这种新型滑动导轨的摩擦系数小，其耐磨性、耐腐蚀性及吸震性好，润滑条件也比较优越。

3）机械传动机构除了部分主轴箱内的齿轮传动等机构外，数控车床已在原普通车床传动链的基础上，作了大幅度的简化。

如取消了挂轮箱、进给箱、溜板箱及其绝大部分传动机构，而仅保留了纵、横进给的螺旋传动机构，并在驱动电动机至丝杠间增设了(少数车床未增设)可消除其侧隙的齿轮副。

a）螺旋传动机构数控车床中的螺旋副，是将驱动电动机所输出的旋转运动转换成刀架在纵、横方向上直线运动的运动副。

构成螺旋传动机构的部件，一般为滚珠丝杠副，如图12-4所示。

如图12-4 滚珠丝杠副1一螺母 2一丝杠 3一滚珠 4一滚珠循环装置滚珠丝杠副的摩擦阻力小，可消除轴向间隙及预紧，故传动效率及精度高，运动稳定，动作灵敏。

数控铣床的基本组成数控铣床是数控机床的一种，具有高效、精度高、自动化程度高等优点，普遍应用于航空、航天、汽车制造、机械加工等领域。

数控铣床的基本组成包括机身结构、数控系统、主轴、工作台和刀库等部分。

1. 机身结构机身结构是整个数控铣床的支撑部分，主要由机床床身、两端支承、导轨、滑块、加工头和卡盘等组成。

机床床身因承受切削力和振动力较大，并需要具有高刚性和抗变形能力。

所以机身结构的主体部分采用铸铁或整体板材焊接而成，提高了机床的稳定性和可靠性。

导轨和滑块是机身结构的重要组成部分，用于支撑和导向加工过程中的刀具和工件。

导轨有平面导轨和滚动导轨两种，现代数控机床大多数采用线性滚动导轨，具有高精度、低摩擦、长寿命的特点。

滑块是在导轨上滑动的零件，采用高韧性、高硬度的环氧树脂材料，具有抗磨损、低噪音、稳定性好的特点。

加工头是机床进行加工的关键部分，主要有主轴和进给机构两个部分。

主轴是将电机输出的动力传递到加工刀具上的部分，其精度直接影响到加工工件的精度和表面质量。

主轴一般采用高速电主轴或液压主轴，在提高加工效率的同时又不失精度的前提下，还要具有良好的刚性、稳定性和耐热性等特点。

进给机构是控制工件在加工过程中的运动、转向和速度的关键部分，主要由伺服电机、球丝杠、导轨等组成，具有高精度、高速度和高可靠性等优点。

卡盘是固定工件的重要工具，主要分为机械卡盘和液压卡盘两种。

机械卡盘具有结构简单、成本低、使用方便等优点，但是换工件速度慢、精度不高；液压卡盘具有紧固力大、换工件快速、精度高等优点，但是成本较高、使用要求较高。

2. 数控系统数控系统是数控铣床的核心部分，其主要功能在于将人类的创造力进行编程转化成机械的运动。

数控系统主要由控制器、输入设备、输出设备、编程设备等组成。

控制器是数控铣床的“大脑”，其主要作用是接收电脑编程产生的数控程序、对程序进行解释、计算出动作指令、控制各组部件的动作，并对运动状态进行监控、检测和反馈。

数控机床的组成随着计算机技术的发展，数控机床广泛采用了计算机数控（CNC）系统，如图1所示：其组成包括：加工程序、输入装置、数控系统、伺服系统、反馈系统、辅助控制装置和机床本体组成。

图1数控机床的组成（一）加工程序数控机床工作时，不需要工人直接去操作，要对数控机床进行控制，必须编制加工程序。

加工程序是数控机床自动加工零件的工作指令。

在对加工零件进行工艺分析的基础上确定：零件坐标系在机床坐标系上的相对位置，即零件在机床上的安装位置；刀具与零件相对运动的尺寸参数；零件加工的工艺路线或加工顺序；主运动的启、停、换向、变速；进给运动的速度、位移大小等工艺参数，以及辅助装置的动作。

这样得到零件的所有运动、尺寸、工艺参数等加工信息，然后用标准的由文字、数字和符号组成的数控代码，按规定的方法和格式，编制零件加工的数控程序单。

编制程序的工作可由人工进行，或者在数控机床以外用自动编程计算机系统来完成，比较先进的数控机床，可以在它的数控装置上直接编程。

编好的数控程序，存放在便于输入到数控装置的一种存储载体上，它可以是穿孔纸带、录音磁卡、软磁盘等，采用哪一种存储载体，取决于数控装置的设计类型。

（二）输入装置输人装置的作用是将控制介质（信息载体）上的数控代码变成相应的电脉冲信号，传送并存入数控系统内。

根据程序存储介质的不同，输入装置可以是光电阅读机、录音机或软盘驱动器有些数控机床，不用任何程序存储载体，而是将数控程序单的内容通过数控系统上的键盘，用手工方式(MDI方式)输入或者将数控程序由编程计算机用通信方式传送到数控系统中。

（三）数控系统数控系统是一种位置控制系统，是机床自动化加工的核心。

主要有主控制系统、运算器、存储器、输入输出接口五大部分组成。

进行零件加工时，总是先将编写好的零件程序输入到系统的内存中，而后系统根据输入的程序段插补出理想的轨迹，并控制执行部件加工出合格的零件。

数控系统接受输入装置送来的脉冲信息，经过数控装置的逻辑电路或系统软件进行编译、运算和逻辑处理后，输出各种信号和指令来控制机床的各个部分，进行规定的、有序的动作。