数控机床原理与结构分析——数控机床组成

数控机床机械结构设计与制造技术分析数控机床是一种集机电一体、工作自动化的高科技机械设备，其应用领域日益扩大。

在现代制造领域，数控机床已经成为不可缺少的工具，具有工作高效、精度稳定、自动化程度高等优势。

因此，数控机床的机械结构设计和制造技术的分析对于提高机床的性能和质量意义重大。

本文将从数控机床机械结构设计和制造技术两个方面进行探讨。

数控机床机械结构设计是数控技术的重要组成部分，其主要目的是实现工件的高精度加工。

机械结构设计的核心是构建合理的机械结构，它必须实现切削力的传递，确保传动精度和稳定性，并满足机床高速、高精度加工的需要。

1.数控机床结构布局设计数控机床的结构设计以其性能和稳定性为基础，应该尽可能减少结构的复杂度和重量，提高加工精度和效率。

必须综合考虑机床结构与传动系统，并结合数控系统决定结构的布局设计。

2.数控机床动力传动系统数控机床的动力传动系统是保证机床高速、高精度运动的重要组成部分。

传动系统的设计要求高传动精度、高刚性、低噪声、低能耗等。

在设计中，应当选择合适的传动方式和传动件，合理布置传动方式和传动件，保证传动精度和稳定性。

3.数控机床加工台面数控机床加工台面的设计与制造是实现高精度加工关键，加工台面的设计包括机床工作台的结构和运动方式等，制造应当满足加工、表面平整度和精度等要求。

加工时台面应确保精度修整及完整性，保证工件与工具成定心运动，达到加工工件的精度要求。

数控机床的制造技术包括各种机床部件的加工装配工艺和制造工具。

制造过程中应严格遵守工艺规程，保证机床实现高精度加工的要求。

同时，应该使用高品质的材料和制造工具。

数控机床结构部件加工的精度要求高，包括螺旋齿轮的加工、齿轮啮合的匹配、齿轮的零件标记、联轴器的面精度等。

因此，必须采用高精度的加工设备和工具，采用精细的加工工艺。

2.数控机床结构部件的装配数控机床结构部件的装配是保证机床高精度、高效率的关键。

在装配过程中，应根据机床的设计规格，对各个零部件进行精密配合或插配，确保机床的高稳定性和高度精度。

数控车床结构范文数控车床是一种使用计算机控制系统的机床，通过预先编程的方式，能够自动进行加工，并且实现极高的准确度和效率。

数控车床的结构主要包括机床床身、主轴箱、进给箱和控制系统等部分。

一、机床床身数控车床的床身是整个机床的基础，也是承载所有组件和零部件的主要结构。

床身通常由铸铁或焊接钢板制成，具有足够的刚性和稳定性，能够承受加工过程中的各种力和震动。

床身上通常有V型或者平坦的导轨，用于安装和导向主轴箱和进给箱。

二、主轴箱主轴箱是数控车床上的一个重要部件，主要用于驱动刀具和工件的相对运动。

主轴箱通常由主轴驱动装置、主轴箱壳体、主轴箱传动装置和进给机构等组成。

主轴箱壳体上安装有主轴和主轴伺服电机，主轴通过传动装置和主轴驱动装置相连，用于旋转刀具。

进给机构通常是通过主轴箱内部的螺杆、滑块和导轨等部件来实现刀具和工件的进给运动。

三、进给箱进给箱是数控车床的另一个重要部件，用于控制刀具和工件在加工过程中的进给速度和方向。

进给箱通常由进给伺服电机、进给箱壳体、进给传动装置和进给机构等部分组成。

进给伺服电机通过传动装置与进给机构相连，实现刀具和工件的进给运动。

进给箱壳体上通常装有进给选择器，用户可以通过选择器设定进给模式、进给速度和进给方向等参数。

四、控制系统控制系统是数控车床上最为重要的部分，用于实时控制和监控机床的加工过程。

控制系统通常包括机床控制器、数控软件和人机界面等部分。

机床控制器与数控软件相连，通过预先编程的方式控制数控车床的各种运动和加工参数。

人机界面通常是通过电脑显示屏和键盘等设备，用户可以通过界面输入指令、监控加工过程和调整参数等。

总结：数控车床的结构包括机床床身、主轴箱、进给箱和控制系统等部分。

机床床身是整个机床的基础，具有足够的刚性和稳定性。

主轴箱用于驱动刀具和工件的相对运动，进给箱用于控制刀具和工件的进给速度和方向。

控制系统是整个数控车床的大脑，通过预先编程的方式实现加工过程的控制和监控。

一、实验目的
1、掌握数控机床的特点及应用
2、认识了解数控加工机床的组成及结构
3、掌握数控加工的工作原理
4、掌握数控机床的一般的操作步骤
二、实验内容
1、静态观察TCF-20数控车床的各个组成部分，认识转塔刀架、排屑器，指出各刀位上
刀具的名称和用途。

2、动态观察TCF-20数控车床的仪表数值，液压卡盘的夹紧、松开过程，液压尾架的前
进、后退过程，转塔刀架的手动控制及自动控制。

3、用右手原则判定XZK7532数控钻铣床各轴及方向，观察返回参考点的过程，明确返
回参考点的原理。

4、观察华中8型数控系统的各个组成部分，熟悉其操作界面。

5、警醒ZJK7532数控钻铣床的返回参考点、点动、手轮进给，MDI运行及自动执行程
序操作。

三、实验报告要求
1、回答下述问题
1）简述返回参考点的意义？
2）利用手轮克方面哪些操作？
3）Z轴电机和X/Y轴电机有何区别？
2、描述实验用数控机床的结构和性能；
3、总结数控机床的开关机及操作过程。

1．2 数控机床的组成及基本工作原理一、数控机床组成数控机床由：程序、输人/输出装置、CNC单元、伺服系统、位置反馈系统、机床本体组成。

1、程序的存储介质，又称程序载体1)穿孔纸带（过时、淘汰）；2)盒式磁带（过时、淘汰）；3)软盘、磁盘、U盘；4)通信。

2、输人/输出装置1)对于穿孔纸带，配用光电阅读机；（过时、淘汰）；2)对于盒式磁带，配用录放机；（过时、淘汰）；3)对于软磁盘，配用软盘驱动器和驱动卡；4)现代数控机床，还可以通过手动方式(MDI方式)；5)DNC网络通讯、RS232串口通讯。

3、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。

其它的还有主运动部件的变速、换向和启停信号；选择和交换刀具的刀具指令信号，冷却、润滑的启停、工件和机床部件松开、夹紧、分度台转位等辅助指令信号等。

准备功能：G00,G01,G02,G03,辅助功能：M03，M04刀具、进给速度、主轴：T，F，S4、伺服系统由驱动器、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。

它的作用是把来自数控装置的脉冲信号转换成机床移动部件的运动。

对于步进电机来说，每一个脉冲信号使电机转过一个角度，进而带动机床移动部件移动一个微小距离。

每个进给运动的执行部件都有相应的伺服驱动系统，整个机床的性能主要取决于伺服系统。

如三轴联动的机床就有三套驱动系统。

脉冲当量：每一个脉冲信号使机床移动部件移动的位移量。

常用的脉冲当量为0.001mm/脉冲。

5、位置反馈系统（检测反馈系统）伺服电动机的转角位移的反馈、数控机床执行机构(工作台)的位移反馈。

包括光栅、旋转编码器、激光测距仪、磁栅等。

（作业：让同学们网上查找反馈元件，下节课用5分钟自述所查内容）反馈装置把检测结果转化为电信号反馈给数控装置，通过比较，计算实际位置与指令位置之间的偏差，并发出偏差指令控制执行部件的进给运动。

实验一数控机床结构与典型部件解析实验地点：新厂房一、实验目的1.本实验使学生了解CKA6150数控车床布局、主轴系统、进给机构2.分析数控车床的组成、加工过程、进给运动、主运动传动关系、刀架结构的作用，使学生进一步明确数控机床的特点和用途。

二、实验要求1.了解CKA6150数控车床的布局，掌握主轴系统的工作原理和结构特点，以及各部分主要零件的作用；2.了解刀塔的换刀过程；三、实验仪器CKA6150、CK0628数控车床四、实验原理与内容本实验为认识实验，主要目的是加强学生对数控机床的基本组成、工作原理及功能部件、电子元器件、位置检测元件的感性认识。

由老师给学生作现场讲解并进行数控机床运动控制演示。

通过实物教学演示与讲解以下内容：1.知道数控机床基本组成结构。

数控机床一般由输入/输出设备、CNC装置、伺服单元、驱动装置（或执行机构）可编程控制器及电气控制装置、辅助装置、机床本体及测量装置组成，如下图所示为数控机床的组成框图。

其中除机床本体以外的部分统称为CNC系统。

2.各组成部分的作用：1）输入/输出装置输入装置的作用是将载体上的数控代码变成相应的电脉冲信号，传送并存入数控装置内，一般为键盘。

输入装置为显示器，其作用是为数控系统通过显示器为操作人员提供必要的信息，如正在编辑的程序、坐标值、报警信号等。

因此，输入/输出装置是机床数控系统和打操作人员进行信息交流、人机对话必须具备和必要的交互设备。

2）数控装置计算机数控系统的核心，接收的是输入装置送来的脉冲信号；经数控装置的系统软件或逻辑电路进行编译、运算和逻辑处理后，输出各种信号和指令，控制机床的各个部分，使其进行规定的、有序的动作。

这些控制信号中最基本的信号是经插补运算决定各坐标轴的进给速度、方向和位移指令，还有如主轴的变速、换向和启停信号，刀具的指令信号，冷却液、润滑油启停，工件和机床部件的松开、夹紧、分度工作台转位等辅助指令信号等。

它主要包括微处理器（CPU）、存储器、局部总线、外围逻辑电路以及与CNC系统其它组成部分联系的接。

数控车床的结构与工作原理数控车床是一种应用数字控制技术的现代机械加工设备，它可以高效、精准地加工各种金属材料。

数控车床结构复杂，但其工作原理的理解对于机械加工领域的工程师和技术人员来说至关重要。

本文将介绍数控车床的结构和工作原理，帮助读者更好地了解这种现代机械设备。

一、数控车床结构数控车床的结构由三个主要部分组成：数控系统、机床本体和夹具。

下面逐一介绍：1、数控系统数控系统是实现数控车床操作的核心部分，它包含了计算机、数控控制器、电机、传感器和运动控制元件等重要部件。

计算机用于编写和储存加工程序，数控控制器则根据程序来控制车床的动作，电机带动切削工具进行切削，传感器测量工件和切削工具位置坐标，而运动控制元件则负责控制各个部件的实际运动。

2、机床本体机床本体是数控车床的主要结构部件，它包括床身、主轴箱、床盘、滑板、刀塔、主轴和进给系统等核心部分。

床身是车床的主体，负责支持和固定所有其他部件；主轴箱则负责运转主轴；床盘则驱动工件与刀具之间的协作运动及其相对位置的转换；滑板则支撑沿程序指示加工切削运动轨迹的X轴和Z轴运动；刀塔则供给刀具进行切削加工；主轴是连接了主轴箱和刀具的部件，它可以按照加工程序控制转速和方向，实现不同工件的加工需求；进给系统则负责为车床提供进给运动，以完成切削加工的最终任务。

3、夹具夹具用于固定和支撑加工件，它是数控车床加工的重要辅助装置。

夹具的种类和类型根据加工件的形态和尺寸而异，目的是最大限度地满足加工过程的要求。

二、数控车床工作原理了解数控车床的工作原理，我们需要知道数控系统的四个基本步骤，包括数据输入、加工程序编写、程序校验和加工执行。

下面将逐一进行阐述：1、数据输入数据输入是指将几何图形数据和机床参数等信息输入数控系统中。

几何图形数据由CAD系统生成，包括零件轮廓线、孔位、表面形状等信息。

而机床参数则包括主轴转速、进给速度、切削力等信息。

这些数据通过U盘、网络、数码喷墨打印机等方式输入到数控系统中，成为加工指令的基础数据。

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。

数控机床工作原理简述
数控机床工作原理主要包括控制系统、执行系统和输入输出系统。

控制系统是数控机床的大脑，它负责接收用户输入的加工程序，并将其转换为机床能够理解和执行的指令。

控制系统通常由电脑、数控器和伺服系统等组成。

用户可通过电脑编写加工程序，并将其传输到数控机床的数控器上。

数控器解析程序指令，并生成相应的控制信号发送给伺服系统。

执行系统是控制系统传送过来的信号在机床上的具体执行部件。

主要包括主轴驱动、进给驱动和各种控制继电器等。

主轴驱动负责控制主轴的转速，进给驱动负责控制工件和刀具的进给速度。

控制继电器负责控制各种执行部件的开关状态，如刀具的进给和返回、工作台的移动等。

输入输出系统负责将机床的工作状态反馈给控制系统，并接收外部输入的指令。

通常包括编码器、传感器和人机界面等。

编码器用于检测机床的位置和运动状态，传感器用于测量加工过程中的工件尺寸和刀具状态等。

人机界面提供给操作员可视化的界面，方便其监控和控制机床的运行。

总结起来，数控机床工作原理是通过控制系统接收和解析加工程序指令，将其转化为控制信号发送给执行系统，由执行系统控制机床上各个部件的运动和状态，同时将机床的工作状态反馈给控制系统和操作员。