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数控机床机械结构第4章

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第4章 数控机床自动换刀装置

第4章 数控机床自动换刀装置

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4.2 刀库

统计了15000种工件，按成组技术分析，各种加工刀具所必需 的刀具数的结果是：4把刀的容量就可以完成95%左右的铣削 工艺，10把孔加工刀具可完成70%的钻削工艺，因此，14把刀 的容量就可完成70~以上的工件钻削工艺。如果从完成工件的
全部加工所需的刀具数目统计，所得结果是80%的工件完成全
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4.3 机械手


2. 刀库夹爪 刀库夹爪既起着刀套作用，又起着手爪的作用。如图4-19 所示为刀库夹爪图。


4.3.4 机械手结构原理
如图4-20所示，机械手结构及工作原理如下。 机械手有两对抓刀爪，分别由液压缸1驱动其动作。当液压 缸推动机械手抓刀爪外伸时，抓刀爪上的销轴3在支架上的 导向槽2向滑动，使抓刀绕销4摆动，抓刀爪合拢抓住刀具； 当液压缸间缩时，支架2上的导向槽迫使抓刀爪张开，放松 刀具。由于抓刀动作由机械机构实现，且能自锁，因此工作 安全可靠.
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4.3 机械手


4.3.5 机械手的驱动机构
如图4-21所示为机械手的驱动机构。汽缸1通过杆6带动机械 手臂升降。当机械手在上边位置时，液压缸4通过齿条2、齿 轮3、传动盘5、杆6带动机械手臂回转；当机械手在下边位置 时，汔缸7通过齿条9、齿轮8、传动盘5和杆6，带动手臂回转。 如图4-22所示为机械手臂和手爪结构图。手臂的两端各有一 手爪。刀具被带弹簧1的活动销4紧靠着固定爪5。锁紧销2被 弹簧3弹起，使活动销4被锁位，不能后退，这就保证了在机 械手运动过程中，手爪中的刀具不会被甩出。当手臂在上方 位置从裙位置转过750时锁昆锁2被挡块压下，活动锁4就可以 活动，使得机械手可以抓住主轴和刀套中的刀具。

第4章 点位控制与点位直线控制

第4章 点位控制与点位直线控制
• 速度模式：通过模拟量的输入或脉冲的频率都可以
进行转动速度的控制，在有上位控制装置的外环PID控 制时速度模式也可以进行定位，但必须把电机的位置信 号或直接负载的位置信号给上位反馈以做运算用。
• 位置控制：通过外部输入的脉冲的频率来确定转动速
度的大小，通过脉冲的个数来确定转动的角度。一般应 用于定位装置，如数控机床、印刷机械等等。
直流伺服电机的控制
调速方式：本驱动器提供三种调速方式
• 内部电位器调速：逆时针旋转驱动器面板上的电位器，电机 转速减小，顺时针则转速增大。
• 外部输入调速：
– 通过控制单元（如PLC、单片机等）输入模拟电平信号到“AVI” 端实现调速。调节范围0~10V对应0~3000转。
– 端子内也含有简单的RC滤波电路，因此可以接受PWM信号进 行调速控制。
闭环点位控制系统结构（图4-3）
高精度的点位控制系统大多使用测量装置构成闭环控制； 伺服系统的执行部件有直流伺服电机、液动机，双向油缸等。
4.1 点位控制与点位／直线切削控制的一般概念
直流伺服电机的控制
+I
Rf
+
U IE
a
-
Tn
G
Ra
If
Uf
-
直流他励电动机的机械特性
n
U
Ke
Ra
Ke
Ia
c
现代数控技术
第1章 数控系统概述 第2章 数控系统控制信号的构成 第3章 控制信号的输入 第4章 点位控制与点位/直线控制 第5章 连续轮廓控制 第6章 刀具补偿原理 第7章 加减速控制原理
第8章 数控系统的软硬件
现Байду номын сангаас数控技术
第4章 点位控制与点位/直线控制

第4章 数控机床伺服系统

第4章 数控机床伺服系统
图4-7 永磁直流伺服电动机
第4章 数控机床伺服系统
第4章 数控机床伺服系统 工作原理：假设是单三拍通电工作方式。 （1）A 相通电时，定子A 相的五个小齿和转子对 齐。此时，B 相和 A 相空间差120，含 1 120/9 = 13 齿 3 2 A 相和 C 相差240，含240/ 9 = 26 个 3 齿。所以，A 相的转子、定子的五个小齿对 齐时，B 相、C 相不能对齐，B相的转子、 定子相差 1/3 个齿（3），C相的转子、定 子相差2/3个齿（6）。
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式中：n —转速（r/min）； f —控制脉冲频率，即每秒输入步进电动机的脉冲数； 由上式可知：工作台移动的速度由指令脉冲的频率所控制。
第4章 数控机床伺服系统 特点：
(1)来一个脉冲，转一个步距角。
(2)控制脉冲频率，可控制电机转速。
(3)改变脉冲顺序，改变方向。
种类：
有励磁式和反应式两种。两种的区别在于励磁式步进电机的转 子上有励磁线圈，反应式步进电机的转子上没有励磁线圈。
第4章 数控机床伺服系统
计算机数控系统 机床 I/O 电路和装置 操作面板 键盘 输入输出 设备 机 床
PLC
计算机 数 装 控 置
主轴伺服单元
主轴驱动装置
进给伺服单元 测量装置
进给驱动装置
主进辅 运给助 传控 动 动制 机机机 构构构
数控机床的组成
第4章 数控机床伺服系统
第4章
数控机床伺服系统
第4章 数控机床伺服系统
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第4章 数控机床伺服系统
每个步距角对应工作台一个位移值，这个位移值称为脉 冲当量。 因此，只要控制指令脉冲的数量即可控制工作台移动的 位移量。步距角越小，它所达到的位置精度越高，因此实际 使用的步进电动机一般都有较小的步距角。 步进电动机的转速公式为：n 60 f

数控技术第4章计算机数控系统(1)

数控技术第4章计算机数控系统(1)


位臵控制模块
6、可编程控制器（PLC） 代替传统机床的继电器逻辑控制来实现各种开关 量的控制。 分为两类： 一类是“内装型”PLC，为实现机床的顺序控制 而专门设计制造的。 另一类是“独立型”PLC，它是在技术规范、功 能和参数上均可满足数控机床要求的独立部件。
三、多CPU结构 适合多轴控制、高进给速度、高精度的机床。 紧藕合：相同的操作系统 松藕合：多重操作系统
控制各类轴运动的功能，用能控制的轴数和能同时控制 的轴数来衡量。

准备功能：G指令功能，指定机床的运动方式。 插补功能：包括软件粗插补和硬件精插补。 进给功能：F指令功能。
切削进给速度(mm/min) 同步进给速度(mm/r) 快速进给速度 进给倍率




主轴功能: 指令主轴转速 S指令功能，指定主轴转速(r/min, mm/min)。 转速编码，恒切削速度切削，主轴定向准停 辅助功能： M指令功能，指定主轴的起停转向（M03、M04）、冷却 泵的通和断、刀库的起停等。 刀具功能：T指令，选择刀具。 字符和图形显示功能： 显示程序、参数、补偿量，坐标位臵、故障信息等。 自诊断功能： 故障的诊断，查明故障类型及部位。
4、进给速度处理 编程指令给出的刀具移动速度是在各坐标合成方 向上的速度，进给速度处 理要根据合成速度计算 出各坐标方向的分速度。 此外，还要对机床允许的最低速度和最高速度的 限制进行判别处理，以及用软件对进给速度进行 自动加减速处理。
5、插补计算 插补就是通过插补程序在一条已知曲线的起点和 终点之间进行“数据点的密化”工作。
三. CNC系统的工作过程

基本过程： CNC装臵的工作过程是在硬件的支持下，执行软 件的过程。 通过输入设备输入机床加工零件所需的各种数据 信息，经过译码和运算处理（包括刀补、进给速 度处理、插补），将每个坐标轴的移动分量送到 其相应的驱动电路，经过转换、放大，驱动伺服 电动机，带动坐标轴运动，同时进行实时位臵反 馈控制，使每个坐标轴都能精确移动到指令所要 求的位臵。

数控机床习题有答案

数控机床习题有答案

数控机床习题(第一章)1填空题（1）数控机床一般由控制介质、数控系统、伺服系统、机床本体、反馈装置和各种辅助装置组成。

（2）数控机床采用数字控制技术对机床的加工过程进行自动控制的一类机床。

（3）突破传统机床结构的最新一代的数控机床是并联机床。

（4）自适应控制技术的目的是要求在随机变化的加工过程中，通过自动调节加工过程中所测得的工作状态、特性，按照给定的评价指标自动校正自身的工作参数，以达到或接近最佳工作状态。

2选择题（1）一般数控钻、镗床属于（ C ）（A）直线控制数控机床（B）轮廓控制数控机床（C）点位控制数控机床（D）曲面控制数控机床（2）（ D ）是数控系统和机床本体之间的电传动联系环节（A）控制介质（B）数控装置（C）输出装置（D）伺服系统（3）适合于加工形状特别复杂（曲面叶轮）、精度要求较高的零件的数控机床是（ A ）（A）加工中心（B）数控铣床（C）数控车床（D）数控线切割机床（4）闭环控制系统的位置检测装置装在（ D ）（A）传动丝杠上（B）伺服电动机轴上（C）数控装置上（D）机床移动部件上（5）根据控制运动方式的不同，数控机床可分为（B ）（A）开环控制数控机床、闭环控制数控机床和半闭环控制数控机床（B）点位控制数控机床、直线控制数控机床和轮廓控制数控机床（C）经济型数控机床、普及型数控机床和高档型数控机床（D）NC机床和CNC机床3 判断题（1）通常一台数控机床的联动轴数一般会大于或等于可控轴数。

（×）（2）数控机床是通过程序来控制的。

（√）（3）数控机床只用于金属切削类加工。

（×）（4）数控系统是机床实现自动加工的核心，是整个数控机床的灵魂所在。

（√）（5）机床本体是数控机床的机械结构实体，是用于完成各种切割加工的机械部分。

（√）4 简答题（1）简述数控机床的发展趋势。

P91、高速度与高精度化2、多功能化3、智能化4、高的可靠性（2）简述数控机床各基本组成部分的作用。

《数控加工工艺课程设计指导书》课件第4章

《数控加工工艺课程设计指导书》课件第4章

4.2 数控工序的设计
一、数控加工工艺性分析 1．零件图上的尺寸标注 零件图上的尺寸标注应该适应数控加工的特点，在数控
加工零件图上，最好以同一基准标注尺寸或直接给出坐标尺 寸。这种标注方法不仅便于编程，而且有利于设计基准、工 艺基准、测量基准和编程原点的统一。对于图4-2(a)所示的 局部分散标注图样，最好将其标注方法改为如图4-2(b)所示， 这是因为数控机床的定位精度和重复定位精度很高，不会因 累积误差而破坏零件的使用性。
图4-4为分别对应图4-3所示缺陷进行处理后的结果。
图4-4 缺陷处理结果示例
3．零件结构的工艺性 第三章介绍的有关零件结构工艺性的问题，在数控加工 的工艺分析中都应该引起重视。但由于数控加工有其自身的 特点，因而对零件结构的工艺性提出了更高的要求。 (1) 在数控加工中，应尽量少用或不用成形刀具。如图 4-5中的三类槽型，对于普通机床(车床或磨床)加工而言，a 型的工艺性最好，b型次之，c型最差。因为b型和c型槽的刀 具制造困难，切削抗力比较大，刀具磨损后不易重磨。如果 是数控机床加工，则c型工艺性最好，b型次之，a型又最差。 因为a型槽在数控机床上加工时仍要用成形切糟刀切削，不 能充分利用数控加工的走刀特点，b型和c型槽则可用通用的 外圆刀具加工(如图4-6所示)。
图4-5 普通机床上用成形刀具加工沟槽
图4-6 数控机床对不同槽型的加工
(2) 内孔有复杂型面应尽量让普通的刀具一次走刀成形。 一般情况下，车削内孔中的型面比车削外圆和端面上的型面 更加困难。因此，当内孔有复杂型面的设计要求时，更要注 意数控车削的走刀特点，尽量让普通的刀具一次走刀成形。 如图4-7所示，在圆弧上端出口处，由于没有安排一段45° 的斜线而是以圆弧与端面直接相交，导致零件的数控车削工 艺性极差，难以加工。在分析零件结构工艺性时，对某些细 小部位也要注意，否则也有可能给数控加工带来问题。

第4章 数控铣削 外轮廓、凸模的加工

第4章 数控铣削 外轮廓、凸模的加工

一 数控铣削加工工艺设计入门
立式数控铣床
数 控 铣 床 按 主 轴 布 置 分 类
立式数控铣床是数控铣床中最常见的一种，应用 范围最广，主轴轴线垂直于工作台面，以X、Y、Z三 轴联动居多，如下图（a）所示。主运动由主轴完成 ，主轴除完成主运动外，还能沿垂直方向上下移动加 工工件。小型立式数控铣床X、Y、Z三轴的移动一般 由工作台完成，主运动由主轴完成，与普通立式升降 台铣床相似。大型立式数控铣床，由于需要考虑扩大 行程，缩小占地面积和刚性等技术问题，多采用龙门 架移动式，其主轴可以在龙门架的横向与垂直溜板上 运动，而工作台则沿床身作纵向运动，如下图（b） 所示。立式数控铣床可增加数控转盘（分度盘）来实 现四、五轴联动加工，扩大使用功能，如下图（c） 所示。
数控立式铣床、加工中心上铣削零件的加工工艺与编程
• 能力目标：1.会根据零件结构选择数控铣床； • 2.会数控铣削零件图形的数学处理； • 3.会对数控铣削零件图进行数控铣削加工工艺性分 析，包括：分析零件图纸技术要求，检查零件图的 完整性和正确性，分析零件的结构工艺性，分析零 件毛坯的工艺性； • 4.会拟定数控铣削零件的加工工艺路线,包括：选择 数控铣削平面与平面轮廓加工方法,划分加工阶段, 会划分加工工序, 确定加工顺序,确定加工路线； • 5.会根据数控铣削零件加工工艺熟练选用整体式数 控铣削刀具与机夹可转位铣削刀具； • 6.会根据数控铣削常用夹具用途来正确选择夹具和 装夹方案； • 7.会选择合适的切削用量； • 8.会编制数控铣削加工工艺文件。
4坐标联动数控铣床： 机床主轴可以绕X、Y、Z三个坐标 轴和其其中一个轴作数控摆角联动加工
5坐标联动数控铣床： 机床主轴可以绕X、Y、Z三个坐标 轴和其其中两个轴作数控摆角联动加工

第四章_车削加工、车床、车刀

第四章_车削加工、车床、车刀

整体式
焊接式
机夹式
可转位式
图4-4 目前数控车削刀具主要采用机夹可转位刀具。
硬质合金涂层刀片
金属陶瓷 螺纹车刀 切断和切槽 刀片 片 刀片 硬质合金刀片
图4-5
图4-6
图4-7 可转位车刀组成 1.刀片 2.刀垫 3.卡簧 4.杠杆 5.弹簧 6.螺钉 7.刀柄
图4.8 可转位车刀的结构 返回目录
图4-13
• 3）在两顶尖之间顶两头装夹
对于长度尺寸较大或加工工序较多、同轴度要求比较高 且需要调头加工的轴类工件，为保证每次装夹时的装夹精 度，可用两顶尖装夹（如图4-14）。其前顶尖为普通顶尖， 装在主轴孔内，并随主轴一起转动，后顶尖为活顶尖装在 尾架套筒内。两顶尖装夹工件方便，不需找正，装夹精度 高，但必须先在工件两端面钻出中心孔，工件利用中心孔 被顶在前后顶尖之间，通过拨盘和卡箍随主轴一起转动 （如图4-15）。 • 如下图所示： •
• 4) 用卡盘和顶尖一夹一顶装夹 • 用两顶尖装夹工件虽然精度高，但刚性较差。因此，车削 质量较大的工件时要一端用卡盘夹住，另一端用后顶尖支撑 （如图4-16）。 为了防止工件由于切削力的作用而产生轴向 位移，必须在卡盘内装一限位支承（注：限位支承比夹持工件 直径稍小，通常采用圆盘料或隔套）或利用工件的台阶面限位 （如下图所示），这样比较安全，能承受较大的轴向切削力， 且安装刚性好，轴向定位准确，因此应用比较广泛。
定心夹紧 车床夹具
1）弹簧夹头 2）液性塑料夹头
1）弹簧夹头 利用弹性筒夹的弹性变形将工件夹紧。（如图4-20所示） 可实现定心夹紧，定心精度一般可达0.02---0.05mm.
图4-20
2）液性塑料弹性夹头
1—夹具体 2—薄壁套筒

数控机床传动系统设计PPT课件

数控机床传动系统设计PPT课件
第4章 数控机床主传动系统设计
4.1 概述
主传动系统是用来实现机床主运动的传动系统，它应具有一定 的转速(速度)和一定的变速范围，以便采用不同材料的刀具，加工 不同材料、不同尺寸、不同要求的工件，并能方便地实现运动的开 停、变速、换向和制动等。
数控机床主传动系统主要包括电动机、传动系统和主轴部件， 它与普通机床的主传动系统相比在结构上比较简单，这是因为变速 功能全部或大部分由主轴电动机的无级调速采承担，省去了复杂的 齿轮变速机构，有些只有二级或三级齿轮变速系统用以扩大电动机 无极调速的范围。
五、齿轮齿数的确定
齿轮的齿数取决于传动比和径向尺寸要求。在同一变速组中， 若模数相同，且不采用变位齿轮时，则传动副的齿数和相同，若模 数不同，则齿数和S与模数m 成反比。即
S1 m 2 S2 m1
若z1、z2 分别为某传动副的主、被动轮齿数，
z1 z2 S
第4章 数控机床主传动系统设计
五、齿轮齿数的确定
第4章 数控机床主传动系统设计
一、数控机床主传动系统的特点
与普通机床比较，数控机床主传动系统具有下列特点： ➢ 转速高、功率大。 ➢ 变速范围宽，可实现无极调速。 ➢ 具有较高的精度和刚度，传动平稳。 ➢ 具有特有的刀具安装结构。
第4章 数控机床主传动系统设计
二、主传动系统的设计要求
定义：由主轴电机、传动元件和主轴构成的具有运动传动联系的系
第4章 数控机床主传动系统设计
二、变速规律
机床主轴12 级转速是由三个变速传动组(简称变速组或传动组） 串联实现的。这是主传动变速系统的基本形式，称为基型变速系统 ( 或常规变速系统) ，即以单速电动机驱动，由若干变速组串联， 使主轴得到既不重
复又排列均匀(指 单一公比)的等比 数列转速的变速 系统。

数控机床编程与操作教程课件第四章ppt

数控机床编程与操作教程课件第四章ppt

4.1 数控铣床简介
4.1 数控铣床简介
4.1 数控铣床简介
2、数控铣床的主要功能 由于各类铣床配置的数控系统不同，其功能也会不尽相同，其主要功能如下： (1)点位控制功能：点位控制功能主要是针对有位置精度要求的孔的加工。 (2)连续轮廓控制功能：连续轮廓控制功能通过直线和圆弧插补，实现对刀具轨迹的连续轮廓控制，非圆曲 线经过直线和圆弧逼近后加工。 (3)刀具半径补偿功能：刀具半径补偿功能只需按工件实际轮廓编程，不必考虑刀具的实际半径大小，避免 了复杂的刀具中心轨迹计算。 (4)刀具长度补偿功能：刀具长度补偿功能只需补偿刀具在长度方向的尺寸变化，而不必重新编写加工程序。 (5)比例及镜像加工功能:比例功能是将各轴的移动按比例改变坐标值执行。镜像加工功能又称为轴对称加工， 只需编出一部分工件轮廓的程序，其余部分可通过镜像的功能来实现。 (6)固定循环功能和子程序调用功能:对于需要重复出现的刀具运动轨迹，可专门编制出一个程序作为子程序 加工调用，大大简化了编程。对储存于系统中的子程序可用一个指令调出的功能，称为固定循环功能。 (7)坐标旋转功能:坐标旋转功能可将加工程序在加工平面内旋转某一角度。 (8)宏程序功能:宏程序功能采用计算机语言通过对变量赋值、运算，用一个指令代码调用该功能，使程序的 编制更加灵活、方便。
4）一般通过输入不同的零点偏移 数值，可以设定 G54～G59 共 6 个不同 的工件坐标系，在编程及加工过程中可 以通过 G54～G59 指令来对不同的工件 坐标系进行选择调用。
4.3 数控铣削编程基础
9、刀具半径补偿（G40、G41、G42）
（2）指令格式：
G41 G00/G01 X_Y_F_D_；（建立刀具半径左补偿）
G42 G00/G01 X_Y_F_D_；（建立刀具半径右补偿）

数控机床结构与维护 习题及答案 (韩鸿鸾第2版 ) 第3、4章

数控机床结构与维护 习题及答案 (韩鸿鸾第2版 ) 第3、4章

第三章一、填空题1.高速主轴单元的类型有电主轴、气动主轴、水动主轴等。

2.电主轴的润滑方式有油气润滑、喷注润滑、突入滚道式润滑。

3.滚动轴承间隙的调整或预紧，通常是使轴承内、外圈相对轴向移动来实现的。

常用的方法有轴承内圈移动、修磨座圈或隔套和自动预紧三种。

4.数控机床主轴准停装置有机械控制准停和电气控制准停。

5.数控机床主轴电气准停有磁传感器主轴准停、编码器型主轴准停和数控系统控制准停三种形式。

二、选择题（请将正确答案的代号填在空格中）1.高速切削技术与传统的数控机床相比，其根本区别就是高速数控机床的主运动和进给运动都采用了（ C ）,省掉了中间的传动环节。

A.自动补偿技术B.自适应技术C.直驱技术2.电主轴是精密部件，在高速运转情况下，任何（A ）进入主轴轴承，都可能引起振动，甚至使主轴轴承咬死。

A.微尘B.油气C.杂质3,数控车床车螺纹时，利用（A ）作为车刀进刀点和退刀点的控制信号，以保证车削螺纹不会乱扣。

A.同步脉冲B.异步脉冲C.位置开关4. （C）对主轴润滑恒温油箱中的润滑油更换一次，并清洗过滤器。

A.每周B.每月C.每年5.数控机床主轴锥孔的锥度通常为7： 24,之所以采用这种锥度是为了（ C ）。

A.靠摩擦力传递扭矩B.自锁C.定位和便于装卸刀柄D.以上几种情况都是6.在加工中心中，刀具必须装在标准的刀柄中，标准刀柄有（B ）oA.直柄B. 7： 24锥柄C.莫氏锥柄7.加工中心大多采用（A ）完成换刀和拉紧刀柄拉钉。

A.弹簧B.气缸C.液压缸D.连杆机构8.为了保证数控机床能满足不同的工艺要求，并能够获得最正确切削速度，主传动系统的要求是（D ）oA.无级调速B.变速范围宽C.分段无级变速D.变速范围宽且能无级变速9.数控铳床上进行手动换刀时最主要的考前须知是（B ）。

A.对准键槽B.擦干净连接锥柄C.调整好拉钉D.不要拿错刀具10.主轴准停是指主轴能实现（A ）。

A.准确的周向定位B.准确的轴向定位C.精确的时间控制11.数控机床的准停功能主要用于（C ）。

《数控机床》作业参考答案

《数控机床》作业参考答案

《数控机床》作业参考答案（一）第一章数控机床简介一、填空题1、控制介质、数控系统、伺服系统、机床本体、反馈装置2、数字控制3、并联4、自适应控制（AC）二、单选题1、C2、D3、A4、D5、B三、判断题1、×2、√3、×4、√5、√四、简答题1、简述数控机床的发展趋势。

答：（1）高速度与高精度化：为实现这一指标，主要采取以下的措施：①数控系统采用位数、频率更高的微处理器；②采用全数字交流伺服系统，大大提高了系统的定位精度、进给速度；③机床静、动摩擦的非线性补偿技术；④应用高速大功率电主轴；⑤配置高速、功能强的内装式可编程控制器；⑥采用高性能和可靠的新型功能部件—电滚珠丝杠；（2）多功能化：数控机床采用一机多能；数控机床具有前台加工、后台编辑的前后台功能；数控机床除具有通讯口、DNC功能外，还具有网络功能；（3）智能化：数控机床引进自适应控制技术；采用故障自诊断、自修复功能；具有刀具寿命自动检测和自动换刀功能；数控机床引进模式识别技术；（4）高的可靠性：为实现这一指标，主要采取以下的措施：①提高系统的硬件质量；②采用硬件结构模块化、标准化、通用化方式；③增强故障自诊断、自恢复和保护功能。

2、简述数控机床各组成部分的作用。

答：数控机床一般由以下几个部分组成：（1）控制介质：控制介质是将零件加工信息传送到数控装置中去的信息载体，是人与数控机床之间联系的中间媒介物质，反映了数控加工中的全部信息。

常见的控制介质有穿孔纸带、穿孔卡、磁盘、磁带等。

（2）数控系统：数控系统是机床实现自动加工的核心，是整个数控机床的灵魂所在，主要由输入装置、监视器、主控制系统、可编程控制器、各种输入/输出接口等组成。

主控制系统主要由CPU、存储器、控制器等组成，是数控系统的核心，一般称它为数控装置（CNC装置）。

（3）伺服系统：是数控系统和机床本体之间的电传动联系环节，主要由伺服电机、伺服驱动控制器组成。

伺服电机是系统的执行元件，驱动控制系统则是伺服电机的动力源。

数控技术第四章 数控机床编程

数控技术第四章 数控机床编程

２.工件坐标系的建立
１)对于无“回参考点”功能(不具备机床坐标系)的数控机床，必须通过手 动操作将机床的各坐标轴，使坐标轴移动到某一特定的基准位置进行定位 (习惯上称为“对基准”操作)，然后以该点为基准，通过Ｇ９２(或Ｇ５０) 指令进行工件坐标原点的设定，直接建立工件坐。 ２)对于有“回参考点”功能，且已通过“回参考点”建立了机床坐标系 的数控机床，可以采用两种方法进行工件坐标原点的设定：①采用和上述 相同的方法，通过手动操作和Ｇ９２(或Ｇ５０)指令设定原点；②通过面 板操作或利用特殊的坐标原点偏置值输入指令(在FANUC系统中为Ｇ１０)， 设定工件坐标系原点在机床坐标系中的位置，此方法用于Ｇ５４～Ｇ５９ 工件坐标系的原点设定。
图４-２ 进给速度的指定
三、主轴机能
１)S指令是模态的，对于一把刀具通常只需要指令一次。 ２)编程的S指令值可以通过操作面板上的“主轴倍率”开关进行修正，实 际主轴转速可以和编程转速有所不同。 ３)S不允许使用负值，主轴的正、反转由辅助机能指令M０３／M０４进 行控制。 ４)在大部分数控铣、镗床，加工中心上，刀具的切削速度一般不可以进 行直接指定，它需要通过指令主轴(刀具)的转速进行。 ５)在数控车床上，可以通过“线速度恒定”控制功能，利用S指令来直接 指定刀具的切削速度，详见后述。
一、程序与编程
为了使数控机床能根据零件加工的要求进行动 作，必须将这些要求以机床数控系统能识别的 指令形式告知数控系统。这种数控系统可以识 别的指令称为程序，制作程序的过程称为编程。
数控机床常见的编程方法有手工编程和自 动编程两种。
二、程序字与输入格式
１)程序字是组成数控加工程序的最基本单位，一般来说，单独的地址或 数字都不允许在程序中使用。 ２)程序字必须是字母(或字符)后缀数字，先后次序不可以颠倒。 ３)对于不同的数控系统，或同一系统的不同地址，程序字都有规定的格 式和要求，这一程序字的格式称为数控系统的输入格式。

章4 往复运动结构设计

章4 往复运动结构设计

将凸轮机构从动构件 解除导向限制，自由 端用活动铰链连接固 定，从动件可实现往 复摆动，如图4-8所示。
图4-9所示的凸轮 机构属于一类特殊 的凸轮机构，称为 圆柱分度凸轮机 构，其输出为间歇 转动，运动准确、 可靠，可实现高速 、精确分度定位。
利用凸轮机构可由简单的转动、移动获得复杂的往复移动、往 复摆动和间歇运动，从动构件的运动规律取决于凸轮曲线形式。 凸轮的应用很广，以下列举几个实例。
图4-12为自动 车床刀架进给 的机械控制机 构。
图4-13为包装 机上纸盒折叠 成形机构应用 凸轮的例子。
图4-14、图415为另外两个 凸轮在机械设 备上的应用实 例。
二、连杆机构
往复运动的常用连杆机构主要有曲柄滑块机构、曲柄摇块机构 和曲柄摇杆机构，分别可实现往复直线运动和摆动。
如图4-16所示，曲柄滑块机构将来自曲柄1的连续转动转换为滑块3的直线往复运动。反过 来，若滑块3作为原动件，曲柄滑块机构可用于将直线移动转化为曲柄1的转动。
图4-37为一种采用槽 轮机构的重型回转台。 动力由驱动轴1经蜗杆 5同时传递给蜗轮2及 15，两蜗轮分别带动 驱动臂14与凸轮3，凸 轮3经过滚子4控制定 位锁栓6，当6脱开工 作台时，驱动臂带动 驱动销13使槽轮分度 经齿轮传动工作台转 位。
图4-38为录音磁带盒自动包装机中使用的内槽轮步进输送机构。动力传给曲柄5，带动内槽 轮4，经齿轮3使回转盘2作间歇回转。
专业资料第四章往复间歇运动机构设计41概述42往复运动机构43间歇运动机构专业资料41概述一往复运动机构往复运动从形式上有往复直线运动往复摆动往复曲线运动和ተ መጻሕፍቲ ባይዱ歇运动机构设计
4.1概述 4.2往复运动机构 4.3间歇运动机构
4.1、概述

第4章 数控机床常用电机的控制与调速简介

第4章 数控机床常用电机的控制与调速简介

3、电器的触头系统和灭弧装置
（1）电器的触头系统
在工作过程中可以分开与闭合的电接触称为可分合接触，又称为 触头，触头是成对的，一为动触头，一为静触头。触头有时又包含 主触头、副触头和弧触头。
触头的作用是接通或分断电路，因此要求触头要具有良好的接触 性能，电流容量较小的电器（如接触器、继电器）常采用银质材料 作触头，这是因为银的氧化膜电阻率与纯银相似，可以避免表面氧 化膜电阻率增加而造成接触不良。
④窄缝灭弧法 这种灭弧方法是利用灭弧罩的窄缝来实现的。灭弧罩内有一条纵缝，缝的 下部宽些上部窄些。当触头断开时，电弧在电动力的作用下进入缝内，窄缝可将电弧弧柱 直径压缩，使电弧同缝壁紧密接触，加强冷却和去游离作用，使电弧熄灭加快。
⑤金属栅片灭弧法 利用栅片对电弧的吸引作用及磁吹线圈的作用将电弧引入栅片中， 栅片将电弧分割成许多串联的短弧。这样每两片灭弧栅片可以看作一对电极，使整个灭弧 栅的绝缘强度大大加强。而每个栅片间的电压不足以达到电弧燃烧电压，同时吸收电弧热
触头的结构有桥式和指式两类。点接触的桥式触头，面接触的桥式 触头。两个触头串于同一电路中，电路的接通与断开由两个触点共 同完成，点接触形式适用于电流不强，且触头压力小的场合；面接 触形式适用于电流较强的场合。指形触头，其接触区为一直线，触 头接通或分断时产生滚动摩擦，以利于去掉氧化膜，故其触头可以 用紫铜制造，特别适合于触头分合次数多、电流大的场合。
（2)低压控制电器 主要用于电气传动系统中。对这类电器的要求 是有相应的转换能力，操作频率高，电寿命和机械寿命长，工作可 靠。如：接触器、继电器、主令电器等。
2、电磁式电器
电磁式电器在低压电器中占有十分重要的地位，在电气控制系统 中应用最为普遍。如接触器、自动空气开关、电磁式继电器。但它 们的工作原理基本上相同。就结构而言主要有电磁机构和执行机构 所组成，电磁机构按其电源种类可分为交流和直流两种，执行机构 则可分为触头系统和灭弧装置两部分。

《数控机床故障诊断与维修》第四章主轴驱动系统故障诊断与维修

《数控机床故障诊断与维修》第四章主轴驱动系统故障诊断与维修
项目一 变频器报警故障诊断与维修 项目二 FANUC主轴系统故障诊断与维修 项目三 SIEMENS主轴系统故障诊断与维修
项目描述
随着SPWM变频调速系统的发展，部分数控机床主轴驱动采用 通用变频器控制。所谓“通用”包含着两方面的含义：一是可以和 通用的笼型异步电动机配套应用；二是具有多种可供选择的功能， 可应用于各种不同性质的负载。变频器故障是常见的数控机床主轴 系统故障之一。
任务二 变频器故障诊断与维修
知识链接
（1）安川变频器的常见故障。 （2）主轴通用变频器常见报警及故障处理。
任务二 变频器故障诊断与维修
一、安川变频器控制的主轴在换刀时出现旋转
1.故障分析
任务实施
（1）通过查询安川变频器对输入信号的干扰资料，初步确认故障 原因与线路有关。 （2）再次检查机床的主轴驱动器、刀架控制的原理图与实际接线， 可以判定在线路连接、控制上两者相互独立，不存在相互影响。 （3）进一步检查变频器的输入模拟量，屏蔽电缆布线与屏蔽线连接， 发现该电缆的布线位置与屏蔽线均不合理。
本项目包括FANUC主轴系统的连线、主轴驱动单元参数设置、 FANUC α系列主轴的常见故障诊断方法和FANUC直流主轴驱动系统 常见故障诊断及处理。
项目描述
通过本项目的学习，学生应达到相应的能力目标，包括能够根 据电气原理图连接FANUC α主轴驱动系统；能够设定驱动单元参数 ；能够诊断常见的FANUC α主轴系统故障，并作相应处理；能够诊 断常见的FANUC直流主轴系统故障，并作相应处理。
2.故障处理
（1）切断驱动器电源，将设定端S1置“TEST”。 （2）接通驱动器电源。 （3）按组合键【MODE】、【UP】、【DOWN】和【DATASET】。 （4）当显示器由全暗变为“FFFFF”后，松开全部键, 并保持1 s以上。 （5）按组合键【MODE】和【UP】，使参数显示“FC-22”。 （6）按软键【DATASET】1 s以上，显示器显示“GOOD”，标准参数写入完成。 （7）切断驱动器电源，将S1（SH）重新置“DRIVE”。
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¡ 4.2.1 刀库的类型 ¡ 刀库的功能是储存加工工序所需要的各种刀具，并按程序指
令把将要用的刀具准确地送到换刀位置，并接受从主轴送来 的已用刀具。刀库的储存量一般在8~64把范围内，多的可 达100~200把。 ¡ 1. 鼓（盘）式刀库 ¡ 在盘式刀库结构中，刀具可以沿主轴轴向、径向、斜向安放， 刀具轴向安装的结构最为紧凑。但为了换刀时刀具与主轴同 向，有的刀库中的刀具需在换刀位置作900翻转。
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数控机床机械结构第4章
4.1 ATC刀具自动换刀装置
¡ 2. 任选刀具 ¡ 这种方法根据程序指令的要求任意选择所需要的刀具，刀具
在刀库中不必按照工件的加工顺序排列，可以任意存放。每 把刀具都编上代码，自动换刀时，刀库旋转，每间刀具都经 过“刀具识别装置”接受识别。当某把刀具的代码与数控指 令的代码相符合时，该把刀具被选中，刀库将刀具送到换刀 位置，等待机械手来抓取。任意选择刀具法的优点是刀库中 刀具的排列顺序与工件加工顺序无关，相同的刀甚至可重复 使用。因此，刀具数量比顺序选刀的刀具可以少一些，刀库 也相应的小一些。
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数控机床机械结构第4章
4.2 刀库
¡ （2）非固定型格子盒式刀库 ¡ 可换主轴箱的加工中心刀库由多个刀匣组成，可直线运动，
刀匣可以从刀库中垂直提出。
¡ 4.2.2 刀库的容量
¡ 刀库的容量首先要考虑加工工艺的分析的需要。一般情况下， 并不是刀库中的刀具越多越好，太大的容量会增加刀库的尺 寸和占地面积，使选刀过程时间增长。例如，立式加工中心 的主要工艺为钻、铣。
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数控机床机械结构第4章
4.2 刀库
¡ 在恨库容量较大时，为在存取方便的同时保持结构紧凑，可 采取弹仓式结构，目前大量的刀库安装在机床立柱的顶面或 侧面。在刀库容量较大时，也有安装在单独的地基上，以隔 离刀库转动造成的振动。
¡ 盘式刀库的刀具轴线与鼓轴线平等刀具环行排列，分径向、 轴向两种取刀方式，其刀座结构不同。这种鼓式刀库结构简 单应用较多，适用于刀库容量较小的情况。为增加刀库空间 利用率，可采用双环或多环排列刀具的形式。但鼓直径增大， 转动惯量就增加，选刀时间也较长。如图4-6（a）、（b） 所示为鼓式刀库。
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4.2 刀库
¡ 刀库是自动换刀装置的主要部件，其容量、布局以及具体结 构对数控机床的设计有很大的影响。刀库中的刀具的定位机 构是用来保证要倒换的每一把刀具或刀套都能准确地停在换 刀位置上。采用电动机或液压系统为刀库转动提供动力。根 据刀库所需要的容量和取刀的方式，可以将刀库设计成多种 形式。
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数控机床机械结构第4章
4.2 刀库
¡ 同时液压缸12前腔的高压油通定位V形 块14使圆盘13定位，以便换刀装置换刀。这种方法，装置 比较简单，总体布局比较紧凑，但圆盘直径较大，转动惯量 大，且由于刀库离主轴较远，因此，要采用中间援装置来换 刀。
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数控机床机械结构第4章
4.2 刀库
¡ 统计了15000种工件，按成组技术分析，各种加工刀具所必需 的刀具数的结果是：4把刀的容量就可以完成95%左右的铣削 工艺，10把孔加工刀具可完成70%的钻削工艺，因此，14把刀 的容量就可完成70~以上的工件钻削工艺。如果从完成工件的 全部加工所需的刀具数目统计，所得结果是80%的工件完成全 部加工任务所需的刀具数在40种以下，所以一般的中小型立 式加工中心配14~30把刀具的刀库就能够满足70%~95%的工件 加工需要。
数控机床机械结构第4章
2020/11/21
数控机床机械结构第4章
4.1 ATC刀具自动换刀装置
¡ 4.1 ATC刀具自动换刀装置的基本要求
¡ 为完成对工件的多工序加工而设置的存储及更换刀具的装置 称为自动换刀装置。自动换刀装置应当满足的基本要求为： ①刀具换刀时间短且换刀可靠
¡ ②刀具重复定位精度高 ¡ ③足够的刀具储存量 ¡ ④刀库占地面积小
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数控机床机械结构第4章
4.1 ATC刀具自动换刀装置
¡ 4.1.2刀具的选择方式
¡ 按数控装置的刀具选择指令，从刀库中将所需要的刀具转换 到取刀位置，称为自动选刀。在刀库中，选择刀具通常采用 两种方法。
¡ 1. 顺序选刀 ¡ 在加工之前，将加工零件所需刀具按照工艺要求集资插入刀
库的刀套中，顺序不能不差错，加工时按顺序调刀称为顺序 选刀。加工不同的工件时必须重新调整刀库中的刀具顺序， 因而操作十分繁琐，而且加工同一工件中各工序的刀具不能 重复使用。这样就会增加刀具的数量，而且由于刀具的尺寸 误差也容易造成加工精度的不稳定。其优点是刀库的驱动和 控制都比较简单。因此这种方式适合加工指较大、工件品种 数量较少的中小型自动换刀数按机床。
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数控机床机械结构第4章
4.2 刀库
¡ 2. 链式刀库 ¡ 如图4-7所示为链式刀库，通常刀具容量比盘式的要大，结
构也比较灵活和紧凑，常为轴向换刀。链环可根据机床的布 局配置成各种形状，也可将换刀位置刀座突出以利于换刀。 另外还可以采用加长链带方式加大刀库的容量，也可采用链 带折叠加绕的方式提高空间利用率，在要求刀具容量很大时 还可以采用多条链带结构。 ¡ 3. 格子盒式刀库 ¡ （1）固定型格子盒式刀库 ¡ 刀具分几排直线排列，由纵横向移动的取刀机械手完成选刀 运动，将选取的刀具送到固定的换刀位置刀座上，由换刀机 械手交换刀具。由于刀具排列密集，空间利用率高，刀库容 量大。
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4.2 刀库
¡ 4.2.3 刀库结构
¡ 1. 圆盘式刀库的结构 ¡ 如图4-9（a）、（b）所示为圆盘式刀库的结构图，可容纳40
把刀具，如图4-9（a）为刀库的驱动装置，由液压马达驱动， 通过蜗杆4蜗轮5、端齿离合器2和3带动与圆盘13相连的轴1转 动。如图4-9（b）所示，圆盘13上均匀分布40个刀座9，其外 侧边缘上有相应的40个刀座编码板8。在刀库的下方装有固定 不动的刀座号读取装置7。当圆盘13转动时，刀座号板8依次 经过刀座号读取装置，并读出各刀座的编号，与输入指令相 比较，当找到所要求的刀座号时，即发出信号，液压缸6右腔 进入高压油，使端齿离合器2和3脱开，使圆盘13处于浮动状 态。