数控机床变频调速主轴和伺服主轴的工作原理

数控机床的工作原理数控机床是一种通过数字化程序控制工作过程的自动化机床，它的工作原理是通过计算机控制系统，实现对机床各轴运动、加工工艺参数和辅助功能的精确控制，从而完成工件的加工加工。

数控机床的工作原理主要包括数控系统、执行机构、传感器和工作台四个方面。

首先，数控系统是数控机床的核心，它由数控装置和输入设备组成。

数控装置是数控机床的"大脑"，它接收输入的加工程序和指令，经过处理后输出控制信号，控制执行机构实现各轴的运动。

输入设备通常是键盘、鼠标或者其他输入设备，用于输入加工程序、工艺参数等信息。

其次，执行机构是数控机床的关键部件，它包括主轴驱动装置、进给装置和辅助装置。

主轴驱动装置用于驱动主轴进行旋转运动，实现对工件的加工；进给装置用于控制工件在加工过程中的进给运动，包括直线进给和旋转进给；辅助装置用于实现机床的各种辅助功能，如换刀、冷却、润滑等。

第三，传感器是数控机床的感知器件，它用于感知机床各轴的位置、速度、加速度等信息，并将这些信息反馈给数控系统，以实现对机床各轴的闭环控制。

常见的传感器包括位置传感器、速度传感器、加速度传感器等。

最后，工作台是数控机床的加工平台，用于固定工件并进行加工。

工作台通常具有多轴自由度，可以实现对工件的多方向加工。

数控系统通过控制执行机构，使工作台按照预先设定的加工程序和路径进行运动，从而实现对工件的精确加工。

总的来说，数控机床的工作原理是通过数控系统控制执行机构，实现对工作台和刀具的精确控制，从而实现对工件的精确加工。

数控机床具有高精度、高效率、灵活性强等优点，已经成为现代制造业中不可或缺的重要设备。

随着科技的不断发展，数控机床的工作原理也在不断完善和创新，将为制造业的发展带来更多的机遇和挑战。

数控机床各个组成部分的工作原理及结构第一节输入装置输入装置是整个数控系统的初始工作机构,它将准确可靠的接收信息介质上所记录的“工程语言"、运算及操作指令等原始数据，转为数控装置能处理的信息，并同时输送给数控装置。

输入信息的方式分手动输入和自动输入。

手动输入简单、方便但输入速度慢容易出错。

现代数控机床普遍采用自动输入,其输入形式有光电阅读机、磁带阅读机及磁盘驱动器以及无带自动输入方式.其它输入方式：1。

无带自动输入方式在高档数控机床上，设置有自动编程系统和动态模拟显示器(CRT).将这些设备通过计算机接口与机床的数控系统相连接，自动编程所编制的加工程序即可直接在机床上调用,无需经制控制介质后再另行输入。

2。

触针接触式阅读机输入方式又称为程控机头或电报机头,结构简单，阅读速度较慢,但输入可靠、价格低廉故在部分线切割机床加工中仍在用。

3。

磁带、磁盘输入方式磁带输入方式进行信息输入，其信息介质为“录音"磁带,只不过录制的不是声音，而是各种数据。

加工程序等数据信息一方面由微机内的磁盘驱动器“写入”磁盘上进行储存，另外也由磁盘驱动器进行阅读并通过微机接口输入到机床数控装置中去。

第二节数控装置数控装置是数控机床的核心,数控机床几乎所有的控制功能（进给坐标位置与速度，主轴、刀具、冷却及机床强电等多种辅助功能）都由它控制实现。

因此数控装置的发展，在很大程度上代表了数控机床的发展方向。

数控装置的作用是接收加工程序等送来的各种信息，并经处理分配后，向驱动机构发出执行的命令,在执行过程中，其驱动、检测等机构同时将有关信息反馈给数控装置，经处理后,发出新的命令。

一、数控装置的组成1、数字控制的信息1)几何信息——是指通过被加工零件的图样所获得的几何轮廓的信息。

这些信息由数控装置处理后，变为控制各进给轴的指令脉冲,最终形成刀具的移动轨迹。

几何信息的指令，由准备功能G具体规定。

2）工艺信息———通过工艺处理后所获得的各种信息。

第七章 数控机床的伺服系统
但直流电机有电刷，限制了转速的提高，而且结构复杂， 价格也高。进入80年代后，由于交流电机调速技术的突破，交 流伺服驱动系统进入电气传动调速控制的各个领域。交流伺服 电机，转子惯量比直流电机小，动态响应好。而且容易维修， 制造简单，适合于在较恶劣环境中使用，易于向大容量、高速 度方向发展，其性能更加优异，已达到或超过直流伺服系统， 交流伺服电机已在数控机床中得到广泛应用。
第七章 数控机床的伺服系统
进给伺服系统的作用：接受数控装臵发出的进给速度和位 移指令信号，由伺服驱动装臵作一定的转换和放大后，经伺服 电机（直流、交流伺服电机、功率步进电机等）和机械传动机 构，驱动机床的工作台等执行部件实现工作进给或快速运动。 数控机床的进给伺服系统能根据指令信号精确地控制执行 部件的运动速度与位臵，以及几个执行部件按一定规律运动所 合成的运动轨迹。如果把数控装臵比作数控机床的“大脑”， 是发布“命令”的指挥机构，那么伺服系统就是数控机床的 “四肢”，是执行“命令”的机构，它是一个不折不扣的跟随 者。
第七章 数控机床的伺服系统
二、步进电机工作原理
步进电机伺服系统是典型的开环控制系统，在此系统中， 步进电机受驱动线路控制，将进给脉冲序列转换成为具有一 定方向、大小和速度的机械转角位移，并通过齿轮和丝杠带 动工作台移动。进给脉冲的频率代表了驱动速度，脉冲的数 量代表了位移量，而运动方向是由步进电机的各相通电顺序 来决定，并且保持电机各相通电状态就能使电机自锁。但由 于该系统没有反馈检测环节，其精度主要由步进电机来决定， 速度也受到步进电机性能的限制。
第七章 数控机床的伺服系统
直线电动机的实质是把旋转电动机沿径向剖开，然后拉直 演变而成，利用电磁作用原理，将电能直接转换成直线运动动 能的一种推力装臵，是一种较为理想的驱动装臵。在机床进给 系统中，采用直线电动机直接驱动与旋转电动机的最大区别是 取消了从电动机到工作台之间的机械传动环节，把机床进给传 动链的长度缩短为零。正由于这种传动方式，带来了旋转电动 机驱动方式无法达到的性能指标和优点。由于直线电动机在机 床中的应用目前还处于初级阶段，还有待进一步研究和改进。 随着各相关配套技术的发展和直线电动机制造工艺的完善，相 信用直线电动机作进给驱动的机床会得到广泛应用。

数控机床的组成及基本工作原理数控机床是一种利用数字编程控制工作的机床。

它由三个基本部分组成：机械系统、传动系统和控制系统。

下面将详细介绍数控机床的组成和基本工作原理。

一、机械系统机械系统是数控机床的基础，它由床身、主轴箱、伺服系统等组成。

1.床身：床身是数控机床的基础，主要承载着机床其他部件。

床身通常由铸铁或钢板焊接而成，具有较高的强度和刚性，以保证机床的稳定性。

2.主轴箱：主轴箱包含了主轴系统和进给系统，主轴通过驱动系统将切削工具与工件连接，实现切削加工。

进给系统控制工件在X、Y、Z三个方向上的运动，使切削工具能沿指定路线精确地切削工件。

3.伺服系统：伺服系统负责控制切削工具和工件的相对运动。

它由伺服电机、伺服控制系统、逆变器和编码器等组成。

伺服电机通过接受数控系统发送的控制信号，精确控制机床的位置和速度，从而实现精确的切削加工。

二、传动系统传动系统负责传递电能和运动，将数控机床的控制信号传递给各个运动部件。

主要由电源、变频器、伺服电机、传感器等组成。

1.电源：电源为数控机床提供所需的电能。

通常使用三相交流电源。

2.变频器：变频器将交流电源转换为直流电源，以满足数控机床的要求。

3.伺服电机：伺服电机是数控机床的关键部件，它负责实现机床的精准运动。

伺服电机通常由电动机、编码器和速度控制器组成。

4.传感器：传感器用于检测机床各个部件的状态，将检测到的信号转换为电信号，反馈给数控系统。

三、控制系统控制系统是数控机床的大脑，它由数控装置、软件系统、输入输出设备等组成。

1.数控装置：数控装置是数控机床的核心，主要负责数控程序的编写和生成。

它接收操作员输入的加工参数和控制命令，经过处理之后发送给伺服系统。

3.输入输出设备：输入输出设备用于与数控装置进行交互。

常用的输入设备有键盘、鼠标和触摸屏；输出设备有显示器、打印机和数控机床本身。

基本工作原理：1.数控编程：操作员使用数控装置进行编程，编写出所需的加工程序。

数控机床组成、工作原理以及特点姓名：赵凯学号：090203126摘要世界制造业转移，中国正在逐步成为世界加工厂。

美国、德国、韩国等国家已经进入工业化发展的高技术密集时代与微电子时代，钢铁、机械、化工等重工业正逐渐向发展中国家转移。

我国目前经济发展已经过了发展初期，正处于重化工业发展中期。

未来10年将是中国机械行业发展最佳时期。

美国、德国的重化工业发展期延续了18年以上，美国、德国、韩国四国重化工业发展期平均延续了12年，我们估计中国的重化工业发展期将至少延续10年，直到2015年。

因此，在未来10年中，随着中国重化工业进程的推进，中国企业规模、产品技术、质量等都将得到大幅提升，国产机械产品国际竞争力增强，逐步替代进口，并加速出口。

目前，机械行业中部分子行业如船舶、铁路、集装箱及集装箱起重机制造等已经受益于国际间的产业转移，并将持续受益；电站设备、工程机械、床等将受益于产业转移，加快出口进程。

本文主要讨论的是数控机床的组成、分类、发展趋势以及实际应用等。

关键词 : 发展趋势、分类、组成、原理、特点、应用。

The composition of the CNC machine tools, operating principles and characteristics AbstractThe transfer of world manufacturing, China is gradually becoming the world's factory. The United States, Germany, South Korea and other countries have entered the high-tech intensive industrial development era microelectronics era, iron and steel, machinery, chemicals, and other heavy industry is gradually transferred to developing countries. China's economic development has been an early stage of development, is in the middle of a heavy chemical industry development.The next 10 years will be the best period for the development of China's machinery industry. The United States, Germany, heavy chemical industry development period continues for more than 18 years, the four countries of the United States, Germany, South Korea, the heavy chemical industry average development period lasted 12 years, we estimate that the period of development of heavy and chemical industries in China will continue through at least 10 years, until 2015 . Therefore, in the next 10 years, with the process of promoting heavy and chemical industries in China, the Chinese enterprise scale, product technology, quality and so on will be significantly improved, enhanced international competitiveness of the domestic machinery products gradually replace imports and exports accelerated. Currently, the the the central machinery industry molecules industry such as ship, rail, container and container crane manufacturer has benefited from international industrial transfer, and will continue to benefit; power plant equipment, construction machinery, the bed will benefit from the transfer of industries to speed up the export process. This paper mainly discusses the composition of CNC machine tools, development trends, and practical applications.Keywords: trends, classification, composition, characteristics, application.一、数控机床的产生在机械制造工业中并不是所有的产品零件都具有很大的批量，单件与小批量生产的零件（批量在10～100件）约占机械加工总量的80%以上。

• 工作在速度模式下，提供位 置模式切换接口。
3.驱动装置及电动机运行状态控制
5.4主轴驱动装置的接口和选型
主轴驱动装置的接口与进给驱动装置接口区别
进给驱动装置 • 对位置控制的精度的要求高； 动态特性、高速特性差 • 有绝对式编码器接口，甚至 第二编码器接口，通过驱动 器直接实现全闭环控制； 主轴驱动装置 • 对位置控制的精度的要求并 不高，对反馈装置要求不高， 动态特性、高速特性好。 • 一般不具备绝对式编码器接 口和第二编码器接口提供单 极性模拟电压信号；
5.3数控机床变频调速主轴和伺服主轴工作原理
三、系统工作原理 1.感应式主轴电动机 特点：由变频器实施控制，可实现开环和闭环控制； 2.永磁式伺服电动机 特点：由变频逆变器实现速度环的矢量控制，动态响 应特性好，但其恒功率调速范围较小。 为了更好的主轴特性，采用矢量控制技术的同时， 现有数控机床采用感应电动机。
5.3.3感应电动机的矢量控制
一、交、直流电动机的比较
直流电动机： 励磁磁场（定了）与电枢（转子）电流相对独立，电磁 转矩两都成正比。 主磁声与电枢磁场在空间上相互垂直。 调节主磁场（励磁电流）或电枢磁场（电枢电流）进行 调速 交流电动机： 励磁电流与转子电流相互联系。励磁电流磁场与转子磁 场互成一定夹角（功率因数角）。 不能通过调整励磁电流的方法实现调速


1.输入电源
5.4主轴驱动装置的接口和选型
主轴驱动装置的接口与进给驱动装置接口区别
进给驱动装置

主轴驱动装置

电动机主要用于位置 控制； 一般具备和采用脉冲 信号控制电动机的转 速和方向，不提供单 独的开关量接口控制 电动机方向
电动机主要用于速度控 制； 一般具备和采用模拟电 压控制电动机的转速， 开关量控制方向，不 供脉冲指令接口

数控机床的工作原理、组成及主要性能指标数控机床的工作原理、组成及主要性能指标数控机床的基本操作（以BEIJING—FANUC0i 数控系统为例）数控机床的工作原理数控机床是用数字信息进行控制的机床。

凡是用代码化的数字信息将刀具移动轨迹信息记录在程序介质上，然后送人数控系统经过译码和运算，控制机床刀具与工件的相对运动，加工出所需工件的一类机床即为数控机床。

数控加工的基本过程。

在数控机床加工工件前，要分析零件图，拟定零件加工工艺方案，明确加工工艺参数，然后按编程规则编制数控加工程序。

当加工零件的几何信息和工艺信息转换为数字化信息后，可以用不同方法输入到机床的数控系统中，经检查无误即可启动机床，运行数控加工程序数控装置自动完成数控加工程序发出的各种控制指令。

如果不出现故障，直到加工程序运行结束，零件加工完毕为止。

数控加工的控制过程与计算机控制打印机的打印过程，特别是与计算机控制绘图机的绘图过程非常相似。

数字控制是相对于模拟控制而言的。

数字控制系统或计算机数字控制系统用字长来表示不同精度信息，可进行复杂的算术运算、逻辑运算和信息处理，通过改变软件（而非电路或机械机构）实现信息处理方式和过程的转换，具有很好的柔性功能。

cNc系统方便、可靠、精度高，广泛应用于机械运动的轨迹、检测和辅助运动控制等各方面，其中，轨迹控制是机床和工业机器人的主要控制内容。

数控机床的组成数控机床一般由输人输出设备、数控装置（cNc）伺服单元、驱动装置（或称执行机构）、可编程控制器（眦）及电气控制装置、辅助装置、机床本体及测量装置组成。

（1）输入和输出装置。

是机床数控系统和操作人员进行信息交流、实现人机对话的交互设备。

输人装置的作用是将程序载体上的数控代码变成相应的电脉冲信号，传送并存人数控装置内。

目前，数控机床的输入装置有键盘、磁盘驱动器、光电阅读机等，其相应的程序载体为磁盘、穿孔纸带。

输出装置是显示器，有CRT显示器或彩色液晶显示器两种。

50 60
50 00
QQ:410080075
2013-7-12
华中数控 25
矢量控制 选择 输出频率 上下限设 置 跳频设置
A44
选择变频器的控制方式
0
A61 A62 A63 A65 A67 A64 A66 A68 A82
变频器输出频率的上、下限幅值。
0.0 0.0
0.0 变频器在运转时有时会出现共振现象，可以通 0.0 过参数设置直接跳过引起共振的频率段，变频 器在启动或运转时可以直接跳过所设置的频率。 0.0 设置调频时的频带宽度，此参数值可以设定跳 频时的上下频率范围，与调频设置有相对应的 关系，比如将A63设置为20Hz，将A64设置为 5Hz，则变频器在15-25Hz的时候进行跳跃。 选择电机的额定电压，要根据电机的额定电压 进行设置，另外此项功能还具有稳压的功能， 可以在变频器电源电压出现较大波动时，保持 输出电压不变。
QQ:410080075
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华中数控 24
频率来源 设定；
A01
通过此参数可以指定变频器的频率来源，
01 、 00 02 01 02
A02 运行指令 来源设定：
基频设定
最大频率 设定 转矩提升 模式选择
A03
A04 A41
变频器进行输出频率时的指令来源，通过此 参数，可以选择变频器启动和停止的指令来 源，一般情况有两种情况，一种是外部的指 令来源，也就是可以通过多功能输入端子控 制变频器的启动和停止，一种是通过变频器 的操作面板来控制变频器的启动和停止。 设置电机的运行基频 允许变频器输出的最大频率 选择变频器的转矩提升模式选择
QQ:410080075
2013-7-12
3

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。

数控机床的基本组成与工作原理数控机床是一种通过计算机控制的自动化机械设备，它在现代制造业中起着至关重要的作用。

本文将介绍数控机床的基本组成和工作原理。

一、数控机床的基本组成1. 主机部分：数控机床的主机部分由机床本体、主轴和伺服系统组成。

机床本体是数控机床的主体结构，包括床身、工作台、滑枕等。

主轴是机床用来转动刀具或工件的主要部件。

伺服系统则负责控制主轴和工作台的运动。

2. 数控系统：数控机床的核心部分是数控系统，它由硬件和软件两部分组成。

硬件包括数控装置、输入输出设备和传感器等，而软件则是指数控程序和数控编程软件。

数控系统负责接收和处理指令，控制机床的运动。

3. 刀具系统：数控机床的刀具系统包括刀具、刀柄和刀库等。

刀具是用来加工工件的工具，刀柄则负责固定刀具。

刀库是用来存放刀具的地方，可以根据需要自动更换刀具。

4. 辅助设备：数控机床还需要一些辅助设备来完成加工任务。

常见的辅助设备有冷却液系统、夹具和自动送料装置等。

冷却液系统用来冷却刀具和工件，夹具用来固定工件，而自动送料装置则负责将工件送入机床。

二、数控机床的工作原理数控机床的工作原理可以简单概括为以下几个步骤：1. 编写数控程序：操作人员首先需要编写数控程序，该程序包含了加工工件所需的各种指令和参数。

数控程序可以通过专门的数控编程软件编写，然后通过输入设备输入到数控系统中。

2. 加工准备：在开始加工之前，操作人员需要进行加工准备工作。

这包括选择合适的刀具和夹具，调整机床的工作台和主轴位置，以及设置好冷却液系统和自动送料装置等。

3. 启动数控系统：当加工准备完成后，操作人员可以启动数控系统。

数控系统将根据编写的数控程序，控制机床的运动。

它会发送指令给伺服系统，控制主轴和工作台的运动，同时监测加工过程中的各种参数。

4. 加工工件：一旦数控系统启动，机床就会开始自动加工工件。

数控系统会根据编写的数控程序，控制刀具的进给速度、切削深度和切削速度等。

数控机床的工作原理及工作过程数控机床是一种通过计算机数控系统控制工作过程的机床。

它能够自动执行各种加工操作，具有高精度、高效率和灵活性等优点。

下面将详细介绍数控机床的工作原理及工作过程。

一、工作原理数控机床的工作原理主要包括数控系统、伺服系统、传动系统和执行系统。

1. 数控系统：数控系统是数控机床的核心部件，它由硬件和软件两部分组成。

硬件包括主机、数控装置和输入输出设备等，软件包括数控程序和参数等。

数控系统通过计算机控制，将加工图纸转化为数控程序，并通过数控装置将程序传输给机床进行加工操作。

2. 伺服系统：伺服系统是数控机床的动力系统，它由伺服电机、传感器和伺服控制器等组成。

伺服电机通过传感器检测位置和速度等信息，并将信号传输给伺服控制器，控制电机的转动。

伺服系统能够实现高精度的位置控制，确保机床的精确加工。

3. 传动系统：传动系统是数控机床的动力传输系统，它由主轴、伺服电机和传动装置等组成。

主轴通过伺服电机驱动，将切削刀具转动起来，完成加工操作。

传动装置包括齿轮、皮带和螺杆等，能够将电机的转动传递给切削刀具。

4. 执行系统：执行系统是数控机床的执行部件，它包括工作台、刀库和切削刀具等。

工作台能够实现工件的定位和夹紧，确保加工的准确性。

刀库可以存放多种切削刀具，根据加工要求自动选择合适的刀具进行加工。

二、工作过程数控机床的工作过程主要包括工件加工准备、数控程序编制、机床调试和加工操作等步骤。

1. 工件加工准备：在进行数控机床加工之前，需要进行工件的准备工作。

包括选择合适的工件材料、制定工件加工方案、制定数控程序和准备切削刀具等。

2. 数控程序编制：根据工件的加工要求，使用专门的数控编程软件编写数控程序。

数控程序包括加工路径、加工速度和切削参数等信息。

编写好的数控程序通过输入输出设备传输给数控机床。

3. 机床调试：在进行正式加工之前，需要对数控机床进行调试。

主要包括安装切削刀具、调整工作台位置和设置切削参数等。

主轴的工作原理
主轴的工作原理是通过电机驱动，使其旋转起来。

主轴通常由一个电机和一个附着在电机上的主轴头组成。

电机通过与主轴头连接的轴承来实现旋转。

当电机启动时，它会提供足够的动力来驱动主轴头的旋转。

在旋转过程中，主轴接收来自其他零件的输入或输出。

这些零件可以是工具或工作件。

例如，在机床中，主轴可以接收刀具，用于加工工作件的材料。

当主轴转动时，刀具也会跟随着旋转，从而使工作材料得以加工。

主轴在旋转过程中需要具备高速和高精度。

为了实现这一点，主轴通常采用高精度轴承和精确的传动装置。

这些轴承和传动装置能够减小摩擦和振动，从而提高主轴的旋转速度和加工精度。

另外，主轴还可能具备其他功能，例如冷却系统和润滑系统。

冷却系统可以通过冷却液来降低主轴的温度，从而提高其使用寿命。

润滑系统则可以保证主轴的正常运转，减少磨损和故障的发生。

总之，主轴的工作原理是通过电机的驱动实现旋转，以接收和传递力或能量。

它在机械加工和其他行业中起到关键的作用，对于提高生产效率和产品质量具有重要意义。

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。

数控机床的主轴速度调节方法数控机床是现代制造业中常用的一种高精度加工设备，而主轴是数控机床的核心部件之一。

主轴驱动系统的速度调节方法对于数控机床的加工质量、效率和稳定性具有重要影响。

本文将探讨数控机床主轴速度调节的几种常见方法。

首先，传统的主轴速度调节方法是通过变频器进行调节。

变频器是一种用于改变交流电源频率的装置，可以实现主轴电机的转速调节。

通过改变变频器的输出频率，可以改变主轴电机的转速。

变频器调节主轴速度的优点是调节范围广，可实现连续无级调节，并且具有较高的转速控制精度。

然而，传统变频器调节系统对于主轴负载变化响应较慢，且需要较长的响应时间，不能满足高速、高精度加工的要求。

为了解决传统变频器调节系统的局限性，近年来发展了一种新型的主轴速度调节方法，即磁滞无刷直流电机调速。

这种调速方法通过使用具有磁滞特性的无刷直流电机，实现对主轴速度的快速调节。

磁滞无刷直流电机调速系统具有快速响应、高精度、高效率等优点。

通过调节电机驱动器的激励电流，可以实现对主轴速度的精确控制。

磁滞无刷直流电机调速系统对于高速加工和精密加工具有较好的适应性，广泛应用于现代数控机床中。

除了传统的变频器调节和磁滞无刷直流电机调速方法，还有一种常用的主轴速度调节方法是采用伺服电机驱动系统。

伺服电机驱动系统是一种能够根据控制信号精确控制电机转速和位置的控制系统。

伺服电机通过反馈装置（如编码器）实时监测主轴转速，并与控制系统进行闭环控制，实现主轴速度的精确调节。

伺服电机驱动系统具有转速控制精度高、响应速度快、稳定性好等优点。

在要求高精度、高速度加工的数控机床中，伺服电机驱动系统被广泛应用。

此外，还有一些其他的主轴速度调节方法，如PID调节、开环控制等。

PID调节是一种基于比例、积分、微分三个控制参数的调速方法，通过调整这些参数来实现对主轴速度的控制。

开环控制是指在不考虑系统反馈的情况下对主轴速度进行调节，较少应用于数控机床中。

综上所述，数控机床主轴速度的调节方法多种多样，根据具体的应用场景和要求选择合适的调节方法对于保证数控机床的加工质量和效率至关重要。

数控机床的工作原理及工作过程一、工作原理数控机床是一种通过计算机控制的自动化机械设备，它能够根据预先编制的程序来实现各种加工操作。

其工作原理主要包括以下几个方面：1. 数控系统：数控机床的核心部分是数控系统，它由硬件和软件组成。

硬件部分包括主机、操作面板、输入输出设备等，软件部分包括编程软件、控制软件等。

数控系统可以接收操作人员输入的指令，并将其转化为机床能够理解的信号，控制机床的运动。

2. 伺服系统：数控机床的伺服系统用于控制各个轴的运动，保证机床能够按照预定的路径进行加工。

伺服系统由伺服电机、编码器、传动装置等组成。

伺服电机接收数控系统发出的控制信号，通过传动装置将转动运动转化为直线运动。

3. 传感器系统：数控机床的传感器系统用于检测加工过程中的各种参数，如位置、速度、力等。

传感器可以将这些参数转化为电信号，并反馈给数控系统进行处理和控制。

4. 执行机构：数控机床的执行机构包括主轴、进给系统等。

主轴用于驱动刀具进行旋转运动，进给系统用于控制工件相对于刀具的运动。

通过数控系统的控制，可以实现工件在不同方向上的精确运动。

二、工作过程数控机床的工作过程可以简单分为以下几个步骤：1. 编写程序：操作人员根据加工要求，使用编程软件编写加工程序。

程序中包括加工路径、进给速度、切削参数等信息。

2. 加载程序：将编写好的加工程序通过输入设备加载到数控系统中。

数控系统会对程序进行解析和处理，生成相应的控制指令。

3. 设置工件和刀具：操作人员根据加工要求，将工件和刀具正确地安装在机床上。

同时，还需要设置刀具的切削参数，如切削速度、进给量等。

4. 启动机床：操作人员通过操作面板上的按钮或者指令，启动数控机床。

数控系统会根据加载的程序，控制伺服系统和执行机构进行相应的运动。

5. 加工过程：数控机床按照预先编写的程序，将刀具沿着预定的路径进行运动，同时控制进给系统实现工件相对于刀具的运动。

在加工过程中，传感器系统会不断检测加工参数，并反馈给数控系统进行实时调整。

起动频率fq 的选择 先计算电机轴上的等效负载转动惯量：
式中 J1、J2——齿轮的转动惯量(N·m·s2)；J3——丝杠的转动惯量 d ——冲当量(mm／脉冲)。
然后进行负载启动频率fqF 的估算； 式中 fq——空载启动频率(Hz)，T——由矩频特性决定的力矩(Nm)
J——电机转子转动惯量(N·m·s2)。 依照机床要求的启动频率fqF ，可选择fq
第七章 数控机床的进给伺服系统
7-1 概述 7-2 步进电动机及其驱动系统 7-3 直流伺服电动机及其速度控制 7-4 交流伺服电动机及其速度控制 7-5 主轴驱动 7-6 位置控制
§ 7-1 概述
立式铣床
加工中心 刀库刀具定位电机 机械手旋转定位电机
带制动器伺服电机 主轴电机
伺服电机
伺服驱动系统（Servo System)
称做空载运行频率fmax。它也是步进电动机的重要性能指标，对于提高 生产率和系统的快速性具有重要意义。
fmax 应能满足机床工作台最高运行速度。
6. 运行矩频特性 运行矩频特性T＝f(F)是描述步进电动
机连续稳定运行时，输出转矩T与连续运行 T 频率之间的关系。它是衡量步进电动机运转 时承载能力的动态性能指标。
f
三、步进电动机驱动电源 1. 作用 发出一定功率的电脉冲信号，使定子励磁绕组顺序通电。 2. 基本要求 （1）电源的基本参数与电动机相适应； （2）满足步进电动机起动频率和运行频率的要求； （3）抗干扰能力强，工作可靠； （4）成本低，效率高，安装维修方便。
1.步距角 步进电动机每步的转角称为步距角，计算公式：
θ＝ 360 (°) Z mK
式中 m—步进电动机相数 Z—转子齿数 K—控制方式系数， K=拍数p/相数m

实现了机床主轴系统的一体化。电主轴具有结构紧凑、重量轻、惯量 小和动态特性好等优点, 并可改善机床的动平衡, 避免震动和噪声, 在 高速切削机床上得到广泛应用。图5 - 1 - 2 所示为电主轴结构。 • 主轴驱动目前主要有两种形式: 一是主轴电动机带齿轮换挡变速, 以 增大传动比, 放大主轴功率, 满足切削加工需要; 二是主轴电动机通过 同步齿轮带或皮带驱动主轴, 该类主轴电动机又称宽域电动机或强切 削电动机, 具有恒功率宽、调速比大等特点。
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任务5.1数控机床主轴控制系统的认知
• 当然根据生产厂家和型号的不同, 主轴驱动装置也可以支持脉冲指令 、总线、RS232、RS422、RS485 甚至网络等控制接口。
• 3.驱动装置及电动机运行状态控制接口 • 主轴驱动装置都提供控制电动机正/ 反转的开关量接口, 进给驱动装置
• 1.调速范围宽 • 保证加工时选用合适的切削用量, 以获得最佳的生产率、加工精度和
表面质量。特别对于具有自动换刀功能的数控加工中心, 为适应各种 刀具、工序和各种材料的加工要求, 对主轴的调速范围要求更高, 要求 主轴能在较宽的转速范围内根据数控系统的指令自动实现无级调速, 并减少中间传动环节, 简化主轴箱。
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任务5.2交流变频主轴驱动系统的连接与 调试
• 一、异步电动机的概念
• 三相异步电动机要旋转起来的先决条件是具有一个旋转的磁场, 三相 异步电动机的定子绕组就是用来产生旋转磁场的。三相电源相与相之 间的电压在相位上相差120°, 这样, 当在定子绕组中通入三相电源时, 定子绕组就会产生一个旋转磁场, 其原理如图5 -2 - 1 所示。图中分四 个时刻来描述旋转磁场的产生过程。电流每变化一个周期, 旋转磁场 在空间旋转一周, 即旋转磁场的旋转速度与电流变化是同步的。