数控机床的结构
- 格式:ppt
- 大小:1.87 MB
- 文档页数:50
描述数控机床结构及各部件功能篇一我还记得第一次走进机械加工车间的场景,那简直就像走进了一个钢铁巨兽的巢穴。
车间里弥漫着机油淡淡的香味和金属摩擦发出的独特声响。
我跟着师傅,就像一个小跟班似的,眼睛睁得大大的,好奇地看着周围那些巨大而又神秘的机器。
在这些机器里,最吸引我的就是数控机床了。
它就像一个超级英雄,静静地站在那里,等待着大展身手。
数控机床的整体结构就像一个复杂而又有序的城堡。
先来说说它的床身吧,床身就像是城堡的地基,稳稳地扎在地面上。
它是由坚固的铸铁制成的,厚重而结实。
这床身要是有感情,估计会说:“哼,不管你们在我身上怎么折腾,我都不会动摇分毫!”它的作用可大了,为整个机床提供稳定的支撑,确保在加工过程中不会因为震动而影响加工精度。
再看看那工作台,就像一个勤劳的小助手,在床身上跑来跑去。
它是用来装夹工件的,就好比我们吃饭时的餐盘,把食物(工件)稳稳地放在上面。
工作台可以在床身上按照设定的程序精确地移动,这全靠下面的导轨和丝杠。
导轨就像轨道一样,引导着工作台沿着正确的方向前进;丝杠就像一个精确的传输带,带动工作台按照指令准确地移动。
还有那主轴箱,它高高地悬在床身的上方,像一个威严的指挥官。
主轴箱里面装着主轴,主轴就像一个高速旋转的舞者。
当加工零件时,刀具就装在主轴上,主轴带着刀具飞速旋转,就像舞者挥动着手中的彩带,对工件进行切削加工。
主轴的转速可是很关键的,如果转速不合适,就像跳舞的节奏乱了一样,加工出来的零件质量肯定就不行了。
刀库就像一个兵器库,里面装满了各种各样的刀具。
当加工不同形状和要求的零件时,就会像从兵器库里挑选合适的兵器一样,从刀库中调出合适的刀具安装到主轴上。
数控系统则是数控机床的大脑。
它就像一个超级聪明的魔法师,控制着机床的每一个动作。
操作人员把加工零件的程序输入到数控系统中,这个系统就会指挥着其他部件有条不紊地工作。
要是数控系统出了问题,那整个机床就像没了灵魂一样,只能干瞪眼了。
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。
●数控车床主要由哪几个部分构成?车床主机车床主机是数控车床的机械部件,主要包括床身、主轴箱、刀架、尾座、进给传动机构等。
数控系统伺服驱动系统由伺服驱动电路和驱动装置两大部分组成。
辅助装置如液压、气动装置,冷却、照明、润滑、防护和排屑装置等。
机外编程器机外编程器是在普通的计算机上安装一套编程软件,使用这套编程软件以及相应的后置处理软件,就可以生成加工程序。
●数控机床的进给传动齿轮为什么要消除齿侧间隙,圆柱齿轮传动消除间隙的方法齿侧间隙会造成进给系统的反向动作落后于数控系统指令要求,形成跟随误差甚至是轮廓误差。
l 对闭环系统来说,齿侧间隙也会影响系统的稳定性。
因此,齿轮传动副常采用各种消除侧隙的措施,以尽量减小齿轮侧隙。
偏心轴套调整法锥度齿轮调整法双片齿轮错齿调整法●用数学式子说明逐点比较法加工的原理(直线)(在第一象限画图)这个是不是把PPT里面的那个图,加上判别式,再说明一下就可以了●位置检测装置在数控机床中的作用、其分类及各自的特点作用: 检测位移和速度,并发出反馈信号和数控装置发出的指令信号相比较,构成闭环、半闭环控制。
分类:数字式测量和模拟量测量数字式测量特点:1. 被测的量转换为脉冲个数,便于显示和处理;2.测量精度取决于测量单位,和量程基本无关;3. 测量装置比较简单,脉冲信号抗干扰能力较强。
模拟量测量特点:1.直接测量被测的量,无需变换;2.在小量程内实现较高精度的测量,技术成熟第二套:●试述滚珠丝杆螺母副的优点和缺点是什么传动效率高,摩擦损失小传动效率η=0.92~0.96,可实现高速运动。
运动平稳无爬行摩擦阻力小,动、静摩擦系数之差极小,传动精度高.反向时无空程滚珠丝杆副经预紧后,可消除轴向间隙。
磨损小精度保持性好,使用寿命长。
具有运动的可逆性丝杆和螺母均可作主动件或从动件。
由于结构复杂,加工精度和表面质量要求高,故制造成本高。
不能自锁,特别是垂直安装时,会因自重而自动下降。
必须加制动装置。
数控机床主轴的几种结构形式
作者: 日期:
n
数控机床的主轴部件包括主轴、主轴的支承轴承和安装在主轴上的传动零件等。
主轴部件是机床的重要部件,其结构的先进性已成为衡量机床水平的标志之一。
由于数控机床的转速高、功率大,并且在加工过程中不进行人工调整,因此要求主轴部件具有良好的回转精度、结构刚度、抗振性、热稳定性、耐磨性和精度的保持性。
对于具有自动换刀装置的数控机床,为了实现刀具在主轴上的自动装卸和夹紧,还必须有刀具的自动夹紧装置、主轴准停装置等。
机床主轴的端部一般用于安装刀具、夹持工件或夹具。
在结构上,应能保证定位准确、安装可靠、连接牢固、装卸方便,并能传递足够的扭矩。
目前,主轴端部的结构形状都已标准化,图i所示为几种机床上通用的结构形式。
(a)数控车床主轴端部(b)铣、镗类机床主轴端部(c)外圆磨床砂轮主轴端部
(d)内圆磨床砂轮主轴端部(e)钻床与普通镗床锤杆端部(f)数控镗床主轴端部
图1机床主轴的几种结构形式。
数控机床的机械结构在数控机床进展的最初阶段,其机械结构与通用机床相比没有多大的变化,只是在自动变速、刀架与工作台自动转位与手柄操作等方面作些改变。
随着数控技术的进展,考虑到它的操纵方式与使用特点,才对机床的生产率、加工精度与寿命提出了更高的要求。
数控机床的主体机构有下列特点:1)由于使用了高性能的无级变速主轴及伺服传动系统,数控机床的极限传动结构大为简化,传动链也大大缩短;2)为习惯连续的自动化加工与提高加工生产率,数控机床机械结构具有较高的静、动态刚度与阻尼精度,与较高的耐磨性,而且热变形小;3)为减小摩擦、消除传动间隙与获得更高的加工精度,更多地使用了高效传动部件,如滚珠丝杠副与滚动导轨、消隙齿轮传动副等;4)为了改善劳动条件、减少辅助时间、改善操作性、提高劳动生产率,使用了刀具自动夹紧装置、刀库与自动换刀装置及自动排屑装置等辅助装置。
根据数控机床的适用场合与机构特点,对数控机床结构因提出下列要求:一、较高的机床静、动刚度数控机床是按照数控编程或者手动输入数据方式提供的指令自动进行加工的。
由于机械结构(如机床床身、导轨、工作台、刀架与主轴箱等)的几何精度与变形产生的定位误差在加工过程中不能人为地调整与补偿,因此,务必把各处机械结构部件产生的弹性变形操纵在最小限度内,以保证所要求的加工精度与表面质量。
为了提高数控机床主轴的刚度,不但经常使用三支撑结构,而且选用钢性很好的双列短圆柱滚子轴承与角接触向心推力轴承铰接出相信忒力轴承,以减小主轴的径向与轴向变形。
为了提高机床大件的刚度,使用封闭界面的床身,并使用液力平衡减少移动部件因位置变动造成的机床变形。
为了提高机床各部件的接触刚度,增加机床的承载能力,使用刮研的方法增加单位面积上的接触点,并在结合面之间施加足够大的预加载荷,以增加接触面积。
这些措施都能有效地提高接触刚度。
为了充分发挥数控机床的高效加工能力,并能进行稳固切削,在保证静态刚度的前提下,还务必提高动态刚度。
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。
数控机床的工作原理和组成结构一、数控机床的工作原理:1.编程:首先,根据工件图纸和加工要求编写加工程序。
加工程序是一系列的指令,它包含了机床的各种运动和加工操作。
3.程序处理:计算机对输入的程序进行处理,生成机床控制所需的机床运动指令。
这些指令包括运动轴的位置、速度和加速度等参数。
4.运动控制:通过伺服系统,将机床运动指令转换为具体的轴运动。
伺服系统包括伺服电机、编码器和运动控制卡等组件,它们能够实时监测和控制机床的运动状态。
5.加工操作:根据程序中的指令,机床开始执行加工操作。
加工过程中,伺服系统通过计算机不断更新轴的运动参数,以确保机床能够按照预定的轨迹和速度进行加工。
6.实时监测:在加工过程中,计算机会不断监测机床的运动状态,并对其进行实时调整和控制。
如在加工过程中发现问题,计算机可以及时停机并报警,以避免损坏工件和机床。
7.加工完成:当加工程序执行完毕后,机床停止运动并提示操作员取出加工好的工件。
二、数控机床的组成结构:1.主机部分:主机部分是数控机床的核心部分,包括床身、主轴、主轴驱动装置、伺服系统等。
床身是机床的基本结构,主要用来支撑和固定其他组件。
主轴是机床上的主要加工装置,可以进行旋转和进给运动。
主轴驱动装置用来控制主轴的转速和进给速度。
伺服系统用来控制各轴的运动状态和位置。
3.动力系统:动力系统用来提供机床的动力,主要包括主轴驱动装置、伺服电机和液压系统等。
主轴驱动装置可以根据加工要求调整主轴的转速和进给速度。
伺服电机通过伺服系统控制各轴的运动,并实时监测运动状态。
液压系统用来控制机床的各种辅助设备,如刀库换刀装置和夹具夹紧装置等。
4.检测与反馈系统:检测与反馈系统用来监测和控制机床的运动状态。
它主要包括编码器、传感器和位置反馈装置等。
编码器用来测量各轴的位置和速度,传感器用来检测加工力和温度等工艺参数,位置反馈装置用来反馈机床的实际位置和状态。
5.辅助部件:辅助部件主要包括刀库、自动换刀装置、夹具和润滑系统等。
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。
简述数控机床加工中心的特点及其组成部分数控机床加工中心是一种高精度、高效率的机床,它具有多种加工功能,可以完成多种复杂零件的加工。
它的特点是具有高精度、高效率、高自动化程度、高灵活性和高可靠性等特点。
下面将从组成部分、特点和中心扩展三个方面来详细介绍数控机床加工中心。
一、组成部分数控机床加工中心主要由机床主体、数控系统、自动换刀系统、自动送料系统、刀库、工件夹持装置、冷却液系统等组成。
1. 机床主体:机床主体是数控机床加工中心的核心部分,它由床身、立柱、横梁、工作台等组成。
机床主体的结构设计直接影响到机床的加工精度和稳定性。
2. 数控系统:数控系统是数控机床加工中心的控制中心,它由数控装置、伺服系统、编程软件等组成。
数控系统可以实现对机床的各项运动进行精确控制,从而保证加工精度和稳定性。
3. 自动换刀系统:自动换刀系统是数控机床加工中心的重要组成部分,它可以实现自动换刀,提高生产效率。
4. 自动送料系统:自动送料系统可以实现自动送料,提高生产效率。
5. 刀库:刀库是数控机床加工中心的刀具存放设备,它可以存放多种不同的刀具,实现自动换刀。
6. 工件夹持装置:工件夹持装置是数控机床加工中心的工件固定设备,它可以固定工件,保证加工精度。
7. 冷却液系统:冷却液系统可以对加工过程中产生的热量进行冷却,保证加工质量和工具寿命。
二、特点1. 高精度:数控机床加工中心具有高精度的加工能力,可以实现高精度的加工。
2. 高效率:数控机床加工中心具有高效率的加工能力,可以实现高效率的加工。
3. 高自动化程度:数控机床加工中心具有高自动化程度的加工能力,可以实现自动化的加工。
4. 高灵活性:数控机床加工中心具有高灵活性的加工能力,可以实现多种不同的加工。
5. 高可靠性:数控机床加工中心具有高可靠性的加工能力,可以保证加工质量和工具寿命。
三、中心扩展数控机床加工中心的中心扩展主要包括以下几个方面:1. 加工范围的扩展:数控机床加工中心可以通过增加加工范围来扩展其加工能力,例如增加加工直径、加工长度等。
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。