第1章-數(shù)控診修

1、第第1章數(shù)控車床概述章數(shù)控車床概述1.1數(shù)控車床的工藝范圍數(shù)控車床的工藝范圍1.2數(shù)控車床分類數(shù)控車床分類1.3數(shù)控車床的組成及布局?jǐn)?shù)控車床的組成及布局1.4數(shù)控車床的電氣控制數(shù)控車床的電氣控制1.1數(shù)控車床的工藝范圍數(shù)控車床的工藝范圍數(shù)控車床與普通車床一樣，主要用于加工各種軸類、套筒類數(shù)控車床與普通車床一樣，主要用于加工各種軸類、套筒類和盤類零件上的回轉(zhuǎn)表面，例如內(nèi)外圓柱面、圓錐面、成型和盤類零件上的回轉(zhuǎn)表面，例如內(nèi)外圓柱面、圓錐面、成型回轉(zhuǎn)表面及螺紋面等。但是，數(shù)控車床是將零件的數(shù)控加工回轉(zhuǎn)表面及螺紋面等。但是，數(shù)控車床是將零件的數(shù)控加工程序輸入到數(shù)控系統(tǒng)中，由數(shù)控系統(tǒng)通過車床程序輸入到數(shù)

2、控系統(tǒng)中，由數(shù)控系統(tǒng)通過車床 、坐標(biāo)軸、坐標(biāo)軸的伺服電動機(jī)去控制車床進(jìn)給運動部件的動作順序、移動量的伺服電動機(jī)去控制車床進(jìn)給運動部件的動作順序、移動量和進(jìn)給速度，再配以主軸的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向，便能加工出各種形和進(jìn)給速度，再配以主軸的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向，便能加工出各種形狀不同的軸類或盤類回轉(zhuǎn)體零件，還可加工高精度的曲面與狀不同的軸類或盤類回轉(zhuǎn)體零件，還可加工高精度的曲面與端面螺紋。端面螺紋。使用的刀具主要有車刀、鉆頭、鉸刀、鏜刀及螺紋刀具等。使用的刀具主要有車刀、鉆頭、鉸刀、鏜刀及螺紋刀具等。數(shù)控車床加工零件的尺寸精度可達(dá)，表面粗?jǐn)?shù)控車床加工零件的尺寸精度可達(dá)，表面粗糙度可達(dá)糙度可達(dá).以下。它是目前使用十分廣

3、泛的一種數(shù)控以下。它是目前使用十分廣泛的一種數(shù)控機(jī)床，而且其種類很多。機(jī)床，而且其種類很多。返回1.2 數(shù)控車床分類數(shù)控車床分類隨著數(shù)控車床制造技術(shù)的不斷發(fā)展，形成了產(chǎn)品繁多、規(guī)格隨著數(shù)控車床制造技術(shù)的不斷發(fā)展，形成了產(chǎn)品繁多、規(guī)格不一的局面。因而也出現(xiàn)了幾種不同的分類方法。不一的局面。因而也出現(xiàn)了幾種不同的分類方法。按數(shù)控系統(tǒng)的按數(shù)控系統(tǒng)的功能分類功能分類（）經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床。經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床，如圖（）經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床。經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床，如圖1-1所示，所示，一般是在普通車床基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計的，采用步進(jìn)電動機(jī)一般是在普通車床基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計的，采用步進(jìn)電動機(jī)驅(qū)動的驅(qū)動的開環(huán)伺服系統(tǒng)開環(huán)伺服系統(tǒng)，

4、其控制部分采用單板機(jī)或單片機(jī)實現(xiàn)。，其控制部分采用單板機(jī)或單片機(jī)實現(xiàn)。此類車床結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉，但無刀尖圓弧半徑補償和恒此類車床結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉，但無刀尖圓弧半徑補償和恒線速切削等功能。線速切削等功能。（）全功能型數(shù)控車床。全功能型數(shù)控車床，如圖（）全功能型數(shù)控車床。全功能型數(shù)控車床，如圖1-2所所示，一般采用閉環(huán)控制系統(tǒng)或半閉環(huán)控制系統(tǒng)，具有高剛度、示，一般采用閉環(huán)控制系統(tǒng)或半閉環(huán)控制系統(tǒng)，具有高剛度、高精度和高效率等特點。高精度和高效率等特點。下一頁返回1.2 數(shù)控車床分類數(shù)控車床分類（）車削中心。車削中心（）車削中心。車削中心 （如圖（如圖1-3所示）是以全功能型所示）是以全功能型數(shù)

5、控車床為主體，并配置刀庫、換刀裝置、分度裝置、銑削數(shù)控車床為主體，并配置刀庫、換刀裝置、分度裝置、銑削動力頭和機(jī)械手等，實現(xiàn)多工序的復(fù)合加工的機(jī)床。在工件動力頭和機(jī)械手等，實現(xiàn)多工序的復(fù)合加工的機(jī)床。在工件一次裝夾后，它可完成回轉(zhuǎn)類零件的車、銑、鉆、鉸、攻螺一次裝夾后，它可完成回轉(zhuǎn)類零件的車、銑、鉆、鉸、攻螺紋等多種加工工序。車削中心的功能全面，但價格較高。紋等多種加工工序。車削中心的功能全面，但價格較高。（）車床。車床實際上是一個由數(shù)控車床、（）車床。車床實際上是一個由數(shù)控車床、機(jī)器人等構(gòu)成的柔性加工單元。它能實現(xiàn)工件搬運、裝卸的機(jī)器人等構(gòu)成的柔性加工單元。它能實現(xiàn)工件搬運、裝卸的自動化和加

6、工調(diào)整準(zhǔn)備的自動化，如圖自動化和加工調(diào)整準(zhǔn)備的自動化，如圖1-4所示。所示。下一頁返回上一頁1.2 數(shù)控車床分類數(shù)控車床分類按按主軸的配置形式分類主軸的配置形式分類（）臥式數(shù)控車床。臥式數(shù)控車床是指主軸軸線處于水平（）臥式數(shù)控車床。臥式數(shù)控車床是指主軸軸線處于水平位置的數(shù)控車床。位置的數(shù)控車床。（）立式數(shù)控車床。立式數(shù)控車床是指主軸軸線處于垂直（）立式數(shù)控車床。立式數(shù)控車床是指主軸軸線處于垂直位置的數(shù)控車床。位置的數(shù)控車床。還有具有兩根主軸的車床，稱為雙軸臥式數(shù)控車床或雙軸立還有具有兩根主軸的車床，稱為雙軸臥式數(shù)控車床或雙軸立式數(shù)控車床。式數(shù)控車床。下一頁返回上一頁1.2 數(shù)控車床分類數(shù)控車床

7、分類按數(shù)控系統(tǒng)控制的按數(shù)控系統(tǒng)控制的軸數(shù)分類軸數(shù)分類（）兩軸控制的數(shù)控車床。機(jī)床上只有一個回轉(zhuǎn)刀架，可（）兩軸控制的數(shù)控車床。機(jī)床上只有一個回轉(zhuǎn)刀架，可實現(xiàn)兩坐標(biāo)軸聯(lián)動控制。實現(xiàn)兩坐標(biāo)軸聯(lián)動控制。（）四軸控制的數(shù)控車床。機(jī)床上有兩個獨立的回轉(zhuǎn)刀架，（）四軸控制的數(shù)控車床。機(jī)床上有兩個獨立的回轉(zhuǎn)刀架，可實現(xiàn)四軸聯(lián)動控制?？蓪崿F(xiàn)四軸聯(lián)動控制。對于車削中心或柔性制造單元，還要增加其他的附加坐標(biāo)軸對于車削中心或柔性制造單元，還要增加其他的附加坐標(biāo)軸來滿足機(jī)床的功能。目前，我國使用較多的是中小規(guī)格的兩來滿足機(jī)床的功能。目前，我國使用較多的是中小規(guī)格的兩坐標(biāo)連續(xù)控制的數(shù)控車床。坐標(biāo)連續(xù)控制的數(shù)控車床。返回

8、上一頁1.3數(shù)控車床的組成及布局?jǐn)?shù)控車床的組成及布局?jǐn)?shù)控車床的組成和配置數(shù)控車床的組成和配置數(shù)控車床機(jī)械結(jié)構(gòu)由數(shù)控車床機(jī)械結(jié)構(gòu)由主軸傳動機(jī)構(gòu)、進(jìn)給傳動機(jī)構(gòu)、工作臺、主軸傳動機(jī)構(gòu)、進(jìn)給傳動機(jī)構(gòu)、工作臺、床身等床身等部分組成，數(shù)控車床本體結(jié)構(gòu)特點：部分組成，數(shù)控車床本體結(jié)構(gòu)特點：（）采用高性能的主軸部件。具有傳遞功率大、剛度高、（）采用高性能的主軸部件。具有傳遞功率大、剛度高、抗振性好及熱變形小等優(yōu)點?？拐裥院眉盁嶙冃涡〉葍?yōu)點。（）進(jìn)給伺服傳動采用高性能傳動件，具有傳動鏈短、結(jié)（）進(jìn)給伺服傳動采用高性能傳動件，具有傳動鏈短、結(jié)構(gòu)簡單、傳動精度高等特點，一般采用滾珠絲杠副、直線滾構(gòu)簡單、傳動精度高等

9、特點，一般采用滾珠絲杠副、直線滾動導(dǎo)軌副等。動導(dǎo)軌副等。下一頁返回1.3數(shù)控車床的組成及布局?jǐn)?shù)控車床的組成及布局（）有較完善的刀具自動交換和管理系統(tǒng)。（）有較完善的刀具自動交換和管理系統(tǒng)。（）車床的機(jī)械結(jié)構(gòu)還有輔助裝置，主要包括刀具自動交（）車床的機(jī)械結(jié)構(gòu)還有輔助裝置，主要包括刀具自動交換機(jī)構(gòu)、潤滑裝置、切削液裝置、排屑裝置、過載與限位保換機(jī)構(gòu)、潤滑裝置、切削液裝置、排屑裝置、過載與限位保護(hù)功能等部分。護(hù)功能等部分。主傳動系統(tǒng)一般采用變頻器對交流主軸電動機(jī)進(jìn)行無級調(diào)速，主傳動系統(tǒng)一般采用變頻器對交流主軸電動機(jī)進(jìn)行無級調(diào)速，通過帶傳動或變速齒輪機(jī)構(gòu)傳動主軸。主軸的運動信號使用通過帶傳動或變速齒輪

10、機(jī)構(gòu)傳動主軸。主軸的運動信號使用主軸編碼器檢測，一方面可實現(xiàn)主軸調(diào)速的數(shù)字反饋，另一主軸編碼器檢測，一方面可實現(xiàn)主軸調(diào)速的數(shù)字反饋，另一方面可用于進(jìn)給運動的控制，例如車螺紋時，控制主軸與刀方面可用于進(jìn)給運動的控制，例如車螺紋時，控制主軸與刀架之間的準(zhǔn)確運動關(guān)系。主軸編碼器采用與主軸同步的光電架之間的準(zhǔn)確運動關(guān)系。主軸編碼器采用與主軸同步的光電脈沖發(fā)生器。該裝置可以通過中間軸上的齒輪或同步帶輪脈沖發(fā)生器。該裝置可以通過中間軸上的齒輪或同步帶輪 與主軸同步轉(zhuǎn)動，也可以通過彈性聯(lián)軸器與主軸同軸與主軸同步轉(zhuǎn)動，也可以通過彈性聯(lián)軸器與主軸同軸安裝。安裝。下一頁返回上一頁1.3數(shù)控車床的組成及布局?jǐn)?shù)控車床

11、的組成及布局?jǐn)?shù)控車床的結(jié)構(gòu)布局特點數(shù)控車床的結(jié)構(gòu)布局特點（）床身結(jié)構(gòu)形式：水平床身、傾斜床身以及水平床身斜（）床身結(jié)構(gòu)形式：水平床身、傾斜床身以及水平床身斜滑板、立式床身。滑板、立式床身。水平床身特點：加工工藝性好，其刀架水平放置，有利于提水平床身特點：加工工藝性好，其刀架水平放置，有利于提高刀架的運動精度，但這種結(jié)構(gòu)床身下部空間小，排屑困難。高刀架的運動精度，但這種結(jié)構(gòu)床身下部空間小，排屑困難。中小型數(shù)控車床多采用傾斜床身或水平床身斜滑板結(jié)構(gòu)中小型數(shù)控車床多采用傾斜床身或水平床身斜滑板結(jié)構(gòu)機(jī)床外形美觀，占地面積?。簷C(jī)床外形美觀，占地面積?。阂子谂判己屠鋮s液的排流；易于排屑和冷卻液的排流；下一

12、頁返回上一頁1.3數(shù)控車床的組成及布局?jǐn)?shù)控車床的組成及布局便于操作者操作和觀察；便于操作者操作和觀察；易于安裝上下料機(jī)械手，實現(xiàn)全面自動化；易于安裝上下料機(jī)械手，實現(xiàn)全面自動化；可采用封閉截面整體結(jié)構(gòu)，以提高床身的剛度?？刹捎梅忾]截面整體結(jié)構(gòu)，以提高床身的剛度。（）數(shù)控車床多采用自動回轉(zhuǎn)刀架，刀架工位數(shù)量有限。（）數(shù)控車床多采用自動回轉(zhuǎn)刀架，刀架工位數(shù)量有限。（）數(shù)控車削中心一般具有軸控制。（）數(shù)控車削中心一般具有軸控制。返回上一頁1.4 數(shù)控車床的電氣控制數(shù)控車床的電氣控制數(shù)控車床的電氣控制系統(tǒng)主要由數(shù)控車床主電路部分、數(shù)控數(shù)控車床的電氣控制系統(tǒng)主要由數(shù)控車床主電路部分、數(shù)控系統(tǒng)部分、伺服驅(qū)

13、動器部分、伺服電動機(jī)部分、主軸變速驅(qū)系統(tǒng)部分、伺服驅(qū)動器部分、伺服電動機(jī)部分、主軸變速驅(qū)動部分、機(jī)床輸入輸出控制部分等組成。具體電路如圖動部分、機(jī)床輸入輸出控制部分等組成。具體電路如圖1-5圖圖1-11所示。所示。數(shù)控車床電氣控制系統(tǒng)各部分的組成、作用數(shù)控車床電氣控制系統(tǒng)各部分的組成、作用）總電源電路）總電源電路總電源電路組成：由動力總線、等組成?？傠娫措娐方M成：由動力總線、等組成?？傠娫措娐返淖饔檬牵浩鸬綖檎麢C(jī)床及主軸回路、刀架回路、總電源電路的作用是：起到為整機(jī)床及主軸回路、刀架回路、冷卻回路傳送電源的作用。冷卻回路傳送電源的作用。下一頁返回1.4 數(shù)控車床的電氣控制數(shù)控車床的電氣控制）主

14、軸回路）主軸回路電路組成：由接觸器電路組成：由接觸器 、帶熱保護(hù)的空氣開關(guān)、帶熱保護(hù)的空氣開關(guān) 、變頻器、電動機(jī)變頻器、電動機(jī) 等組成。等組成。電路作用：控制機(jī)床主軸，為機(jī)床提供滿足加工要求所需的電路作用：控制機(jī)床主軸，為機(jī)床提供滿足加工要求所需的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩。各元件的作用：轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩。各元件的作用：（）接觸器起到通斷電源，為變頻器提供電源的作（）接觸器起到通斷電源，為變頻器提供電源的作用。用。（）起到為主軸電動機(jī)提供短路及過載保護(hù)作（）起到為主軸電動機(jī)提供短路及過載保護(hù)作用。用。（）變頻器起到控制電動機(jī)速度的作用。（）變頻器起到控制電動機(jī)速度的作用。下一頁返回上一頁1.4 數(shù)控車床的電氣控制數(shù)

15、控車床的電氣控制）冷卻回路）冷卻回路電路組成：由交流接觸器電路組成：由交流接觸器 、帶熱保護(hù)的空氣開關(guān)、帶熱保護(hù)的空氣開關(guān) 、電動機(jī)、電動機(jī) 、滅弧器等組成。、滅弧器等組成。電路作用：為機(jī)床提供冷卻液。電路作用：為機(jī)床提供冷卻液。各元件的作用：各元件的作用：（）交流接觸器起到通斷電源，為電動機(jī)提供（）交流接觸器起到通斷電源，為電動機(jī)提供電源的作用。電源的作用。（）起到為主軸電動機(jī)提供短路及過載保護(hù)作（）起到為主軸電動機(jī)提供短路及過載保護(hù)作用。用。（）電動機(jī)起到為水泵提供動力的作用。（）電動機(jī)起到為水泵提供動力的作用。下一頁返回上一頁1.4 數(shù)控車床的電氣控制數(shù)控車床的電氣控制）刀架控制回路）刀

16、架控制回路電路組成：由交流接觸器電路組成：由交流接觸器 、帶熱保護(hù)的空氣、帶熱保護(hù)的空氣開關(guān)開關(guān) 、電動機(jī)等組成。、電動機(jī)等組成。電路作用：接收數(shù)控系統(tǒng)指令控制刀架，為機(jī)床提供所需工電路作用：接收數(shù)控系統(tǒng)指令控制刀架，為機(jī)床提供所需工位的刀。位的刀。各元件的作用：各元件的作用：（）交流接觸器、起到控制刀架電動機(jī)正反（）交流接觸器、起到控制刀架電動機(jī)正反轉(zhuǎn)的作用。轉(zhuǎn)的作用。（）起到為主軸電動機(jī)提供短路及過載保護(hù)作（）起到為主軸電動機(jī)提供短路及過載保護(hù)作用。用。（）電動機(jī)起到帶動刀架換刀及夾緊的作用。（）電動機(jī)起到帶動刀架換刀及夾緊的作用。下一頁返回上一頁1.4 數(shù)控車床的電氣控制數(shù)控車床的電氣控

17、制）伺服電源電路電路組成：由帶熱保護(hù)的空氣開關(guān)、）伺服電源電路電路組成：由帶熱保護(hù)的空氣開關(guān)、交流接觸器交流接觸器 、隔離變壓器、隔離變壓器 等組成。等組成。電路作用：把三相的交流電源變成三相的電路作用：把三相的交流電源變成三相的交流電源，為伺服提供動力、控制電源，并具有隔離和抗干交流電源，為伺服提供動力、控制電源，并具有隔離和抗干擾的作用。擾的作用。）伺服驅(qū)動回路）伺服驅(qū)動回路電路組成：由三相的交流電源電路組成：由三相的交流電源 、，軸伺服驅(qū)動器、軸伺服驅(qū)動器，、軸伺服電，軸伺服驅(qū)動器、軸伺服驅(qū)動器，、軸伺服電動機(jī)、信號線、反饋線等組成。電路作用：接收數(shù)控系統(tǒng)指動機(jī)、信號線、反饋線等組成。電

18、路作用：接收數(shù)控系統(tǒng)指令為機(jī)床、軸絲桿提供驅(qū)動力。令為機(jī)床、軸絲桿提供驅(qū)動力。下一頁返回上一頁1.4 數(shù)控車床的電氣控制數(shù)控車床的電氣控制電路控制原理分析電路控制原理分析三相電源、經(jīng)過空氣開關(guān)輸出，作為三相電源、經(jīng)過空氣開關(guān)輸出，作為機(jī)床電氣控制系統(tǒng)的總電源。其中相線通過熔斷器機(jī)床電氣控制系統(tǒng)的總電源。其中相線通過熔斷器、繼電器、繼電器 的觸點連接到開關(guān)電源的電源輸入端上，的觸點連接到開關(guān)電源的電源輸入端上，零線、地線分別連接到開關(guān)電源的、上，形成零線、地線分別連接到開關(guān)電源的、上，形成的交流電壓供開關(guān)電源使用并提供保護(hù)接地。的交流電壓供開關(guān)電源使用并提供保護(hù)接地。三相電源其中、兩相通過三相電

19、源其中、兩相通過 、輸入到變、輸入到變壓器壓器 ，經(jīng)過，經(jīng)過 降壓后形成伏交流電壓供降壓后形成伏交流電壓供給控制電路。給控制電路。下一頁返回上一頁1.4 數(shù)控車床的電氣控制數(shù)控車床的電氣控制啟動時按下啟動按鈕啟動時按下啟動按鈕 ，控制電源從號線，控制電源從號線按按鈕鈕號線號線中間繼電器中間繼電器號線號線變壓器形變壓器形成回路，得電并自鎖成回路，得電并自鎖常開觸點閉合（圖常開觸點閉合（圖1-8）開關(guān)電源得電開關(guān)電源得電開關(guān)電源輸出開關(guān)電源輸出 、 、 、 直流電壓供給數(shù)控系統(tǒng)直流電壓供給數(shù)控系統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)得電并數(shù)控系統(tǒng)得電并處于待機(jī)狀態(tài)。處于待機(jī)狀態(tài)。同時得電吸合，三相電源、通過同時得電吸合，三相

20、電源、通過、輸入變頻器，變頻器得電處于待機(jī)狀態(tài)。、輸入變頻器，變頻器得電處于待機(jī)狀態(tài)。下一頁返回上一頁1.4 數(shù)控車床的電氣控制數(shù)控車床的電氣控制同時得電吸合，三相電源、通過同時得電吸合，三相電源、通過、輸入到隔離變壓器，把三相、輸入到隔離變壓器，把三相交流電源降壓為三相交流電輸入到伺服驅(qū)動器，交流電源降壓為三相交流電輸入到伺服驅(qū)動器，伺服驅(qū)動器得電處于待機(jī)狀態(tài)。伺服驅(qū)動器得電處于待機(jī)狀態(tài)。繼電器控制交流接觸器的線圈，的主觸繼電器控制交流接觸器的線圈，的主觸點控制冷卻電動機(jī)。繼電器、分別控制交流接點控制冷卻電動機(jī)。繼電器、分別控制交流接觸器觸器 、的線圈，、的主觸點組成、的線圈，、的主觸點組成一個正反轉(zhuǎn)控制電路，控制電動刀架的換刀與夾緊。一個正反轉(zhuǎn)控制電路，控制電動刀架的換刀與夾緊。下一頁返回上一頁1.4 數(shù)控車床的電氣控制數(shù)控車床的電氣控制停止時按下停止按鈕停止時按下停止按鈕 一號線與三號觸點斷開一號線與三號觸點斷開控制控制電路電源回路斷開電路電源回路斷開失電失電常開觸點打開常開觸點打開數(shù)數(shù)控系統(tǒng)、主軸變頻器、伺服驅(qū)動器、冷卻回來、刀架控制回控系統(tǒng)、主軸變頻器、伺服驅(qū)動器、冷卻回來、刀架控制回路全部斷電停止。路全部斷電停止。端口各管腳的作用：端口第腳提供電壓端口各管腳的作用：端口第腳提供電壓供給各管腳作為系統(tǒng)功能信號。供給各管