1、.數控車床的基本組成和工作原理一、任務描述 了解CAK40100VL的基本組成和工作原理二、任務準備（一）、安全文明生產（播放插件）（二）、機床結構和工作原理 1、 機床結構 數控機床一般由輸入輸出設備、CNC裝置（或稱CNC單元）、伺服單元、驅動裝置（或稱執行機構）、可編程控制器PLC及電氣控制裝置、輔助裝置、機床本體及測量反饋裝置組成。如下圖是數控機床的組成框圖。電 氣 回 路輔 助 裝 置PLC主軸伺服單元操 作 面 板主軸驅動裝置進給驅動裝置測量反饋裝置進給伺服單元輸入/輸出設 備計算機數 控裝 置機 床 本 體、機床本體數控機床的機床本體與傳統機床相似，由主軸傳動裝置、進給傳動裝置、

2、床身、工作臺以及輔助運動裝置、液壓氣動系統、潤滑系統、冷卻裝置等組成。但數控機床在整體布局、外觀造型、傳動系統、刀具系統的結構以及操作機構等方面都已發生了很大的變化，這種變化的目的是為了滿足數控機床的要求和充分發揮數控機床的特點。、CNC單元CNC單元是數控機床的核心，CNC單元由信息的輸入、處理和輸出三個部分組成。CNC單元接受數字化信息，經過數控裝置的控制軟件和邏輯電路進行譯碼、插補、邏輯處理后，將各種指令信息輸出給伺服系統，伺服系統驅動執行部件作進給運動。 輸入/輸出設備輸入裝置將各種加工信息傳遞于計算機的外部設備。在數控機床產生初期，輸入裝置為穿孔紙帶，現已淘汰，后發展成盒式磁帶，再發

3、展成鍵盤、磁盤等便攜式硬件，極大方便了信息輸入工作，現通用DNC網絡通訊串行通信的方式輸入。輸出指輸出內部工作參數（含機床正常、理想工作狀態下的原始參數，故障診斷參數等），一般在機床剛工作狀態需輸出這些參數作記錄保存，待工作一段時間后，再將輸出與原始資料作比較、對照，可幫助判斷機床工作是否維持正常。伺服單元伺服單元由驅動器、驅動電機組成，并與機床上的執行部件和機械傳動部件組成數控機床的進給系統。它的作用是把來自數控裝置的脈沖信號轉換成機床移動部件的運動。對于步進電機來說，每一個脈沖信號使電機轉過一個角度，進而帶動機床移動部件移動一個微小距離。每個進給運動的執行部件都有相應的伺服驅動系統，整個機

4、床的性能主要取決于伺服系統。驅動裝置驅動裝置把經放大的指令信號變為機械運動，通過簡單的機械連接部件驅動機床，使工作臺精確定位或按規定的軌跡作嚴格的相對運動， 最后加工出圖紙所要求的零件。和伺服單元相對應，驅動裝置有步進電機、直流伺服電機和交流伺服電機等。伺服單元和驅動裝置可合稱為伺服驅動系統，它是機床工作的動力裝置，CNC裝置的指令要靠伺服驅動系統付諸實施，所以，伺服驅動系統是數控機床的重要組成部分。可編程控制器可編程控制器 (PC，Programmable Controller) 是一種以微處理器為基礎的通用型自動控制裝置，專為在工業環境下應用而設計的。由于最初研制這種裝置的目的是為了解決生

5、產設備的邏輯及開關控制， 故把稱它為可編程邏輯控制器( PLC， Programmable Logic Controller)。當PLC用于控制機床順序動作時，也可稱之為編程機床控制器( PMC， Programmable Machine Controller )。PLC己成為數控機床不可缺少的控制裝置。CNC和PLC協調配合，共同完成對數控機床的控制。測量反饋裝置測量裝置也稱反饋元件，包括光柵、旋轉編碼器、激光測距儀、磁柵等。通常安裝在機床的工作臺或絲杠上，它把機床工作臺的實際位移轉變成電信號反饋給CNC裝置，供CNC裝置與指令值比較產生誤差信號，以控制機床向消除該誤差的方向移動。2、工作原

6、理使用數控機床時，首先要將被加工零件圖紙的幾何信息和工藝信息用規定的代碼和格式編寫成加工程序; 然后將加工程序輸入到數控裝置，按照程序的要求，經過數控系統信息處理、 分配，使各坐標移動若干個最小位移量，實現刀具與工件的相對運動，完成零件的加工。3、數控車床的分類數控車床的品種和規格繁多。，一般可以用下面三種方法分類。、按控制系統分目前市面上占有率較大的有法拉克、華中、廣數、西門子、三菱等、按運動方式分類點位控制數控機床點位/直線控制數控機床 連續控制數控機床、按控制方式分類 按控制方式分類可以分為開環控制數控機床、閉環控制數控機床和半閉環控制數控機床。4、數控車床的性能指標.主要規格尺寸 數控

7、車床主要有床身與刀架最大回轉直徑、最大車削長度、最大車削直徑等。 .主軸系統 數控車床主軸采用直流或交流電動機驅動，具有較寬調速范圍和較高回轉精度，主軸本身剛度與抗振性比較好。現在數控機床主軸普遍達到500010000rmin甚至更高的轉速，對提高加工質量和各種小孔加工極為有利；主軸可以通過操作面板上的轉速倍率開關調整轉速；在加工端面時主軸具有恒線切削速度(恒線速單位：mm/min)，是衡量車床的重要性能指標之一。進給系統 該系統有進給速度范圍、快速(空行程)速度范圍、運動分辨率(最小移動增量)、定位精度和螺距范圍等主要技術參數。進給速度是影響加工質量、生產效率和刀具壽命的主要因素，直接受到數

8、控裝置運算速度、機床動特性和工藝系統剛度限制。數控機床的進給速度可達到1030mmin其中最大進給速度為加工的最大速度，最大快進速度為不加工時移動的最快速度，進給速度可通過操作面板上的進給倍率開關調整。脈沖當量(分辨率)是CNC重要的精度指標。有其兩個方面的內容，一是機床坐標軸可達到的控制精度(可以控制的最小位移增量)，表示CNC每發出一個脈沖時坐標軸移動的距離，稱為實際脈沖當量或外部脈沖當量；二是內部運算的最小單位，稱之為內部脈沖當量，一般內部脈沖當量比實際脈沖當量設置得要小，為的是在運算過程中不損失精度，數控系統在輸出位移量之前，自動將內部脈沖當量轉換成外部脈沖當量。實際脈沖當量決定于絲杠

9、螺距、電動機每轉脈沖數及機械傳動鏈的傳動比，其計算公式為 數控機床的加工精度和表面質量取決于脈沖當量數的大小。普通數控機床的脈沖當量，般為0.001mm，簡易數控機床的脈沖當量一般為0.01mm，精密或超精密數控機床的脈沖當量一般為0.0001mm，脈沖當量越小，數控機床的加工精度和表面質量越高。 定位精度和重復定位精度 定位精度是指數控機床各移動軸在確定的終點所能達到的實際位置精度，其誤差稱為定位誤差。定位誤差包括伺服系統、檢測系統、進給系統等的誤差，還包括移動部件導軌的幾何誤差等。它將直接影響零件加工的精度。重復定位精度是指在數控機床上，反復運行同一程序代碼，所得到的位置精度的一致程度。重

10、復定位精度受伺服系統特性、進給傳動環節的間隙與剛性以及摩擦特性等因素的影響。一般情況下，重復定位精度是呈正態分布的偶然性誤差，它影響一批零件加工的一致性，是一項非常重要的精度指標。一般數控機床的定位精度為0.001mm，重復定位精度為0.005mm。 刀具系統 數控車床包括刀架工位數、工具孔直徑、刀桿尺寸、換刀時間、重復定位精度各項內容。加工中心刀庫容量與換刀時間直接影響其生產率，換刀時間是指自動換刀系統，將主軸上的刀具與刀庫刀具進行交換所需要的時間，換刀一般可在520s的時間內完成。 數控機床性能指標還有電機、冷卻系統、機床外形尺寸、機床重量等。5、數控車床的特點與普通車床相比，數控車床具有

11、以下幾個特點：.適應性強由于數控機床能實現多個坐標的聯動，所以數控機床能加工形狀復雜的零件，特別是對于可用數學方程式和坐標點表示的零件，加工非常方便。更換加工零件時，數控機床只需更換零件加工的NC程序。.加工質量穩定對于同一批零件，由于使用同一機床和刀具及同一加工程序，刀具的運動軌跡完全相同這就保證了零件加工的一致性好，且質量穩定。.效率高數控機床的主軸轉速及進給范圍比普通機床大。目前數控機床最高進給速度可達到100m/min以上，最小分辨率達0.01um。一般來說，數控機床的生產能力約為普通機床的三倍，甚至更高。數控機床的時間利用率高達90，而普通機床僅為3050。.精度高數控機床有較高的加工精度，一般在0.005mm0.1mm之間。數控機床的加工精度不受零件復雜程度的影響，機床傳動鏈的反向齒輪間隙和絲杠的螺距誤差等都可以通過數控裝置自動進行補償。因此，數控機床的定位精度比較高。.減輕勞動強度在輸入程序并啟動后，數控機床就自動地連續加工，直至完畢。這樣就簡化了工人的操作，使勞動強度大大降低。還有能實現復雜的運動、產生良好的經濟效益、利于生產管理現代化等特