第二章数控机床的组成和工作原理ppt.ppt

基本坐标系：直线进给运动的坐标系（X,Y,Z）。坐标轴 相互关系--由右手定则决定。 回转坐标：绕X,Y,Z 轴转动的圆周进给坐标 轴分别用A、B、C表示， 坐标轴相互关系由右 手螺旋法则而定。 （1）Z坐标轴 Z坐标正方向规定：刀具远离工件的方向。 在刀具旋转的机床上（铣床、钻床、镗床等）-- Z轴水平（卧式）： 则从刀具(主轴)向工件看时，X坐标的正方向指向右边。 Z轴垂直（立式）： 单立柱机床，从刀具向立柱看时，X的正方向指向右边； 在工件旋转的机床上（车床、磨床等），刀具离开工件旋转中心的方向是X轴的正方向。 例：立、卧式数控铣床 龙门数控铣床 回转坐标 A、B、C 辅助坐标 U、V、W （1）数控机床的坐标系与机床原点 机床坐标系-以机床原点为坐标系原点的坐标系，是机床固有的坐标系，它具有唯一性； 机床坐标系是数控机床中所建立的工件坐标系的参考坐标系。 注意：机床坐标系一般不作为编程坐标系， 仅作为工件坐标系的参考坐标系。 （2）数控机床工件原点与工件坐标系 工件原点：为编程方便在零件、工装夹具上选定的某一点或与之相关的点。该点也可以是与对刀点重合。 工件坐标系：以工件原点为零点建立的坐标系，编程时，所有的尺寸都基于此坐标系计算。 工件原点偏置：工件随夹具在机床上安装后，工件原点与机床原点间的距离。 现代数控机床均可设置多个工件坐标系，在加工时通过G54-G59指令进行转换。 5轴数控铣床的坐标系 +Z +X +Y +A +C +W 2.5.2 数控机床的坐标系与工件坐标系 * 2、数控机床的组成和工作原理 2.1 概述 2.1.1 机床的数字控制 数字控制（NC）-指用数字化信号对机床运动及其加工过程进行控制的一种方法，简称数控； 数控机床（NC机床）-是一种采用计算机技术，利用数字进行控制的高效、能自动化加工的机床，能够按照数字和文字编码方式，把各种机械位移量、工艺参数、辅助功能，用数字、文字符号表示出来，经过程序控制系统（即数控系统的逻辑处理和运算），发出各种控制指令，实现要求的机械动作，自动完成加工任务； 数控系统-包含了数控装置和伺服控制部分两部分； 2.1.2 数控技术-实现FMS和CIMS的基础技术 2.2 数控机床的组成 数控机床由信息输入、信息运算及控制、伺服驱动系统、机床本体、机电接口等五大部分组成。 信息运算控制 位置控制 速度控制 机床本体 CRT 磁盘 手摇脉冲发生器 信息接口 机电接口 冷却液电动机限位开关 位置反馈 速度反馈 数控机床的组成示意图 2.2 数控机床的组成 （1）信息输入 手动数据输入（MDI）-按键+显示器CRT； 磁盘输入； 手摇脉冲发生器（电子手轮）输入-调整机床、对刀； 通讯接口输入-由上位机输入； （2）信息运算及控制（数控装置-数控机床的核心） 数控装置的组成 - CPU+存储器+总线+相应的软件； 数控装置的主要功能 ： 具有多轴联动、多坐标控制；实现多种函数的插补计算；程序的编辑、输入和修改功能；信息转换功能；补偿功能；多种加工方式选择；故障自诊断功能；显示功能；通讯和联网功能。 2.2 数控机床的组成 （3）伺服驱动系统（装置） 主轴驱动单元-实现速度控制； a.伺服驱动装置包括： 进给驱动单元-实现速度控制和位置控制； 回转工作台和刀库伺服控制装置+相应的伺服电机； 直流伺服系统-使用直流伺服电机； 交流伺服系统-使用交流伺服电机； b.伺服系统按所用电机的类型分为： 安装在伺服电机（或机床的执行部件）上的速度、位移检测元件及其电路； （常用的检测装置-测速电机、旋转变压器、脉冲编码器、感应同步器、光栅、磁性检测元件、霍尔检测元件） 2.2 数控机床的组成 （4）机床本体（主机） 数控机床本体由主运动部件、进给运动部件、执行 部件和基础部件组成。 数控机床与普通机床在结构上的区别有: 伺服电机驱动（无级变速）-传动链短、结构简单； 采用精密滚珠丝杠和直线滚动导轨-实现快速响应特性； 机械结构具有较高的动态特性、动态刚度、阻尼精度、耐磨性及抗热变形性能-实现高精度、高效率、高自动化加工。 2.2 数控机床的组成 （5）机电接口 机电接口-指数控装置与机床之间的接口。 作用：实现数控机床强电线路与低压下工作的控制电路或弱电线路的连接，将数字控制信息和开关控制信息很好地协调起来，实现机床的正常运转和工作。数控机床的开关量控制（动作控制），一般采用可编程控制器(PC、PLC、PMC)来实现。 数控系统-CNC装置+伺服驱动装置+PLC控制+检测装置； 伺服系统-伺服驱动单元（速度控制环）+伺服电机+机械 传动环