數(shù)控機床的組成工作原理

1、本章主要內(nèi)容：本章主要內(nèi)容：機床數(shù)控系統(tǒng)的組成及工作原理。機床機床數(shù)控系統(tǒng)的組成及工作原理。機床數(shù)控系統(tǒng)的分類：按加工功能分類，按伺服系統(tǒng)類型分?jǐn)?shù)控系統(tǒng)的分類：按加工功能分類，按伺服系統(tǒng)類型分類，按數(shù)控裝置類型分類，按數(shù)控系統(tǒng)功能水平分類，類，按數(shù)控裝置類型分類，按數(shù)控系統(tǒng)功能水平分類，數(shù)控機床的坐標(biāo)系。數(shù)控機床的坐標(biāo)系。本章內(nèi)容的重點：本章內(nèi)容的重點：機床數(shù)控系統(tǒng)的組成及工作原理，按機床數(shù)控系統(tǒng)的組成及工作原理，按機床運動軌跡的數(shù)控機床分類，機床運動軌跡的數(shù)控機床分類，伺服系統(tǒng)的分類，伺服系統(tǒng)的分類，數(shù)控數(shù)控機床的坐標(biāo)系機床的坐標(biāo)系。本章內(nèi)容的難點：本章內(nèi)容的難點：數(shù)控機床的坐標(biāo)系。數(shù)控機床

2、的坐標(biāo)系。數(shù)字控制數(shù)字控制-用計算機以數(shù)字指令方式對控制對用計算機以數(shù)字指令方式對控制對象加以控制的一種方法。象加以控制的一種方法。數(shù)控機床數(shù)控機床-一種裝了程序控制系統(tǒng)（數(shù)控系統(tǒng)）一種裝了程序控制系統(tǒng)（數(shù)控系統(tǒng)）的機床。的機床。 數(shù)控技術(shù)中常見的英文縮寫及中文名稱數(shù)控技術(shù)中常見的英文縮寫及中文名稱 nc-nc-數(shù)字控制數(shù)字控制 cnc-cnc-計算機數(shù)字控制計算機數(shù)字控制 mnc-mnc-微型計算機數(shù)字控制微型計算機數(shù)字控制 dnc-dnc-直接數(shù)字控制（分布式數(shù)字控制）直接數(shù)字控制（分布式數(shù)字控制） plc-plc-可編程序邏輯控制器可編程序邏輯控制器 cad-cad-計算機輔助設(shè)計計算機

3、輔助設(shè)計 cam-cam-計算機輔助制造計算機輔助制造 fms-fms-柔性制造單元柔性制造單元 cims-cims-計算機集成制造系統(tǒng)計算機集成制造系統(tǒng) capp-capp-計算機輔助工藝規(guī)劃計算機輔助工藝規(guī)劃數(shù)控系統(tǒng)組成及工作過程數(shù)控系統(tǒng)組成及工作過程程序程序載體載體輸入輸入裝置裝置數(shù)控數(shù)控裝置裝置伺服驅(qū)動伺服驅(qū)動裝置裝置輔助輔助控制控制裝置裝置檢測檢測裝置裝置 機床機床（進給運動、（進給運動、主運動、主運動、輔助操作）輔助操作）主軸驅(qū)動主軸驅(qū)動裝置裝置1 1 程序及程序載體程序及程序載體 根據(jù)加工工藝編制程序單，并存放在程序載體上，以根據(jù)加工工藝編制程序單，并存放在程序載體上，以便輸入到

4、數(shù)控裝置上。程序載體通常有穿孔紙帶，磁盤便輸入到數(shù)控裝置上。程序載體通常有穿孔紙帶，磁盤（軟盤），（軟盤），u u盤等。盤等。2 2 輸入裝置輸入裝置 將程序載體上的數(shù)控代碼變成響應(yīng)的電脈沖信號，傳將程序載體上的數(shù)控代碼變成響應(yīng)的電脈沖信號，傳送并存入數(shù)控裝置內(nèi)。輸入裝置通常有光電閱讀機、磁盤送并存入數(shù)控裝置內(nèi)。輸入裝置通常有光電閱讀機、磁盤驅(qū)動器（軟驅(qū)）等，驅(qū)動器（軟驅(qū)）等，usb usb （ 通用串行總線）控制器通用串行總線）控制器 。3 3 計算機數(shù)控裝置及強電控制裝置計算機數(shù)控裝置及強電控制裝置 數(shù)控裝置是一種裝備了數(shù)控系統(tǒng)軟件的專用計算機，數(shù)控裝置是一種裝備了數(shù)控系統(tǒng)軟件的專用計算機

5、，是數(shù)控機床的核心。是數(shù)控機床的核心。 a a，接收輸入裝置送來的脈沖信號，經(jīng)編譯、運算和，接收輸入裝置送來的脈沖信號，經(jīng)編譯、運算和邏輯處理后，輸出相應(yīng)的信號和指令經(jīng)強電控制裝置編邏輯處理后，輸出相應(yīng)的信號和指令經(jīng)強電控制裝置編譯、判斷、功率放大后驅(qū)動機床相應(yīng)部件完成規(guī)定動作。譯、判斷、功率放大后驅(qū)動機床相應(yīng)部件完成規(guī)定動作。 b b，行程開關(guān)、監(jiān)控檢測等開關(guān)信號經(jīng)強電控制裝置，行程開關(guān)、監(jiān)控檢測等開關(guān)信號經(jīng)強電控制裝置反饋到數(shù)控裝置進行處理。反饋到數(shù)控裝置進行處理。4 4 伺服驅(qū)動系統(tǒng)及位置檢測裝置伺服驅(qū)動系統(tǒng)及位置檢測裝置 伺服驅(qū)動系統(tǒng)：由伺服驅(qū)動電路（伺服驅(qū)動器）和伺伺服驅(qū)動系統(tǒng)：由伺

6、服驅(qū)動電路（伺服驅(qū)動器）和伺服驅(qū)動裝置（伺服電機），它根據(jù)數(shù)控裝置發(fā)來的指令驅(qū)服驅(qū)動裝置（伺服電機），它根據(jù)數(shù)控裝置發(fā)來的指令驅(qū)動機床的執(zhí)行部件動作。有開環(huán)、半閉環(huán)、閉環(huán)之分。動機床的執(zhí)行部件動作。有開環(huán)、半閉環(huán)、閉環(huán)之分。 位置檢測裝置：在半閉環(huán)、閉環(huán)系統(tǒng)中間接或直接測位置檢測裝置：在半閉環(huán)、閉環(huán)系統(tǒng)中間接或直接測量執(zhí)行部件的實際位移，與指令位移進行比較，以便隨時量執(zhí)行部件的實際位移，與指令位移進行比較，以便隨時糾正偏差。糾正偏差。 5 機床的機械部件機床的機械部件 與普通機床相似，包括基礎(chǔ)部分（支撐部件）、主運與普通機床相似，包括基礎(chǔ)部分（支撐部件）、主運動部件、進給運動執(zhí)行部件和輔助裝置

7、，但具有以下特點：動部件、進給運動執(zhí)行部件和輔助裝置，但具有以下特點： 傳動結(jié)構(gòu)更為簡單，傳動鏈較短，傳動及變速系統(tǒng)傳動結(jié)構(gòu)更為簡單，傳動鏈較短，傳動及變速系統(tǒng)要便于實現(xiàn)自動化，采用電主軸，伺服傳動系統(tǒng)；要便于實現(xiàn)自動化，采用電主軸，伺服傳動系統(tǒng)；車床用電主軸車床用電主軸銑床用電主軸銑床用電主軸同步齒形帶傳動同步齒形帶傳動 5 機床的機械部件機床的機械部件 與普通機床相似，包括基礎(chǔ)部分（支撐部件）、主與普通機床相似，包括基礎(chǔ)部分（支撐部件）、主運動部件、進給運動執(zhí)行部件和輔助裝置，但具有以下特運動部件、進給運動執(zhí)行部件和輔助裝置，但具有以下特點：點：機械結(jié)構(gòu)具有較高的動態(tài)剛度、阻尼精度、更好的

8、耐機械結(jié)構(gòu)具有較高的動態(tài)剛度、阻尼精度、更好的耐磨性及抗震性、熱變形?。ㄈ纾翰捎没◢弾r床身、樹脂磨性及抗震性、熱變形?。ㄈ纾翰捎没◢弾r床身、樹脂水泥床身）；水泥床身）； 5 機床的機械部件機床的機械部件 與普通機床相似，包括基礎(chǔ)部分（支撐部件）、主運與普通機床相似，包括基礎(chǔ)部分（支撐部件）、主運動部件、進給運動執(zhí)行部件和輔助裝置，但具有以下特點：動部件、進給運動執(zhí)行部件和輔助裝置，但具有以下特點：采用高精度、高效傳動部件（如：滾珠絲桿、直線滾采用高精度、高效傳動部件（如：滾珠絲桿、直線滾動導(dǎo)軌，圓柱滾動導(dǎo)軌，直線電機等）；動導(dǎo)軌，圓柱滾動導(dǎo)軌，直線電機等）；滾動導(dǎo)軌滾動導(dǎo)軌滾珠絲桿滾珠絲桿 5

9、 機床的機械部件機床的機械部件 與普通機床相似，包括基礎(chǔ)部分（支撐部件）、主運與普通機床相似，包括基礎(chǔ)部分（支撐部件）、主運動部件、進給運動執(zhí)行部件和輔助裝置，但具有以下特點：動部件、進給運動執(zhí)行部件和輔助裝置，但具有以下特點： 采用刀庫，自動換刀裝置。采用刀庫，自動換刀裝置。鏈?zhǔn)降稁戽準(zhǔn)降稁? (帶機械手帶機械手) )crtcrt顯示器顯示器零件圖零件圖數(shù)控程序數(shù)控程序數(shù)控手冊數(shù)控手冊n1 g18n2 g51數(shù)控數(shù)控機床機床數(shù)控裝置數(shù)控裝置操作面板操作面板數(shù)控機床的工作原理數(shù)控機床的工作原理零件圖紙零件圖紙cad造造型模塊型模塊cam處處理模塊理模塊輸入工藝參數(shù)輸入工藝參數(shù)后置處后置處理模塊

10、理模塊數(shù)控機床數(shù)控機床 零件的幾何圖形輸入到計算機中，建立起零件的零件的幾何圖形輸入到計算機中，建立起零件的三維幾何模型，通過數(shù)控編程模塊，指定刀具半徑、三維幾何模型，通過數(shù)控編程模塊，指定刀具半徑、加工方式及切削用量等工藝參數(shù)，就能自動地計算出加工方式及切削用量等工藝參數(shù)，就能自動地計算出數(shù)控加工刀具中心軌跡數(shù)據(jù)，再通過調(diào)用相應(yīng)的數(shù)控數(shù)控加工刀具中心軌跡數(shù)據(jù)，再通過調(diào)用相應(yīng)的數(shù)控機床后置處理程序，就可生成數(shù)控加工程序進行加工，機床后置處理程序，就可生成數(shù)控加工程序進行加工，并可在屏幕上動態(tài)地模擬刀的加工情況。并可在屏幕上動態(tài)地模擬刀的加工情況。 它具有速度快、精度高、直觀性好、使用簡便、它具

11、有速度快、精度高、直觀性好、使用簡便、便于進行干涉碰撞檢查等優(yōu)點。便于進行干涉碰撞檢查等優(yōu)點。 cad/cam自動編程三維造型三維造型cad數(shù)控自動編程數(shù)控自動編程cam數(shù)控加工模擬數(shù)控加工模擬cam cad/cam流程 數(shù)控系統(tǒng)的主要工作有數(shù)控系統(tǒng)的主要工作有輸入、譯碼、數(shù)據(jù)處理、插補、輸入、譯碼、數(shù)據(jù)處理、插補、伺服輸出、管理程序伺服輸出、管理程序等。等。(一) 輸入輸入 將數(shù)控加工程序和數(shù)據(jù)輸入到數(shù)控系統(tǒng)。數(shù)控加工程將數(shù)控加工程序和數(shù)據(jù)輸入到數(shù)控系統(tǒng)。數(shù)控加工程序和數(shù)據(jù)可以通過磁盤驅(qū)動器、光電閱讀機，或由計算機序和數(shù)據(jù)可以通過磁盤驅(qū)動器、光電閱讀機，或由計算機通過通訊端口傳輸而來。通過通

12、訊端口傳輸而來。 通常有兩種不同的輸入工作方式：通常有兩種不同的輸入工作方式：1 1，一次將程序讀入數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)的存儲器；，一次將程序讀入數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)的存儲器；2 2，邊傳輸邊加工，將程序讀入一部分到緩沖區(qū)，進行加，邊傳輸邊加工，將程序讀入一部分到緩沖區(qū)，進行加工，同時再讀取下一段程序。工，同時再讀取下一段程序。( (二二) ) 譯碼譯碼 輸入的加工程序包含有零件的幾何信息輸入的加工程序包含有零件的幾何信息g g指令指令( (直直線或圓弧，起點、終點坐標(biāo)等線或圓弧，起點、終點坐標(biāo)等) )、加工工藝信息、加工工藝信息s s指令與指令與f f指令指令( (主軸轉(zhuǎn)速、進給量等主軸轉(zhuǎn)速、進給量等) )、刀

13、具信息、刀具信息t t指令指令( (刀具半刀具半徑補償、長度補償徑補償、長度補償) )和輔助信息和輔助信息m m指令指令( (主軸正反轉(zhuǎn)、開主軸正反轉(zhuǎn)、開停，冷卻液開停，換刀等停，冷卻液開停，換刀等) )。譯碼程序?qū)⒓庸こ绦虻拇Ｗg碼程序?qū)⒓庸こ绦虻拇a翻譯成計算機內(nèi)部能識別的機器代碼。碼翻譯成計算機內(nèi)部能識別的機器代碼。( (三三) ) 數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理 數(shù)據(jù)處理程序包括刀具補償、速度計算以及輔助功能數(shù)據(jù)處理程序包括刀具補償、速度計算以及輔助功能的處理等。的處理等。( (四四) ) 插補插補 插補有直線插補、圓弧插補和拋物線插補等幾種。插插補有直線插補、圓弧插補和拋物線插補等幾種。插補是對一

14、條已知曲線在起點和終點之間的數(shù)據(jù)進行細(xì)化的補是對一條已知曲線在起點和終點之間的數(shù)據(jù)進行細(xì)化的過程，即將一條曲線分解成許多條直線或圓弧所組成。過程，即將一條曲線分解成許多條直線或圓弧所組成。cnccnc數(shù)控系統(tǒng)是邊插補邊加工的。數(shù)控系統(tǒng)是邊插補邊加工的。（五）（五） 伺服控制伺服控制 將位置進給脈沖或進給速度指令，經(jīng)變換放大后轉(zhuǎn)將位置進給脈沖或進給速度指令，經(jīng)變換放大后轉(zhuǎn)化為伺服電機的轉(zhuǎn)動?；癁樗欧姍C的轉(zhuǎn)動。（六）（六） 管理程序管理程序 為數(shù)據(jù)輸入，處理及加工過程服務(wù)的各個程序進行為數(shù)據(jù)輸入，處理及加工過程服務(wù)的各個程序進行調(diào)度，對面板命令、時鐘信號、故障信號等引起的中斷調(diào)度，對面板命令、時

15、鐘信號、故障信號等引起的中斷進行處理。進行處理。1 點位控制系統(tǒng)點位控制系統(tǒng) 只控制刀具或工作臺從一只控制刀具或工作臺從一點準(zhǔn)確地移動到另一點，其運點準(zhǔn)確地移動到另一點，其運動軌跡不需嚴(yán)格控制，移動過動軌跡不需嚴(yán)格控制，移動過程中不進行切削。如：數(shù)控鉆程中不進行切削。如：數(shù)控鉆床、數(shù)控坐標(biāo)鏜床等。床、數(shù)控坐標(biāo)鏜床等。2.5 坐標(biāo)的數(shù)控鉆床(點位控制) 兩坐標(biāo)的數(shù)控車床(直線控制，x、z 軸) 2 2 直線控制系統(tǒng)直線控制系統(tǒng) 控制刀具或工作臺按平行控制刀具或工作臺按平行于坐標(biāo)軸的方向或按與兩坐標(biāo)于坐標(biāo)軸的方向或按與兩坐標(biāo)軸成軸成4545夾角的方向作直線運夾角的方向作直線運動，并對工件進行切削。

16、動，并對工件進行切削。如：簡易數(shù)控車床，數(shù)控銑床如：簡易數(shù)控車床，數(shù)控銑床等。等。3 輪廓控制系統(tǒng)（連續(xù)切削控制系統(tǒng)）輪廓控制系統(tǒng)（連續(xù)切削控制系統(tǒng)） 對刀具與工件相對移動的軌跡進行連續(xù)控制，其核心對刀具與工件相對移動的軌跡進行連續(xù)控制，其核心裝置就是插補器，裝置就是插補器， 能走任意斜線或圓弧，可以加工曲能走任意斜線或圓弧，可以加工曲面、凸輪、錐度等復(fù)雜形狀的零件。面、凸輪、錐度等復(fù)雜形狀的零件。 （1）平面輪廓加工的數(shù)控系統(tǒng)平面輪廓加工的數(shù)控系統(tǒng) 這類機床具有兩軸聯(lián)動的插補運算功能和刀具半徑補這類機床具有兩軸聯(lián)動的插補運算功能和刀具半徑補償功能。如：銑削平面輪廓的數(shù)控銑床。償功能。如：銑削

17、平面輪廓的數(shù)控銑床。 （2）空間輪廓加工的數(shù)控系統(tǒng)空間輪廓加工的數(shù)控系統(tǒng) 這類機床能加工三維空間內(nèi)的輪廓曲線，可分為：這類機床能加工三維空間內(nèi)的輪廓曲線，可分為： 2.52.5軸控制系統(tǒng)：軸控制系統(tǒng)：在三坐標(biāo)系中控制兩坐標(biāo)聯(lián)動的在三坐標(biāo)系中控制兩坐標(biāo)聯(lián)動的機床上用機床上用“行切法行切法”進行加工。如：數(shù)控銑床進行加工。如：數(shù)控銑床 三坐標(biāo)聯(lián)動系統(tǒng)：三坐標(biāo)聯(lián)動系統(tǒng)：能同時控制能同時控制x x、y y、z z三個坐標(biāo)，刀三個坐標(biāo)，刀具可在空間的任意方向上運動，作三維立體加工。具可在空間的任意方向上運動，作三維立體加工。 四坐標(biāo)聯(lián)動系統(tǒng)：四坐標(biāo)聯(lián)動系統(tǒng)：能同時控制四個坐標(biāo)的運動，在能同時控制四個坐標(biāo)

18、的運動，在x x、y y、z z三個坐標(biāo)之外再加一個旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)。三個坐標(biāo)之外再加一個旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)。 五坐標(biāo)聯(lián)動系統(tǒng)：五坐標(biāo)聯(lián)動系統(tǒng)：能同時控制五個坐標(biāo)的運動，在能同時控制五個坐標(biāo)的運動，在x x、y y、z z三個坐標(biāo)之外再加兩個旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)。是功能最全、三個坐標(biāo)之外再加兩個旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)。是功能最全、控制最復(fù)雜的數(shù)控機床，加工程序只能使用自動編程。控制最復(fù)雜的數(shù)控機床，加工程序只能使用自動編程。(1)(1)普通數(shù)控機床普通數(shù)控機床這類數(shù)控機床和傳統(tǒng)的通用機床一樣，有車、銑、鉆、鏜、這類數(shù)控機床和傳統(tǒng)的通用機床一樣，有車、銑、鉆、鏜、磨床等，而且每一類里又可分為許多品種。如數(shù)控銑床中磨床等，而且每一類里又可分

19、為許多品種。如數(shù)控銑床中又可分為立銑、臥銑、工具銑、龍門銑等。與通用機床相又可分為立銑、臥銑、工具銑、龍門銑等。與通用機床相比，它能加工具有復(fù)雜形狀的零件。比，它能加工具有復(fù)雜形狀的零件。數(shù)控車床及床身數(shù)控車床及床身（2 2）加工中心）加工中心 在普通數(shù)控機床上增加了一個刀具庫和自動換刀裝在普通數(shù)控機床上增加了一個刀具庫和自動換刀裝置就構(gòu)成了加工中心。在加工中心上加工零件，可經(jīng)一置就構(gòu)成了加工中心。在加工中心上加工零件，可經(jīng)一次裝夾加工除底面外的所有面。數(shù)控系統(tǒng)能控制機床自次裝夾加工除底面外的所有面。數(shù)控系統(tǒng)能控制機床自動地更換刀具，連續(xù)地自動地進行銑動地更換刀具，連續(xù)地自動地進行銑( (車車

20、) )、鏜、鉆、鉸、鏜、鉆、鉸、攻絲、倒角等多工序加工，故又稱為多工序數(shù)控機床。攻絲、倒角等多工序加工，故又稱為多工序數(shù)控機床。某些加工中心還可以配上自動交換工作臺、機械手，進某些加工中心還可以配上自動交換工作臺、機械手，進一步提高加工效率。一步提高加工效率。立式加工中心立式加工中心(3)(3)金屬成形類數(shù)控機床金屬成形類數(shù)控機床 對金屬板件、管件進行成形處理的數(shù)控機床。如數(shù)對金屬板件、管件進行成形處理的數(shù)控機床。如數(shù)控折彎機、數(shù)控沖床、數(shù)控彎管機、數(shù)控回轉(zhuǎn)頭壓力機控折彎機、數(shù)控沖床、數(shù)控彎管機、數(shù)控回轉(zhuǎn)頭壓力機等。等。數(shù)控折彎機與機器人 boschert 數(shù)控沖床 (4)(4)數(shù)控特種加工機

21、床數(shù)控特種加工機床 與傳統(tǒng)的切削方式不同，采用如電化學(xué)、激光等特與傳統(tǒng)的切削方式不同，采用如電化學(xué)、激光等特殊激光方法。這類機床有數(shù)控線殊激光方法。這類機床有數(shù)控線( (電極電極) )切割機床、數(shù)控切割機床、數(shù)控電火花加工機床、數(shù)控激光切割機床等。電火花加工機床、數(shù)控激光切割機床等。床機割切線五軸激光切割機 sodick 電火花機床 數(shù)控高壓水切割機 (5)(5)其它類型數(shù)控機床其它類型數(shù)控機床 其它類型的數(shù)控機床，如數(shù)控三坐標(biāo)測量機等。其它類型的數(shù)控機床，如數(shù)控三坐標(biāo)測量機等。zeiss 全自動激光測量機 一一 開環(huán)伺服系統(tǒng)開環(huán)伺服系統(tǒng) 開環(huán)伺服系統(tǒng)為無位置反饋的系統(tǒng)，其驅(qū)動元件主開環(huán)伺服系

22、統(tǒng)為無位置反饋的系統(tǒng)，其驅(qū)動元件主要是功率步進電機或電液脈沖馬達(dá)。典型的系統(tǒng)原理見要是功率步進電機或電液脈沖馬達(dá)。典型的系統(tǒng)原理見圖。開環(huán)系統(tǒng)由環(huán)形分配器、步進電機功率放大器、步圖。開環(huán)系統(tǒng)由環(huán)形分配器、步進電機功率放大器、步進電機、齒輪箱、絲杠螺母傳動副所組成。結(jié)構(gòu)簡單，進電機、齒輪箱、絲杠螺母傳動副所組成。結(jié)構(gòu)簡單，使用維修方便，但精度不高。多用于簡易數(shù)控機床上。使用維修方便，但精度不高。多用于簡易數(shù)控機床上。開環(huán)伺服系統(tǒng)開環(huán)伺服系統(tǒng)指令脈指令脈沖沖數(shù)控系數(shù)控系統(tǒng)統(tǒng)環(huán)形分配環(huán)形分配器器工作臺工作臺步進電步進電機機齒輪箱齒輪箱步進電機步進電機功率放大功率放大器器二二 閉環(huán)伺服系統(tǒng)閉環(huán)伺服系統(tǒng)

23、 閉環(huán)伺服系統(tǒng)是按閉環(huán)原理工作的，數(shù)控裝置將閉環(huán)伺服系統(tǒng)是按閉環(huán)原理工作的，數(shù)控裝置將位移指令與位置檢測裝置測得的實際位置反饋信號隨位移指令與位置檢測裝置測得的實際位置反饋信號隨時進行比較，用比較后的差值控制機床移動部件作補時進行比較，用比較后的差值控制機床移動部件作補充位移，直到差值消除才停止。閉環(huán)伺服系統(tǒng)的工作充位移，直到差值消除才停止。閉環(huán)伺服系統(tǒng)的工作原理圖如圖所示。其位置檢測裝置裝在機床的移動部原理圖如圖所示。其位置檢測裝置裝在機床的移動部件上。定位精度高，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，調(diào)試維修較困難，件上。定位精度高，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，調(diào)試維修較困難，多用于高精度機床上。多用于高精度機床上。位移值位移

24、值進給脈沖進給脈沖工作臺工作臺伺服電機伺服電機齒輪箱齒輪箱比較環(huán)節(jié)比較環(huán)節(jié)伺服放大器伺服放大器測量反饋測量反饋裝置裝置反饋脈沖反饋脈沖 閉環(huán)伺服系統(tǒng)閉環(huán)伺服系統(tǒng)三三 半閉環(huán)伺服系統(tǒng)半閉環(huán)伺服系統(tǒng) 將位置檢測裝置裝在驅(qū)動電機的端部或機床傳動將位置檢測裝置裝在驅(qū)動電機的端部或機床傳動絲桿的端部上。它可以獲得比開環(huán)系統(tǒng)高的精度，但絲桿的端部上。它可以獲得比開環(huán)系統(tǒng)高的精度，但機械傳動鏈的誤差無法消除，因此比閉環(huán)系統(tǒng)精度要機械傳動鏈的誤差無法消除，因此比閉環(huán)系統(tǒng)精度要低。但其結(jié)構(gòu)比閉環(huán)系統(tǒng)要簡單，使用維修要方便，低。但其結(jié)構(gòu)比閉環(huán)系統(tǒng)要簡單，使用維修要方便，應(yīng)用廣泛。應(yīng)用廣泛。角度值角度值進給脈沖進給

25、脈沖工作臺工作臺伺服電機伺服電機齒輪箱齒輪箱比較環(huán)節(jié)比較環(huán)節(jié)伺服放大器伺服放大器測量反饋測量反饋裝置裝置反饋脈沖反饋脈沖半閉環(huán)伺服系統(tǒng)半閉環(huán)伺服系統(tǒng) 一 硬線數(shù)控系統(tǒng)（硬線數(shù)控系統(tǒng)（ncnc） 它的輸入處理、插補運算和控制功能都由專用的固它的輸入處理、插補運算和控制功能都由專用的固定組合邏輯電路來實現(xiàn)。通用性、靈活性差，制造周期定組合邏輯電路來實現(xiàn)。通用性、靈活性差，制造周期長，成本高，現(xiàn)已不采用。長，成本高，現(xiàn)已不采用。 二 計算機數(shù)控系統(tǒng)（計算機數(shù)控系統(tǒng)（cnccnc） 它由小型或微型計算機加上通用的大規(guī)模集成電路它由小型或微型計算機加上通用的大規(guī)模集成電路組成。主要功能幾乎全部由系統(tǒng)軟件

26、控制，通用性、靈組成。主要功能幾乎全部由系統(tǒng)軟件控制，通用性、靈活性高，具有真正意義的活性高，具有真正意義的“柔性柔性”，制造周期短，成本，制造周期短，成本低，現(xiàn)已廣泛采用。低，現(xiàn)已廣泛采用。mm項目項目經(jīng)濟型經(jīng)濟型普及型普及型高檔型高檔型分辨率分辨率10 10 umum1 1 umum 0.1 0.1 umum進給速度進給速度8-15 8-15 m/minm/min15-24 15-24 m/minm/min15-100 15-100 m/minm/min聯(lián)動軸數(shù)聯(lián)動軸數(shù)2-32-3軸軸2-42-4軸或軸或3-53-5軸以上軸以上主主cpucpu8 8位位1616位、位、3232位甚至采用位

27、甚至采用riscrisc的的6464位位伺服系統(tǒng)伺服系統(tǒng)步進電機、開環(huán)步進電機、開環(huán)直流及交流閉環(huán)、全數(shù)字交流伺服系統(tǒng)直流及交流閉環(huán)、全數(shù)字交流伺服系統(tǒng)內(nèi)裝內(nèi)裝plcplc無無有內(nèi)裝有內(nèi)裝plcplc，功能極強的內(nèi)裝功能極強的內(nèi)裝plcplc，甚至甚至有軸控制功能有軸控制功能顯示功能顯示功能數(shù)碼管數(shù)碼管, ,簡單的簡單的crtcrt字符顯示字符顯示有字符圖形或三維圖形顯示有字符圖形或三維圖形顯示通信功能通信功能無無rc232crc232c和和dncdnc接口接口還可能有還可能有mapmap通通訊接口和聯(lián)網(wǎng)訊接口和聯(lián)網(wǎng)功能功能m 數(shù)控機床的坐標(biāo)系作用是：數(shù)控機床的坐標(biāo)系作用是：為了為了確定工件在

28、機床中的位置，機確定工件在機床中的位置，機床運動部件特殊位置及運動范圍，即描述機床運動，產(chǎn)生數(shù)據(jù)信息床運動部件特殊位置及運動范圍，即描述機床運動，產(chǎn)生數(shù)據(jù)信息而建立的幾何坐標(biāo)系而建立的幾何坐標(biāo)系。通過機床坐標(biāo)系的建立，可確定機床位置關(guān)通過機床坐標(biāo)系的建立，可確定機床位置關(guān)系，獲得所需的相關(guān)數(shù)據(jù)。系，獲得所需的相關(guān)數(shù)據(jù)。 工件坐標(biāo)系工件坐標(biāo)系原點原點機床坐標(biāo)系機床坐標(biāo)系原點原點機床坐標(biāo)軸的命名機床坐標(biāo)軸的命名2.5.1 2.5.1 坐標(biāo)軸的命名、確定方法和步驟坐標(biāo)軸的命名、確定方法和步驟 在在isoiso標(biāo)準(zhǔn)中統(tǒng)一規(guī)定采用右手直角笛卡爾坐標(biāo)系標(biāo)準(zhǔn)中統(tǒng)一規(guī)定采用右手直角笛卡爾坐標(biāo)系對機床的坐標(biāo)系進

29、行命名。機床坐標(biāo)軸的命名方法如對機床的坐標(biāo)系進行命名。機床坐標(biāo)軸的命名方法如圖所示。右手的拇指、食指和中指互相垂直，其三個圖所示。右手的拇指、食指和中指互相垂直，其三個手指所指的方向分別為手指所指的方向分別為x x軸、軸、y y軸和軸和z z軸的正方向。用字軸的正方向。用字母母a a、b b、c c表示繞表示繞x x、y y、z z軸的轉(zhuǎn)動，其轉(zhuǎn)動的正方向軸的轉(zhuǎn)動，其轉(zhuǎn)動的正方向用右手螺旋法則確定。用右手螺旋法則確定。確定機床坐標(biāo)軸時，通常先確定確定機床坐標(biāo)軸時，通常先確定z z軸，再確定軸，再確定x x軸和軸和y y軸。軸。平行于導(dǎo)軌面，且垂直于平行于導(dǎo)軌面，且垂直于z z軸的坐標(biāo)軸為軸的坐

30、標(biāo)軸為x x軸。軸。u 對于工件旋轉(zhuǎn)的機床（如車床、磨床等），對于工件旋轉(zhuǎn)的機床（如車床、磨床等），x x坐標(biāo)的坐標(biāo)的方向是在工件的徑向上，且平行于橫滑座導(dǎo)軌面。刀具遠(yuǎn)方向是在工件的徑向上，且平行于橫滑座導(dǎo)軌面。刀具遠(yuǎn)離工件旋轉(zhuǎn)中心的方向為離工件旋轉(zhuǎn)中心的方向為x x軸正方向。軸正方向。u 對于刀具旋轉(zhuǎn)的機床（如立式銑床、鉆床等），如果對于刀具旋轉(zhuǎn)的機床（如立式銑床、鉆床等），如果z z軸是垂直的，則面對主軸看立柱時，右手所指的水平方軸是垂直的，則面對主軸看立柱時，右手所指的水平方向為向為x x軸的正方向。軸的正方向。 如果如果z z軸是水平的軸是水平的( (如臥式銑床），則如臥式銑床），則面

31、對主軸看立柱時，左手所指的水平方向為面對主軸看立柱時，左手所指的水平方向為x x軸的正方向軸的正方向 。 y y坐標(biāo)軸垂直于坐標(biāo)軸垂直于x x、z z坐標(biāo)軸。坐標(biāo)軸。y y運動的正方向根據(jù)運動的正方向根據(jù)x x坐標(biāo)和坐標(biāo)和z z坐標(biāo)的正方向，按照右手笛卡爾直角坐標(biāo)系來坐標(biāo)的正方向，按照右手笛卡爾直角坐標(biāo)系來判斷。判斷。立式銑床立式銑床臥式銑床臥式銑床附加坐標(biāo)附加坐標(biāo) 如果機床除了有如果機床除了有x x、y y、z z主要直線運動之外，還有平主要直線運動之外，還有平行于它們的坐標(biāo)運動，則應(yīng)分別命名為行于它們的坐標(biāo)運動，則應(yīng)分別命名為u u、v v、w w。 如在第一組回轉(zhuǎn)運動如在第一組回轉(zhuǎn)運動a

32、 a、b b、c c的同時，還有平行或不的同時，還有平行或不平行平行a a、b b、c c的第二組回轉(zhuǎn)運動，可命名為的第二組回轉(zhuǎn)運動，可命名為d d、e e、f f。1.1.機床坐標(biāo)系、機床原點與參考點機床坐標(biāo)系、機床原點與參考點 數(shù)控機床坐標(biāo)系是機床的基本坐標(biāo)系，機床坐標(biāo)系的數(shù)控機床坐標(biāo)系是機床的基本坐標(biāo)系，機床坐標(biāo)系的原點也稱機械原點或零點（原點也稱機械原點或零點（m m），這個零點是機床固有的），這個零點是機床固有的點，由生產(chǎn)廠家事先確定，不能隨意改變，它是其它坐標(biāo)點，由生產(chǎn)廠家事先確定，不能隨意改變，它是其它坐標(biāo)系和機床內(nèi)部參考點的出發(fā)點。系和機床內(nèi)部參考點的出發(fā)點。 不同數(shù)控機床坐標(biāo)

33、系的零點也不同。數(shù)控車床的機械不同數(shù)控機床坐標(biāo)系的零點也不同。數(shù)控車床的機械零點在主軸前端面的中心上。零點在主軸前端面的中心上。 2.5.2 2.5.2 機床坐標(biāo)系與工件坐標(biāo)系機床坐標(biāo)系與工件坐標(biāo)系 數(shù)控銑床的機械零點，因生產(chǎn)廠家而異，例如有數(shù)控銑床的機械零點，因生產(chǎn)廠家而異，例如有的數(shù)控銑床的機床零點位于機床的左前上方，如圖所的數(shù)控銑床的機床零點位于機床的左前上方，如圖所示示m m點。有的數(shù)控銑床的機床零點位于機床的左前下方。點。有的數(shù)控銑床的機床零點位于機床的左前下方。 立式加工中心的機床原點，一般在機床最大加工立式加工中心的機床原點，一般在機床最大加工范圍平面的左前下方。范圍平面的左前下

34、方。 ，是大多數(shù)數(shù)控機床是大多數(shù)數(shù)控機床所必須具有的。它是數(shù)控機床工作區(qū)確定的一個點，所必須具有的。它是數(shù)控機床工作區(qū)確定的一個點，與機床零點有確定的尺寸聯(lián)系。通常機床并不能移動與機床零點有確定的尺寸聯(lián)系。通常機床并不能移動到機床原點處，它僅僅是一個理論上的點。參考點在到機床原點處，它僅僅是一個理論上的點。參考點在各軸以硬件方式用固定的凸塊和限位開關(guān)實現(xiàn)。機床各軸以硬件方式用固定的凸塊和限位開關(guān)實現(xiàn)。機床每次通電后，移動件（刀架或工作臺）都要進行返回每次通電后，移動件（刀架或工作臺）都要進行返回參考點的操作，數(shù)控裝置通過移動件（刀架或工作臺）參考點的操作，數(shù)控裝置通過移動件（刀架或工作臺）返回

35、參考點后確認(rèn)出機床原點的位置數(shù)控機床也就建返回參考點后確認(rèn)出機床原點的位置數(shù)控機床也就建立了機床坐標(biāo)系。立了機床坐標(biāo)系。 有的參考點有的參考點r r 與機床原點與機床原點 重合；有的廠家將參考點稱作重合；有的廠家將參考點稱作 機床原點。機床原點。2 2 工件坐標(biāo)系工件坐標(biāo)系 工件坐標(biāo)系是編程人員使用的，以圖紙上的某一點為工件坐標(biāo)系是編程人員使用的，以圖紙上的某一點為原點，建立坐標(biāo)系。一般工件坐標(biāo)系與機床坐標(biāo)系的坐標(biāo)原點，建立坐標(biāo)系。一般工件坐標(biāo)系與機床坐標(biāo)系的坐標(biāo)軸要平行。其原點也稱為工件原點、編程原點，當(dāng)工件安軸要平行。其原點也稱為工件原點、編程原點，當(dāng)工件安裝在機床工作臺上時也稱為浮動原點。進行加工之前，必裝在機床工作臺上時也稱為浮動原點。進行加工之前，必須在測量工件坐標(biāo)系原點在機床坐標(biāo)系中的位置，稱為工須在測量工件坐標(biāo)系原點在機床坐標(biāo)系中的位置，稱為工件零點測量，以便建立兩個坐標(biāo)系之間的聯(lián)系。件零點測量，以便建立兩個坐標(biāo)系之間的聯(lián)系。