数控机床结构及维修-第1章 绪论

1、普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教国家级规划教材数控机床结构及维修材数控机床结构及维修 邓三鹏邓三鹏第一章第一章 绪论绪论1392059003813920590038普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教国家级规划教材数控机床结构及维修材数控机床结构及维修 邓三鹏邓三鹏2021-12-1321.11.1数控机床的基本概念数控机床的基本概念1.21.2数控机床机械结构的主要组成数控机床机械结构的主要组成1.31.3数控机床机械结构的主要特点数控机床机械结构的主要特点1.41.4数控机床故障分类数控机床故障分类1.51.5数控机床的最新发展数控机床的最新发展第一章第

2、一章 绪论绪论第第1 1章章 绪论绪论普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教国家级规划教材数控机床结构及维修材数控机床结构及维修 邓三鹏邓三鹏2021-12-133 1.1.1 1.1.1数控机床的组成数控机床的组成 (1)主机 主机是数控机床的本体，主要由各种机械部件组成，包括底座、床身、主轴箱、进给机构等 。 (2)数控装置 数控装置是数控机床的控制核心，一般由一台专用计算机构成。 (3)驱动装置 驱动装置是执行机构的驱动部件，包括主轴电动机、进给伺服电动机等。 (4)辅助装置 辅助装置是数控机床的一些配套部件，如自动排屑部件、自动对刀部件、工作台、安全防护装置、自动检测装置

3、等。 1.11.1数控机床的基本概念数控机床的基本概念普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教国家级规划教材数控机床结构及维修材数控机床结构及维修 邓三鹏邓三鹏2021-12-134一、基本概念一、基本概念什么是数控机床什么是数控机床机床本体机床本体数控装置数控装置绪论绪论普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教国家级规划教材数控机床结构及维修材数控机床结构及维修 邓三鹏邓三鹏2021-12-135二、数控机床的组成二、数控机床的组成机械部分普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教国家级规划教材数控机床结构及维修材数控机床结构及维修 邓三鹏邓三鹏2021-1

4、2-136二、数控机床的组成二、数控机床的组成数控部分PLC及各种电器（接触器，继电器等）弱电带动强电继电器接触器变频器、伺服推动主轴丝杠运动普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教国家级规划教材数控机床结构及维修材数控机床结构及维修 邓三鹏邓三鹏2021-12-137二、数控机床的基本工作原理 1.1.21.1.2数控机床的基本工作原理数控机床的基本工作原理 数控机床是用计算机与数字化指令控制机床各运动部件的动作，从而实现机床加工的自动化 。数控机床基本工作原理框图如图1.1所示。 加工程序可通过输入设备存储于数控装置（CNC计算机数字控制系统）内的存储器上，在需要的时候也可将存

5、储器内的加工程序通过输入设备把加工程序存储在外部存储介质上，以长期保存。 数控装置是数控机床的控制系统，它采集和控制着机床所有的运动状态和运动量。 图1.1 数控机床基本工作原理框图普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教国家级规划教材数控机床结构及维修材数控机床结构及维修 邓三鹏邓三鹏2021-12-138三、数控机床的特点 1.1.3 1.1.3数控机床的特点数控机床的特点（视频）（视频） 自动化程度高，可以减轻工人的劳动强度。 加工精度高、加工质量稳定可靠、重复性好。 加工生产率高。 对零件加工的适应性强、灵活性好、能加工形状复杂的零件。 有利于生产管理的现代化。 普通高等教

6、育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教国家级规划教材数控机床结构及维修材数控机床结构及维修 邓三鹏邓三鹏2021-12-139四、数控机床的分类 1.1.4 1.1.4数控机床的分类数控机床的分类 按机械运动的轨迹可分为：点位控制系统、直线控制系统和连续控制系统。 按伺服系统的类型可分为：开环伺服系统 视频2、半闭环伺服系统和闭环伺服系统。 按控制坐标数可分为：两坐标数控机床、两坐标半数控机床、三坐标数控机床和多坐标数控机床。 普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教国家级规划教材数控机床结构及维修材数控机床结构及维修 邓三鹏邓三鹏2021-12-1310 按数控机床的加工方式

7、，分为以下几类： 金属切削类 数控车床、铣床、钻床、镗床、磨床、齿轮加工机床 视频1 视频2 视频3和加工中心等。 金属成形类 数控折弯机 2、弯管机、冲床、旋压机、切管机等。 特种加工类 数控线切割机（如图1.2）、电火花加工机床（如图1.3）、激光切割机和快速成型机等。 其他类 数控火焰切割机床、数控激光热处理机床、三坐标测量机等。普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教国家级规划教材数控机床结构及维修材数控机床结构及维修 邓三鹏邓三鹏2021-12-1311 除机床基础部件外，还有下列几部分： 主传动系统。 进给传动系统。 实现工件回转、定位的装置和附件。 实现某些部件动作和

8、辅助功能的系统和装置，如液压、气动、润滑、冷却等系统和排屑、防护等装置。 1.21.2数控机床机械结构的主要组数控机床机械结构的主要组成成普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教国家级规划教材数控机床结构及维修材数控机床结构及维修 邓三鹏邓三鹏2021-12-1312自动换刀装置自动换刀装置自动排削装置自动排削装置自动润滑装置自动润滑装置液压站液压站回转台和交换台回转台和交换台数数 控控 机机 床床 辅辅 助助 装装 置置普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教国家级规划教材数控机床结构及维修材数控机床结构及维修 邓三鹏邓三鹏2021-12-1313 刀架或自动换刀（A

9、TC）。 自动拖盘交换装置（APC）。 特殊功能装置，如刀具破损监控、精度检测和监控装置。 为完全自动化控制功能的各种反馈信号及元器件。 如图1.4 为CK6136型数控车床结构 如图1.5 为DMC 75 V linear立式加工中心结构 如图1.6 为三坐标数控铣床结构。普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教国家级规划教材数控机床结构及维修材数控机床结构及维修 邓三鹏邓三鹏2021-12-13141.3.1 高刚度和高抗振性 （提高静刚度和固有频率（动刚度）、增加阻尼、新材料和钢板 焊接结构）1.3.2 采用减少机床热变形的措施(图1.7) （机床对称布局结构、倾斜床身和斜滑

10、板、热平衡措施、 控制温度、强冷、热位移补偿）1.3.3 驱动系统机械结构简化（图1.8）1.3.4 高传动效率和无间隙传动装置1.3.5 低摩擦因数的导轨1.31.3数控机床机械结构的主要特点数控机床机械结构的主要特点普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教国家级规划教材数控机床结构及维修材数控机床结构及维修 邓三鹏邓三鹏2021-12-1315 1从故障的起因分类： 关联性和非关联性故障。 2从故障的时间分类： 随机故障和有规则故障 3从故障的发生状态分类： 突然故障和渐变故障 4按故障的影响程度分类： 完全失效和部分失效故障 5按故障的严重程度分类： 危险性故障和安全性故障

11、6按故障的性质分类： 软件故障、硬件故障和干扰故障 1.41.4数控机床故障分类数控机床故障分类普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教国家级规划教材数控机床结构及维修材数控机床结构及维修 邓三鹏邓三鹏2021-12-1316 1高速度、高精度化（直线电机 视频1 视频2、高速电主轴、液体静压轴承 动压轴承、陶瓷滚动轴承） 2多功能化配有自动换刀机构(刀库容量可达100把以上)的各类加工中心 3引进自适应控制技术 4数控系统将采用更高集成度的电路芯片以提高可靠性 5CADCAM图形交互式自动编程 6工序集约化 如图1.9，图1.10所示。1.51.5数控机床的最新发展数控机床的最新

12、发展普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教国家级规划教材数控机床结构及维修材数控机床结构及维修 邓三鹏邓三鹏2021-12-1317普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教国家级规划教材数控机床结构及维修材数控机床结构及维修 邓三鹏邓三鹏2021-12-1318位置检测机床主轴驱动进给驱动插补器进给控制主轴控制PLC输出设备输入设备程序计算机数字控制系统图图1.1 1.1 数控机床基本工作原理框图数控机床基本工作原理框图普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教国家级规划教材数控机床结构及维修材数控机床结构及维修 邓三鹏邓三鹏2021-12-1319图图1.

13、2 1.2 数控线切割机床数控线切割机床图图1.3 1.3 电火花加工机床电火花加工机床普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教国家级规划教材数控机床结构及维修材数控机床结构及维修 邓三鹏邓三鹏2021-12-1320图图1.4 CK61361.4 CK6136型数控车床型数控车床1-1-主轴主轴 2-2-床鞍床鞍 3-3-刀架刀架 4-4-防护罩防护罩 5-5-机床控制操作面板机床控制操作面板 6-6-数控系统数控系统 7-7-尾座尾座 8-8-床身床身普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教国家级规划教材数控机床结构及维修材数控机床结构及维修 邓三鹏邓三鹏2021-

14、12-1321图图1.5 DMC 75 V linear1.5 DMC 75 V linear立式加工中心立式加工中心1-1-摆动主轴摆动主轴 2-2-床身床身 3-3-刀库刀库 4-4-滑座滑座 5-5-数控回转工作台数控回转工作台 6-6-机床操作面板机床操作面板7-7-数控系统界面数控系统界面 8-8-防护门防护门 9-9-强电控制柜强电控制柜5 6 7 8 4 3 2 1 9 普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教国家级规划教材数控机床结构及维修材数控机床结构及维修 邓三鹏邓三鹏2021-12-1322图1.6 三坐标数控铣床结构示意图普通高等教育普通高等教育“十一五十一

15、五”国家级规划教国家级规划教材数控机床结构及维修材数控机床结构及维修 邓三鹏邓三鹏2021-12-1323b)a)主轴测量杆主轴头简形互感器放大器补偿热敏元件立柱主轴头激光器光位置检测器图1.7 热变形自动补偿装置a)轴向补偿 b）立柱热平衡补偿普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教国家级规划教材数控机床结构及维修材数控机床结构及维修 邓三鹏邓三鹏2021-12-1324a )进 给 箱主 轴 箱滑 动 丝 杠走 刀 光 杠溜 板 箱脉 冲 编 码 器Z轴伺 服 电 动 机滚 珠 丝 杠脉 冲 发 生 器主 电 动 机主 轴 箱X轴 伺 服 电 动 机脉 冲 编 码 器b )1 0 27 74 42 24 78 02 7图图1.8 1.8 传动系统比较传动系统比较普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教国家级规划教材数控机床结构及维修材数控机床结构及维