数控机床的组成和分类 (1)讲解

数控机床的组成和分类主讲人：周欣新乡职业技术学院一、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一、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。一、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；（1）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；（2）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）一、

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。一、

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+机械传动环节；数控机床的逻辑组成

一、

数控机床的组成二、

数控机床的基本类型（1）点位控制系统-代表：数控钻床，数控镗床；

只控制刀具相对于工件定位点的位置精度，不控制刀具的运动轨迹，刀具运动过程中不进行切削。（2）直线控制系统-代表：数控车床，数控铣床；

控制起点与终点间的准确位置的同时，还要求刀具的运动轨迹为一直线，并能控制位移速度，刀具运动过程中进行切削加工。点位/直线控制系统-同时具有以上功能，如数控镗铣床；（3）轮廓控制系统-代表：数控铣床，数控车床；

对两个或两个以上的坐标轴方向进行连续控制的同时，也对位移和速度进行连续控制，刀具运动过程中进行切削加工。可分为2轴控制，2.5轴控制，3-5轴控制。1.按运动轨迹分类二、

数控机床的基本类型2.按伺服系统控制方式分类特点：不带位置测量元件，对执行机构的动作情况不进行检查，控制精度较低，成本较低。如：步进电机伺服系统。其精度主要取决于伺服元件和机床传动元件。（1）开环伺服系统开环控制系统框图二、数控机床的基本类型2.按伺服系统控制方式分类特点：机床工作台上装有位置测量元件（直线位移测量元件），运动精度主要取决于检测装置精度，与传动链误差无关；系统不易稳定，调试和维修较复杂。（2）闭环伺服系统闭环控制系统框图2.按伺服系统控制方式分类（3）半闭环伺服系统特点：通过角位移测量元件间接测量伺服机构中执行元件的转角，通过计算换算出工作台的实际位移量，将计算值与指令值进行比较，用比较后的差值进行控制机床的位移，直至差值为0。其控制精度不如闭环控制数控机床，但调试比较方便，成本比闭环系统低，因而被广泛采用。半闭环伺服系统框图二、

数控机床的基本类型3.按功能水平分类二、

数控机床的基本类型（1）经济型数控机床（2）普及型数控机床（3）高级型数控机床

采用单板机或单片机数控系统，功能简单，价格低廉，分辨率为0.01mm，最多能控制3个轴。主要用于车床，线切割机床及旧机床改造。分辨率-位移检测系统能够测量的最小位移量。

采用16或32位微处理机的中档数控系统，采用半闭环的交流伺服或直流伺服驱动，能实现4轴以下的控制，分辨率为1µm，具有DNC通信接口。

采用16或32位微处理机，采用高响应特性的伺服驱动，可控制5个轴，分辨率可达0.1µm，具有MAP制造自动化通信接口及联网功能。4.按工艺用途分类二、

数控机床的基本类型（1）金属切削类数控机床：数控车床、数控铣床、数控钻床、数控磨床与数控齿轮加工机床，