数控机床一般由输入

目录第一部分数控机床1.1数控机床的结构组成1.2数控机床的种类1.3数控机床的主要功能1.4数控机床的主要性能指标第二部分CK9330数控车床2.1CK9330数控车床的工作原理2.2CK9330数控车床的工作过程2.3CK9330数控车床的数控系统2.4CK9330数控车床的拆装过程2．5CK9330数控车床的主轴驱动原理2．6CK9330数控车床的进给系统第三部分实践体会第一部分数控机床1.1数控机床的结构组成数控机床一般由输入、输出装置、数控装置、可编程控制器、伺服系统、检测反馈装置和机床主机等组成。1、输入输出装置输入装置可将不同加工信息传递于计算机。在数控机床产生的初期，输入装置为穿孔纸带，现已趋于淘汰；目前，使用键盘、磁盘等，大大方便了信息输入工作。输出指输出内部工作参数（含机床正常、理想工作状态下的原始参数，故障诊断参数等），一般在机床刚工作状态需输出这些参数作记录保存，待工作一段时间后，再将输出与原始资料作比较、对照，可帮助判断机床工作是否维持正常。2、数控装置数控装置是数控机床的核心与主导，完成所有加工数据的处理、计算工作，最终实现数控机床各功能的指挥工作。它包含微计算机的电路，各种接口电路、CRT显示器等硬件及相应的软件。3、可编程控制器即PLC，它对主轴单元实现控制，将程序中的转速指令进行处理而控制主轴转速；管理刀库，进行自动刀具交换、选刀方式、刀具累计使用次数、刀具剩余寿命及刀具刃磨次数等管理；控制主轴正反转和停止、准停、切削液开关、卡盘夹紧松开、机械手取送刀等动作；还对机床外部开关（行程开关、压力开关、温控开关等）进行控制；对输出信号（刀库、机械手、回转工作台等）进行控制。4、检测反馈装置由检测元件和相应的电路组成，主要是检测速度和位移，并将信息反馈于数控装置，实现闭环控制以保证数控机床加工精度。5、机床主机数控机床的主体，包括床身、主轴、进给传动机构等机械部件。1.2数控机床的种类1、按工艺用途分类1、金属切削类数控机床：分别有数控车床、数控铣床、数控磨床、数控镗床以及加工中心。这些机床的动作与运动都是数字化控制，具有较高的生产率和自动化程度，特别是加工中心，它是一种带有自动换刀装置，能进行铣、钻、镗削加工的复合型数控机床。加工中心又分为车削中心、磨削中心等。还实现了在加工中心上增加交换工作台以及采用主轴或工作台进行立、卧转换的五面体加工中心。2、金属成形类及特种加工类数控机床：它是指金属切削类以外的数控机床。数控弯管机、数控线切割机床、数控电火花成形机床等等都是这一类数控机床。2、按运动方式分类1、定位控制数控机床：它是指能控制刀具相对于工件的精确定位控制系统,而在相对运动的过程中不能进行任何加工。通过采用分级或连续降速，低速趋近目标点，来减少运动部件的惯性过冲而引起的定位误差。2、直线运动控制数控机床:它是指控制机床工作台或刀具以要求的进给速度，沿平行于某一坐标轴或两轴的方向进行直线或斜线移动和切削加工的机床。这类数控机床要要求具有准确的定位功能和控制位移的速度，而且也要偶刀具半径和长度的补偿功能以及主轴转速控制的功能。现代组合机床也算是一种直线运动控制数控机床。3、轮廓控制的数控机床:它是指能实现两轴或两轴以上的联动加工，而且对各坐标的位移和速度进行严格的不间断控制，具有这种控制功能的数控机床。现代数控机床大多数有两坐标或以上联动控制、刀具半径和长度补偿等等功能。按联动轴数也可分两轴联动、两轴半、三轴、四轴、五轴联动等。随着制造技术的发展，多坐标联动控制也越来普遍。3、按控制方式分类1、开环控制系统：它是指没有位置检测反馈装置的控制方式。特点是结构简单、价格低廉，但难以实现运动部件的快速控制。广泛应用于步进电机低扭矩、高精度、速度中等的小型设备德驱动控制中，特别在微电子生产设备中。2、半闭环控制系统：它是指在电动机轴或丝杆的端部装有角位移、角速度检测装置，通过位置检测反馈装置反馈给数控装置的比较器与输入指令比较，用差值控制运动部件。特点是调试方便、良好的系统稳定性、结构紧凑，但在机械传动链的误差无法得校正或消除。目前采用滚珠丝扛螺母机构有很好的精度和精度保持性和采取看可靠的、消除反向运动间隙的机构，可以满足大多数的数控机床用户。因此被广泛的采用且成为首选的控制方式。3、闭环控制系统：是在机床最终的运动部件的相应位置安装直线或回转式检测装置，将直接测量到的位移或角位移反馈到数控装置的比较器中，与输入指令位移量比较，用差值控制运动部件。优点是将机械传动链的全部环节都包含在闭环内，精度取决于检测装置的精度，超过半闭环系统。缺点是价格昂贵、对机构和传动链要求严格，不然会引起振荡，降低系统的稳定性。4、按功能水平分类一般把数控机床分为精密型、普通型、经济型。数控机床水平的高低一般取决于以下几个参数和功能。（1）中央处理单元：经济型数控8位CPU，精密和普通型有16位发展到32或64位且采用精简指令集的CPU。（2）分辨率和进给速度：经济型数控分别率10µm进给速度8~15m/min；普通型数控分别率1µm进给速度15~24m/min；精密型数控分别率0.1µm进给速度24~100m/min。（3）多轴联动功能：经济型数控2~3轴联动；普通与精密型数控3~5轴联动，甚至更多。（4）显示功能：经济型数控只有简单的数码显示或简单的CRT字符显示；普通型则有较为齐全的CRT显示，还有图形、人及对话、自诊等功能；精密型则还有三维图形显示。（5）通信功能：经济型无通信功能；普通型有RS232或DNC等接口；精密型有MAP等高性能通信接口。除用以上几种参数或功能来衡量数控的档次外还有伺服系统的类型和可编程控制器功能的强弱。除以上四种分类外，目前还有用数控装置的构成方式来分类，分硬件和软件数控。控制坐标轴数和联动咒术方式分位三轴二联动和四轴四联动等。1.3数控机床的主要功能加工精密的零件。不同档次的数控铣床的功能有较大的差别，但都应具备以下主要功能。1．铣削加工数控铣床一般应具有三坐标以上联动功能，能够进行直线插补和圆弧插补，自动控制旋转的铣刀相对于工件运动进行铣削加工，如图4-4所示。坐标联动轴数越多，对工件的装夹要求就越低，加工工艺范围越大。2．孔及螺纹加工可以采用定尺寸孔加工刀具进行钻、扩、铰、锪、镗削等加工，也可以采用铣刀铣削不同尺寸的孔3．刀具补偿功能一般包括刀具半径补偿功能和刀具长度补偿功能。4．公制、英制单位转换可以根据图纸的标注选择公制单位（mm）和英制单位（inch）进行程序编制，以适应不同企业的具体情况。5．绝对坐标和增量坐标编程程序中的坐标数据可以采用绝对坐标或增量坐标，使数据计算或程序的编写更方便。6．进给速度、主轴转速调整数控铣床控制面板上一般设有进给速度、主轴转速的倍率开关，用来在程序执行中根据加工状态和程序设定值随时调整实际进给速度和主轴实际转速，以达到最佳的切削效果。一般进给速度调整范围在0%~150%之间，主轴转速调整范围在50%~120%之间。7．固定循环固定循环是固化为G指令的子程序，并通过各种参数适应不同的加工要求，主要用于实现一些具有典型性的需要多次重复的加工动作，如各种孔、内外螺纹、沟槽等的加工。使用固定循环可以有效地简化程序的编制。但不同的数控系统对固定循环的定义有较大的差异，在使用的时候应注意区别。8．工件坐标系设定9．数据输入输出及DNC功能10．子程序11．数据采集功能12．自诊断功能1.4数控机床的主要性能指标一、数控机床的精度精度是数控机床的重要技术指标之一。精度主要指加工精度、定位精度和重复定位精度。1、定位精度和重复定位精度定位精度是指数控机床工作台等移动部件实际运动位置与指令位置的一致程度，其不一致的差量即为定位误差。定位误差包括伺服系统、检测系统、性进给系统等误差，还包括移动部件导轨的几何误差等。定位误差将直接影响零件加工的位置精度。重复定位精度是指在同一台数控机床上，应用相同程序相同代码加工一批零件，所得到的连续结果的一致程度。重复定位精度受伺服系统特性、进给系统的间隙与刚性以及摩擦特性等因素的影响。一般情况下，重复定位精度是成正态分布的偶然性误差，它影响一批零件加工的一致性，是一项非常重要的性能指标。2、分度精度分度精度是指分度工作台在分度时，实际回转角度与指令回转角度的差值。分度精度既影响零件加工部位在空间的角度位置，也影响孔系加工的同轴度等。3、分辨率与脉冲当量分辨率是指可以分辨的最小位移间隔。对测量系统而言，分辨率是可以测量的最小位移；对控制系统而言，分辨率是可以控制的最小位移增量，即数控装置每发出一个脉冲信号，反映到机床移动部件上的移动量，一般称为脉冲当量。脉冲当量是设计数控机床的原始数据之一，其数值的大小决定数控机床的加工精度和表面质量。脉冲当量越小，数控机床的加工精度和加工表面质量越高。4、加工精度近年来，伴随着数控机床的发展和机床结构特性的提高，数控机床的性能与质量都有了大幅度的提高。中等规格的加工中心，其定位精度普通级达到(±0.005∽±0.008)mm/300mm，精密级达到±0.001∽±0.003mm／全程；普通级加工中心的加工精度达到±1.5μm，超精密级数控车床的加工圆度已经达到0.1μm，表面粗糙度为Ra0.3μm。二、数控机床的可控轴数与联动轴数可控轴数是指数控系统能够控制的坐标轴数目。该指标与数控系统的运算能力、运算速度以及内存容量等有关。目前，高档数控系统的可控轴数已多达24轴。数控机床的联动轴数是指机床数控装置控制的坐标轴同时达到空间某一点的坐标数目。目前有两轴联动、三轴联动、四轴联动、五轴联动等。三轴联动数控机床可以加工空间复杂曲面；四轴联动、五轴联动数控机床可以加工宇航叶轮、螺旋桨等零件。三、数控机床的运动性能指标数控机床的运动性能指标主要包括主轴转速、进给速度、坐标行程、回转轴的转角范围、刀库容量及换刀时间等。1、主轴转速目前，随着刀具、轴承、冷却、润滑及数控系统等相关技术的发展，数控机床主轴转速已普遍提高。以中等规格的数控机床为例，数控车床从过去的1000∽2000r/min提高到4000∽6000r/min，加工中心从过去的2000∽3000r/min提高到现在的10000r/min以上。在高速加工的数控机床上，通常采用电动机转子和主轴一体的电主轴，可以使主轴达到每分钟数万转。这样对各种小孔加工以及提高零件加工质量和表面质量都极为有利。2、进给速度和加速度数控机床的进给速度和切削速度一样，是影响零件加工质量、加工效率和刀具寿命的主要因素。目前国内数控机床的进给速度可达10～15m/min，国外一般可达15～30m/min。进给加速度是反映进给速度提速能力的性能指标，也是反映机床加工效率的重要指标。国外厂家生产的加工中心加速度可达2g。3、坐标行程数控机床坐标轴X、Y、Z的行程大小，构成数控机床的空间加工范围，即加工零件的大小。4、刀库容量和换刀时间刀库容量是指刀库能存放加工所需要的刀具数量。目前常见的中小型加工中心多为16～60把，大型加工中心达100把以上。换刀时间指有自动换刀系统的数控机床，将主轴上使用的刀具与装在刀库上的下一工序需用的刀具进行交换所需要的时间。目前国内生产的数控机床的换刀时间可达到4∽5s。刀库容量和换刀时间对数控机床的生产率有直接影响。第二部分CK9330数控车床2.1CK9330数控车床的工作原理按照零件加工的技术要求和工艺要求，编写零件的加工程序，然后将加工程序输入到数控装置，通过数控装置控制机床的主轴运动、进给运动、更换刀具，以及工件的夹紧与松开，冷却、润滑泵的开与关，使刀具、工件和其它辅助装置严格按照加工程序规定的顺序、轨迹和参数进行工作，从而加工出符合图纸要求的零件。2.2CK9330数控车床的工作过程（1）首先根据零件加工图样进行工艺分析，确定加工方案、工艺参数和位移数据。（2）用规定的程序代码和格式规则编写零件加工程序单；或用自动编程软件进行CAD/CAM工作，直接生成零件的加工程序文件。（3）将加工程序的内容以代码形式完整记录在信息介质（如穿孔带