CKC20F数控车床电气控制系统设计-基于三菱E60数控系统(毕业论文)(2)

2.数控机床的结构组成

数控机床的结构组成有：控制介质，数控装置，伺服系统，机床。 各部分的功能及作用分别为：

（1）数控装置是数控机床的核心，它的功能是接收由输入装置送来的脉冲信号，经过数控装置的系统软件或逻辑电路进行编译，运算和逻辑处理后，输出各种信号和指令控制机床的各个部分进行规定的，有序的动作。

（2）伺服系统是数控系统的执行部分，它由伺服驱动电路和伺服驱动装置组成，并于机床上的执行部件和机械传动部件组成数控机床的进给系统。它根据数控装置发来的速度和位移指令控制执行部件的进给速度，方向和位移。

（3）机床本体包括：主运动部件，进给运动执行部件（工作台，刀架及其传动部件和床身立柱等支撑部件，还有冷却，润滑，转位和夹紧装置等）。

（4）测量装置是用来直接或间接测量执行部件的实际位移或转动角度等运动情况。是保证机床精度的信息来源，具有十分重要的作用。 数控机床工作过程

数控机床的大致工作过程如下：首先要由编程人员或操作者通过对零件图作深入分析，特别是工艺分析，确定合适的数控加工工艺，其中包括零件的定位与装夹方法的确定，工序划分，各工步走刀路线的规划，各工步加工刀具及其切削用量的选择等。

1.1.2 数控机床的分类

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目前，数控机床品种非常之多，可以从不同的角度和按照多种原则进行分类。

1.按工艺用途分类

（1）金属切削类数控机床有数控车、铣、钻、磨、镗和加工中心等。 （2）金属成形类数控机床有数控折弯机，弯管机，回转头压力机等。 （3）数控特种加工及其类型数控机床有数控线切割，电火花，激光切割和火焰切割机等。

2.按控制运动的方式分类

（1）点位控制数控机床 这类数控机床的典型代表是数控钻床，其特点是它的数控装置只要求精确地控制从一个坐标点到另一个坐标点的定位，而不对其行走轨迹作限制，在行走过程中不能加工。

（2）直线控制数控机床 它不仅要求具有精确的定位功能，而且还要求保证从一点到另一点的移动轨迹为直线，其路线和速度可控。

（3）轮廓控制数控机床 又称连续轨迹控制机床，它的数控装置能同时控制两个和两个以上坐标轴，并具有插补功能。可对位移和速度进行严格的不间断的控制，即可以加工曲线或者曲面零件。

3.按伺服系统的类型分类

按照数控机床有无反馈及反馈的位置不同可以分为开环伺服，闭环伺服，半闭环伺服三种。系统无反馈则把数控机床称为开环数控机床；若系统有反馈，而反馈环提供的信号来自机床的最后一个移动部件则系统为闭环数控机床；若数控机床有反馈，但信号来自中间环节则为半闭环数控机床。

4 .按功能水平分类

可将数控机床分为高、中、低档三类，但是这种分类方法没有一个确切定义。数控机床水平高低由主要技术参数，功能指标和关键部件的功能水平决定。

还可以按数控机床的联动轴数来分类，这样可以分为2轴联动、2.5轴联动、3轴联动、4轴联动、5轴联动等数控机床。其中，2.5轴联动是三个坐标轴中任意两轴联动，第三轴点位或直线控制。

1.1.3 数控机床的主要性能指标及功能 1.数控机床的主要技术指标：

（1）主要规格尺寸 数控车床主要有床身与刀架最大回转直径、最大车削长度、最大车削直径等。

（2）主轴系统 数控机床主轴采用直流或交流电动机驱动，具有较宽

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的调整范围和较高的回转精度，主轴本身刚度与抗振性能比较好。现在数控机床主轴普遍达到5000-10000r/min，甚至更高的转速，这对提高加工质量和各种小孔加工极为有利；主轴可以通过操作面板上的快速倍率选择开关改变转速；在加工端面时主轴具有恒线速度切削功能。

（3）进给系统 包括进给速度范围、快移速度、运动分辨率、定位精度和螺距范围等主要技术参数。

（4）刀具参数 数控车床包括刀架工位数、工具孔直径、刀杆尺寸、换刀时间、重复定位精度各项内容。

（5）电气 包括主电动机，伺服电动机规格型号和功率。 （6）冷却系统 包括冷却箱容量、冷却泵输出量等。 （7）外形尺寸 表示为长*宽*高。 （8）机床重量 机床的重量。

2.数控机床的主要功能：

（1）控制轴数与联动轴数 控制轴数说明数控系统最多可以控制多少坐标轴，其中包括移动轴和回转轴。联动轴数是数控系统按加工要求控制同时运动的坐标轴数。

（2）插补功能 指数控机床能够实现的线型能力，如直线，圆弧，螺旋线，抛物线，正弦曲线等。机床插补功能越强，说明其能够加工的轮廓种类越多。

（3）进给功能 包括快速进给，切削进给；手动连续进给、点动进给；进给率修调；自动加减速功能等。

（4）主轴功能 可实现恒转速、恒线速、定向停止即转速修调。恒线速即主轴自动变速，使刀具对工件切削点的线速度保持不变。主轴定向停止即换刀、精镗退刀前，主轴在其轴向准确定位。

（5）刀具功能 指刀具的自动选择和自动换刀。

（6）刀具补偿 包括刀具位置补偿、半径补偿和长度补偿功能。 （7）机械误差补偿 指系统可自动补偿机械传动部件因间隙产生的误差。

（8）操作功能 数控机床通常有单程序段的执行和跳段执行、图形模拟、机械锁住、试运行、暂停和急停等功能，有的还有软件操作功能。

（9）程序管理功能 指对加工程序的检索、编制、修改、插入、删除、更名、锁住、在线编辑即后台编辑以及程序的存储通信等。

（10）图形显示功能 利用监视器进行二维或三维、单色或彩色、图形可缩放、坐标可旋转的刀具轨迹动态显示。

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（11）辅助编程功能 如固定循环、镜像、图形缩放、子程序、宏程序、坐标旋转、极坐标等功能，可减少手工编程的工作量和难度，特别适合三维复杂零件和大型工件。

（12）自诊断报警功能 指数控系统对其软、硬件功能的自我诊断能力，该功能用于监视整个加工过程是否正常，并及时报警。

（13）通信与通信协议 数控系统都配有RS232C和DNC接口，为进行高速传输设有缓冲区。高档数控系统还可以与MAP相连，能够适应FMS、CIMS的要求。

1.2选题背景

金属切削机床是人类在长期改造自然的生产实践中，不断改进生产工具的基础上产生和发展起来的。

20世纪以来，齿轮变速箱的出现，使机床的结构和性能发生了根本性变化。随着电气控制、液压传动等科学技术的出现及其在机床上的普遍应用，使机床技术有了迅速的发展，除通用机床外又出现了许多各式各样的专用机床。

近些年来，电子技术、计算机技术、信息技术、激光技术等的发展并在机床领域的应用，使机床得到了迅猛发展。多样化、精密化、高效化、自动化是这一时代机床发展的基本特征。通过机床加工的精密化、高效化和自动化来推动和发展社会生产力。

新技术的迅速发展和客观要求的多样化，决定了机床必须多品种。技术的加速发展和产品更新换代的加快使机床主要面向多品种、中小批生产。因此，现代机床不仅要保证加工精度、效率和高度自动化，还必须有一定的柔性，即灵活性，使之能够很方便地适应加工对象的改变。

近些年来，数控机床以其加工精度高、生产效率高、柔性高、适应中小批生产而日益受到重视。由于数控机床无需人工操作，而是靠数控程序完成加工循环，调整方便，适应灵活多变的产品，使得中、小批生产自动化成为可能。20世纪80年代是数控机床、数控系统大发展的时 …… 此处隐藏：2430字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……