数控机床原理及应用作业

简答：1. 简述数控概念。

2. 简述数控机床工作原理。

3. 数控机床主要组成部分包括哪些。

4. 常用数控机床分类有哪些。

数控机床的分类有多种方式。

1）按机床数控运动轨迹划分

点位控制数控机床：指在刀具运动时，只控制刀具相对于工件位移的准确性，不考虑两点间的路径，如数控钻床。

点位直线控制数控机床：在点位控制的基础上，还要保证运动一条直线，且刀具在运动过程中还要进行切削加工。

轮廓控制数控机床：能对两个或更多的坐标运动进行控制（多坐标联动），刀具运动轨迹可为空间曲线。在模具行业中这类机床应用最多，如三坐标以上的数控铣或加工中心。

2）按伺服系统控制方式划分

开环控制机床：**低廉，精度及稳定性差。

半闭环控制数控机床：精度及稳定性较高，**适中，应用最普及。

闭环控制数控机床：精度高，稳定性难以控制，**高。

3）按联动坐标轴数划分

两轴联动数控机床。

x、y、z三轴中任意两轴作插补联动，第三轴作单独的周期进刀，常称2.5轴联动。如图1所示，将x向分成若干段，圆头铣刀沿yz面所截的曲线进行铣削，每一段加工完后进给δx，再加工另一相邻曲线，如此依次切削即可加工出整个曲面，故称为行切法。

根据表面光洁度及刀头不干涉相邻表面的原则选取δx。行切法加工所用的刀具通常是球刀铣头（即指状铣刀）。用这种刀具加工曲面，不易干涉相邻表面，计算比较简单。

球状铣刀的刀头半径应选得大一些，有利于提高加工光洁度、增加刀具刚度、散热等。但刀头半径应小于曲面的最小曲率半径。

5. 数控机床的主传动系统作用及主轴常用变速方式。

1．无级变速。

数控机床一般采用直流或交流主轴伺服电动机实现主轴无级变速。

交流主轴电动机及交流变频驱动装置数控机床(笼型感应交流电动机配置矢量变频调速系统)，由于没有电刷，不产生火花，所以使用寿命长，且性能已达到直流驱动系统的水平，甚至在噪声方面还有所降低。加工中心因此，目前应用较为广泛。

2．分段无级变速。

数控机床在实际生产中，并不需要在整个变速范围内均为恒功率。一般要求在中、高速段为恒功率传动，在低速段为恒转矩传动。为了确保数控机床主轴低速时有较大的转矩和主轴的变速范围尽可能大，有的数控机床在交流或直流电动机无级变速的基础上配以齿轮变速，使之成为分段无级变速。

(1)带有变速齿轮的主传动加工中心这是大中型数控机床较常采用的配置方式，通过少数几对齿轮传动，扩大变速范围，由于电动机在额定转速以上的恒功率调速范围为2～5，数控机床当需扩大这个调速范围时常用变速齿轮的办法来扩大调速范围，滑移齿轮的移位大都采用液压拨叉或直接由液压缸带动齿轮来实现。

(2)通过带传动的主传动加工中心这种传动主要用在转速较高、变速范围不大的机床，电动机本身的调整就能够满足要求，不用齿轮变速，可以避免由齿轮传动时所引起的振动和噪声。它适用于高速、低转矩特性的主轴。常用的是同步齿形带。

(3)用两个电动机分别驱动主轴这是上述两种方式的混合传动，具有上述两种性能，高速时由一个电动机通过带传动，低速时，由另一个电动机通过齿轮传动，数控机床齿轮起到降速和扩大变速范围的作用，这样就使恒功率区增大，扩大了变速范围，避免了低速时转矩不够且电动机功率不能充分利用的问题。但两个电动机不能同时工作，加工中心也是一种浪费。

3．内置电动机主轴变速。

这种主传动是电动机直接带动主轴旋转，数控机床。因而大大简化了主轴箱体与主轴的结构，有效地提高了主轴部件的刚度，但主轴输出转矩小，电动机发热对主轴的精度影响较大。

近年来，出现厂一种新式的内装电动机主轴，即主轴与电动机转子合为一体。其优点是主轴组件结构紧凑，质量轻，惯量小，可提高起动、停止的—响应特性，加工中心并利于控制振动和噪声。数控机床缺点是电动机运转产生的热量易使主轴产生热变形。

因此，温度控制和冷却是使用内装电动机主轴的关键问题。日本研。

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