數控機床對自動換刀裝置的基本要求是什麼

A. 數控機床的自動換刀裝置都有哪些方式

1、刀具交換方式
數控機床的自動換刀裝置中，實現刀庫與機床主軸之間傳遞和裝卸刀具的裝置稱為刀具交換裝置。刀具的交換方式和它們的具體結構對機床的生產率和工作可靠性有著直接的影響。
刀具的交換方式很多，一般可分為以下兩大類。
（一）無機械手換刀
無機械手換刀，是由刀庫和機床主軸的相對運動實現的刀具交換。換刀時，必須首先將用過的刀具送回刀庫，然後再從刀庫中取出新刀具，這兩個動作不可能同時進行，因此，換刀時間長。所示的數控立式鏜銑床就是採用這種換刀方式的實例。它的選刀和換刀由三個坐標軸的數控定位系統來完成，因此每交換一次刀具，工作台和主軸箱就必須沿著三個坐標軸作兩次來回運動，因而增加了換刀時間。另外，由於刀庫置於工作台上，減少了工作台的有效使用面積。
（二）機械手換刀
由於刀庫及刀具交換方式的不同，換刀機械手也有多種形式。因為機械手換刀有很大的靈活性，而且還可以減少換刀時間，應用最為廣泛。
在各種類型的機械手中，雙臂機械手全面地體現了以上優點，為了防止刀具掉落，各機械手的活動爪都必須帶有自鎖結構。雙臂回轉機械手的動作比較簡單，而且能夠同時抓取和裝卸機床主軸和刀庫中的刀具，因此換刀時間可以進一步縮短。雙臂回轉機械手，雖不是同時抓取主軸和刀庫中的刀具，但是換刀准備時間及將刀具送回刀庫的時間（圖中實線所示位置）與機械加工時間重合，因而換刀（圖中雙點劃線所示位置）時間較短。
2、機械手形式
在自動換刀數控機床中，機械手的形式也是多種多樣，常見的有以下幾種形式。
1、單臂單爪回轉式機械手
這種機械手的手臂可以回轉不同的角度來進行自動換刀，其手臂上只有一個卡爪，不論在刀庫上或是在主軸上，均靠這個卡爪來裝刀及卸刀，因此換刀時間較長。
2、單臂雙爪回轉式機械手
這種機械手的手臂上有兩個卡爪，兩個卡爪有所分工。一個卡爪只執行從主軸上取下「舊刀」送回刀庫的任務，另一個卡爪則執行由刀庫取出「新刀」送到主軸的任務。其換刀時間較上述單爪回轉式機械手要少。
3、雙臂回轉式機械手
這種機械手的兩臂上各有一個卡爪，兩個卡爪可同時抓取刀庫及主軸上的刀具，回轉180°後又同時將刀具放回刀庫及裝入主軸。這種機械手換刀時間較以上兩種單臂機械手均短，是最常用的一種形式。
4、雙機械手
這種機械手相當於兩個單臂單爪機械手，它們互相配合進行自動換刀。其中一個機械手從主軸上取下「舊刀」送回刀庫，另一個由刀庫中取出「新刀」裝入機床主軸。
5、雙臂往復交叉式機械手
這種機械手的兩手臂可以往復運動，並交叉成一定的角度。一個手臂從主軸上取下「舊刀」送回刀庫，另一個手臂由刀庫中取出「新刀」裝入主軸。整個機械手可沿某導軌直線移動或繞某個轉軸回轉，以實現由刀庫與主軸間的運刀工作。
6、雙臂端面夾緊式機械手
這種機械手只是在夾緊部位上與前幾種不同。前幾種機械手均靠夾緊刀柄的外圓表面來抓取刀具，這種機械手則是靠夾緊刀柄的兩個端面來抓取的。
3、機械手夾持結構
在換刀過程中，由於機械手抓住刀柄要作快速回轉，要作拔、插刀具的動作，還要保證刀柄鍵槽的角度位置對准主軸上的驅動鍵。因此，機械手的夾持部分要十分可靠，並保證有適當的夾緊力，其活動爪要有鎖緊裝置，以防止刀具在換刀過程中轉動脫落。機械手夾持刀具的方法有以下兩種。
（一）柄式夾持
柄式夾持，也稱軸向夾持或V形槽夾持。其刀柄前端有V形槽，供機械手夾持用，目前我國數控機床較多採用這種夾持方式。機械手手掌結構示意圖。它由固定爪及活動爪組成，活動爪可繞軸回轉，其一端在彈簧柱塞的作用下，支靠在擋銷上，調整螺釘以保持手掌適當的夾緊力，鎖緊銷使活動爪牢固地夾持刀柄，防止刀具在交換過程中松脫。鎖緊銷還可軸向移動，使活動爪放鬆，以便杈刀從刀柄V形槽中退出。
（二）法蘭盤式夾持
法蘭盤式夾持，也稱徑向夾持或碟式夾持。刀柄的前端有供機械手夾持的法蘭盤。採用法蘭盤式夾持的優點是：當採用中間搬運裝置時，可以很方便從一個機械手過渡到另一個輔助機械手上去。對於法蘭盤式夾持方式，其換刀動作較多，不如柄式夾持方式應用廣泛。
4、自動換刀動作順序
由於自動換刀裝置的布局結構多種多樣，其換刀過程動作順序會不盡相同。下面分別以常見的雙臂往復交叉式機械手和鉤刀機械手為例用動作分圖加以說明。
（一）雙臂往復交叉式機械手的換刀過程
（1）開始換刀前狀態。主軸正用T05號刀具進行加工，裝刀機械手已抓住下一工步需用的T09號刀具，機械手架處於最高位置，為換刀做好了准備；
（2）上一工步結束，機床立柱後退，主軸箱上升，使主軸處於換刀位置。接著下一工步開始，其第一個指令是換刀，機械手架回轉180o轉向主軸。
（3）卸刀機械手前伸，抓住主軸上已用過的T05號刀具。
（4）機械手架由滑座帶動，沿刀具軸線前移，將T05號刀具從主軸上拔出。
（5）卸刀機械手縮回原位。
（6）裝刀機械手前伸，使T09號刀具對准主軸。
（7）機械手架後移，將T09號刀具插入主軸。
（8）裝刀機械手縮回原位。
（9）機械手架回轉180o，使裝刀、卸刀機械手轉向刀庫。
（10）機械手架由橫梁帶動下降，找第二排刀套鏈，卸刀機械手將T05號刀具插回P05號刀套中。
（11）刀套鏈轉動把在下一個工步需用的T46號刀具送到換刀位置,機械手一降,找第三排刀鏈,由裝刀機械手將T46號刀具取出。
（12）刀套鏈反轉，把P09號刀套送到換刀位置，同時機械手架上升至最高位置，為再下一工步的換刀做好准備。
（二）鉤刀機械手的換刀過程
作為最常用的一種換刀形式，換刀一次所需的基本動作如下。
1）抓刀。手臂旋轉90?，同時抓住刀庫和主軸上的刀具。
（2）拔刀。主軸夾頭松開刀具，機械手同時將刀庫和主軸上的刀具拔出。
（3）換刀。手臂旋轉180?，新舊刀具更換。
（4）插刀。機械手同時將新舊刀具分別插入主軸和刀庫，然後主軸夾頭夾緊刀具；
（5）復位。轉動手臂，回到原始位置。

B. 數控機床電動四方刀架自動換刀時的動作過程

自動換刀裝置的形式

自動換刀裝置是加工中心的重要執行機構，它的形式多種多樣，目前常見的有以下幾種。

1．回轉刀架換刀

數控機床使用的回轉刀架是最簡單的自動換刀裝置，有四方刀架、六角刀架，即在其上裝有四把、六把或更多的刀具。
回轉刀架必須具有良好的強度和剛度，以承受粗加工的切削力：同時要保證回轉刀架在每次轉位的重復定位精度。

圖1為數控車床六角回轉刀架，它適用於盤類零件的加工。在加工軸類零件時，可以用四方回轉刀架。由於兩者底部安裝尺寸相同，更換刀架十分方便。
回轉刀架的全部動作由液壓系統通過電磁換向閥和順序閥進行控制，它的動作分為4個步驟：

(1)刀架抬起 當數控裝置發出換刀指令後，壓力油由a孔進入壓緊液壓缸的下腔，活塞1上升，刀架體2抬起，使定位用的活動插銷10與固定插銷9脫開。同時，活塞桿下端的端齒離合器與空套齒輪5結合。

(2)刀架轉位 當刀架抬起後，壓力油從c孔進入轉位液壓缸左腔，活塞6向右移動，通過聯接板帶動齒條8移動，使空套齒輪5作逆時針方向轉動。通過端齒離合器使刀架轉過60º。活塞的行程應等於齒輪5分度圓周長的1/6，並由限位開關控制。

(3)刀架壓緊 刀架轉位之後，壓力油從b孔進入壓緊液壓缸上腔，活塞1帶動刀架體2下降。齒輪3的底盤上精確地安裝有6個帶斜楔的圓柱固定插銷9，利用活動插銷10消除定位銷與孔之間的間隙，實現反靠定位。刀架體2下降時，定位活動插銷10與另一個固定插銷9卡緊，同時齒輪3與齒圈4的錐面接觸，刀架在新的位置定位並夾緊。這時，端齒離合器與空套齒輪5脫開。

(4)轉位液壓缸復位 刀架壓緊之後，壓力油從d孔進入轉位液壓缸的右腔，活塞6帶動齒條復位，由於此時端齒離合器已脫開，齒條帶動齒輪3在軸上空轉。

如果定位和夾緊動作正常，推桿11與相應的觸頭12接觸，發出信號表示換刀過程已經結束，可以繼續進行切削加工。
回轉刀架除了採用液壓缸轉位和定位銷定位之外，還可以採用電動機帶動離合器定位，以及其他轉位和定位機構。

2．更換主軸頭換刀

在帶有旋轉刀具的數控機床中，更換主軸頭是一種簡單換刀方式。主軸頭通常有卧式和立式兩種，而且常用轉塔的轉位來更換主軸頭，以實現自動換刀。在轉塔的各個主軸頭上，預先安裝有各工序所需的旋轉刀具。當發出換刀指令時，各主軸頭依次地轉到加工位置，並接通主軸運動，使相應的主軸帶動刀具旋轉，而其他處於不加工位置上的主軸都與主運動脫開。

圖2為卧式八軸轉塔頭。轉塔頭上徑向分布著八根結構完全相同的主軸7，主軸的回轉運動由齒輪12輸入。當數控裝置發出換刀指令時，先通過液壓撥叉將移動齒輪3與齒輪12脫離嚙合，同時在中心液壓缸14的上腔通壓力油。由於活塞桿和活塞15固定在底座上，因此中心液壓缸14帶著由兩個推力軸承17和16支承的轉塔刀架體18抬起，離合器2和1脫離嚙合。然後壓力油進入轉位液壓缸，推動活塞齒條，再經過中間齒輪使大齒輪4與轉塔刀架體18一起回轉45º，將下一工序的主軸轉到工作位置。轉位結束後，壓力油進入中心液壓缸14的下腔，使轉塔頭下降，離合器2和1重新嚙合，實現了精確的定位。在壓力油的作用下，轉塔頭被壓緊，轉位液壓缸退回原位。最後，通過液壓撥叉移動齒輪3，使它與新換上的主軸齒輪12相嚙合。為了改善主軸結構的裝配工藝性，整個主軸部件裝在套筒5內，只要卸去螺釘10，就可以將整個部件抽出。主軸前軸承9採用錐孔雙列圓柱滾子軸承，調整時，先卸下端蓋6，然後擰緊螺母8，使內環做軸向移動，以便消除軸承的徑向間隙。

圖2 卧式八軸轉塔頭
1、2一離合器 3、4、12一齒輪 5一套筒 6一端蓋 7一主軸 8一螺母
9、16、17一軸承 10一螺釘 1l一推動桿 13一操縱桿 14一液壓缸 15一活塞 18一轉塔刀架體
為了便於卸出主軸錐孔內的刀具，每根主軸都有操縱桿13，只要按壓操縱桿，就能通過斜面推動桿11，頂出刀具。

轉塔主軸頭的轉位、定位和壓緊方式與鼠齒盤式分度工作台極為相似，但因為在轉塔上分布著許多回轉主軸部件，使結構更為復雜。

由於空間位置的限制，主軸部件的結構不可能設計得十分堅實，因而影響了主軸系統的剛度。為了保證主軸的剛度，主軸數目必須加以限制，否則將會使結構尺寸大為增加。

轉塔主軸頭換刀方式的主要優點在於省去了自動松夾、卸刀、裝刀、夾緊以及刀具搬運等一系列復雜的操作。從而提高了換刀的可靠性，並顯著地縮短了換刀時間。但由於上述結構上的原因，轉塔主軸頭通常只是用於工序較少、精度要求不太高的機床，例如數控鑽床等。

3．帶刀庫的自動換刀系統

帶刀庫的自動換刀系統由刀庫和刀具交換機構組成。首先把加工過程中需要使用的全部刀具分別安裝在標准刀柄上，在機外進行尺寸預調整後，按一定的方式放入刀庫中去。換刀時先在刀庫中進行選刀，並由刀具交換裝置從刀庫和主軸上取出刀具，在進行交換刀具之後，將新刀具裝入主軸，把舊刀具放回刀庫。存放刀具的刀庫具有較大的容量，它既可以安裝在主軸箱的側面或上方，也可作為單獨部件安裝到機床以外，並由搬運裝置運送刀具。

與轉塔主軸頭相比較，由於帶刀庫的自動換刀裝置數控機床主軸箱內只有一個主軸，設計主軸部件就有可能充分增強它的剛度，因而能滿足精密加工的要求。另外，刀庫可以存放數量很大的刀具，因而能夠進行復雜零件的多工序加工，這樣就明顯提高了機床的適應性和加工效率。所以帶刀庫的自動換刀裝置特別適用於數控鑽床、數控銑床和數控鏜床。

C. 數控機床中自動換刀裝置應當滿足的基本要求有哪些

信號 電源

D. 數控車床怎麼換刀

換刀點可以選擇在任意一個部位，前提是不妨礙刀具和卡盤、尾座工件。就近點換刀，離需要加工的部位取一個相對較近的點，可以節省加工時間。換刀的指令可以提前准備如
G00 X100 Z100
T0202 (在運行這段程序時，為下次換刀做准備）
M30
數控車床換刀過程較為復雜，首先把加工過程中需要使用的全部刀具分別安裝在標準的刀柄上，在機外進行尺寸預調整之後，按一定的方式放入刀庫，換刀時先在刀庫中進行選刀，並由刀具交換裝置從刀庫和主軸上取出刀具。在進行刀具交換之後，將新刀具裝入主軸，把舊刀具放回刀庫。存放刀具的刀庫具有較大的容量，它既可安裝在主軸箱的側面或上方，也可作為單獨部件安裝到數控機床以外。
刀庫的種類
刀庫用於存放刀具，它是自動換刀裝置中的主要部件之一。根據刀庫存放刀具的數目和取刀方式，刀庫可設計成不同類型。圖1所示為常見的幾種刀庫的形式。
(1)直線刀庫。刀具在刀庫中直線排列、結構簡單，存放刀具數量有限(一般8把-12把)，較少使用。
(2)圓盤刀庫。存刀量少則6把-8把，多則50把-60把，有多種形式。刀具徑向布置，佔有較大空間，一般置於機床立柱上端。刀具軸向布置，常置於主軸側面，刀庫軸心線可垂直放置，也可以水平放置，較多使用。刀具為傘狀布置，多斜放於立柱上端。為進一步擴充存刀量，多層圓盤刀庫。

E. 數控機床有哪些知識-數控機床基礎知識的筆記

數控機床有哪些知識-2017年關於數控機床基礎知識的筆記

為幫助大家對數控機床有更深的認識，下面，我為大家分享數控機床基礎知識的筆記，希望對大家有所幫助!

★數控機床是由哪幾部分組成的?

數控裝置是數控機床的核心(相當於人的大腦),它所想要完成的工作通過伺服系統(相當於人的神經系統)帶動機床運動，測量及反饋系統(相當於人的 眼睛等感覺器官)，把機床的工作狀態急時告訴數控裝置。數據傳輸系統的作用是：由於數控裝置的容量有限，各種控制信息要靠數控裝置以外的其它計算機等攜帶和傳輸，就像人的記憶有限，工作時常常要做些記錄，翻翻筆記本似的，作為數控機床的核心深揚公司選用的是世界三大系統製造商之一的日本原裝三菱數控系統。

★數控機床到底控制的是什麼?

從數控機床最終要完成的任務看,主要以下三個方面：

1)主軸運動控制;

2)進給運動控制(也就是對工作台運動的控制);

3) 輸入/輸出(I/O) 控制，也就是對機床的各種狀態的控制.如:冷卻、潤滑、起停刀具自動交換等。

★按工藝內容分類(特別是在模具製造中)數控機床有哪幾類?

1)數控銑床隨著模具製造工藝要求的提高，立式數控銑床已成為主流，既工作台不能上下移動，Z軸是通過主軸箱的上下運動實現的，根據我國目前的國情看該類機床將是傳統機床)的主要更新換代產品。

2)加工中心：加工中心與數控銑床的區別在於，加工中心配有可自動換刀的裝置和刀庫系統，在華南一帶也有將全封閉立式數控銑床和加工中心都統稱為加工中心，只是把前者叫做不帶刀庫的加工中心。

3)線切割機床 ：這類機床在模具加工中是最為廣泛，也是最為獨特的一種數控機床，它是很難被其它加工工藝所取代的。

4)電火花成型機床：它是模具型腔加工必不可少的設備，由於是高速銑削技術的發展，成型機的市場面臨新的挑戰，所以我公司的電火花成型機產品的發展是把性能價格比放在首位，不盲目擴張，而是發展中等規格的單軸數控電火花成型機床，廣泛應用於廣東及東南亞市場。

★數控機床的機械部分是由哪幾部分組成的?

典型的數控機床的機械結構主要由基礎件、主軸傳動系統、進給傳動系統、回轉工作台、自動換刀裝置以及其它機械功能部件組成。

基礎件主要是指床身、立柱、工作台、主軸箱體等大件。除特殊情況有採用板焊材料、人造花崗岩材料外絕大部分都是用鑄鐵材料。由於台灣機床的湧入，現在常聽到一種叫“米漢納”的鑄鐵。讓廣大用戶摸不著頭實際就是個英文的譯音，是個外來語。不外乎是一種機械強度比較好的鑄鐵，也就是相當於我們常說的HT250、HT300鑄鐵而已。我公司的鑄鐵均為HT300樹脂沙造型，各導軌採用中音頻淬火硬度度深度達5mm，其鑄件質量完全可以同那個叫“米漢納”的叫板。

其它機械功能部件，主要指潤滑、冷卻、排屑和監控機構。

★什麼叫數控機床?經常提到的“CNC”是什麼意思?

國際信息處聯盟第五技術委員會對數控機床的.定義是這樣的：數控機床是一種安裝了程序控制系統的機床。該系統能邏輯地處理具有使用號碼或其他符號編碼指令規定的程序。

“CNC”中第一個“C是”英文“計算機”的第一個字母，“N”是英文“數字”的字頭;最後一個字母“C”是英文“控制”的第一個字母。所以“CNC”系統用漢語說就是“計算機數字控制系統”。“CNC”系統是數控機床的核心部分。數控機床功能的強弱主要是由數控功能確定的。

★數控機床特點有哪些?

1) 加工精度高：

數控機床是精密機械和自動化技術的綜合體。機床的數控裝置可以對機床運動中產生的位移、熱變形等導致的誤差，通過測量系統進行補償而獲得很高且穩定的加工精度。由於數控機床實現自動加工，所以減少了操作人員素質帶來的人為誤差，提高了同批零件的一致性。

2)生產較高：

就生產效率而言，相對普通機床，數控機床的效率一般能提高2～3倍、甚至十幾倍。主要體現在以下幾個方面：

a.一次裝夾完成多工序加工，省去了普通機床加工的多次變換工種、工序間的轉件以及劃線等工序。

b.簡化了夾具及專用工裝等，由於是一次裝夾完成加工。所以普通機床多工序的夾具省去了，即使偶爾必須用到專用夾具。由於數控機床的超強功能夾具的結構也可簡化。

3)減輕勞動強度，數控機床的操作由體力型轉為智力型。

4)改善勞動條件，如深揚公司的產品採用全封閉護罩,機床不會有水、油、鐵屑濺出，可有效保持工作環境的清潔。

5)有利於生產管理：

a.程序化控制加工、更換品種方便;

b.一機多工序加工，減化生產過程的管理，減少管理人員;

c.可實現無人化生產。

★數控系統是由哪幾個模塊組成的，應如何較形象地理解它?

模塊是在自動化控制技術中常用的一種形象化的說法。它是把某一種功能相對獨立的一組元器件成品也可能還包括軟體，形象地理解為了一個“塊”，由此說來數控機床的數控系統也是由若干個“模塊”組成的。

1)微機控制系統：

數控機床的核心是數控系統，數控系統的核心是微機數控系統(就是幾張電路板放在一個盒子里)。微機控制的核心是中央處理器(通稱CPU)一個長滿腳的深色的薄的小方塊，就像一個人一樣。人的核心是腦袋，腦袋的核心是大腦，大腦的核心是中樞神經。

2)可編程式控制制器(簡稱PLC):

PLC是用來實現輔助化控制的。如換刀、潤滑、冷卻等。它是微機系統的補充，目的是讓微機系統把全部精力用於對零件加工的高精度控制上。不要為其它的輔助的“後勤”瑣事分散精力。PLC按配置方式分內裝型和外裝型。但現在較高檔次的PLC都採用內裝型。

3)進給伺服控制模塊

數控機床對進給軸的控制要求很高，它直接關繫到機床位置、控制精度。進給伺服系統一般由速度控制與位置控制兩個環節組成。

4)主軸控制模塊

主要任務是控制主軸轉速和主軸定位。主軸電機有交流伺服電機和交流變頻電機。所以相應的驅動裝置也會為數字式交流伺服控制以及變頻調速控制。

5)測量模塊 完成主軸和進給的位置測量。檢測裝置有光電編碼器、光柵尺等

6)輸入、輸出及通信模塊 完成程序的輸入、輸出，傳遞人、機界面所需的各種信息。

★刀庫有哪幾種結構形式，它們的特點是什麼?

刀庫的容量、布局，針對不同的加工中心，其形式也是五花八門。但是根據刀庫所需的容量和取刀方式主要分以下幾種：

1)單盤式刀庫及無機械手換刀機構

單盤式刀庫俗稱斗笠式刀庫(像個大斗笠)，一般只能存16～24把刀具。不能太多，太多的話這個 “斗笠”就太大了，放不下了。這種斗笠式刀庫在換刀時整個刀庫向主軸移動。當主軸上的刀具進入刀庫的卡槽時，主軸向上移動脫離刀具，這時刀庫轉動。當要換的刀具對正主軸正下方時主軸下移，使刀具進入主軸錐孔內，夾緊刀具後，刀庫退回原來的位置。

2)鏈式刀庫及換刀機械手

鏈式刀庫的特點是存刀多。一般都在20把以上，多的可以存100把。它是通過鏈條將要換的刀具傳到指定位置。由機械手把刀裝到主軸上，全部換刀動作均採用電動機加機械凸輪的結構。結構簡化、工作可靠，但是價格很高。

斗笠式刀庫的換刀時間為5～7秒，而機械手的換刀時間是2～3秒。斗笠式的刀庫的換刀時間雖說比機械手慢，可它不過也只有5～7秒的時間。作為中國的企業這種效率完全可以接受了。所以要選哪種刀庫關鍵還是看您的加工對象一般需要多少把刀。

對於刀庫本身的品質，由於現在的刀庫已經是專業化社會化生產。所以無論生產數控機床的廠家是多麼大，其刀庫都是買來的。所以不管數控機床生產廠家的規模大還是小，就刀庫及換刀裝置而言都是在同一起跑線上的。

到此為止，前面所講的主要都是機械以及強電方面的內容，下面就要進入數字控制領域了。也就是說我們要從前面的形象領域走進機抽象領域。所以您的思維方式也要調整一下了。因為“電”本身就是看不見、摸不著(也不敢摸)而又神通廣大的東西。可是要買數控機床的企業往往又是搞機械加工的。所以對“電子”就更感到陌生，其實這也沒關系。因為您的企業必竟是應用它，而又不是研究它。而您本人只是了解它而不是操作它。所以您可以把抽象的東西，形象化的理解，充分打開您的想像力。

★主軸作為數控機床的關鍵組件在性能上有哪些要求?

主軸直接承受切削力，轉速范圍變化又較大。所以對主軸組件的主要性能提出如下要求：

1)回轉精度：是指主軸在無負荷的轉動條件下，主軸前端工作部位的徑向和軸向跳動值，回轉精度的測量一般分為靜態測量、動態測量、間接測量。目前我國在生產中大都還是運用傳統的靜態測量。

2)運動精度：是指工作狀態下的旋轉精度。這個精度通常與低速回轉精度有較大差別，運動狀態下的旋轉精度取決於主軸的工作速度、軸承性能以及主軸本身的平衡性能。

3)剛度：是指在受外力時，主軸抵抗變形的能力。剛性不足在切削力的作用下，主軸將產生較大的彈性變形。不僅影響加工質量，還會破壞軸承的正常工作條件、加快磨損。

4)抗振性：是指切削加工時，主軸保持平穩運轉而又不發生振動的能力。;

5)主軸溫升：主軸運轉時，溫升過高會引起兩方面的不良結果。一是主軸及箱體受熱變形直接影響加工精度;二是軸承的正常潤滑條件遭到破壞，影響軸承的正常工作，甚至出現“抱軸”。

6) 耐磨性：只有具備足夠的耐磨性，才能長期保持精度。因此主軸的關鍵部位(如主軸錐孔)要經良好的表面熱處理。

綜上所述您可以看出主軸組件的生產過程也一定是非常嚴格的，它不單是要有良好的設備，更需要的是要有嚴格的生產管理。後者恰是中國企業的弱項。

★數控機床上用於驅動的電動機有哪幾件?如何分類?

實際上我們真正遇到的數控機床的電機也就是主軸驅動電機和進給驅動電機。概括地講主軸電機更強調力量，進給電機更強調的效率。目前數控機床常見的主軸電機有交流伺服電機、交流變頻電機。數控機床的進給電機常見的一種是檔次較低的步進電機、一種是交流伺服電機。其它的像直流伺服電機、直線電機等要不就是已遂步淘汰，要不就是價格高、技術復雜，中國還沒普及。淘汰的東西您不能要，沒普及的東西您同樣不能要(價格太高服務也跟不上)

★步進電機與交流伺服電機的特點、區別是什麼?

1)步進電機一般用於開環伺服系統，由於沒有位置反饋環節，固位置控制的精度由步進電機和進給絲杠等等來決定。雖檔次低了點，但是結構簡單價格較低。在要求不高的場合仍有廣泛應用。在數控機床領域中大功率的步進電機一般用在進給運動(工作台)控制上，但是就控制性能來說其特性遠不如交流伺服電機。振動、噪音也比較大。尤其是在過載情況下，步進電機會產生失步，嚴重影響加工精度。所以步進電機最常用的還是在對普通機床的數控化改造上。由於要改造的機床一般都是舊機床，所加工的對象一般是形狀雖然較復雜，但是精度要求並不很高。所以用步進電機是再合適不過了。我公司研發的並且得到廣泛應用的經濟型銑床數控系統和經濟型車床數控系統，就是配用的步進電機，在槍炮等兵器加工製造領域得到非常滿意的評價。還有就是用在線切割機上。由於線切割加工是靠放電加工，沒有切削力。所以永遠不存在過載現象，再加上線切割加工時進給速度很慢(步進電機還有一個缺點就是它的轉距會隨著轉速的增加而降低)。所以在快走絲線切割機上步進電機真正找到了自已的位置，幾乎是一統天下。

2)流伺服電機,

數控機床用於進給驅動的交流伺服電機大多採用三相交流永磁同步電機，關於這種電機您有必要耐心的多了解一點。這種電機的定子裝有三相對稱的繞組，而轉子是永久磁極。當定子的繞組中通過三相電源後，定子與轉子之間必然產生一個旋轉場。這個旋轉磁場的轉速稱為同步轉速。電機的轉速也就是磁場的轉速。由於轉子有磁極，所以在極低頻率下也能旋轉運行。所以它比非同步電機的調速范圍更寬。而與直流伺服電機相比，它沒有機械換向器，特別是它沒有了碳刷，完全排除了換向時產生火花對機械造成的磨損，另外交流伺服電機自帶一個編碼器。可以隨時將電機運行的情況“報告”給驅動器，驅動器又根據得到的“報告”更精確的控制電機的運行。由此可見交流伺服電機優點確實很多。可是技術含量也高了，價格也高了。最重要是對交流伺服電機的調試技術提高了。也就是電機雖好，如果調試不好一樣是問題多多。所以您也不要聽有些廠家的宣傳——“我公司選用的電機如何好。”沒用!還是了解一下他們的調試水平再說。

★您知道進給驅動與絲杠的聯接結構嗎?

電機與滾珠絲杠聯接的最最重要的一點就是確保傳動無間隙。主要有三種聯接方式：直接聯接式、齒輪減速式、齒形帶式。目前使得最普遍的是直接聯接式，就是用一個可以微量擾動的聯軸器，將電機與絲杠直聯。可見這個聯軸器是個非常關鍵的東西。我公司數控機床產品上的聯軸器是選用德國進口的聯軸器，確保萬無一失。

★在數控機床中您常聽說的刀庫，它的完整涵義是什麼?

說到數控機床中的加工中心，必然要提到刀庫，實際它是對整個自動換刀系統的總稱。而刀庫只是這個系統中最形象也是最重要的一個部分。這個系統應包括刀庫、刀具交換機構，以及相關的控制元件。

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F. 2011年中央廣播電視大學作業數控機床形成性考核冊的答案是什麼

數控機床習題

(第一章)

1填空題

（1）數控機床一般由 控制介質、 數控系統、 伺服系統、 反饋裝置 、 機床本體 和各種輔助裝置組成。

（2）數控機床採用 數字控制 技術對機床的加工過程進行自動控制的一類機床。

（3）突破傳統機床結構的最新一代的數控機床是 並聯 機床。

2選擇題

（1）一般數控鑽、鏜床屬於（ C ）

（A）直線控制數控機床 （B）輪廓控制數控機床

（C）點位控制數控機床 （D）曲面控制數控機床

（2）（ D ）是數控系統和機床本體之間的電傳動聯系環節。

（A）控制介質 （B）數控裝置

（C）輸出裝置 （D）伺服系統

（3）適合於加工形狀特別復雜（曲面葉輪）、精度要求較高的零件的數控機床是（ A ）

（A）加工中心 （B）數控銑床

（C）數控車床 （D）數控線切割機床

（4）閉環控制系統的位置檢測裝置裝在（ D ）

（A）傳動絲杠上 （B）伺服電動機軸上

（C）數控裝置上 （D）機床移動部件上

（5）數控機床中，所有的控制信號都是從（ B ）發出的。

（A）控制介質 （B）數控系統 （C）伺服系統 （D）機床本體

3 判斷題

（1）通常一台數控機床的聯動軸數一般會大於或等於可控軸數。（ × ）

（4）數控系統是機床實現自動加工的核心，是整個數控機床的靈魂所在。（ √ ）

（5）機床本體是數控機床的機械結構實體，是用於完成各種切割加工的機械部分。（ √ ）

4 簡答題

（1）簡述數控機床的發展趨勢。

P9-12

（2）簡述數控機床各基本組成部分的作用。

P4

（3）簡要說明數控機床的主要工作過程。

P2-3

《數控機床》第二次作業

(第二章)

1填空題

（1）數控機床的機械部分一般由主傳動系統、 進給傳動系統 、基礎支承件、輔助裝置組成。

（2）數控機床高速主軸單元的類型主要有 電主軸 、氣動主軸、水動主軸等。

（3）滾珠絲杠螺母副運動具有可逆性，不能自鎖，立式使用時應增加 制動 裝置。

（4）為防止系統快速響應特性變差，在傳動系統各個環節，包括滾珠絲杠、軸承、齒輪、蝸輪蝸桿、甚至聯軸器和鍵聯接都必須採取相應的 消除間隙措施。

（5）數控機床的主軸箱或滑枕等部件，可採用 卸荷 裝置來平衡載荷，以補償部件引起的靜力變形。

（6）數控機床床身採用鋼板的 焊接 結構既可以增加靜剛度，減小結構質量．又可以增加構件本身的阻尼。

（7） 直接驅動的回轉工作台 是伺服驅動電動機與回轉工作台的集成，它具有減少傳動環節、簡化機床的結構等優點。

（8） 位置檢測 裝置精度直接影響閉環控制數控機床的定位精度和加工精度。

（9）在自動換刀過程中常見的選刀方式有 順序選刀 和任意選刀兩種。

（10）在加工中心的基礎上配置更多 (5個以上)的托盤，可組成環形回轉式托盤庫，稱為 柔性製造單元{FMC} 。

2選擇題

（1）數控加工中心的主軸部件上設有準停裝置，其作用是（ C ）

（A）提高加工精度

（B）提高機床精度

（C）保證自動換刀，提高刀具重復定位精度，滿足一些特殊工藝要

（2）滾珠絲杠預緊的目的是（ C ）

（A）增加阻尼比，提高抗振性 （B）提高運動平穩性

（C）消除軸向間隙和提高傳動剛度（D）加大摩擦力，使系統能自鎖

（3）數控機床進給系統採用齒輪傳動副時，為了提高傳動精度應該有消隙（ A ）措施。

（A）齒輪軸向間隙 （B）齒頂間隙

（C）齒側間隙 （D）齒根間隙

（4）靜壓導軌與滾動導軌相比，其抗振性( A )。

(A) 前者優於後者

(B) 後者優於前者

(C) 兩者一樣

（5）光柵利用（ C ），使得它能測得比柵距還小的位移量。

（A）細分技術 （B）數顯表

（C）莫爾條紋的作用 （D）高分辨指示光柵

（6）在採用ATC後，數控加工的輔助時間主要用於( A )。

(A) 工件安裝及調整

(B) 刀具裝夾及調整

(C) 刀庫的調整

（7）在下列特點中，（B ）不是數控機床主傳動系統具有的特點。

（A）轉速高、功率大 （B）變速范圍窄

（C）主軸變換迅速可靠 （D）主軸組件的耐磨性高

3 判斷題

（1）數控機床的氣壓裝置因空氣黏度小，在管路中的能量損失小，適於遠程傳輸及控制使用。（ √ ）

（2）數控銑床立柱採用熱對稱結構可以減少熱變形對加工件的精度影響。（ √ ）

（3）滾珠絲杠螺母副的作用是將回轉運動轉換為直線運動。（ √ ）

（4）數控機床主傳動系統的作用就是產生不同的主軸切削速度，以滿足不同的加工條件要求。（ √ ）

（5）數控機床傳動絲杠反方向間隙是不能補償的。（ × ）

（6）進給運動是以保證刀具相對位置關系為目的。（ √ ）

4 簡答題

（1）數控機床的機械結構應具有良好的特性，主要包括哪些方面？

P16-19

（2）數控機床的主軸變速方式有哪幾種？試述其特點及應用場合。

P21-22

（3）試述滾珠絲杠螺母副的特點有哪些？它是如何工作的？常用間隙調整方法有哪些？

P28-30

（4）自動排屑裝置有哪幾種類型？各適合於什麼場合？

P52-53

（5）數控機床的工作台有哪些形式？各自的特點是什麼？

P35-38

（6）數控機床對自動換刀裝置有什麼樣的要求？自動換刀裝置有哪些種類?

P42 P48

（7）數控機床的導軌有什麼作用？有哪些類型？各自的特點是什麼？

P32

（8）簡述數控機床液壓和氣壓裝置的特點。

P51

《數控機床》第三次作業

(第三、四章)

1填空題

（1） 數控系統通常由人機界面、數字控制以及邏輯控制器 控制這三個相互依存的功能部件構成。

（2）插補演算法分為 基準脈沖 插補和數據采樣插補兩大類。

（3） 脈沖當量 是數控機床數控軸的位移量最小設定單位。

（4）常用伺服電機有步進電機、 直流伺服電動機 、 交流伺服電動機 。

（5） 復合 加工中心除用各種刀具進行切削外，還可使用激光頭進行打孔、清角，用磨頭磨削內孔，用智能化在線測量裝置檢測、仿型等。

（6）一般需要對工件的多個側面進行加工，則主軸應布局成 卧式 。

（7）加工中心與數控銑床、數控鏜床等機床的主要區別是它設置有 刀庫 ，並能 在加工過程中由程序自動選用和更換 。

（8）並聯機床實際是一個空間 並聯連桿 機構。

（9）根據電極絲的運行速度，電火花線切割機床通常分為 高速走絲 和 低速走絲 兩大類。

2 選擇題

（1）下列功能中，（ D ）是數控系統目前一般所不具備的。

（A）控制功能 （B）進給功能

（C）插補功能 （D） 刀具刃磨功能

（2）（ A ）是數控系統核心，它是一台數控系統控製品質的體現。

（A）數控裝置 （B）可編程式控制制器

（C）I/O板 （D）數控軟體

（3）脈沖當量的取值越小，插補精度（ A ）。

（A）越高 （B）越低 （C）與其無關 （C）不受影響

（4）車削中心是以（ A ）為主體，並配置有刀庫、換刀裝置、分度裝置、銑削動力頭和機械手等，以實現多工序復合加工的機床。在工件一次裝夾後，它可完成回轉類零件的車、銑、鑽、鉸、攻螺紋等多種加工工序。

（A）全功能數控車床 （B）卧式加工中心

（C）鏜銑加工中心 （D）經濟型數控車床

（5）立式數控銑床的主軸軸線（ B ）於水平面，是數控銑床中最常見的一種布局形式，應用范圍最廣泛，其中以三軸聯動銑床居多。

（A）平行 （B）垂直 （C）傾斜

（6） D6125表示是一種（ C ）。

（A）數控銑床 （B）數控車床 （C）電火花成形加工機床 （D）數控線切割機床

（7）電火花加工的局限性（ D ）。

（A）電火花加工屬不接觸加工 （B）易於實現加工過程自動化

（C）加工過程中沒有宏觀切削力 （D）只能用於加工金屬等導電材料

（8）採用經濟型數控系統的機床不具有的特點是（ B ）。

（A）採用步進電機伺服系統 （B）必須採用閉環控制系統

（C）只配備必要的數控系統 （D）CPU可採用單片機

3判斷題

（1）中小型數控車床多採用傾斜床身或水平床身斜滑板結構。（ √ ）

（2）五面加工中心具有立式和卧式加工中心的功能，通過回轉工作台的旋轉和主軸頭的旋轉，能在工件一次裝夾後，完成除安裝面以外的所有五個面的加工。（ √ ）

（3）數控銑床採用T形床身布局的最顯著優點是精度高。（ √ ）

（4）立卧兩用式數控銑床的主軸軸線方向可以變換。（ √ ）

（5）加工中心可以進行多工序的自動加工。（ √ ）

4 簡答題

（1）簡述數控系統的主要功能。

P63-67

（2）數控機床用PLC有哪些類型？各自的特點是什麼？

P72-73

（3）簡述數控機床對伺服系統的要求。

P73-75

（4）如何選擇主軸電機？

P80-84

（5）簡述數控車床的組成。

P90

（6）簡述數控銑床的功能特點。

P93-94

（7）數控銑床按機床主軸的布置形式可分為哪幾類？各適用於哪些加工場合？

P97-98

（8）數控銑床T形床身布局的優點是什麼？

P99

（9）簡述電火花加工的原理。

P114

（10）簡述加工中心的基本組成。

P105-106

（11）簡述經濟型數控車床的特點。

P88

（12）簡述數控線切割機床的工作原理。

P120

（13）數控線切割機床的工作液有什麼作用？

P121

《數控機床》第四次作業

(第五、六章)

1填空題

（1）數控機床的精度檢驗一般包括 幾何精度 、 定位精度 、 切削精度 檢驗。

（2） 幾何精度 檢驗是綜合反映機床關鍵零部件經組裝後的綜合幾何形狀誤差。

（3）三坐標測量機的精度與速度主要取決於 機械結構 、 控制系統和 測頭 ，功能則主要取決於軟體和 測頭 ，操作方便性也與軟體密切相關。

（4）在線加工的通訊方式大多採用 RS232 介面。

（5）在數控生產技術管理中，除對操作、刀具、維修人員的管理外，還應加強對 編程人員和設備 的管理。

（6）通過 維護和保養 ，可以避免或減少數控機床的故障，或者提早發現潛在的故障，並及時採取防範措施。

（7）有報警的故障可分為硬體故障、編程故障和 操作故障 。

（8） 離線 診斷是數控機床出現故障時，數控系統停止運行系統程序的停機診斷。

2選擇題

（1）機床切削精度檢查實質上是對機床的（ B ）在切削加工條件下的一項綜合檢查。

（A）幾何精度 （B）幾何精度和定位精度 （C）定位精度

（2）數控機床切削精度檢驗（ C ），對機床幾何精度和定位精度的一項綜合檢驗。

（A）又稱靜態精度檢驗，是在切削加工條件下

（B）又稱動態精度檢驗，是在空載條件下

（C）又稱動態精度檢驗，是在切削加工條件下

（D）又稱靜態精度檢驗，是在空載條件下

（3）在數控機床驗收中，以下的檢測屬於機床幾何精度檢查的是（ D ）

（A）回轉原點的返回精度 （B）箱體調頭鏜孔同軸度

（C）聯接器緊固檢查 （D）主軸軸向跳動

（4）影響數控機床加工精度的因素很多，要提高加工工件的質量，有很多措施，但（ A ）不能提高加工精度。

（A）將絕對編程改為增量編程

（B）正確選擇刀具類型

（C）減少對刀誤差

（D）消除絲杠副的傳動間隙

3判斷題

（2）用數控機床加工時，切削速度越高加工成本越低。（ × ）

（3）數控機床的使用和維護，在數控機床的生命周期中起著至關重要的作用，同時也對數控機床的使用壽命產生重要的影響。（ √ ）

（4）通過計算機輔助編程方法可以改善編程效果，所以，所有的零件加工程序都應該使用自動編程。（ × ）

4簡答題

（1）以卧式加工中心為例，要對其幾何精度進行檢驗，應檢驗哪些項目？

P129

（2）簡述數控機床的生產管理的主要內容。

P135-137

（3）簡述三坐標測量機的測量原理。

P146

（4）簡述球桿儀的測量原理。

P159

（5）簡述三坐標測量機的組成。

P146-148

（6）簡述激光干涉儀的工作原理。

P138

（7）簡述數控機床的基本使用條件。

P171--172

（8）簡述數控機床日常維護保養的主要內容。

P174-175

（9）簡述數控機床的安裝工作內容和步驟。

P168-169

（10）簡述數控機床的調試內容。

P169-171

（11）簡述數控機床故障診斷的一般步驟。

G. 什麼是自動換刀裝置

一、自動換刀裝置的形式

自動換刀裝置是數控機床的重要執行機構，它的形式多種多樣，目前常見的有以下幾種：

1．回轉刀架換刀；
2．排式刀架換刀；
3．更換主軸頭換刀；
4．帶刀庫的自動換刀系統

在這里我對數控機床常見的這幾種換刀系統逐一介紹，首先介紹一下回轉刀架換刀系統。

二、回轉刀架

數控機床使用的回轉刀架是比較簡單的自動換刀裝置，常用的類型有四方刀架、六角刀架，即在其上裝有四把、六把或更多的刀具。

回轉刀架必須具有良好的強度和剛度，以承受粗加工的切削力：同時要保證回轉刀架在每次轉位的重復定位精度。下面我們結合一台四工位的四方刀架了解一下其換刀過程及原理。並結合換刀原理分析一下四方刀架的常見故障現象及原因。常見機床四方刀架如圖一（左）。
圖一數控機床刀架或刀庫是由機床PLC來進行控制，對於普通的四工位刀架來說，控制比較簡單，一般用於普通的車床。我們分析車床刀架的控制原理其實就是指刀架的整個換刀過程，刀架的換刀過程其實是通過PLC對控制刀架的所有I/O信號進行邏輯處理及計算。實現刀架的順序控制。另外為了保證換刀能夠正確進行，系統一般還要設置一些相應的系統參數來對換刀過程進行調整。下面我們分析PLC控制下的換刀過程。在分析之前，我們首先了解刀架控制的電氣部分。刀架電氣控制部分如圖二所示。圖二中的a是刀架控制的強電部分，主要是控制刀架電機的正轉和反轉，來控制刀架的正轉和反轉；圖b是刀架控制的交流控制迴路，主要是控制兩個交流接觸器的導通和關閉來實現a中的強電控制；圖c部分是刀架控制的繼電器控制迴路及PLC的輸入及輸出迴路，整個過程的控制最終是由這個模塊來完成的。 圖中各器件的作用如下：

序號 名稱 含義
1 M2 刀架電動機
2 QF3 刀架電動機帶過載保護的電源空開
3 KM5、KM6 刀架電動機正、反轉控制交流接觸器
4 KA1 由急停控制的中間繼電器
5 KA6、KA7 刀架電動機正、反轉控制中間繼電器
6 S1~S4 刀位檢測霍爾開關
7 SB11 手動刀位選擇按鈕
8 SB12 手動換刀啟動按鈕
9 RC3 三相滅弧器
10 RC9、RC10 單相滅弧器

自動刀架控制涉及到的I/O信號如下：

PLC輸入信號：

X2.7：刀架電動機過熱報警輸入；
X3.0~X3.3：1~4號刀到位信號輸入；
X30.6：手動刀位選擇按鈕信號輸入；
X30.7：手動換刀啟動按鈕信號輸入；

PLC輸出信號：

Y0.6：刀架正轉繼電器控制輸出；
Y0.7：刀架反轉繼電器控制輸出。

我們現在已經清楚了刀架控制的I/O信號，下面我們結合這些信號來分析一下換刀過程，刀架換刀有兩種模式，一種是手動換刀，一種是通過T指令進行自動換刀。我們以手動狀態為例，介紹一下換刀過程及常見故障。

1、首先我們將機床調至手動狀態，通過刀位選擇按鍵進行目的刀位選擇，有的系統是利用波段開關的形式進行實現，有的系統是利用記數的形式來實現，比如說通過檢測刀位選擇信號（X30.6）的狀態，如果按下刀位選擇按鍵，X30.6的狀態應該會改變一次，計數器的數值會發生改變，系統選擇的目的刀具也會發生相應的改變。

2、選擇目的刀具完成以後，下面就是將機床刀架的當前刀位轉換到目的刀位。我們按下刀位轉換按鍵X30.7以後。這時系統PLC輸出一個刀架正轉信號Y0.6，KA6吸合；KM5吸合，這時刀架電機開始正向旋轉，刀架開始正轉。

3、刀架在正向旋轉的過程中不停的對刀位輸入信號進行檢測，如圖3所示，每把刀具各有一個霍爾位置檢測開關。各刀具按順序依次經過發磁體位置產生相應的刀位信號。當產生的刀位信號和目的刀位寄存器中的刀位相一致的時候，PLC認為所選刀具已經到位。
圖34、刀具到位以後，刀架仍繼續正向旋轉一段時間，然後停止正向旋轉（Y0.6停止輸出），延時一段時間以後，刀架反轉控制信號Y0.7有效，此時刀架開始反轉，反轉過程其實就是刀架鎖緊的過程，此過程延續一段時間，直到刀架鎖緊到位，但反轉時間不宜過長或過短。過長就有可能燒壞電機或造成電機過熱空開跳閘，時間過短有可能造成刀架不能夠鎖緊。刀架鎖緊以後，整個換刀過程結束。

安全互鎖

1、架電動機長時間旋轉，而檢測不到刀位信號，則認為刀架出現故障，立即停止刀架電動機，以防止將其損壞並報警提示；

2、刀架電動機過熱報警時，停止換刀過程，並禁止自動加工；

我們現在已經對此種刀架的換刀原理有所了解，那麼對於此種刀架在工作過程中常見的一些故障我們應該很容易分析出他的原因。常見的故障現象如下：

故障現象一：選擇了目標刀位，按下刀位轉換按鈕以後，電動刀架不轉；

故障現象二：選擇了目標刀位，按下刀位轉換按鈕以後，電動刀架轉個不停；

我們現在就以這兩種比較典型的故障現象來分析一下故障原因，希望大家有所收獲，比如故障現象一；這是比較常見的一種故障現象，出現此現象後我們應該利用怎樣的方法才能夠比較容易去解決。

從上面的敘述中我們已經了解了換刀的整個過程， 如圖四，如果刀架不動，我們應該怎麼樣去檢修呢？

1、首先我們可以利用現象比較明顯，比較容易觀察到的地方來進行判斷，在這里我們可以把接觸器作為一個特殊點，以接觸器為分界點，作出一個初步判斷，可以觀察一下接觸器是否動作，如果接觸器動作我們可以聽到接觸器吸合的聲音，相反則聽不到。

2、接觸器吸合的情況下，我們可以判斷出換刀過程中的① ④沒有問題。那麼問題應該在⑤ 或 ⑥上，具體原因如下：

1）電機電源缺相或電壓過低；

2）接觸器主觸點被燒壞或接觸不良；

3）刀架電機電源相序錯，造成電機旋轉方向發生改變，刀架選刀的過程變成刀架鎖緊的過程；

4）電機被燒壞；

5）刀架鎖得太緊或被機械卡死等。

3、接觸器在沒有吸合的情況下，我們可以判斷出故障原因有可能出在①⑤這幾步上，具體分析過程如下：

1）KM5沒有吸合的情況下，觀察KA6是否吸合，如果KA6已經動作，那麼可以測量一下KM5線圈有沒有燒壞，控制電纜有沒有斷線，KA6的觸點接觸是否良好。

2）如果KA6沒有動作，可以通過觀察PLC的輸入輸出寄存器的狀態來確定刀架正轉信號Y0.6是否有輸出，如果有輸出，可以檢測一下繼電器KA6線圈是否被燒壞，PLC輸出板是否有問題，系統PLC到KA6的連線是否有問題。如果沒有輸出，則檢查一下是否PLC編寫有誤，是否有些換刀條件沒有滿足。

H. 數控機床基礎知識

數控機床基本概念

1.1.1 數控技術與數控

數控技術，簡稱數控(Numerical Control—NC)，是利用數字化信息對機械運動及加工過程進行控制的一種方法。由於現代數控都採用了計算機進行控制，因此，也可以稱為計算機數控(Computerized Numerical Control—CNC)。

為了對機械運動及加工過程進行數字化信息控制，必須具備相應的硬體和軟體。用來實現數字化信息控制的硬體和軟體的整體成為數控系統(Numerical Control System)，數控系統的核心是數控裝置(Numerical Controller)。

採用數控技術進行控制的機床，稱為數控機床(NC機床)。它是一種綜合應用了計算機技術、自動控制技術、精密測量技術和機床設計等先進技術的典型機電一體化產品，是現代製造技術的基礎。控制機床也是數控技術應用最早、最廣泛的領域，因此，數控機床的水平代表了當前數控技術的性能、水平和發展方向。

數控機床種類繁多，有鑽 銑 鏜床類、車削類、磨削類、電加工類、鍛壓類、激光加工類和其他特殊用途的專用數控機床等等，凡是採用了數控技術進行控制的機床統稱為NC機床。

帶有自動換刀裝置ATC(Automatic Tool Changer—ATC)的數控機床(帶有回轉刀架的數控車床除外)稱為加工中心(Machine Center—MC)。它通過刀具的自動交換，工件可以一次裝、夾完成多工序的加工，實現了工序集中和工藝的復合，從而縮短了輔助加工時間，提高了機床的效率;減少了工件安裝、定位次數，提高了加工精度。加工中心是目前數控機床中產量最大、應用最廣的數控機床。

在加工中心的基礎上，通過增加多工作台(托盤)自動交換裝置(Auto Pallet Changer—APC)以及其他相關裝置，組成的加工單元稱為柔性加工單元(Flexible Manufacturing Cell—FMC)。FMC不僅是現了工序的集中和工藝的復合，而且通過工作台(托盤)的自動交換和較完善的自動監測、監控功能，可以進行一定時間的無人化加工，從而進一步提高了設備的加工效率。FMC既是柔性製造系統FMS(Flexible Manufacturing System)的基礎，又可以作為獨立的自動化加工設備使用，因此其發展速度較快。

在FMC和加工中心的基礎上，通過增加物流系統、工業機器人以及相關設備，並由中央控制系統進行集中、統一控制和管理，這樣的製造系統稱為柔性製造系統FMS(Flexible Manufacturing System)。FMS不僅可以進行長時間的無人化加工，而且可以實現多品種零件的全部加工和部件裝配，實現了車間製造過程的自動化，它是一種高度自動化的先進製造系統。

隨著科技發展，為了適應市場需求多變的形勢，對現代製造業來說，不僅需要發展車間製造過程的自動化，而且要實現從市場預測、生產決策、產品設計、產品製造直到產品銷售的全面自動化。將這些要求綜合、構成的完整的生產製造系統，稱為計算機集成製造系統(Computer Integrated Manufacturing System-—CIMS)。CIMS將一個更長的生產、經營活動進行了有機的集成，實現了更高效益、更高柔性的智能化生產，是當今自動化製造技術發展的最高階段。在CIMS中，不僅是生產設備的集成，更主要的是以信息為特徵的技術集成和功能集成。計算機是集成的工具，計算機輔助的自動化單元技術是集成的基礎，信息和數據的交換及共享是集成的橋梁，最終形成的產品，可以看成是信息和數據的物質體現。

1.1.2 數控系統及其組成

數控系統的基本組成

數控系統是所有數控設備的核心。數控系統的主要控制對象是坐標軸的位移(包括移動速度、方向、位置等)，其控制信息主要來源於數控加工或運動控製程序。因此，作為數控系統的最基本組成應包括：程序的輸入/輸出裝置、數控裝置、伺服驅動這三部分。

輸入/輸出裝置輸入/輸出裝置的作用是進行數控加工或運動控製程序、加工與控制數據、機床參數以及坐標軸位置、檢測開關的狀態等數據的輸入、輸出。鍵盤和顯示器是任何數控設備都必備的'最基本的輸入/輸出裝置。此外，根據數控系統的不同，還可以配光電閱讀機、磁帶機或軟盤驅動器等。作為外圍設備，計算機是目前常用的輸入/輸出裝置之一。

數控裝置數控裝置是數控系統的核心。它由輸入/輸出介面線路、控制器、運算器和存儲器等部分組成。數控裝置的作用是將輸入裝置輸入的數據，通過內部的邏輯電路或控制軟體進行編譯、運算和處理，並輸出各種信息和指令，以控制機床的各部分進行規定的動作。

在這些控制信息和指令中，最基本的是坐標軸的進給速度、進給方向和進給位移量指令。它經插補運算後生成，提供給伺服驅動，經驅動器放大，最終控制坐標軸的位移。它直接決定了刀具或坐標軸的移動軌跡。

此外，根據系統和設備的不同，如：在數控機床上，還可能有主軸的轉速、轉向和起、停指令;刀具的選擇和交換指令;冷卻、潤滑裝置的起、停指令;工件的松開、夾緊指令;工作台的分度等輔助指令。在數控系統中，它們是通過介面，以信號的形式提供給外部輔助控制裝置，由輔助控制裝置對以上信號進行必要的編譯和邏輯運算，放大後驅動相應的執行器件，帶動機床機械部件、液壓氣動等輔助裝置完成指令規定的動作。

伺服驅動伺服驅動通常由伺服放大器(亦稱驅動器、伺服單元)和執行機構等部分組成。在數控機床上，目前一般都採用交流伺服電動機作為執行機構;在先進的高速加工機床上，已經開始使用直線電動機。另外，在20世紀80年代以前生產的數控機床上，也有採用直流伺服電動機;對於簡易數控機床，也有用作為執行器件。伺服放大器的形式決定於執行器件，它必須與驅動電動機配套使用。

以上是數控系統最基本的組成部分。隨著數控技術的發展和機床性能水平的提高，對系統的功能要求也日益增強，為了滿足不同機床的控制要求，保證數控系統的完整性和統一性，並方便用戶使用，常用較為先進的數控系統，一般都帶有內部可編程式控制制器作為機床的輔助控制裝置。此外，在金屬切削機床上，主軸驅動裝置也可以成為數控系統的一個部分;在閉環數控機床上，測量、檢測裝置也是數控系統必不可少的。對於先進的數控系統，有時甚至採用計算機作為系統的人機界面和數據的管理、輸入/輸出設備，從而使數控系統的功能更強、性能更完善。

總之，數控系統的組成決定於控制系統的性能和設備的具體控制要求，其配置和組成具有很大的區別，除加工程序的輸入/輸出裝置、數控裝置、伺服驅動這三個最基本的組成部分外，還可能有更多的控制裝置。圖1-1的虛線框部分表示計算機數控系統。

NC、CNC、SV與PLC的概念

NC(CNC)、SV與PLC(PC、PMC)是數控設備中最為常用的英文縮寫，在實際使用中，在不同的場合具有不同的含義。

NC(CNC)NC與CNC分別是數控(Numerical Control)與計算機數控(Computerized Numerical Control)的常用英文縮寫。由於現代數控都採用了計算機控制，因此，可以認為NC和CNC的含義完全等同。在工程應用上，根據使用場合的不同，NC(CNC)通常有三種不同的含義：在廣義上代表一種控制技術——數控技術;在狹義上代表一種控制系統的實體——數控系統;此外，還可以代表一種具體的控制裝置——數控裝置。

SVSV是伺服驅動(Servo Drive，簡稱伺服)的常用英文縮寫。按日本JIS標准規定的術語，它是“以物體的位置、方向、狀態作為控制量，追蹤目標值的任意變化的控制機構”。簡言之，它是一種能夠自動跟隨目標位置等物理量的控制裝置。

在數控機床上，伺服驅動的作用主要有兩個方面：一是使坐標軸按照數控裝置給定的速度運行;二是使坐標軸按照數控裝置給定的位置定位。

伺服驅動的控制對象通常是機床坐標軸的位移和速度;執行機構是伺服或;對輸入指令信號進行控制和功率放大的部分常稱為伺服放大器(亦稱為驅動器、放大器、伺服單元等)，它是伺服驅動的核心。

伺服驅動不僅可以和數控裝置配套使用，而且還可以單獨作為一個位置(速度)隨同系統使用，故也常稱為伺服系統。在早期的數控系統上，位置控制部分一般與CNC製成一體，伺服驅動只進行速度控制，因此，伺服驅動又常稱為速度控制單元。

PLCPC是可編程序控制器(Programmable Controller)的英文縮寫。隨著個人計算機的日益普及，為了避免和個人計算機(亦稱PC)混淆，現在一般都將可編程序控制器稱為可編程序邏輯控制器(Programmalbe Logic Controller——PLC)或可編程序機床控制器(Programmable Machine Controller——PMC)。因此，在數控機床上，PC、PLC、PMC具有完全相同的含義。

PLC具有響應快、性能可靠、使用方便、編程和調試容易等特點，並可直接驅動部分機床電器，因此，被廣泛用來作為數控設備的輔助控制裝置。目前，大多數數控系統都帶有內部PLC，用於處理數控機床的輔助指令，從而大大簡化了機床的輔助控制裝置。此外，在很多場合，通過PLC的軸控制模塊、定位模塊等特殊功能模塊，還可以直接利用PLC，實現點位控制、直線控制以及簡單的輪廓控制，組成數控專用機床或數控生產線。

1.1.3 數控機床的組成與加工原理

數控機床的基本組成

數控機床是最典型的數控設備。為了了解數控機床的基本組成，首先需要分析數控機床加工零件的工作過程。在數控機床上，為了進行零件的加工，可以通過如下步驟進行：

據被加工零件的圖樣與工藝方案，用規定的代碼和程序格式，將刀具的移動軌跡、加工工藝過程、工藝參數、切削用量等編寫成數控系統能夠識別的指令形式，即編寫加工程序。

將所編寫的加工程序輸入數控裝置。

數控裝置對輸入的程序(代碼)進行解碼、運算處理，並向各坐標軸的伺服驅動裝置和輔助機能控制裝置發出相應的控制信號，以控制機床的各部件的運動。

在運動過程中，數控系統需要隨時檢測機床的坐標軸位置、行程開關的狀態等，並與程序的要求相比較，以決定下一步動作，直到加工出合格的零件。

操作者可以隨時對機床的加工情況、工作狀態進行觀察、檢查，必要時還需要對機床動作和加工程序進行調整，以保證機床安全、可靠的運行。

由此可知，作為數控機床的基本組成，它應包括：輸入/輸出裝置、數控裝置、伺服驅動和反饋裝置、輔助控制裝置以及機床本體等部分(如圖1-1所示)。

圖1—1中的虛線框部分統稱為數控系統，實現對機床主機的加工控制。目前數控系統大部分採用計算機數控(即CNC)，圖中的輸入/輸出裝置、數控裝置、伺服驅動和反饋裝置構成的機床數控系統，作用在上面已經敘述。下面再簡要介紹其他組成部分。

圖1—1數控機床的組成

測量反饋裝置它是閉環(半閉環)數控機床的檢測環節，其作用是通過現代化的測量元件：脈沖編碼器、旋轉變壓器、感應同步器、光柵、磁尺和激光測量儀等，將執行元件(如、刀架等)或工作台等的實際位移的速度和位移量檢測出來，反饋回伺服驅動裝置或數控裝置，並補償進給的速度或執行機構的運動誤差，以達到提高運動機構精度的目的。檢測裝置的安裝、檢測信號反饋的位置，決定於數控系統的結構形式，伺服內裝式脈沖編碼器、測速機以及直線光柵等都是較常用的檢測部件。

由於先進的伺服都採用了數字式伺服驅動技術(稱為數字伺服)，伺服驅動和數控裝置間一般都採用匯流排進行連接;反饋信號在大多數場合都是與伺服驅動進行連接，並通過匯流排傳送到數控裝置。只有在少數場合或採用模擬量控制的伺服驅動(俗稱模擬伺服)時，反饋裝置才需要直接和數控裝置進行連接。

輔助控制機構、進給傳動機構它是介於數控裝置和機床機械、液壓部件之間的控制部件。其主要作用是接受數控裝置輸出的主軸轉速、轉向和啟停指令;刀具選擇交換;冷卻、潤滑裝置的啟停指令;工件和機床部件的松開、夾緊工作台轉位等輔助指令信號，以及機床上檢測開關的狀態等信號，經必要的編譯、邏輯判斷、功率放大後直接驅動相應的執行元件，帶動機床機械部件、液壓氣動等輔助裝置完成指令規定的動作。它通常由PLC和強電控制迴路構成，PLC在結構上可以與CNC一體化(內置式PLC)，也可以相對獨立(外置式PLC)。

機床本體就是數控機床的機械結構件，也是由主傳動系統、進給傳動系統、床身、工作台以及輔助運動裝置、液壓氣動系統、潤滑系統、冷卻裝置、排屑、防護系統等部分組成。但為了滿足數控的要求，充分發揮機床性能，它在總體布局、外觀造型、傳動系統結構、刀具系統以及操作性能方面都已發生了很大的變化。機床機械部件包括床身、箱體、立柱、導軌、工作台、主軸、進給機構、刀具交換機構等。

數控加工的原理

在傳統的金屬切削機床上，加工零件時需要操作者根據圖樣的要求，通過不斷改變刀具的運動軌跡和運動速度等參數，使刀具對工件進行切削加工，最終加工出合格零件。

數控機床的加工，其實質是應用了“微分”原理。其工作原理與過程可以簡述如下(圖1-2)：

數控裝置根據加工程序要求的刀具軌跡，將軌跡按機床對應的坐標軸，以最小移動量(脈沖當量)進行微分(圖1-2中的△X、△Y)，並計算出各坐標軸需要移動的脈沖數。

通數控裝置的“插補”軟 件或“插補”運算器，把要求的軌跡用以“最小移動單位”為單位的等效折線進行擬合，並找出最接近理論軌跡的擬合折線。

③數控裝置根據擬合折線的軌跡，給相應的坐標軸連續不斷地分配進給脈沖，並通過伺服驅動使機床坐標軸按分配的脈沖運動。圖1-2數控加工原理示意圖

由上可見：第一，只要數控機床的最小移動量(脈沖當量)足夠小，所用的擬合折線就可以等效代替理論曲線。第二，只要改變坐標軸的脈沖分配方式，即可以改變擬合折線的形狀，從而達到改變加工軌跡的目的。第三，只要改變分配脈沖的頻率，即可改變坐標軸(刀具)的運動速度。這樣就實現了數控機床控制刀具移動軌跡的根本目的。

以上根據給定的數學函數，在理想軌跡(輪廓)的已知點之間，通過數據點的密化，確定一些中間點的方法，稱為插補。能同時參與插補的坐標軸數，稱為聯動軸數。顯然，當數控機床的聯動軸數越多，機床加工輪廓的性能就越強。因此，聯動軸的數量是衡量數控機床性能的重要技術指標。

I. 數控機床對機械結構都有哪些要求

數控機床的主體機構有以下特點：
1、由於採用了高性能的無級變速主軸及伺服傳動系統，數控機床的極限傳動結構大為簡化，傳動鏈也大大縮短；
2、為適應連續的自動化加工和提高加工生產率，數控機床機械結構具有較高的靜、動態剛度和阻尼精度，以及較高的耐磨性，而且熱變形小；
3、為減小摩擦、消除傳動間隙和獲得更高的加工精度，更多地採用了高效傳動部件，如滾珠絲杠副和滾動導軌、消隙齒輪傳動副等；
4、為了改善勞動條件、減少輔助時間、改善操作性、提高勞動生產率，採用了刀具自動夾緊裝置、刀庫與自動換刀裝置及自動排屑裝置等輔助裝置。
數控機床對機械結構的要求：
1、較高的機床靜、動剛度
數控機床是按照數控編程或手動輸入數據方式提供的指令自動進行加工的。由於機械結構(如機床床身、導軌、工作台、刀架和主軸箱等)的幾何精度與變形產生的定位誤差在加工過程中不能為地調整與補償，因此，必須把各處機械結構部件產生的彈性變形控制在最小限度內，以保證所要求的加工精度與表面質量。
2、減少機床的熱變形
在內外熱源的影響下，機床各部件將發生不同程度的熱變形，使工件與刀具之間的相對運動關系遭到破環，也是機床季度下降。對於數控機床來說，因為全部加工過程是計算的指令控制的，熱變形的影響就更為嚴重。為了減少熱變形，在數控機床結構中通常採用以下措施。（1）減少發熱；（2）控制溫升；（3）改善機床機構。
3、減少運動間的摩擦和消除傳動間隙
數控機床工作台(或拖板)的位移量十一脈中當量為最小單位的，通常又要求能以基地的速度運動。為了使工作台能對數控裝置的指令作出准確響應，就必須採取相應的措施。目前常用的滑動導軌、滾動導軌和靜壓導軌在摩擦阻尼特性方面存在著明顯的差別。在進給系統中用滾珠絲杠代替滑動絲杠也可以收到同樣的效果。目前，數控機床幾乎無一例外地採用滾珠絲杠傳動。數控機床(尤其是開環系統的數控機床)的加工精度在很大程度上取決於進給傳動鏈的精度。除了減少傳動齒輪和滾珠絲杠的加工誤差之外，另一個重要措施是採用無間隙傳動副。對於滾珠絲杠螺距的累積誤差，通常採用脈沖補償裝置進行螺距補償。
4、提高機床的壽命和精度保持性
為了提高機床的壽命和精度保持性，在設計時應充分考慮數控機場零部件的耐磨性，尤其是機床導軌、進給伺港機主軸部件等影響進度的主要零件的耐磨性。在使用過程中，應保證數控機床各部件潤滑良好。
5、減少輔助時間和改善操作性能
數控機床的單件加工中，輔助時間(非切屑時間)佔有較大的比重。要進一步提高機床的生產率，就必須採取促使最大限度地壓縮輔助時間。目前已經有很多數控機床採用了多主軸、多刀架、以及帶刀庫的自動換刀裝置等，以減少換刀時間。對於切屑用量加大的數控機床，床身機構必須有利於排屑。