数控铣床的基本认识

1、数控铣床的基本组成。数控铣床最基本的组成包括I/O装置、数控装置、伺服驱动装置、测量反馈装置、辅助装置、机床本体共六部分。下面将对这六部分进行具体介绍。

（1）I/O装置。I/O装置是用于数控加工或运动控制程序、加工与控制数据、机床参数以及坐标轴位置、检测开关的状态等数据的输入/输出。键盘和显示器是数控设备必备的、最基本的I/O装置。作为数控系统的外围设备，台式计算机、便携式计算机是目前常用的I/O装置之一。

（2）数控装置。数控装置是数控系统的核心，它由I/O接口线路、控制器、运算器和存储器等组成。数控装置的作用是将输入装置输入的数据通过内部的逻辑电路或控制软件进行编译、运算和处理后，输出各种信息和指令，用以控制机床的各部分进行规定的动作。

在这些控制信息和指令中，最基本的是经插补运算后生成的坐标轴进给速度、进给方向和进给位移量等指令，并提供给伺服驱动装置，经驱动器放大后，最终控制坐标轴的位移。这些控制信息和指令直接决定了刀具或坐标轴的移动轨迹。

（3）伺服驱动装置。伺服驱动装置通常由伺服放大器（也称驱动器、伺服单元）和执行机构等部分组成。在数控机床上，一般都采用交流伺服电动机作为执行机构。目前，在先进的高速加工机床上已经开始使用直线电动机。另外，20世纪生产的数控机床中也有采用直流伺服电动机的简易数控机床，也有用步进电动机作为执行机构的。伺服放大器它必须与驱动电动机配套使用。

（4）测量反馈装置。测量反馈装置是闭环（半闭环）数控机床的检测环节，其作用是通过现代化的测量元件（如脉冲编码器、旋转变压器、感应同步器、光栅、磁尺和激光测量仪等），将执行元件或工作台等的实际速度和位移检测出来，反馈给伺服驱动装置或数控装置，补偿进给速度或执行机构的运动误差，以达到提高运动机构精度的目的。测量装置检测信号反馈的位置，取决于数控系统的结构形式。伺服内装式脉冲编码器、测速机以及直线光栅等都是较常用的检测部件。

先进的伺服驱动装置采用了数字式伺服驱动技术（简称数字伺服），伺服驱动装置和数控装置之间采用了总线连接的，反馈信号在大多数场合都是与伺服驱动装置进行连接的，并通过总线传送到数控装置。只有在少数场合或采用模拟量控制的伺服驱动装置（简称模拟伺服）时，反馈装置才需要直接和数控装置进行连接。

（5）辅助控制机构。辅助控制机构是指介于数控装置与机床机械部件、液压部件之间的控制部件。其主要作用是接收数控装置输出的主轴转速、转向和启停指令，刀具选择交换指令，冷却、润滑装置的启停指令，工件和机床部件的松开、夹紧指令，工作台转位等辅助指令信号，以及机床上检测开关的状态等信号，经必要的编译、逻辑判断、功率放大后直接驱动相应的执行元件，带动机床机械部件、液压气动等辅助装置完成指令规定的动作。它通常由PLC和强电控制回路构成，PLC在结构上可以与CNC—体化（内置式PLC），也可以相对独立（外置式PLC）。

（6）机床本体。机床本体就是数控机床的机械结构件，它由主传动系统、进给传动系统、床身、工作台，以及辅助运动装置、液压/气动系统、润滑系统、冷却装置、排屑、防护系统等部分组成。为了满足数控技术的要求，充分发挥机床性能，数控机床与普通机床相比，机床本体在总体布局、外观造型、传动系统结构、刀具系统以及操作性能方面已发生了很大的变化。

2、数控铣床工作原理。在传统的金属切削机床上，操作者在加工零件时，根据图样的要求，需要不断地改变刀具的运动轨迹和运动速度等参数，使刀具对工件进行切削加工，最终加工出合格零件。

数控铣床的加工实际上应用了“微分”原理，其工作原理与过程简述如下。

1）数控装置根据加工程序要求的刀具轨迹，将轨迹按机床对应的坐标轴，以最小移动量（脉冲当量）为单位进行微分，并计算出各坐标需要移动的脉冲数。

2）通过数控装置的“插补”软件或“插补”运算器，将要求的轨迹用以“最小移动量”为单位的等效折线进行拟合，并找出最接近理论轨迹的拟合折线。

3）数控装置根据拟合折线的轨迹，给相应的坐标轴连续不断地分配进给脉冲，并通过伺服驱动使机床坐标轴按分配的脉冲运动。

由上可得出以下结论：

1）只要数控机床的最小移动量（脉冲当量）足够小，所用的拟合折线就可以等效代替理论曲线。

2）只要改变坐标轴的脉冲分配方式，就可以改变拟合折线的形状，从而达到改变加工轨迹的目的。

3）只要改变分配脉冲的频率，就可改变坐标轴（刀具）的运动速度。

这样就实现了数控机床控制刀具移动轨迹的根本目的。

根据给定的数学函数，在理想轨迹（轮廓）的已知点之间通过数据点的密化，计算并确定中间点的方法称为插补；能同时参与插补的坐标轴数称为联动轴数。显然，数控机床的联动轴数越多，机床加工轮廓的性能就越强。因此，联动轴数量是衡量数控机床性能的重要技术指标。

数控铣床的通常了解

1、数控铣床的通常构成。数控铣床最通常的构成包括I/O装置、数控装置、伺服驱动装置、测量反馈装置、輔助装置、数控车床本体共六要素。下面将对这六要素开展具体介绍。

（1）I/O装置。I/O装置是用于数控加工或运动控制程序、加工与控制数据、数控车床参数以及坐标轴位置、测试开关的状态等数据的输入/输出。键盘和显示器是数控设备必不可少的、最通常的I/O装置。当作数控系统的外围设备，台式计算机、便携式计算机是现阶段常见的I/O装置之一。

（2）数控装置。数控装置是数控系统的核心，它由I/O接口线路、控制器、运算器和存储器等构成。数控装置的功能是将输入装置输入的数据利用内部的逻辑电路或控制软件开展编译、运算和处理后，输出各种信息和指令，用于操纵数控车床的各要素开展规定的行为。

在这一些操纵信息和指令中，最通常的是经插补运算后转化成的坐标轴进给速度、进给方向和进给位移量等指令，并提供给伺服驱动装置，经驱动器放大后，从而操纵坐标轴的位移。这一些操纵信息和指令直接决定了刀具或坐标轴的移动轨迹。

（3）伺服驱动装置。伺服驱动装置一般 由伺服放大器（也称驱动器、伺服单元）和执行机构等要素构成。在数控机床上，通常都运用交流伺服电动机当作执行机构。现阶段，在现代化的快速加工机床上己经開始运用直线电动机。此外，20世纪生产的数控机床中也有运用直流伺服电动机的简易数控机床，也有用步进电动机当作执行机构的。伺服放大器它一定要与驱动电动机配套运用。

（4）测量反馈装置。测量反馈装置是闭环（半闭环）数控机床的测试环节，其功能是利用现代化的测量元件（如脉冲编码器、旋转变压器、感应同步器、光栅、磁尺和激光测量仪等），将执行元件或工作台等的实际速度和位移测试出來，反馈给伺服驱动装置或数控装置，补偿进给速度或执行机构的运动误差，以做到提高运动机构精度的目的性。测量装置测试信号反馈的位置，取决于数控系统的结构形式。伺服内装式脉冲编码器、测速机以及直线光栅等都是较常见的测试零部件。

现代化的伺服驱动装置运用了数字式伺服驱动技术（简称数字伺服），伺服驱动装置和数控装置之间运用了总线连结的，反馈信号在大多数情况都是与伺服驱动装置开展连结的，并利用总线传送到数控装置。唯有在极少数情况或运用模拟量输入操纵的伺服驱动装置（简称模拟伺服）时，反馈装置才需要直接和数控装置开展连结。

（5）輔助操纵机构。輔助操纵机构就是指接近数控装置与数控车床机械部件、液压部件之间的控制部件。其主要作用是接收数控装置输出的主轴转速、转向和启停指令，刀具选择交换指令，冷却、润滑装置的启停指令，工件和机床部件的松开、夹紧指令，工作台转位等辅助指令信号，以及机床上检测开关的状态等信号，经必要的编译、逻辑判断、功率放大后直接驱动相应的执行元件，带动机床机械部件、液压气动等辅助装置完成指令规定的动作。它通常由PLC和强电控制回路构成，PLC在结构上可以与CNC—体化（内置式PLC），也可以相对独立（外置式PLC）。

（6）机床本体。机床本体就是数控机床的机械结构件，它由主传动系统、进给传动系统、床身、工作台，以及辅助运动装置、液压/气动系统、润滑系统、冷却装置、排屑、防护系统等部分组成。为了满足数控技术的要求，充分发挥机床性能，数控机床与普通机床相比，机床本体在总体布局、外观造型、传动系统结构、刀具系统以及操作性能方面已发生了很大的变化。

2、数控铣床基本工作原理。在传统化的金属切削机床上，操作员在生产加工零部件时，依据样图的需求，要不断地改进刀具的运动路径和运动速率等叁数，使刀具对零件实现切削生产加工，最终生产加工出合格零部件。

数控铣床的生产加工其实使用了“微分”基本原理，其基本工作原理与过程简述如下。

1）数控装置依据生产加工流程需求的刀具行为，将行为按机床对应的坐标轴，以最小移动量（脉冲当量）为单位实现微分，并来计算出各坐标要移动的脉冲数。

2）根据数控装置的“插补”软件或“插补”运算器，将需求的行为借以“最小移动量”为单位的等效折线实现拟合，并找到最贴近基础理论行为的拟合折线。

3）数控装置依据拟合折线的行为，给相对应的坐标轴接连不断地分派进给脉冲，并根据伺服驱动使机床坐标轴按分派的脉冲运动。

由上可得到下列依据：

1）只要是数控机床的最小移动量（脉冲当量）够小，用到的拟合折线就可以等效代替基础理论曲线。

2）只要是改进坐标轴的脉冲分配方式，就可以改进拟合折线的形状，进而实现改进生产加工行为的目的。

3）只要是改进分派脉冲的频率，就可改进坐标轴（刀具）的运动速率。

这样就实现了数控机床控制刀具移动行为的根本目的。

依据给定的数学函数，在理想行为（轮廓）的已知点之间根据数据点的密化，来计算并确定中间点的方法喻为插补；能同时参与插补的坐标轴数喻为联动轴数。显然，数控机床的联动轴数越多，机床加工轮廓的性能方面就越强。因为，联动轴占比是衡量数控机床性能方面的重要技术指标。

济南海马机械设计是一家致力于机械设备单机、生产线研发；技术创新，新产品研发、工程设计咨询、自动化流水线设计，改造，产品图纸标准化、先进的科技服务。为全国中小企业提供优质的服务和 技术支撑。可为冶金、节能环保、矿山、石油化工、农业、医药、食品、仿制、印染、物流、智能制造、智慧工厂、等多达18个行业提供机电装备的规划咨询、创新研发、技术总承包服务。海马机械设计具有集设计、研发、制造、一体工程承接能力，可以根据设备在不同的情况下不同用途的需求，遵照参数自行设计，使其满足特定性能和功能，并对成本严格控制。我们以快速高效的反映速度，为中小企业及个人提供简洁有效的解决方案，科学合理的收费标准，完善健全的定制化技术服务。同时海马机械研究中心与国内众多大学院校、科研机构，建立校企合作、产学研合作,在制图培训、工程师培训​等方面对行业有着巨大贡献。

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