數(shù)控機床結(jié)構(gòu)原理與應(yīng)用

前言

　　數(shù)控技術(shù)在我國機械制造業(yè)的應(yīng)用已比較成熟，它與傳統(tǒng)的機床設(shè)備相結(jié)合形成了一種全新的機械加工裝備——數(shù)控機床：它根據(jù)機械加工工藝的要求，將加工過程所需的各種操作（如主軸啟停、進(jìn)退刀、刀具選擇、冷卻液開關(guān)等）以及刀具與工件之間的相對位移量用數(shù)字化的代碼表示，并將代碼送人數(shù)控系統(tǒng)來控制執(zhí)行元件，使機床實現(xiàn)加工過程的自動化。目前，數(shù)控機床以其精度高、效率高、操作方便等獨特優(yōu)點在機械加工類企業(yè)中被廣泛應(yīng)用，正改變著傳統(tǒng)的加工方法。　　為了適應(yīng)數(shù)控技術(shù)和國民經(jīng)濟發(fā)展的需要，以及中高等職業(yè)院校的教學(xué)要求，按照國家提出的培養(yǎng)高級技能型人才的戰(zhàn)略目標(biāo)，鑒于目前數(shù)控技術(shù)專業(yè)教學(xué)的特點，編者根據(jù)多年的教學(xué)經(jīng)驗和生產(chǎn)實踐，在借鑒企業(yè)中從事數(shù)控加工類崗位人員的經(jīng)驗基礎(chǔ)上，開發(fā)了滿足高職教育要求的教材《數(shù)控機床結(jié)構(gòu)原理與應(yīng)用》。在編寫中，編者力求反映數(shù)控技術(shù)和數(shù)控機床的基本知識、核心內(nèi)容與新知識，并兼顧到理論與實際的聯(lián)系；取材和敘述上要求層次分明，敘述簡練，圖文并茂，便于教學(xué)?！　　稊?shù)控機床結(jié)構(gòu)原理與應(yīng)用》是高等職業(yè)教育數(shù)控技術(shù)專業(yè)的核心課程之一。通過本課程學(xué)習(xí)可以使學(xué)習(xí)者掌握數(shù)控機床的基本組成、工作原理及其結(jié)構(gòu)特點，熟悉數(shù)控機床各主要組成部分的工作過程，了解數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢，為后續(xù)的項目訓(xùn)練課程和實際應(yīng)用進(jìn)行必要的理論準(zhǔn)備，使學(xué)習(xí)者基本掌握本專業(yè)就業(yè)崗位所需要的相關(guān)專業(yè)知識?！　”緯詳?shù)控機床的五大組成部分為主線，全面細(xì)致地介紹了各組成部分的基本知識，知識的介紹以了解、知道、熟悉、掌握為度，能結(jié)合讀者學(xué)習(xí)要求進(jìn)行有目的的學(xué)習(xí)。本書共有7章：第1章介紹了數(shù)控機床的相關(guān)基礎(chǔ)知識；第2章介紹了數(shù)控系統(tǒng)相關(guān)知識和插補原理；第3章介紹了數(shù)控機床的檢測與反饋裝置；第4章介紹了數(shù)控機床的伺服系統(tǒng)；第5章介紹了數(shù)控機床機械傳動結(jié)構(gòu)；第6章介紹了數(shù)控機床的輔助裝置；第7章介紹了常用數(shù)控機床基本知識。　　本書由徐州機電工程高等職業(yè)學(xué)校陳子銀編著，并負(fù)責(zé)全書的統(tǒng)稿工作。參編人員有：徐州機電工程高等職業(yè)學(xué)校黃美英、張南洋、李聰、崔廣軍、王東斌鎮(zhèn)江技師學(xué)院蔡衛(wèi)民、泰州技師學(xué)院高斌、無錫科技職業(yè)學(xué)院崔業(yè)軍。在本書編寫過程中，參閱了有關(guān)院校、工廠、企業(yè)和科研院所的一些教材、資料和文獻(xiàn)，并得到了許多同行專家的支持和幫助，在此一并表示感謝。　　限于編者的水平和經(jīng)驗，書中不妥和錯誤之處在所難免，敬請讀者批評指正。

內(nèi)容概要

本教材是從培養(yǎng)高級技能型人才的角度，在充分調(diào)研機械制造類企業(yè)用人需求情況的基礎(chǔ)上而編寫的。其內(nèi)容主要講述了數(shù)控機床的基礎(chǔ)知識、數(shù)控系統(tǒng)、檢測與反饋裝置、伺服系統(tǒng)、機械傳動結(jié)構(gòu)、輔助裝置、常見數(shù)控機床等知識。本書特色是圖文并茂、內(nèi)容全面、深入淺出、條理清晰、知識點明確，使學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)更有目的性和針對性。    本書可作為高職高專教學(xué)和技能考核培訓(xùn)用書，適應(yīng)于數(shù)控技術(shù)、機電一體化、機械設(shè)計制造及自動化、模具設(shè)計與制造等專業(yè)。另外，也可作為中等職業(yè)學(xué)校和各類本科院校教學(xué)參考用書以及企業(yè)數(shù)控設(shè)備操作、編程、設(shè)計與維修等技術(shù)人員的自學(xué)參考用書。

書籍目錄

第1章  數(shù)控機床的基礎(chǔ)知識  1.1  數(shù)控機床的發(fā)展與基本概念  思考與練習(xí)  1.2  數(shù)控機床的基本組成、特點與類型  思考與練習(xí)  1.3  數(shù)控機床坐標(biāo)系  思考與練習(xí)  1.4  數(shù)控機床的主要指標(biāo)  思考與練習(xí)  1.5  數(shù)控機床發(fā)展的趨勢  思考與練習(xí)  本章小結(jié)第2章  數(shù)控機床的數(shù)控系統(tǒng)  2.1  典型數(shù)控系統(tǒng)介紹  思考與練習(xí)  2.2  數(shù)控系統(tǒng)的組成與基本原理  思考與練習(xí)  2.3  數(shù)控系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)  思考與練習(xí)  2.4  數(shù)控系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)  思考與練習(xí)  2.5  數(shù)據(jù)處理  思考與練習(xí)  2.6  數(shù)控系統(tǒng)的插補原理  思考與練習(xí)  2.7  逐點比較法  思考與練習(xí)  本章小結(jié)第3章  數(shù)控機床的檢測與反饋裝置  3.1  檢測與反饋裝置概述  思考與練習(xí)  3.2  編碼器的應(yīng)用與安裝維護(hù)  思考與練習(xí)  3.3  光柵的應(yīng)用與維護(hù)  思考與練習(xí)  3.4  磁柵的應(yīng)用與安裝維護(hù)  思考與練習(xí)  3.5  感應(yīng)同步器的應(yīng)用與安裝  思考與練習(xí)  3.6  旋轉(zhuǎn)變壓器的應(yīng)用與安裝維護(hù)  思考與練習(xí)  本章小結(jié)第4章  數(shù)控機床的伺服系統(tǒng)  4.1  伺服系統(tǒng)組成與分類  思考與練習(xí)  4.2  主軸通用變頻器  思考與練習(xí)  4.3  執(zhí)行元件——步進(jìn)電動機  思考與練習(xí)  4.4  執(zhí)行元件——直流伺服電動機  思考與練習(xí)  4.5  執(zhí)行元件——交流伺服電動機  思考與練習(xí)  本章小結(jié)第5章  數(shù)控機床的機械傳動結(jié)構(gòu)  5.1  數(shù)控機床機械結(jié)構(gòu)的主要特點  思考與練習(xí)  5.2  數(shù)控機床的主傳動系統(tǒng)  思考與練習(xí)  5.3  數(shù)控機床的進(jìn)給傳動系統(tǒng)  思考與練習(xí)  5.4  數(shù)控機床的導(dǎo)軌  思考與練習(xí)  本章小結(jié)第6章  數(shù)控機床的輔助裝置  6.1  刀具系統(tǒng)與選擇方式  思考與練習(xí)  6.2  刀庫  思考與練習(xí)  6.3  數(shù)控車床的刀架  思考與練習(xí)  6.4  加工中心自動換刀裝置  思考與練習(xí)  6.5  數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺  思考與練習(xí)  6.6  分度工作臺  思考與練習(xí)  本章小結(jié)第7章  常用數(shù)控機床簡介  7.1  數(shù)控車床概述  思考與練習(xí)  7.2  數(shù)控銑床概述  思考與練習(xí)  7.3  數(shù)控加工中心概述  思考與練習(xí)  本章小結(jié)參考文獻(xiàn)展趨勢

章節(jié)摘錄

　　4.伺服單元　　伺服單元分為主軸伺服和進(jìn)給伺服，分別用來控制主軸電動機和進(jìn)給電動機。伺服單元接收來自數(shù)控裝置的進(jìn)給指令，這些指令經(jīng)變換和放大后通過驅(qū)動裝置轉(zhuǎn)變成執(zhí)行部件進(jìn)給的速度、方向、位移。因此伺服單元是數(shù)控裝置與機床本體的聯(lián)系環(huán)節(jié)，它把來自數(shù)控裝置的微弱指令信號放大成控制驅(qū)動裝置的大功率信號?！　?.驅(qū)動裝置　　驅(qū)動裝置將伺服單元的輸出變?yōu)闄C械運動，它與伺服單元-一起是數(shù)控裝置和機床傳動部件間的聯(lián)系環(huán)節(jié)，它們有的帶動工作臺，有的帶動刀具，通過幾個軸的綜合聯(lián)動，使刀具相對于工件產(chǎn)生各種復(fù)雜的機械運動，加工出形狀、尺寸與精度符合要求的零件。與伺服單元相對應(yīng)，驅(qū)動電動機主要有步進(jìn)電動機、直流伺服電動機和交流伺服電動機等?！　?.可編程控制器（PLC）　　可編程控制器（PLC）采用可編程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械設(shè)備和生產(chǎn)過程。當(dāng)PLC用于控制機床順序動作時，稱為。PMC（ProgrammableMachine Controller）模塊，它在數(shù)控裝置中接收來自操作面板，機床上的各行程開關(guān)，傳感器、按鈕、強電柜里的繼電器以及主軸控制，刀庫控制的有關(guān)信號，經(jīng)處理后輸出去控制相應(yīng)器件的運行?！　?.2.2數(shù)控系統(tǒng)的特點　　1.靈活性　　這是數(shù)控系統(tǒng)的突出優(yōu)點。對于數(shù)控系統(tǒng)，只要改變相應(yīng)的控制程序就可以補充和開發(fā)新的功能，并不必制造新的硬件。數(shù)控系統(tǒng)能夠隨著工廠的發(fā)展而發(fā)展，也能適應(yīng)將來改變工藝的要求。在數(shù)控設(shè)備安裝之后，新的技術(shù)還可以補充到系統(tǒng)中去，這就延長了系統(tǒng)的使用期限。因此，數(shù)控系統(tǒng)具有很大的“柔性”——靈活性?！　?.通用性　　在數(shù)控系統(tǒng)中，硬件系統(tǒng)采用模塊結(jié)構(gòu)，依靠軟件變化來滿足被控設(shè)備的各種不同要求。采用標(biāo)準(zhǔn)化接口電路，給機床制造廠和數(shù)控用戶帶來了許多方便。于是，用一種數(shù)控系統(tǒng)就可能滿足大部分?jǐn)?shù)控機床（包括數(shù)控車床、數(shù)控銑床、加工中心、數(shù)控鉆鏜床等）的要求，還能滿足某些別的設(shè)備應(yīng)用。當(dāng)用戶要求某些特殊功能時，僅僅是改變某些軟件而已。　　3.可靠性　　在數(shù)控系統(tǒng)中，由于許多功能都由軟件實現(xiàn)，硬件系統(tǒng)所需元器件數(shù)目大為減少，整個系統(tǒng)的可靠性大大改善，特別是隨著大規(guī)模集成電路和超大規(guī)模集成電路的采用，系統(tǒng)可靠性更為提高。

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