数控机床插补算法的研究

数控机床插补算法的研究

摘要

在数控机床中，加工精度很大程度上取决于由插入器和升降速控制算法组成的插补算法。常规的插补算法中，刀具在插补时，沿X,Y,Z轴做升降速的进给运动过程中存在着路径偏差。这种偏差意味着加工精度也受加工速度的影响。在抛物面式加工中，加工精度是最理想的，而在指数加工方法中是最糟的。为了克服这一问题，我们提出了一种插补算法：利用升降速的微小增量构成理想曲线。与常规的抛物线升降速算法相比，这个新的插补算法能更好的保证加工精度。实验结果是通过理论分析以及实际的磨床加工中心操作共同得出的。

1 引言

随着自动化新时代的到来，受数字计算机的刺激，人们开始接触计算机数控机床。尤其是数控技术和高性能微处理器技术，使数控机床控制系统的设计变得更为灵活。因此，它们能适应产品的各种发展变化要求，能在短期内生产出符合要求的新产品。另外，在模拟控制系统中不能解决的功能和性能的限制也在数控中得到解决。

在数控加工中首先要给出加工的误差范围。为满足这一要求，在加工中二维或三维的特征点应该由插补算法算出。为了算出给定值，除了基本的直线插补，圆弧插补外，螺旋线插补、轴线插补、极坐标插补等可以在更复杂的二维或三维特征值下使用。插补算法一般由插入器和升降速算法组成。插补算法的最终结果是以良好的内插值替换的，然后译成指令对位置进行循环控制，控制机床轴心的运动，对未加工材料进行加工。在常规的插补算法中，每个单位时间内的移动距离是沿着X,Y,Z轴计算，通过升降速实现进给运动的。在这种情况下，路径误差由插补生成的理想曲线轮廓和实际沿X,Y,Z轴升降速的步进间距。最终这种路径误差会在实际的数控加工中体现出来。另外，路径误差呈现出的不同误差情况取决于不同的升降速方法。

在抛物线升降速运动中路径误差最小，而在指数方式下误差最大。最近，人们做了很多尝试，希望能找到更好插补运算算法以减小误差。特别是文献3中提到的插补算法就是通过插入器控制进给速度达到可以消除路径误差的目的。

考虑精加工速度的同时，也要考虑升降速和插入器的灵活时变性，微处理器的处理性能在计算机数控中成为一个重要的因素。这种实际需求需要用到数字信号处理和高性能微处理器执行。

在第二节中，我们将探讨常规插补算法以及线性插补、指数插补、抛物面升降速技术各自在路径误差中的算法。此外，我们还将提出一种新的插补算法，该算法能克服常规插补算法中的一些缺点。该算法采用升降速，补偿沿理想插补曲线生成的参数，尤其是在现有的圆形、螺旋插补中。在第三节中，我们将介绍计算机数控系统中已被推出的插补算法的硬件和软件的控制结构。在第四节中，提供了一部分由加工中心产生的实验数据，这些数据与第二节中提到的理论相吻合。实验表明，在抛物线运动中的加工性能是最佳的，而在指数运动中是最糟的。本文提出的新插补算法比常规的插补算法能获得更好的加工精度。

2 插补算法

A．常规插补算法

如果数控程序被计算机数控的主CPU解读，有关插补点与进给速度的信息都将传送到包括运动控制器在内的插补程序中。这种插补程序不仅提供直线、圆弧插补功能，还有螺旋、渐开线、样条插补等以更好的满足未加工材料的二维、三维的各种特征。

插补程序包括生成理想曲线的插入器和用于输出的升降速算法。在沿轴心运动的控制中，升降速算法能使机械系统在开始或减慢轴向运动时不受振动或冲击。在运动控制中插补算法的走向如图1所示。

常规插补算法广泛应用于工业生产，插入器首先要计算出沿理想曲线的运动距离以及在笛卡尔坐标下偏离X,Y,Z的偏置值。每个采样周期内，它要计算出单位时间内零件沿理想轮廓曲线移动的距离，以及在同一插补程序采样周期和给定的进给速度下，单位时间内零件沿X,Y,Z轴移动的距离。然后，将计算出的这些微小距离增量传送到升降速算法器中，使其在运动控制中的输出量能很好的由输入指令传送到插入器中。

常规插补算法的优越性体现在它简单易行的插入器和升降速算法。这是因为它（常规插补算法）实现了彻底的独立插补。在常规的插补算法中，升降速算法相当于一个低通滤波，使各个轴各产生一个延时，最终协调出各自的一个沿X,Y,Z 轴的步长距离，产生误差。这个路径误差最终表现为与理想曲线和实际加工曲线都不同的一条曲线。此外，这种算法能根据不同的升降速算法呈现出不同的路径误差类型。为了证实这一点，我们简要复习一下在圆弧插补中，各种升降速算法对路径误差的影响。

在工业生产中，线性、指数、抛物线升降速这些算法是最为广泛应用的。如果我们把f i定义为输入，f o定义为输出，那么相应的线性、指数、抛物线升降速的特性可从下列算法中获得。

1）线性升降速控制算法：

k为插补程序中的采样次数，m为线性升降速缓存器中存储的值。

2）抛物线升降速控制算法：

m j（j=1,2….,p）为各线性升降速区间中缓存器的值。当p=2时，即为抛物线升降速情况的特性。

3）指数升降速控制算法：

在数字微分的基础分析算法下，a可按下式取值：

T s为插补程序的采样周期，f a为DDA法中迭代脉冲的频率。我们考虑到，在每一次的插补运算迭代中都有一个相应的角度增量α，圆弧插补中，单位时间内零件沿X,Y方向上的移动如下计算：

R为圆弧半径，V为进给速度或连续的正切速率，ω=V/R。这里的、

为升降速控制的输入。

那么，线性、指数、抛物线升降速控制算法下各自的路径误差分别定义为

、、，可按下式算出：

m为比例系数，在升降周期t acc/dec与T s之间：

在（6）式中，δ为决定指数升降速算法周期的参数，R c=。在

线性、指数、抛物线三种升降速控制算法的比较下，δ取0.95，根据（6）可得到如下不等式：

由上式可以看出，在常规插补算法中，由指数升降速控制算法导致的路径误差是最大的，而抛物线升降速控制算法下误差是最小的。

B．新算法的提出

在上述常果。

如果一个曲线在笛卡尔坐标下由插入器产生，那么曲线上一个点上的位置矢量可表示为

规插补算法中，

沿X,Y,Z轴产生的增量根据以下几点算出：与理想曲线的偏差距离，给定的进给速度，插补程序中的采样周期，插补终点与速度为零的点相对应。然而,有些情况下，沿着理想曲线的误差距离,虽然被很明确地表示出来,但是是由一个复杂的形式给出的,比如螺旋,螺旋插补等。在这种情况下,实施优势可能会失去。为了克服这种事实和缺点，以前在常规的插补算法中进行过讨论，并已有新的插补算法被提出[3][4]。

现在，我们提出这样一种算法，它能适用于由插入器生成的沿理想曲线的升降速参数。考虑到易于实现性，我们在这种算法中假设通过插入器衍生成人满意的结

其中θ(k)为参数。（9）式中，参考曲线中的导的参数保持不变。这使得该算法，尤其是在现有的圆弧、螺线,螺旋等插补算法的假设中，能达到令数、正切参数不变，按下式算出：

其中θs和θe分别为插补算法给定的初始值和终点值，F s为给定的进给速度。那么，当按新算法开始运行时，曲线增量的移动距离与周期有关，按下式求的：

这是一个恒定值。由（10）式和（11）式得到，参数θ的增量值为：

其次，的值传送到升降速控制的插补算法中。在笛卡尔坐标下，基于升降速的特征值，升降速控制下单位时间内，计算出零件沿X,Y,Z轴的位移，将其输入到运动控制器的插补器中。它们也有升降速特性，如同插入器受输入和伺服电机控制，数控机床各轴的协调运动，由运控中的位置控制循环来控制，最终控制刀具在理想状态下完成程序加工。图2给出了每个阶段的波形，重复描述了从θs到θ(k)每个周期的过程。图2(a)给出了的变化曲线，图2(b)则是

对应的值。同时，图2(c)描述的是在升降速特性下、

的变化曲线。图2(d)给出的是的升降速特性曲线。

该算法是按图3的流程图实现的。当算法开始是，初值被设置为2。它将一直保持这个值不变，直到程序开始执行减速运动，它被赋值为1.在S2（第二步）中，根据式(10)-(12)计算。将其值送到S3、S4（第三步、第四步）升降速控制器中，直到（由线性、指数、抛物线或其他升降速控制）开始做减速运动。在S5（第五步）中，它被用来判断是否在下一个周期开始减速。如果

明显不同与θe和当前周期参数值，那么将在下一个周期进行减

速运动。否则，一直重复上一步。当在线性和抛物线升降速控制下C0被赋值为

2时，它的运动将取决于与曲线的距离。

在减速运动期间，在第七步中检测已用时间是否与期望值一致。如果减速的耗时与预期的时间一致，那么控制结束。否则，将继续被送到第三步和第四步中，一直循环运算到下一个周期。

尽管在算法中改变进给速度，插入器也会根据改变值进行控制。升降速根据，使刀具能沿着曲线轮廓平滑的改变进给速度。如果进给保持或重置，在第二步中将变为0，送到升降速控制算法中，刀具无振动的平稳停止。

C 较优的插补算法

被提出的插补算法每8ms完成一个执行周期，而较优的插补算法能每1ms 向位置控制循环给出当前位置指令，每微秒的输出如下计算：

其中，N=T s/T p，T p为新算法的采样周期，i为采样次数。

三维数字加工是由三轴同步通过区间模块连续进行加工的。如果CNC在执行完当前模块指令后，要完成下一区间模块的指令编译，那么在这种情况下，机床将停止各轴的运动，直到下一区间编译完毕，再继续工作。由于每个模块中的移动距离非常小，该方法大大减弱了加工精度。为了避免这个问题，在编译器中的三个缓冲器和插入器中的二十个缓冲器分别由图4中的圆形阵列表示。在连续区间模块中，数据传送时允许高速加工。指令数据缓冲器和插补数据缓冲器中，分别储存和调用的数据类型如下：

·指令数据缓冲器

-自定义宏指令

-模态数据G,F,X,Y,Z的编码

-理想位置数据

-闭环数据，等

·插补数据缓冲器

-插补指令（G01, G02, G03，等）

-回零指令

-插补平面指令(G17,G18,G19)

-理想位置数据

-圆的中点，圆的半径

-刀具的更换指令，主轴控制指令

-模块中心的速度控制指令

-M,S,T指令，等

3 控制结构

A 硬件结构

成熟的数控系统包括一个数控机床，一个内置PLC（可编程逻辑控制器）控制着一个ATC（自动换刀工具），输入及输出的机械操作表盘，用户界面端口如CRT，MDI(人机界面)，软驱和硬驱，等等。数控机床有一个INTEL的80486作为主要CPU，一个浮点型DSPTMS3402作为运动控制CPU，一个MC68000作为内部PLC的CPU.

图5是数控系统的框图展示。操作系统和用户加工程序存储在内存1和内存2两个模块，这些可以处理加工连续短尺寸带来的大型数据。DNC的操作是通过连接内存2的2个串行端口实现的，并且提供了2种图像块。块1支持16色和640*480的分辨率，并且对于原材料外形轮廓可以进行2维和3维线框图像模拟，这些是根据程序化运动着的工具的运动来模拟的，而块2则支持256色和1280*1024的分辨率，并可以显示2维和3维的线框和实体图像模拟。在DSP块即动作控制器中，插值法系统包括插入器，加速度算法，插值算法，插值函数值控制着数控机械手最多8个轴的运动。内部PLC接受来自数控系统计算的命令，这些命令由主轴电机的运转，冷却油及自动工具的转换等等来控制，另外还传输机器信号给数控系统。

B 软件结构

软件开发环境是基于MSDOS和扩展DOS上的，这种扩展DOS支持80486上的实地址。图6 显示了成熟的数控软件开发环境。在这样环境下，如果一段程序要求有640KB的运行空间，系统将被调用，DOS扩展器将把80486的操作模式从被保护的地址模式变为实地址模式。然后，处理器由MS-DOS控制。如果程序执行完毕，80486的操作模式将变回受保护模式，处理器也将有DOS扩展器控制。

成熟的数控软件由以下几个部分组成：1）用户界面程序，可以删除/记录/修改NC程序，参数，刀具偏移量，零点误差等。2）运动控制程序，程序命令接受来自译码，插值，增速/减速以便控制机器手的运动。3）图像仿真程序，程序提供了2维和3维线框/实体的原材料外形轮廓的图像模型仿真。4）与内部PLC有关的程序，这些程序驱动着主轴电机，A TC及其他外部元件的运动。除了这些程序外，NC操作系统也是数控软件很重要的一个部分。它翻译与机器运转有关的重要输入，计算出自动处理操作命令，进料/运行操作，人工数据输入/自动处理操作等等。

虽然加工一块工件是一个程序化的工作，但是数控系统必须监督机器的动作，或者计算出原料在加工过程中的一些外形轮廓的变化。为了提供这些功能，数控界发展了一套可以管理任务的多核系统。为了在多重任务环境下执行，含有数控软件的程序被重组以便分配明确的任务。如图7描绘的，成熟的数控软件由4个任务系统和一个中断服务组成。NC操作系统分配任务T1，2维和3维线框/实体图像仿真分配任务T2。另外，有关内部plc的程序和用户界面程序分配任务T3。任务T3控制着包括用户界面和内部PLC在内的7个菜单，不包括图像仿真。最后的任务T4是控制整个机器的运行时间。除了这些任务和中断服务以外，成熟的数控软件包括数据库管理/储存刀具偏移，零点偏移，机器运转最优参数，倾斜误差等。如果需要，运行时每个任务都涉及这个数据库。

4 实验结果

由三个坐标轴及一个主轴的运动组成的钻孔中心可以测试改进的数控系统及评估插补算法性能。钻头轴线的运动由永磁铁交流伺服电机控制，电机分辨率为2000脉冲/圈。交流伺服电机由模拟驱动器控制。钻孔的说明书如表1所示。

实验中，工件切削半径和深度分别为29.7mm和3mm，它们由铝工件在直径12mm的铣床上以200mm/min的进料速度加工而成。实际加工过程由测量工具RTHTR250控制。RTHTR250只能检查出已加工部分整体的路线错误，因为它没有能力区分伺服系统造成的路径错误和整个测量的错误。

图8显示了传统插值法对具有线性，指数及抛物线型加速度工件的测试路径。图8中标准的圆代表加工路径。线性，指数及抛物线型加速度的最大路径错误分别为8.75微米，11.20

微米和7.65微米。这表明，传统插值法的路径错误大小受加速度的种类影响。抛物线型加速度的路径错误最小，而指数型的最大。如果我们认为路径错误是由于伺服控制系统造成的则图8的实验结果与那些数学分析十分吻合，不管它是线性，指数型还是抛物线型的加速度。

另一方面，图9显示了抛物线形加速度的改良插值法测试路径。这是由于路径错误相同导致的，不管加速度是哪一种，如第2部分讨论的。与传统插值法最优的结果即图8（c）相比，改良插值法具有更高的加工精度。

5 结论

本文讨论了一种CNC系统，它将高性能的微处理器和DSPs作为动力控制，图像仿真块和内部PLC的CPU。成熟的CNC系统被应用于钻孔当中以便研究其加工精度。

我们设计了能达到更高加工精度的插值算法，并通过实验证明了它的优秀特性。实验结果表明改良插值法可以得到更高的加工精度。

我们也研究了传统插值法中加速度和插值方法对加工精度的影响。加工结果表明抛物线型加速度最好而指数型最差。

进一步的研究方向应该是CNC加工工具上数码伺服电机驱动器的应用。这些应用掌控着离散时域里电机的转速及位置。并且要将实验结果与已得到的模拟伺服电机的结果进行对比。

数控机床液压系统设计

摘要 本论文针对目前国内外数控车床的现状、发展动态和发展方向及其在现代工业中的重要作用，运用液压元件的基本理论，对其主关键结构液压系统箱进行了原理分析和优化设。根据设计的实际需要，对车床液压系统开展研究，并对液压系统的结构元件和液压控制系统的结构进行了优化设计。并介绍了一种在三爪卡盘上加装摆动式液压缸和平面螺旋机构的螺旋摆动式液压缸增力机构的结构。叙述了主要的设计步骤和参数的确定。 关键词：数控车床液压油泵液压油缸液压控制阀三爪卡盘性能分析参数优化设计 G RADUATE D ESIGN (T HESIS) 设计(论文)题目：数控机床液压系统设计 指导教师：李洪奎 I

Abstract The present paper in view of the present domestic and foreign numerical control lathe present situation, the development tendency and the development direction and in the modern industry vital role, the utilization hydraulic unit basic theory, has carried on the static analysis and the optimized design to its important structure lathe bed, then achieved the instruction designs and enhances the numerical control lathe technical performance the goal. According to the design actual need, the method of hydraulics systems used in the actual project the related theory and the realization principle has carried on the elaboration, and has carried on the lathe bed champing and drive module design as well as the optimized design. The research process mainly divides into hydraulic system analysis and hydraulic control of the optimization designs, obtained the lathe bed static stress and the strain, and has carried on the optimized design to the lathe bed structure, has carried on a more scientific appraisal to the product. Key word：Numerical control lathe ;Hydraulic pumps ;Hydraulic cylinders ;control valves;performance analysis ;Optimized design II

数控机床的组成及基本工作原理

1．2 数控机床的组成及基本工作原理 一、数控机床组成 数控机床由：程序、输人/输出装置、CNC单元、伺服系统、位置反馈系统、机床本体组成。 1、程序的存储介质，又称程序载体 1)穿孔纸带（过时、淘汰）； 2)盒式磁带（过时、淘汰）； 3)软盘、磁盘、U盘； 4)通信。 2、输人/输出装置 1)对于穿孔纸带，配用光电阅读机；（过时、淘汰）； 2)对于盒式磁带，配用录放机；（过时、淘汰）； 3)对于软磁盘，配用软盘驱动器和驱动卡； 4)现代数控机床，还可以通过手动方式(MDI方式)； 5)DNC网络通讯、RS232串口通讯。 3、CNC单元 CNC单元是数控机床的核心，CNC单元由信息的输入、处理和输出三个部分组成。 CNC单元接受数字化信息，经过数控装置的控制软件和逻辑电路进行译码、插补、逻辑处理后，将各种指令信息输出给伺服系统，伺服系统驱动执行部件作进给运动。其它的还有主运动部件的变速、换向和启停信号；选择和交换刀具的刀具指令信号，冷却、润滑的启停、工件和机床部件松开、夹紧、分度台转位等辅助指令信号等。 准备功能：G00,G01,G02,G03, 辅助功能：M03，M04 刀具、进给速度、主轴：T，F，S 4、伺服系统 由驱动器、驱动电机组成，并与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。它的作用是把来自数控装置的脉冲信号转换成机床移动部件的运动。对于步进电机来说，每一个脉冲信号使电机转过一个角度，进而带动机床移动部件移动一个微小距离。每个进给运动的执行部件都有相应的伺服驱动系统，整个机床的性能主要取决于伺服系统。如三轴联动的机床就有三套驱动系统。 脉冲当量：每一个脉冲信号使机床移动部件移动的位移量。常用的脉冲当量为0.001mm/脉冲。 5、位置反馈系统（检测反馈系统） 伺服电动机的转角位移的反馈、数控机床执行机构(工作台)的位移反馈。包括光栅、旋转编码器、激光测距仪、磁栅等。（作业：让同学们网上查找反馈元件，下节课用5分钟自述所查内容） 反馈装置把检测结果转化为电信号反馈给数控装置，通过比较，计算实际位置与指令位置之间的偏差，并发出偏差指令控制执行部件的进给运动。 反馈系统包括半闭环、闭环两种系统。 6、机床的机械部件 1)主运动部件

数控机床液压传动系统

液压传动系统三级项目 ——机床液压传动系统 学院： 班级： 成员： 指导教师： 日期：2012年6月22日

一、液压传动系统概述 液压传动是用液体作为工作介质来传递能量和进行控制的传动方式。液压传动技术广泛应用于现代机床生产中，我们以数控车床为例，介绍液压传动系统在机床中的应用。 现代数控机床在实现整机的全自动化控制中，除数控系统外，还需要配备液压传动装置来辅助实现整机的自动运行功能。液压传动装置由于使用工作压力高的油性介质，因此机构输出力大，机械机构紧凑，动作平稳可靠，易于调节，噪声较小。 液压传动系统在数控机床中具有如下辅助功能： （1）自动换刀所需的动作。如机械手的伸、缩、回转和摆动及刀具的松开和夹紧动作。 （2）机床运动部件的运动、制动和离合器的控制、齿轮拨叉挂档等。 二、设计机床液压传动系统的依据 （1）机床的总体布局和工艺要求，包括采用液压传动所完成的机床运动种类、机械设计时提出可能用的液压执行元件的种类和型号、执行元件的位置及其空间的尺寸范围、要求的自动化程度等。 （2）机床的工作循环、执行机构的运动方式（移动、转动或摆动），以及完成的工作范围。 （3）液压执行元件的运动速度、调速范围、工作行程、载荷性质和变化范围。（4）机床各部件的动作顺序和互锁要求，以及各部件的工作环境与占地面积等。（5）液压系统的工作性能，如工作平稳性、可靠性、换向精度、停留时间和冲出量等方面的要求。 （6）其它要求，如污染、腐蚀性、易燃性以及液压装置的质量、外形尺寸和经

济性等。 三、设计液压传动系统的步骤 1、明确对液压传动系统的工作要求，是设计液压传动系统的依据，由使用部门以技术任务书的形式提出。 2、拟定液压传动系统图。（1）根据工作部件的运动形式，合理地选择液压执行元件；（2）根据工作部件的性能要求和动作顺序，列出可能实现的各种基本回路。此时应注意选择合适的调速方案、速度换接方案，确定安全措施和卸荷措施，保证自动工作循环的完成和顺序动作和可靠。 液压传动方案拟定后，应按国家标准规定的图形符号绘制正式原理图。图中应标注出各液压元件的型号规格，还应有执行元件的动作循环图和电气元件的动作循环表，同时要列出标准（或通用）元件及辅助元件一览表。 3、绘制液压系统工作图，编制技术文件。 四、设计液压传动系统时应注意问题 1、在组合基本回路时，要注意防止回路间相互干扰，保证正常的工作循环。 2、提高系统的工作效率，防止系统过热。例如功率小，可用节流调速系统；功率大，最好用容积调速系统；经常停车制动，应使泵能够及时地卸荷；在每一工作循环中耗油率差别很大的系统，应考虑用蓄能器或压力补偿变量泵等效率高的回路。 3、防止液压冲击，对于高压大流量的系统，应考虑用液压换向阀代替电磁换向阀，减慢换向速度；采用蓄能器或增设缓冲回路，消除液压冲击。 4、系统在满足工作循环和生产率的前提下，应力求简单，系统越复杂，产生故障的机会就越多。系统要安全可靠，对于做垂直运动提升重物的执行元件应设有平衡回路；对有严格顺序动作要求的执行元件应采用行程控制的顺序动作回路。此外，还应具有互锁装置和一些安全措施。 5、尽量做到标准化、系列化设计，减少专用件设计。 五、数控车床液压系统的原理图

数控车床液压系统设计

数控车床液压系统设计 【摘要】本论文针对目前国内外数控车床的现状、发展动态和发展方向及其在现代工业中的重要作用，运用液压元件的基本理论，对其主关键结构液压系统箱进行了原理分析和优化设计。 根据设计的实际需要，对车床液压系统开展研究，并进行了主油箱液压动力站、静压油箱液压动力站及液压卡盘的设计以及优化设计。 并对液压系统的结构元件和液压控制系统的结构进行了优化设计。 【关键词】数控车床、液压油泵、液压油缸、液压控制阀、性能分析、优化设计【ABSTRACT】The present paper in view of the present domestic and foreign numerical control lathe present situation, the development tendency and the development direction and in the modern industry vital role, the utilization hydraulic unit basic theory, has carried on the static analysis and the optimized design to its important structure lathe bed, then achieved the instruction designs and enhances the numerical control lathe technical performance the goal. According to the design actual need, to the lathe bed development research, the method of hydraulics systems used in the actual project the related theory and the realization principle has carried on the elaboration, and has carried on the lathe bed champing and drive module design as well as the optimized design. The research process mainly divides into hydraulic system analysis and hydraulic control of the optimization designs, analyzed the hydraulic tool to use hydraulic power station and hydraulic systems, obtained the lathe bed static stress and the strain, and has carried on the optimized design to the lathe bed structure, has carried on a more scientific appraisal to the product. 【Key word】Numerical control lathe 、Hydraulic pumps 、Hydraulic cylinders 、control valves、performance analysis 、Optimized design

数控机床液压系统维修

数控拉床液压系统的维修与维护 一、液压系统的维修与维护 由于数控机床在生产加工过程中的普遍应用，对数控车床液压系统的维护保养要求标准更高，如果使用维护不当，则严重影响车床的可靠性和使用寿命。目前拉床液压系统存在问题主要有：溜板工作时产生振动；噪声超过85dB;维修困难和维修费用高；耗能大、油温高等问题。造成这几种问题的主要原因是选用的标准液压元件为淘汰产品和有关的液压元件设计不正确。 数控拉床液压技术驱动方式是利用油泵的，在技术上优势特别明显，加工工艺更加精密，并且硬度也有了明显的提高，产品的耐磨性更加好。液压拉床可以加工各种不同形状的零件，如方孔、花键、各种角等等。液压是液压拉床的传动方式，并且传动的方向可以进行变化，并不是单一的，因此具有很好 的灵活性。液压拉床可以实现多种操作方式，使机床和液压形成一体化，在使用功能上有了成倍提升。液压拉床冷却系统有着良好 的构造结构，只要操作正确，不会出现问题。如出现切屑问题，一般均是由于操作不当。要避免操作不当，先要利用正确的切屑方式，把切削液放到容器里面的时候，就要注意不能全部倒满，留有空间可以让切屑充分储存住。否则过多的切屑就会导致车削液的空间被占用，最终导致液面的上升。对于多余的切屑进行清理，维护液压拉床生产的清洁卫生。

另一方面，应注意根据额定拉力来进行具体的拉削作业。因为拉床在生产过程中，拉削能获得较高的尺寸精度和较小的表面粗糙度，提高生产效率。保护好拉刀，因为锋利拉刀可以针对不同形状的拉床进行加工，特别是硬质合金可转位拉刀在拉削效率上更高，更要特别养护。 二、维护保养内容及要求 1日常保养 1.1定期时间：每班班前、班后。1.2作业时间：各15分钟内。1.3班前 1.3.1擦干净外露导轨、活塞杆尘土及油污。132按润滑规定 注油。1.3.3空车试运转。 1.3.4检查油泵压力、油缸工作情况。 1.4班后 1.4.1清理拉屑。 1.4.2擦拭拉床各部外表。1.4.3机床各部位归位。2 一级保养 2.1定期时间：每季度一次。2.2作业时间：4小时内。2.3外表 2.3.1擦拭机床外表，罩盖及附件，达到内外清洁，无锈蚀，无黄袍。2.3.2检查补齐螺钉、螺母、手柄（球）、油杯等。2.4工作台、拖板与导轨。

2-1 数控车床的液压传动解读

情境二复杂机械的液压传动 任务1 数控车床的液压传动 一、结构与工作情况 1、结构 数控车床是一台现代机械加工设备，主要用于回转型零件的加工。外形图： 图4-1 数控车床外形图 结构图： 图4－2 数控车床结构 1－床体2－光电阅读机3－机床操作台4－数控系统 操作面板5－倾斜导轨6－刀盘7－防护门8－尾架 9－排屑装置 二、液压传动系统 1、传动系统图：

图4－3 数控车床液压系统 1－液压泵2－溢流阀3、8－二位 二通换向阀4－三位五通换向阀5 －液压缸6、7－调速阀 该系统的需完成的工作循环为：快速空程运动→慢速工作进给→更慢速工作进给→快退→停止。 3、系统中的基本回路 （1）换向回路由三位五通电磁换向阀4等组成的换向回路，使液压缸5能够前进、后退和停止运动。 （2）差动联接回路由二位二通电磁换向阀3和三位五通电磁换向阀4等组成的差动联接快速回路，阀3通电使液压缸5形成差动联接，以实现刀具的快速运动。 （3）出口节流调速回路由调速阀6和7等元件组成出口节流调速回路，用于调节液压缸的工作进给速度。 （4）串联调速二次调速进给回路由调速阀6实现液压缸5的慢速进给，由调速阀7实现液压缸5的更慢速进给。必须指出，调速阀7的流量应小于调速阀6的的调节流量，否则得不到更慢速进给速度。 （5）速度换接回路由二位二通阀8等元件组成速度换接回路。当二位二

通阀8通电时，由调速阀6实现慢速进给，当二位二通阀8断电时，由调速阀7实现更慢速进给。 （6）卸荷回路由三位五通电磁换向阀4的M型中位机能卸荷。 4、实现：“快进→慢进→更慢进→快退→原位停止”工作循环的油路情况 （1）快进1YA和3YA通电，液压缸5实现差动联接，因活塞杆固定，液压缸5快速向左运动。 进油路：泵1→阀4左位→液压缸5左腔。 回油路：液压缸5右腔→阀4左位→阀3下位→液压缸5左腔。 （2）慢速进给1YA和4YA通电，因调速阀6在回油路上，所以称为出口节流调速回路。 进油路：泵1→阀4左位→液压缸5左腔（液压缸5慢速向左运动）。 回油路：液压缸5右腔→阀4左位→精过滤器→调速阀6→阀8右位→油箱。 （3）更慢速进给：1YA通电，回油经过调速阀6、7，因而液压缸5获得更慢速进给。 进油路：泵1→阀4左位→液压缸5左腔（液压缸5更慢速向左运动）。 回油路：液压缸5右腔→阀4左位→精过滤器→调速阀6→调速阀7→油箱。 （4）快退2YA通电，阀4换向，液压缸5快速向右退回。 进油路：泵1→阀4右位→液压缸5右腔（液压缸5快速向右运动）。 回油路：液压缸5左腔→阀4右位→油箱。 （5）停止电磁铁均断电，液压缸5停止运动。其油路情况是：泵1→阀4中位（M型机能）→油箱。 5、回路特点 （1）液压缸快带前进，采用差动联接回路来实现，可以选用小流量泵，使能量利用更为经济合理。 （2）采用出口节流调速形式，在回路上能够背压，不仅可以提高运动的平稳性，防止负载突然消失，引起民液压缸突进，而且具有承受反向负载的能力。 （3）采用“定量泵－调速阀”式调速回路，速度刚性较好，调速范围也大；但存在溢流损失和节流损失、功率损耗大等缺点。 （4）采用调速阀串联实现更慢速进给。由于两阀均处于工作状态，速度换接时液压缸不前冲现象，换接平稳性好。 （5）采用电磁换向阀实现两种工作进给速度的换接，工作可靠，便于实现远程控制，但换接平稳性差。 三、换向阀 (一)换向阀的分类及图形符号 换向阀又叫方向阀，其功用是根据控制要求改变换向阀口的通断来达到改变液压油流动的方向。 按阀的操纵方式不同，换向阀可分为手动、机动、电磁动、液动、电液动换向阀，其操纵符号如图4－4所示。 按阀芯位置数不同，换向阀可分为二位、三位、四位和多位换向阀；按阀体上主油路进、出油口数目不同，又可分为二通、三通、四通、五通等。换向阀位各通的符号、相应的结构原理见表4-1。

数控机床液压系统的保养与维护

数控机床液压系统的保养与维护 一、选择适合的液压油 液压油在液压系统中起着传递压力、润滑、冷却、密封的作用,液压油选择不恰当就是液压系统早期故障与耐久性下降的主要原因。应按随机《使用说明书》中规定的牌号选择液压油,特殊情况需要使用代用油时,应力求其性能与原牌号性能相同。不同牌号的液压油不能混合使用,以防液压油产生化学反应、性能发生变化。深褐色、乳白色、有异味的液压油就是变质油,不能使用。 二、防止固体杂质混入液压系统 清洁的液压油就是液压系统的生命。液压系统中有许多精密偶件,有的有阻尼小孔、有的有缝隙等。若固体杂质入侵将造成精密偶件拉伤、发卡、油道堵塞等,危及液压系统的安全运行。一般固体杂质入侵液压系统的途径有:液压油不洁;加油工具不洁;加油与维修、保养不慎;液压元件脱屑等。可以从以下几个方面防止固体杂质入侵系统: 1加油时 液压油必须过滤加注,加油工具应可靠清洁。不能为了提高加油速度而去掉油箱加油口处的过滤器。加油人员应使用干净的手套与工作服,以防固体杂质与纤维杂质掉入油中。 2 保养时 拆卸液压油箱加油盖、滤清器盖、检测孔、液压油管等部位,造成系统油道暴露时要避开扬尘,拆卸部位要先彻底清洁后才能打开。如拆卸液压油箱加油盖时,先除去油箱盖四周的泥土,拧松油箱盖后,清除残留在接合部位的杂物(不能用水冲洗以免水渗入油箱),确认清洁后才能打开油箱盖。如需使用擦拭材料与铁锤时,应选择不掉纤维杂质的擦拭材料与击打面附着橡胶的专用铁锤。液压元件、液压胶管要认真清洗,用高压风吹干后组装。选用包装完好的正品滤芯(内包装损坏,虽然滤芯完好,也可能不洁)。换油时同时清洗滤清器,安装滤芯前应用擦拭材料认真清洁滤清器壳内底部污物。 三、液压系统的清洗 清洗油必须使用与系统所用牌号相同的液压油,油温在45～80℃之间,用大流量尽可能将系统中杂质带走。液压系统要反复清洗三次以上,每次清洗完后,趁油热时将其全部放出系统。清洗完毕再清洗滤清器、更换新滤芯后加注新油。

数控机床的工作原理及基本结构

数控机床的工作原理及基本结构 一、程序编制及程序载体 数控程序是数控机床自动加工零件的工作指令。在对加工零件进行工艺分析的基础上，确定零件坐标系在机床坐标系上的相对位置，即零件在机床上的安装位置;刀具与零件相对运动的尺寸参数;零件加工的工艺路线、切削加工的工艺参数以及辅助装置的动作等。得到零件的所有运动、尺寸、工艺参数等加工信息后，用由文字、数字和符号组成的标准数控代码，按规定的方法和格式，编制零件加工的数控程序单。编制程序的工作可由人工进行;对于形状复杂的零件，则要在专用的编程机或通用计算机上进行自动编程(APT)或CAD/CAM设计。 编好的数控程序，存放在便于输入到数控装置的一种存储载体上，它可以是穿孔纸带、磁带和磁盘等，采用哪一种存储载体，取决于数控装置的设计类型。 数控机床的基本结构

二、输入装置 输入装置的作用是将程序载体(信息载体)上的数控代码传递并存入数控系统内。根据控制存储介质的不同，输入装置可以是光电阅读机、磁带机或软盘驱动器等。数控机床加工程序也可通过键盘用手工方式直接输入数控系统;数控加工程序还可由编程计算机用RS232C或采用网络通信方式传送到数控系统中。 零件加工程序输入过程有两种不同的方式：一种是边读入边加工(数控系统内存较小时)，另一种是一次将零件加工程序全部读入数控装置内部的存储器，加工时再从內部存储器中逐段逐段调出进行加工。 三、数控装置 数控装置是数控机床的核心。数控装置从内部存储器中取出或接受输入装置送来的一段或几段数控加工程序，经过数控装置的逻辑电路或系统软件进行编译、运算和逻辑处理后，输出各种控制信息和指令，控制机床各部分的工作，使其进行规定的有序运动和动作。 零件的轮廓图形往往由直线、圆弧或其他非圆弧曲线组成，刀具在加工过程中必须按零件形状和尺寸的要求进行运动，即按图形轨迹移动。但输入的零件加工程序只能是各线段轨迹的起点和终点坐标值等数据，不能满足要求，因此要进行轨迹插补，也就是在线段的起点和终点坐标值之间进行“数据点的密化”，求出一系列中间点的坐标值，并向相应坐标输出脉冲信号，控制各坐标轴(即进给运动的各执行元件)的进给速度、进给方向和进给位移量等。 四、驱动装置和位置检测装置

数控车床液压系统的设计

数控车床液压系统的设计 完成日期： 指导教师签字： 评阅教师签字： 答辩小组组长签字： 答辩小组成员签字：

摘要 液压传动在发展现代工程机械的过程中扮演着越来越重要的角色，数控车床中很多地方也用到液压传动系统，例如装卡装置和尾座顶紧装置等。 数控车床液压尾座在液压系统执行机构的驱动下进行工作，其工作时主要实现尾座的顶紧和加紧过程。设计尾座的液压回路主要有液压缸、调速阀、电磁阀、单向阀、溢流阀等组成，并充分考虑液压系统的优缺点，设计绘制出液压系统原理图，选择合适的液压缸，计算出液压泵的参数，然后根据这些选择合适的油箱、阀、油管和过滤器，最后再经过精确验算来完设计出一个完整的液压系统。 关键词：数控车床；尾座；液压系统；液压缸

Abstract Hydraulic transmission in the process of development of modern engineering machinery plays a more and more important role, many places are also used in CNC lathe hydraulic transmission system, such as card device with and tailstock device, etc. Hydraulic tailstock of nc machine tool hydraulic system work under the actuator drive, to achieve the top of the tailstock and tightening process, design of hydraulic tailstock main hydraulic cylinder, speed regulating valve, solenoid valve, check valve, relief valve of hydraulic circuits, fully consider the advantages and disadvantages of the hydraulic system, hydraulic system design to map the schematic diagram, select the appropriate hydraulic cylinder, and calculated the parameters of the hydraulic pump, and then according to these to choose the appropriate fuel tanks, valves, tubing and filter, and then through the design of precise calculation to complete a hydraulic tailstock of the hydraulic system. Key words：numerically-controlled machine；tailstock；hydraulic system；hydraulic cylinder inside diameter

数控机床液压系统的维修与维护解读

数控机床液压系统的维修与维护 一选择适合的液压油 液压油在液压系统中起着传递压力、润滑、冷却、密封的作用，液压油选择不恰当是液压系统早期故障和耐久性下降的主要原因。应按随机《使用说明书》中规定的牌号选择液压油，特殊情况需要使用代用油时，应力求其性能与原牌号性能相同。不同牌号的液压油不能混合使用，以防液压油产生化学反应、性能发生变化。深褐色、乳白色、有异味的液压油是变质油，不能使用。 二防止固体杂质混入液压系统 清洁的液压油是液压系统的生命。液压系统中有许多精密偶件，有的有阻尼小孔、有的有缝隙等。若固体杂质入侵将造成精密偶件拉伤、发卡、油道堵塞等，危及液压系统的安全运行。一般固体杂质入侵液压系统的途径有：液压油不洁；加油工具不洁；加油和维修、保养不慎；液压元件脱屑等。可以从以下几个方提高加油速度而去掉油箱加油口处的过滤器。加油人员应使用面防止固体杂质入侵系统：

1 加油时液压油必须过滤加注，加油工具应可靠清洁。不能为了干净的手套和工作服，以防固体杂质和纤维杂质掉入油中。 2 保养时拆卸液压油箱加油盖、滤清器盖、检测孔、液压油管等部位，造成系统油道暴露时要避开扬尘，拆卸部位要先彻底清洁后才能打开。如拆卸液压油箱加油盖时，先除去油箱盖四周的泥土，拧松油箱盖后，清除残留在接合部位的杂物（不能用水冲洗以免水渗入油箱），确认清洁后才能打开油箱盖。如需使用擦拭材料和铁锤时，应选择不掉纤维杂质的擦拭材料和击打面附着橡胶的专用铁锤。液压元件、液压胶管要认真清洗，用高压风吹干后组装。选用包装完好的正品滤芯（内包装损坏，虽然滤芯完好，也可能不洁）。换油时同时清洗滤清器，安装滤芯前应用擦拭材料认真清洁滤清器壳内底部污物。 三液压系统的清洗 清洗油必须使用与系统所用牌号相同的液压油，油温在45?80 C之间，用大流量尽可能将系统中杂质带走。液压系统要反复清洗三次以上，每次清洗完后，趁油热时将其全部放出系统。清洗完毕再清洗滤清器、更换新滤芯后加注新油。防止空气和水入侵液压系统. 四防止空气入侵液压系统 在常压常温下液压油中含有容积比为6?8%的空气，当压力

数控机床液压系统的维护与维修

数控机床液压系统的维护与维修

为了充分发挥数控车床的作用，减少故障的发生，延长机床的平均无故障时间。数控机床的编程、操作和维修人员必须经过专门的技术培训，要有机械加工工艺、液压、测量、自动控制等方面的知识，这样才能全面了解和掌握数控机床，才能做好数控机床的维护和保养工作。 1．数控车床日常维护保养内容和要求 数控车床操作人员要严格遵守操作规程和机床日常维护和保养 制度，严格按机床和系统说明书的要求正确、合理操作机床，尽量避免因操作不当影响机床使用。日常维护保养内容和要求见表8-1。 表8-1 数控车床日常维护保养内容与要求 序号检查周期检查部位检查内容和要求 1 每天导轨润滑油箱检查油标、油量，及时添加润滑油，润滑泵能及时启动打油及停止。 2 每天 X、Z轴向导轨面清除切屑及脏物，检查润滑油是否充实，导轨面有无划伤损坏。 3 每天压缩空气源检查气动控制系统压力，应在正常范围。 4 每天气源自动分水滤水器，自动空气干燥器及时清理分水器中滤出的水分，保证自动空气干燥器正常工作。 5 每天气动转换器和增压器油面发现油面不够时及时补足油 6 每天主轴润滑恒温油箱工作正常，油量充足，工

作范围合适 7 每天液压平衡系统平衡压力指示正常，快速移动时平衡阀工作正常。 8 每天机床液压系统油箱、油泵无异常噪音，压力表指示正常，管路及各接头无泄露，工作油面高度正常。 9 每天电气柜各散热通风装置各电气柜冷却风扇工作正常，风道过滤网无堵塞。 10 每天 CNC输入/输出装置检查I/O设备清洁，机械结构润滑良好等。 11 每天各种防护装置导轨、机床防护罩等应无松动、漏水。 12 每周各电气柜过滤网清洗各电气柜过滤网。 13 不定期冷却油箱、水箱随时检查液面高度，及时添加油或水，太脏时需要更换清洗油箱、水箱和过滤器。 14 不定期废油池及时取走存集的废油，避免溢出。 15 不定期排屑器经常清理切屑，检查有无卡住等。 16 不定期检查主轴驱动皮带要说明书要求调整皮带松紧度，若皮带破损应及时更换。 17 不定期检查各轴导轨上镶条、压紧滚轮根据机床说明书调整松紧状态 18 每半年滚珠丝杠清洗丝杠上旧的润滑脂，涂上新油脂。

第三章 数控系统插补原理

第三章 数控系统插补原理 3.1 概述 3.2 基准脉冲插补 3.2.1 逐点比较插补法 3.2.2 数字积分插补法 3.3 数据采样插补 3.3.1 直线函数法 3.3.2 扩展DDA 法 3.4 刀具补偿原理 3.5 CNC 装置的加减速控制 零件的轮廓形状是由各种线型组成的，这些线形包括：直线、圆弧以及螺旋线、抛物线、自由曲线等。因此如何控制刀具与工件的相对运动，使加工出来的零件满足几何尺寸精度和粗糙度的要求，是机床数控系统的核心问题。数控加工中是利用小段直线或圆弧来逼近或拟合零件的轮廓曲线。 3.1 概述 插补运算是根据数控语言G 代码提供的轨迹类型（直线、顺圆或逆圆）及所在的象限等选择合适的插补运算公式，通过相应的插补计算程序，在所提供的已知起点和终点的轨迹上进行“数据点的密化”。过去，插补是由硬件实现的；现在的CNC 系统，插补工作一般是由软件实现的。 3.1.1 插补的基本概念 3.1.2 插补原理 所谓插补就是指数据点的密化过程：对输入数控系统的有限坐标点（例如起点、终点），计算机根据曲线的特征，运用一定的计算方法，自动地在有限坐标点之间生成一系列的坐标数据，以满足加工精度的要求。目前应用的插补算法分为：逐点比较插补法、数字积分插补法和数据采样插补法。前两种方法也称作脉冲增量插补法。 y x 图3.3.2 插补轨迹 A(8,6) O

用折线来加工直线的例子。图3.3.8 逆圆插补轨迹

A(6,0) B(0,6) 插补轨迹 理想轨迹 y x O 用折线来加工圆弧的例子。 3.1.3 脉冲增量插补 脉冲增量插补，适用于以步进电机为驱动装置的开环数控系统。其特点是：每次插补计算结束后产生一个行程增量，并以脉冲的方式输出到坐标轴上的步进电机。单个脉冲使坐标轴产生的移动量叫脉冲当量，一般用δ来表示。其中逐点比较插补法和数字积分插补法得到了广泛的应用。下面分别讲述。

数控车床液压系统故障诊断与维修

数控车床液压系统故障诊断与维修 绪论：随着我国工业化程度的不断提高，液压传动与控制技术在经济和国防领域的应用越来越普遍。而一旦液压系统在生产途中发生故障，就会降低生产率，严重的甚至造成灾难性后果。车床液压设备的故障诊断与维修是保证其运行可靠，性能良好并充分发挥效益的重要途径。 1 国内外数控机床故障诊断的研究现状及发展趋势1.1 数控机床故障诊断的研究现状根据液压系统故障诊断技术的要求，依靠近代科学的最新研究成果和各种先进的监测手段，目前我国研究开发及引进的故障诊断方法有：计算机仿真、直观法、自诊断功能法、功能程序测试法、交换法、转移法、参数检查法、测量比较法、敲击法、局部升温法、原理分析法等 1.2 数控机床故障诊断的发展趋势由于机械设备工作状态的多样性，其故障诊断技术的发展趋势是不解体化、高精度化、智能化及网络化1. 2.1 不解体化为了对系统温度及重要部件的工作参数进行监测，并利用光纤传感器监测系统温度、液压油粘度和压力等的变动将超微型传感器安置于液压系统内的不解体检测。1.2.2 高精度化在信号技术落后处理方面，是指提高信号分析的信噪声比，对于较复杂的液压系统而言，其信号、系统瞬态的、非平稳的、突变的。将小波理论用于这些信号的分析处理上，则可大大提高其分辨率。在振动信号的处理上，全息分谱分析方法则充分考虑了幅、频、相三者的结合，弥补了普通傅立叶谱只考虑幅、频关系的不足，能够比较全面的获取振动信号。1.2.3 智能化车床液压系统的完全自动化诊断，减轻了工作量，并提高诊断速度及正确

性。就要丰富故障诊断专家系统的知识库，必须深入研究故障形成机理。同时将模糊神经网络方法用于故障诊断的专家系统中，使之具有一定的智能，具有自组织、自学习联想功能，从而使诊断系统自我完善，自我发展。此外诊断系统将有集中式走向分布式，系统的硬件生产标准化、软件设计规范化模块化，这有利于缩短系统的开发周期，提高系统的可靠性。1.2.4 网络化是本世纪故障诊断技术的发展方向，随着计算机网络技术的发展及通信技术的进步，自用各种通信手段将多个故障诊断系统联系起来，实现资源共享可提高 质量和精度。将故障诊断系统与数据采集系统结合起来组成网络，有利于机组的管理，提高设备的利用率，必要时可与企业的MIS 系统相连接，促进企业管理的一体化、现代化。 2 数控机床液压元件常见故障的分类及其分析方法与排除方案 2.1 液压元件故障可以分为以下几类2.1.1 按故障的性质分类可分为（1）确定性故障（2）随机性故障2.1.2 按故障的指示形式分类（1）有报警显示的故障（2）无报警显示的故障2.2 液压元件故障分析方法为了高效率的查找液压故障原因，必须设定一个合理的故障检测次序。排定故障检测次序有两个原则，一是根据故障原因可能性大小排序，二是根据元件或部件的拆缸分解及装配的难易程度排序。面对液压故障的多种可能原因，在各种故障原因可能性大小不清楚的情况下，应按照拆卸分解及观测液压元件的难易程度设定检测次序，即先检查比较容易观察测试或易于拆卸的元件与环境因素（如油、电气系统、冷却水等），再检查较难拆卸的元件，特别是体积大、重量大的元件；先

数控车床液压系统的设计(终稿)

天津广播电视大学机械设计制造与自动化专业本科<<液压气动控制技术>>课程设计数控车床液压系统的设计 学校滨海学院 学号 1412001255399 姓名 XXX 指导教师 XXX 日期 2016 年 10 月 13 日

摘要 液压传动在发展现代工程机械的过程中扮演着越来越重要的角色，数控车床中很多地方也用到液压传动系统，例如装卡装置和尾座顶紧装置等。 数控车床液压尾座在液压系统执行机构的驱动下进行工作，其工作时主要实现尾座的顶紧和加紧过程。设计尾座的液压回路主要有液压缸、调速阀、电磁阀、单向阀、溢流阀等组成，并充分考虑液压系统的优缺点，设计绘制出液压系统原理图,选择合适的液压缸，计算出液压泵的参数，然后根据这些选择合适的油箱、阀、油管和过滤器，最后再经过精确验算来完设计出一个完整的液压系统。 关键词：数控车床尾座液压系统液压缸

前言 (3) 一、国内外数控机床和液压系统研究现状及发展 (4) （一）数控车床现状与发展趋势 (4) （二）研究方法与内容 (4) 二、液压系统的简介 (5) （一）液压系统的组成 (5) （二）液压系统的优缺点 (5) 三、液压尾座液压传动总体设计 (5) （一）尾座简介 (5) （二）回路设计 (6) 四、尾座液压系统设计 (7) （一）液压系统的压力 (7) （二）绘制液压系统原理图 (8) （三）顶针油缸的相关计算 (8) （四）液压泵的设计 (9) （五）阀类元件的选择 (10) （六）油管类型的选择 (10) （七）油箱的选择 (10) （八）过滤器的选择 (11) 五、液压系统性能的验算 (11) （一）管路系统压力损失的验算 (11) （二）系统发热温升的验算 (12) （三）系统效率验算 (13) 结论 (14) 参考文献 (15) 致谢 (16)

数控车床液压系统故障诊断

数控车床液压系统故障诊断与维修 摘要：装有程序控制系统的车床简称数控车床，在其高自动化车削加工时，能获得 较高的质量。目前，在数控车床大都应用到了液压技术。而液压设备又由元件组成，只有在对液压元件的原理、结构、功能、失效机理深入认识才能顺利分析和排除故障。对故障分析的一个重要特点就是对系统性能变化进行考察。一些参数超出规定范围，且被人观察到的现象，就是故障的外在表现。本文通过知行合一的实践，主要阐述了液压系统故障产生的原因及故障排除方法。 关键词：数控车床液压系统；故障分析；故障诊断；故障维修 一、数控机床液压元件常见故障的分类及其分析方法与排除方案 （一）液压元件故障可以分为以下几类 1、按故障的性质分类可分为 （1）确定性故障 （2）随机性故障 2、按故障的指示形式分类、 （1）有报警显示的故障 （2）无报警显示的故障 （二）、液压元件故障分析方法 为了高效率的查找液压故障原因，必须设定一个合理的故障检测次序。排定故障检测次序有两个原则，一是根据故障原因可能性大小排序，二是根据元件或部件的拆缸分解及装配的难易程度排序。 面对液压故障的多种可能原因，在各种故障原因可能性大小不清楚的情况下，应按照拆卸分解及观测液压元件的难易程度设定检测次序，即先检查比较容易观察测试或易于拆卸的元件与环境因素（如油、电气系统、冷却水等），再检查较难拆卸的元件，特别是体积大、重量大的元件；先检查外部因素，再检查无件内部；先检查比较简单的元件，再检查比结构功能比较复杂，其状况不甚明了的元件。就各元件而言，应先检查阀，再检查泵，

（三）液压泵常见故障及排除方法 液压泵是液压系统的能源部分，若液压泵出现故障不能正常工作，将使整个系统不能正常用工作。液压泵的故障有上的原因，也有使用维护及装配问题等方面的原因。液压泵的主要故障及排除方法如“表1” 表1液压泵的主要故障及排除方法

数控技术期末复习习题与答案

《数控技术》复习资料 一、填空题 1 .软件插补和硬件插补的原理相同，其作用都是根据给定的信息进行计算，在计算的过程中不断向各坐标轴发出相互协调的，使数控机床按指定的运动。 2. 所谓插补，就是数据密化的过程。在实际加工过程中，常采用或来逼近零件的轮廓曲线。 3 数据采样插补的特点是插补运算分两步进行。第一步进行，第二步进行。 4. DDA直线插补的物理意义是使动点沿矢量的方向前进，这种方法同样适用于DDA 插补。 5. 交流主轴伺服电机，采用变频调速的方法时，基频以下调速称为调速；基频以上调速称为调速。 6. 他激式直流主轴伺服电机调速时，额定转速以下调速称为恒转矩调速，通过调整 实现；额定转速以上调速称为恒功率调速，通过调整实现。 7.从CNC系统使用的微机及结构来分，CNC系统的硬件结构一般分为：单CPU 和多CPU 结构两大类。 8.刀具补偿包括刀具补偿和刀具补偿。 9. 刀具补偿的作用是把轨迹转换成轨迹。 10. 数控系统中完成插补运算的装置或程序称为插补器。根据插补器的结构可以分为、、三种类型。 11. 采用步进电机的开环伺服系统，对于数控装置发来的一个经驱动线路放大后驱动步进电机转过一个，经过机械传动系统带动工作台移动一个脉冲当量的位移。 12. 逐点比较法是以折线逼近直线或圆弧曲线，它与给定的之间的最大误差不超过一个。 13.编程人员以图样上的某一点为原点建立的坐标系，称为编程坐标系，编程坐标系的称为编程零点。 14.准备功能指令分为模态代码和非模态代码。模态代码表示该代码一经在一个 中应用，直到出现同组的另一个时才失效。 15.伺服系统被看作一个独立部分，与和并列为数控机床的三大组成部分。 16. 数控机床的伺服驱动系统通常包括两种：和。 17. 机床数控系统中常使用的位置检测装置，按运动方式可分为型和型两类。 18. 直线式感应同步器由作相对平行移动的和组成。 1.略 2.略 3.粗插补、精插补 4.速度、圆弧 5.恒转矩、恒功率 6.电枢电压、励磁电流 7.略 8.长度、半径 9.零件轮廓、刀具中心 10.硬件插补、软件插补、软硬件结合11.进给脉冲、步距角12.略13.工件、原点14.程序段、G代码15.数控系统、机床本体16进给伺服系统、主轴伺服系统 17.直线、回转18定尺、滑尺（动尺） 二、选择题 1.A 2.A 3.C 4.C 5.C 6.B 7.A 8.D 9.C 10.A 1. 一般而言，数据采样的插补周期T必须插补运算时间。 A：大于；B：小于；C：等于 2. 插补周期与位置反馈采样周期。 A：相同；B：不相同；C：可以相同，也可以不相同 3.数据采样插补又称为数字增量插补，适用于数控机床驱动的闭环进给伺服系统。 A：步进电机；B：直流伺服电机；C：交流或直流伺服电机

数控机床的基本组成与工作原理

数控车床的基本组成和工作原理 一、任务描述 了解CAK40100VL的基本组成和工作原理 二、任务准备 （一）、安全文明生产（播放插件） （二）、机床结构和工作原理 1、机床结构 数控机床一般由输入输出设备、CNC装置（或称CNC单元）、伺服单元、驱动装置（或称执行机构）、可编程控制器PLC及电气控制装置、辅助装置、机床本体及测量反馈装置组成。如下图是数控机床的组成框图。 数控机床的机床本体与传统机床相似，由主轴传动装置、进给传动装置、床身、工作台以及辅助运动装置、液压气动系统、润滑系统、冷却装置等组成。但数控机床在整体布局、外观造型、传动系统、刀具系统的结构以及操作机构等方面都已发生了很大的变化，这种变化的目的是为了满足数控机床的要求和充分发挥数控机床的特点。 ⑵、CNC单元 CNC单元是数控机床的核心，CNC单元由信息的输入、处理和输出三个部分组成。CNC

单元接受数字化信息，经过数控装置的控制软件和逻辑电路进行译码、插补、逻辑处理后，将各种指令信息输出给伺服系统，伺服系统驱动执行部件作进给运动。 ⑶输入/输出设备 输入装置将各种加工信息传递于计算机的外部设备。在数控机床产生初期，输入装置为穿孔纸带，现已淘汰，后发展成盒式磁带，再发展成键盘、磁盘等便携式硬件，极大方便了信息输入工作，现通用DNC网络通讯串行通信的方式输入。 输出指输出内部工作参数（含机床正常、理想工作状态下的原始参数，故障诊断参数等），一般在机床刚工作状态需输出这些参数作记录保存，待工作一段时间后，再将输出与原始资料作比较、对照，可帮助判断机床工作是否维持正常。 ⑷伺服单元 伺服单元由驱动器、驱动电机组成，并与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。它的作用是把来自数控装置的脉冲信号转换成机床移动部件的运动。对于步进电机来说，每一个脉冲信号使电机转过一个角度，进而带动机床移动部件移动一个微小距离。每个进给运动的执行部件都有相应的伺服驱动系统，整个机床的性能主要取决于伺服系统。 ⑸驱动装置 驱动装置把经放大的指令信号变为机械运动，通过简单的机械连接部件驱动机床，使工作台精确定位或按规定的轨迹作严格的相对运动，最后加工出图纸所要求的零件。和伺服单元相对应，驱动装置有步进电机、直流伺服电机和交流伺服电机等。 伺服单元和驱动装置可合称为伺服驱动系统，它是机床工作的动力装置，CNC装置的指令要靠伺服驱动系统付诸实施，所以，伺服驱动系统是数控机床的重要组成部分。 ⑹可编程控制器 可编程控制器 (PC，Programmable Controller) 是一种以微处理器为基础的通用型自动控制装置，专为在工业环境下应用而设计的。由于最初研制这种装置的目的是为了解决生产设备的逻辑及开关控制，故把称它为可编程逻辑控制器( PLC， Programmable Logic Controller)。当PLC用于控制机床顺序动作时，也可称之为编程机床控制器( PMC，Programmable Machine Controller )。PLC己成为数控机床不可缺少的控制装置。CNC 和PLC协调配合，共同完成对数控机床的控制。 ⑺测量反馈装置 测量装置也称反馈元件，包括光栅、旋转编码器、激光测距仪、磁栅等。通常安装在机床的工作台或丝杠上，它把机床工作台的实际位移转变成电信号反馈给CNC装置，供CNC 装置与指令值比较产生误差信号，以控制机床向消除该误差的方向移动。 2、工作原理 使用数控机床时，首先要将被加工零件图纸的几何信息和工艺信息用规定的代码和格式