机床控制原理——从传统到数字化的演进

一、机床控制原理——从传统到数字化的演进

机床控制是现代制造业中不可或缺的技术之一。随着科技的进步，机床控制从传统的手动操作逐渐发展到数字化技术。本文将介绍机床控制原理，探讨传统机床控制与数字化机床控制的特点和差异，并展望数字化机床控制的未来发展。

1. 传统机床控制原理

传统机床控制采用机械和电气元件组成的控制系统，通过操纵机床手柄实现对机床运动的控制。主要包括以下几个方面：

• 机床的传动系统：传统机床控制采用机械传动系统，通过齿轮、皮带等将电动机的转矩传递给刀具，实现对工件的切削加工。
• 机床的位置控制：通过操纵机床手柄，操作机床的进给轴和主轴，控制工件在加工过程中的移动和切削轨迹。
• 机床的速度控制：通过调节电动机的转速，控制进给轴和主轴的运动速度。
• 机床的自主控制：机床设有一些自主控制装置，如保护装置、限位器等，用于保证机床安全运行。

传统机床控制原理简单直观，但存在人工操作繁琐、生产效率低下等问题。

2. 数字化机床控制原理

数字化机床控制是将计算机技术应用于机床控制领域的一种新技术。它通过计算机编程控制机床运动，实现对机床运动的精确控制。主要包括以下几个方面：

• 数字化传动系统：数字化机床控制采用伺服电机和变频器构成的数字化传动系统，利用数字信号控制电机的运动。
• 数值控制系统：通过编程输入加工程序，控制机床的运动，实现自动化加工。
• 自动测量与补偿：数字化机床控制系统具有自动测量和补偿功能，可以实时监测工件表面质量，对加工过程进行自动调整。
• 通讯与数据交换：数字化机床控制系统可以与上位机进行通讯和数据交换，实现生产数据的实时监控和管理。

数字化机床控制原理能够提高机床的精度和效率，实现批量化、柔性化生产。

3. 数字化机床控制的未来发展

随着人工智能、大数据、物联网等技术的快速发展，数字化机床控制将迎来更广阔的发展空间。未来数字化机床控制可能出现以下趋势：

• 智能化：数字化机床控制系统将更加智能化，能够学习和优化加工过程，实现自动化控制和自适应加工。
• 网络化：数字化机床控制系统将与互联网和物联网相结合，实现远程监控和远程操作，提高生产效率和灵活性。
• 虚拟化：数字化机床控制系统将实现虚拟仿真，通过计算机模拟机床加工过程，提前排查问题，降低成本和风险。
• 数据化：数字化机床控制系统将更加重视数据的收集和分析，利用大数据技术进行加工过程优化和质量管理。

总之，数字化机床控制将成为未来制造业发展的重要趋势和方向。

感谢您阅读本文介绍的机床控制原理。通过了解机床控制的发展历程和特点，我们可以更好地理解和应用这一技术，为制造业的发展贡献力量。

二、数控机床的控制原理是什么？

数控机床的主轴性能是在很宽范围内转速连续可调，恒功率范围宽。

当要求机床有螺纹加工功能、准停功能和恒线速加工等功能时，则需要对主轴进行进给控制和位置控制。此时，主轴驱动系统也可称为主轴伺服系统，主轴电动机装配有编码器或者在主轴上安装外置式的编码器，作为主轴位置检测。

主轴驱动变速目前主要有两种形式：

一是主轴电动机带齿轮换挡，目的在于降低主轴转速，增大传动比，以适应切削的需要；

二是主轴电动机通过同步齿形带或v带驱动主轴，该类主轴电动机又称宽域电动机或强切削电动机，具有恒功率宽的特点。由于无需机械变速，主轴箱内省却了齿轮和离合器，主轴箱实际上成为主轴支架，简化了主传动系统，从而提高了传动链的可靠性。

由于交流驱动系统保持了直流驱动系统的优越性，而且交流电动机无须维护，便于制造，不受恶劣环境影响，所以目前直流驱动系统已被交流驱动系统所取代。初期是采用模拟式交流伺服系统，而现在伺服系统的主流是数字式交流伺服系统。交流伺服驱动系统走向数字化，驱动系统中的电流环、速度环的反馈控制已全部数字化，系统的控制模型和动态补偿均由高速微处理器实时处理，增强了系统自诊断能力，提高了系统的快速性和精度。

1、带有变速齿轮的主传动

大、中型数控机床采用这种变速方式。通过少数几对齿轮降速，扩大输出转矩，以满足主轴低速时对输出转矩特性的要求

2、通过带传动的主传动

主要应用于转速较高、变速范围不大的机床。电动机本身的调速就能满足要求，可以避免齿轮传动引起的振动与噪音

3、用两个电机分别驱动主轴

上述两种方式的混合传动，高速时带轮直接驱动主轴，低速时另一个电机通过齿轮减速后驱动主轴

4、内装电动机主轴传动结构

大大简化主轴箱体与主轴的结构，有效提高主轴部件的刚度，但主轴输出转矩小，电动机发热对主轴影响较大.

电气上模拟主轴由CNC给出0---+10V的模拟电压，去控制变频器无极调速。

伺服主轴由CNC发出转速指令去控制主轴驱动器，实现速度或位置控制。

不是无级调速的主轴，由CNC发出M代码控制主轴电机，和离合器或齿轮变档。

三、数控机床电器控制柜原理？

数控机床电器控制柜的原理：

1．数据输入装置将指令信息和各种应用数据输入数控系统的必要装置。它可以是穿孔带阅读机，CNC键盘（一般输入操作）、数控系统配备的硬盘及驱动装置（用于大量数据的存储保护）、PC计算机等。

2．数控系统教它将接到的全部功能指令进行解码、运算，然后有序地发出各种需要的运行指令和各种机床功能的控制指令，直至运行和功能结束。 

3．可编程逻辑控制器是机床各项功能的逻辑控制中心，它将来自CNC的各种运行及功能指令进行逻辑排序，使其能够准确地、协调有序地安全运行；同时将来自机床的各种信息及工作状态传送给CNC．使CNC能及时准确地发出进一步的控制指令，实现对整个机床的控制。

四、机床维修原理？

数控机床冷却的控制是由数控系统中的PLC来实现的。 冷却按键作为输入信号连接数控系统，此信号经过PLC处理后控制数控系统输出一个冷却输出信号，此输出信号连接电气柜中的继电器线圈，继电器触点控制一个交流接触器线圈的吸合，此交流接触器的触点又来接通或者断开冷却泵电机的动力线。按一次冷却按键，冷却泵通电；再按一次冷却按键，冷却泵停止。循环往复。 冷却系统保养维修注意事项：

1.保正主轴冷却液箱中的冷却液充足和合格，否则请及时添加和更换。

2.保正切削液箱中的切削液充足和合格，否则请及时添加和更换。

3.随时检查切削液箱中的滤网能否正常工作。

4.随时检查切削液箱和主轴冷却液箱和电机是否正常工作。

5.冷却液使用指引：清水（可加入防锈添加剂）

6.切削液使用指引：切削油、机油、乳化液、用15~20倍水稀释乳化油。

五、机床主轴原理？

机床主轴指的是机床上带动工件或刀具旋转的轴。通常由主轴、轴承和传动 件(齿轮或带轮)等组成主 轴部件。除了刨床、拉床等主运动为直线运动的机床外,大多数机床都有主 轴部件。主轴部件的运动精度和结构刚度是决定加工质量和切削效率的重要 因素

六、机床顶针原理？

驱动顶针工作原理：驱动顶针是一种新型的机床附件，依靠驱动卡爪嵌入工件端面使其随机床主轴旋转，从而完全替代了鸡心夹头和卡盘。

驱动顶针与机床的连接：机床的连接方式有莫氏锥柄、法兰连接和软爪夹持3种，安装使用方便可靠；驱动顶针有专门针对各类机床的独特设计，车削、磨削和齿轮加工3大类驱动顶针满足各种场合的使用，顶针内部采用专利技术的动平衡和自动补偿系统，即使针对毛坯零件或斜面，依然可以加工。

与机床的连接方式有莫氏锥柄、法兰连接和软爪夹持3种，安装使用方便可靠。

在精车和磨削系列中，中心顶针的固定连接能准确定位轴向尺寸。

顶针本体配合不同规格的驱动拨片可以加工5到400mm甚至更大外径的轴套类零件。

活动顶针内部装有滚动轴承，顶针和工件一起转动，能在高转速下正常工作。但活顶针的刚性较差，有时还会产生跳动而降低加工精度。

所以，活顶针只适用于精度要求不太高的工件

七、机床门锁原理？

一种机床侧窗门锁，其安装于机床的侧窗上，包括：锁盘，所述锁盘的下部外侧面安装有螺母，所述螺母与锁盘相配合将锁盘固定于机床的侧窗上，所述锁盘中设有通孔，且该锁盘的锁芯腔中活动设置有锁芯下底座，所述锁芯下底座的底端穿出该锁盘中的通孔与锁舌的第一端相固定，所述锁舌的第二端与机床的主体相配合；所述锁芯下底座中设有容置腔，所述容置腔中设有弹簧，所述弹簧的顶部与受力托盘的底部相抵接，所述受力托盘活动设置在该容置腔中；所述锁芯下底座的上表面设有锁芯扣，所述锁芯扣由弧形的第一提手和连接在该第一提手两端的拨动杆组成，所述拨动杆的侧面设有凸起的定位块，所述定位块与该受力托盘的上端面相配合，所述锁芯下底座的上表面设有与该拨动杆相配合的定位件，所述受力托盘的上端面与锁芯柱按钮的下端面相抵接，所述锁芯柱按钮的下部设有供拨动杆和定位块穿过的开口槽，所述锁芯下底座的上表面与锁芯上底座的底端相接，且所述锁芯上底座安装于该锁芯腔中，所述锁芯上底座的顶部设有按钮穿出孔，所述锁芯柱按钮的顶部从该按钮穿出孔中伸出，所述锁芯上底座的底端上设有供该拨动杆穿过的开口部，所述第一提手设置在该锁芯上底座的外部。

八、机床结构原理？

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。

九、机床散热原理？

数控机床冷却的控制是由数控系统中的PLC来实现的。 冷却按键作为输入信号连接数控系统，此信号经过PLC处理后控制数控系统输出一个冷却输出信号，此输出信号连接电气柜中的继电器线圈，继电器触点控制一个交流接触器线圈的吸合，此交流接触器的触点又来接通或者断开冷却泵电机的动力线。

按一次冷却按键，冷却泵通电；再按一次冷却按键，冷却泵停止。循环往复。

十、机床工作原理？

机床的主要结构：普通车床主要由床身、主轴箱、进给箱、溜板箱、刀架、光杠、丝杠和尾座等部件组成。原理：

①主电动机M1完成主轴主运动和刀具的纵横向进给运动的驱动，电动机为不调速的笼型异步电动机，采用直接起动方式，主轴采用机械变速，正反转采用机械换向机构。

② 冷却泵电动机M2加工时提供冷却液，防止刀具和工件的温升过高。采用直接起动方式和连续工作状态。

③ 电动机M3为刀架快速移动电动机，可根据使用需要，随时手动控制起停。