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数控维修技术讲座
第一章 概述
2．我国数控机床的发展现状
起步年代：1958开始研制
目前生产能力：
.
2011年国内数控机床产量已达近25万台.
国产数控系统：。华中数控
。 现代的数控系统除采用输入输出设备进行信息交换外，一般都具有用通讯方式进行信息交换的能力。它们是实现CAD/CAM的集成、FMS和CIMS的基本技术。采用的方式有：
串行通讯（RS-232等串口）、
自动控制专用接口和规范（DNC方式，MAP协议等）
网络技术（internet，LAN等）。
数控系统与数控机床的组成
CNC装置(CNC单元)
组成：计算机系统、位置控制板、PLC接口板，通讯接口板、特殊功能模块以及相应的控制软件。
作用：根据输入的零件加工程序进行相应的处理，然后输出控制命令到相应的执行部件。
数控系统与数控机床的组成
显卡
CPU卡
轴卡
CPU卡
电源
背景灯电源
CPU
显卡
电源
数控系统与数控机床的组成
伺服单元、驱动装置
主轴伺服驱动装置和主轴电机
进给伺服模块：进给伺服驱动装置和进给电机
数控系统与数控机床的组成
测量装置
位置和速度测量装置。以实现进给伺服系统的闭环控制。
（光栅尺、旋转编码器、磁栅尺）
作用 保证灵敏、准确地跟踪CNC装置指令
数控系统与数控机床的组成
数控机床的控制除了对坐标轴的进给进行位置伺服控制外，还需要对机床的主轴、***和各种开关信号进行控制。如主轴的正、反转，起动和停止，***交换，工件夹紧、松开，工作台交换以及切削液的开、关和润滑系统的启动等进行顺序控制。
顺序控制的信息主要是开关量信号，如控制开关、行程开关、压力开关和温度开关等输入元件输入的信号和继电器、接触器、电磁阀等输出元件所需要的输出信号。在数控机床上用可编程控制器完成这一控制任务。
数控系统与数控机床的组成
PLC、机床I/O电路和装置
用于完成与逻辑运算有关顺序动作的I/O控制，它由硬件和软件组成。

机床I/O电路和装置：实现I/O控制的执行部件(由继电器、电磁阀、行程开关、接触器等组成的逻辑电路；
数控系统与数控机床的组成
机床本体
机床：数控机床的主体，是实现制造加工的执行部件。
组成：由主运动部件、进给运动部件（工作台、拖板以及相应的传动机构）、支承件（立柱、床身等）以及特殊装置（***自动交换系统 工件自动交换系统）和辅助装置（如排屑装置等）。
数控系统与数控机床的组成
三、伺服驱动基础
伺服驱动控制原理
机床工作台（包括转台）的进给是用伺服机构驱动的，，而且电机多数都是用永磁式同步电动机。电动机与滚珠丝杠直接连接，这样由于传动链短，运动损失小，且反应迅速，因此可获得高精度。 机床的进给伺服属于位置控制伺服系统。驱动装置接受数控系统输出的速度控制信号，输出电能驱动电动机。
三、伺服驱动基础
由于驱动装置用于对驱动电机的速度控制，故有时也称驱动装置为速度控制单元；又因为驱动装置是伺服系统中的功率放大部分，故又可称驱动装置为伺服驱动单元。
驱动装置中功率器件的作用就是将控制信号进行功率放大，以达到驱动电动机的目的。
对进给伺服的要求不只是静态特性，如：停止时的定位精度、稳定度。更重要的是进给的伺服刚性好，响应性快，运动的稳定性好，分辨率高。这样才能高速、高精度地加工出表面光滑的高质量工件
驱动电机是数控机床伺服系统的执行元件。
数控机床驱动电机的常用种类如下图所示：
三、伺服驱动基础
伺服系统-执行机构（步进电动机）
步进电动机
是一种将脉冲信号变成角位移的电动机。角位移与输入脉冲个数成正比。主要用于开环控制方式，没有反馈机构，结构较简单。
三、伺服驱动基础
伺服系统-执行机构（直流伺服电动机）
直流伺服电动机
具有转矩大、过载能力强、动态响应好、良好的调速性能等很多优点。但是它存在一些固有的缺点，例如其电刷和换向套易磨损，需经常维护，结构也比较复杂。数控机床上应用的直流伺服电动机主要是永磁直流伺服电动机。
三、伺服驱动基础
伺服系统-执行机构（进给电动机）
交流伺服电动机
其应用已成了当今数控机床驱动系统的主流。交流电动机的速度控制应用最多的是变频调速。一般采用先将交流电源变为直流，再变为可供给电动机的可调压、可调频的交流电。
三、伺服驱动基础
伺服系统-执行机构（主轴电动机）
主轴电动机结构
交流主轴电动机采用三相交流异步电动机。总体结构由定子及转子构成，定子上有固定的三相绕组，转子铁心上开有许多槽，每个槽内装有一根导体，所有导体两端短接在端环上，如果去掉铁心，转子绕组