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第三章 金屬切削機床
知識點二十九、數(shù)控機床的組成
數(shù)控機床分成兩大部分,即CNC系統(tǒng)和機床主機(包括輔助裝置)。
【鏈接】CNC系統(tǒng)由程序、輸入輸出(I/O)設備、CNC裝置、主軸控制單元及進給控制單元組成。
(一)CNC系統(tǒng)
由程序、輸入輸出(I/O)設備、CNC裝置、主軸控制單元及進給控制單元組成。
1.程序
包含零件的全部幾何尺寸和精度信息,加工的全部工藝信息。
2.輸入輸出(I/O)設備
包括顯示器、鍵盤、磁光盤機、通用網(wǎng)絡接口等。
3.CNC裝置
包括計算機(硬件和軟件)、可編程控制器(PLC)和接口電路。目前的中高檔數(shù)控系統(tǒng)大多采用X86系列高速微處理器及32位以上的總線結構。
控制功能是指能夠控制機床的軸數(shù)以及同時控制的軸數(shù),高檔CNC裝置可聯(lián)動控制4~5個軸,具有5軸聯(lián)動功能是目前高檔CNC系統(tǒng)的標志。
插補功能直接決定了數(shù)控機床加工精度和速度,高檔CNC裝置一般都帶有復雜的誤差補償功能。
PLC作用:接收來自零件加工程序的開關信息、機床操作面板及機床側(cè)的開關信號,進行邏輯處理,完成輸出控制,實現(xiàn)各功能及操作方式的連鎖。
4.主軸、進給控制單元
伺服電機和伺服驅(qū)動器組成,稱為伺服系統(tǒng)。
(1)步進電機
由脈沖信號驅(qū)動。結構簡單、控制容易;可靠性差,輸出功率小。小型低擋CNC系統(tǒng)中。
(2)永磁直流伺服電機
定子是永磁材料,可維護性較差,產(chǎn)生的電磁干擾強,不容易形成高速大轉(zhuǎn)矩,逐步被永磁同步交流伺服電動機替代。
?。?)永磁同步交流伺服電機
定子鐵芯暴露在空氣中,控制電路復雜,價格較貴,成為最為廣泛的伺服電機。
?。?)感應異步交流伺服電機
鼠籠式轉(zhuǎn)子,適應更高轉(zhuǎn)速更大扭矩要求,但平穩(wěn)性較低。適用于高速大轉(zhuǎn)矩輸出,低速性能要求不高的主軸控制單元。
(5)伺服驅(qū)動器
是一種純電子裝置,一般不能互換使用,絕大部分的伺服電機和驅(qū)動器都是配套銷售的。
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數(shù)控機床也有普通機床都具有的床身、立柱、主軸、工作臺等關鍵部件,但在設計上已有很大變化。
為了滿足數(shù)控機床高自動化、高效率、高精度、高速度、高可靠性的要求,其機械結構具有以下一些特點:
高剛度和高抗振性 | 改進機床結構的阻尼特性 | 通過機床結構、筋板的合理布局,例如加大主軸的支承軸徑,縮短主軸端部的受力懸伸段,床身采用鋼板焊接結構等方法來提高剛度。 |
采用新材料,特殊結構也可以提高動剛度和抗振能力?!?/td> | ||
小的機床熱變形 | 采用熱對稱結構及熱平衡措施。對于發(fā)熱部件(如主軸箱、靜壓導軌液壓油等)采取散熱、風冷、液冷等控制溫升;對切削部位采取強冷措施; | |
采用熱位移補償。即預測熱變形規(guī)律,建立數(shù)學模型,存入計算機,來進行實時補償?!?/td> | ||
高效率、無間隙、低摩擦傳動 | 采用滾動導軌、靜壓導軌、滾珠絲杠、塑料滑動導軌等高效率、無間隙、低摩擦傳動。 | |
簡化的機械傳動結構 | 采用高性能、寬調(diào)速范圍的交直流主軸電動機和伺服電動機,使主軸箱、進給變速箱及其傳動系統(tǒng)大為簡化,提高傳動精度和可靠性。 |
?。ㄈ┹o助裝置
為了保證數(shù)控機床正常運行、功能充分發(fā)揮,必須配備必要的輔助裝置,包括:電器、液壓、氣動元件及系統(tǒng);冷卻、排屑、防護、潤滑、照明、儲運等裝置;交換工作臺,數(shù)控轉(zhuǎn)臺,數(shù)控分度頭;刀具及其監(jiān)控檢測裝置等。
?。?)CNC裝置由計算機(包括硬件和軟件)、可編程序控制器(PLC)和接口電路組成。其功能是根據(jù)輸入的零件加工程序、數(shù)據(jù)和參數(shù),完成數(shù)值計算和邏輯判斷,進行輸入、輸出控制。
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序 號 | 項 目 | 數(shù)控機床 | 普通機床 |
1 | 加工異型復雜零件的能力 | 強 | 弱 |
2 | 改變加工對象的柔性程度 | 高 | 低 |
3 | 加工零件質(zhì)量和加工精度 | 高 | 低 |
4 | 加工效率 | 高 | 低 |
5 | 設備利用率 | 高 | 低 |
6 | 產(chǎn)品優(yōu)化設計與CAD(計算機輔助設計)連接功能 | 高 | 低 |
7 | 前期投資 | 高 | 低 |
8 | 對操作人員素質(zhì)的要求 | 高 | 低 |
9 | 對生產(chǎn)計劃、生產(chǎn)準備和生產(chǎn)調(diào)度的要求 | 高 | 低 |
10 | 運行費 | 低 | 高 |
11 | 維修技術與維修費 | 高 | 低 |
12 | 對不合格產(chǎn)品再加工(即回用)的費用 | 低 | 高 |
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