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數(shù)控機床的組成和工作原理

來源:   發(fā)布時間:2022-12-14   點擊量:828

 

 

數(shù)控機床由程序編制及程序載體、輸入裝置、數(shù)控裝置(CNC)、伺服驅(qū)動及位置檢測、輔助控制裝置、機床本體等幾部分組成。

 

 

 

一、程序編制及程序載體

 

數(shù)控程序是數(shù)控機床自動加工零件的工作指令。在對加工零件進行工藝分析的基礎(chǔ)上,確定零件坐標系在機床坐標系上的相對位置,即零件在機床上的安裝位置;刀具與零件相對運動的尺寸參數(shù);零件加工的工藝路線、切削加工的工藝參數(shù)以及輔助裝置的動作等。得到零件的所有運動、尺寸、工藝參數(shù)等加工信息后,用由文字、數(shù)字和符號組成的標準數(shù)控代碼,按規(guī)定的方法和格式,編制零件加工的數(shù)控程序單。編制程序的工作可由人工進行;對于形狀復雜的零件,則要在專用的編程機或通用計算機上進行自動編程(APT)或CAD/CAM設(shè)計。

 

編好的數(shù)控程序,存放在便于輸入到數(shù)控裝置的一種存儲載體上,它可以是穿孔紙帶、磁帶和磁盤等,采用哪一種存儲載體,取決于數(shù)控裝置的設(shè)計類型。

 

 

 

二、輸入裝置

 

輸入裝置的作用是將程序載體(信息載體)上的數(shù)控代碼傳遞并存入數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)。根據(jù)控制存儲介質(zhì)的不同,輸入裝置可以是光電閱讀機、磁帶機或軟盤驅(qū)動器等。數(shù)控機床加工程序也可通過鍵盤用手工方式直接輸入數(shù)控系統(tǒng);數(shù)控加工程序還可由編程計算機用RS232C或采用網(wǎng)絡(luò)通信方式傳送到數(shù)控系統(tǒng)中。

 

零件加工程序輸入過程有兩種不同的方式:一種是邊讀入邊加工(數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)存較小時),另一種是一次將零件加工程序全部讀入數(shù)控裝置內(nèi)部的存儲器,加工時再從內(nèi)部存儲器中逐段逐段調(diào)出進行加工。

 

 

 

三、數(shù)控裝置

 

數(shù)控裝置是數(shù)控機床的核心。數(shù)控裝置從內(nèi)部存儲器中取出或接受輸入裝置送來的一段或幾段數(shù)控加工程序,經(jīng)過數(shù)控裝置的邏輯電路或系統(tǒng)軟件進行編譯、運算和邏輯處理后,輸出各種控制信息和指令,控制機床各部分的工作,使其進行規(guī)定的有序運動和動作。

 

零件的輪廓圖形往往由直線、圓弧或其他非圓弧曲線組成,刀具在加工過程中必須按零件形狀和尺寸的要求進行運動,即按圖形軌跡移動。但輸入的零件加工程序只能是各線段軌跡的起點和終點坐標值等數(shù)據(jù),不能滿足要求,因此要進行軌跡插補,也就是在線段的起點和終點坐標值之間進行“數(shù)據(jù)點的密化”,求出一系列中間點的坐標值,并向相應坐標輸出脈沖信號,控制各坐標軸(即進給運動的各執(zhí)行元件)的進給速度、進給方向和進給位移量等。

 

 

 

四、驅(qū)動裝置和位置檢測裝置

 

驅(qū)動裝置接受來自數(shù)控裝置的指令信息,經(jīng)功率放大后,嚴格按照指令信息的要求驅(qū)動機床移動部件,以加工出符合圖樣要求的零件。因此,它的伺服精度和動態(tài)響應性能是影響數(shù)控機床加工精度、表面質(zhì)量和生產(chǎn)率的重要因素之一。驅(qū)動裝置包括控制器(含功率放大器)和執(zhí)行機構(gòu)兩大部分。目前大都采用直流或交流伺服電動機作為執(zhí)行機構(gòu)。

 

位置檢測裝置將數(shù)控機床各坐標軸的實際位移量檢測出來,經(jīng)反饋系統(tǒng)輸入到機床的數(shù)控裝置之后,數(shù)控裝置將反饋回來的實際位移量值與設(shè)定值進行比較,控制驅(qū)動裝置按照指令設(shè)定值運動。

 

 

 

五、輔助控制裝置

 

輔助控制裝置的主要作用是接收數(shù)控裝置輸出的開關(guān)量指令信號,經(jīng)過編譯、邏輯判別和運動,再經(jīng)功率放大后驅(qū)動相應的電器,帶動機床的機械、液壓、氣動等輔助裝置完成指令規(guī)定的開關(guān)量動作。這些控制包括主軸運動部件的變速、換向和啟停指令,刀具的選擇和交換指令,冷卻、潤滑裝置的啟動停止,工件和機床部件的松開、夾緊,分度工作臺轉(zhuǎn)位分度等開關(guān)輔助動作。

 

由于可編程邏輯控制器(PLC)具有響應快,性能可靠,易于使用、編程和修改程序并可直接啟動機床開關(guān)等特點,現(xiàn)已廣泛用作數(shù)控機床的輔助控制裝置。

 

 

 

六、機床本體

 

數(shù)控機床的機床本體與傳統(tǒng)機床相似,由主軸傳動裝置、進給傳動裝置、床身、工作臺以及輔助運動裝置、液壓氣動系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、冷卻裝置等組成。但數(shù)控機床在整體布局、外觀造型、傳動系統(tǒng)、刀具系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)以及操作機構(gòu)等方面都已發(fā)生了很大的變化。這種變化的目的是為了滿足數(shù)控機床的要求和充分發(fā)揮數(shù)控機床的特點。

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