數(shù)字控制機床(Numerical Control Machine Tools)簡稱數(shù)控機床，這是一種將數(shù)字計算技術(shù)應(yīng)用于機床的控制技術(shù)。它把機械加工過程中的各種控制信息用代碼化的數(shù)字表示，通過信息載體輸入數(shù)控裝置。經(jīng)運算處理由數(shù)控裝置發(fā)出各種控制信號，控制機床的動作，按圖紙要求的形狀和尺寸，自動地將零件加工出來。數(shù)控機床較好地解決了復(fù)雜、精密、小批量、多品種的零件加工問題，是一種柔性的、能的自動化機床，代表了現(xiàn)代機床控制技術(shù)的發(fā)展方向，是一種典型的機電一體化產(chǎn)品。
數(shù)控機床的組成
數(shù)控機床的基本組成包括加工程序載體、數(shù)控裝置、伺服驅(qū)動裝置、機床主體和其他輔助裝置。下面分別對各組成部分的基本工作原理進行概要說明。
1．加工程序載體
數(shù)控機床工作時，不需要工人直接去操作機床，要對數(shù)控機床進行控制，必須編制加工程序。零件加工程序中，包括機床上*和工件的相對運動軌跡、工藝參數(shù)(進給量主軸轉(zhuǎn)速等)和輔助運動等。將零件加工程序用一定的格式和代碼，存儲在一種程序載體上，如穿孔紙帶、盒式磁帶、軟磁盤等，通過數(shù)控機床的輸入裝置，將程序信息輸入到CNC單元。
2．數(shù)控裝置
數(shù)控裝置是數(shù)控機床的核心?，F(xiàn)代數(shù)控裝置均采用CNC(Computer Numerical Control)形式，這種CNC裝置一般使用多個微處理器，以程序化的軟件形式實現(xiàn)數(shù)控功能，因此又稱軟件數(shù)控(Software NC)。CNC系統(tǒng)是一種位置控制系統(tǒng)，它是根據(jù)輸入數(shù)據(jù)插補出理想的運動軌跡，然后輸出到執(zhí)行部件加工出所需要的零件。因此，數(shù)控裝置主要由輸入、處理和輸出三個基本部分構(gòu)成。而所有這些工作都由計算機的系統(tǒng)程序進行合理地組織，使整個系統(tǒng)協(xié)調(diào)地進行工作。
(1)輸入裝置 將數(shù)控指令輸入給數(shù)控裝置，根據(jù)程序載體的不同，相應(yīng)有不同的輸入裝置。目前主要有鍵盤輸入、磁盤輸入、CAD/CAM系統(tǒng)直接通信方式輸入和連接上級計算機的DNC(直接數(shù)控)輸入，現(xiàn)仍有不少系統(tǒng)還保留有光電閱讀機的紙帶輸入形式。
1)紙帶輸入方式?？捎眉垘Ч怆婇喿x機讀入零件程序，直接控制機床運動，也可以將紙帶內(nèi)容讀入存儲器，用存儲器中儲存的零件程序控制機床運動。
2)MDI手動數(shù)據(jù)輸入方式。操作者可利用操作面板上的鍵盤輸入加工程序的指令，它適用于比較短的程序。
在控制裝置編輯狀態(tài)(EDIT)下，用軟件輸入加工程序，并存入控制裝置的存儲器中，這種輸入方法可重復(fù)使用程序。一般手工編程均采用這種方法。
在具有會話編程功能的數(shù)控裝置上，可按照顯示器上提示的問題，選擇不同的菜單，用人機對話的方法，輸入有關(guān)的尺寸數(shù)字，就可自動生成加工程序。
3)采用DNC直接數(shù)控輸入方式。把零件程序保存在上級計算機中，CNC系統(tǒng)一邊加工一邊接收來自計算機的后續(xù)程序段。DNC方式多用于采用CAD/CAM軟件設(shè)計的復(fù)雜工件并直接生成零件程序的情況。
(2)信息處理 輸入裝置將加工信息傳給CNC單元，編譯成計算機能識別的信息，由信息處理部分按照控制程序的規(guī)定，逐步存儲并進行處理后，通過輸出單元發(fā)出位置和速度指令給伺服系統(tǒng)和主運動控制部分。CNC系統(tǒng)的輸入數(shù)據(jù)包括：零件的輪廓信息(起點、終點、直線、圓弧等)、加工速度及其他輔助加工信息(如換刀、變速、冷卻液開關(guān)等) ，數(shù)據(jù)處理的目的是完成插補運算前的準備工作。數(shù)據(jù)處理程序還包括*半徑補償、速度計算及輔助功能的處理等。
(3)輸出裝置 輸出裝置與伺服機構(gòu)相聯(lián)。輸出裝置根據(jù)控制器的命令接受運算器的輸出脈沖，并把它送到各坐標的伺服控制系統(tǒng)，經(jīng)過功率放大，驅(qū)動伺服系統(tǒng)，從而控制機床按規(guī)定要求運動。
3．伺服系統(tǒng)和測量反饋系統(tǒng)
伺服系統(tǒng)是數(shù)控機床的重要組成部分，用于實現(xiàn)數(shù)控機床的進給伺服控制和主軸伺服控制。伺服系統(tǒng)的作用是把接受來自數(shù)控裝置的指令信息，經(jīng)功率放大、整形處理后，轉(zhuǎn)換成機床執(zhí)行部件的直線位移或角位移運動。由于伺服系統(tǒng)是數(shù)控機床的zui后環(huán)節(jié)，其性能將直接影響數(shù)控機床的精度和速度等技術(shù)指標，因此，對數(shù)控機床的伺服驅(qū)動裝置，要求具有良好的快速反應(yīng)性能，準確而靈敏地跟蹤數(shù)控裝置發(fā)出的數(shù)字指令信號，并能忠實地執(zhí)行來自數(shù)控裝置的指令，提高系統(tǒng)的動態(tài)跟隨特性和靜態(tài)跟蹤精度。
伺服系統(tǒng)包括驅(qū)動裝置和執(zhí)行機構(gòu)兩大部分。驅(qū)動裝置由主軸驅(qū)動單元、進給驅(qū)動單元和主軸伺服電動機、進給伺服電動機組成。步進電動機、直流伺服電動機和交流伺服電動機是常用的驅(qū)動裝置。
測量元件將數(shù)控機床各坐標軸的實際位移值檢測出來并經(jīng)反饋系統(tǒng)輸入到機床的數(shù)控裝置中，數(shù)控裝置對反饋回來的實際位移值與指令值進行比較，并
向伺服系統(tǒng)輸出達到設(shè)定值所需的位移量指令。
4．機床主體
機床主機是數(shù)控機床的主體。它包括床身、底座、立柱、橫梁、滑座、工作臺、主軸箱、進給機構(gòu)、刀架及自動換刀裝置等機械部件。它是在數(shù)控機床上自動地完成各種切削加工的機械部分。與傳統(tǒng)的機床相比，數(shù)控機床主體具有如下結(jié)構(gòu)特點：
(1)采用具有高剛度、高抗震性及較小熱變形的機床新結(jié)構(gòu)。通常用提高結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的靜剛度、增加阻尼、調(diào)整結(jié)構(gòu)件質(zhì)量和固有頻率等方法來提高機床主機的剛度和抗震性，使機床主體能適應(yīng)數(shù)控機床連續(xù)自動地進行切削加工的需要。采取改善機床結(jié)構(gòu)布局、減少發(fā)熱、控制溫升及采用熱位移補償?shù)却胧?，可減少熱變形對機床主機的影響。
(2)廣泛采用高性能的主軸伺服驅(qū)動和進給伺服驅(qū)動裝置，使數(shù)控機床的傳動鏈縮短，簡化了機床機械傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。
(3)采用高傳動效率、高精度、無間隙的傳動裝置和運動部件，如滾珠絲杠螺母副、塑料滑動導(dǎo)軌、直線滾動導(dǎo)軌、靜壓導(dǎo)軌等。
5．數(shù)控機床的輔助裝置
輔助裝置是保證充分發(fā)揮數(shù)控機床功能所必需的配套裝置，常用的輔助裝置包括：氣動、液壓裝置，排屑裝置，冷卻、潤滑裝置，回轉(zhuǎn)工作臺和數(shù)控分度頭，防護，照明等各種輔助裝置。
|
