數(shù)控機床的基本組成與工作原理

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上數(shù)控車床的基本組成和工作原理一、任務(wù)描述 了解CAK40100VL的基本組成和工作原理二、任務(wù)準備（一）、安全文明生產(chǎn)（播放插件）（二）、機床結(jié)構(gòu)和工作原理 1、 機床結(jié)構(gòu) 數(shù)控機床一般由輸入輸出設(shè)備、CNC裝置（或稱CNC單元）、伺服單元、驅(qū)動裝置（或稱執(zhí)行機構(gòu)）、可編程控制器PLC及電氣控制裝置、輔助裝置、機床本體及測量反饋裝置組成。如下圖是數(shù)控機床的組成框圖。電 氣 回 路輔 助 裝 置PLC主軸伺服單元操 作 面 板主軸驅(qū)動裝置進給驅(qū)動裝置測量反饋裝置進給伺服單元輸入/輸出設(shè) 備計算機數(shù) 控裝 置機 床 本 體、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

2、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。、CNC單元CNC單元是數(shù)控機床的核心，CNC單元由信息的輸入、處理和輸出三個部分組成。CNC單元接受數(shù)字化信息，經(jīng)過數(shù)控裝置的控制軟件和邏輯電路進行譯碼、插補、邏輯處理后，將各種指令信息輸出給伺服系統(tǒng)，伺服系統(tǒng)驅(qū)動執(zhí)行部件作進給運動。 輸入/輸出設(shè)備輸入裝置將各種加工信息傳遞于計算機的外部設(shè)備。在數(shù)控機床產(chǎn)生初期，輸入裝置為穿孔紙帶，現(xiàn)已淘汰

3、，后發(fā)展成盒式磁帶，再發(fā)展成鍵盤、磁盤等便攜式硬件，極大方便了信息輸入工作，現(xiàn)通用DNC網(wǎng)絡(luò)通訊串行通信的方式輸入。輸出指輸出內(nèi)部工作參數(shù)（含機床正常、理想工作狀態(tài)下的原始參數(shù)，故障診斷參數(shù)等），一般在機床剛工作狀態(tài)需輸出這些參數(shù)作記錄保存，待工作一段時間后，再將輸出與原始資料作比較、對照，可幫助判斷機床工作是否維持正常。伺服單元伺服單元由驅(qū)動器、驅(qū)動電機組成，并與機床上的執(zhí)行部件和機械傳動部件組成數(shù)控機床的進給系統(tǒng)。它的作用是把來自數(shù)控裝置的脈沖信號轉(zhuǎn)換成機床移動部件的運動。對于步進電機來說，每一個脈沖信號使電機轉(zhuǎn)過一個角度，進而帶動機床移動部件移動一個微小距離。每個進給運動的執(zhí)行部件都有相

4、應(yīng)的伺服驅(qū)動系統(tǒng)，整個機床的性能主要取決于伺服系統(tǒng)。驅(qū)動裝置驅(qū)動裝置把經(jīng)放大的指令信號變?yōu)闄C械運動，通過簡單的機械連接部件驅(qū)動機床，使工作臺精確定位或按規(guī)定的軌跡作嚴格的相對運動， 最后加工出圖紙所要求的零件。和伺服單元相對應(yīng)，驅(qū)動裝置有步進電機、直流伺服電機和交流伺服電機等。伺服單元和驅(qū)動裝置可合稱為伺服驅(qū)動系統(tǒng)，它是機床工作的動力裝置，CNC裝置的指令要靠伺服驅(qū)動系統(tǒng)付諸實施，所以，伺服驅(qū)動系統(tǒng)是數(shù)控機床的重要組成部分?？删幊炭刂破骺删幊炭刂破?(PC，Programmable Controller) 是一種以微處理器為基礎(chǔ)的通用型自動控制裝置，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的。由于最初研制這

5、種裝置的目的是為了解決生產(chǎn)設(shè)備的邏輯及開關(guān)控制， 故把稱它為可編程邏輯控制器( PLC， Programmable Logic Controller)。當PLC用于控制機床順序動作時，也可稱之為編程機床控制器( PMC， Programmable Machine Controller )。PLC己成為數(shù)控機床不可缺少的控制裝置。CNC和PLC協(xié)調(diào)配合，共同完成對數(shù)控機床的控制。測量反饋裝置測量裝置也稱反饋元件，包括光柵、旋轉(zhuǎn)編碼器、激光測距儀、磁柵等。通常安裝在機床的工作臺或絲杠上，它把機床工作臺的實際位移轉(zhuǎn)變成電信號反饋給CNC裝置，供CNC裝置與指令值比較產(chǎn)生誤差信號，以控制機床向消除該誤

6、差的方向移動。2、工作原理使用數(shù)控機床時，首先要將被加工零件圖紙的幾何信息和工藝信息用規(guī)定的代碼和格式編寫成加工程序; 然后將加工程序輸入到數(shù)控裝置，按照程序的要求，經(jīng)過數(shù)控系統(tǒng)信息處理、 分配，使各坐標移動若干個最小位移量，實現(xiàn)刀具與工件的相對運動，完成零件的加工。3、數(shù)控車床的分類數(shù)控車床的品種和規(guī)格繁多。，一般可以用下面三種方法分類。、按控制系統(tǒng)分目前市面上占有率較大的有法拉克、華中、廣數(shù)、西門子、三菱等、按運動方式分類點位控制數(shù)控機床點位/直線控制數(shù)控機床 連續(xù)控制數(shù)控機床、按控制方式分類 按控制方式分類可以分為開環(huán)控制數(shù)控機床、閉環(huán)控制數(shù)控機床和半閉環(huán)控制數(shù)控機床。4、數(shù)控車床的性能

7、指標.主要規(guī)格尺寸 數(shù)控車床主要有床身與刀架最大回轉(zhuǎn)直徑、最大車削長度、最大車削直徑等。 .主軸系統(tǒng) 數(shù)控車床主軸采用直流或交流電動機驅(qū)動，具有較寬調(diào)速范圍和較高回轉(zhuǎn)精度，主軸本身剛度與抗振性比較好?，F(xiàn)在數(shù)控機床主軸普遍達到500010000rmin甚至更高的轉(zhuǎn)速，對提高加工質(zhì)量和各種小孔加工極為有利；主軸可以通過操作面板上的轉(zhuǎn)速倍率開關(guān)調(diào)整轉(zhuǎn)速；在加工端面時主軸具有恒線切削速度(恒線速單位：mm/min)，是衡量車床的重要性能指標之一。進給系統(tǒng) 該系統(tǒng)有進給速度范圍、快速(空行程)速度范圍、運動分辨率(最小移動增量)、定位精度和螺距范圍等主要技術(shù)參數(shù)。進給速度是影響加工質(zhì)量、生產(chǎn)效率和刀具壽

8、命的主要因素，直接受到數(shù)控裝置運算速度、機床動特性和工藝系統(tǒng)剛度限制。數(shù)控機床的進給速度可達到1030mmin其中最大進給速度為加工的最大速度，最大快進速度為不加工時移動的最快速度，進給速度可通過操作面板上的進給倍率開關(guān)調(diào)整。脈沖當量(分辨率)是CNC重要的精度指標。有其兩個方面的內(nèi)容，一是機床坐標軸可達到的控制精度(可以控制的最小位移增量)，表示CNC每發(fā)出一個脈沖時坐標軸移動的距離，稱為實際脈沖當量或外部脈沖當量；二是內(nèi)部運算的最小單位，稱之為內(nèi)部脈沖當量，一般內(nèi)部脈沖當量比實際脈沖當量設(shè)置得要小，為的是在運算過程中不損失精度，數(shù)控系統(tǒng)在輸出位移量之前，自動將內(nèi)部脈沖當量轉(zhuǎn)換成外部脈沖當量

9、。實際脈沖當量決定于絲杠螺距、電動機每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)及機械傳動鏈的傳動比，其計算公式為 數(shù)控機床的加工精度和表面質(zhì)量取決于脈沖當量數(shù)的大小。普通數(shù)控機床的脈沖當量，般為0.001mm，簡易數(shù)控機床的脈沖當量一般為0.01mm，精密或超精密數(shù)控機床的脈沖當量一般為0.0001mm，脈沖當量越小，數(shù)控機床的加工精度和表面質(zhì)量越高。 定位精度和重復(fù)定位精度 定位精度是指數(shù)控機床各移動軸在確定的終點所能達到的實際位置精度，其誤差稱為定位誤差。定位誤差包括伺服系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)、進給系統(tǒng)等的誤差，還包括移動部件導(dǎo)軌的幾何誤差等。它將直接影響零件加工的精度。重復(fù)定位精度是指在數(shù)控機床上，反復(fù)運行同一程序代碼，所得到

10、的位置精度的一致程度。重復(fù)定位精度受伺服系統(tǒng)特性、進給傳動環(huán)節(jié)的間隙與剛性以及摩擦特性等因素的影響。一般情況下，重復(fù)定位精度是呈正態(tài)分布的偶然性誤差，它影響一批零件加工的一致性，是一項非常重要的精度指標。一般數(shù)控機床的定位精度為0.001mm，重復(fù)定位精度為0.005mm。 刀具系統(tǒng) 數(shù)控車床包括刀架工位數(shù)、工具孔直徑、刀桿尺寸、換刀時間、重復(fù)定位精度各項內(nèi)容。加工中心刀庫容量與換刀時間直接影響其生產(chǎn)率，換刀時間是指自動換刀系統(tǒng)，將主軸上的刀具與刀庫刀具進行交換所需要的時間，換刀一般可在520s的時間內(nèi)完成。 數(shù)控機床性能指標還有電機、冷卻系統(tǒng)、機床外形尺寸、機床重量等。5、數(shù)控車床的特點與普

11、通車床相比，數(shù)控車床具有以下幾個特點：.適應(yīng)性強由于數(shù)控機床能實現(xiàn)多個坐標的聯(lián)動，所以數(shù)控機床能加工形狀復(fù)雜的零件，特別是對于可用數(shù)學(xué)方程式和坐標點表示的零件，加工非常方便。更換加工零件時，數(shù)控機床只需更換零件加工的NC程序。.加工質(zhì)量穩(wěn)定對于同一批零件，由于使用同一機床和刀具及同一加工程序，刀具的運動軌跡完全相同這就保證了零件加工的一致性好，且質(zhì)量穩(wěn)定。.效率高數(shù)控機床的主軸轉(zhuǎn)速及進給范圍比普通機床大。目前數(shù)控機床最高進給速度可達到100m/min以上，最小分辨率達0.01um。一般來說，數(shù)控機床的生產(chǎn)能力約為普通機床的三倍，甚至更高。數(shù)控機床的時間利用率高達90，而普通機床僅為3050。.精度高數(shù)控機床有較高的加工精度，一般在0.005mm0.1mm之間。數(shù)控機床的加工精度不受零件復(fù)雜程度的影響，機床傳動鏈的反向齒輪間隙和絲杠的螺距誤差等都可以通過數(shù)控裝置自動進行補償。因此，數(shù)控機床的定位精度比較高。.減輕勞動強度在輸入程序并啟動后，數(shù)控機床就自動地連續(xù)加工，直至完畢。這樣就簡化了工人的操作，使勞動強度大大降低。還有能實現(xiàn)復(fù)雜的運動、產(chǎn)生良好的經(jīng)濟效益、利于生產(chǎn)管理現(xiàn)代化等特點。、數(shù)控車