數(shù)控機(jī)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(zhǔn)備（一）、安全文明生產(chǎn)（播放插件）（二）、機(jī)床結(jié)構(gòu)和工作原理 1、 機(jī)床結(jié)構(gòu) 數(shù)控機(jī)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(dòng)裝置（或稱執(zhí)行機(jī)構(gòu)）、可編程控制器PLC及電氣控制裝置、輔助裝置、機(jī)床本體及測(cè)量反饋裝置組成。如下圖是數(shù)控機(jī)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(dòng)裝置進(jìn)給驅(qū)動(dòng)裝置測(cè)量反饋裝置進(jìn)給伺服單元輸入/輸出設(shè) 備計(jì)算機(jī)數(shù) 控裝 置機(jī) 床 本 體、機(jī)床本體數(shù)控機(jī)床的機(jī)床本體與傳統(tǒng)機(jī)床相似，由主軸

2、傳動(dòng)裝置、進(jìn)給傳動(dòng)裝置、床身、工作臺(tái)以及輔助運(yùn)動(dòng)裝置、液壓氣動(dòng)系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)、冷卻裝置等組成。但數(shù)控機(jī)床在整體布局、外觀造型、傳動(dòng)系統(tǒng)、刀具系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)以及操作機(jī)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(jī)床的要求和充分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)。、CNC單元CNC單元是數(shù)控機(jī)床的核心，CNC單元由信息的輸入、處理和輸出三個(gè)部分組成。CNC單元接受數(shù)字化信息，經(jīng)過(guò)數(shù)控裝置的控制軟件和邏輯電路進(jìn)行譯碼、插補(bǔ)、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(dòng)執(zhí)行部件作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。 輸入/輸出設(shè)備輸入裝置將各種加工信息傳遞于計(jì)算機(jī)的外部設(shè)備。在數(shù)控機(jī)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(pán)、磁盤(pán)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(jī)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(jī)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(shí)間后，再將輸出與原始資料作比較、對(duì)照，可幫助判斷機(jī)床工作是否維持正常。伺服單元伺服單元由驅(qū)動(dòng)器、驅(qū)動(dòng)電機(jī)組成，并與機(jī)床上的執(zhí)行部件和機(jī)械傳動(dòng)部件組成數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)。它的作用是把來(lái)自數(shù)控裝置的脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成機(jī)床移動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)。對(duì)于步進(jìn)電機(jī)來(lái)說(shuō)，每一個(gè)脈沖信號(hào)使電機(jī)轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)角度，進(jìn)而帶動(dòng)機(jī)床移動(dòng)部件移動(dòng)一個(gè)微小距離。每個(gè)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行部件都有相

4、應(yīng)的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，整個(gè)機(jī)床的性能主要取決于伺服系統(tǒng)。驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)裝置把經(jīng)放大的指令信號(hào)變?yōu)闄C(jī)械運(yùn)動(dòng)，通過(guò)簡(jiǎn)單的機(jī)械連接部件驅(qū)動(dòng)機(jī)床，使工作臺(tái)精確定位或按規(guī)定的軌跡作嚴(yán)格的相對(duì)運(yùn)動(dòng)， 最后加工出圖紙所要求的零件。和伺服單元相對(duì)應(yīng)，驅(qū)動(dòng)裝置有步進(jìn)電機(jī)、直流伺服電機(jī)和交流伺服電機(jī)等。伺服單元和驅(qū)動(dòng)裝置可合稱為伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，它是機(jī)床工作的動(dòng)力裝置，CNC裝置的指令要靠伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)付諸實(shí)施，所以，伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)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(dòng)控制裝置，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)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(kāi)關(guān)控制， 故把稱它為可編程邏輯控制器( PLC， Programmable Logic Controller)。當(dāng)PLC用于控制機(jī)床順序動(dòng)作時(shí)，也可稱之為編程機(jī)床控制器( PMC， Programmable Machine Controller )。PLC己成為數(shù)控機(jī)床不可缺少的控制裝置。CNC和PLC協(xié)調(diào)配合，共同完成對(duì)數(shù)控機(jī)床的控制。測(cè)量反饋裝置測(cè)量裝置也稱反饋元件，包括光柵、旋轉(zhuǎn)編碼器、激光測(cè)距儀、磁柵等。通常安裝在機(jī)床的工作臺(tái)或絲杠上，它把機(jī)床工作臺(tái)的實(shí)際位移轉(zhuǎn)變成電信號(hào)反饋給CNC裝置，供CNC裝置與指令值比較產(chǎn)生誤差信號(hào)，以控制機(jī)床向消除該誤

6、差的方向移動(dòng)。2、工作原理使用數(shù)控機(jī)床時(shí)，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(xiě)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(guò)數(shù)控系統(tǒng)信息處理、 分配，使各坐標(biāo)移動(dòng)若干個(gè)最小位移量，實(shí)現(xiàn)刀具與工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，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(mén)子、三菱等、按運(yùn)動(dòng)方式分類點(diǎn)位控制數(shù)控機(jī)床點(diǎn)位/直線控制數(shù)控機(jī)床 連續(xù)控制數(shù)控機(jī)床、按控制方式分類 按控制方式分類可以分為開(kāi)環(huán)控制數(shù)控機(jī)床、閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床和半閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床。4、數(shù)控車床的性能

7、指標(biāo).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(zhǎng)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(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，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。現(xiàn)在數(shù)控機(jī)床主軸普遍達(dá)到500010000rmin甚至更高的轉(zhuǎn)速，對(duì)提高加工質(zhì)量和各種小孔加工極為有利；主軸可以通過(guò)操作面板上的轉(zhuǎn)速倍率開(kāi)關(guān)調(diào)整轉(zhuǎn)速；在加工端面時(shí)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(biāo)之一。進(jìn)給系統(tǒng) 該系統(tǒng)有進(jìn)給速度范圍、快速(空行程)速度范圍、運(yùn)動(dòng)分辨率(最小移動(dòng)增量)、定位精度和螺距范圍等主要技術(shù)參數(shù)。進(jìn)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(yùn)算速度、機(jī)床動(dòng)特性和工藝系統(tǒng)剛度限制。數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給速度可達(dá)到1030mmin其中最大進(jìn)給速度為加工的最大速度，最大快進(jìn)速度為不加工時(shí)移動(dòng)的最快速度，進(jìn)給速度可通過(guò)操作面板上的進(jìn)給倍率開(kāi)關(guān)調(diào)整。脈沖當(dāng)量(分辨率)是CNC重要的精度指標(biāo)。有其兩個(gè)方面的內(nèi)容，一是機(jī)床坐標(biāo)軸可達(dá)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(gè)脈沖時(shí)坐標(biāo)軸移動(dòng)的距離，稱為實(shí)際脈沖當(dāng)量或外部脈沖當(dāng)量；二是內(nèi)部運(yùn)算的最小單位，稱之為內(nèi)部脈沖當(dāng)量，一般內(nèi)部脈沖當(dāng)量比實(shí)際脈沖當(dāng)量設(shè)置得要小，為的是在運(yùn)算過(guò)程中不損失精度，數(shù)控系統(tǒng)在輸出位移量之前，自動(dòng)將內(nèi)部脈沖當(dāng)量轉(zhuǎn)換成外部脈沖當(dāng)量

9、。實(shí)際脈沖當(dāng)量決定于絲杠螺距、電動(dòng)機(jī)每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)及機(jī)械傳動(dòng)鏈的傳動(dòng)比，其計(jì)算公式為 數(shù)控機(jī)床的加工精度和表面質(zhì)量取決于脈沖當(dāng)量數(shù)的大小。普通數(shù)控機(jī)床的脈沖當(dāng)量，般為0.001mm，簡(jiǎn)易數(shù)控機(jī)床的脈沖當(dāng)量一般為0.01mm，精密或超精密數(shù)控機(jī)床的脈沖當(dāng)量一般為0.0001mm，脈沖當(dāng)量越小，數(shù)控機(jī)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(jī)床各移動(dòng)軸在確定的終點(diǎn)所能達(dá)到的實(shí)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(cè)系統(tǒng)、進(jìn)給系統(tǒng)等的誤差，還包括移動(dòng)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(jī)床上，反復(fù)運(yùn)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(jìn)給傳動(dòng)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(xiàng)非常重要的精度指標(biāo)。一般數(shù)控機(jī)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(shí)間、重復(fù)定位精度各項(xiàng)內(nèi)容。加工中心刀庫(kù)容量與換刀時(shí)間直接影響其生產(chǎn)率，換刀時(shí)間是指自動(dòng)換刀系統(tǒng)，將主軸上的刀具與刀庫(kù)刀具進(jìn)行交換所需要的時(shí)間，換刀一般可在520s的時(shí)間內(nèi)完成。 數(shù)控機(jī)床性能指標(biāo)還有電機(jī)、冷卻系統(tǒng)、機(jī)床外形尺寸、機(jī)床重量等。5、數(shù)控車床的特點(diǎn)與普

11、通車床相比，數(shù)控車床具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：.適應(yīng)性強(qiáng)由于數(shù)控機(jī)床能實(shí)現(xiàn)多個(gè)坐標(biāo)的聯(lián)動(dòng)，所以數(shù)控機(jī)床能加工形狀復(fù)雜的零件，特別是對(duì)于可用數(shù)學(xué)方程式和坐標(biāo)點(diǎn)表示的零件，加工非常方便。更換加工零件時(shí)，數(shù)控機(jī)床只需更換零件加工的NC程序。.加工質(zhì)量穩(wěn)定對(duì)于同一批零件，由于使用同一機(jī)床和刀具及同一加工程序，刀具的運(yùn)動(dòng)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(jī)床的主軸轉(zhuǎn)速及進(jìn)給范圍比普通機(jī)床大。目前數(shù)控機(jī)床最高進(jìn)給速度可達(dá)到100m/min以上，最小分辨率達(dá)0.01um。一般來(lái)說(shuō)，數(shù)控機(jī)床的生產(chǎn)能力約為普通機(jī)床的三倍，甚至更高。數(shù)控機(jī)床的時(shí)間利用率高達(dá)90，而普通機(jī)床僅為3050。.精度高數(shù)控機(jī)床有較高的加工精度，一般在0.005mm0.1mm之間。數(shù)控機(jī)床的加工精度不受零件復(fù)雜程度的影響，機(jī)床傳動(dòng)鏈的反向齒輪間隙和絲杠的螺距誤差等都可以通過(guò)數(shù)控裝置自動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償。因此，數(shù)控機(jī)床的定位精度比較高。.減輕勞動(dòng)強(qiáng)度在輸入程序并啟動(dòng)后，數(shù)控機(jī)床就自動(dòng)地連續(xù)加工，直至完畢。這樣就簡(jiǎn)化了工人的操作，使勞動(dòng)強(qiáng)度大大降低。還有能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)、產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)效益、利于生產(chǎn)管理現(xiàn)代化等特點(diǎn)。、數(shù)控車