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數(shù)控機床的結(jié)構(gòu)及各部分的功能
閱讀:5378 發(fā)布時間:2020-8-111.1數(shù)控機床的結(jié)構(gòu)
數(shù)控機床是由普通機床演變而來的,它采用計算機數(shù)字控制方式,各個坐標(biāo)方向的運動 均由獨立的伺服電動機驅(qū)動,取代了普通機床上復(fù)雜的齒輪傳動鏈。數(shù)控機床(數(shù)控加工中心)通過X、Y、 Z三個坐標(biāo)來控制刀具和工件間的相對運動。它由信息輸入設(shè)備、信息運算及控制裝置、伺 服驅(qū)動系統(tǒng)、機床本體、機電接口五大部分組成,如圖1-1所示,其中除機床本體之外的部 分統(tǒng)稱為計算機數(shù)控(CNC)系統(tǒng)。
1.1.1數(shù)控機床各部分的功能
1. 信息輸入設(shè)備
信息輸入設(shè)備是數(shù)控機床(CNC加工中心)的信息輸人通道,加工零件所需的程序和各種參數(shù)、數(shù)據(jù)通過 信息輸入設(shè)備送進計算機系統(tǒng)(信息運算及控制裝置)。早期的輸人方式為穿孔紙帶和磁 帶,目前多采用磁盤。在生產(chǎn)現(xiàn)場,簡單零件的加工程序都是采用按鍵配合顯示器(CRT) 的手動數(shù)據(jù)輸入(MDI)方式;在調(diào)整機床和對刀時采用手搖脈沖發(fā)生器的方式輸入;通過 通信接口,可采用上位機的方式輸人。
2. 信息運算及控制裝置
信息運算及控制裝置是由*處理單元(CPU)、存儲器、總線和相應(yīng)的軟件構(gòu)成的專 用計算機,簡稱數(shù)控裝置(CNC裝置)。它接收到輸入的信息后,經(jīng)過譯碼、軌跡計算(速 度計算)、插補運算和補償計算,再給各個坐標(biāo)的伺服驅(qū)動系統(tǒng)發(fā)送速度、位移指令。數(shù)控 裝置是數(shù)控機床的核心,數(shù)控機床的功能強弱主要由這一部分決定,它具備的主要功能
• 2• 數(shù)控機床杻械系統(tǒng)維修與調(diào)試實用技術(shù)
如下:
1) 多軸聯(lián)動、多坐標(biāo)控制。
2) 實現(xiàn)多種函數(shù)的插補(直線、圓弧、拋物線、螺旋線、極坐標(biāo)、樣條函數(shù)等)。
3) 多種程序輸入(人機對話、手動數(shù)據(jù)輸入、由上級計算機和其他輸人設(shè)備的程序輸 人)、編輯和修改功能。
4) 信息轉(zhuǎn)換功能。包括EIA/ISO代碼轉(zhuǎn)換,米制/英制轉(zhuǎn)換、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換、值/增量
值轉(zhuǎn)換等。
5) 補償功能。包括刀具半徑補償、刀具長度補償、傳動間隙補償、螺距誤差補償?shù)取?/div>
6) 多種加工方式選擇。包括各種加工循環(huán)、重復(fù)加工、凸凹模加工和鏡像加工等。
7) 故障自診斷功能。
8) 顯示功能。用CRT可以顯示字符、軌跡、平面圖形和動態(tài)三維圖形。
9) 通信和聯(lián)網(wǎng)功能。
3.伺服驅(qū)動系統(tǒng)
伺服驅(qū)動系統(tǒng)又稱為伺服驅(qū)動裝置,它接受計算機運算處理后分配來的信號。該信號經(jīng) 過解調(diào)、轉(zhuǎn)換、放大后去驅(qū)動伺服電動機,帶動數(shù)控機床的執(zhí)行部件運動。數(shù)控機床的伺服 驅(qū)動裝置分為主軸驅(qū)動單元(主要是速度控制)、進給驅(qū)動單元(包括速度控制和位置控制)、回轉(zhuǎn)工作臺和刀庫伺服控制裝置及其相應(yīng)的伺服電動機等。伺服系統(tǒng)分為直流伺服系 統(tǒng)和交流伺服系統(tǒng),而交流伺服系統(tǒng)正在取代直流伺服系統(tǒng);以步進電動機驅(qū)動的伺服系統(tǒng) 在某些具體場合仍可采用;直流伺服系統(tǒng)是適應(yīng)高速、髙精度的一種伺服機構(gòu)。伺服系統(tǒng)還 包括安裝在伺服電動機上(或機床的執(zhí)行部件上)的速度、位移檢測元件及相應(yīng)的電路, 該部分能及時將信息反饋回來,構(gòu)成閉環(huán)控制(交流數(shù)字閉環(huán)控制中還包括電流檢測反饋)。常用檢測裝置有測速發(fā)電機、旋轉(zhuǎn)變壓器、脈沖編碼器、感應(yīng)同步器、光柵、磁性檢 測元件、霍耳檢測元件等。一般來說,數(shù)控機床的伺服驅(qū)動系統(tǒng)應(yīng)具有很好的快速響應(yīng)性 能,能夠靈敏而準(zhǔn)確地跟蹤指令。所以,伺服驅(qū)動及檢測反饋是數(shù)控機床的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
4.機床本體
數(shù)控機床的本體包括機床的主運動部件、進給運動部件、執(zhí)行部件和基礎(chǔ)部件,基礎(chǔ)部 件包括床身、底座、立柱、滑鞍、工作臺(刀架)、導(dǎo)軌等。普通機床上各個傳動鏈之間有 著復(fù)雜的齒輪,而數(shù)控機床由計算機來協(xié)調(diào)控制各個坐標(biāo)軸之間的運動,因此數(shù)控機床 的傳動鏈短,結(jié)構(gòu)比較簡單。為了保證快速響應(yīng),數(shù)控機床上普遍采用精密滾珠絲杠和直線 滾動導(dǎo)軌副。為了保證數(shù)控機床的高精度、高效率和髙自動化加工,機床的機械結(jié)構(gòu)應(yīng)具有 較高的動態(tài)特性、動態(tài)剛度、阻尼精度、耐磨性以及良好的抗熱變形性能。在加工中心上還 配備有刀庫和自動交換刀具的機械手。另外,數(shù)控機床上還有一些良好的配套設(shè)施,如冷
卻、自動排屑、防護、潤滑系統(tǒng),編程機和對刀儀等,以利于充分發(fā)揮數(shù)控機床的功能。
5.機電接口
數(shù)控機床上除了點位、軌跡采用數(shù)字控制外,還有許多其他的控制,如主軸的起停,刀 具的更換,工件的夾緊和松開,各種輔助交流電動機的起停,電磁鐵的吸合、釋放,離合器 的開合,電磁閥的打開與關(guān)閉等。它們的動力是由電源變壓器、控制變壓器、各種斷路器、 保護開關(guān)、接觸器、功率斷路器及熔斷器等組成的強電線路提供的,而這種強電線路是不能 與低壓下工作的控制電路或弱電線路直接連接的,只能通過斷路器、熱動開關(guān)、中間繼電器等轉(zhuǎn)換成直流低壓下工作的觸點的開、合(關(guān))動作,成為繼電器邏輯電路或PLC可接收 的信號。另外,為了保障人身和設(shè)備安全,或者操作與兼容性所必需的信號,如急停、進給 保持、循環(huán)啟動、NC準(zhǔn)備好、行程限位、JOG命令(手動連續(xù)進給)、NC報警、程序停 止、復(fù)位、M信號、S信號、T信號等,也需由PLC來傳送。這些動作都按機床工作的邏輯 順序由PLC來控制。PLC控制的是動作的先后順序,它處理的是數(shù)字信息0和1,無論是由 PLC自帶的CPU,還是由數(shù)控裝置內(nèi)的CPU來處理這些信息,數(shù)控機床的數(shù)控裝置都能將 數(shù)字控制信息和開關(guān)量控制信息很好地協(xié)調(diào)起來,實現(xiàn)正常的運轉(zhuǎn)。
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