數(shù)控機(jī)床概論(已修改)
2025-01-09 10:46 本頁面
【正文】 數(shù)字控制機(jī)床 中國地質(zhì)大學(xué)機(jī)電學(xué)院 張偉民 11 數(shù)控系統(tǒng)及數(shù)控機(jī)床的基本概念 12 數(shù)控機(jī)床的組成 13 數(shù)控機(jī)床的工作原理及分類 14 數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)和應(yīng)用范圍 15 數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生與發(fā)展 ? 數(shù)字控制技術(shù) （ Numerical Control Technology， NC）是一種借助數(shù)字化信息（數(shù)字、字符）對某一工作過程（如加工、測量、裝配等）發(fā)出指令并實(shí)現(xiàn)自動控制的技術(shù)。 ? 數(shù)控系統(tǒng) （ Numerical Control System）采用數(shù)字控制技術(shù)的自動控制系統(tǒng)。 ? 數(shù)控機(jī)床 （ Numerical Control Machine Tools） 是采用數(shù)字控制技術(shù)對機(jī)床的加工過程進(jìn)行自動控制的一類機(jī)床。 數(shù)控機(jī)床是一種裝有程序控制系統(tǒng)（數(shù)控系統(tǒng)）的高效自動化機(jī)床。是 數(shù)控技術(shù)典型應(yīng)用的例子。 ? 計(jì)算機(jī)數(shù)控 （ CNC）采用存儲程序的專用計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)部分或全部基本數(shù)控功能，則稱為計(jì)算機(jī)數(shù)控。 數(shù)控系統(tǒng)及數(shù)控機(jī)床的基本概念 12 數(shù)控機(jī)床的組成 現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床主要由 CNC數(shù)控系統(tǒng) 和 機(jī)床主體 組成，此外數(shù)控機(jī)床還有許多輔助裝置：自動換刀裝置 （ Automatic Tool Changer ATC） 自動工作臺交換裝置 （ Automatic Pallet Changer APC） 自動對刀裝置 自動排屑裝置 電、液、氣、冷卻、潤滑、防護(hù)等裝置 。 數(shù)控機(jī)床組成示意圖 輸入輸出裝置 12 數(shù)控機(jī)床的組成 操作面板： 它是操作人員與數(shù)控裝置進(jìn)行信息交流的工具組成： 主要分為三大區(qū)域。下圖為西門子的一款數(shù)控系統(tǒng)的操作面板。 操作面板實(shí)物圖 輸入輸出裝置 12 數(shù)控機(jī)床的組成 控制介質(zhì)： 人與數(shù)控機(jī)床之間建立某種聯(lián)系的中間媒介物就是控制介質(zhì)，又稱為信息載體。常用的控制價質(zhì)有穿孔帶、穿孔卡、磁盤和磁帶。 操作面板實(shí)物圖 輸入輸出裝置 12 數(shù)控機(jī)床的組成 人機(jī)交互設(shè)備： 數(shù)控機(jī)床在加工運(yùn)行時，通常都需要操作人員對數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行狀態(tài)干預(yù)，對輸入的加工程序進(jìn)行編輯、修改和調(diào)試，對數(shù)控機(jī)床運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行顯示等，也就是數(shù)控機(jī)床要具有人機(jī)聯(lián)系的功能。具有人機(jī)聯(lián)系功能的設(shè)備統(tǒng)稱人機(jī)交互設(shè)備。 常用的人機(jī)交互設(shè)備有鍵盤、顯示器、光電閱讀機(jī)等。 操作面板實(shí)物圖 輸入輸出裝置 12 數(shù)控機(jī)床的組成 通訊： 現(xiàn)代的數(shù)控系統(tǒng)除采用輸入輸出設(shè)備進(jìn)行信息交換外，一般都具有用通訊方式進(jìn)行信息交換的能力。它們是實(shí)現(xiàn) CAD/CAM的集成、 柔性制造系統(tǒng)簡稱 FMS(Flexible Manufacture System)和計(jì)算機(jī) /現(xiàn)代集成制造系統(tǒng) CIMS（ Computer Integrated Manufacturing Systems）的基本技術(shù)。采用的方式有： 串行通訊（ RS232等串口） 自動控制專用接口和規(guī)范（ DNC方式， MAP協(xié)議等） 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（ inter， LAN等）。 計(jì)算機(jī)數(shù)控（ CNC）裝置 12 數(shù)控機(jī)床的組成 數(shù)控裝置是數(shù)控機(jī)床的中樞。又稱 CNC裝置 (CNC單元 ) 計(jì)算機(jī)數(shù)控（ CNC）裝置 12 數(shù)控機(jī)床的組成 作用： 根據(jù)輸入的零件加工程序進(jìn)行相應(yīng)的處理（如運(yùn)動軌跡處理、機(jī)床輸入輸出處理等），然后輸出控制命令到相應(yīng)的執(zhí)行部件 (伺服單元、驅(qū)動裝置和 PLC等 )，所有這些工作是由 CNC裝置內(nèi)硬件和軟件協(xié)調(diào)配合，合理組織，使整個系統(tǒng)有條不紊地進(jìn)行工作的。 CNC裝置是 CNC系統(tǒng)的核心 硬件 ? 計(jì) 算機(jī) 管理 軟 件 軟 件 控制 軟 件 計(jì)算機(jī)數(shù)控（ CNC）裝置 12 數(shù)控機(jī)床的組成 伺服單元、驅(qū)動裝置 12 數(shù)控機(jī)床的組成 進(jìn)給伺服驅(qū)動系統(tǒng)由伺服控制電路、功率放大電路和伺服電動機(jī)組成。伺服驅(qū)動的作用，是把來自數(shù)控裝置的位置控制移動指令轉(zhuǎn)變成機(jī)床工作部件的運(yùn)動，使工作臺按規(guī)定軌跡移動或精確定位，加工出符合圖樣要求的工件，即把數(shù)控裝置送來的微弱指令信號，放大成能驅(qū)動伺動電動機(jī)的大功率信號。 伺服單元、驅(qū)動裝置 12 數(shù)控機(jī)床的組成 常用的伺服電動機(jī)有 步進(jìn)電動機(jī) 、 直流伺服電動機(jī) 和 交流伺服電動機(jī) 。根據(jù)接收指令的不同，伺服驅(qū)動有脈沖式和模擬式，而模擬式伺服驅(qū)動方式按驅(qū)動電動機(jī)的電源種類，可分為直流伺服驅(qū)動和交流伺服驅(qū)動。步進(jìn)電動機(jī)采用脈沖驅(qū)動方式。 機(jī)床電氣控制 12 數(shù)控機(jī)床的組成 機(jī)床電氣控制包括兩個方面，可如圖所示箭頭所指的內(nèi)容。 PLC（可編程的邏輯控制器）用于完成與邏輯運(yùn)算有關(guān)順序動作的 I/O控制，而機(jī)床 I/O電路和裝置則是用來實(shí)現(xiàn) I/O控制的執(zhí)行部件，由繼電器、電磁閥、行程開關(guān)、接觸器等組成的邏輯電路； 測量裝置 12 數(shù)控機(jī)床的組成 分為位置和速度測量裝置。以實(shí)現(xiàn)進(jìn)給伺服系統(tǒng)的閉環(huán)控制。 作用是保證靈敏、準(zhǔn)確地跟蹤 CNC裝置指令： 進(jìn)給運(yùn)動指令：實(shí)現(xiàn)零件加工的 成形 運(yùn)動（速度和位置控制）。主軸運(yùn)動指令：實(shí)現(xiàn)零件加工的 切削 運(yùn)動（速度控制） 測量裝置 12 數(shù)控機(jī)床的組成 機(jī)床： 數(shù)控機(jī)床的主體，是實(shí)現(xiàn)制造加工的執(zhí)行部件。 組成： 由主運(yùn)動部件、進(jìn)給運(yùn)動部件（工作臺、拖板以及相應(yīng)的傳動機(jī)構(gòu)）、支承件（立柱、床身等）以及特殊裝置（刀具自動交換系統(tǒng)、工件自動交換系統(tǒng)）和輔助
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