【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 又需要相當(dāng)高的精度，如采用全閉環(huán)控制，機(jī)床傳動(dòng)鏈和工作臺(tái)全置于控制環(huán)中，因素十分復(fù)雜，難以調(diào)試穩(wěn)定?，F(xiàn)在采用半閉環(huán)和閉環(huán)系統(tǒng)混合控制方式的數(shù)控機(jī)床越來(lái)越多。 數(shù)控機(jī)床的分類及性能指標(biāo) 數(shù)控機(jī)床的分類及性能指標(biāo) 圖 開(kāi)環(huán)伺服系統(tǒng) 數(shù)控機(jī)床的分類及性能指標(biāo) 圖 閉環(huán)伺服系統(tǒng) 數(shù)控機(jī)床的分類及性能指標(biāo) 圖 半閉環(huán)伺服系統(tǒng) 數(shù)控機(jī)床的分類及性能指標(biāo) ? 5) 按數(shù)控系統(tǒng)檔次分類 ? 按照數(shù)控裝置的功能水平可大致把數(shù)控機(jī)床分為低檔 (經(jīng)濟(jì)型 )數(shù)控機(jī)床 、中檔數(shù)控機(jī)床 和 高檔數(shù)控機(jī)床 。大體上可從分辨率、進(jìn)給速度、伺服系統(tǒng)、同時(shí)控制軸數(shù) (聯(lián)動(dòng)軸數(shù) )、通信功能、顯示功能、有無(wú) PLC及主CPU水平等幾方面加以區(qū)分，見(jiàn)表 。 ? 6) 按照可聯(lián)動(dòng) (同時(shí)控制 )軸數(shù)分類 ? 可分為 2軸控制、 、 3軸控制、 4軸控制、 5軸控制等等。 軸控制是指兩個(gè)軸是連續(xù)控制，第三軸是點(diǎn)位或直線控制。 3軸控制是三個(gè)坐標(biāo)軸 X、 Y、 Z都同時(shí)插補(bǔ)，是三維連續(xù)控制，如圖 。 5軸連續(xù)控制是一種很重要的加工形式，如圖 ，這時(shí) 3個(gè)坐標(biāo) X、Y、 Z與轉(zhuǎn)臺(tái)的回轉(zhuǎn)、刀具的擺動(dòng)同時(shí)聯(lián)動(dòng)。 數(shù)控機(jī)床的分類及性能指標(biāo) 數(shù)控機(jī)床的分類及性能指標(biāo) ? 2. 數(shù)控機(jī)床的主要性能指標(biāo) ? 1) 數(shù)控機(jī)床的精度指標(biāo) ? ① 定位精度：是指數(shù)控機(jī)床工作臺(tái)等移動(dòng)部件在確定的終點(diǎn)所達(dá)到的實(shí)際位置的精度。定位誤差：移動(dòng)部件實(shí)際位置與理想位置之間的誤差。定位誤差包括伺服系統(tǒng)、檢測(cè)系統(tǒng)、進(jìn)給系統(tǒng)等誤差。定位誤差直接影響零件加工的位置精度。 ? ② 重復(fù)定位精度：是指在同一臺(tái)數(shù)控機(jī)床上，應(yīng)用相同程序相同代碼加工一批零件，所得到的連續(xù)結(jié)果的一致程度。它是一項(xiàng)非常重要的性能指標(biāo)。 ? 2) 分辨度與脈沖當(dāng)量 ? 分辨度：是可以控制的最小位移增量，即數(shù)控裝置每發(fā)出一個(gè)脈沖信號(hào)，反映到機(jī)床移動(dòng)部件上的移動(dòng)量，一般稱為脈沖當(dāng)量。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。目前： ? 普通數(shù)控機(jī)床的脈沖當(dāng)量一般采用 ； ? 簡(jiǎn)易數(shù)控機(jī)床的脈沖當(dāng)量一般采用 ； ? 精密或超精密數(shù)控機(jī)床的脈沖當(dāng)量采用 。 ? 3) 數(shù)控機(jī)床的可控軸數(shù)與聯(lián)動(dòng)軸數(shù) ? 數(shù)控機(jī)床的可控軸數(shù)是指機(jī)床數(shù)控裝置能夠控制的坐標(biāo)數(shù)目。世界上最高級(jí)的數(shù)控裝置的可控軸數(shù)已達(dá)到 31軸，我國(guó)目前最高數(shù)控裝置的可控軸數(shù)為 9軸。 ? 數(shù)控機(jī)床的聯(lián)動(dòng)軸數(shù)是指機(jī)床數(shù)控裝置控制的坐標(biāo)軸同時(shí)達(dá)到空間某一點(diǎn)的坐標(biāo)數(shù)目。世界上最高級(jí)的數(shù)控裝置的聯(lián)動(dòng)軸數(shù)已達(dá)到 24軸，我國(guó)目前達(dá)到的可聯(lián)動(dòng)軸數(shù)為 9軸聯(lián)動(dòng)。 數(shù)控機(jī)床的分類及性能指標(biāo) 圖 三軸聯(lián)動(dòng)的數(shù)控機(jī)床 數(shù)控機(jī)床的分類及性能指標(biāo) 圖 五軸聯(lián)動(dòng)的數(shù)控機(jī)床 數(shù)控機(jī)床的典型機(jī)械結(jié)構(gòu) ? 數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng) ? 數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng) ? 數(shù)控機(jī)床的自動(dòng)換刀裝置 數(shù)控機(jī)床的典型機(jī)械結(jié)構(gòu) ? 數(shù)控機(jī)床是在傳統(tǒng)機(jī)床的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，大體結(jié)構(gòu)和傳統(tǒng)機(jī)床是一樣的，但為了適應(yīng)數(shù)字控制的需要以及數(shù)控機(jī)床的高速度、高精度等方面的要求，數(shù)控機(jī)床有其特殊的結(jié)構(gòu)。 數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng) ? 1. 數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)的特點(diǎn) ? (1) 主軸轉(zhuǎn)速高、調(diào)速范圍寬并實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速。這樣能使數(shù)控機(jī)床進(jìn)行大功率切削和高速切削，實(shí)現(xiàn)高效率加工。通常，數(shù)控機(jī)床比同類型普通機(jī)床主軸最高轉(zhuǎn)速高出兩倍 左右。 ? (2) 主軸部件具有較大的剛度和較高的精度。因?yàn)閿?shù)控機(jī)床的加工通常一次裝夾要完成全部或絕大部分切削加工，包括粗加工和精加工。同時(shí)，數(shù)控機(jī)床要能夠適應(yīng)為提高效率的強(qiáng)力切削。 ? (3) 良好的抗振性和熱穩(wěn)定性。主軸部件要有較高的固有頻率，較好的動(dòng)平衡，且要保持合適的配合間隙，并要進(jìn)行循環(huán)潤(rùn)滑。 ? (4) 為實(shí)現(xiàn)刀具的快速或自動(dòng)裝卸，數(shù)控機(jī)床主軸具有特有的刀具安裝結(jié)構(gòu)。主軸上設(shè)計(jì)有刀具自動(dòng)裝卸、主軸定向停止和主軸孔內(nèi)的切屑清除裝置。 數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng) ? 2. 數(shù)控機(jī)床主軸的傳動(dòng)方式 ? (1) 齒輪傳動(dòng)方式，如圖 (a)所示。大、中型數(shù)控機(jī)床多采用此方式。它通過(guò)幾對(duì)齒輪降速，確保低速時(shí)的扭矩，以滿足主軸輸出扭矩特性的要求。 ? 有一部分小型數(shù)控機(jī)床也采用這種傳動(dòng)方式，以獲得強(qiáng)力切削時(shí)所需要的扭矩。 ? (2) 帶傳動(dòng)方式，如圖 (b)所示。帶傳動(dòng)主要應(yīng)用在小型數(shù)控機(jī)床上，可克服齒輪傳動(dòng)時(shí)引起振動(dòng)和噪聲的缺點(diǎn)，它只能適用于低扭矩特性要求。 ? 數(shù)控機(jī)床上較多應(yīng)用的是多楔帶，如圖 ，又稱復(fù)合三角帶，它能夠滿足主傳動(dòng)要求的高速、大轉(zhuǎn)矩和不打滑的要求。多楔帶安裝時(shí)需較大的張緊力，使得主軸和電動(dòng)機(jī)承受較大的徑向負(fù)載，這是多楔帶的一大缺點(diǎn)。 數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng) 圖 數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)方式 數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng) 圖 5MS型號(hào)的多楔帶 數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng) ? 數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)承擔(dān)了數(shù)控機(jī)床各直線坐標(biāo)軸、回轉(zhuǎn)坐標(biāo)軸的定位和切削進(jìn)給，它的傳動(dòng)精度、靈敏度和穩(wěn)定性直接影響被加工件的最后輪廓精度和加工精度，因此，對(duì)數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及性能要求較高。 數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng) ? 1. 數(shù)控機(jī)床進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) ? (1)采用低摩擦阻力、耐磨性好，精度保持性好的塑料導(dǎo)軌、滾動(dòng)導(dǎo)軌、靜壓導(dǎo)軌。盡量實(shí)現(xiàn)高速進(jìn)給時(shí)不振動(dòng)、低速進(jìn)給時(shí)不爬行、能在重載下長(zhǎng)期連續(xù)工作，并有高的導(dǎo)向精度和足夠的剛度。 ? 液體靜壓導(dǎo)軌 (簡(jiǎn)稱靜壓導(dǎo)軌 )是機(jī)床上經(jīng)常使用的一種靜壓導(dǎo)軌。靜壓導(dǎo)軌通常在兩個(gè)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)軌面間通入壓力油，使運(yùn)動(dòng)件浮起。摩擦系數(shù)極小，功率消耗少。這種導(dǎo)軌不會(huì)磨損，因而導(dǎo)軌的精度保持性好，壽命長(zhǎng)。但是它的制造成本較高。目前靜壓導(dǎo)軌一般應(yīng)用在大型、重型數(shù)控機(jī)床上。 ? (2) 平穩(wěn)、無(wú)間隙的傳動(dòng)。廣泛應(yīng)用滾珠絲杠螺母副傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。各種機(jī)械部件首先保證它們的加工精度，其次采用合理的預(yù)緊來(lái)消除其傳動(dòng)間隙。 數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng) ? 2. 滾珠絲杠螺母副傳動(dòng)結(jié)構(gòu) ? (1) 滾珠絲杠螺母副的特點(diǎn) ? ① 摩擦損失小，傳動(dòng)效率高； ? ② 傳動(dòng)靈敏，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，低速時(shí)無(wú)爬行； ? ③ 使用壽命長(zhǎng)； ? ④ 軸向剛度高； ? ⑤ 具有傳動(dòng)的可逆性，不能實(shí)現(xiàn)自鎖； ? ⑥ 制造工藝復(fù)雜，成本高。 數(shù)控機(jī)床的自動(dòng)換刀裝置 ? 為完成對(duì)工件的多工序加工而設(shè)置的存儲(chǔ)及更換刀具的裝置稱為自動(dòng)換刀裝置 (Automatic Tool Changer， ATC)。自動(dòng)換刀裝置可幫助數(shù)控機(jī)床節(jié)省輔助時(shí)間，并滿足在一次安裝中完成多工序、多工步加工要求。 ? 數(shù)控機(jī)床對(duì)自動(dòng)換刀裝置的要求是：換刀迅速、時(shí)間短，重復(fù)定位精度高，刀具儲(chǔ)存量足夠，所占空間位置小，工作穩(wěn)定可靠。 數(shù)控機(jī)床的自動(dòng)換刀裝置 ? 1. 自動(dòng)換刀裝置的形式 ? 根據(jù)其組成結(jié)構(gòu)可分為：回轉(zhuǎn)刀架式、轉(zhuǎn)塔式和帶刀庫(kù)式。 ? (1) 回轉(zhuǎn)刀架自動(dòng)換刀裝置。其結(jié)構(gòu)類似普通車床上的回轉(zhuǎn)刀架，刀架可設(shè)計(jì)為四方形、六角形或其他形式，由數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出指令進(jìn)行回轉(zhuǎn)換刀?；剞D(zhuǎn)刀架在結(jié)構(gòu)上必須有良好的強(qiáng)度和剛性，以及合理的定位結(jié)構(gòu)，以保證回轉(zhuǎn)刀架在每一次轉(zhuǎn)位之后具有盡可能高的重復(fù)定位精度。 ? (2) 轉(zhuǎn)塔式自動(dòng)換刀裝置。各主軸頭預(yù)先裝好所需刀具，依次轉(zhuǎn)至加工位置，接通主運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)刀具旋轉(zhuǎn)。該方式的優(yōu)點(diǎn)是省去了自動(dòng)松夾、裝卸刀具、夾緊及刀具搬動(dòng)等一系列的復(fù)雜操作，縮短了換刀時(shí)間，提高了換刀可靠性，其缺點(diǎn)是主軸部件的剛性差，且主軸的數(shù)目不可能太多。 ? (3) 帶刀庫(kù)的自動(dòng)換刀裝置。將加工中所需刀具分別裝于標(biāo)準(zhǔn)刀柄，在機(jī)外進(jìn)行尺寸調(diào)整之后按一定方式放入刀庫(kù)，由刀具交換裝置完成刀庫(kù)和主軸之間的刀具交換。帶刀庫(kù)的自動(dòng)換刀裝置的數(shù)控機(jī)床主軸箱和轉(zhuǎn)塔主軸頭相比較，主軸部件有足夠剛度，因而能夠滿足各種精密加工的要求。 數(shù)控機(jī)床的自動(dòng)換刀裝置 ? 2. 刀具交換的方式 ? 刀具交換的方式通常分為兩種。 ? (1) 無(wú)機(jī)械手交換刀具方式：它是依靠刀庫(kù)與機(jī)床主