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1.?dāng)?shù)控機(jī)床的組成數(shù)控機(jī)床一般由輸入輸出設(shè)備、數(shù)控裝置( CNC)、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)量裝置組成。
(1)數(shù)控機(jī)床廠輸入和輸出裝置。是機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)和操作人員進(jìn)行信息交流、實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話的交互設(shè)備。
輸入裝置的作用是將程序載體上的數(shù)控代碼變成相應(yīng)的電脈沖信號(hào),傳進(jìn)并存人數(shù)控裝置內(nèi)。目前,數(shù)控機(jī)床的輸入裝置有鍵盤、磁盤驅(qū)動(dòng)器、光電閱讀機(jī)等,其相應(yīng)的程序載體為磁盤、穿孔紙帶。輸出裝置是顯示器,有CRT顯示器或彩色液晶顯示器兩種。輸出裝置的作用是:數(shù)控系統(tǒng)通過顯示器為操作人員提供必要的信息。顯示的信息可以是正在編輯的程序、坐標(biāo)值以及報(bào)警信號(hào)等。
(2)數(shù)控裝置(CNC裝置)。是計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)的核心,是由硬件和軟件兩部分組成的。它接收的是輸入裝置進(jìn)來的脈沖信號(hào),信號(hào)經(jīng)過數(shù)控裝置的系統(tǒng)軟件或邏輯電路的編譯、運(yùn)算和邏輯處理后,輸出各種信號(hào)和指令,控制機(jī)床的各個(gè)部分,使其進(jìn)行規(guī)定的、有序的動(dòng)作。這些控制信號(hào)中基本的信號(hào)是各坐標(biāo)軸(即作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的各執(zhí)行部件)的進(jìn)給速度、進(jìn)給方向和位移量指令(送到伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行部件作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)),還有主軸的變速、換向和啟停信號(hào),選擇和交換刀具的刀具指令信號(hào),控制冷卻液、潤(rùn)滑油啟停,控制工件和機(jī)床部件松開、夾緊,控制分度工作臺(tái)轉(zhuǎn)位的輔助指令信號(hào)等。
數(shù)控裝置主要包括微處理器( CPU)、存儲(chǔ)器、局部總線、外圍邏輯電路以及與CNC系統(tǒng)其他組成部分聯(lián)系的接口等。
(3)可編程邏輯控制器(PLC)。數(shù)控機(jī)床通過CNC和PLC共同完成控制功能,其中,CNC主要完成與數(shù)字運(yùn)算和管理等有關(guān)的功能,如零件程序的編輯、插補(bǔ)運(yùn)算、譯碼、刀具運(yùn)動(dòng)的位置伺服控制等。而PLC主要完成與邏輯運(yùn)算有關(guān)的一些動(dòng)作,它接收CNC的控制代碼M(輔助功能)、S(主軸轉(zhuǎn)速)、T(選刀、換刀)等開關(guān)量動(dòng)作信息,對(duì)開關(guān)量動(dòng)作信息進(jìn)行譯碼,轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的控制信號(hào),控制輔助裝置完成機(jī)床相應(yīng)的開關(guān)動(dòng)作,如工件的裝夾、刀具的更換、冷卻液的開關(guān)等一些輔助動(dòng)作。它還接收機(jī)床操作面板的指令,一方面直接控制機(jī)床的動(dòng)作(如手動(dòng)操作機(jī)床),另一方面將一部分指令送往數(shù)控裝置,用于加工過程的控制。
在FANUC系統(tǒng)中,專門用于控制機(jī)床的PLC記作PMC,稱為可編程機(jī)床控制器。
?。ā彼欧卧K欧卧邮諄碜詳?shù)控裝置的速度和位移指令。這些指令經(jīng)伺服單元變換和放大后,通過驅(qū)動(dòng)裝置轉(zhuǎn)變成機(jī)床進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的速度、方向和位移。因此,伺服單元是數(shù)控裝置與機(jī)床本體的聯(lián)系環(huán)節(jié),它把來自數(shù)控裝置的微弱指令信號(hào)放大成控制驅(qū)動(dòng)裝置的大功率信號(hào)。伺服單元分為主軸單元和進(jìn)給單元等,伺服單元就其系統(tǒng)而言又有開環(huán)泵統(tǒng)、半閉環(huán)系統(tǒng)和閉環(huán)系統(tǒng)之分。
(5)驅(qū)動(dòng)裝置。驅(qū)動(dòng)裝置把經(jīng)過伺服單元放大的指令信號(hào)變?yōu)闄C(jī)械運(yùn)動(dòng),通過機(jī)械連接部件驅(qū)動(dòng)機(jī)床工作臺(tái),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),加工出形狀、尺寸與精度符合要求的零件。目前常用的驅(qū)動(dòng)裝置有直流伺服電機(jī)和交流伺服電機(jī),交流伺服電機(jī)正逐漸取代直流伺服電機(jī)。
伺服單元和驅(qū)動(dòng)裝置合稱為伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),它是機(jī)床工作的動(dòng)力裝置,計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置的指令要靠伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)付諸實(shí)施,伺服驅(qū)動(dòng)裝置包括主軸驅(qū)動(dòng)單元(主要控制主軸的速度)、進(jìn)給驅(qū)動(dòng)單元(主要控制進(jìn)給系統(tǒng)的速度和位置)。伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床的重要組成部分。從某種意義上說,數(shù)控機(jī)床的功能主要取決于數(shù)控裝置,而數(shù)控機(jī)床的性能主要取決于伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。
(6)機(jī)床本體。即數(shù)控機(jī)床的機(jī)械部件,包括主運(yùn)動(dòng)部件、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)執(zhí)行部件(工作臺(tái)、拖板及其傳動(dòng)部件)和支承部件(床身、立柱等),還包括具有冷卻、潤(rùn)滑、轉(zhuǎn)位和夾緊等功能的輔助裝置。加工中心類的數(shù)控機(jī)床還有存放刀具的刀庫(kù)、交換刀具的機(jī)械手等部件,數(shù)控機(jī)床機(jī)械部件的組成與普通機(jī)床相似。由于數(shù)控機(jī)床高速度、高精度、大切削用量和連續(xù)加工的要求,其機(jī)械部件在精度、剛度、抗振性等肯面要求更高。
此外,為保證數(shù)控機(jī)床功能的充分發(fā)揮,還有一些輔助系統(tǒng),如冷卻系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)、液壓(或氣動(dòng))系統(tǒng)、排屑系統(tǒng)、防護(hù)系統(tǒng)等
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