數(shù)控機(jī)床的組成部分及詳解
數(shù)控機(jī)床通常由信息載體、輸入輸出裝置、數(shù)控系統(tǒng)、強(qiáng)電控制裝置、伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、位置反饋裝置、機(jī)床等部分組成，其基本結(jié)構(gòu)框圖如圖1-l所示。
1．信息載體
數(shù)控機(jī)床按照給定的零件加工程序運(yùn)行，在零件加工程序中記錄了加工該零件所必需的各種信息，包括零件加工的幾何信息、工藝參數(shù)（進(jìn)給量、主軸轉(zhuǎn)速等）和輔助運(yùn)動(dòng)等。將零件加工程序用一定的格式和代碼存儲(chǔ)在信息載體上，通過輸入裝置將信息輸入到數(shù)控系統(tǒng)中。常用的信息載體有穿孔帶、磁帶和磁盤等。數(shù)控機(jī)床也可以采用操作面板上的按鈕和鍵盤將加工信息直接輸入，或通過串行口將在計(jì)算機(jī)上編寫的加工程序輸入到數(shù)控系統(tǒng)。
高級(jí)的數(shù)控系統(tǒng)還可能包括一套自動(dòng)編程機(jī)或CAD／CAM系統(tǒng)。
2．輸入輸出裝置
輸入裝置的作用是將信息載體中的數(shù)控加工信息讀入數(shù)控系統(tǒng)的內(nèi)存儲(chǔ)器。根據(jù)信息載體的不同，對應(yīng)有不同的輸入裝置。早期使用光電閱讀機(jī)對穿孔帶進(jìn)行閱讀，以后大量使用磁帶機(jī)和軟盤驅(qū)動(dòng)器。采用MDI方式，利用數(shù)控裝置控制面板上的輸入鍵直接將零件加工程序輸入數(shù)控系統(tǒng)的內(nèi)存儲(chǔ)器。采用直接通信方式將CAD／CAM系統(tǒng)生成的數(shù)控加工程序輸入數(shù)控系統(tǒng)，或利用DNC系統(tǒng)輸入接口遠(yuǎn)程輸入數(shù)控加工程序。
輸出裝置的作用是為操作人員提供必要的信息，如程序代碼、切削用量、刀具位置、各種故障信息和操作提示等。常用的輸出裝置有顯示器和打印機(jī)等，可對輸出信息進(jìn)行顯示或打印。高檔數(shù)控系統(tǒng)還可以用圖形方式直觀地顯示輸出信息。
3．?dāng)?shù)控系統(tǒng)
數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床實(shí)現(xiàn)自動(dòng)加工的核心，由硬件和軟件組成?，F(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)普遍采用通用計(jì)算機(jī)作為其主要硬件部分，包括CPU、存儲(chǔ)器、系統(tǒng)總線和輸入輸出接口等。軟件部分主要是主控制系統(tǒng)軟件，其控制方式為數(shù)據(jù)運(yùn)算處理控制（機(jī)床運(yùn)動(dòng)行程量控制）和時(shí)序邏輯控制（機(jī)床運(yùn)動(dòng)開關(guān)量控制）兩大類，主控制器內(nèi)的插補(bǔ)運(yùn)算模塊根據(jù)讀入的零件加工程序，通過譯碼、編譯等信息處理后，進(jìn)行相應(yīng)的軌跡插補(bǔ)運(yùn)算，并通過與各坐標(biāo)伺服系統(tǒng)位置、速度反饋信號(hào)比較，從而控制機(jī)床各個(gè)坐標(biāo)軸的移動(dòng)。而時(shí)序邏輯控制主要由可編程控制器PLC完成，它根據(jù)機(jī)床加工過程中的各個(gè)動(dòng)作要求進(jìn)行協(xié)調(diào)，按各檢測信號(hào)進(jìn)行邏輯判斷，從而控制機(jī)床有條不紊地按序工作。
4．強(qiáng)電控制裝置
強(qiáng)電控制裝置的主要功能是接收可編程控制器PLC輸出的主軸變速、換向、啟動(dòng)或停止，刀具選擇和更換，分度工作臺(tái)的轉(zhuǎn)位和鎖緊，工件夾緊或松夾，切削液的開啟或關(guān)閉等輔助操作信號(hào)，經(jīng)功率放大直接驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的執(zhí)行元件，完成數(shù)控加工自動(dòng)操作。
5．伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)
伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是數(shù)控系統(tǒng)與機(jī)床之間的電傳動(dòng)聯(lián)系環(huán)節(jié)。它接收來自數(shù)控系統(tǒng)的位置控制信息，將其轉(zhuǎn)換成相應(yīng)坐標(biāo)軸的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和精確定位運(yùn)動(dòng)，是數(shù)控機(jī)床最后的控制環(huán)節(jié)，因此，其伺服精度和動(dòng)態(tài)響應(yīng)物性將直接影響數(shù)控機(jī)床的生產(chǎn)率、加工精度和表面加工質(zhì)量。伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括主軸伺服和進(jìn)給伺服兩個(gè)單元。主軸伺服單元接收來自PLC的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速指令，經(jīng)過功率放大后驅(qū)動(dòng)主軸電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。進(jìn)給伺服單元在每個(gè)插補(bǔ)周期內(nèi)接收數(shù)控系統(tǒng)的位移指令，經(jīng)過功率放大后驅(qū)動(dòng)進(jìn)給電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)完成速度控制和反饋控制功能。伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的執(zhí)行器件有功率步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、直流伺服電動(dòng)機(jī)和交流伺服電動(dòng)機(jī)。
6．位置反饋裝置
位置反饋裝置通過傳感器榆測伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)角位移或數(shù)控機(jī)床工作臺(tái)的直線位移，并轉(zhuǎn)換成信號(hào)傳送到數(shù)控系統(tǒng)中，與指令位置進(jìn)行比較后，由數(shù)控系統(tǒng)向伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)發(fā)出指令，糾正所產(chǎn)生的誤差。
7．機(jī)床
機(jī)床指的是數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)。為了適應(yīng)數(shù)控加工的特點(diǎn)，數(shù)控機(jī)床在整體布局、外觀造型、主傳動(dòng)系統(tǒng)、進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)、刀具系統(tǒng)及操作機(jī)構(gòu)等方面都與普通機(jī)床有著很大的變化，其主要特點(diǎn)有：
?、俨捎酶咝Ц咝阅軅鲃?dòng)部件，如滾動(dòng)絲杠副、直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副等，其傳動(dòng)鏈短，結(jié)構(gòu)簡單、傳動(dòng)精度高；
?、跈C(jī)床精度、靜剛度、動(dòng)剛度、熱剛度高，能滿足大余量切削和精密加工切削；
?、塾型晟频牡毒咦詣?dòng)交換和管理系統(tǒng)。工件一次裝夾后能完成多道加工工序；
④具有傳動(dòng)副傳動(dòng)間隙消除措施，保證了傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)精度和動(dòng)態(tài)性能；
⑤采用移門結(jié)構(gòu)的全封閉外罩殼，保證了加工操作的安全性。
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