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數(shù)控機床

數(shù)控銑床的結(jié)構(gòu)和工作原理

來源:專注數(shù)控炮塔銑床2019-06-18 我要評論(0 )   

1、數(shù)控銑床的基本組成。數(shù)控銑床最基本的組成包括I/O裝置、數(shù)控裝置、伺服驅(qū)動裝置、測量反饋裝置、輔助裝置、機床本體共六部分

1、數(shù)控銑床的基本組成。數(shù)控銑床最基本的組成包括I/O裝置、數(shù)控裝置、伺服驅(qū)動裝置、測量反饋裝置、輔助裝置、機床本體共六部分。下面將對這六部分進行具體介紹。

(1)I/O裝置。I/O裝置是用于數(shù)控加工或運動控制程序、加工與控制數(shù)據(jù)、機床參數(shù)以及坐標軸位置、檢測開關(guān)的狀態(tài)等數(shù)據(jù)的輸入/輸出。鍵盤和顯示器是數(shù)控設(shè)備必備的、最基本的I/O裝置。作為數(shù)控系統(tǒng)的外圍設(shè)備,臺式計算機、便攜式計算機是目前常用的I/O裝置之一。


(2)數(shù)控裝置。數(shù)控裝置是數(shù)控系統(tǒng)的核心,它由I/O接口線路、控制器、運算器和存儲器等組成。數(shù)控裝置的作用是將輸入裝置輸入的數(shù)據(jù)通過內(nèi)部的邏輯電路或控制軟件進行編譯、運算和處理后,輸出各種信息和指令,用以控制機床的各部分進行規(guī)定的動作。

在這些控制信息和指令中,最基本的是經(jīng)插補運算后生成的坐標軸進給速度、進給方向和進給位移量等指令,并提供給伺服驅(qū)動裝置,經(jīng)驅(qū)動器放大后,最終控制坐標軸的位移。這些控制信息和指令直接決定了刀具或坐標軸的移動軌跡。


(3)伺服驅(qū)動裝置。伺服驅(qū)動裝置通常由伺服放大器(也稱驅(qū)動器、伺服單元)和執(zhí)行機構(gòu)等部分組成。在數(shù)控機床上,一般都采用交流伺服電動機作為執(zhí)行機構(gòu)。目前,在先進的高速加工機床上已經(jīng)開始使用直線電動機。另外,20世紀生產(chǎn)的數(shù)控機床中也有采用直流伺服電動機的簡易數(shù)控機床,也有用步進電動機作為執(zhí)行機構(gòu)的。伺服放大器它必須與驅(qū)動電動機配套使用。

(4)測量反饋裝置。測量反饋裝置是閉環(huán)(半閉環(huán))數(shù)控機床的檢測環(huán)節(jié),其作用是通過現(xiàn)代化的測量元件(如脈沖編碼器、旋轉(zhuǎn)變壓器、感應同步器、光柵、磁尺和激光測量儀等),將執(zhí)行元件或工作臺等的實際速度和位移檢測出來,反饋給伺服驅(qū)動裝置或數(shù)控裝置,補償進給速度或執(zhí)行機構(gòu)的運動誤差,以達到提高運動機構(gòu)精度的目的。測量裝置檢測信號反饋的位置,取決于數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式。伺服內(nèi)裝式脈沖編碼器、測速機以及直線光柵等都是較常用的檢測部件。


先進的伺服驅(qū)動裝置采用了數(shù)字式伺服驅(qū)動技術(shù)(簡稱數(shù)字伺服),伺服驅(qū)動裝置和數(shù)控裝置之間采用了總線連接的,反饋信號在大多數(shù)場合都是與伺服驅(qū)動裝置進行連接的,并通過總線傳送到數(shù)控裝置。只有在少數(shù)場合或采用模擬量控制的伺服驅(qū)動裝置(簡稱模擬伺服)時,反饋裝置才需要直接和數(shù)控裝置進行連接。


(5)輔助控制機構(gòu)。輔助控制機構(gòu)是指介于數(shù)控裝置與機床機械部件、液壓部件之間的控制部件。其主要作用是接收數(shù)控裝置輸出的主軸轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向和啟停指令,刀具選擇交換指令,冷卻、潤滑裝置的啟停指令,工件和機床部件的松開、夾緊指令,工作臺轉(zhuǎn)位等輔助指令信號,以及機床上檢測開關(guān)的狀態(tài)等信號,經(jīng)必要的編譯、邏輯判斷、功率放大后直接驅(qū)動相應的執(zhí)行元件,帶動機床機械部件、液壓氣動等輔助裝置完成指令規(guī)定的動作。它通常由PLC和強電控制回路構(gòu)成,PLC在結(jié)構(gòu)上可以與CNC—體化(內(nèi)置式PLC),也可以相對獨立(外置式PLC)。


(6)機床本體。機床本體就是數(shù)控機床的機械結(jié)構(gòu)件,它由主傳動系統(tǒng)、進給傳動系統(tǒng)、床身、工作臺,以及輔助運動裝置、液壓/氣動系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、冷卻裝置、排屑、防護系統(tǒng)等部分組成。為了滿足數(shù)控技術(shù)的要求,充分發(fā)揮機床性能,數(shù)控機床與普通機床相比,機床本體在總體布局、外觀造型、傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、刀具系統(tǒng)以及操作性能方面已發(fā)生了很大的變化。

2、數(shù)控銑床工作原理。在傳統(tǒng)的金屬切削機床上,操作者在加工零件時,根據(jù)圖樣的要求,需要不斷地改變刀具的運動軌跡和運動速度等參數(shù),使刀具對工件進行切削加工,最終加工出合格零件。


數(shù)控銑床的加工實際上應用了“微分”原理,其工作原理與過程簡述如下。

1)數(shù)控裝置根據(jù)加工程序要求的刀具軌跡,將軌跡按機床對應的坐標軸,以最小移動量(脈沖當量)為單位進行微分,并計算出各坐標需要移動的脈沖數(shù)。

2)通過數(shù)控裝置的“插補”軟件或“插補”運算器,將要求的軌跡用以“最小移動量”為單位的等效折線進行擬合,并找出最接近理論軌跡的擬合折線。


3)數(shù)控裝置根據(jù)擬合折線的軌跡,給相應的坐標軸連續(xù)不斷地分配進給脈沖,并通過伺服驅(qū)動使機床坐標軸按分配的脈沖運動。

由上可得出以下結(jié)論:

1)只要數(shù)控機床的最小移動量(脈沖當量)足夠小,所用的擬合折線就可以等效代替理論曲線。


2)只要改變坐標軸的脈沖分配方式,就可以改變擬合折線的形狀,從而達到改變加工軌跡的目的。

3)只要改變分配脈沖的頻率,就可改變坐標軸(刀具)的運動速度。

這樣就實現(xiàn)了數(shù)控機床控制刀具移動軌跡的根本目的。


根據(jù)給定的數(shù)學函數(shù),在理想軌跡(輪廓)的已知點之間通過數(shù)據(jù)點的密化,計算并確定中間點的方法稱為插補;能同時參與插補的坐標軸數(shù)稱為聯(lián)動軸數(shù)。顯然,數(shù)控機床的聯(lián)動軸數(shù)越多,機床加工輪廓的性能就越強。因此,聯(lián)動軸數(shù)量是衡量數(shù)控機床性能的重要技術(shù)指標。

 

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數(shù)控機床工作結(jié)構(gòu)
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