数控机床主要由机床主体、伺服系统、数控装置和存储系统四部分组成。机床主体主要指机床的整体结构和执行部件,其运动和定位精度较普通机床高,对控制系统的响应时间短,另外还配有其他附属设施;伺服系统主要指数控系统的信号放大和控制部件,可以有效驱动执行部件进行精确运动,最终实现零件的自动加工;数控装置和存储系统主要进行数控程序的存储,修改和控制,数控装置可将程序读取转化为伺服系统能够识别的信号,对伺服系统进行驱动和控制,再由伺服系统控制机床中相关工作轴的运动。
1.机床主体
数控机床主体也称主机,包括机床的主运动部件、进给运动部件、执行部件,以及基立柱、工作台(刀架)、导轨和滑鞍等。数控机床与普通机床不同,它的主运动和各个坐标轴的进给运动都是由单独的伺服电动机驱动,所以它的传动链短、结构比较简单。为了保证数控机床的快速响应特性,在数控机床上还普遍采用精密滚珠丝杠副和直线滚动导轨副。目前先进的数控机床已采用直线电动机作为驱动部件,直线电动机具有结构简便、适应性强、更快的响应速度,以及更高的速度和加速度等特性,可达到80m/min的运动速度,大大提高了机床的动态特性,减少了非工作时间,提高了加工效率。在加工中心上还配有刀库和自动换刀装置,为适应各种加工任务,多功能的加工中心配有多达几十个的动力刀位以及几百把刀具。例如,德玛吉森精机机床有限公司生产的SPRINT65-3T多轴机床,具有多达36个动力刀位,专门研发的智能轮式刀库具有453个刀位,并且屑-屑的换刀时间仅2.5s;同时还有一些其他配套设施,如冷却、自动排屑、自动润滑、防护和对刀仪等,以利于充分发挥数控机床的功能。此外,为了保证数控机床的高精度、高效率和高自动化加工,数控机床的其他机械结构也产生了很大的变化。
2.伺服系统(www.daowen.com)
伺服系统由伺服驱动电动机和伺服驱动装置组成,是数控系统的执行部件,用来精确地进行某个过程的反馈控制系统。它的基本作用是接收数控装置发送的脉冲指令信号,按控制命令的要求对功率进行放大、变换与调控等处理,控制机床执行部件的进给速度、状态、方向和位移量,以完成零件的自动加工。在很多情况下,伺服系统专指被控制量,即系统的输出量,是机械位移或位移速度、加速度的反馈控制系统,其作用是使输出的机械位移或转角准确地跟踪输入的位移,其结构组成和其他形式的反馈控制系统没有原则上的区别。数控机床一般要求伺服系统具有快速响应性能、高的伺服精度以及高可靠性。
3.数控装置和存储系统
数控装置是控制机床运动的中枢系统,它的基本任务是接收程序介质带来的信息,按照规定的控制算法进行差补运算,把它们转换为伺服系统能够接收的指令信号,然后将结果由输出装置送到各坐标控制的伺服系统。存储系统用于记载机床加工零件的全部信息,如零件加工的工艺过程、工艺参数、位移数据及切削速度等。常用的存储介质有磁带、磁盘等。也有一些数控机床采用操作面板上的按钮和键盘将加工程序直接输入,或通过串行接口将计算机上编写的加工程序输入到数控系统。在计算机辅助设计与计算机辅助制造(CAD/CAM)集成系统中,加工程序可不需要任何载体而直接输入到数控系统中直接存储。
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