如图10.1 所示,数控机床主要由数控装置、伺服驱动系统、辅助装置和机床本体等组成。其工作过程是先对零件图进行工艺分析,编制数控加工工艺,确定工艺参数,按规定的代码功能编制数控程序,将程序存储在数控介质中或直接输入数控机床,由数控装置发出脉冲信号,通过伺服系统(如步进电机,交、直流伺服电机),经传动机构(如滚珠丝杠等),驱动机床运动部件,使机床按规定动作进行自动切削加工,最终制造出符合图纸要求的零件。
图10.1 数控机床的基本组成及工作过程
① 控制介质。它是人与机床进行沟通的媒介,又称为信息载体。常用的控制介质有穿孔带、穿插孔卡、磁带、磁盘等。控制介质上记载的信息要通过光电输入机、磁带录音机、磁盘驱动器等输入装置传送给数控装置。对于用微机控制的数控机床,也可用操作面板上的按钮和键盘直接输入加工程序,并在CRT 显示器上显示。除此之外,还可利用CAD/CAM软件在其他计算机上编程,然后通过计算机与数控系统通信,将程序和数据直接传送给数控装置。
② 数控装置。它是数控机床的中枢,由输入、输出、运算器、控制器、存储器等组成。其功能是接受输入的加工信息,经过数控装置的系统软件或逻辑电路进行译码、运算,不断发出各种指令控制机床伺服系统或其他执行元件。
③ 伺服驱动系统。它是数控系统的执行部分,将来自数控装置的运动指令转变成机床移动部件的运动,使运动部件按规定的轨迹移动或精确定位,加工出符合图样要求的工件。指令信息是以脉冲信息体现的。每个脉冲信号使机床移动部件的位移量称为脉冲当量,用δ 表示,常用脉冲当量有0.01 mm/p、0.005 mm/p、0.001 mm/p(p 为脉冲)。(www.daowen.com)
伺服系统主要由伺服控制电路、功率放大电路和伺服电机组成。常用伺服电机有步进电机、直流伺服电机和交流伺服电机。例如,工作台或刀架上的伺服电机通过传动机构驱动工作台或刀架进行纵向、横向进给运动。
④ 辅助控制装置。其作用是把计算机送来的辅助控制指令经机床接口电路转换成强电信号,用来控制主轴电机的启动、停止、主轴转速调整、冷却泵启停以及转位换刀等。
⑤ 反馈系统。其作用是将机床移动的实际位置和速度参数检测出来,转换成电信号,并反馈到计算数控装置中,使计算机能随时纠正所产生的误差。
⑥ 适应控制。在加工过程中,通过各种传感器测出加工过程中的温度、转矩、振动、摩擦、切削力等因素的变化并与最佳参数比较,若有误差及时补偿,以提高加工精度或生产率。
⑦ 机床主体。数控机床的主体与普通机床类似,但具有更好的抗震性、刚度、灵敏度,且热变形更小。
现代数控机床广泛采用高性能的主轴伺服驱动和进给伺服驱动装置,使数控机床的传动链缩短,从而简化机床机械系统的结构。
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