數控技術及數控機床

禮拜三 - 20/02/2019 14:43

數控技術及數控機床

數控技術即數字控制技術,廣義地講凡是利用數字信號控制執行機構完成某種功能的技術,都可以稱為數控技術,它是自動化的基本途徑。由於數字控制信號都是由計算機發出的,所以數控技術又叫計算機數控技術,英文簡稱CNC(Computer Numerical Control),而作為一個專業所講的數控技術實際上是指的狹義的數控加工技術。
本專業涉及的基本設備是數控車床、數控銑床、加工中心、電火花、線切割等等。
 
在機械製造行業中機床是一種主要的生產設備,傳統的機床與數控機床相比,以車床為例,最為明顯的區別在於,
傳統的機床主軸的運動是經過掛輪箱、進給箱、溜板箱傳到刀架,實現刀具的縱向和橫向進給運動,
而數控車床沒有傳統的進給箱和交換齒輪架,它是直接採用伺服電機經滾珠絲槓傳到滑板和刀架,
實現Z向(縱向)X向(橫向)進給運動,因此數控從結構上大大簡化,不僅如此,
由於數控機床採用了計算機數字控制技術,在操作方面、性能方面都給製造業帶來了革命性的變革。
 
數控加工技術首先是程序編制過程
 
1、研究圖紙:明確所要加工的工件的各項具體要求。
 
2、制定加工方案:在數控機床上加工工件時,首先要根據零件圖紙製定出加工方案。
 
3、把加工方案變成數控裝置能夠接收的數字信息代碼,並按一定格式編寫成程序。
 
數控機床的構成和工作原理簡述如下:
 
數控機床主要由數控裝置、伺服驅動裝置、機床主機和數控機床的輔助裝置四部分組成。
而數控裝置又由輸入裝置、控制器、運算器和輸出裝置組成,下面結合其工作原理簡述各部分的工作過程。
 
一、數控裝置
 
運算處理過程是由數控機床的數控裝置完成的。
用鍵盤或連接計算機直接將指令或設定參數輸入數控裝置,數控裝置對信號代碼進行譯碼、寄存,
經處理和運算,把結果以數字信號的形式分配給機床各坐標的伺服機構。
 
由此可見,數控裝置是數控機床的核心。
 
現代數控裝置均採用CNC形式,英文為Computer Numerical Control,即計算機數字控制。
這種CNC裝置一般使用多個微處理器,以程序化的軟件形式實現數控功能,因此又稱軟件數控。
CNC系統是一個位置控制系統,它根據輸入數據插補出理想的運動軌跡,然後輸出到執行部件,從而加工出所需的零件。
 
數控裝置主要有輸入裝置、運算控制器、輸出裝置三個基本部分構成。
 
1、輸入裝置
 
將數控指令輸入給數控裝置,有以下幾種方式:
 
(1)紙帶輸入方式,用紙帶光電閱讀機讀入零件程序,直接控制機床運動,也可以將紙帶內容讀入寄存器,
用寄存器中儲存的零件程序控制機床運動。此方式目前很少寸用。
 
(2)手動輸入方式,利用操作面板上的鍵盤輸入加工指令。
 
(3)DNC方式,即直接數控方式,把零件程序保存在計算機中,CNC系統一邊加工一邊接收來自上級計算機的後續程序段。
此方式多用於採用CAD/CAM軟件設計的複雜共建並直接生成零件程序的情況。
 
2、控制器和運算器
 
控制器根據指令控制運算器和輸出裝置來實現對機床的各種操作
(如工作台沿某一坐標軸運動、主軸變速、和冷卻液的開關)以及控制整機的工作循環。
 
運算器接收輸入裝置的指令,將輸入裝置送來的數據進行某種運算,並不斷地向輸出裝置送出運算結果,
使伺服系統執行所要求的運動。因此運算器是按照控制器的指令信號,對輸入裝置的輸入數據進行運算,
並按控制器的控制信號向輸出裝置發出進給脈衝。而控制器則是按信息代碼去控制運算器、
輸入裝置、輸出裝置,使機床按規定的要求進行工作。
 
3、輸出裝置
 
輸出裝置與伺服機構相聯。它根據控制器的命令接收運算器的輸出脈衝,並把它送到各坐標的伺服控制系統,
經過功率放大,驅動伺服系統。
 
二、伺服驅動裝置
 
伺服驅動裝置是數控裝置和機床的勾通環節,數數控機床執行結構的驅動部件,也是數控機床與傳統機床的主要區別之一。
伺服驅動裝置的作用是把來自數控裝置發出的脈衝信號,經過功率放大、整形後,轉換成機床執行部件的直線位移和角位移運動。
 
伺服驅動裝置包括驅動裝置和執行結構兩大部分。驅動由主軸驅動單元、進給驅動單位和主軸伺服電機、進給伺服電機組成。
步進電機、直流伺服電機 和交流伺服電機是常用的伺服元件。執行機構由相應的驅動裝置來驅動。
 
由數控裝置發出的指令信號分別通過主軸驅動單元和進給驅動單元對數控機床的
主軸系統的旋轉運動和進給系統中坐標軸的進給運動進行控制。
 
三、機床主機
 
機床主機是數控機床的主體。包括床身、底座、立柱、橫梁、滑座、工作台、主軸箱、進給刀架、
刀架、及自動換刀裝置等機械部件。它是數控機床自動完成各種切削加工的機械部分。
 
四、數控機床的輔助裝置
 
輔助裝置作為數控機床的配套部件,是保證充分發揮數控機床功能所必需的配備裝置。
常用的輔助裝置包括氣動、液壓裝置,排屑裝置,冷卻、潤滑裝置,迴轉工作台和數控分度頭,防護、照明裝置等。
 
氣動和液壓裝置是應用氣動和液壓系統,使機床自動換刀所需的動作,實現運動部件的製動和滑移齒輪的變速移動,
完成工作台的自動加緊和鬆開,工件、刀具定位表面的自動吹屑等輔助功能。
 
排屑裝置的作用是將切屑從加工區排出,迅速有效地排除切屑是保證數控機床高效率地自動進行加工的必要措施。
 
迴轉工作台和分度頭能按照數控裝置發出的指令信號作連續的迴轉進給運動或迴轉分度運動,是加工中心、
數控銑床中常用的輔助裝置。
從以上所述可以看出,學習數控技術個前提是必需掌握機械製圖、機械零件、
機械原理、金屬工藝及鉗工等基礎知識,否則學習數控加工就無從談起。

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