數(shù)控機床的基本組成

數(shù)控機床的基本組成數(shù)控技術是用數(shù)字化信息進行控制的自動控制技術；采用數(shù)控技術控制的機床，或者說裝備了主控系統(tǒng)的機床，稱為數(shù)控機床。數(shù)控技術是機電一體化的典型產(chǎn)品，現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)又稱為計算機數(shù)字控制系統(tǒng)。電氣控制技術對現(xiàn)代機床的發(fā)展有著非常重要的作用，從廣義上說，現(xiàn)代機床電氣控制技術的重要標志是自動調(diào)節(jié)技術、電子技術、檢測技術計算機技術、綜合控制技術應用于機床中。盡管現(xiàn)代機床的種類、功能和加工范圍有所不同，但它們都離不開電氣控制設備，離不開電氣控制技術。電氣控制裝置的配備情況是現(xiàn)代機床自動化水平的重要標志。痣軸助押制機構(gòu)進給rt-^痣軸助押制機構(gòu)進給rt-^磯構(gòu)機匕運勸機構(gòu)按照零件加工的技術要求和工藝要求，編寫零件的加工程序，然后將加工程序輸入到數(shù)控裝置，通過數(shù)控裝置控制機床的主軸運動、進給運動、更換刀具，以及工件的夾緊與松開，冷卻、潤滑泵的開與關，使刀具、工件和其它輔助裝置嚴格按照加工程序規(guī)定的順序、軌跡和參數(shù)進行工作，從而加工出符合圖紙要求的零件。1．操作面板它是操作人員與數(shù)控裝置進行信息交流的工具、數(shù)控機床特有的部件。組成：按鈕站、狀態(tài)燈、按鍵陣列（功能與計算機鍵盤一樣）和顯示器。操作人員可以通過鍵盤和顯示器，實現(xiàn)系統(tǒng)管理，對數(shù)控程序及有關數(shù)據(jù)進行輸入、存儲和編輯修改。在加工中，屏幕可以動態(tài)地顯示系統(tǒng)狀態(tài)和故障診斷報苦等。此外，數(shù)控程序及數(shù)據(jù)還可以通過磁盤或通訊接口輸入。機床操作面板主要用于手動方式下對機床的操作，以及自動方式下對機床的操作或干預。其上有各種按鈕與選擇開關，用于機床及輔助裝置的啟停、加工方式選擇、速度倍率選擇等；還有數(shù)碼管及信號顯示等。輸入輸出設備輸入輸出設備是CNC(ComputerNumericelConntrol)系統(tǒng)與外部設備進行交互的裝置。交互的信息通常是零件加工程序。即將編制好的記錄在控制介質(zhì)上的零件加工程序通過輸出設備存放或記錄在相應的控制介質(zhì)上。3.CNC裝置(CNC單元)CNC系統(tǒng)由數(shù)控程序、輸入裝置、輸出裝置、計算機數(shù)控裝置(CNC裝置)、可編程邏輯控制器(PLC)、主軸驅(qū)動裝置和進給(伺服)驅(qū)動裝置(包括檢測裝置)等組成，如圖2-1所示。圖2-1CNC系統(tǒng)的組成圖CNC系統(tǒng)的核心是CNC裝置。由于使用了計算機，系統(tǒng)具有了軟件功能，又用PLC代替了傳統(tǒng)的機床電器邏輯控制裝置，使系統(tǒng)更小巧，其靈活性、通用性、可靠性更好，易于實現(xiàn)復雜的數(shù)控功能，使用、維護也方便，并具有與上位機連接及進行遠程通信的功能。伺服單元、驅(qū)動裝置和測量裝置伺服單元和驅(qū)動裝置包括：(1)主軸伺服驅(qū)動裝置和主軸電機；(2)進給伺服驅(qū)動裝置和進給電機。測量裝置包括：位置和速度測量裝置，可以實現(xiàn)進給伺服系統(tǒng)的閉環(huán)控制。PLC、機床I/O電路和裝置(1)PLC(ProgrammableLogicController)用于完成與邏輯運算有關順序動作的I/O控制，它由硬件和軟件組成。(2)機床I/O電路和裝置實現(xiàn)I/O控制的執(zhí)行部件(由繼電器、電磁閥、行程開關、接觸器等組成的邏輯電路)。它們的功能：(1)接受CNC的M、S、T指令，對其進行譯碼并轉(zhuǎn)換成對應的控制信號，控制輔助裝置完成機床相應的開關動作。(2)接受面板和機床測的I/O信號，送給CNC裝置，經(jīng)處理后，輸出指令控制CNC系統(tǒng)的工作狀態(tài)和機床的動作。6.機床的主機數(shù)控機床的主機，是實現(xiàn)制造加工的執(zhí)行部件。組成：主傳動系統(tǒng)、坐標進給系統(tǒng)、工作臺、換刀裝置/刀架、液壓系統(tǒng)、氣動系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、冷卻液系統(tǒng)等(1)主傳動系統(tǒng)數(shù)控機床的主傳動方式有以下三種。1．在大中型數(shù)控機床上經(jīng)常采用變速齒輪的傳動方式，這樣可以加大主軸的輸出扭矩，以滿足主軸低速旋轉(zhuǎn)時對大輸出扭矩特性的要求。在小型的數(shù)控機床和部分數(shù)控機床上采用同步齒輪帶作為主傳動，這種傳動可以減少主傳動的振動和噪聲。這些年來，在許多數(shù)控機床上大量使用電主軸，即數(shù)控機床的主軸直接與交流調(diào)速電機的轉(zhuǎn)子剛性連接，使主軸與電機成為一個整體。(2).控制進給系統(tǒng)：數(shù)控機床閉環(huán)控制的進給系統(tǒng)通常由位置比較放大單元、驅(qū)動單元、機械裝置及位置檢測元件(目前大多采用光柵尺)等幾部分組成。(3.)工作臺：對于數(shù)控機床來說，是必不可少的重要部件。工作臺可以是固定在某一個加工區(qū)間的位置上，由直線坐標的伺服電機驅(qū)動進行直線運動；也可以是在這個加工區(qū)間的位置上作回轉(zhuǎn)運動，自身成為一個旋轉(zhuǎn)坐標，以滿足加工的需要?；剞D(zhuǎn)工作臺的傳動元件一般是由齒輪或同步形帶、蝸桿渦輪副、齒輪盤等。(4).換刀裝置和刀塔換刀裝置：一般由機械手、刀庫、主軸定向和主軸拉刀機構(gòu)組成。(5)氣動系統(tǒng)數(shù)控機床的氣動系統(tǒng)常用來控制機械手的動作、刀庫的動作、交換工作臺的動作；完成主軸卡盤的夾緊、尾頂尖的動作等。（6）潤滑系統(tǒng)潤滑系統(tǒng)分為中心潤滑系統(tǒng)和齒輪箱潤滑兩部分。中心潤滑系統(tǒng)是由計算機通過輔助裝置進行控制的，主要對主軸軸承、各坐標軸承、導軌、滾珠絲杠螺母副、機械手、刀庫、以及所有滑動、滾動面等部位潤滑。（7）冷卻液系統(tǒng)冷卻液系統(tǒng)是由計算機通過輔助控制裝置進行控制的，主要是在切削時對刀具和工件進行冷卻。同時，冷卻液還可以由高壓系統(tǒng)經(jīng)過主軸中心，再經(jīng)刀柄的中心、刀具的中心對深孔加工進行有效的冷卻。3.輔助功能與PLC2.機床外部開關量信號控一、數(shù)控機床中PLC實現(xiàn)的功能1．M、S、T功能M、S、T功能可以由數(shù)控加工程序來指定，也可以在機床的操作面板上進行控制。PLC根據(jù)不同的M功能，可控制主軸的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和停止，主軸準停，冷卻液的開、關，卡盤的夾緊、松開及換刀機械手的取刀、歸刀等動作。S功能在PLC中可以容易地用四位代碼直接指定轉(zhuǎn)速。CNC送出S代碼值到PLC,PLC將十進制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進制數(shù)后送到D／A轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換成相對應的輸出電壓，作為轉(zhuǎn)速指令來控制主軸的轉(zhuǎn)速。數(shù)控機床通過PLC可管理刀庫，進行刀具的自動交換。處理的信息包括刀庫選刀方式、刀具累計使用次數(shù)、刀具剩余壽命和刀具刃磨次數(shù)等。機床外部開關量信號控制功能機床的開關量有各類控制開關、行程開關、接近開關、壓力開關和溫控開關等，將各開關量信號送入PLC，經(jīng)邏輯運算后，輸出給控制對象。輸出信號控制功能PLC輸出的信號經(jīng)強電柜中的繼電器、接觸器，通過機床側(cè)的液壓或氣動電磁閥，對刀庫、機械手和回轉(zhuǎn)工作臺等裝置進行控制，另外還對冷卻泵電動機、潤滑泵電動機及電磁制動器等進行控制。伺服控制功能通過驅(qū)動裝置，驅(qū)動主軸電動機、伺服進給電動機和刀庫電動機等。報警處理功能PLC收集強電柜、機床側(cè)和伺服驅(qū)動裝置的故障信號，將報警標志區(qū)中的相應報警標志位置位，數(shù)控系統(tǒng)便發(fā)出報警信號或顯示報警文本以方便故障診斷。6．其它介質(zhì)輸入裝置互聯(lián)控制有些數(shù)控機床用計算機軟盤讀入數(shù)控加工程序，通過控制軟盤驅(qū)動裝置，實現(xiàn)與數(shù)控系統(tǒng)進行零件程序、機床參數(shù)和刀具補償?shù)葦?shù)據(jù)的傳輸。二、數(shù)控機床的可編程控制器數(shù)控機床中PLC實現(xiàn)的功能1．M、S、T功能M、S、T功能可以由數(shù)控加工程序來指定，也可以在機床的操作面板上進行控制。PLC根據(jù)不同的M功能，可控制主軸的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和停止，主軸準停，冷卻液的開、關，卡盤的夾緊、松開及換刀機械手的取刀、歸刀等動作。S功能在PLC中可以容易地用四位代碼直接指定轉(zhuǎn)速。CNC送出S代碼值到PLC,PLC將十進制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進制數(shù)后送到D／A轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換成相對應的輸出電壓，作為轉(zhuǎn)速指令來控制主軸的轉(zhuǎn)速。數(shù)控機床通過PLC可管理刀庫，進行刀具的自動交換。處理的信息包括刀庫選刀方式、刀具累計使用次數(shù)、刀具剩余壽命和刀具刃磨次數(shù)等。2．機床外部開關量信號控制功能機床的開關量有各類控制開關、行程開關、接近開關、壓力開關和溫控開關等，將各開關量信號送入PLC，經(jīng)邏輯運算后，輸出給控制對象。3．輸出信號控制功能PLC輸出的信號經(jīng)強電柜中的繼電器、接觸器，通過機床側(cè)的液壓或