数控机床的基本组成部分及功能(数控机床机械部分组成)

数控机床的基本组成部分包括加工程序载体、数控装置、伺服驱动装置、机床主体和其他辅助装置。下面简要说明各部件的基本工作原理。
处理程序载体
数控机床工作时,工人不需要直接操作机床。要控制数控机床,必须编制加工程序。零件加工程序包括刀具和工件在机床上的相对运动轨迹、工艺参数(进给主轴转速等。)和辅助运动等。零件加工程序以一定的格式和代码存储在程序载体上,如穿孔纸带、盒式磁带、软盘等。程序信息通过CNC机床的输入装置输入CNC单元。
数字控制设备
数控装置是数控机床的核心。现代数控装置都采用CNC(计算机数控)的形式,一般采用多个微处理器以编程软件的形式实现数控功能,所以也叫软件NC。数控系统是一种位置控制系统,它根据输入的数据插补出理想的运动轨迹,然后输出给执行机构,加工出所需的零件。因此,数控装置主要由三个基本部分组成:输入、加工和输出。所有这些任务都由计算机系统程序合理地组织起来,使整个系统协调工作。
1.输入设备:向数控设备输入数控指令,根据程序载体不同有不同的输入设备。主要有键盘输入、磁盘输入、CAD/CAM系统的直接通讯输入和连接到上位计算机的DNC(直接数控)输入。目前,许多系统仍然保留光电阅读器的纸带输入形式。
纸带输入方式。纸带光电阅读器可以用来读取零件程序直接控制机床运动,也可以将纸带内容读入存储器,由存储器中存储的零件程序控制机床运动。
(2)MDI手动数据输入模式。操作者可以使用操作面板上的键盘输入加工程序的指令,适用于相对较短的程序。
在控制装置的编辑状态下,加工程序由软件输入并存储在控制装置的存储器中。这种输入法可以重复使用程序。手工编程一般采用这种方法。
在具有会话编程功能的数控装置上,根据显示器上提示的问题,可以选择不同的菜单,通过人机对话的方式输入相关的尺寸编号,从而自动生成加工程序。
(3)采用DNC直接数控输入方式。零件程序保存在上位机中,数控系统在加工的同时接收来自计算机的后续程序段。DNC方法多用于CAD/CAM软件设计的复杂工件,直接生成零件程序。
2.信息处理:输入设备将加工信息传输到CNC单元,并将其编译成计算机可以识别的信息。信息处理部分按照控制程序的规定进行分步存储和处理后,输出单元向伺服系统和主运动控制部分发出位置和速度指令。数控系统的输入数据包括:零件的轮廓信息(起点、终点、直线、圆弧等。)、加工速度等辅助加工信息(如换刀、变速、冷却液开关等。),而数据处理的目的是完成插补前的准备工作。数据处理程序还包括刀具半径补偿、速度计算和辅助功能处理。
3.输出装置:输出装置与伺服机构相连。输出装置根据控制器的指令接收运算器的输出脉冲,并发送给各坐标的伺服控制系统。经过功率放大后,驱动伺服系统,从而控制机床按照规定的要求运动。
伺服和测量反馈系统
伺服系统是数控机床的重要组成部分,用于实现数控机床的进给伺服控制和主轴伺服控制。伺服系统的作用是将接收到的来自数控装置的指令信息,经过功率放大和整形后,转换成机床执行部件的直线位移或角位移。由于伺服系统是数控机床的最后一环,其性能将直接影响数控机床的精度和速度等技术指标。因此,要求数控机床的伺服驱动装置具有良好的快速响应性能,准确灵敏地跟踪数控装置发出的数字指令信号,忠实地执行数控装置发出的指令,以提高系统的动态跟随特性和静态跟踪精度。
伺服系统包括两部分:驱动装置和执行机构。驱动装置由主轴驱动单元、进给驱动单元、主轴伺服电机和进给伺服电机组成。步进电机、DC伺服电机和交流伺服电机是常用的驱动装置。
测量元件检测数控机床各坐标轴的实际位移值,并通过反馈系统输入机床的数控装置。CNC装置将反馈的实际位移值与指令值进行比较,并向伺服系统输出达到设定值所需的位移指令。
机床主体
机床是数控机床的主体。它包括床身、底座、立柱、横梁、滑座、工作台、主轴箱、进给机构、刀架、自动换刀装置等机械部分。它是在数控机床上自动完成各种切削加工的机械零件。与传统机床相比,数控机床的主体具有以下结构特点:
(1)采用高刚性、高抗震、热变形小的新型机床结构。通常通过调整结构系统的静刚度、阻尼、质量和结构部件的固有频率来提高机床主体的刚度和抗震能力,使机床主体满足数控机床连续自动切削的需要。通过改进机床结构布局、减少发热、控制温升、采用热位移补偿等措施,可以减小热变形对机床主机的影响。
(2)高性能主轴伺服驱动和进给伺服驱动装置广泛应用于缩短数控机床传动链,简化机床机械传动系统结构。
(3)采用传动效率高、精度高、无间隙的传动装置和运动部件,如滚珠丝杠螺母副、塑料滑动导轨、直线滚动导轨、静压导轨等。
数控机床辅助装置
辅助装置是保证数控机床功能充分发挥的必要支撑装置。常用的辅助装置包括气动和液压装置、排屑装置、冷却和润滑装置、转盘和数控分度头、保护、照明等辅助装置。

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