數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)及各部分的功能
1.1精工機(jī)床的結(jié)構(gòu) 精工機(jī)床是由普通機(jī)床演變而來(lái)的，它采用計(jì)算機(jī)數(shù)字控制方式,，各個(gè)坐標(biāo)方向的運(yùn)動(dòng) 均由獨(dú)立的伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng),，取代了普通機(jī)床上復(fù)雜的齒輪傳動(dòng)鏈,。精工機(jī)床（精工加工中心）通過(guò)X、Y,、 Z三個(gè)坐標(biāo)來(lái)控制刀具和工件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng),。它由信息輸入設(shè)備,、信息運(yùn)算及控制裝置、伺 服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),、機(jī)床本體,、機(jī)電接口五大部分組成，如圖1-1所示,，其中除機(jī)床本體之外的部 分統(tǒng)稱(chēng)為計(jì)算機(jī)精工（CNC)系統(tǒng),。1.1.1精工機(jī)床各部分的功能 1. 信息輸入設(shè)備 信息輸入設(shè)備是精工機(jī)床（CNC加工中心）的信息輸人通道，加工零件所需的程序和各種參數(shù),、數(shù)據(jù)通過(guò) 信息輸入設(shè)備送進(jìn)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)（信息運(yùn)算及控制裝置）,。早期的輸人方式為穿孔紙帶和磁 帶，目前多采用磁盤(pán),。在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng),，簡(jiǎn)單零件的加工程序都是采用按鍵配合顯示器（CRT) 的手動(dòng)數(shù)據(jù)輸入（MDI)方式；在調(diào)整機(jī)床和對(duì)刀時(shí)采用手搖脈沖發(fā)生器的方式輸入,；通過(guò) 通信接口,，可采用上位機(jī)的方式輸人。 2. 信息運(yùn)算及控制裝置 信息運(yùn)算及控制裝置是由中央處理單元（CPU),、存儲(chǔ)器,、總線(xiàn)和相應(yīng)的軟件構(gòu)成的專(zhuān) 用計(jì)算機(jī)，簡(jiǎn)稱(chēng)精工裝置（CNC裝置）,。它接收到輸入的信息后,，經(jīng)過(guò)譯碼、軌跡計(jì)算（速 度計(jì)算）,、插補(bǔ)運(yùn)算和補(bǔ)償計(jì)算,，再給各個(gè)坐標(biāo)的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)發(fā)送速度、位移指令,。精工 裝置是精工機(jī)床的核心,，精工機(jī)床的功能強(qiáng)弱主要由這一部分決定，它具備的主要功能• 2• 精工機(jī)床杻械系統(tǒng)維修與調(diào)試實(shí)用技術(shù)如下： 1) 多軸聯(lián)動(dòng),、多坐標(biāo)控制,。 2) 實(shí)現(xiàn)多種函數(shù)的插補(bǔ)（直線(xiàn)、圓弧,、拋物線(xiàn),、螺旋線(xiàn)、極坐標(biāo),、樣條函數(shù)等）,。 3) 多種程序輸入（人機(jī)對(duì)話(huà),、手動(dòng)數(shù)據(jù)輸入,、由上級(jí)計(jì)算機(jī)和其他輸人設(shè)備的程序輸 人）,、編輯和修改功能。 4) 信息轉(zhuǎn)換功能,。包括EIA/ISO代碼轉(zhuǎn)換,，米制/英制轉(zhuǎn)換、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換,、絕對(duì)值/增量值轉(zhuǎn)換等,。 5) 補(bǔ)償功能。包括刀具半徑補(bǔ)償,、刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償,、傳動(dòng)間隙補(bǔ)償、螺距誤差補(bǔ)償?shù)取?6) 多種加工方式選擇,。包括各種加工循環(huán),、重復(fù)加工、凸凹模加工和鏡像加工等,。 7) 故障自診斷功能,。 8) 顯示功能。用CRT可以顯示字符,、軌跡,、平面圖形和動(dòng)態(tài)三維圖形。 9) 通信和聯(lián)網(wǎng)功能,。 3.伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)又稱(chēng)為伺服驅(qū)動(dòng)裝置,，它接受計(jì)算機(jī)運(yùn)算處理后分配來(lái)的信號(hào)。該信號(hào)經(jīng) 過(guò)解調(diào),、轉(zhuǎn)換,、放大后去驅(qū)動(dòng)伺服電動(dòng)機(jī)，帶動(dòng)精工機(jī)床的執(zhí)行部件運(yùn)動(dòng),。精工機(jī)床的伺服 驅(qū)動(dòng)裝置分為主軸驅(qū)動(dòng)單元（主要是速度控制）,、進(jìn)給驅(qū)動(dòng)單元（包括速度控制和位置控制）、回轉(zhuǎn)工作臺(tái)和刀庫(kù)伺服控制裝置及其相應(yīng)的伺服電動(dòng)機(jī)等,。伺服系統(tǒng)分為直流伺服系 統(tǒng)和交流伺服系統(tǒng),，而交流伺服系統(tǒng)正在取代直流伺服系統(tǒng)；以步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的伺服系統(tǒng) 在某些具體場(chǎng)合仍可采用,；直流伺服系統(tǒng)是適應(yīng)高速,、髙精度的一種伺服機(jī)構(gòu)。伺服系統(tǒng)還 包括安裝在伺服電動(dòng)機(jī)上（或機(jī)床的執(zhí)行部件上）的速度,、位移檢測(cè)元件及相應(yīng)的電路,， 該部分能及時(shí)將信息反饋回來(lái)，構(gòu)成閉環(huán)控制（交流數(shù)字閉環(huán)控制中還包括電流檢測(cè)反饋）,。常用檢測(cè)裝置有測(cè)速發(fā)電機(jī),、旋轉(zhuǎn)變壓器,、脈沖編碼器、感應(yīng)同步器,、光柵,、磁性檢 測(cè)元件、霍耳檢測(cè)元件等,。一般來(lái)說(shuō),，精工機(jī)床的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)具有很好的快速響應(yīng)性 能，能夠靈敏而準(zhǔn)確地跟蹤指令,。所以,，伺服驅(qū)動(dòng)及檢測(cè)反饋是精工機(jī)床的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。 4.機(jī)床本體 精工機(jī)床的本體包括機(jī)床的主運(yùn)動(dòng)部件,、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)部件,、執(zhí)行部件和基礎(chǔ)部件，基礎(chǔ)部 件包括床身,、底座,、立柱、滑鞍,、工作臺(tái)（刀架）,、導(dǎo)軌等。普通機(jī)床上各個(gè)傳動(dòng)鏈之間有 著復(fù)雜的齒輪聯(lián)系,，而精工機(jī)床由計(jì)算機(jī)來(lái)協(xié)調(diào)控制各個(gè)坐標(biāo)軸之間的運(yùn)動(dòng),，因此精工機(jī)床 的傳動(dòng)鏈短，結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單,。為了保證快速響應(yīng),，精工機(jī)床上普遍采用精密滾珠絲杠和直線(xiàn) 滾動(dòng)導(dǎo)軌副。為了保證精工機(jī)床的高精度,、高效率和髙自動(dòng)化加工,，機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)應(yīng)具有 較高的動(dòng)態(tài)特性、動(dòng)態(tài)剛度,、阻尼精度,、耐磨性以及良好的抗熱變形性能。在加工中心上還 配備有刀庫(kù)和自動(dòng)交換刀具的機(jī)械手,。另外,，精工機(jī)床上還有一些良好的配套設(shè)施，如冷卻,、自動(dòng)排屑,、防護(hù)、潤(rùn)滑系統(tǒng)，編程機(jī)和對(duì)刀儀等,，以利于充分發(fā)揮精工機(jī)床的功能,。 5.機(jī)電接口 精工機(jī)床上除了點(diǎn)位、軌跡采用數(shù)字控制外,，還有許多其他的控制，如主軸的起停,，刀 具的更換,，工件的夾緊和松開(kāi)，各種輔助交流電動(dòng)機(jī)的起停,，電磁鐵的吸合,、釋放，離合器 的開(kāi)合,，電磁閥的打開(kāi)與關(guān)閉等,。它們的動(dòng)力是由電源變壓器、控制變壓器,、各種斷路器,、 保護(hù)開(kāi)關(guān)、接觸器,、功率斷路器及熔斷器等組成的強(qiáng)電線(xiàn)路提供的,，而這種強(qiáng)電線(xiàn)路是不能 與低壓下工作的控制電路或弱電線(xiàn)路直接連接的，只能通過(guò)斷路器,、熱動(dòng)開(kāi)關(guān),、中間繼電器等轉(zhuǎn)換成直流低壓下工作的觸點(diǎn)的開(kāi)、合（關(guān)）動(dòng)作,，成為繼電器邏輯電路或PLC可接收 的信號(hào),。另外，為了保障人身和設(shè)備安全,，或者操作與兼容性所必需的信號(hào),，如急停、進(jìn)給 保持,、循環(huán)啟動(dòng),、NC準(zhǔn)備好、行程限位,、JOG命令（手動(dòng)連續(xù)進(jìn)給）,、NC報(bào)警、程序停 止,、復(fù)位,、M信號(hào)、S信號(hào)、T信號(hào)等,，也需由PLC來(lái)傳送,。這些動(dòng)作都按機(jī)床工作的邏輯 順序由PLC來(lái)控制。PLC控制的是動(dòng)作的先后順序,，它處理的是數(shù)字信息0和1,，無(wú)論是由 PLC自帶的CPU，還是由精工裝置內(nèi)的CPU來(lái)處理這些信息,，精工機(jī)床的精工裝置都能將 數(shù)字控制信息和開(kāi)關(guān)量控制信息很好地協(xié)調(diào)起來(lái),，實(shí)現(xiàn)正常的運(yùn)轉(zhuǎn)。本文由海天精工整理發(fā)表文章均來(lái)自網(wǎng)絡(luò)僅供學(xué)習(xí)參考,，轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明,！相關(guān)產(chǎn)品可查閱：介紹頁(yè)（鉆攻中心）、介紹頁(yè)（高速加工中心）,、介紹頁(yè)（立式加工中心）,、介紹頁(yè)（雕銑機(jī)）、介紹頁(yè)（石墨機(jī)）
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