1.數(shù)控機床及其坐標系 用數(shù)字化信息進行控制的技術稱為數(shù)字控制技術;裝備了數(shù)控系統(tǒng),能應用數(shù)字控制技術進行加工的機床稱為數(shù)控機床。數(shù)控機床按用途分為普通數(shù)控機床和加工中心兩大類。普通數(shù)控機床與傳統(tǒng)的通用機床品種一樣,有數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控鉆床、數(shù)控磨床等。它們的工藝范圍和普通機床相似,但更適合于加工形狀復雜的工件。加工中心是帶有刀庫和自動換刀機械手,有些還配備托盤交換裝置的數(shù)控機床。加工中心可在一次裝夾后,完成工件的鏜、銑、鉆、擴、鉸及攻螺紋等多種加工。
數(shù)控機床的加工原理:首先把加工過程所需的幾何信息和工藝信息用數(shù)字量表示出來,并用規(guī)定的代碼和格式編制出數(shù)控加工程序,然后用適當?shù)姆绞酵ㄟ^輸入裝置將加工程序輸入到數(shù)控裝置,數(shù)控裝置對輸入信息進行處理與運算后,將結果輸入到機床的伺服系統(tǒng),控制并驅動機床運動部件按預定的軌跡和速度運動。輸入裝置、數(shù)控裝置、伺服系統(tǒng)及機床本體是數(shù)控機床的四個基本組成部分。
在數(shù)控機床中,機床直線運動的坐標軸按照iso841和我國的jb3051-82標準,規(guī)定為右手直角笛卡爾坐標系。 、 、 的正方向是使工件尺寸增加的方向,即增大工件和刀具間距離的方向。通常以平行于主軸的坐標為 軸, 軸平行于工件的主要裝夾面且與 軸垂直, 軸按右手笛卡爾坐標系確定。三個回轉運動的坐標軸a、b、c分別表示回轉軸線平行于 、 、 的旋轉或擺動運動。其正方向分別用右手螺旋法則判定。
機床數(shù)控系統(tǒng)能夠控制的運動數(shù)目通常稱為坐標(軸)數(shù)。數(shù)控機床在加工過程中不同坐標軸之間可以聯(lián)動,所謂聯(lián)動是指機床有關坐標軸各自按一定的速度和軌跡同時運動,它們的合成運動速度及軌跡符合預先規(guī)定的加工要求。
2.數(shù)控機床的數(shù)控裝置 數(shù)控機床早期的數(shù)控裝置使用專用計算機,稱為(普通)數(shù)控(nc)。隨著計算機技術的發(fā)展,目前數(shù)控裝置采用的是通用計算機,稱為計算機數(shù)控(cnc)。cnc裝置是數(shù)控機床的控制中心,由它接收和處理輸入信息,并將處理結果通過接口輸出,對機床進行控制。
cnc裝置由cpu、存儲器(eprom、ram)、定時器、中斷控制器所構成的微機基本系統(tǒng)及各種輸出輸入接口所組成。cnc裝置的主要功能為:
(1)功能控制 控制機床冷卻液供給、主軸電機開停、調(diào)速以及換刀等功能;
(2)位置控制 控制刀具與工件的相對運動位置或軌跡;
(3)信號處理 對系統(tǒng)運行過程中得到的機床狀態(tài)信號(如刀具到位信號、工作臺超程信號等)進行分析處理,使系統(tǒng)作出相應的反應,如工作臺超程保護器報警等。
3.數(shù)控機床的進給伺服系統(tǒng) 數(shù)控機床的進給伺服系統(tǒng)由伺服驅動電路、伺服驅動裝置,機械傳動機構及執(zhí)行部件組成。它的作用是接受數(shù)控裝置發(fā)出的速度和位移指令信號,由伺服驅動電路作數(shù)模轉換和功率放大后,經(jīng)伺服驅動裝置(例如伺服電動機、電液脈沖伺服馬達等)和機械傳動機構(例如滾珠絲杠等)驅動機床的執(zhí)行機構(例如工作臺、刀架、主軸箱等),以某一確定的速度、方向和位移量,沿機床坐標軸移動,實現(xiàn)加工過程的自動循環(huán)。
數(shù)控機床的進給伺服系統(tǒng)按位置檢測和反饋方式的不同分為以下兩類:
(1)開環(huán)伺服系統(tǒng)
(2)閉環(huán)伺服系統(tǒng)