数控机床的组成部分及详解

时间：2021/11/18阅读：3822

数控机床通常由信息载体、输入输出装置、数控系统、强电控制装置、伺服驱动系统、位置反馈装置、机床等部分组成，其基本结构框图如图1-l所示。
1．信息载体
数控机床按照给定的零件加工程序运行，在零件加工程序中记录了加工该零件所必需的各种信息，包括零件加工的几何信息、工艺参数（进给量、主轴转速等）和辅助运动等。将零件加工程序用一定的格式和代码存储在信息载体上，通过输入装置将信息输入到数控系统中。常用的信息载体有穿孔带、磁带和磁盘等。数控机床也可以采用操作面板上的按钮和键盘将加工信息直接输入，或通过串行口将在计算机上编写的加工程序输入到数控系统。
高级的数控系统还可能包括一套自动编程机或CAD／CAM系统。

    2．输入输出装置
    输入装置的作用是将信息载体中的数控加工信息读入数控系统的内存储器。根据信息载体的不同，对应有不同的输入装置。早期使用光电阅读机对穿孔带进行阅读，以后大量使用磁带机和软盘驱动器。采用MDI方式，利用数控装置控制面板上的输入键直接将零件加工程序输入数控系统的内存储器。采用直接通信方式将CAD／CAM系统生成的数控加工程序输入数控系统，或利用DNC系统输入接口远程输入数控加工程序。
    输出装置的作用是为操作人员提供必要的信息，如程序代码、切削用量、刀具位置、各种故障信息和操作提示等。常用的输出装置有显示器和打印机等，可对输出信息进行显示或打印。高档数控系统还可以用图形方式直观地显示输出信息。
    3．数控系统
    数控系统是数控机床实现自动加工的核心，由硬件和软件组成。现代数控系统普遍采用通用计算机作为其主要硬件部分，包括CPU、存储器、系统总线和输入输出接口等。软件部分主要是主控制系统软件，其控制方式为数据运算处理控制（机床运动行程量控制）和时序逻辑控制（机床运动开关量控制）两大类，主控制器内的插补运算模块根据读入的零件加工程序，通过译码、编译等信息处理后，进行相应的轨迹插补运算，并通过与各坐标伺服系统位置、速度反馈信号比较，从而控制机床各个坐标轴的移动。而时序逻辑控制主要由可编程控制器PLC完成，它根据机床加工过程中的各个动作要求进行协调，按各检测信号进行逻辑判断，从而控制机床有条不紊地按序工作。
    4．强电控制装置
    强电控制装置的主要功能是接收可编程控制器PLC输出的主轴变速、换向、启动或停止，刀具选择和更换，分度工作台的转位和锁紧，工件夹紧或松夹，切削液的开启或关闭等辅助操作信号，经功率放大直接驱动相应的执行元件，完成数控加工自动操作。
    5．伺服驱动系统
    伺服驱动系统是数控系统与机床之间的电传动联系环节。它接收来自数控系统的位置控制信息，将其转换成相应坐标轴的进给运动和精确定位运动，是数控机床最后的控制环节，因此，其伺服精度和动态响应物性将直接影响数控机床的生产率、加工精度和表面加工质量。伺服驱动系统包括主轴伺服和进给伺服两个单元。主轴伺服单元接收来自PLC的转向和转速指令，经过功率放大后驱动主轴电动机转动。进给伺服单元在每个插补周期内接收数控系统的位移指令，经过功率放大后驱动进给电动机转动，同时完成速度控制和反馈控制功能。伺服驱动系统的执行器件有功率步进电动机、直流伺服电动机和交流伺服电动机。
    6．位置反馈装置
    位置反馈装置通过传感器榆测伺服电动机的转角位移或数控机床工作台的直线位移，并转换成信号传送到数控系统中，与指令位置进行比较后，由数控系统向伺服驱动系统发出指令，纠正所产生的误差。
7．机床
机床指的是数控机床的机械结构。为了适应数控加工的特点，数控机床在整体布局、外观造型、主传动系统、进给传动系统、刀具系统及操作机构等方面都与普通机床有着很大的变化，其主要特点有：
    ①采用高效高性能传动部件，如滚动丝杠副、直线滚动导轨副等，其传动链短，结构简单、传动精度高；
    ②机床精度、静刚度、动刚度、热刚度高，能满足大余量切削和精密加工切削；
    ③有完善的刀具自动交换和管理系统。工件一次装夹后能完成多道加工工序；
    ④具有传动副传动间隙消除措施，保证了传动机构的传动精度和动态性能；
    ⑤采用移门结构的全封闭外罩壳，保证了加工操作的安全性。

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