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數(shù)控車床的組成及工作原理
1.數(shù)控車床的組成
雖然數(shù)控車床種類較多,但一般均由車床主體、數(shù)控裝置和伺服系統(tǒng)三大部分組成。圖12-3是數(shù)控車床的基本組成方框圖。
圖12-3 數(shù)控車床的基本組成方框圖
(1) 車床主體
除了基本保持普通車床傳統(tǒng)布局形式的部分經(jīng)濟型數(shù)控車床外,目前大部分數(shù)控車床均已通過專門設計并定型生產(chǎn)。
1)主軸與主軸箱
a)主軸: 數(shù)控車床主軸的回轉精度,直接影響到零件的加工精度;其功率大小、回轉速度影響到加工的效率;其同步運行、自動變速及定向準停等要求,影響到車床的自動化程度。
b)主軸箱: 具有齒輪有級自動調(diào)速功能的數(shù)控車床(如泰安海特公司生產(chǎn)的“海數(shù)”牌產(chǎn)品:CJK6136,CJK6140,CJK6150),因采用電能制動器,去除了機械離合器,其主軸箱內(nèi)的傳動機構已經(jīng)大大簡化;具有無級自動調(diào)速的數(shù)控車床(如“海數(shù)”牌產(chǎn)品:CK6136A,CK6140A,CK6150A),因采用變頻器調(diào)速,去除了機械傳動變速和變向作用的機構,其主軸箱也成了"軸承座"及"潤滑箱"的代名詞;對于改造式(具有手動操作和自動控制加工雙重功能)數(shù)控車床,則基本上保留其原有的主軸箱。
2)導軌
數(shù)控車床的導軌是保證進給運動準確性的重要部件。它在很大程度上影響車床的剛度、精度及低速進給時的平穩(wěn)性,是影響零件加工質量的重要因素之一。除部分數(shù)控車床仍沿用傳統(tǒng)的滑動導軌(金屬型)外,定型生產(chǎn)的數(shù)控車床已較多地采用貼塑導軌(“海數(shù)”牌產(chǎn)品全部采用貼塑導軌)。這種新型滑動導軌的摩擦系數(shù)小,其耐磨性、耐腐蝕性及吸震性好,潤滑條件也比較優(yōu)越。
3)機械傳動機構
除了部分主軸箱內(nèi)的齒輪傳動等機構外,數(shù)控車床已在原普通車床傳動鏈的基礎上,作了大幅度的簡化。如取消了掛輪箱、進給箱、溜板箱及其絕大部分傳動機構,而僅保留了縱、橫進給的螺旋傳動機構,并在驅動電動機至絲杠間增設了無間隙彈性聯(lián)軸器。
螺旋傳動機構: 數(shù)控車床中的螺旋副,是將驅動電動機所輸出的旋轉運動轉換成刀架在縱、橫方向上直線運動的運動副。構成螺旋傳動機構的部件,一般為滾珠絲杠副,如圖12-4所示。
如圖12-4 滾珠絲杠副
1一螺母 2一絲杠 3一滾珠 4一滾珠循環(huán)裝置
滾珠絲杠副的摩擦阻力小,可消除軸向間隙及預緊,故傳動效率及精度高,運動穩(wěn)定,動作靈敏。但結構較復雜,制造技術要求較高,所以成本也較高。另外,自行調(diào)整其間隙大小時,難度亦較大。
4)自動轉動刀架
除了車削中心采用隨機換刀(帶刀庫)的自動換刀裝置外,數(shù)控車床一般帶有固定刀位的自動轉位刀架,有的車床還帶有各種形式的雙刀架(如排刀)。
5)檢測反饋裝置
檢測反饋裝置是數(shù)控車床的重要組成部分,對加工精度、生產(chǎn)效率和自動化程度有很大影響。檢測裝置包括位移檢測裝置和工件尺寸檢測裝置兩大類,其中工件尺寸檢測裝置又分為機內(nèi)尺寸檢測裝置和機外尺寸檢測裝置兩種。工件尺寸檢測裝置僅在少量的高檔數(shù)控車床上配用。
6)對刀裝置
除了極少數(shù)專用性質的數(shù)控車床外,普通數(shù)控車床幾乎都采用了各種形式的自動轉位刀架,以進行多刀車削。這樣,每把刀的刀位點在刀架上安裝的位置,或相對于車床固定原點的位置,都需要對刀、調(diào)整和測量,并以確認,以保證零件的加工質量。
(2) 數(shù)控裝置和伺服系統(tǒng)
數(shù)控車床與普通車床的主要區(qū)別就在于是否具有數(shù)控裝置和伺服系統(tǒng)這兩大部分。如果說,數(shù)控車床的檢測裝置相當于人的眼睛,那么,數(shù)控裝置相當于人的大腦,伺服系統(tǒng)則相當于人的雙手。這樣,就不難看出這兩大部分在數(shù)控車床中所處的重要位置了。
a)數(shù)控裝置
數(shù)控裝置的核心是計算機及其軟件,它在數(shù)控車床中起“指揮”作用:數(shù)控裝置接收由加工程序送來的各種信息,并經(jīng)處理和調(diào)配后,向驅動機構發(fā)出執(zhí)行命令;在執(zhí)行過程中,其驅動、檢測等機構同時將有關信息反饋給數(shù)控裝置,以便經(jīng)處理后發(fā)出新的執(zhí)行命令。
b)伺服系統(tǒng)
伺服系統(tǒng)準確地執(zhí)行數(shù)控裝置發(fā)出的命令,通過驅動電路和執(zhí)行元件(如步進電機或伺服電機等),完成數(shù)控裝置所要求的各種位移。
2.數(shù)控車床的工作過程
數(shù)控車床的工作過程如圖12-5所示。
圖12-5 數(shù)控車床的工作過程
(1)首先根據(jù)零件加工圖樣進行工藝分析,確定加工方案、工藝參數(shù)和位移數(shù)據(jù)。
(2)用規(guī)定的程序代碼和格式規(guī)則編寫零件加工程序單。
(4)由手工編寫的程序,通過數(shù)控機床的操作面板輸入程序。
(5)數(shù)控裝置將所接受的信號進行一系列處理后,再將處理結果以脈沖信號形式向伺服系統(tǒng)統(tǒng)發(fā)出執(zhí)行的命令。
(6)伺服系統(tǒng)接到執(zhí)行的信息指令后,立即驅動車床進給機構嚴格按照指令的要求進行位移,使車床自動完成相應零件的加工。泰安海數(shù)專業(yè)為您生產(chǎn)提供數(shù)控車床,山東數(shù)控車床,nc數(shù)控車床廠家,要了解更多關于數(shù)控車床,cnc數(shù)控車床的信息請來電咨詢!
泰安市海特機器制造有限責任公司 技術中心 供稿
2010年3月20日
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