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数控机床简介:

数控机床是数字控制机床的简称,数控机床通常由控制系统、伺服系统、检测系统、机械传动系统及其他辅助系统组成。是一种装有程序控制系统的自动化机床,该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序,并将其译码,从而使机床动作并加工零件。

 数控机床

数控机床工作原理

现代计算机数控机床由控制介质、输入输出设备、计算机数控装置、伺服系统及机床本体组成。

数控机床工作原理图


    1、 控制介质
  控制介质又称信息载体,是人与数控机床之间联系的中间媒介物质,反映了数控加工中的全部信息。目前常用的有穿孔带、磁带或磁盘等。

       
    2、 输入、输出装置
  是CNC系统与外部设备进行交互的装置。交互的信息通常是零件加工程序。即将编制好的记录在控制介质上的零件加工程序输入CNC系统或将调试好了的零件加工程序通过输出设备存放或记录在相应的控制介质上。

       
    3、 数控装置
  CNC装置是数控机床实现自动加工的核心,主要由计算机系统、位置控制板、PLC接口板,通讯接口板、特殊功能模块以及相应的控制软件等组成。
作用:根据输入的零件加工程序进行相应的处理(如运动轨迹处理、机床输入输出处理等),然后输出控制命令到相应的执行部件(伺服单元、驱动装置和PLC等),所有这些工作是由CNC装置内硬件和软件协调配合,合理组织,使整个系统有条不紊地进行工作的。

       
    4、 伺服系统
  它是数控系统与机床本体之间的电传动联系环节,主要由伺服电动机、驱动控制系统以及位置检测反馈装置组成。伺服电机是系统的执行元件,驱动控制系统则是伺服电机的动力源。数控系统发出的指令信号与位置反馈信号比较后作为位移指令,再经过驱动系统的功率放大后,带动机床移动部件作精确定位或按照规定的轨迹和进给速度运动,使机床加工出符合图样要求的零件。

       
    5、 检测反馈系统
  测量反馈系统由检测元件和相应的电路组成,其作用是检测机床的实际位置、速度等信息,并将其反馈给数控装置与指令信息进行比较和校正,构成系统的闭环控制。

       
    6、 机床本体
  机床本体指的是数控机床机械机构实体,包括床身、主轴、进给机构等机械部件。由于数控机床是高精度和高生产率的自动化机床,它与传统的普通机床相比,应具有更好的刚性和抗振性,相对运动摩擦系数要小,传动部件之间的间隙要小,而且传动和变速系统要便于实现自动化控制。
 

数控机床构造结构

在数控加工中,数控铣削加工最为复杂,需解决的问题也最多。除数控铣削加工之外的数控线切割、数控电火花成型、数控车削、数控磨削等的数控编程各有其特点,伺服系统的作用是把来自数控装置的脉冲信号转换成机床移动部件的运动。具体有以下部分构成: 数控机床的构造主机:他是数控机床的主题,包括机床身、立柱、主轴、进给机构等机械部件。他是用于完成各种切削加工的机械部件。

数控装置:是数控机床的核心,包括硬件(印刷电路板、CRT显示器、键盒、纸带阅读机等)以及相应的软件,用于输入数字化的零件程序,并完成输入信息的存储、数据的变换、插补运算以及实现各种控制功能。

驱动装置:他是数控机床执行机构的驱动部件,包括主轴驱动单元、进给单元、主轴电机及进给电机等。他在数控装置的控制下通过电气或电液伺服系统实现主轴和进给驱动。当几个进给联动时,可以完成定位、直线、平面曲线和空间曲线的加工。

辅助装置:指数控机床的一些必要的配套部件,用以保证数控机床的运行,如冷却、排屑、润滑、照明、监测等。它包括液压和气动装置、排屑装置、交换工作台、数控转台和数控分度头,还包括刀具及监控检测装置等。

编程及其他附属设备:可用来在机外进行零件的程序编制、存储等。


数控机床主要特点

数控车间数控机床的控制单元,数控机床的操作和监控全部在这个数控单元中完成,它是数控机床的大脑。与普通机床相比,数控机床有如下特点:
1、加工精度高,具有稳定的加工质量;
2、可进行多坐标的联动,能加工形状复杂的零件;
3、加工零件改变时,一般只需要更改数控程序,可节省生产准备时间;
4、机床本身的精度高、刚性大,可选择有利的加工用量,生产率高(一般为普通机床的3—5倍);
5、机床自动化程度高,可以减轻劳动强度;
6、对操作人员的素质要求较高,对维修人员的技术要求更高。


数控机床具体分类

针对车削、铣削、磨削、钻削和刨削等金属切削加工工艺及电加工、激光加工等特种加工工艺的需求,开发了各种门类的数控加工机床。数控机床种类繁多,一般将数控机床分为16大类:
1、数控车床(含有铣削功能的车削中心)
2、数控铣床(含铣削中心)
3、数控铿床
4、以铣程削为主的加工中心.
5、数控磨床(含磨削中心)
6、数控钻床(含钻削中心)
7、数控拉床
8、数控刨床
9、数控切断机床
10、数控齿轮加工机床
11、数控激光加工机床
12、数控电火花线切割机床
13、数控电火花成型机床(含电加工中心)
14、数控板村成型加工机床
15、数控管料成型加工机床
16、其他数控机

数控机床 注意事项

数控机床的大量应用,极大地提升了制造业的制造能力的产品的质量水平。但数控机床的操作人员多数是由普通机床的操作者转过来的。在这些人员中只有少数接受过较为正规的培训,多数企业仍然沿用“师傅带徒弟”的方式培养操作者。必须指出数控机床与普通机床有着很大的不同。对于它的特性还要在实践中不断加深认识,只有下功夫充分认识认真研究数控机床使用中规律,才能使其在制造业中发挥应有的作用。
1、清洁问题

普通机床大多采用干式切削,由于工件氧化皮和切屑影响很难保证清洁。而数控机床基本采用湿式切削,在切削液的作用下氧化皮和切屑被清洁干净,加工件的表面质量有很大的提高。但其刀柄、刀架、刀座之间的配合面精度非常高,如果不注意这些部位的洁净则极易造成这些部位精度的丧失。轻则使这一刀位装刀后精度下降,引起切削振动或不能进行精加工,重则使这一刀位完全不能使用。因此在将刀座装上刀架之前必须将配合面仔细清洁干净。卡盘爪的配合面也是如此。在这里清洁看似小问题但却会造成非常严重的后果。

2、程序中刀具号的调整

 数控机床是由零件的数控加工程序来控制完成各种动作的。数控程序的编制人员在编制程序时会考虑每一把刀具的长度、用途和其他刀具的相互关系等因素把它安排在适当的位置。数控机床的操作者考虑到刀架现有刀具的情况,为了节省准备时间,可能会改动一些刀具号。需要注意的是:这相当于改动加工程序,重排刀具位置,因此必须仔细认真慎之又慎。尤其当一把刀具有不止一个刀具数据值时(如:数控车床中的切刀两个刀尖各有一个数据值)。例如:改0808 为0404时也要改0809为0405,否则刀具还没有离开工件就会换刀,从而造成重大事故。

3、关注加工过程

普通机床的产品加工质量主要是由操作者的技术水平决定的,同一台机床,操作者的水平高低决定了加工质量的优劣。而数控机床的加工质量主要由机床数控系统的精度、工件加工程序中的切削参数和刀具共同来保证,在这这里操作者的作用主要是关注加工过程,保证刀具、夹具处于正常工作状态。但数控机床有安全门自锁装置,一般情况下不关上安全门加工程序便无法运行,加之有切削液的参与,使操作者不易直接观察到刀片的切削状态。这样就更需要操作人员加强责任心提高警惕,认真听声音、仔细观察机床负载变化。做到随时准备采取措施控制机床的运行。加工过程中还要仔细检查加工件的尺寸和表面质量情况,如突然有毛刺产生,可能刀具松动等。要认真积累刀具寿命数据,按时检查和更换刀片,保证切削处于正常状态,决不能越干胆越大,认为只要关上门,按下循环启动键机床便会自己运行。甚至于在机床运行的情况下擅离工作岗位,造成刀具和工件的损坏。

此外,数控机床的操作人员必须养成严格按操作规程办事的良好习惯。每天检查液压系统,定期检查电气柜空调滤网,确保其处于正常状态,杜绝安全隐患。


数控机床分类标准

一、按工艺用途分类
(1)金属切削类数控机床:包括数控车床、数控钻床、数控铣床、数控磨床、数控镗床发及加工中心.这些机床都有适用于单件、小批量和多品种和零件加工,具有很好的加工尺寸的一致性、很高的生产率和自动化程度,以及很高的设备柔性。金属成型类数控机床:这类机床包括数控折弯机,数控组合冲床、数控弯管机、数控回转头压力机等。

(2)数控特种加工机床:这类机床包括数控线(电极)切割机床、数控电火花加工机床、数控火焰切割机、数控激光切割机床、专用组合机床等。

(3)其他类型的数控设备:非加工设备采用数控技术,如自动装配机、多坐标测量机、自动绘图机和工业机器人等。

二、按运动方式分类

(1)点位控制:点位控制数控机床的特点是机床的运动部件只能够实现从一个位置到另一个位置的精确运动,在运动和定位过程中不进行任何加工工序。如数控钻床、数按坐标镗床、数控焊机和数控弯管机等。

(2)直线控制:点位直线控制的特点是机床的运动部件不仅要实现一个坐标位置到另一个位置的精确移动和定位,而且能实现平行于坐标轴的直线进给运动或控制两个坐标轴实现斜线进给运动。

(3)轮廓控制:轮廓控制数控机床的特点是机床的运动部件能够实现两个坐标轴同时进行联动控制。它不仅要求控制机床运动部件的起点与终点坐标位置,而且要求控制整个加工过程每一点的速度和位移量,即要求控制运动轨迹,将零件加工成在平面内的直线、曲线或在空间的曲面。

数控机床三、按控制方式分类
(1)开环控制:即不带位置反馈装置的控制方式。

(2)半闭环控制:指在开环控制伺服电动机轴上装有角位移检测装置,通过检测伺服电动机的转角间接地检测出运动部件的位移反馈给数控装置的比较器,与输入的指令进行比较,用差值控制运动部件。

(3)闭环控制:是在机床的最终的运动部件的相应位置直接直线或回转式检测装置,将直接测量到的位移或角位移值反馈到数控装置的比较器中与输入指令移量进行比较,用差值控制运动部件,使运动部件严格按实际需要的位移量运动。

四、按数控制机床的性能分类:经济型数控机床;中档数控机床;高档数控机床;

五、按所用数控装置的构成方式分数:硬线数控系统;软线数控系统;


数控机床维护保养

数控机床的维护概述:延长元器件的寿命和零部件的磨损周期,预防各种故障,提高数控机床的平均无故障工作时间和使用寿命。
数控机床使用中应注意的问题

1、数控机床的使用环境对于数控机床最好使其置于有恒温的环境和远离震动较大的设备(如冲床)和有电磁干扰的设备。
2、电源要求。
3、数控机床应有操作规程进行定期的维护、保养,出现故障注意记录保护现场等。
4、数控机床不宜长期封存。
5、注意培训和配备操作人员、维修人员及编程人员数控系统的维护。
6、严格遵守操作规程和日常维护制度。
7、防止灰尘进入数控装置内漂浮的灰尘和金属粉末容易引起元器件间绝缘电阻下降,从而出现故障甚至损坏元器件。
8、定时清扫数控柜的散热通风系统。
9、经常监视数控系统的电网电压、电网电压范围在额定值的85%~110%。
10、定期更换存储器用电池。
11、数控系统长期不用时的维护经常给数控系统通电或使数控机床运行温机程序。
12、备用电路板的维护机械部件的维护。

机械部件的维护

数控电火花线切割机床1、刀库及换刀机械手的维护

(1)用手动方式往刀库上装刀时,要保证装到位,检查刀座上的锁紧是否可靠;
(2)严禁把超重、超长的刀具装入刀库,防止机械手换刀时掉刀或刀具与工件、夹具等发生碰撞;
(3)采用顺序选刀方式须注意刀具放置在刀库上的顺序是否正确。其他选刀方式也要注意所换刀具号是否与所需刀具一致,防止换错刀具导致事故发生;
(4)注意保持刀具刀柄和刀套的清洁;
(5)经常检查刀库的回零位置是否正确,检查机床主轴回换刀点位置是否到位,并及时调整,否则不能完成换刀动作;
(6)开机时,应先使刀库和机械手空运行,检查各部分工作是否正常,特别是各行程开关和电磁阀能否正常动作。

2、滚珠丝杠副的维护

(1)定期检查、调整丝杠螺母副的轴向间隙,保证反向传动精度和轴向刚度;
(2)定期检查丝杠支撑与床身的连接是否松动以及支撑轴承是否损坏。如有以上问题要及时紧固松动部位,更换支撑轴承;
(3)采用润滑脂的滚珠丝杠,每半年清洗一次丝杠上的旧油脂,更换新油脂。用润滑油润滑的滚珠丝杠,每天机床工作前加油一次;
(4)注意避免硬质灰尘或切屑进入丝杠防护罩和工作过程中碰击防护罩,防护装置一有损坏要及时更换。

3、主传动链的维护

(1)定期调整主轴驱动带的松紧程度;
(2)防止各种杂质进入油箱。每年更换一次润滑油;
(3)保持主轴与刀柄连接部位的清洁。需及时调整液压缸和活塞的位移量;
(4)要及时调整配重。

4、液压系统维护
(1)定期过滤或更换油液;
(2)控制液压系统中油液的温度;
(3)防止液压系统泄漏;
(4)定期检查清洗油箱和管路;
(5)执行日常点检查制度。

5、气动系统维护

(1)清除压缩空气的杂质和水分;
(2)检查系统中油雾器的供油量;
(3)保持系统的密封性;
(4)注意调节工作压力;
(5)清洗或更换气动元件、滤芯;

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