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            什么叫數控機床
             
              江蘇光揚軸承有限公司 發布于:2016-4-23 閱讀量:2451  
             

            什么叫數控機床 “CNC”的意思
              國際信息處聯盟第五技術委員會對數控機床的定義是這樣的:數控機床是一種安裝了程序控制系統的機床。該系統能邏輯地處理具有使用號碼或其他符號編碼指令規定的程序。
              “CNC”中第一個“C是”英文“計算機”的第一個字母,“N”是英文“數字”的字頭;最后一個字母“C”是英文“控制”的第一個字母。所以“CNC”系統用漢語說就是“計算機數字控制系統”。“CNC”系統是數控機床的核心部分。數控機床功能的強弱主要是由數控功能確定的。

            2.數控機床特點有哪些?
            1) 加工精度高:
              數控機床是精密機械和自動化技術的綜合體。機床的數控裝置可以對機床運動中產生的位移、熱變形等導致的誤差,通過測量系統進行補償而獲得很高且穩定的加工精度。由于數控機床實現自動加工,所以減少了操作人員素質帶來的人為誤差,提高了同批零件的一致性。
            2)生產效率較高:
              就生產效率而言,相對普通機床,數控機床的效率一般能提高2~3倍、甚至十幾倍。主要體現在以下幾個方面:
              a.一次裝夾完成多工序加工,省去了普通機床加工的多次變換工種、工序間的轉件以及劃線等工序。
              b.簡化了夾具及專用工裝等,由于是一次裝夾完成加工。所以普通機床多工序的夾具省去了,即使偶爾必須用到專用夾具。由于數控機床的超強功能夾具的結構也可簡化。
            3)減輕勞動強度,數控機床的操作由體力型轉為智力型。
            4)改善勞動條件,數控機床一般采用全封閉護罩,機床不會有水、油、鐵屑濺出,可有效保持工作環境的清潔。
            5)有利于生產管理:
               a.  程序化控制加工、更換品種方便;
               b.   一機多工序加工,減化生產過程的管理,減少管理人員;
               c.   可實現無人化生產。

            3.數控機床是由哪幾部分組成的?
                數控機床通常有以下幾部分組成:

                數控裝置是數控機床的核心(相當于人的大腦),它所想要完成的工作通過伺服系統(相當于人的神經系統)帶動機床運動,測量及反饋系統(相當于人的 眼睛等感覺器官),把機床的工作狀態急時告訴數控裝置。數據傳輸系統的作用是:由于數控裝置的容量有限,各種控制信息要靠數控裝置以外的其它計算機等攜帶和傳輸,就像人的記憶有限,工作時常常要做些記錄,翻翻筆記本似的,作為數控機床的核心深揚公司選用的是世界三大系統制造商之一的日本原裝三菱數控系統。

            4.控機床到底控制的是什么?
                   從數控機床最終要完成的任務看,主要以下三個方面:
                   1)主軸運動控制;
                   2)進給運動控制(也就是對工作臺運動的控制);
                   3) 輸入/輸出(I/O) 控制,也就是對機床的各種狀態的控制.如:冷卻、潤滑、起停刀具自動交換等。

            5.按工藝內容分類(特別是在模具制造中)數控機床有哪幾類?
                    1)數控銑床隨著模具制造工藝要求的提高,立式數控銑床已成為主流,既工作臺不能上下移動,Z軸是通過主軸箱的上下運動實現的,根據我國目前的國情看該類機床將是傳統機床的主要更新換代產品。因此我公司生產的數控機床均為立式數控銑床。
                    2)加工中心:加工中心與數控銑床的區別在于,加工中心配有可自動換刀的裝置和刀庫系統,在華南一帶也有將全封閉立式數控銑床和加工中心都統稱為加工中心,只是把前者叫做不帶刀庫的加工中心。
                    3)線切割機床 :這類機床在模具加工中是最為廣泛,也是最為獨特的一種數控機床,它是很難被其它加工工藝所取代的,我公司是我國西部最大的線切割機床生產基地共有三十幾個規格及品種,遍布中國西南各個行業,特別是重慶長安、四川長虹、宜賓五糧液航天模具中心等大型模具制造企業都是深揚公司的真誠用戶;
                    4)電火花成型機床:它是模具型腔加工必不可少的設備,由于是高速銑削技術的發展,成型機的市場面臨新的挑戰,所以我公司的電火花成型機產品的發展是把性能價格比放在首位,不盲目擴張,而是發展中等規格的單軸數控電火花成型機床,廣泛應用于廣東及東南亞市場.

            6.數控機床的機械部分是由哪幾部分組成的?
              典型的數控機床的機械結構主要由基礎件、主軸傳動系統、進給傳動系統、回轉工作臺、自動換刀裝置以及其它機械功能部件組成。
              基礎件主要是指床身、立柱、工作臺、主軸箱體等大件。除特殊情況有采用板焊材料、人造花崗巖材料外絕大部分都是用鑄鐵材料。由于臺灣機床的涌入,現在常聽到一種叫“米漢納”的鑄鐵。讓廣大用戶摸不著頭實際就是個英文的譯音,是個外來語。不外乎是一種機械強度比較好的鑄鐵,也就是相當于我們常說的HT250、HT300鑄鐵而已。我公司的鑄鐵均為HT300樹脂沙造型,各導軌采用中音頻淬火硬度度深度達5mm,其鑄件質量完全可以同那個叫“米漢納”的叫板。
              其它機械功能部件,主要指潤滑、冷卻、排屑和監控機構。

            7.主軸作為數控機床的關鍵組件在性能上有哪些要求?
              主軸直接承受切削力,轉速范圍變化又較大。所以對主軸組件的主要性能提出如下要求:
              1)回轉精度:是指主軸在無負荷的轉動條件下,主軸前端工作部位的徑向和軸向跳動值,回轉精度的測量一般分為靜態測量、動態測量、間接測量。目前我國在生產中大都還是運用傳統的靜態測量。
              2)運動精度:是指工作狀態下的旋轉精度。這個精度通常與低速回轉精度有較大差別,運動狀態下的旋轉精度取決于主軸的工作速度、軸承性能以及主軸本身的平衡性能。
              3)剛度:是指在受外力時,主軸抵抗變形的能力。剛性不足在切削力的作用下,主軸將產生較大的彈性變形。不僅影響加工質量,還會破壞軸承的正常工作條件、加快磨損。
              4)抗振性:是指切削加工時,主軸保持平穩運轉而又不發生振動的能力。
              5)主軸溫升:主軸運轉時,溫升過高會引起兩方面的不良結果。一是主軸及箱體受熱變形直接影響加工精度;二是軸承的正常潤滑條件遭到破壞,影響軸承的正常工作,甚至出現“抱軸”。
              6) 耐磨性:只有具備足夠的耐磨性,才能長期保持精度。因此主軸的關鍵部位(如主軸錐孔)要經良好的表面熱處理。
              綜上所述您可以看出主軸組件的生產過程也一定是非常嚴格的,它不單是要有良好的設備,更需要的是要有嚴格的生產管理。后者恰是中國企業的弱項。因此,我公司數控機床主軸是選用具有30年生產經驗的臺灣原裝主軸。


            8.數控機床上用于驅動的電動機有哪幾件?如何分類?
                  以上的寫法是教學性的,實際上我們真正遇到的數控機床的電機也就是主軸驅動電機和進給驅動電機。概括地講主軸電機更強調力量,進給電機更強調的效率。目前數控機床常見的主軸電機有交流伺服電機、交流變頻電機。數控機床的進給電機常見的一種是檔次較低的步進電機、一種是交流伺服電機。其它的像直流伺服電機、直線電機等要不就是已遂步淘汰,要不就是價格高、技術復雜,中國還沒普及。淘汰的東西您不能要,沒普及的東西您同樣不能要(價格太高服務也跟不上)。

            9.步進電機與交流伺服電機的特點、區別是什么?

                1)步進電機一般用于開環伺服系統,由于沒有位置反饋環節,固位置控制的精度由步進電機和進給絲杠等等來決定。雖檔次低了點,但是結構簡單價格較低。在要求不高的場合仍有廣泛應用。在數控機床領域中大功率的步進電機一般用在進給運動(工作臺)控制上,但是就控制性能來說其特性遠不如交流伺服電機。振動、噪音也比較大。尤其是在過載情況下,步進電機會產生失步,嚴重影響加工精度。所以步進電機最常用的還是在對普通機床的數控化改造上。由于要改造的機床一般都是舊機床,所加工的對象一般是形狀雖然較復雜,但是精度要求并不很高。所以用步進電機是再合適不過了。我公司研發的并且得到廣泛應用的經濟型銑床數控系統和經濟型車床數控系統,就是配用的步進電機,在槍炮等兵器加工制造領域得到非常滿意的評價。還有就是用在線切割機上。由于線切割加工是靠放電加工,沒有切削力。所以永遠不存在過載現象,再加上線切割加工時進給速度很慢(步進電機還有一個缺點就是它的轉距會隨著轉速的增加而降低)。所以在快走絲線切割機上步進電機真正找到了自已的位置,幾乎是一統天下。如前所述我公司在步進電機的應用上之所以非常成功,也是得益于我公司有多年大批量生產線切割機床的基礎。

                2) 交流伺服電機
              數控機床用于進給驅動的交流伺服電機大多采用三相交流永磁同步電機,關于這種電機您有必要耐心的多了解一點。這種電機的定子裝有三相對稱的繞組,而轉子是永久磁極。當定子的繞組中通過三相電源后,定子與轉子之間必然產生一個旋轉場。這個旋轉磁場的轉速稱為同步轉速。電機的轉速也就是磁場的轉速。由于轉子有磁極,所以在極低頻率下也能旋轉運行。所以它比異步電機的調速范圍更寬。而與直流伺服電機相比,它沒有機械換向器,特別是它沒有了碳刷,完全排除了換向時產生火花對機械造成的磨損,另外交流伺服電機自帶一個編碼器。可以隨時將電機運行的情況“報告”給驅動器,驅動器又根據得到的“報告”更精確的控制電機的運行。由此可見交流伺服電機優點確實很多。可是技術含量也高了,價格也高了。最重要是對交流伺服電機的調試技術提高了。也就是電機雖好,如果調試不好一樣是問題多多。所以您也不要聽有些廠家的宣傳——“我公司選用的電機如何好。”沒用!還是了解一下他們的調試水平再說。

            10. 您知道進給驅動與絲杠的聯接結構嗎?
               電機與滾珠絲杠聯接的最最重要的一點就是確保傳動無間隙。主要有三種聯接方式:直接聯接式、齒輪減速式、齒形帶式。目前使得最普遍的是直接聯接式,就是用一個可以微量擾動的聯軸器,將電機與絲杠直聯。可見這個聯軸器是個非常關鍵的東西。我公司數控機床產品上的聯軸器是選用德國進口的聯軸器,確保萬無一失。

            11.在數控機床中您常聽說的刀庫,它的完整涵義是什么?
              說到數控機床中的加工中心,必然要提到刀庫,實際它是對整個自動換刀系統的總稱。而刀庫只是這個系統中最形象也是最重要的一個部分。這個系統應包括刀庫、刀具交換機構,以及相關的控制元件。

            12.刀庫有哪幾種結構形式,它們的特點是什么?
              刀庫的容量、布局,針對不同的加工中心,其形式也是五花八門。但是根據刀庫所需的容量和取刀方式主要分以下幾種:
                1)單盤式刀庫及無機械手換刀機構
                單盤式刀庫俗稱斗笠式刀庫(像個大斗笠),一般只能存16~24把刀具。不能太多,太多的話這個 “斗笠”就太大了,放不下了。這種斗笠式刀庫在換刀時整個刀庫向主軸移動。當主軸上的刀具進入刀庫的卡槽時,主軸向上移動脫離刀具,這時刀庫轉動。當要換的刀具對正主軸正下方時主軸下移,使刀具進入主軸錐孔內,夾緊刀具后,刀庫退回原來的位置。
                2)鏈式刀庫及換刀機械手
            鏈式刀庫的特點是存刀多。一般都在20把以上,多的可以存100把。它是通過鏈條將要換的刀具傳到指定位置。由機械手把刀裝到主軸上,全部換刀動作均采用電動機加機械凸輪的結構。結構簡化、工作可靠,但是價格很高。
                斗笠式刀庫的換刀時間為5~7秒,而機械手的換刀時間是2~3秒。斗笠式的刀庫的換刀時間雖說比機械手慢,可它不過也只有5~7秒的時間。作為中國的企業這種效率完全可以接受了。所以要選哪種刀庫關鍵還是看您的加工對象一般需要多少把刀。
                對于刀庫本身的品質,由于現在的刀庫已經是專業化社會化生產。所以無論生產數控機床的 廠家是多么大,其刀庫都是買來的。所以不管數控機床生產廠家的規模大還是小,就刀庫及換刀裝置而言都是在同一起跑線上的。
                到此為止,前面所講的主要都是機械以及強電方面的內容,下面就要進入數字控制領域了。也就是說我們要從前面的形象領域走進機抽象領域。所以您的思維方式也要調整一下了。因為“電”本身就是看不見、摸不著(也不敢摸)而又神通廣大的東西。可是要買數控機床的企業往往又是搞機械加工的。所以對“電子”就更感到陌生,其實這也沒關系。因為您的企業必竟是應用它,而又不是研究它。而您本人只是了解它而不是操作它。所以您可以把抽象的東西,形象化的理解,充分打開您的想象力。

            13.數控系統是由哪幾個模塊組成的,應如何較形象地理解它?
              模塊是在自動化控制技術中常用的一種形象化的說法。它是把某一種功能相對獨立的一組元器件成品也可能還包括軟件,形象地理解為了一個“塊”,由此說來數控機床的數控系統也是由若干個“模塊”組成的。

                    1)微機控制系統:
                    數控機床的核心是數控系統,數控系統的核心是微機數控系統(就是幾張電路板放在一個盒子里)。微機控制的核心是中央處理器(通稱CPU)一個長滿腳的深色的薄的小方塊,就像一個人一樣。人的核心是腦袋,腦袋的核心是大腦,大腦的核心是中樞神經。
                    2)可編程控制器(簡稱PLC):
                    PLC是用來實現輔助化控制的。如換刀、潤滑、冷卻等。它是微機系統的補充,目的是讓微機系統把全部精力用于對零件加工的高精度控制上。不要為其它的輔助的“后勤”瑣事分散精力。PLC按配置方式分內裝型和外裝型。但現在較高檔次的PLC都采用內裝型。
                   3)進給伺服控制模塊
                   數控機床對進給軸的控制要求很高,它直接關系到機床位置、控制精度。進給伺服系統一般由速度控制與位置控制兩個環節組成。
                   4)主軸控制模塊
                  主要任務是控制主軸轉速和主軸定位。主軸電機有交流伺服電機和交流變頻電機。所以相應的驅動裝置也會為數字式交流伺服控制以及變頻調速控制。
                  5)測量模塊  完成主軸和進給的位置測量。檢測裝置有光電編碼器、光柵尺等
                  6)輸入、輸出及通信模塊   完成程序的輸入、輸出,傳遞人、機界面所需的各種信息。
            以上的寫法是教學性的,實際上我們真正遇到的數控機床的電機也就是主軸驅動電機和進給驅動電機。概括地講主軸電機更強調力量,進給電機更強調的效率。目前數控機床常見的主軸電機有交流伺服電機、交流變頻電機。數控機床的進給電機常見的一種是檔次較低的步進電機、一種是交流伺服電機。其它的像直流伺服電機、直線電機等要不就是已遂步淘汰,要不就是價格高、技術復雜,中國還沒普及。淘汰的東西您不能要,沒普及的東西您同樣不能要(價格太高服務也跟不上)。

             
               
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