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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(jì)型數(shù)控車床外，目前大部分?jǐn)?shù)控車床均已通過(guò)專門設(shè)計(jì)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(zhuǎn)精度，直接影響到零件的加工精度；其功率大小、回轉(zhuǎn)速度影響到加工的效率；其同步運(yùn)行、自動(dòng)變速及定向準(zhǔn)停等要求，影響到車床的自動(dòng)化程度。

b）主軸箱: 具有齒輪有級(jí)自動(dòng)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(dòng)器，去除了機(jī)械離合器，其主軸箱內(nèi)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)已經(jīng)大大簡(jiǎn)化；具有無(wú)級(jí)自動(dòng)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(jī)械傳動(dòng)變速和變向作用的機(jī)構(gòu)，其主軸箱也成了"軸承座"及"潤(rùn)滑箱"的代名詞；對(duì)于改造式(具有手動(dòng)操作和自動(dòng)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(dǎo)軌

    數(shù)控車床的導(dǎo)軌是保證進(jìn)給運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)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(jìn)給時(shí)的平穩(wěn)性，是影響零件加工質(zhì)量的重要因素之一。除部分?jǐn)?shù)控車床仍沿用傳統(tǒng)的滑動(dòng)導(dǎo)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(dǎo)軌（“海數(shù)”牌產(chǎn)品全部采用貼塑導(dǎo)軌）。這種新型滑動(dòng)導(dǎo)軌的摩擦系數(shù)小，其耐磨性、耐腐蝕性及吸震性好，潤(rùn)滑條件也比較優(yōu)越。

3）機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)

    除了部分主軸箱內(nèi)的齒輪傳動(dòng)等機(jī)構(gòu)外，數(shù)控車床已在原普通車床傳動(dòng)鏈的基礎(chǔ)上，作了大幅度的簡(jiǎn)化。如取消了掛輪箱、進(jìn)給箱、溜板箱及其絕大部分傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，而僅保留了縱、橫進(jìn)給的螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，并在驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)至絲杠間增設(shè)了無(wú)間隙彈性聯(lián)軸器。

螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)： 數(shù)控車床中的螺旋副，是將驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)所輸出的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成刀架在縱、橫方向上直線運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)副。構(gòu)成螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)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(yù)緊，故傳動(dòng)效率及精度高，運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定，動(dòng)作靈敏。但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，制造技術(shù)要求較高，所以成本也較高。另外，自行調(diào)整其間隙大小時(shí)，難度亦較大。

4）自動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)刀架

    除了車削中心采用隨機(jī)換刀(帶刀庫(kù))的自動(dòng)換刀裝置外，數(shù)控車床一般帶有固定刀位的自動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架，有的車床還帶有各種形式的雙刀架（如排刀）。

5）檢測(cè)反饋裝置

   檢測(cè)反饋裝置是數(shù)控車床的重要組成部分，對(duì)加工精度、生產(chǎn)效率和自動(dòng)化程度有很大影響。檢測(cè)裝置包括位移檢測(cè)裝置和工件尺寸檢測(cè)裝置兩大類，其中工件尺寸檢測(cè)裝置又分為機(jī)內(nèi)尺寸檢測(cè)裝置和機(jī)外尺寸檢測(cè)裝置兩種。工件尺寸檢測(cè)裝置僅在少量的高檔數(shù)控車床上配用。

6）對(duì)刀裝置

   除了極少數(shù)專用性質(zhì)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(dòng)轉(zhuǎn)位刀架，以進(jìn)行多刀車削。這樣，每把刀的刀位點(diǎn)在刀架上安裝的位置，或相對(duì)于車床固定原點(diǎn)的位置，都需要對(duì)刀、調(diào)整和測(cè)量，并以確認(rèn)，以保證零件的加工質(zhì)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(shuō)，數(shù)控車床的檢測(cè)裝置相當(dāng)于人的眼睛，那么，數(shù)控裝置相當(dāng)于人的大腦，伺服系統(tǒng)則相當(dāng)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(jì)算機(jī)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(lái)的各種信息，并經(jīng)處理和調(diào)配后，向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)發(fā)出執(zhí)行命令；在執(zhí)行過(guò)程中，其驅(qū)動(dòng)、檢測(cè)等機(jī)構(gòu)同時(shí)將有關(guān)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(zhǔn)確地執(zhí)行數(shù)控裝置發(fā)出的命令，通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路和執(zhí)行元件（如步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)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(guò)程

數(shù)控車床的工作過(guò)程如圖12-5所示。

 圖12-5 數(shù)控車床的工作過(guò)程

（1）首先根據(jù)零件加工圖樣進(jìn)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(guò)數(shù)控機(jī)床的操作面板輸入程序。

（5）數(shù)控裝置將所接受的信號(hào)進(jìn)行一系列處理后，再將處理結(jié)果以脈沖信號(hào)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(qū)動(dòng)車床進(jìn)給機(jī)構(gòu)嚴(yán)格按照指令的要求進(jìn)行位移，使車床自動(dòng)完成相應(yīng)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(guān)于數(shù)控車床,cnc數(shù)控車床的信息請(qǐng)來(lái)電咨詢！

泰安市海特機(jī)器制造有限責(zé)任公司  技術(shù)中心  供稿

2010年3月20日