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【中國(guó)智能制造網(wǎng) 技術(shù)前沿】一個(gè)數(shù)控系統(tǒng)有很多功能，包括基本功能----數(shù)控裝置必備功能；選擇功能---供用戶選擇的功能。選擇功能有的是為了解決不同的加工對(duì)象，有的為了提高加工質(zhì)量，有的為了方便編程，率數(shù)控車(chē)床有的為了改善操作和維修性能。有的選擇功能是相關(guān)的，選擇這項(xiàng)還必須選另一項(xiàng)。因此要根據(jù)機(jī)床的設(shè)計(jì)要求來(lái)選擇，不要不加分析，率數(shù)控車(chē)床選擇功能過(guò)多步驟，而把相關(guān)功能漏訂，使數(shù)控機(jī)床功能降低，造成不必要的損失。
率數(shù)控車(chē)床按工藝用途分類
率數(shù)控車(chē)床是數(shù)字控制機(jī)床的簡(jiǎn)稱，是一種裝有程序控制系統(tǒng)的自動(dòng)化機(jī)床。該控制系統(tǒng)能夠邏輯地處理具有控制編碼或其他符號(hào)指令規(guī)定的程序，并將其譯碼，從而使機(jī)床動(dòng)作數(shù)控折彎?rùn)C(jī)并加工零件。
率數(shù)控車(chē)床按工藝用途分類
重切削數(shù)控車(chē)床，包括數(shù)控車(chē)床，數(shù)控鉆床，數(shù)控銑床，數(shù)控磨床，數(shù)控鏜床發(fā)及加工中心。這些機(jī)床都有適用于單件、小批量和多品種和零件加工，具有很好的加工尺寸的一致性、很高的生產(chǎn)率和自動(dòng)化程度，以及很高的設(shè)備柔性。
金屬成型類數(shù)控機(jī)床；這類機(jī)床包括數(shù)控折彎?rùn)C(jī)，數(shù)控組合沖床、數(shù)控彎管機(jī)、數(shù)控回轉(zhuǎn)頭壓力機(jī)等。
數(shù)控特種加工機(jī)床；這類機(jī)床包括數(shù)控線(電極)切割機(jī)床、數(shù)控電火花加工機(jī)床、數(shù)控火焰切割機(jī)、數(shù)控激光切割機(jī)床、專用組合機(jī)床等。
其他類型的數(shù)控設(shè)備；非加工設(shè)備采用數(shù)控技術(shù)，如自動(dòng)裝配機(jī)、多坐標(biāo)測(cè)量機(jī)、自動(dòng)繪圖機(jī)和工業(yè)機(jī)器人等。
率數(shù)控車(chē)床的基本組成包括加工程序載體、數(shù)控裝置、伺服驅(qū)動(dòng)裝置、機(jī)床主體和其他輔助裝置。下面分別對(duì)各組成部分的基本工作原理進(jìn)行概要說(shuō)明。
1、加工程序載體
重切削數(shù)控車(chē)床工作時(shí)，不需要工人直接去操作機(jī)床，要對(duì)數(shù)控機(jī)床進(jìn)行控制，必須編制加工程序。零件加工程序中，包括機(jī)床上刀具和工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡、工藝參數(shù)(進(jìn)給量主軸轉(zhuǎn)速等)和輔助運(yùn)動(dòng)等。將零件加工程序用一定的格式和代碼，存儲(chǔ)在一種程序載體上，如穿孔紙帶、盒式磁帶、軟磁盤(pán)等，通過(guò)數(shù)控機(jī)床的輸入裝置，將程序信息輸入到CNC單元。
2、數(shù)控裝置
率數(shù)控車(chē)床的核心?，F(xiàn)代數(shù)控裝置均采用CNC形式，這種CNC裝置一般使用多個(gè)微處理器拋丸機(jī)，以程序化的軟件形式實(shí)現(xiàn)數(shù)控功能，因此又稱軟件數(shù)控(Software NC)。CNC系統(tǒng)是一種位置控制系統(tǒng)，它是根據(jù)輸入數(shù)據(jù)插補(bǔ)出理想的運(yùn)動(dòng)軌跡，然后輸出到執(zhí)行部件加工出所需要的零件。因此，數(shù)控裝置主要由輸入、處理和輸出三個(gè)基本部分構(gòu)成。而所有這些工作都由計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)程序進(jìn)行合理地組織，使整個(gè)系統(tǒng)協(xié)調(diào)地進(jìn)行工作。
(1)輸入裝置 將數(shù)控指令輸入給數(shù)控裝置，根據(jù)程序載體的不同，相應(yīng)有不同的輸入裝置。目前主要有鍵盤(pán)輸入、磁盤(pán)輸入、CAD/CAM系統(tǒng)直接通信方式輸入和連接上級(jí)計(jì)算機(jī)的DNC(直接數(shù)控)輸入，現(xiàn)仍有不少系統(tǒng)還保留有光電閱讀機(jī)的紙帶輸入形式。
1)紙帶輸入方式。可用紙帶光電閱讀機(jī)讀入零件程序，直接控制機(jī)床運(yùn)動(dòng)，也可以將紙帶內(nèi)容讀入存儲(chǔ)器，用存儲(chǔ)器中儲(chǔ)存的零件程序控制機(jī)床運(yùn)動(dòng)。
2)MDI手動(dòng)數(shù)據(jù)輸入方式。操作者可利用操作面板上的鍵盤(pán)輸入加工程序的指令，它適用于比較短的程序。
率數(shù)控車(chē)床在控制裝置編輯狀態(tài)(EDIT)下，用軟件輸入加工程序，并存入控制裝置的存儲(chǔ)器中，這種輸入方法可重復(fù)使用程序。一般手工編程均采用這種方法。
在具有會(huì)話編程功能的數(shù)控裝置上，可按照顯示器上提示的問(wèn)題，選擇不同的菜單，用人機(jī)對(duì)話的方法，輸入有關(guān)的尺寸數(shù)字，就可自動(dòng)生成加工程序。
3)率數(shù)控車(chē)床采用DNC直接數(shù)控輸入方式。把零件程序保存在上級(jí)計(jì)算機(jī)中，CNC系統(tǒng)一邊加工一邊接收來(lái)自計(jì)算機(jī)的后續(xù)程序段。DNC方式多用于采用CAD/CAM軟件設(shè)計(jì)的復(fù)雜工件并直接生成零件程序的情況。
(2)信息處理 輸入裝置將加工信息傳給CNC單元，編譯成計(jì)算機(jī)能識(shí)別的信息，由信息處理部分按照控制程序的規(guī)定，逐步存儲(chǔ)并進(jìn)行處理后，通過(guò)輸出單元發(fā)出位置和速度指令給伺服系統(tǒng)和主運(yùn)動(dòng)控制部分。CNC系統(tǒng)的輸入數(shù)據(jù)包括：零件的輪廓信息(起點(diǎn)、終點(diǎn)、直線、圓弧等)、加工速度及其他輔助加工信息(如換刀、變速、冷卻液開(kāi)關(guān)等) ，數(shù)據(jù)處理的目的是完成插補(bǔ)運(yùn)算前的準(zhǔn)備工作。數(shù)據(jù)處理程序還包括刀具半徑補(bǔ)償、速度計(jì)算及輔助功能的處理等。
(3)輸出裝置 輸出裝置與伺服機(jī)構(gòu)相聯(lián)。輸出裝置根據(jù)控制器的命令接受運(yùn)算器的輸出脈沖，并把它送到各坐標(biāo)的伺服控制系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)功率放大，驅(qū)動(dòng)伺服系統(tǒng)，從而控制機(jī)床按規(guī)定要求運(yùn)動(dòng)。
率數(shù)控車(chē)床的刀具選擇和切削用量確定是在人機(jī)交互狀態(tài)下完成的，這與普通機(jī)床加工形成鮮明的對(duì)比，同時(shí)也要求編程人員必須掌握刀具選擇和切削用量確定的基本原則，高精度數(shù)控車(chē)床在編程時(shí)充分考慮數(shù)控加工的特點(diǎn)，能夠正確選擇刀刃具及切削用量。高精度數(shù)控車(chē)床必須適應(yīng)數(shù)控機(jī)床高速、和自動(dòng)化程度高的特點(diǎn)，一般應(yīng)包括通用刀具、通用連接刀柄及少量專用刀柄。刀柄要聯(lián)接刀具并裝在機(jī)床動(dòng)力頭上，因此已逐漸標(biāo)準(zhǔn)化和系列化。
率數(shù)控車(chē)床控制技術(shù)是集計(jì)算機(jī)。電子。電氣。電力拖動(dòng)。自動(dòng)控制與自動(dòng)測(cè)量。機(jī)械。液壓。氣動(dòng)為一體的高新技術(shù)。它較好的解決了形狀復(fù)雜。精密。中小批量零件加工問(wèn)題，而隨著計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)。計(jì)算機(jī)輔助制造。計(jì)算機(jī)輔助工藝等新技術(shù)的應(yīng)用，特別是在自動(dòng)化和柔性化制造系統(tǒng)中發(fā)揮著不可取代的作用，為產(chǎn)品不斷更新?lián)Q代推波助瀾。為此也推動(dòng)了數(shù)控技術(shù)自身的不斷完善和發(fā)展。
高精度數(shù)控車(chē)床狹義的說(shuō)就是以數(shù)字字符形式控制機(jī)床運(yùn)動(dòng)，完成機(jī)械加工的機(jī)床。而我們常說(shuō)的CNC是指計(jì)算機(jī)數(shù)控機(jī)床出現(xiàn)于五十年代末，七十年代以后隨著微型計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展而迅速發(fā)展起來(lái)的?，F(xiàn)在已經(jīng)成為機(jī)加行業(yè)不可缺少不可取代的加工設(shè)備。
率數(shù)控車(chē)床具體數(shù)值應(yīng)根據(jù)機(jī)床說(shuō)明書(shū)、切削用量手冊(cè)，并結(jié)合經(jīng)驗(yàn)而定。高精度數(shù)控車(chē)床具體要考慮以下幾個(gè)因素：
1、切削深度t。在機(jī)床、工件和刀具剛度允許的情況下，t就等于加工余量，這是提高生產(chǎn)率的一個(gè)有效措施。為了保證零件的加工精度和表面粗糙度，一般應(yīng)留一定的余量進(jìn)行精加工。數(shù)控機(jī)床的精加工余量可略小于普通機(jī)床。
2、切削寬度L。一般L與刀具直徑d成正比，與切削深度成反比。經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床的加工過(guò)程中，一般L的取值范圍為：L=(0.6～0.9)d。
3、切削速度v。提高v也是提高生產(chǎn)率的一個(gè)措施，但v與刀具耐用度的關(guān)系比較密切。隨著v的增大，刀具耐用度急劇下降，故v的選擇主要取決于刀具耐用度。另外，切削速度與加工材料也有很大關(guān)系，例如用立銑刀銑削合金剛30CrNi2MoVA時(shí)，v可采用8m/min左右；而用同樣的立銑刀銑削鋁合金時(shí)，v可選200m/min以上。
4、主軸轉(zhuǎn)速n(r/min)。主軸轉(zhuǎn)速一般根據(jù)切削速度v來(lái)選定。計(jì)算公式為：v=∏nd/1000。數(shù)控機(jī)床的控制面板上一般備有主軸轉(zhuǎn)速修調(diào)(倍率)開(kāi)關(guān)，可在加工過(guò)程中對(duì)主軸轉(zhuǎn)速進(jìn)行整倍數(shù)調(diào)整。
5、進(jìn)給速度vF。vF應(yīng)根據(jù)零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具和工件材料來(lái)選擇。vF的增加也可以提高生產(chǎn)效率。加工表面粗糙度要求低時(shí)，vF可選擇得大些。高精度數(shù)控車(chē)床在加工過(guò)程中，vF也可通過(guò)機(jī)床控制面板上的修調(diào)開(kāi)關(guān)進(jìn)行人工調(diào)整，但是zui大進(jìn)給速度要受到設(shè)備剛度和進(jìn)給系統(tǒng)性能等的限制。
選擇功能中的可編程序控制器有內(nèi)裝和獨(dú)立型兩種。選用內(nèi)裝型，它有不同型號(hào)，首先要根據(jù)數(shù)控裝置與機(jī)床之間的輸入輸出信號(hào)點(diǎn)數(shù)來(lái)選擇。選用的點(diǎn)數(shù)要筆實(shí)用點(diǎn)數(shù)稍多一些，一杯可能追加和變更控制性能的需要。中國(guó)臺(tái)灣數(shù)控車(chē)床其次要估計(jì)順序程序規(guī)模選擇存儲(chǔ)容量。程序規(guī)模隨著機(jī)床復(fù)雜程度的增加，存儲(chǔ)容量也隨著增大，要根據(jù)具體情況合理選擇。還有處理時(shí)間、指令功能、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、內(nèi)部繼電器等技術(shù)規(guī)格，數(shù)量也應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求。
率數(shù)控車(chē)床進(jìn)給驅(qū)動(dòng)的選擇
(1)優(yōu)先選用交流伺服電機(jī)，因?yàn)樗c直流電機(jī)比較，轉(zhuǎn)子慣量小，動(dòng)態(tài)響應(yīng)好，輸出功率大，轉(zhuǎn)速高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本較低，應(yīng)用環(huán)境不受限制。
(2)中國(guó)臺(tái)灣數(shù)控車(chē)床通過(guò)正確計(jì)算加在電機(jī)軸上的負(fù)載條件來(lái)選擇合適規(guī)格的伺服電機(jī)。
(3)進(jìn)給驅(qū)動(dòng)制造廠家對(duì)生產(chǎn)的進(jìn)給速度控制單元和伺服電機(jī)提供系列的成套產(chǎn)品，所以當(dāng)選好伺服電機(jī)之后，由產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)選用相應(yīng)的速度控制單元。
率數(shù)控車(chē)床主軸驅(qū)動(dòng)的選擇
(1)優(yōu)先選用主流主軸電機(jī)，因?yàn)樗鼪](méi)有像直流主軸電機(jī)那樣的換向、高轉(zhuǎn)速和大容量的限制，恒功率調(diào)速范圍大，噪聲低，價(jià)格便宜。目前上已有85%數(shù)控機(jī)床采用交流主軸驅(qū)動(dòng)。
(2)按下列原則選擇主軸電機(jī)：
?、俑鶕?jù)不同的機(jī)床計(jì)算出切削功率，所選電機(jī)應(yīng)滿足這個(gè)要求；
?、诟鶕?jù)要求的主軸加減速時(shí)間，計(jì)算出電機(jī)功率不應(yīng)超過(guò)電機(jī)的zui大輸出功率；
?、墼谝笾鬏S頻繁起、制動(dòng)的場(chǎng)合、必須計(jì)算出平均功率，其值不能超過(guò)電機(jī)連續(xù)額定輸出功率；
④在要求恒表面受到控制的場(chǎng)合，則恒表面速度控制所需的切削功率和加速所需功率兩者之和，應(yīng)在電機(jī)能夠提供的功率范圍之內(nèi)。
(3)中國(guó)臺(tái)灣數(shù)控車(chē)床主軸驅(qū)動(dòng)制造廠家對(duì)生產(chǎn)的主軸速度控制單元和主軸電機(jī)提供系列的成套產(chǎn)品，所以當(dāng)選好主軸電機(jī)之后，由產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)選用相應(yīng)的主軸速度控制單元。
(4)率數(shù)控車(chē)床需要主軸作定向控制時(shí)，根據(jù)機(jī)床實(shí)際情況，選用位置編碼器或磁性傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)主軸定向控制。
(原標(biāo)題：率數(shù)控車(chē)床按工藝用途分類)
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