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数控机床有哪些知识_2018年关于数控机床基础知识的笔记

2017-12-09数控机床技能培训室170°c
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  为帮助大家对数控机床有更深的认识,下面,小编为大家分享数控机床基础知识的笔记,希望对大家有所帮助!

数控机床有哪些知识_2018年关于数控机床基础知识的笔记 数控机床

  ★数控机床是由哪几部分组成的?

  数控装置是数控机床的核心(相当于人的大脑),它所想要完成的工作通过伺服系统(相当于人的神经系统)带动机床运动,测量及反馈系统(相当于人的 眼睛等感觉器官),把机床的工作状态急时告诉数控装置。数据传输系统的作用是:由于数控装置的容量有限,各种控制信息要靠数控装置以外的其它计算机等携带和传输,就像人的记忆有限,工作时常常要做些记录,翻翻笔记本似的,作为数控机床的核心深扬公司选用的是世界三大系统制造商之一的日本原装三菱数控系统。

  ★数控机床到底控制的是什么?

  从数控机床最终要完成的任务看,主要以下三个方面:

  1)主轴运动控制;

  2)进给运动控制(也就是对工作台运动的控制);

  3) 输入/输出(I/O) 控制,也就是对机床的各种状态的控制.如:冷却、润滑、起停刀具自动交换等。

  ★按工艺内容分类(特别是在模具制造中)数控机床有哪几类?

  1)数控铣床随着模具制造工艺要求的提高,立式数控铣床已成为主流,既工作台不能上下移动,Z轴是通过主轴箱的上下运动实现的,根据我国目前的国情看该类机床将是传统机床)的主要更新换代产品。

  2)加工中心:加工中心与数控铣床的区别在于,加工中心配有可自动换刀的装置和刀库系统,在华南一带也有将全封闭立式数控铣床和加工中心都统称为加工中心,只是把前者叫做不带刀库的加工中心。

  3)线切割机床 :这类机床在模具加工中是最为广泛,也是最为独特的一种数控机床,它是很难被其它加工工艺所取代的。

  4)电火花成型机床:它是模具型腔加工必不可少的设备,由于是高速铣削技术的发展,成型机的市场面临新的挑战,所以我公司的电火花成型机产品的发展是把性能价格比放在首位,不盲目扩张,而是发展中等规格的单轴数控电火花成型机床,广泛应用于广东及东南亚市场。

  ★数控机床的机械部分是由哪几部分组成的?

  典型的数控机床的机械结构主要由基础件、主轴传动系统、进给传动系统、回转工作台、自动换刀装置以及其它机械功能部件组成。

  基础件主要是指床身、立柱、工作台、主轴箱体等大件。除特殊情况有采用板焊材料、人造花岗岩材料外绝大部分都是用铸铁材料。由于台湾机床的涌入,现在常听到一种叫“米汉纳”的铸铁。让广大用户摸不着头实际就是个英文的译音,是个外来语。不外乎是一种机械强度比较好的铸铁,也就是相当于我们常说的HT250、HT300铸铁而已。我公司的铸铁均为HT300树脂沙造型,各导轨采用中音频淬火硬度度深度达5mm,其铸件质量完全可以同那个叫“米汉纳”的叫板。

  其它机械功能部件,主要指润滑、冷却、排屑和监控机构。

  ★什么叫数控机床?经常提到的“CNC”是什么意思?

  国际信息处联盟第五技术委员会对数控机床的定义是这样的:数控机床是一种安装了程序控制系统的机床。该系统能逻辑地处理具有使用号码或其他符号编码指令规定的程序。

  “CNC”中第一个“C是”英文“计算机”的第一个字母,“N”是英文“数字”的字头;最后一个字母“C”是英文“控制”的第一个字母。所以“CNC”系统用汉语说就是“计算机数字控制系统”。“CNC”系统是数控机床的核心部分。数控机床功能的强弱主要是由数控功能确定的。

  ★数控机床特点有哪些?

  1) 加工精度高:

  数控机床是精密机械和自动化技术的综合体。机床的数控装置可以对机床运动中产生的位移、热变形等导致的误差,通过测量系统进行补偿而获得很高且稳定的加工精度。由于数控机床实现自动加工,所以减少了操作人员素质带来的人为误差,提高了同批零件的一致性。

  2)生产较高:

  就生产效率而言,相对普通机床,数控机床的效率一般能提高2~3倍、甚至十几倍。主要体现在以下几个方面:

  a.一次装夹完成多工序加工,省去了普通机床加工的多次变换工种、工序间的转件以及划线等工序。

  b.简化了夹具及专用工装等,由于是一次装夹完成加工。所以普通机床多工序的夹具省去了,即使偶尔必须用到专用夹具。由于数控机床的超强功能夹具的结构也可简化。

  3)减轻劳动强度,数控机床的操作由体力型转为智力型。

  4)改善劳动条件,如深扬公司的产品采用全封闭护罩,机床不会有水、油、铁屑溅出,可有效保持工作环境的清洁。

  5)有利于生产管理

  a.程序化控制加工、更换品种方便;

  b.一机多工序加工,减化生产过程的管理,减少管理人员;

  c.可实现无人化生产。

  ★数控系统是由哪几个模块组成的,应如何较形象地理解它?

  模块是在自动化控制技术中常用的一种形象化的说法。它是把某一种功能相对独立的一组元器件成品也可能还包括软件,形象地理解为了一个“块”,由此说来数控机床的数控系统也是由若干个“模块”组成的。

  1)微机控制系统:

  数控机床的核心是数控系统,数控系统的核心是微机数控系统(就是几张电路板放在一个盒子里)。微机控制的核心是中央处理器(通称CPU)一个长满脚的深色的薄的小方块,就像一个人一样。人的核心是脑袋,脑袋的核心是大脑,大脑的核心是中枢神经。

  2)可编程控制器(简称PLC):

  PLC是用来实现辅助化控制的。如换刀、润滑、冷却等。它是微机系统的补充,目的是让微机系统把全部精力用于对零件加工的高精度控制上。不要为其它的辅助的“后勤”琐事分散精力。PLC按配置方式分内装型和外装型。但现在较高档次的PLC都采用内装型。

  3)进给伺服控制模块

  数控机床对进给轴的控制要求很高,它直接关系到机床位置、控制精度。进给伺服系统一般由速度控制与位置控制两个环节组成。

  4)主轴控制模块

  主要任务是控制主轴转速和主轴定位。主轴电机有交流伺服电机和交流变频电机。所以相应的驱动装置也会为数字式交流伺服控制以及变频调速控制。

  5)测量模块 完成主轴和进给的位置测量。检测装置有光电编码器、光栅尺等

  6)输入、输出及通信模块 完成程序的输入、输出,传递人、机界面所需的各种信息。

  ★刀库有哪几种结构形式,它们的特点是什么?

  刀库的容量、布局,针对不同的加工中心,其形式也是五花八门。但是根据刀库所需的容量和取刀方式主要分以下几种:

  1)单盘式刀库及无机械手换刀机构

  单盘式刀库俗称斗笠式刀库(像个大斗笠),一般只能存16~24把刀具。不能太多,太多的话这个 “斗笠”就太大了,放不下了。这种斗笠式刀库在换刀时整个刀库向主轴移动。当主轴上的刀具进入刀库的卡槽时,主轴向上移动脱离刀具,这时刀库转动。当要换的刀具对正主轴正下方时主轴下移,使刀具进入主轴锥孔内,夹紧刀具后,刀库退回原来的位置。

  2)链式刀库及换刀机械手

  链式刀库的特点是存刀多。一般都在20把以上,多的可以存100把。它是通过链条将要换的刀具传到指定位置。由机械手把刀装到主轴上,全部换刀动作均采用电动机加机械凸轮的结构。结构简化、工作可靠,但是价格很高。

  斗笠式刀库的换刀时间为5~7秒,而机械手的换刀时间是2~3秒。斗笠式的刀库的换刀时间虽说比机械手慢,可它不过也只有5~7秒的时间。作为中国的企业这种效率完全可以接受了。所以要选哪种刀库关键还是看您的加工对象一般需要多少把刀。

  对于刀库本身的品质,由于现在的刀库已经是专业化社会化生产。所以无论生产数控机床的厂家是多么大,其刀库都是买来的。所以不管数控机床生产厂家的规模大还是小,就刀库及换刀装置而言都是在同一起跑线上的。

  到此为止,前面所讲的主要都是机械以及强电方面的内容,下面就要进入数字控制领域了。也就是说我们要从前面的形象领域走进机抽象领域。所以您的思维方式也要调整一下了。因为“电”本身就是看不见、摸不着(也不敢摸)而又神通广大的东西。可是要买数控机床的企业往往又是搞机械加工的。所以对“电子”就更感到陌生,其实这也没关系。因为您的企业必竟是应用它,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东西,形象化的理解,充分打开您的想象力。

  ★主轴作为数控机床的关键组件在性能上有哪些要求?

  主轴直接承受切削力,转速范围变化又较大。所以对主轴组件的主要性能提出如下要求:

  1)回转精度:是指主轴在无负荷的转动条件下,主轴前端工作部位的径向和轴向跳动值,回转精度的测量一般分为静态测量、动态测量、间接测量。目前我国在生产中大都还是运用传统的静态测量。

  2)运动精度:是指工作状态下的旋转精度。这个精度通常与低速回转精度有较大差别,运动状态下的旋转精度取决于主轴的工作速度、轴承性能以及主轴本身的平衡性能。

  3)刚度:是指在受外力时,主轴抵抗变形的能力。刚性不足在切削力的作用下,主轴将产生较大的弹性变形。不仅影响加工质量,还会破坏轴承的正常工作条件、加快磨损。

  4)抗振性:是指切削加工时,主轴保持平稳运转而又不发生振动的能力。;

  5)主轴温升:主轴运转时,温升过高会引起两方面的不良结果。一是主轴及箱体受热变形直接影响加工精度;二是轴承的正常润滑条件遭到破坏,影响轴承的正常工作,甚至出现“抱轴”。

  6) 耐磨性:只有具备足够的耐磨性,才能长期保持精度。因此主轴的关键部位(如主轴锥孔)要经良好的表面热处理。

  综上所述您可以看出主轴组件的生产过程也一定是非常严格的,它不单是要有良好的设备,更需要的是要有严格的生产管理。后者恰是中国企业的弱项。

  ★数控机床上用于驱动的电动机有哪几件?如何分类?

  实际上我们真正遇到的数控机床的电机也就是主轴驱动电机和进给驱动电机。概括地讲主轴电机更强调力量,进给电机更强调的效率。目前数控机床常见的主轴电机有交流伺服电机、交流变频电机。数控机床的进给电机常见的一种是档次较低的步进电机、一种是交流伺服电机。其它的像直流伺服电机、直线电机等要不就是已遂步淘汰,要不就是价格高、技术复杂,中国还没普及。淘汰的东西您不能要,没普及的东西您同样不能要(价格太高服务也跟不上)

  ★步进电机与交流伺服电机的特点、区别是什么?

  1)步进电机一般用于开环伺服系统,由于没有位置反馈环节,固位置控制的精度由步进电机和进给丝杠等等来决定。虽档次低了点,但是结构简单价格较低。在要求不高的场合仍有广泛应用。在数控机床领域中大功率的步进电机一般用在进给运动(工作台)控制上,但是就控制性能来说其特性远不如交流伺服电机。振动、噪音也比较大。尤其是在过载情况下,步进电机会产生失步,严重影响加工精度。所以步进电机最常用的还是在对普通机床的数控化改造上。由于要改造的机床一般都是旧机床,所加工的对象一般是形状虽然较复杂,但是精度要求并不很高。所以用步进电机是再合适不过了。我公司研发的并且得到广泛应用的经济型铣床数控系统和经济型车床数控系统,就是配用的步进电机,在枪炮等兵器加工制造领域得到非常满意的评价。还有就是用在线切割机上。由于线切割加工是靠放电加工,没有切削力。所以永远不存在过载现象,再加上线切割加工时进给速度很慢(步进电机还有一个缺点就是它的转距会随着转速的增加而降低)。所以在快走丝线切割机上步进电机真正找到了自已的位置,几乎是一统天下。

  2)流伺服电机,

  数控机床用于进给驱动的交流伺服电机大多采用三相交流永磁同步电机,关于这种电机您有必要耐心的多了解一点。这种电机的定子装有三相对称的绕组,而转子是永久磁极。当定子的绕组中通过三相电源后,定子与转子之间必然产生一个旋转场。这个旋转磁场的转速称为同步转速。电机的转速也就是磁场的转速。由于转子有磁极,所以在极低频率下也能旋转运行。所以它比异步电机的调速范围更宽。而与直流伺服电机相比,它没有机械换向器,特别是它没有了碳刷,完全排除了换向时产生火花对机械造成的磨损,另外交流伺服电机自带一个编码器。可以随时将电机运行的情况“报告”给驱动器,驱动器又根据得到的“报告”更精确的控制电机的运行。由此可见交流伺服电机优点确实很多。可是技术含量也高了,价格也高了。最重要是对交流伺服电机的调试技术提高了。也就是电机虽好,如果调试不好一样是问题多多。所以您也不要听有些厂家的宣传——“我公司选用的电机如何好。”没用!还是了解一下他们的调试水平再说。

  ★您知道进给驱动与丝杠的联接结构吗?

  电机与滚珠丝杠联接的最最重要的一点就是确保传动无间隙。主要有三种联接方式:直接联接式、齿轮减速式、齿形带式。目前使得最普遍的是直接联接式,就是用一个可以微量扰动的联轴器,将电机与丝杠直联。可见这个联轴器是个非常关键的东西。我公司数控机床产品上的联轴器是选用德国进口的联轴器,确保万无一失。

  ★在数控机床中您常听说的刀库,它的完整涵义是什么?

  说到数控机床中的加工中心,必然要提到刀库,实际它是对整个自动换刀系统的总称。而刀库只是这个系统中最形象也是最重要的一个部分。这个系统应包括刀库、刀具交换机构,以及相关的控制元件。

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