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數控車床的理解與認識

人氣││:154發表時間││:2022/5/11 4:47:14

數控車床是在普通車床的基礎上採用計算機程式控制系統有邏輯的處理控制編碼或其它符號指令規定的程式╃•◕,將其譯碼從而使車床動作並加工工件╃↟│▩。

數控車床的理解與認識

科學技術的發展╃•◕,對機械產品提出了高精度◕╃·₪、高複雜性的要求╃•◕,而且產品的更新換代也在加快╃•◕,這對機床裝置不僅提出了精度和效率的要求╃•◕,而且也對其提出了通用性和靈活性的要求╃↟│▩。數控機床就是針對這種要求而產生的一種新型自動化機床╃↟│▩。數控機床集微電子技術◕╃·₪、計算機技術◕╃·₪、自動控制技術及伺服驅動技術◕╃·₪、精密機械技術於一體╃•◕,是高度機電一體化的典型產品╃↟│▩。它本身又是機電一體化的重要組成部分╃•◕,是現代機床技術水平的重要標誌╃↟│▩。數控機床體現了當前世界機床技術進步的主流╃•◕,是衡量機械製造工藝水平的重要指標╃•◕,在柔性生產和計算機整合製造等先進製造技術中起著重要的基礎核心作用╃↟│▩。


與普通機床相比╃•◕,數控機床具有的特點││:

1)由於數控車床刀架的兩個方向運動分別由兩臺伺服電動機驅動╃•◕,所以它的傳動鏈短╃↟│▩。不必使用掛輪◕╃·₪、光槓等傳動部件╃•◕,用伺服電動機直接與絲槓聯結帶動刀架運動╃↟│▩。伺服電動機絲槓間也可以用同步皮帶副或齒輪副聯結╃↟│▩。

2)多功能數控車床是採用直流或交流主軸控制單元來驅動主軸╃•◕,按控制指令作無級變速╃•◕,主軸之間不必用多級齒輪副來進行變速╃↟│▩。為擴大變速範圍╃•◕,現在一般還要透過一級齒輪副╃•◕,以實現分段無級調速╃•◕,即使這樣╃•◕,床頭箱內的結構已比傳統車床簡單得多╃↟│▩。數控車床的另一個結構特點是剛度大╃•◕,這是為了與控制系統的高精度控制相匹配╃•◕,以便適應高精度的加工╃↟│▩。

3)數控車床的第三個結構特點是輕拖動╃↟│▩。刀架移動一般採用滾珠絲槓副╃↟│▩。滾珠絲槓副是數控車床的關鍵機械部件之一╃•◕,滾珠絲槓兩端安裝的轉動軸承是專用鈾承╃•◕,它的壓力角比常用的向心推力球輛承要大得多╃↟│▩。這種專用軸承配對安裝╃•◕,是選配的╃•◕,Z好在軸承出廠時就是成對的╃↟│▩。

4)為了拖動輕便╃•◕,數控車床的潤滑都比較充分╃•◕,大部分採用油霧自動潤滑╃↟│▩。

5)由於數控機床的價格較高◕╃·₪、控制系統的壽命較長╃•◕,所以數控車床的滑動導軌也要求耐磨性好╃↟│▩。數控車床一般採用鑲鋼導軌╃•◕,這樣機床精度保持的時間就比較長╃•◕,其使用壽命也可延長很多╃↟│▩。

5)數控車床還具有加工冷卻充分◕╃·₪、防護較嚴密等特點╃•◕,自動運轉時一般都處於全封閉或半封閉狀態╃↟│▩。

6)數控車床一般還配有自動排屑裝置╃↟│▩。


數控機床新技術

1)電主軸││:是Z近幾年在數控機床領域出現的將機床主軸與主軸電機融為一體的新技術╃•◕,它與直線電機技術◕╃·₪、高速刀具技術一起╃•◕,將會把高速加工推向一個新時代╃↟│▩。電主軸是一套元件╃•◕,它包括電主軸本身及其附件││:電主軸◕╃·₪、高頻變頻裝置◕╃·₪、油霧潤滑器◕╃·₪、冷卻裝置◕╃·₪、內建編碼器◕╃·₪、換刀裝置╃↟│▩。


電主軸所融合的技術││:

高速軸承技術││:電主軸通常採用複合陶瓷軸承╃•◕,耐磨耐熱╃•◕,壽命是傳統軸承的幾倍;有時也採用電磁懸浮軸承或靜壓軸承╃•◕,內外圈不接觸╃•◕,理論上壽命無限;

高速電機技術││:電主軸是電動機與主軸融合在一起的產物╃•◕,電動機的轉子即為主軸的旋轉部分╃•◕,理論上可以把電主軸看作一臺高速電動機╃↟│▩。關鍵技術是高速度下的動平衡;

潤滑││:電主軸的潤滑一般採用定時定量油氣潤滑;也可以採用脂潤滑╃•◕,但相應的速度要打折扣╃↟│▩。所謂定時╃•◕,就是每隔一定的時間間隔注一次油╃↟│▩。所謂定量╃•◕,就是透過一個叫定量閥的器件╃•◕,地控制每次潤滑油的油量╃↟│▩。而油氣潤滑╃•◕,指的是潤滑油在壓縮空氣的攜帶下╃•◕,被吹入陶瓷軸承╃↟│▩。油量控制很重要╃•◕,太少╃•◕,起不到潤滑作用;太多╃•◕,在軸承高速旋轉時會因油的阻力而發熱╃↟│▩。


2)精密高速滾珠絲槓

新產品屬小螺距(旋轉一週的移動量╃•◕,Lead)型╃•◕,主要用於加工重視精度的模具等的機床╃↟│▩。近年來╃•◕,此類高速精密加工機床╃•◕,基於改善作業環境等方面的考慮╃•◕,日益要求靜音及低振動化╃↟│▩。

採用滾珠可順暢迴圈的“SRC迴圈方式”機構╃•◕,在將噪聲及振動控制在容許範圍內的條件下╃•◕,使Z大dn值(軸徑d(mm)×轉速n(min-1))達到了16萬╃•◕,比原來的"管迴圈方式"提高了約20%╃↟│▩。由此╃•◕,使Z大進給速度達到了48m/min(軸徑為40mm◕╃·₪、螺距為12mm時)╃↟│▩。並且╃•◕,採用SRC迴圈方式還使噪聲Z大降低了6dB(A)╃•◕,振動也減小至原來的一半左右╃↟│▩。


數控機床發展新趨勢

世界先進製造技術不斷興起╃•◕,超高速切削◕╃·₪、超精密加工等技術的應用╃•◕,柔性製造系統的迅速發展和計算機整合系統的不斷成熟╃•◕,對數控加工技術提出了更高的要求╃↟│▩。當今數控機床正在朝著以下幾個方向發展╃↟│▩。


1.高速度◕╃·₪、高精度化速度和精度是數控機床的兩個重要指標╃•◕,它直接關係到加工效率和產品質量╃↟│▩。目前╃•◕,數控系統採用位數◕╃·₪、頻率更高的處理器╃•◕,以提高系統的基本運算速度╃↟│▩。同時╃•◕,採用超大規模的積體電路和多微處理器結構╃•◕,以提高系統的資料處理能力╃•◕,即提高插補運算的速度和精度╃↟│▩。並採用直線電動機直接驅動機床工作臺的直線伺服進給方式╃•◕,其高速度和動態響應特性相當優越╃↟│▩。採用前饋控制技術╃•◕,使追蹤滯後誤差大大減小╃•◕,從而改善拐角切削的加工精度╃↟│▩。

為適應超高速加工的要求╃•◕,數控機床採用主軸電動機與機床主軸合二為一的結構形式╃•◕,實現了變頻電動機與機床主軸一體化╃•◕,主軸電機的軸承採用磁浮軸承◕╃·₪、液體動靜壓軸承或陶瓷滾動軸承等形式╃↟│▩。目前╃•◕,陶瓷刀具和金剛石塗層刀具已開始得到應用╃↟│▩。


2.多功能化配有自動換刀機構(刀庫容量可達100把以上)的各類加工中心╃•◕,能在同一臺機床上同時實現銑削◕╃·₪、鏜削◕╃·₪、鑽削◕╃·₪、車削◕╃·₪、鉸孔◕╃·₪、擴孔◕╃·₪、攻螺紋等多種工序加工╃•◕,現代數控機床還採用了多主軸◕╃·₪、多面體切削╃•◕,即同時對一個零件的不同部位進行不同方式的切削加工╃↟│▩。數控系統由於採用了多CPU結構和分級中斷控制方式╃•◕,即可在一臺機床上同時進行零件加工和程式編制╃•◕,實現所謂的“前臺加工╃•◕,後臺編輯”╃↟│▩。為了適應柔性製造系統和計算機整合系統的要求╃•◕,數控系統具有遠距離序列介面╃•◕,甚至可以聯網╃•◕,實現數控機床之間的資料通訊╃•◕,也可以直接對多臺數控機床進行控制╃↟│▩。


3.智慧化現代數控機床將引進自適應控制技術╃•◕,根據切削條件的變化╃•◕,自動調節工作引數╃•◕,使加工過程中能保持Z佳工作狀態╃•◕,從而得到較高的加工精度和較小的表面粗糙度╃•◕,同時也能提高刀具的使用壽命和裝置的生產效率╃↟│▩。具有自診斷◕╃·₪、自修復功能╃•◕,在整個工作狀態中╃•◕,系統隨時對CNC系統本身以及與其相連的各種裝置進行自診斷◕╃·₪、檢查╃↟│▩。一旦出現故障時╃•◕,立即採用停機等措施╃•◕,並進行故障報警╃•◕,提示發生故障的部位◕╃·₪、原因等╃↟│▩。還可以自動使故障模組離線╃•◕,而接通備用模組╃•◕,以確保無人化工作環境的要求╃↟│▩。為實現更高的故障診斷要求╃•◕,其發展趨勢是採用人工智慧專家診斷系統╃↟│▩。


4.數控程式設計自動化隨著計算機應用技術的發展╃•◕,目前CAD/CAM圖形互動式自動程式設計已得到較多的應用╃•◕,是數控技術發展的新趨勢╃↟│▩。它是利用CAD繪製的零件加工圖樣╃•◕,再經計算機內的刀具軌跡資料進行計算和後置處理╃•◕,從而自動生成NC零件加工程式╃•◕,以實現CAD與CAM的整合╃↟│▩。隨著CIMS技術的發展╃•◕,當前又出現了CAD/CAPP/CAM整合的全自動程式設計方式╃•◕,它與CAD/CAM系統程式設計的Z大區別是其程式設計所需的加工工藝引數不必由人工參與╃•◕,直接從系統內的CAPP資料庫獲得╃↟│▩。


5.可靠性Z大化數控機床的可靠性一直是使用者Z關心的主要指標╃↟│▩。數控系統將採用更高整合度的電路晶片╃•◕,利用大規模或超大規模的專用及混合式積體電路╃•◕,以減少元器件的數量╃•◕,來提高可靠性╃↟│▩。透過硬體功能軟體化╃•◕,以適應各種控制功能的要求╃•◕,同時採用硬體結構機床本體的模組化◕╃·₪、標準化和通用化及系列化╃•◕,使得既提高硬體生產批次╃•◕,又便於組織生產和質量把關╃↟│▩。還透過自動執行啟動診斷◕╃·₪、線上診斷◕╃·₪、離線診斷等多種診斷程式╃•◕,實現對系統內硬體◕╃·₪、軟體和各種外部裝置進行故障診斷和報警╃↟│▩。利用報警提示╃•◕,及時排除故障;利用容錯技術╃•◕,對重要部件採用“冗餘”設計╃•◕,以實現故障自恢復;利用各種測試◕╃·₪、監控技術╃•◕,當生產超程◕╃·₪、刀損◕╃·₪、干擾◕╃·₪、斷電等各種意外時╃•◕,自動進行相應的保護╃↟│▩。


6.控制系統小型化數控系統小型化便於將機◕╃·₪、電裝置結合為一體╃↟│▩。目前主要採用超大規模整合元件◕╃·₪、多層印刷電路板╃•◕,採用三維安裝方法╃•◕,使電子元器件得以高密度安裝╃•◕,較大規模縮小系統的佔有空間╃↟│▩。而利用新型的彩色液晶薄型顯示器替代傳統的陰極射線管╃•◕,將使數控作業系統進一步小型化╃↟│▩。這樣可以方便地將它安裝在機床裝置上╃•◕,更便於對數控機床的操作使用╃↟│▩。     http://www.ucpaoc.com/

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