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2011年注冊資產(chǎn)評估師考試機(jī)電設(shè)備輔導(dǎo)講義（27）

發(fā)表時間：2011/8/25 10:38:59 來源：互聯(lián)網(wǎng) 點(diǎn)擊關(guān)注微信：

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第五章　數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人

第一節(jié)　數(shù)控機(jī)床

一、什么是數(shù)控機(jī)床

數(shù)控即數(shù)字控制，即NC(Numerical Control)。

計算機(jī)數(shù)控，Computerized Numerical Control，簡寫為CNC。

二、數(shù)控機(jī)床的發(fā)展

數(shù)控機(jī)床產(chǎn)生于1952年，美國麻省理工學(xué)院

三、數(shù)控機(jī)床是如何加工零件的

將工件的形狀尺寸以及加工過程所需的各種操作(如主軸變速、刀具選擇、冷卻液供給、進(jìn)給、起停等)用程序表示。

由數(shù)控裝置對輸入的信息進(jìn)行處理和運(yùn)算，按照零件加工程序的要求控制機(jī)床伺服驅(qū)動系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)刀具與工件的相對運(yùn)動，完成零件加工。當(dāng)被加工工件改變時，除了重新裝夾工件和更換刀具外，只要更換程序即可。

在進(jìn)行曲線輪廓加工時，只要知道曲線的種類、起點(diǎn)、終點(diǎn)以及速度等，就可以根據(jù)給定的數(shù)字函數(shù)，如線性函數(shù)、圓函數(shù)或高次曲線函數(shù)，在曲線的起點(diǎn)和終點(diǎn)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)點(diǎn)的密化，確定一些中間點(diǎn)，從而加工出給定的曲線輪廓，這種方法稱為插補(bǔ)。

插補(bǔ)算法是數(shù)控加工技術(shù)中的一個基本問題。

目前常用的插補(bǔ)算法有兩大類：

以脈沖形式輸出的脈沖增量法，它適合于以步進(jìn)電動機(jī)作為驅(qū)動元件的開環(huán)伺服驅(qū)動系統(tǒng);

以數(shù)字量形式輸出的數(shù)字增量法，它適合于以交、直流伺服電動機(jī)作為驅(qū)動元件的閉環(huán)(或半閉環(huán))伺服驅(qū)動系統(tǒng)。

要實(shí)現(xiàn)數(shù)控加工必須：

⑴具有一個既能接受零件圖樣加工要求信息，又能按照一定的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行插補(bǔ)運(yùn)算，實(shí)時地向各坐標(biāo)軸發(fā)出速度控制指令的數(shù)字計算機(jī)，即控制裝置;

⑵具有能夠快速響應(yīng),并具有足夠功率的伺服驅(qū)動裝置;

⑶具有能夠滿足上述加工方式的機(jī)床主機(jī)，輔助裝置和刀具。

四、為什么要發(fā)展、使用數(shù)控機(jī)床

優(yōu)點(diǎn)：數(shù)控機(jī)床可以加工出普通機(jī)床難以加工或不能加工的復(fù)雜型面;數(shù)控機(jī)床按預(yù)先編寫的零件加工程序自動加工，加工精度還可以利用軟件進(jìn)行校正和補(bǔ)償，因此可以獲得高的加工精度和重復(fù)精度;與普通機(jī)床加工相比，在數(shù)控機(jī)床上加工可提高生產(chǎn)率2～3倍，對于一些復(fù)雜零件，生產(chǎn)率可提高十幾倍甚至幾十倍等等?？傊?dāng)?shù)控機(jī)床特點(diǎn)高效率，高精度，柔性好

表5-1 數(shù)控機(jī)床與普通機(jī)床的性能比較表

序號	項目	數(shù)控機(jī)床	普通機(jī)床
1	加工異型復(fù)雜零件的能力	強(qiáng)	弱
2	改變加工對象的柔性程度	高	低
3	加工零件質(zhì)量和加工精度	高	低
4	加工效率	高	低
5	設(shè)備利用率	高	低
6	產(chǎn)品優(yōu)化設(shè)計與CAD（計算機(jī)輔助設(shè)計）連接功能	高	低
7	前期投資	高	低
8	對操作人員素質(zhì)的要求	高	低
9	對生產(chǎn)計劃、生產(chǎn)準(zhǔn)備和生產(chǎn)調(diào)度的要求	高	低
10	運(yùn)行費(fèi)	低	高
11	維修技術(shù)與維修費(fèi)	高	低
12	對不合格產(chǎn)品再加工（即回用）的費(fèi)用	低	高

五、數(shù)控機(jī)床的組成

數(shù)控機(jī)床分成兩大部分，即CNC系統(tǒng)和機(jī)床主機(jī)(包括輔助裝置)。

圖5-1 數(shù)控機(jī)床組成框圖

(一)CNC系統(tǒng)

由程序、輸入輸出(I / O)設(shè)備、CNC裝置、主軸驅(qū)動單元及進(jìn)給驅(qū)動單元組成。

CNC 裝置是 CNC 系統(tǒng)的核心，它由計算機(jī)(包括硬件和軟件)、可編程控制器(PLC)和接口電路，三部分組成。

零件加工程序是CNC系統(tǒng)的重要組成部分。

輸入輸出設(shè)備主要用于零件加工程序的編制、存儲、打印、顯示等。

在數(shù)控機(jī)床中，有主軸驅(qū)動系統(tǒng)和進(jìn)給驅(qū)動系統(tǒng)。

主軸驅(qū)動裝置由主軸控制單元、交直流主軸電動機(jī)與速度檢測元件組成。

進(jìn)給驅(qū)動裝置由進(jìn)給控制單元、進(jìn)給伺服電動機(jī)與檢測元件組成。

(二)主機(jī)

數(shù)控機(jī)床也有普通機(jī)床都具有的床身、立柱、主軸、工作臺等關(guān)鍵部件，但在設(shè)計上已有很大變化。為了滿足數(shù)控機(jī)床高自動化、高效率、高精度、高速度、高可靠性的要求，其機(jī)械結(jié)構(gòu)具以下一些特點(diǎn)：

1.高剛度和高抗振性。提高機(jī)床靜剛度和固有頻率，改進(jìn)機(jī)床結(jié)構(gòu)的阻尼特性是提高機(jī)床動剛度和抗振性的有效方法。

通過機(jī)床結(jié)構(gòu)、筋板的合理布局，例如加大主軸的支承軸徑，縮短主軸端部的受力懸伸段，床身采用鋼板焊接結(jié)構(gòu)等方法來提高剛度;采用新材料，特殊結(jié)構(gòu)也可以提高動剛度和抗振能力。

2.減小機(jī)床熱變形。為了減小熱變形，常采取以下措施：采用熱對稱結(jié)構(gòu)及熱平衡措施;對于發(fā)熱部件(如主軸箱、靜壓導(dǎo)軌液壓油等)采取散熱、風(fēng)冷、液冷等控制溫升;對切削部位采取強(qiáng)冷措施;專門采用熱位移補(bǔ)償，即預(yù)測熱變形規(guī)律，建立數(shù)學(xué)模型，存入計算機(jī)，來進(jìn)行實(shí)時補(bǔ)償。

3.采用滾動導(dǎo)軌、靜壓導(dǎo)軌、滾珠絲杠、塑料滑動導(dǎo)軌等高效率、無間隙、低摩擦傳動。

4.簡化的機(jī)械傳動結(jié)構(gòu)。采用高性能、寬調(diào)速范圍的交直流主軸電動機(jī)和伺服電動機(jī)，使主軸箱、進(jìn)給變速箱及其傳動系統(tǒng)大為簡化，提高傳動精度和可靠性。

(三)輔助裝置

為了保證數(shù)控機(jī)床正常運(yùn)行、功能充分發(fā)揮，必須配備必要的輔助裝置，包括：電器、液壓、氣動元件及系統(tǒng);冷卻、排屑、防護(hù)、潤滑、照明、儲運(yùn)等裝置;交換工作臺，數(shù)控轉(zhuǎn)臺，數(shù)控分度頭;刀具及其監(jiān)控檢測裝置等。

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（責(zé)任編輯：中大編輯）

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