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六、數控機床的分類

(一)按照能夠控制刀具與工件間相對運動的軌跡分類

1.點位控制(或位置控制)數控機床。只能控制工作臺(或刀具)從一個位置(點)精確地移動到另一個位置(點)，在移動過程中不進行加工，各個運動軸可以同時移動，也可以依次移動。

數控鏜床、鉆床、沖床。

圖5-2 工作臺(或刀具)運動軌跡控制示意圖

2.輪廓控制數控機床。能夠同時對兩個或兩個以上的坐標軸進行連續(xù)控制，不僅控制輪廓的起點和終點，而且還要控制軌跡上每一點的速度和位置，因而能夠加工曲線(或曲面)。

屬于這類數控機床的有數控車床、銑床、磨床、電加工機床和加工中心等。

(二)按照伺服驅動系統(tǒng)的控制方式分類

自動控制有閉環(huán)控制和開環(huán)控制兩種基本控制方式。

1.閉環(huán)控制數控機床。這類數控機床帶有位置檢測反饋裝置。位置檢測裝置安裝要機床工作臺上，用以檢測機床工作臺的實際運行位置，并與CNC裝置的指令位置進行比較，用差值進行控制。

閉環(huán)控制數控機床由于能夠減小乃至于消除由于傳動部件制造、裝配所帶來的誤差，因而可以獲得很高的加工精度。精度要求很高的數控機床，一般采用這種控制方式。

圖5-3 數控機床閉環(huán)控制示意圖

2.開環(huán)控制數控機床。這類數控機床不帶位置檢測反饋裝置。CNC裝置輸出的指令脈沖經驅動電路的功率放大，驅動步進電動機轉動，再經傳動機構帶動工作臺移動。

開環(huán)控制的數控機床工作比較穩(wěn)定，反應快，調試方便，維修簡單，但控制精度和速度都比較低，這類數控機床多為經濟型。

圖5-5 數控機床開環(huán)控制示意圖

3.半閉環(huán)控制數控機床。將檢測元件安裝在電動機的端頭或絲杠的端頭，則為半閉環(huán)控制數控機床。由于半閉環(huán)的環(huán)路內不包括絲杠、螺母副及工作臺，所以可以獲提比較穩(wěn)定的控制特性。其控制精度雖不如閉環(huán)控制數控機床那樣高，但調試比較方便，因而廣泛采用。

圖5-4 數控機床半閉環(huán)控制示意圖

(三)按照加工方式分類

1.金屬切削類。屬于此類的有數控車床、鉆床、銑床、鏜床、磨床、齒輪加工機床和加工中心等。

加工中心是有刀庫，并且能夠自動換刀的數控機床。是目前世界上產量最高，應用最廣泛的數控機床。

圖5-6 立式和臥式加工中心

自動換刀裝置是加工中心的基本特征，它的投資占到整機投資的30 % ～ 50 %。

加工中心的故障有50 % 以上與自動換刀裝置有關。

2.金屬成型類。該類包括數控折彎機、彎管機、沖床、回轉壓力機等。

3.特種加工類。數控特種加工機床包括數控線切割機床、電火花加工機床及激光切割機等。

4.其他類。如數控火焰切割機床、三坐標測量機等。

(四)按照CNC裝置的功能水平分類

按照CNC裝置的功能水平可大致把數控機床分為高、中、低(經濟型)三檔。大體上可從分辨率、進給速度、伺服系統(tǒng)、同時控制軸數(聯(lián)動軸數)、通信功能、顯示功能、有無PLC及主CPU水平等幾方面加以區(qū)分。教材表5-2 252頁

七、數控機床的再生改造

相當一部分在用數控機床面臨機械精度下降、電氣控制元件損壞，許多電氣元件已經被淘汰不再生產的問題。要想繼續(xù)利用這些設備就要進行再生改造。

1.正確估計待改造的數控機床的價值。不同部分的使用壽命相差很大，所以在再生改造時，必須仔細分析哪些部分可以利用，哪些部分必須更新，剩余價值還有多少。一般要求可利用的部分其剩余價值不應低于總價值的1/3。

剩余價值較大的通常是機械部分及配套附件，而數控系統(tǒng)一般都需要更新。

2.設備技術改造應該力求投資不超過同類新設備購置費的40～60%，否則就不值得。

3.再生改造應該全面配套，避免只進行局部改造，否則影響改造后的綜合效果。

在改造方案中，必須對機床各主要部件的工作壽命進行綜合平衡，技術參數要相互匹配。

4.設備改造要根據企業(yè)的生產需要、自身的經濟能力，確定合理的科學的再生改造目標，而不要盲目追求一流水平。

第二節(jié)　CNC 裝置

一、CNC裝置所具備的功能

CNC裝置是CNC系統(tǒng)的核心部件，它由三部分組成，即計算機(硬件和軟件)、可編程序控制器(PLC)和接口電路。

它的功能是：根據輸入的零件加工程序、數據和參數，完成數值計算和邏輯判斷，進行輸入、輸出控制。

CNC裝置的功能分成為兩類：

控制功能、準備功能、插補功能、進給功能、主軸功能、輔助功能、選刀和工作臺分度功能、字符顯示功能、診斷功能屬于數控機床必備的基本功能，價格比較便宜;而補償功能、固定循環(huán)功能、圖形顯示功能、通信功能及在線自動編程功能屬于選擇功能，用戶可根據需要加以選用。

二、CNC裝置的硬件結構

微處理器(CPU)是CNC裝置的核心，由運算器和控制器兩部分組成。微處理器的品質決定了CNC裝置的檔次。

CPU的主要指標是主頻和字長。

總線是CNC裝置各部分之間傳送信息的公共通道。

按照信號的物理意義，總線分為數據總線、地址總線和控制總線。

數據總線為各個部分傳送數據;地址總線傳送的是地址信號;控制總線傳輸的是控制信號。

為使不同的設備能夠連接在一起協(xié)調地工作，必須對設備的連接進行統(tǒng)一的規(guī)定和必要的約束，這種約束就是接口協(xié)議。

實現接口協(xié)議的硬件設備叫接口電路，簡稱接口。

CNC裝置的接口電路包括與機床側的信號輸入輸出接口、與上位機的通信接口以及各種標準輸入輸出設備的接口。

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（責任編輯：中大編輯）