官方微信
一、 數(shù)控系統(tǒng)的組成
數(shù)控系統(tǒng)一般有輸入/輸出裝置、數(shù)控裝置、伺服驅(qū)動控制裝置、機(jī)床電器邏輯控制四部分組成，機(jī)床本體為被控對象。
1、輸入/輸出裝置
輸入/輸出裝置的主要作用是輸入程序數(shù)據(jù)、打印和顯示。數(shù)控系統(tǒng)是嚴(yán)格按照外部輸入的加工程序控制機(jī)床的加工過程，對工件進(jìn)行自動加工的。數(shù)控加工程序是用字母、數(shù)字和其他符號的編碼指令表示的程序，是按零件加工順序記載機(jī)床加工所需的各種信息。它包括零件加工的軌跡信息(如幾何形狀、幾何尺寸等)、工藝信息(如進(jìn)給速度、主軸轉(zhuǎn)速等)及開關(guān)命令(如自動換刀、冷卻液開或關(guān)等)。加工程序常常記錄在各種信息載體上，這些載體可以是穿孔帶、磁帶、磁盤等。輸入裝置是將程序載體上的數(shù)控代碼轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電脈沖信息，傳送并存入數(shù)控裝置內(nèi)。輸出裝置是用以顯示輸入的內(nèi)容及數(shù)控工作狀態(tài)等信息，監(jiān)控數(shù)控系統(tǒng)的運行。常用的輸入/輸出裝置有光電閱讀機(jī)、磁帶錄放機(jī)、磁盤驅(qū)動器、鍵盤和CRT(陰極射線管)顯示器等。
2、數(shù)控裝置
數(shù)控裝置是數(shù)控系統(tǒng)的核心，它主要作用是根據(jù)輸入的程序和數(shù)據(jù)，完成數(shù)值計算、邏輯判斷、軌跡插補(bǔ)等任務(wù)，并輸出相應(yīng)的指令脈沖信號，以控制機(jī)床運動。數(shù)控裝置一般由輸入/輸出接口、存儲器、控制器和運算器等部分組成。
3、伺服驅(qū)動控制裝置
伺服驅(qū)動控制裝置介于數(shù)控裝置和機(jī)床之間。它的作用是把來自數(shù)控裝置的脈沖信號轉(zhuǎn)換成機(jī)床移動部件的運動。伺服驅(qū)動裝置一般由執(zhí)行元件(如步進(jìn)電動機(jī)、交/直流電動機(jī)等)、伺服控制電路、功率放大電路、檢測裝置等部分組成。伺服驅(qū)動裝置一般是以軸為單位的獨立體，用以控制各個軸的運動，它的性能是決定數(shù)控機(jī)床加工精度的主要因素。
4、機(jī)床電器邏輯控制裝置(PLC)
機(jī)床電器邏輯控制裝置介于數(shù)控裝置和機(jī)床機(jī)械、液壓部件之間。它的作用是接收數(shù)控裝置輸出的開關(guān)命令，進(jìn)行機(jī)床操作面板及機(jī)床各種機(jī)電控制/監(jiān)測機(jī)構(gòu)的邏輯處理和監(jiān)控，并為數(shù)控裝置提供機(jī)床狀態(tài)和有關(guān)應(yīng)答信號。主要完成機(jī)床主軸的變速、變向，刀具的選擇交換，工件的裝夾、冷卻、液壓、氣動、潤滑系統(tǒng)的控制和其他輔助功能。當(dāng)數(shù)控系統(tǒng)的一般組成形式中數(shù)控裝置采用存儲程序的專用計算機(jī)來實現(xiàn)部分或全部基本功能時，該數(shù)控系統(tǒng)稱為計算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)(Computerized numerical control)簡稱CNC系統(tǒng)。
2 數(shù)控機(jī)床的分類
一、按加工方式和工藝用途分類
1、金屬切削類
屬于此類的有數(shù)控車床、鉆床、銑床、磨床、鏜床和加工中心等。加工中心機(jī)床是帶有刀庫和自動換刀機(jī)構(gòu)，甚至磨削動力頭的具有多種加工工藝的新型機(jī)床。它的出現(xiàn)打破了一臺機(jī)床只進(jìn)行一種工藝加工的傳統(tǒng)概念。
2、金屬成型類
該類包括數(shù)控折彎機(jī)、數(shù)控彎管機(jī)、數(shù)控沖床等
3、特種加工類
數(shù)控特種加工機(jī)床包括數(shù)控線切割機(jī)、數(shù)控電火花加工機(jī)床及數(shù)控激光切割機(jī)等
4、其它類
如數(shù)控火焰切割機(jī)、數(shù)控三坐標(biāo)測量儀等。
二、按機(jī)床運動的軌跡分類
1、點位控制機(jī)床
點位控制又稱點到點控制，它是指刀具從某一位置向另一目標(biāo)點位置移動時，不管其中間移動軌跡如何，只要刀具最終能準(zhǔn)確到達(dá)目標(biāo)點位置的控制方式稱為點位控制。而在移動途中不進(jìn)行加工，主要應(yīng)用于數(shù)控鉆床、數(shù)控沖床及數(shù)控坐標(biāo)鏜床等。（如我廠一分廠的S-170數(shù)控點位鉆。）
2、點位/直線控制數(shù)控機(jī)床
這類機(jī)床工作時，不但要求工作臺從起點坐標(biāo)運動到終點坐標(biāo)，還要求工作臺在沿著坐標(biāo)軸運動過程中進(jìn)行切削加工。它應(yīng)具備各種進(jìn)給速度的控制功能。主要應(yīng)用于數(shù)控銑床、簡易數(shù)控車床等。在控制方式上，點位直線系統(tǒng)與點位系統(tǒng)十分相似。有時將這兩種系統(tǒng)統(tǒng)稱為點位系統(tǒng)。
3、 連續(xù)控制數(shù)控機(jī)床
連續(xù)控制系統(tǒng)也稱為輪廓控制系統(tǒng)。它的主要特征是加工時不僅要控制起點和終點的坐標(biāo)位置，還要控制整個加工過程中每點的速度和坐標(biāo)位置，使機(jī)床加工出符合設(shè)計要求的各種外形復(fù)雜的零件。連續(xù)控制系統(tǒng)必須精確地同時控制兩個或更多的坐標(biāo)運動。連續(xù)控制系統(tǒng)處理數(shù)據(jù)的速度比點位系統(tǒng)要高出1000倍左右。它的伺服元件必須具有大功率和快速響應(yīng)特性，以使這類機(jī)床在加工過程中有較強(qiáng)的軌跡跟隨能力。
三、按數(shù)控系統(tǒng)功能水平分類
按照數(shù)控系統(tǒng)的功能水平，數(shù)控系統(tǒng)可以分為經(jīng)濟(jì)型(低檔型)、普通型(中擋型)和高檔型數(shù)控系統(tǒng)三種。這種分類沒有明確的定義和確切的分類界線，且不同時期、不同國家的類似分類含義也不同。下面的敘述可作為按數(shù)控系統(tǒng)功能水平分類的參考條件。
1、經(jīng)濟(jì)型又稱簡易數(shù)控系統(tǒng)
這一檔次數(shù)控機(jī)床通常僅能滿足一般精度要求的加工，能結(jié)果形狀較簡單的直線、圓弧及帶螺紋類零件，采用的微機(jī)系統(tǒng)為單板機(jī)或單片機(jī)系統(tǒng)，具有數(shù)碼顯示，CRT字符顯示功能，機(jī)床進(jìn)給由步進(jìn)電機(jī)實現(xiàn)開環(huán)驅(qū)動，控制軸數(shù)和聯(lián)動軸數(shù)在3軸或3軸以下，進(jìn)給分辨率為10μm，快速進(jìn)給速度可達(dá)10m/min。這類機(jī)床結(jié)構(gòu)一般都比較簡單，精度中等，價格也比較低廉，一般不具備通信功能。如：經(jīng)濟(jì)型數(shù)控線切割機(jī)床，數(shù)控鉆床，數(shù)控車床及數(shù)控磨床。
2、普及型通常稱之為全功能數(shù)控系統(tǒng)
這類數(shù)控系統(tǒng)功能齊全，控制精度及運行精度都比較高，基本上都是閉環(huán)或半閉環(huán)控制系統(tǒng)。系統(tǒng)功能較多，但不追求過多，以實用為準(zhǔn)，除了具有一般數(shù)控系統(tǒng)的功能以外，還具有一定的圖形顯示功能及面向用戶的宏程序功能等，采用微機(jī)系統(tǒng)為16位或32位微處理機(jī)，具有RS-232通信接口，機(jī)床的進(jìn)給多用交流或直流伺服驅(qū)動，一般系統(tǒng)能實現(xiàn)4軸或4軸以下聯(lián)動控制，進(jìn)給分辨率為1μm，快速進(jìn)給速度為10~20m/min，其輸入輸出控制一般可由可編程序控制器來完成，從而大大增強(qiáng)了系統(tǒng)的可靠性和控制的靈活性。這類數(shù)控機(jī)床的品種極多，幾乎覆蓋了各種機(jī)床類別，且其價格適中，目前它的總趨勢是趨向簡單、實用、不追求過多的功能，從而使機(jī)床的價格適當(dāng)降低。
3、高檔數(shù)控系統(tǒng)
指加工復(fù)雜形狀工件的多軸控制數(shù)控機(jī)床，且其工序集中、自動化程度高、功能強(qiáng)、具有高度柔性。采用的微機(jī)系統(tǒng)為32位以上微處理機(jī)系統(tǒng)，機(jī)床的進(jìn)給大多采用交流或數(shù)字伺服驅(qū)動，除了具有一般數(shù)控系統(tǒng)功能以外，應(yīng)該至少能實現(xiàn)5軸或5軸以上的聯(lián)動控制，最小進(jìn)給分辨率為0.1μm，最大快速移動速度達(dá)到100m/min或更高，具有三維動畫圖形功能和人機(jī)圖形用戶界面，同時還具有豐富的刀具管理功能、寬調(diào)速主軸系統(tǒng)、多功能智能化監(jiān)控系統(tǒng)和面向用戶的宏程序功能，還有很強(qiáng)的智能診斷和智能工藝數(shù)據(jù)庫，能實現(xiàn)加工條件的自動設(shè)定，且能實現(xiàn)計算機(jī)的聯(lián)網(wǎng)和通信。這類系統(tǒng)功能齊全，價格昂貴，如具有5軸以上的數(shù)控銑床，大、重型數(shù)控機(jī)床、五面加工中心，車削中心和柔性加工單元等。
