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數控系統結構分析

更新時間:2015-12-25 15:30:51點擊次數:1536次

一、CNC系統的硬件構成與分類

從CNC系統的總體安裝結構看,有整體式結構和分體式結構兩種。

所謂整體式結構是把 CRT 和 MDI 面板、操作面板以及功能模塊板組成的電路板等安裝在同一機箱內。這種方式的優點是結構緊湊,便于安裝,但有時可能造成某些信號連線過長。分體式結構通常把 CRT 和 MDI 面板、操作面板等做成一個部件,而把功能模塊組成的電路板安裝在一個機箱內,兩者之間用導線或光纖連接。許多 CNC 機床把操作面板也單獨作為一個部件,這是由于所控制機床的要求不同,操作面板相應地要改變,做成分體式的有利于更換和安裝。

CNC 操作面板在機床上的安裝形式有吊掛式、床頭式、控制柜式、控制臺式等多種。

從組成CNC系統的電路板的結構特點來看,有兩種常見的結構,即大板式結構和模塊化結構。

大板式結構的特點是,一個系統一般都有一塊大板,稱為主板。主板上裝有主 CPU 和各軸的位置控制電路等。其他相關的子板 ( 完成一定功能的電路板 ) ,如 ROM 板、零件程序存儲器板和 PLC 板都直接插在主板上面,組成 CNC 系統的核心部分。由此可見,大板式結構緊湊,體積小,可靠性高,價格低,有很高的性能 / 價格比,也便于機床的一體化設計。大板結構雖有上述優點,但它的硬件功能不易變動,不利于組織生產。

另外一種柔性比較高的結構就是總線模塊化的開放系統結構,其特點是將微處理機、存儲器、輸入輸出控制分別做成插件板( 稱為硬件模塊 ) ,甚至將微處理機、存儲器、輸入輸出控制組成獨立微計算機級的硬件模塊,相應的軟件也是模塊結構,固化在硬件模塊中。硬軟件模塊形成一個特定的功能單元,稱為功能模塊。功能模塊間有明確定義的接口,接口是固定的,成為工廠標準或工業標準,彼此可以進行信息交換。于是可以積木式組成 CNC 系統,使設計簡單,有良好的適應性和擴展性,試制周期短,調整維護方便,效率高。

從 CNC 系統使用的微機及結構來分, CNC 系統的硬件結構一般分為單微處理機和多微處理機結構兩大類。初期的 CNC 系統和現有一些經濟型 CNC 系統采用單微處理機結構。而多微處理機結構可以滿足數控機床高進給速度、高加工精度和許多復雜功能的要求,也適應于并入 FMS 和 CIMS 運行的需要,從而得到了迅速的發展,它反映了當今數控系統的新水平。

二、數控車床的結構

(1)多功能數控車床是采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。為擴大變速范圍,現在一般還要通過一級齒輪副,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。

(2)由于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、光杠等傳動部件,用伺服電動機直接與絲杠聯結帶動刀架運動。伺服電動機絲杠間也可以用同步皮帶副或齒輪副聯結。

(3)數控車床的第三個結構特點是輕拖動。刀架移動一般采用滾珠絲杠副。滾珠絲杠副是數控車床的關鍵機械部件之一,滾珠絲杠兩端安裝的滾動軸承是專用鈾承,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,最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,大部分采用油霧自動潤滑。

(5)數控車床一般還配有自動排屑裝置……

(6)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于全封閉或半封閉狀態。

(7)由于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。數控車床一般采用鑲鋼導軌,這樣機床精度保持的時間就比較長,其使用壽命也可延長許多

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