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2011年注冊資產(chǎn)評估師考試機電設(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) 點擊關(guān)注微信：

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第五章　數(shù)控機床及工業(yè)機器人

第一節(jié)　數(shù)控機床

一、什么是數(shù)控機床

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

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

二、數(shù)控機床的發(fā)展

數(shù)控機床產(chǎn)生于1952年，美國麻省理工學(xué)院

三、數(shù)控機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、進給、起停等)用程序表示。

由數(shù)控裝置對輸入的信息進行處理和運算，按照零件加工程序的要求控制機床伺服驅(qū)動系統(tǒng)，實現(xiàn)刀具與工件的相對運動，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。

在進行曲線輪廓加工時，只要知道曲線的種類、起點、終點以及速度等，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)，在曲線的起點和終點之間進行數(shù)據(jù)點的密化，確定一些中間點，從而加工出給定的曲線輪廓，這種方法稱為插補。

插補算法是數(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，它適合于以步進電動機作為驅(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)模型進行插補運算，實時地向各坐標(biāo)軸發(fā)出速度控制指令的數(shù)字計算機，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床主機，輔助裝置和刀具。

四、為什么要發(fā)展、使用數(shù)控機床

優(yōu)點：數(shù)控機床可以加工出普通機床難以加工或不能加工的復(fù)雜型面;數(shù)控機床按預(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行校正和補償，因此可以獲得高的加工精度和重復(fù)精度;與普通機床加工相比，在數(shù)控機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。總之?dāng)?shù)控機床特點高效率，高精度，柔性好

表5-1 數(shù)控機床與普通機床的性能比較表

序號	項目	數(shù)控機床	普通機床
1	加工異型復(fù)雜零件的能力	強	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	運行費	低	高
11	維修技術(shù)與維修費	高	低
12	對不合格產(chǎn)品再加工（即回用）的費用	低	高

五、數(shù)控機床的組成

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

圖5-1 數(shù)控機床組成框圖

(一)CNC系統(tǒng)

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

CNC 裝置是 CNC 系統(tǒng)的核心，它由計算機(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)控機床中，有主軸驅(qū)動系統(tǒng)和進給驅(qū)動系統(tǒng)。

主軸驅(qū)動裝置由主軸控制單元、交直流主軸電動機與速度檢測元件組成。

進給驅(qū)動裝置由進給控制單元、進給伺服電動機與檢測元件組成。

(二)主機

數(shù)控機床也有普通機床都具有的床身、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)控機床高自動化、高效率、高精度、高速度、高可靠性的要求，其機械結(jié)構(gòu)具以下一些特點：

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

通過機床結(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;對切削部位采取強冷措施;專門采用熱位移補償，即預(yù)測熱變形規(guī)律，建立數(shù)學(xué)模型，存入計算機，來進行實時補償。

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和伺服電動機，使主軸箱、進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)控機床正常運行、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、潤滑、照明、儲運等裝置;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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