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          數控車床的6大控制系統

            數控車床的控制系統

            數控車床的控制系統(Computerized NumeficM Control System,簡稱CNC系統)是數控機床的核心??刂葡到y由輸入,輸出設備、數控系統、伺服單元、驅動裝置(或執行機構)、可編程序控制器及電氣控制裝置(即強電裝置)和檢測反饋裝置等組成。CNC系統可以分為硬件裝置和數控軟件兩大部分。

            1.輸入/輸出設備

            數控機床必須由操作人員輸入零件的加工程序,才能按照加工程序加工出所需要的零件。在向數控系統輸入命令后的加工過程中,數控系統要顯示必要的信息,如切削方向、坐標值、報警信號等。此外,輸入的加工程序可能不完全正確,時常需要進行編輯、修改和調試。上述操作人員與機床數控系統的信息交互過程,要通過數控系統中的輸入/輸出設備(即交互設備)來完成。

            鍵盤和顯示器是數控系統不可缺少的人機交互設備。操作人員可通過鍵盤及顯示器輸入程序、編輯修改程序和發送操作命令。手動數據輸入(MDI,Manual Data Input)是最重要的輸入方式之一。鍵盤是MDI中最主要的輸入設備。顯示器為操作人員提供程序編輯或機床加工信息的顯示?,F代數控機床都配有CRT顯示器或點陣式液晶顯示器,能顯示字符、加工軌跡和圖形等豐富的信息。

            編制好的數控加工程序也可以存放到磁帶、磁盤或光盤上(也可存儲在穿孔紙帶上),分別由紙帶閱讀機、磁帶機、磁盤驅動器或光盤驅動器等輸入設備輸入到數控系統內。

            數控機床的程序輸入方法,除上述的鍵盤輸入以外,通??梢杂么型ㄐ欧绞捷斎?。隨著CAD/CAM和CIMS技術的發展,機床數控系統的計算機通信功能顯得越來越重要。特別是對單件生產,程序的傳輸較為頻繁,采用串行方式是最快捷方便的手段。

            2.數控系統

            數控系統中主要包括CPU、存儲器、局部總線、外圍邏輯電路和與其他部分聯系的接口等部分,以及相應的控制軟件。數控系統的作用就是根據輸入的數據段,插補運算出理想的運動軌跡,輸出到執行部件(伺服單元、驅動裝置等),加工出所需要的零件。CNC系統的監控軟件可以使系統具有各種不同的控制功能。不同的監控程序可以使系統應用到不同種類的機床上。

            3.伺服單元

            伺服單元可以接收來自數控系統的進給指令,經變換和放大后通過驅動裝置轉換成車床工作臺或刀架的直線運動,或者回轉工作臺的轉動。伺服單元是數控系統和車床本體的聯系環節,它能將來自數控裝置的微弱指令信號,放大成控制驅動裝置的大功率信號。按照接收指令的形式不同,伺服單元可分為數字式伺服單元和模擬式伺服單元。按照驅動電動機的不同,又可分為直流伺服單元和交流伺服單元。

            4.驅動裝置

            驅動裝置的作用是將放大后的指令信號轉變成機械運動,利用機械傳動件驅動工作臺移動,使工作臺按規定軌跡進行嚴格的相對運動或精確定位,保證能夠加工出符合圖樣要求的零件。對應于伺服單元的驅動裝置,有步進電動機、直流伺服電動機和交流電動機等不同種類。

            伺服單元和驅動裝置合稱為伺服驅動系統,數控系統的指令需要通過伺服驅動系統付諸實施。所以,伺服驅動系統是數控車床的重要組成部分。從某種意義上講,數控車床功能的高低主要取決于數控系統,而數控車床性能的好壞主要取決于伺服驅動系統。

            5.可編程序控制器

            這是一種專門應用于工業環境,以微處理器為基礎的通用型自動控制裝置。這種裝置的主要作用是解決工業設備的邏輯關系與開關量控制,故也稱為可編程序邏輯控制器PLC(Programmable Logic Control—ler)。當PLC用于控制車床的順序動作時,稱為可編程序車床控制器PMC(Programmable Machine Controller)。

            數控車床的自動控制由CNC和PLC共同完成。其中CNC負責完成與數字運算和管理有關的功能,如編輯加工程序、插補運算、譯碼、位置伺服控制等;PLC負責完成與邏輯運算有關的各種動作。PLC接受CNC控制代碼M(輔助功能)、s(主軸轉速)、T(選刀、換刀)等順序動作信息,對其進行譯碼后轉換成相應的控制信號,驅動輔助裝置完成一系列開關動作,如裝夾工件、更換刀具和開關切削液等;PLC還接受來自車床操作面板的指令,直接控制車床動作,并將部分指令送往CNC用于加工過程的控制。

            某些PLC還可以單獨使用,用于控制那些沒有軌跡要求、只須進行邏輯控制的設備。應用于數控車床的PLC分兩類,一類是CNC系統的生產廠家為實現數控車床順序控制,而將CNC與PLC綜合設計在一起,稱為內裝式(或集成式)PLC;另一類是由專門的生產廠家開發的PLC系列產品,即獨立式(或外裝式)PLC。前者是CNC系統的一個組成部分,只可專門用于某種CNC系統;后者的應用范圍較廣。

            6.檢測反饋裝置

            檢測反饋裝置也稱為反饋元件,通常安裝在車床的工作臺上或滾珠絲杠上,作用相當于普通車床上的刻度盤或人的眼睛。檢測反饋裝置可以將工作臺的位移量轉換成電信號,并且反饋給CNC系統。CNC系統可將反饋值與指令值進行比較,如果兩者之間的誤差超過某一個預先設定的數值,就會驅動工作臺向消除誤差的方向移動。在移動的同時,檢測反饋裝置又向CNC系統發出新的反饋信號,CNC系統再進行信號的比較,直到誤差值小于設定值為止。

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