数控机床为何物?搞机器人,你还需要知道这个

Home / 数控机床为何物?搞机器人,你还需要知道这个 - 2017年11月10日 , by cncgz

在如今,无论汽车还是手机,制造业越来越讲究精益求精,追求品质上的极限,机床工具行业的智能化技术目前应用硕果累累,机器人的出现更是进一步提升了机床微纳的水平,两者结合是智能制造和工业自动化的必然趋势。

数控机床机器人与数控机床组合,可以实现所有工艺过程的工件自动抓取、上料、下料、装卡、工件移位翻转、工件转序加工等,能够极大的节约人工成本,提高生产效率。特别适用于大批量、小型零部件的加工,如轴承座、电机端盖、增加涡轮、换向器、刹车盘、汽车变速箱齿轮、金属冲压结构件等等。

数控机床为何物?搞机器人,你还需要知道这个

本期小编就简单介绍一下——何为数控机床!

一、数控机床的组成

数控机床分成两大部分:CNC系统机床主机(包括辅助装置)。

(一)CNC系统

CNC系统由程序、输入输出设备、CNC装置及主轴、进给驱动装置组成。

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零件加工程序是CNC系统的重要组成部分。

输入输出设备主要用于零件加工程序的编程、存储、打印、显示等。简单的输入输出设备只包括键盘、米字管和数码管等。一般的输入输出设备除了人机对话编程键盘和阴极射线管显示器或液晶显示器外,还包括纸带、磁带或磁盘输入机、穿孔机或电传机等。高级的输入输出设备还包括自动编程乃至CAD/CAM系统。

CNC装置是CNC系统的核心部件,它由三部分组成,即计算机(软件和硬件)、PLC和接口电路。

主轴驱动装置用于控制主轴的旋转运动,实现在宽范围内速度连续可调,并在美中速度下都能提供切削所需要的功率。

进给驱动装置用于控制机床各个坐标轴的切削进给运动,提供切削过程中所需要的扭矩,并可以任意调节运动速度,在配以位置控制系统,可实现对工作台和道具的精确控制。

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(二)主机

为了满足数控机床高自动化、高效率、高精度、高速度、高可靠性的要求,其机械结构具有以下一些特点:

1、高刚度和高抗振性。提高机床静刚度和固有频率,改进机床结构的阻尼特性是提高机床动刚度和抗振性的有效方法。通过机床结构、筋板的合理布局,例如加大主轴的支撑轴径,缩短主轴端部的受力悬伸段,床身采用钢板焊接结构等方法来提高刚度。采用新材料,特殊结构也可以提高动刚度和抗振能力。

2、减小急促性热变形。为了减小热变经常采取以下措施:采用热对称结构及热平衡措施,对于发热部件(如主轴箱、静压导轨液压油等)采取散热、风冷、液冷等控制温升;对切削部位采取强冷措施,专门采用热位移补偿,即预测热变形规律建立数学模型存入计算机,来进行实时补偿。

3、采用滚动导轨、静压导轨、滚珠丝杠、塑料滑动导轨等高效率、无间隙、低摩擦传动。

4、简化的机械传动结构。采用高性能、宽调速范围的交直流主轴电动机和伺服电动机,使主轴箱、进给变速箱及其传动系统大为简化,提高传动精度和可靠性。为了保证数控机床正常运行,必须配备必要的辅助装置,包括:液压、启动装置、交换工作台、数控转台、数控分度头、排屑装置,刀具及其监控检测装置等。

二、数控机床的分类

(一)按照能够控制刀具与工件间相对运行的轨迹

1、点位控制数控机床。智能控制工作台或刀具从一个位置精确移动到另一个位置,在移动过程中不进行加工,各个运动轴可以同时移动,也可以依次移动。数控镗床、钻床、冲床。

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2、轮廓控制数控机床。能够同时对两个或两个以上的坐标轴进行连续控制,不仅控制轮廓的起点和终点,还可以控制轨迹上每一点的速度和位置,因而能够加工区县或曲面。数控车床、铣床、磨床、电加工机床和加工中心等。

(二)按照伺服驱动系统的控制方式

1、开环控制数控机床。这类数控机床不带位置检测反馈装置,CNC装置输出的指令脉冲经驱动电路的功率放大,驱动步进电动机床转动,在经传动机构代工工作台移动。这类数控机床不带位置检测反馈装置,工作比较稳定,反应快,调试方便,维修简单,但控制精度和速度都比较低,多为经济型。

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2、闭环控制数控机床。这类数控机床带有位置检测反馈装置。位置检测装置安装在机床工作台上,用以检测机床工作台的实际运行位置,并与CNC装置的指令位置进行比较,用差值进行控制。

这类数控机床有位置检测反馈装置,能够较小甚至消除由于传动部件制造、装配所带来的误差,因而有很高的加工精度。但环内包含的机械传动环节比较多,其中不少参数和特性都是可变的,有一些还是非线性的,如果设计、调整不当,会造成系统的不稳定,只有精度要求很高时才会采用这种数控机床。

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3、半闭环控制数控机床。这种数控机床半闭环的环路内不包括丝杠、螺母副及工作台,控制时比较稳定,虽然精度不如闭环数控机床,但调试比较方便,因而应用比较广泛。

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(三)按照加工方式分类

1、金属切削类,此类有数控车床、钻床、铣床、镗床、磨床和加工中心等。

加工中心是有刀库,并且能够自动换刀的数控机床,其中包括镗铣类加工中心和车削中心。

镗铣类加工中心主要用于箱体类零件和复杂曲面零件的加工,能进行铣、镗、钻、攻丝等工序,工件一次装夹后,能自动完成或接近完成工件各面的所有加工工序。

车削中心以轴类零件为主要加工对象,它一般具有C轴控制(具有位置控制功能的附加主轴驱动控制),除可进行车削、镗削外,还可进行端面和周面上任意部位的钻削、铣削和攻丝加工,有的还可以进行各种曲面的铣削加工。

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2、金属成型类。该类包括数控折弯机、弯管机、冲床、回转压力机等。

3、特种加工类。数控特种加工机床包括数控线切割机床、电火花加工机床及激光切割机等。

4、其他类型,如数控火焰切割机床、三坐标测量机等。

(四)按照CNC装置的功能水平分类

按照CNC装置的功能水平氪大致把数控机床分为高、中、低三挡。大体上可从分辨率、进给速度、伺服系统、同时控制轴数(联动轴数)、通信功能、显示功能、有无PLC及主CPU水平等几方面加以区分。

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四、数控机床的特点

1、能加工复杂型面;

2、更高的精度和稳定的质量;

3、很高的生产率;

4、广泛的适用性;

5、一机多用;

6、可以大大减少在制品数量、提高经济效益;

7、可以改善生产环境,大大减轻操作者的劳动强度;

8、可实现精确的成本核算和生产进度安排;

9、是实现柔性自动加工的主要设备,也是发展柔性生产和计算机集机制造的基础。


看了这么多,现在一起欣赏一下德国的先进数控技术吧!

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