單元1 數(shù)控車床基本操作

1、單元1 數(shù)控車床基本操作任務(wù)1.1 認(rèn)識(shí)數(shù)控車床任務(wù)1.2 數(shù)控車削加工過(guò)程及安全操作任務(wù)1.3 數(shù)控車削系統(tǒng)及操作面板任務(wù)1.4 主運(yùn)動(dòng)、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)控制及手動(dòng)操作任務(wù)1.5 數(shù)控車床坐標(biāo)系設(shè)定及對(duì)刀操作單元1 數(shù)控車床基本操作機(jī)床加工的過(guò)程是:加工人員依據(jù)圖樣的要求，設(shè)計(jì)加工方案，選擇合適的機(jī)床，正確安裝好刀具與工件，由機(jī)床控制刀具與工件之間產(chǎn)生恰當(dāng)?shù)募庸み\(yùn)動(dòng)，從而，刀具切去工件表面上多余金屬，最終使加工工件符合圖樣要求。數(shù)控車床是目前使用最廣泛的數(shù)控機(jī)床之一，是一種能高質(zhì)、高效、自動(dòng)化切削加工的工具。數(shù)控車床如何實(shí)現(xiàn)自動(dòng)加工;相對(duì)傳統(tǒng)機(jī)床加工，數(shù)控車床的加工操作有什么不同的特點(diǎn)嗎?在單元1，

2、我們將熟悉數(shù)控車床功能、結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)，熟悉數(shù)控車床使用方法。返回任務(wù)1.1 認(rèn)識(shí)數(shù)控車床學(xué)習(xí)目標(biāo)通過(guò)本任務(wù)學(xué)習(xí)，達(dá)到以下學(xué)習(xí)目標(biāo):熟悉數(shù)控車削特點(diǎn);熟悉數(shù)控車床的基本組成;認(rèn)識(shí)數(shù)控車床基本結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、主要類型及主要規(guī)格下一頁(yè)返回任務(wù)1.1 認(rèn)識(shí)數(shù)控車床基本知識(shí)1.1.1數(shù)控車床簡(jiǎn)述數(shù)控車床是目前使用最廣泛的數(shù)控機(jī)床之一。圖1-1-1所示為數(shù)控車床。數(shù)控車床主要用于加工軸類、盤類等回轉(zhuǎn)體零件。通過(guò)數(shù)控加工程序的運(yùn)行，可自動(dòng)控制完成內(nèi)外圓柱面、圓錐面、成形表面、螺紋和端面等工序的切削加工，并能進(jìn)行車槽、鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔等工作。1.各種功能的數(shù)控車床隨著數(shù)控機(jī)床制造技術(shù)的不斷發(fā)展，為了滿足不同用戶的加工

3、需要，數(shù)控車床的品種規(guī)格繁多，功能越來(lái)越強(qiáng)，從數(shù)控系統(tǒng)控制功能看，數(shù)控車床可分為以下幾類。上一頁(yè)下一頁(yè)返回任務(wù)1.1 認(rèn)識(shí)數(shù)控車床(1)經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床早期的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床是在普通車床基礎(chǔ)上改造而來(lái)，功能較簡(jiǎn)單;現(xiàn)在的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床功能有了較大的提高。出于經(jīng)濟(jì)因素考慮，經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床并不過(guò)于追求先進(jìn)的功能，與全功能型數(shù)控車床相比，其主運(yùn)動(dòng)、進(jìn)給伺服控制相對(duì)簡(jiǎn)單，數(shù)控系統(tǒng)檔次較低，主體剛度及制造精度較全功能型數(shù)控車床低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，功能較少。(2)全功能型數(shù)控車床全功能型數(shù)控車床一般采用交、直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)形成閉環(huán)或半閉環(huán)控制系統(tǒng)，主電機(jī)一般采用交流伺服電機(jī)。具有CRT圖形顯示、人機(jī)對(duì)話、自診斷等功

4、能。具有高剛度、高精度和高效率等優(yōu)點(diǎn)。上一頁(yè)下一頁(yè)返回任務(wù)1.1 認(rèn)識(shí)數(shù)控車床(3)車削中心車削中心是以全功能型數(shù)控車床為主體，并配置刀庫(kù)、換刀裝置、分度裝置、銑削動(dòng)力頭和機(jī)械手等，可實(shí)現(xiàn)多工序復(fù)合加工的機(jī)床。車削中心與數(shù)控車床的主要區(qū)別是車削中心具有動(dòng)力刀架和C軸功能，可在一次裝夾中完成更多的加工工序，提高加工精度和生產(chǎn)效率。(4) FMC車床FMC車床是一種由數(shù)控車床、機(jī)械手或機(jī)器人等構(gòu)成的柔性加工單元。它能實(shí)現(xiàn)工件搬運(yùn)、裝卸的自動(dòng)化和加工調(diào)整準(zhǔn)備的自動(dòng)化。上一頁(yè)下一頁(yè)返回任務(wù)1.1 認(rèn)識(shí)數(shù)控車床2.立、臥式數(shù)控車床數(shù)控車床有立、臥式之分，數(shù)控臥式車床應(yīng)用更為普遍。(1)臥式數(shù)控車床臥式數(shù)

5、控車床的主軸軸線處于水平位置，它的床身和導(dǎo)軌有多種布局形式，是應(yīng)用最廣泛的數(shù)控車床。如圖1-1-1所示的全功能臥式數(shù)控車床。(2)立式數(shù)控車床立式數(shù)控車床的主軸垂直于水平面，并有一個(gè)直徑很大的圓形工作臺(tái)，供裝夾工件用。這類數(shù)控機(jī)床主要用于加工徑向尺寸較大、軸向尺寸較小的大型復(fù)雜零件。如圖1-1-2所示的立式數(shù)控車床。上一頁(yè)下一頁(yè)返回任務(wù)1.1 認(rèn)識(shí)數(shù)控車床1.1.2典型的數(shù)控車床組成如圖1-1-1所示為典型的全功能數(shù)控車床。CNC車床的主要組成部分有CNC控制、床身、主軸箱、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)裝置、刀架、卡盤與卡爪、尾座、電源控制箱、液壓和潤(rùn)滑系統(tǒng)以及其他設(shè)置。下面以典型的全功能臥式數(shù)控車床為例，簡(jiǎn)介數(shù)

6、控車床的組成。1. CNC控制系統(tǒng)現(xiàn)代數(shù)控車削控制系統(tǒng)中，除了具有一般的直線、圓弧插補(bǔ)功能外，還具有同步運(yùn)行螺紋切削功能，外圓、端面、螺紋切削固定循環(huán)功能，用戶宏程序功能。另外，還有一些提高加工精度的功能，如，恒線速度控制功能，刀具形狀、刀具磨損和刀尖半徑補(bǔ)償功能，存儲(chǔ)型螺距誤差補(bǔ)償功能，刀具路徑模擬功能等。上一頁(yè)下一頁(yè)返回任務(wù)1.1 認(rèn)識(shí)數(shù)控車床FANUC數(shù)控車削系統(tǒng)以其高質(zhì)量、低成本、高性能、較全的功能等特點(diǎn)，在市場(chǎng)的占有率遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)其他的數(shù)控系統(tǒng)。人機(jī)交流裝置包括CRT和控制器面板，它允許操作員方便、直觀地訪問(wèn)CNC程序和機(jī)床信息。通過(guò)CNC控制器屏幕，操作員可以瀏覽CNC程序、活動(dòng)代碼、

7、刀具偏置和工件偏置、機(jī)床位置、報(bào)警信息、錯(cuò)誤消息、主軸轉(zhuǎn)速(RPM)及功率?？刂破髅姘迳峡刂崎_(kāi)關(guān)、按鍵、按鈕有利于操作員對(duì)機(jī)床的手動(dòng)操控。CRT、控制器面板如圖1-1-3所示。2.進(jìn)給運(yùn)動(dòng)裝置CNC車床的兩個(gè)主要進(jìn)給軸是X軸和Z軸。X軸用于控制橫溜板，控制刀具橫向進(jìn)給移動(dòng)，改變工件的直徑;Z軸用于控制縱向拖板，會(huì)沿長(zhǎng)度方向移動(dòng)刀具來(lái)控制工件的長(zhǎng)度。上一頁(yè)下一頁(yè)返回任務(wù)1.1 認(rèn)識(shí)數(shù)控車床全功能CNC車床進(jìn)給伺服系統(tǒng)，通常為高精度數(shù)字式閉環(huán)伺服系統(tǒng)，采用高速微處理器及軟件伺服控制，采用高分辨率位置檢測(cè)器進(jìn)行位置檢測(cè)，能實(shí)現(xiàn)高速、高精度的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)控制。閉環(huán)進(jìn)給伺服系統(tǒng)通常采用交流伺服電機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)滾珠

8、絲杠，滾珠絲杠又驅(qū)動(dòng)刀架刀具沿導(dǎo)軌進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。各軸向運(yùn)動(dòng)控制分別采用單獨(dú)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)、滾珠絲杠、導(dǎo)軌。3.主軸箱主軸箱包含用于旋轉(zhuǎn)卡盤和工件的主軸，以及傳遞齒輪或皮帶。上一頁(yè)下一頁(yè)返回任務(wù)1.1 認(rèn)識(shí)數(shù)控車床數(shù)控車床的主傳動(dòng)與進(jìn)給傳動(dòng)采用了各自獨(dú)立的伺服電機(jī)，主軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)主軸，主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈簡(jiǎn)單、可靠。由于采用了高性能的主傳動(dòng)及主軸部件，CNC車床主運(yùn)動(dòng)具有傳遞功率大、剛度高、抗振性好及熱變形小的優(yōu)點(diǎn)。全功能CNC車床主軸實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速控制，具有恒線速度、同步運(yùn)行等控制功能。4.刀架數(shù)控車床都采用了自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架，在加工過(guò)程中可自動(dòng)換刀，連續(xù)完成多道工序的加工，大大提高了加工精度和加工效率。刀架是用于安

9、放刀具的部件。當(dāng)CNC程序需要某一把刀具時(shí)，必須將它轉(zhuǎn)位到切削位置。因此，其基本功能是夾持刀具并實(shí)現(xiàn)刀具的快速轉(zhuǎn)位，實(shí)現(xiàn)換刀功能。上一頁(yè)下一頁(yè)返回任務(wù)1.1 認(rèn)識(shí)數(shù)控車床如圖1-1-4所示，數(shù)控車床多采用自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架來(lái)夾持各種不同用途的刀具，它們可能是外圓加工刀具，也可能是內(nèi)孔加工刀具，轉(zhuǎn)塔刀架可以?shī)A持4把、6把、8把、12把以至更多的刀具?；剞D(zhuǎn)刀架上的工位數(shù)越多，加工的工藝范圍越大，但同時(shí)刀位之間的夾角越小，則在加工過(guò)程中刀具與工件的干涉可能性越大。5.卡盤與卡爪卡盤安裝在主軸上，并配備有一套卡爪來(lái)夾持工件(如圖1-1-1所示)?？梢詫⒖ūP設(shè)計(jì)成有兩個(gè)卡爪、3個(gè)卡爪、4個(gè)卡爪或6個(gè)卡爪形式。

10、上一頁(yè)下一頁(yè)返回任務(wù)1.1 認(rèn)識(shí)數(shù)控車床三爪卡盤一般通過(guò)卡爪沿徑向自定心對(duì)正零件。自定心卡盤的各卡爪同時(shí)夾緊和松開(kāi)，可以自動(dòng)找工件軸心與主軸線對(duì)齊;4個(gè)卡爪卡盤裝夾工件時(shí)，通常要手動(dòng)找正工件，各卡爪可以單獨(dú)控制，分別實(shí)現(xiàn)夾緊和松開(kāi)，適用于不規(guī)則零件的夾持。采用了液壓卡盤的數(shù)控車床，夾緊力調(diào)整方便可靠，同時(shí)也降低了操作工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。6.尾座如圖1-1-5所示，尾座用于支撐剛性較低的工件，如軸、長(zhǎng)的空心鑄件及小型零件等。尾座可以設(shè)計(jì)成手動(dòng)操作或由CNC程序命令操作。尾座一般利用頂尖來(lái)支撐工件的一端。上一頁(yè)下一頁(yè)返回任務(wù)1.1 認(rèn)識(shí)數(shù)控車床車床項(xiàng)尖有多種樣式，以適用于各種車削加工的需要。最常用的頂

11、尖是活動(dòng)頂尖，它可以在軸承中旋轉(zhuǎn)，從而能夠減小摩擦。尾座可以沿Z軸滑動(dòng)并支撐工件。尾座可以由操作員手動(dòng)或自動(dòng)定位并緊固在床身上。頂尖是單獨(dú)的部件，它要鎖緊到尾座軸中。尾座的一般設(shè)置過(guò)程如下。松開(kāi)鎖緊螺釘;將尾座滑動(dòng)到需要的位置;允許尾座軸回縮來(lái)裝、卸工件;擰緊尾座鎖緊螺釘;檢驗(yàn)主軸頂尖是否對(duì)中。上一頁(yè)下一頁(yè)返回任務(wù)1.1 認(rèn)識(shí)數(shù)控車床7.床身床身用于支撐和對(duì)正機(jī)床的X軸、Z軸及刀具部件。此外，床身可以吸收由于金屬切削而引起的沖擊與振動(dòng)。床身的設(shè)計(jì)有兩種方式，即平床身或斜床身。如圖1-1-1所示，大多數(shù)全功能CNC車床采用斜床身設(shè)計(jì)，這種設(shè)計(jì)有利于切屑和冷卻液從切削區(qū)落到切屑傳送帶。8.電源控制

12、箱電源控制箱上通常安裝有電源開(kāi)關(guān)及各種電器元件，其中包括保險(xiǎn)和復(fù)位按鈕。為安全起見(jiàn)，這些元件均安裝在電器控制柜內(nèi)部。通常要對(duì)電源控制箱加鎖，以防止未得到授權(quán)的人員操作。如果需要進(jìn)行電氣方面的維護(hù)，需要與取得授權(quán)的人員聯(lián)系。上一頁(yè)下一頁(yè)返回任務(wù)1.1 認(rèn)識(shí)數(shù)控車床9.其他設(shè)置(1)自動(dòng)棒料進(jìn)給器自動(dòng)棒料進(jìn)給器可自動(dòng)推進(jìn)長(zhǎng)棒料從卡爪伸出規(guī)定的長(zhǎng)度。此配置用于減少將工件材料裝卡到卡盤時(shí)的操作時(shí)間。棒料進(jìn)給器的目的是在CNC加工循環(huán)結(jié)束時(shí)快速、自動(dòng)地裝卡棒料。(2)零件接收器零件接收器的功能是當(dāng)零件被切斷后快速接收到它，以避免損壞零件、刀具和(或)機(jī)床部件。此配置一般配備在自動(dòng)棒料進(jìn)給類型的車床。(3

13、)第二刀架主刀架和第二刀架均彼此獨(dú)立地工作，可以同時(shí)切削兩個(gè)零件，以減少循環(huán)時(shí)間。上一頁(yè)下一頁(yè)返回任務(wù)1.1 認(rèn)識(shí)數(shù)控車床(4)對(duì)刀器對(duì)刀器是機(jī)床上的一個(gè)傳感裝置，可自動(dòng)標(biāo)記設(shè)置中的每一把刀具。操作員可根據(jù)需要手動(dòng)將刀具沿X軸和Z軸方向移動(dòng)到對(duì)刀器并與其接觸，控制器會(huì)自動(dòng)在偏置存儲(chǔ)內(nèi)存中記錄此距離值。這種裝置可以減少機(jī)床設(shè)置時(shí)間，提高所加工零件的質(zhì)量。(5)動(dòng)力刀頭此配置進(jìn)行主動(dòng)切削，配合主機(jī)完成銑、鉆、撞等各種復(fù)雜工序，動(dòng)力刀頭安裝在動(dòng)力轉(zhuǎn)塔刀架。如圖1-1-6所示為工件隨主軸準(zhǔn)停定位后，車削中心的動(dòng)力刀具對(duì)工件直徑方向銑平面和鍵槽、鉆徑向孔以及動(dòng)力刀具軸向加工工件的示意圖。上一頁(yè)下一頁(yè)返回

14、任務(wù)1.1 認(rèn)識(shí)數(shù)控車床(6)切屑傳送帶切屑傳送帶用于將加工工件時(shí)產(chǎn)生的金屬切屑從CNC車床的工作區(qū)運(yùn)走?？蓽p少清理和維護(hù)CNC車床工作區(qū)的時(shí)間。1.1.3數(shù)控車削加工對(duì)象1.精度要求高的零件由于數(shù)控車床剛性好，制造精度高，并且能方便地進(jìn)行人工補(bǔ)償和自動(dòng)補(bǔ)償，所以能加工精度要求較高的零件，甚至可以以車代磨。數(shù)控車床刀具的運(yùn)動(dòng)是通過(guò)高精度插補(bǔ)運(yùn)算和伺服驅(qū)動(dòng)束實(shí)現(xiàn)的，并且工件的一次裝夾可完成多道工序的加工，因此提高了加工工件的形狀精度和位置精度。上一頁(yè)下一頁(yè)返回任務(wù)1.1 認(rèn)識(shí)數(shù)控車床2.表面粗糙度小的回轉(zhuǎn)體數(shù)控車床能加工出表面粗糙度小的零件，不但是因?yàn)闄C(jī)床的剛性和制造精度高，還由于它具有恒線速度

15、切削功能。使用數(shù)控車床的恒線速度切削功能，就可選用最佳線速度來(lái)切削端面，這樣切削出的零件的表面粗糙度既小又一致。3.超精密、超低表面粗糙度的零件輪廓精度要求超高和表面粗糙度超低的零件，適合于在高精度、高功能的數(shù)控車床上加工。超精加工的輪廓精度可達(dá)0.1 m，表面的粗糙度可達(dá)Ra0.02m ,超精加工所用數(shù)控系統(tǒng)的最小設(shè)定單位應(yīng)達(dá)到0.01m。超精車削零件的材質(zhì)以前主要是金屬，現(xiàn)已擴(kuò)大到塑料和陶瓷。上一頁(yè)下一頁(yè)返回任務(wù)1.1 認(rèn)識(shí)數(shù)控車床4.表面形狀復(fù)雜的回轉(zhuǎn)體零件由于數(shù)控車床具有直線和圓弧插補(bǔ)功能，部分車床數(shù)控裝置還有某些非圓曲線插補(bǔ)功能，所以可以車削由任意直線和平面曲線組成的形狀復(fù)雜的回轉(zhuǎn)體

16、零件和難以控制尺寸的零件，如具有封閉內(nèi)成形面的殼體零件。5.帶一些特殊類型螺紋的零件數(shù)控車床不但能車任何等節(jié)距的直、錐和端面螺紋，而且能車增節(jié)距、減節(jié)距，以及要求等節(jié)距、變節(jié)距之間平滑過(guò)渡的螺紋和變徑螺紋。數(shù)控車床可利用精密螺紋切削功能，采用機(jī)夾硬質(zhì)合金螺紋車刀，使用較高的轉(zhuǎn)速，車削精度較高的螺紋。上一頁(yè)下一頁(yè)返回任務(wù)1.1 認(rèn)識(shí)數(shù)控車床實(shí)踐任務(wù)1.1.4認(rèn)識(shí)典型數(shù)控車床1.認(rèn)識(shí)典型數(shù)控車床的各組成部分現(xiàn)場(chǎng)識(shí)別典型數(shù)控車床主要組成，包括以下幾個(gè)部分。計(jì)算機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)包括輸入裝置、監(jiān)視器等。主運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)及主軸部件使刀具(或工件)產(chǎn)生主切削運(yùn)動(dòng)。進(jìn)給運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)使工件(或刀具)產(chǎn)生進(jìn)給運(yùn)動(dòng)并實(shí)現(xiàn)定位。

17、基礎(chǔ)件床身、導(dǎo)軌等。輔助裝置卡盤、刀架、尾座。其他輔助裝置如液壓、氣動(dòng)、潤(rùn)滑、切削液等系統(tǒng)裝置。強(qiáng)電控制柜機(jī)床強(qiáng)電控制的各種電氣元器件。上一頁(yè)下一頁(yè)返回任務(wù)1.1 認(rèn)識(shí)數(shù)控車床2.典型全功能CNC車床技術(shù)參數(shù)識(shí)讀(1)識(shí)讀臥式車床主要技術(shù)參數(shù)識(shí)讀臥式車床主要技術(shù)參數(shù)，表1-1-1是型號(hào)為HM-077的典型全功能CNC車床技術(shù)參數(shù)。(2)數(shù)控車床主要技術(shù)參數(shù)識(shí)讀要點(diǎn)數(shù)控機(jī)床的主要技術(shù)參數(shù)可分成尺寸參數(shù)、接口參數(shù)、運(yùn)動(dòng)參數(shù)、動(dòng)力參數(shù)、精度參數(shù)、其他參數(shù)幾個(gè)方面來(lái)認(rèn)識(shí)。尺寸參數(shù)。包括最大回轉(zhuǎn)直徑、最大加工直徑、最大加工長(zhǎng)度。影響到加工工件的尺寸范圍、大小、重量，影響到編程范圍及刀具、工件、機(jī)床之間的

18、干涉。上一頁(yè)下一頁(yè)返回任務(wù)1.1 認(rèn)識(shí)數(shù)控車床接口參數(shù)。包括主軸通孔直徑、刀架刀位數(shù)、刀具安裝尺寸、工具孔直徑、尾座套簡(jiǎn)直徑、行程、錐孔尺寸等，影響到工件、刀具安裝及加工適應(yīng)性和效率。運(yùn)動(dòng)參數(shù)。包括各坐標(biāo)行程、主軸轉(zhuǎn)速范圍、各坐標(biāo)快速進(jìn)給速度、切削進(jìn)給速度范圍，影響到加工性能及編程參數(shù)。動(dòng)力參數(shù)。包括主軸電機(jī)功率、伺服電機(jī)額定轉(zhuǎn)矩，影響到切削負(fù)荷。精度參數(shù)。包括定位精度和重復(fù)定位精度，影響到加工精度及其一致性。其他參數(shù)。包括外形尺寸、重量，影響到使用環(huán)境。上一頁(yè)下一頁(yè)返回任務(wù)1.1 認(rèn)識(shí)數(shù)控車床檢測(cè)與評(píng)價(jià)任務(wù)小節(jié)總結(jié)上述的學(xué)習(xí)，本任務(wù)的主要學(xué)習(xí)內(nèi)容有以下幾點(diǎn):數(shù)控機(jī)床由計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制，有與人腦

19、相似的數(shù)控裝置、與人手相似的伺服系統(tǒng)、與人骨架相似的機(jī)床本體、與人感官相似的輸入裝置和位檢裝置。CNC車床可自動(dòng)控制完成內(nèi)外圓柱面、圓錐面、成形表面、螺紋和端面等工序的切削加工，并能進(jìn)行車槽、鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔等工作本課題的實(shí)踐內(nèi)容為識(shí)別車床主要組成、主要技術(shù)參數(shù)上一頁(yè)返回任務(wù)1.2 數(shù)控車削加工過(guò)程及安全操作【學(xué)習(xí)目標(biāo)】通過(guò)本任務(wù)學(xué)習(xí)，達(dá)到以下學(xué)習(xí)目標(biāo):了解數(shù)控車削加工過(guò)程;熟悉機(jī)床安全操作常識(shí)【基本知識(shí)】1.2.1數(shù)控車削加工過(guò)程數(shù)控機(jī)床的加工大致可分為兩個(gè)階段，一是加工工藝設(shè)計(jì)和加工程序的填寫(xiě)，實(shí)質(zhì)是制訂指定機(jī)床加工運(yùn)動(dòng)的規(guī)律;二是機(jī)床執(zhí)行加工程序，按指定的規(guī)律進(jìn)行自動(dòng)的加工。下一頁(yè)返回任

20、務(wù)1.2 數(shù)控車削加工過(guò)程及安全操作1.數(shù)控加工工藝及編程由于數(shù)控機(jī)床是做由計(jì)算機(jī)控制的自動(dòng)加工，因此，運(yùn)用數(shù)控機(jī)床加工，人的主要工作是數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)及加工程序的編制。通過(guò)對(duì)生產(chǎn)指令工件圖樣的分析，明確加工內(nèi)容、要求、加工條件。設(shè)計(jì)加工方案，包括工具設(shè)備選擇，加工方法、過(guò)程設(shè)計(jì)，加工路線設(shè)計(jì)等。對(duì)編程需要的加工數(shù)據(jù)進(jìn)行必要的數(shù)學(xué)處理。進(jìn)行加工程序的填寫(xiě)。將加工零件的加工順序，工件與刀具相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡的尺寸數(shù)據(jù)，工藝參數(shù)(如主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)速度，切削深度等)以及輔助操作(如變速、換刀、冷卻液?jiǎn)⑼！⒐ぜA緊及松開(kāi))等加工信息，用規(guī)定的文字、數(shù)字、符號(hào)組成代碼，按一定的格式編寫(xiě)成加工程序單。上一頁(yè)下

21、一頁(yè)返回任務(wù)1.2 數(shù)控車削加工過(guò)程及安全操作對(duì)機(jī)床、毛坯、刀具、工件裝夾等進(jìn)行輔助準(zhǔn)備。加工工藝制訂是否嚴(yán)密和加工工藝制訂是否先進(jìn)、合理，將在很大程度上關(guān)系到加工質(zhì)量的優(yōu)劣。2.數(shù)控機(jī)床自動(dòng)加工執(zhí)行數(shù)控機(jī)床自動(dòng)控制加工的前提是由機(jī)床、刀具、工件組成的工藝系統(tǒng)準(zhǔn)備完畢，加工程序校驗(yàn)正確，然后可以進(jìn)行由計(jì)算機(jī)控制的自動(dòng)加工。自動(dòng)加工過(guò)程一般如下。上一頁(yè)下一頁(yè)返回任務(wù)1.2 數(shù)控車削加工過(guò)程及安全操作加工程序通過(guò)輸入裝置以數(shù)字脈沖的形式輸入到數(shù)控裝置。數(shù)控裝置將加工程序信息進(jìn)行一系列處理后，將處理結(jié)果以數(shù)字脈沖信號(hào)向伺服系統(tǒng)等執(zhí)行部門發(fā)出執(zhí)行命令。進(jìn)給伺服系統(tǒng)接到指令信息后，驅(qū)動(dòng)機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)實(shí)行進(jìn)

22、給運(yùn)動(dòng);主傳動(dòng)系統(tǒng)接到命令后實(shí)現(xiàn)主軸相應(yīng)的啟動(dòng)、停止、正反轉(zhuǎn)和變速等動(dòng)作;其他輔助運(yùn)動(dòng)也在PLC的控制下準(zhǔn)確執(zhí)行。進(jìn)給運(yùn)動(dòng)、主運(yùn)動(dòng)、輔助運(yùn)動(dòng)相互配合實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的、預(yù)定的加工運(yùn)動(dòng)。上一頁(yè)下一頁(yè)返回任務(wù)1.2 數(shù)控車削加工過(guò)程及安全操作1.2.2數(shù)控車床安全操作常識(shí)不管什么機(jī)床操作，都應(yīng)有相應(yīng)的安全操作規(guī)程。它既是保證操作人員安全操作人員的重要措施之一，也是保證設(shè)備安全、產(chǎn)品質(zhì)量等的重要措施。CNC機(jī)床是速度極高且功率強(qiáng)大的機(jī)床，操作者必須熟悉機(jī)床性能和機(jī)床操作使用手冊(cè)，并經(jīng)過(guò)有關(guān)培訓(xùn)。在各種情況下，都應(yīng)嚴(yán)格遵守所有的安全規(guī)則，嚴(yán)格按機(jī)床和系統(tǒng)的使用說(shuō)明書(shū)要求正確、合理地操作機(jī)床。下面分類列出了建議

23、的安全規(guī)則，要求操作者在操作CNC機(jī)床或進(jìn)入車間工作區(qū)之前仔細(xì)閱讀和理解這些規(guī)則。上一頁(yè)下一頁(yè)返回任務(wù)1.2 數(shù)控車削加工過(guò)程及安全操作1.注意人身安全在指定區(qū)域，要隨時(shí)戴給予安全認(rèn)證的、配有側(cè)罩的眼鏡;操作重型刀具和設(shè)備時(shí)，要穿安全鞋;當(dāng)灰塵超出職業(yè)安全與衛(wèi)生條例的規(guī)范時(shí)，應(yīng)戴合格的口罩;當(dāng)操作機(jī)床或在機(jī)床附近站立時(shí)，應(yīng)罩住長(zhǎng)發(fā);當(dāng)操作機(jī)床或在機(jī)床附近站立時(shí)，不要佩戴首飾或穿寬松服裝;要站立，不要依靠在機(jī)床某處;避免皮膚與切削液或切削油接觸;吃藥(處方藥或非處方藥)后，在藥物起作用期間嚴(yán)禁操作任何機(jī)床或設(shè)備;受傷后要及時(shí)報(bào)告，并及時(shí)治療。上一頁(yè)下一頁(yè)返回任務(wù)1.2 數(shù)控車削加工過(guò)程及安全操作

24、2.注意機(jī)床和刀具操作安全將刀具放在對(duì)應(yīng)的工具盤和工具箱中，保持刀具鋒利，并使其處于良好的工作狀態(tài);在操作任何機(jī)床之前，要保證所有安全裝置位于指定的位置，并能夠起作用;應(yīng)使所有電氣面板或操作面板安全可靠;不要觸摸松散的電線或電氣元件;確保已加入了各種油;確保所有壓縮空氣設(shè)備均處于良好的工作狀態(tài);上一頁(yè)下一頁(yè)返回任務(wù)1.2 數(shù)控車削加工過(guò)程及安全操作當(dāng)處理刀具的切削刃時(shí)，要戴手套;操作機(jī)床時(shí)絕對(duì)不要戴手套;通過(guò)檢查確保機(jī)床電氣部分工作正常，并且檢查時(shí)采用上鎖標(biāo)示制度;通過(guò)檢查確保機(jī)床工作區(qū)中的所有燈均處于良好的工作狀態(tài);11當(dāng)將身體傾斜到機(jī)床的工作區(qū)域時(shí)，身體要遠(yuǎn)離障礙物和鋒利的刀具;12搬運(yùn)機(jī)

25、床部件時(shí)，手要保持清潔。3.注意加工時(shí)的安全措施盡可能將夾持裝置和刀具安裝緊;上一頁(yè)下一頁(yè)返回任務(wù)1.2 數(shù)控車削加工過(guò)程及安全操作在開(kāi)始任何操作之前，要檢查各刀具與零件或機(jī)床是否可能發(fā)生碰撞;只有緊急停止(Emergency stop)按鈕、進(jìn)給保持(Feed Hold)按鈕、主軸停止(spindle stop)按鈕和其他操作功能給出正確的指示之后，才能夠進(jìn)行各種操作;在用新程序進(jìn)行實(shí)際切削之前，要在空運(yùn)行模式下驗(yàn)證程序，經(jīng)過(guò)嚴(yán)格檢驗(yàn)方可進(jìn)行操作運(yùn)行;開(kāi)始加工時(shí)要把進(jìn)給速度調(diào)到最小，快速定位、落刀、進(jìn)刀時(shí)須集中精神，手應(yīng)放在停止鍵上，有問(wèn)題立即停止，注意觀察刀具運(yùn)動(dòng)方向以確保安全進(jìn)刀，然后慢

26、慢加大進(jìn)給速度到合適;操作機(jī)床時(shí)如果出現(xiàn)任何緊急情況，立即按緊急停止(Emergency stop按鈕;上一頁(yè)下一頁(yè)返回任務(wù)1.2 數(shù)控車削加工過(guò)程及安全操作主軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，手不要靠近主軸;不要打開(kāi)電氣面板或控制器門;不要用手清理切屑和雜物;主軸旋轉(zhuǎn)或工作時(shí)不要清理切屑和雜物;11要確保所有進(jìn)給和速度均沒(méi)有超出建議的值;12如果操作員對(duì)任何操作有疑問(wèn)或不熟悉，應(yīng)與專業(yè)人員聯(lián)系;13機(jī)床發(fā)生事故時(shí)，操作者要注意保留現(xiàn)場(chǎng)，以利于分析問(wèn)題，查找事故原因;14認(rèn)真填寫(xiě)數(shù)控機(jī)床的工作日志，做好交接工作;15不得隨意更改數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部的制造廠設(shè)定的參數(shù)，并及時(shí)做好備份。上一頁(yè)下一頁(yè)返回任務(wù)1.2 數(shù)控車削加工過(guò)

27、程及安全操作4.注意車間環(huán)境安全數(shù)控機(jī)床要避免光的照射和其他熱輻射，避免潮濕和粉塵場(chǎng)所，避免有腐蝕性氣體;立即清除地面上的切屑，清除濺落的液體、油和油脂，保持地面和走廊清潔;如果有煙霧或異味要及時(shí)報(bào)告;關(guān)機(jī)后及時(shí)清潔機(jī)床工作臺(tái)，經(jīng)常潤(rùn)滑機(jī)床導(dǎo)軌，防止導(dǎo)軌生銹，做好保養(yǎng)工作。每一臺(tái)CNC機(jī)床均提供操作員手冊(cè)，其中包括操作指令和安全規(guī)則，提供了標(biāo)準(zhǔn)的安全措施，大多數(shù)CNC機(jī)床還提供警告標(biāo)志，對(duì)可能發(fā)生的危險(xiǎn)向操作員提出警告。在任何情況下，必須具體分析每一臺(tái)CNC機(jī)床加工狀況，以便在操作CNC機(jī)床之前確定要考慮的每一項(xiàng)安全因素與措施。上一頁(yè)下一頁(yè)返回任務(wù)1.2 數(shù)控車削加工過(guò)程及安全操作【實(shí)踐任務(wù)】

28、1.2.3觀察數(shù)控車削過(guò)程實(shí)踐方法:參觀實(shí)際機(jī)床加工過(guò)程，或參觀仿真加工，或觀看加工視頻。數(shù)控車削加工過(guò)程一般如下。1.加工準(zhǔn)備詳閱工件圖，檢查坯料尺寸;開(kāi)機(jī)回機(jī)床參考點(diǎn)，使機(jī)床對(duì)其后的操作有一個(gè)基準(zhǔn)位置;卡盤裝夾工件，露出加工的部位，避免刀頭可能碰到夾具;校檢工件基準(zhǔn)面的水平誤差和垂直度誤差，并確保夾緊好后的定位精度;上一頁(yè)下一頁(yè)返回任務(wù)1.2 數(shù)控車削加工過(guò)程及安全操作根據(jù)工序卡準(zhǔn)備刀具，裝刀并進(jìn)行長(zhǎng)度補(bǔ)償?shù)脑O(shè)置，檢查長(zhǎng)度補(bǔ)償數(shù)據(jù)的正確性;輸入程序;進(jìn)行圖形模擬加工以檢測(cè)程序。2.工件加工過(guò)程執(zhí)行每一個(gè)程序前檢查其所用的刀具，檢查切削參數(shù)是否合適;啟動(dòng)加工程序，開(kāi)始加工時(shí)宜把進(jìn)給速度調(diào)到最

29、小，密切觀察加工狀態(tài)，有異?，F(xiàn)象及時(shí)停機(jī)檢查;上一頁(yè)下一頁(yè)返回任務(wù)1.2 數(shù)控車削加工過(guò)程及安全操作在加工過(guò)程中不斷優(yōu)化加工參數(shù)，以達(dá)到最佳加工效果，粗加工后檢查工件是否有松動(dòng)，檢查位置、形狀尺寸;精加工后檢查位置、形狀尺寸，調(diào)整加工參數(shù)，直到工件與圖紙及工藝要求相符;工件拆下后及時(shí)清潔機(jī)床工作臺(tái)。1.2.4機(jī)床安全操作規(guī)程現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐安全操作規(guī)程是保證操作人員安全、設(shè)備安全、產(chǎn)品質(zhì)量等的重要措施。人身安全規(guī)程現(xiàn)場(chǎng)演示及實(shí)踐;機(jī)床和刀具操作安全規(guī)程現(xiàn)場(chǎng)演示及實(shí)踐;上一頁(yè)下一頁(yè)返回任務(wù)1.2 數(shù)控車削加工過(guò)程及安全操作加工時(shí)的安全規(guī)程現(xiàn)場(chǎng)演示及實(shí)踐;車間環(huán)境安全規(guī)程現(xiàn)場(chǎng)演示及實(shí)踐。1.2.5學(xué)習(xí)開(kāi)機(jī)

30、、回參考點(diǎn)、關(guān)機(jī)操作1.數(shù)控車床開(kāi)機(jī)操作數(shù)控機(jī)床的開(kāi)機(jī)和關(guān)機(jī)看起來(lái)是一件非常簡(jiǎn)單的任務(wù)，但是很多潛在的故障都有可能在這個(gè)過(guò)程中發(fā)生。例如，在高溫高濕的氣候環(huán)境中，應(yīng)檢查電氣柜中是否有結(jié)露的現(xiàn)象。如果發(fā)現(xiàn)有結(jié)露的跡象，絕對(duì)不能打開(kāi)數(shù)控機(jī)床的主電源。在結(jié)露的狀態(tài)下開(kāi)機(jī)，可能造成數(shù)控機(jī)床中的電氣部件的損壞。上一頁(yè)下一頁(yè)返回任務(wù)1.2 數(shù)控車削加工過(guò)程及安全操作開(kāi)機(jī)前準(zhǔn)備工作如下:操作人員機(jī)床通電前，先檢查電壓、氣壓、油壓是否符合工作要求;檢查工作臺(tái)是否有越位、超極限狀態(tài);檢查電氣元件是否牢固，是否有接線脫落;檢查機(jī)床可動(dòng)部分是否處于可正常工作狀態(tài);檢查機(jī)床接地線是否和車間地線可靠連接。已完成開(kāi)機(jī)前的

31、準(zhǔn)備工作后方可合上電源總開(kāi)關(guān)。(1)開(kāi)機(jī)順序操作開(kāi)機(jī)時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按機(jī)床說(shuō)明書(shū)中的開(kāi)機(jī)順序進(jìn)行操作，一般順序如下:首先合上機(jī)床總電源開(kāi)關(guān)，再開(kāi)穩(wěn)壓器、氣源等輔助設(shè)備電源開(kāi)關(guān);上一頁(yè)下一頁(yè)返回任務(wù)1.2 數(shù)控車削加工過(guò)程及安全操作打開(kāi)車床控制柜總電源，將機(jī)床電氣柜開(kāi)關(guān)旋鈕轉(zhuǎn)到“ON，此時(shí)，可聽(tīng)到電氣柜冷卻風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)的聲音;接通NC電源，按下操作面板上通電按鈕“NC通電”，操作面板上電源指示燈亮，等待CRT屏幕位置畫(huà)面顯示，并可聽(tīng)到機(jī)床液壓泵啟動(dòng)的聲音，在位置畫(huà)面顯示前不要?jiǎng)尤魏伟存I、按鈕;將緊急停止按鈕右旋彈出。(2)開(kāi)機(jī)后的檢查工作機(jī)床通電之后，操作者應(yīng)做好以下檢查工作:檢查冷卻風(fēng)扇是否啟動(dòng)，液壓系統(tǒng)

32、是否啟動(dòng);上一頁(yè)下一頁(yè)返回任務(wù)1.2 數(shù)控車削加工過(guò)程及安全操作檢查操作面板上各指示燈是否正常，各按鈕、開(kāi)關(guān)是否正確;觀察顯示屏上是否有報(bào)警顯示，若有，則應(yīng)及時(shí)處理;觀察液壓裝置的壓力表指示是否在正常的范圍內(nèi);回轉(zhuǎn)刀架是否可靠夾緊，刀具是否有損傷。2.數(shù)控車床回參考點(diǎn)操作一般情況下，開(kāi)機(jī)后必須先進(jìn)行回機(jī)床參考點(diǎn)(回零)操作，建立機(jī)床坐標(biāo)系。如圖1-2-1所示，回零操作過(guò)程如下:將模式選擇開(kāi)關(guān)選到回零方式上;選擇快速移動(dòng)倍率開(kāi)關(guān)到合適倍率上;上一頁(yè)下一頁(yè)返回任務(wù)1.2 數(shù)控車削加工過(guò)程及安全操作選擇回參考點(diǎn)的軸和方向，按“+X”或“+ Z鍵回參考點(diǎn)(依次回原點(diǎn)，先X向，再Z向回參考點(diǎn));正確的回

33、零結(jié)果為面板上該軸回零指示燈亮，或按“POS鍵，屏幕顯示該向坐標(biāo)的零坐標(biāo)值。3.數(shù)控車床關(guān)機(jī)操作工件加工完成后，清理現(xiàn)場(chǎng)，再按與開(kāi)機(jī)相反的順序依次關(guān)閉電源，關(guān)機(jī)以后必須等待5 min以上才可以進(jìn)行再次開(kāi)機(jī)，沒(méi)有特殊情況不得隨意頻繁進(jìn)行開(kāi)機(jī)或關(guān)機(jī)操作。對(duì)于數(shù)控機(jī)床關(guān)電的一般要求是必須斷開(kāi)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的使能信號(hào)后，才能關(guān)閉主電源。大多數(shù)數(shù)控機(jī)床都是利用急停操作來(lái)斷開(kāi)伺服驅(qū)動(dòng)器的使能信號(hào)。先急停，再斷主電源的方法是保險(xiǎn)的安全關(guān)電方法。上一頁(yè)下一頁(yè)返回任務(wù)1.2 數(shù)控車削加工過(guò)程及安全操作使用數(shù)控機(jī)床時(shí)，一定要參閱機(jī)床廠提供的技術(shù)資料，了解機(jī)床對(duì)關(guān)電的要求。(1)關(guān)機(jī)前的準(zhǔn)備工作停止數(shù)控車床前，操作者

34、應(yīng)做好以下檢查工作:檢查循環(huán)情況?？刂泼姘迳涎h(huán)啟動(dòng)的指示燈LE D熄滅，循環(huán)啟動(dòng)應(yīng)在停止?fàn)顟B(tài)。檢查可移動(dòng)部件。車床的所有可移動(dòng)部件都應(yīng)處于停止?fàn)顟B(tài)。檢查外部設(shè)備。如有外部輸入/輸出設(shè)備，應(yīng)全部關(guān)閉。(2)關(guān)機(jī)關(guān)機(jī)過(guò)程一般為:急停關(guān)操作面板電源關(guān)機(jī)床電氣柜電源關(guān)總電源關(guān)。上一頁(yè)下一頁(yè)返回任務(wù)1.2 數(shù)控車削加工過(guò)程及安全操作【檢測(cè)與評(píng)價(jià)】【任務(wù)小結(jié)】總結(jié)上述的學(xué)習(xí)，本任務(wù)的主要學(xué)習(xí)內(nèi)容如下:機(jī)床操作應(yīng)按安全操作規(guī)程。它是保證操作人員安全、設(shè)備安全、產(chǎn)品質(zhì)量等的重要措施。本課題的實(shí)踐內(nèi)容有數(shù)控車削加工過(guò)程觀察;數(shù)控加工安全操作實(shí)踐;開(kāi)機(jī)、回參考點(diǎn)、關(guān)機(jī)操作。同學(xué)們可把數(shù)控車削加工過(guò)程與數(shù)控加工安

35、全操作實(shí)踐聯(lián)系起來(lái)學(xué)習(xí)，更容易理解安全操作要點(diǎn)。上一頁(yè)返回任務(wù)1.3 數(shù)控車削系統(tǒng)及操作面板【學(xué)習(xí)目標(biāo)】通過(guò)本任務(wù)學(xué)習(xí)，達(dá)到以下學(xué)習(xí)目標(biāo):了解數(shù)字控制系統(tǒng)的基本原理;了解數(shù)字控制功能;熟悉數(shù)控車床操作面板【基本知識(shí)】1.3.1數(shù)控系統(tǒng)概述數(shù)控系統(tǒng)的作用是，接收由加工程序等送來(lái)的各種信息，并經(jīng)處理后，向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)發(fā)出執(zhí)行的命令。數(shù)控系統(tǒng)是一種配有專用操作系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，包括硬件和軟件兩大部分組成，軟、硬件結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)床加工運(yùn)動(dòng)的控制。下一頁(yè)返回任務(wù)1.3 數(shù)控車削系統(tǒng)及操作面板數(shù)控硬件，指設(shè)備。數(shù)控系統(tǒng)硬件通常由計(jì)算機(jī)基本系統(tǒng)部分及與之相聯(lián)系的各功能模塊組成。數(shù)控軟件，是以程序?yàn)橹行牡男畔?/p>

36、組合(存儲(chǔ)程序)，是用于對(duì)機(jī)床加工運(yùn)動(dòng)實(shí)時(shí)控制的操作系統(tǒng)。1.數(shù)控系統(tǒng)硬件體系結(jié)構(gòu)現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)按模塊化設(shè)計(jì)方法構(gòu)造。模塊化設(shè)計(jì)方法是，將控制系統(tǒng)按功能劃分成若干種具有獨(dú)立功能的單元模塊，并配上相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)軟件。數(shù)控系統(tǒng)主要分為主控制模塊、電源模塊、主軸模塊、進(jìn)給軸伺服模塊等。不同的功能模塊插入控制單元母板上，組成一個(gè)完整的控制系統(tǒng)，如圖1-3-1所示。上一頁(yè)下一頁(yè)返回任務(wù)1.3 數(shù)控車削系統(tǒng)及操作面板2.數(shù)控系統(tǒng)軟件的功能結(jié)構(gòu)CNC裝置由軟件和硬件組成，硬件為軟件的運(yùn)行提供了支持環(huán)境，軟件(Software)是相對(duì)于硬件而言的，計(jì)算機(jī)軟件指各類程序和文檔資料的總和。計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)又稱為“裸機(jī)”，

37、計(jì)算機(jī)只有硬件是不能工作的，必須配置軟件才能夠使用。軟件的完善和豐富程度，在很大程度上決定了計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)能否充分發(fā)揮其應(yīng)有的作用。CNC的軟件是為實(shí)現(xiàn)CNC系統(tǒng)各項(xiàng)功能而編制的專用軟件，又稱系統(tǒng)軟件，分為管理軟件和控制軟件兩大部分。如圖1-3-2所示，管理軟件由零件程序的輸入/輸出程序、顯示程序和診斷程序等組成?？刂栖浖勺g碼程序、刀具補(bǔ)償計(jì)算程序、速度控制程序、插補(bǔ)運(yùn)算程序和位置控制程序等組成。上一頁(yè)下一頁(yè)返回任務(wù)1.3 數(shù)控車削系統(tǒng)及操作面板3.計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)對(duì)加工運(yùn)動(dòng)的控制數(shù)控系統(tǒng)軟件在系統(tǒng)硬件的支持下，合理地組織、管理整個(gè)數(shù)控系統(tǒng)，對(duì)輸入的加工程序自動(dòng)進(jìn)行處理，發(fā)出控制命令對(duì)機(jī)床加工

38、運(yùn)動(dòng)進(jìn)行自動(dòng)控制，使數(shù)控機(jī)床有條不紊地進(jìn)行加工。計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)對(duì)機(jī)床的自動(dòng)加工控制主要是對(duì)機(jī)床的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)控制、主軸運(yùn)動(dòng)控制、刀具管理控制、一些輔助功能的控制等。如圖1-3-3為數(shù)控系統(tǒng)控制機(jī)床加工運(yùn)動(dòng)示意圖。上一頁(yè)下一頁(yè)返回任務(wù)1.3 數(shù)控車削系統(tǒng)及操作面板1.3.2了解FANUC數(shù)控系統(tǒng)FANUC系統(tǒng)是日本富士通公司的產(chǎn)品，中文譯名為發(fā)那科。FANUC系統(tǒng)進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)有非常悠久的歷史，有多種型號(hào)的產(chǎn)品在使用，使用較為廣泛的產(chǎn)品有FANUC 0 , FANUC 16 , FANUC 18 , FANUC 21等。在這些型號(hào)中，使用最為廣泛的是FANUC 0系列。FANUC系統(tǒng)在設(shè)計(jì)中大量采用模

39、塊化結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)易于拆裝、各個(gè)控制板高度集成，使可靠性有很大提高，而且便于維修、更換。上一頁(yè)下一頁(yè)返回任務(wù)1.3 數(shù)控車削系統(tǒng)及操作面板例如，F(xiàn)ANUC 0i數(shù)控系統(tǒng)包括控制單元、電源模塊、伺服模塊、顯示單元、MDI單元等硬件。FANUC 0i-MA數(shù)控系統(tǒng)與FANUC伺服電動(dòng)機(jī)。 系列和FANUC伺服電動(dòng)機(jī)系列相連。系列主要用于驅(qū)動(dòng)主軸、伺服軸，而系列主要用于換刀機(jī)械手和刀庫(kù)的驅(qū)動(dòng)。FANUC系統(tǒng)性能穩(wěn)定，操作界面友好，系統(tǒng)各系列總體結(jié)構(gòu)非常的類似，具有基本統(tǒng)一的操作界面。如圖1-3-4所示，是典型FANUC車床操作面板?！緦?shí)踐任務(wù)】數(shù)控車床的操作面板由CRT/MDI鍵盤和機(jī)床控制面板兩部

40、分組成，如圖1-3-4中，其上部分CRT/MDI鍵盤，下部分為機(jī)床控制面板。上一頁(yè)下一頁(yè)返回任務(wù)1.3 數(shù)控車削系統(tǒng)及操作面板1.3.3熟悉數(shù)控系統(tǒng)CRT/MDI鍵盤數(shù)控系統(tǒng)操作面板由CRT顯示屏和MDI鍵盤兩部分組成，其中顯示屏主要用來(lái)顯示相關(guān)坐標(biāo)位置、程序、圖形、參數(shù)、診斷、報(bào)警等信息，而MDI鍵盤包括字母鍵、數(shù)值鍵以及功能按鍵等，可以進(jìn)行程序、參數(shù)、機(jī)床指令的輸入及系統(tǒng)功能的選擇。典型的FANUC數(shù)控系統(tǒng)CRT/MDI鍵盤如圖1-3-5所示。MDI鍵盤說(shuō)明見(jiàn)表1-3-1上一頁(yè)下一頁(yè)返回任務(wù)1.3 數(shù)控車削系統(tǒng)及操作面板1.3.4熟悉機(jī)床控制面板機(jī)床控制面板主要由急停、操作模式開(kāi)關(guān)、主軸轉(zhuǎn)

41、速倍率調(diào)整開(kāi)關(guān)、進(jìn)給速度倍率調(diào)整開(kāi)關(guān)、快速移動(dòng)倍率開(kāi)關(guān)以及主軸負(fù)載荷表、各種指示燈、各種輔助功能選項(xiàng)開(kāi)關(guān)和手輪等組成。通過(guò)對(duì)各種功能鍵簡(jiǎn)單操作，直接控制機(jī)床的動(dòng)作及加工過(guò)程。不同機(jī)床操作面板的各開(kāi)關(guān)的位置結(jié)構(gòu)各不相同，但功能及操作方法大同小異。典型的FANUC數(shù)控機(jī)床控制面板如圖1-3-6所示，機(jī)床面板詳細(xì)使用說(shuō)明可參見(jiàn)表1-3-2 上一頁(yè)下一頁(yè)返回任務(wù)1.3 數(shù)控車削系統(tǒng)及操作面板【檢測(cè)與評(píng)價(jià)】【任務(wù)小結(jié)】總結(jié)上述的學(xué)習(xí)，本任務(wù)的主要學(xué)習(xí)內(nèi)容如下:CNC系統(tǒng)是專用計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)，包括硬件和軟件兩大部分，軟、硬件結(jié)合，實(shí)現(xiàn)CNC對(duì)機(jī)床進(jìn)給運(yùn)動(dòng)、主軸運(yùn)動(dòng)、刀具管理、輔助功能等加工運(yùn)動(dòng)控制。CNC

42、硬件由控制模塊、電源模塊、主軸控制模塊、伺服控制模塊等各模塊連接而成。CNC的軟件是實(shí)現(xiàn)CNC功能的專用軟件，分管理軟件和控制軟件兩大部分。本課題的實(shí)踐內(nèi)容是CRT/MDI鍵盤認(rèn)識(shí)，機(jī)床控制面板認(rèn)識(shí)上一頁(yè)下一頁(yè)返回任務(wù)1.3 數(shù)控車削系統(tǒng)及操作面板知識(shí)拓展FANUC系統(tǒng)操作面板常見(jiàn)英文同匯說(shuō)明:不同機(jī)床的操作面板，各開(kāi)關(guān)的位置結(jié)構(gòu)各不相同，但功能及操作方法大同小異。一部分機(jī)床控制按鈕使用英文，給初學(xué)者帶來(lái)不便，現(xiàn)對(duì)面板上常見(jiàn)英文開(kāi)關(guān)按鈕進(jìn)行說(shuō)明，見(jiàn)表1-3-3。上一頁(yè)返回任務(wù)1.4 主運(yùn)動(dòng)、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)控制及手動(dòng)操作【學(xué)習(xí)目標(biāo)】通過(guò)本任務(wù)學(xué)習(xí)，達(dá)到以下學(xué)習(xí)目標(biāo):了解主運(yùn)動(dòng)控制特點(diǎn)、主軸驅(qū)動(dòng)、主軸功

43、能;了解數(shù)控車床進(jìn)給系統(tǒng)組成、伺服控制方法、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)機(jī)械;掌握數(shù)控車床主運(yùn)動(dòng)、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)手動(dòng)操作【基本知識(shí)】1.4.1數(shù)控車床主運(yùn)動(dòng)控制1.數(shù)控車床主運(yùn)動(dòng)控制特點(diǎn)數(shù)控車床的主傳動(dòng)系統(tǒng)包括主軸電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)系統(tǒng)和主軸支承等組件。下一頁(yè)返回任務(wù)1.4 主運(yùn)動(dòng)、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)控制及手動(dòng)操作與普通車床的主傳動(dòng)系統(tǒng)相比，其結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，這是因?yàn)镃NC機(jī)床的變速功能全部或大部分由主軸電動(dòng)機(jī)的無(wú)級(jí)調(diào)速來(lái)承擔(dān)，省去了繁雜的齒輪變速機(jī)構(gòu)，有些只有二級(jí)或三級(jí)齒輪變速系統(tǒng)用以擴(kuò)大電動(dòng)機(jī)無(wú)級(jí)調(diào)速的恒功率變速范圍。數(shù)控機(jī)床對(duì)主運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的要求有以下幾點(diǎn)。(1)提供足夠的調(diào)速范圍、切削功率、切削力矩為了保證數(shù)控機(jī)床加工時(shí)能選用合理的切

44、削用量，充分發(fā)揮刀具的切削性能，從而獲得最高的生產(chǎn)率、加工精度和表面質(zhì)量，數(shù)控機(jī)床主運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)要提供足夠?qū)挼恼{(diào)速范圍，提供適合于加工工藝所需的切削功率、力矩，并能在調(diào)速范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速。上一頁(yè)下一頁(yè)返回任務(wù)1.4 主運(yùn)動(dòng)、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)控制及手動(dòng)操作(2)數(shù)控車床主軸系統(tǒng)要有高的旋轉(zhuǎn)精度、良好的抗振性、熱穩(wěn)定性、耐磨性主運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)具有旋轉(zhuǎn)精度、抗振性、熱穩(wěn)定性有利于提高加工精度。主軸組件具有足夠的耐磨性，能夠長(zhǎng)期保持主軸運(yùn)動(dòng)精度。(3)數(shù)控車床主運(yùn)動(dòng)自動(dòng)化控制為滿足數(shù)控自動(dòng)化加工要求，數(shù)控車床能自動(dòng)控制主軸旋轉(zhuǎn)啟動(dòng)、停止、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、自動(dòng)調(diào)速控制。全功能數(shù)控車床還有主軸與進(jìn)給同步運(yùn)行控制、恒線速度控制

45、等功能。上一頁(yè)下一頁(yè)返回任務(wù)1.4 主運(yùn)動(dòng)、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)控制及手動(dòng)操作2.主軸支承與主軸的回轉(zhuǎn)精度數(shù)控車床機(jī)床主軸是裝夾工件的位置基準(zhǔn)，它的誤差也將直接影響工件的加工質(zhì)量。機(jī)床主軸的回轉(zhuǎn)精度是機(jī)床主要精度指標(biāo)之一，其在很大程度上決定著工件加工表面的形狀精度。主軸的回轉(zhuǎn)誤差主要包括主軸的徑向圓跳動(dòng)、竄動(dòng)和擺動(dòng)。造成主軸徑向圓跳動(dòng)的主要原因有軸徑與軸孔圓度不高、軸承滾道的形狀誤差、軸與孔安裝后不同心以及滾動(dòng)體誤差等。造成主軸軸向竄動(dòng)的主要原因有推力軸承端面滾道的跳動(dòng)以及軸承間隙等。由于前后軸承、前后軸承孔或前后軸徑的不同心造成主軸在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中出現(xiàn)擺動(dòng)現(xiàn)象。擺動(dòng)不僅造成工件的尺寸誤差，而且還造成形狀誤差

46、。上一頁(yè)下一頁(yè)返回任務(wù)1.4 主運(yùn)動(dòng)、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)控制及手動(dòng)操作提高主軸旋轉(zhuǎn)精度的方法主要有通過(guò)提高主軸組件的設(shè)計(jì)、制造和安裝精度，采用高精度的軸承等方法。根據(jù)數(shù)控機(jī)床適應(yīng)的加工要求或加工情況的不同，軸承的承載、轉(zhuǎn)速與回轉(zhuǎn)精度的特點(diǎn)亦不相同。主軸軸承選用和布置形式應(yīng)根據(jù)精度、剛度和轉(zhuǎn)速要求來(lái)選擇。3.主軸驅(qū)動(dòng)與調(diào)速(1)主軸閉環(huán)速度控制主軸伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由主軸驅(qū)動(dòng)單元、主軸電動(dòng)機(jī)和檢測(cè)主軸速度與位置的旋轉(zhuǎn)編碼器三部分組成，主要完成閉環(huán)速度控制。主軸驅(qū)動(dòng)單元的閉環(huán)速度控制原理框圖如圖1-4-1所示。上一頁(yè)下一頁(yè)返回任務(wù)1.4 主運(yùn)動(dòng)、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)控制及手動(dòng)操作圖1-4-1中，CNC系統(tǒng)向主軸驅(qū)動(dòng)單元發(fā)出速

47、度指令，經(jīng)過(guò)D/A變換，將CNC輸出的數(shù)字指令值轉(zhuǎn)變成速度指令電壓(如10V相當(dāng)4500 r/min)，將該電壓指令與速度傳感器測(cè)出的與實(shí)際速度對(duì)應(yīng)的輸出電壓相比較，比較值經(jīng)主軸驅(qū)動(dòng)模塊處理，控制主軸電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)，完成主軸的速度閉環(huán)控制。速度傳感器TG可以在主軸外安裝，也可以與主軸電動(dòng)機(jī)做成一個(gè)整體。上一頁(yè)下一頁(yè)返回任務(wù)1.4 主運(yùn)動(dòng)、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)控制及手動(dòng)操作(2)主軸驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)主軸驅(qū)動(dòng)的調(diào)速電動(dòng)機(jī)主要有直流電動(dòng)機(jī)和交流電動(dòng)機(jī)兩大類。直流主軸電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)與永磁式直流進(jìn)給伺服電動(dòng)機(jī)不同，主軸電動(dòng)機(jī)要能輸出大的功率，所以一般是他勵(lì)式。直流電動(dòng)機(jī)可采用改變電樞電壓或改變勵(lì)磁電流的方法實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速?，F(xiàn)代

48、交流電動(dòng)機(jī)，采用矢量變換控制的方法，把交流電動(dòng)機(jī)等效成直流電動(dòng)機(jī)進(jìn)行控制，可得到同樣優(yōu)良的調(diào)速性能。主軸交流電動(dòng)機(jī)多采用鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)，鼠籠式感應(yīng)異步電動(dòng)機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便等許多優(yōu)點(diǎn)。上一頁(yè)下一頁(yè)返回任務(wù)1.4 主運(yùn)動(dòng)、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)控制及手動(dòng)操作(3)主軸電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)特性曲線典型的主軸電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的工作特性曲線如圖1-4-2所示。由于矢量變換控制的交流驅(qū)動(dòng)具有與直流驅(qū)動(dòng)相似的數(shù)學(xué)模型，所以，主軸驅(qū)動(dòng)特性可用直流驅(qū)動(dòng)的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行分析。由曲線可見(jiàn)，主軸轉(zhuǎn)速在基本速度n0以左屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速區(qū)保持恒定的最大勵(lì)磁電流，因此輸出恒定的最大轉(zhuǎn)矩。改變電樞電壓調(diào)速，則輸出功率

49、隨轉(zhuǎn)速升高而增加。上一頁(yè)下一頁(yè)返回任務(wù)1.4 主運(yùn)動(dòng)、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)控制及手動(dòng)操作主軸轉(zhuǎn)速在基本速度n0以右屬于恒功率調(diào)速。在恒功率調(diào)速區(qū)，電樞電壓達(dá)到最大值，可采用調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流的方法調(diào)速。勵(lì)磁電流減小K倍，電動(dòng)機(jī)所輸出的轉(zhuǎn)矩則因磁通的減小而減小K倍，但相應(yīng)的主軸轉(zhuǎn)速增加K倍，所能輸出的最大功率不變，因此稱為恒功率調(diào)速。(4)大中型數(shù)控車床分段無(wú)級(jí)調(diào)速對(duì)于大中型數(shù)控車床主運(yùn)動(dòng)的控制系統(tǒng)，僅采用直流或交流電動(dòng)機(jī)進(jìn)行無(wú)級(jí)調(diào)速，主軸箱雖然得到大大簡(jiǎn)化，但其低速段輸出扭矩常常無(wú)法滿足機(jī)床強(qiáng)力切削的要求。為擴(kuò)大調(diào)速范圍，適應(yīng)低速大轉(zhuǎn)矩的要求，也經(jīng)常采用齒輪有級(jí)調(diào)速和電動(dòng)機(jī)無(wú)級(jí)調(diào)整相結(jié)合的分段調(diào)速方式，以及其他

50、的方法擴(kuò)大調(diào)速范圍。數(shù)控機(jī)床常采用14擋齒輪變速與無(wú)級(jí)調(diào)速相結(jié)合的方式，即分段無(wú)級(jí)變速方式。上一頁(yè)下一頁(yè)返回任務(wù)1.4 主運(yùn)動(dòng)、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)控制及手動(dòng)操作如圖1-4-3所示，帶有變速齒輪的主傳動(dòng)是機(jī)床較常采用的配置方式，通過(guò)少數(shù)幾對(duì)齒輪傳動(dòng)，擴(kuò)大變速范圍。數(shù)控系統(tǒng)自動(dòng)控制不同齒輪對(duì)的嚙合換擋。如圖1-4-4所示為采用齒輪變速與不采用齒輪變速時(shí)主軸的輸出特性。采用齒輪變速雖然低速的輸出扭矩增大，但降低了最高主軸轉(zhuǎn)速。通過(guò)不同齒輪對(duì)的嚙合換擋，達(dá)到能滿足低速大轉(zhuǎn)矩，又能滿足主軸轉(zhuǎn)速的要求。上一頁(yè)下一頁(yè)返回任務(wù)1.4 主運(yùn)動(dòng)、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)控制及手動(dòng)操作FANUC數(shù)控系統(tǒng)使用M41M44代碼指令齒輪自動(dòng)換擋的

51、功能。首先數(shù)控系統(tǒng)參數(shù)區(qū)設(shè)置M41M44四擋對(duì)應(yīng)的最高主軸轉(zhuǎn)速，這樣數(shù)控系統(tǒng)會(huì)根據(jù)當(dāng)前S指令值，判斷應(yīng)處的擋位，輸出相應(yīng)的M41M44指令給可編程控制器(PLC)，控制更換相應(yīng)的齒輪擋，然后數(shù)控裝置輸出相應(yīng)的模擬電壓。例如，M41對(duì)應(yīng)的主軸最高轉(zhuǎn)速為1000 r/min , M42對(duì)應(yīng)的主軸轉(zhuǎn)速為3500 r/min，主軸電動(dòng)機(jī)最高轉(zhuǎn)速為3500 r/min。當(dāng)S指令在01000 r/min范圍時(shí)，M41對(duì)應(yīng)的齒輪應(yīng)嚙合;當(dāng)S指令在1 0003 500 r/min范圍時(shí)，M42對(duì)應(yīng)的齒輪應(yīng)嚙合。上一頁(yè)下一頁(yè)返回任務(wù)1.4 主運(yùn)動(dòng)、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)控制及手動(dòng)操作4.數(shù)控車床主軸的同步運(yùn)行功能數(shù)控機(jī)床主軸

52、的轉(zhuǎn)動(dòng)與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)之間，沒(méi)有機(jī)械方面的直接聯(lián)系，在數(shù)控車床上加工圓柱螺紋時(shí)，要求主軸的轉(zhuǎn)速與刀具的軸向進(jìn)給保持一定的協(xié)調(diào)關(guān)系。數(shù)控機(jī)床上能加工各種螺紋，這是因?yàn)榘惭b了與主軸同步運(yùn)轉(zhuǎn)的脈沖編碼器，如圖1-4-5所示，通過(guò)同步帶和同步帶輪把主軸的旋轉(zhuǎn)與脈沖編碼器聯(lián)系起來(lái)。上一頁(yè)下一頁(yè)返回任務(wù)1.4 主運(yùn)動(dòng)、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)控制及手動(dòng)操作與主軸同步運(yùn)轉(zhuǎn)主軸脈沖編碼器測(cè)量主軸旋向、角位移、角速度。并且不斷發(fā)出脈沖送給數(shù)控裝置，控制進(jìn)給插補(bǔ)速度，根據(jù)插補(bǔ)計(jì)算結(jié)果，控制進(jìn)給伺服系統(tǒng)，使進(jìn)給量與主軸轉(zhuǎn)速保持所需的比例關(guān)系，實(shí)現(xiàn)主軸轉(zhuǎn)動(dòng)與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)相聯(lián)系的同步運(yùn)行，從而車出所需的螺紋。通過(guò)改變主軸的旋轉(zhuǎn)方向可以加工出左螺

53、紋或右螺紋。上一頁(yè)下一頁(yè)返回任務(wù)1.4 主運(yùn)動(dòng)、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)控制及手動(dòng)操作5.主軸恒線速度控制利用數(shù)控車床或磨床進(jìn)行端面切削、變直徑的曲面、錐面車削時(shí)，為了保證加工面的表面粗糙度Ra精度。由加工工藝知識(shí)可知，需保證切削刃與工件接觸點(diǎn)處的切削速度為一恒定值，即恒線速度加工。由于在車削或磨削端面時(shí)，刀具要不斷地作徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，從而使刀具的切削直徑逐漸減小。由切削速度與主軸轉(zhuǎn)速的關(guān)系V = 2nD可知，若保持切削速度v恒定不變，當(dāng)切削直徑D逐漸減小時(shí)，主軸轉(zhuǎn)速n必須逐漸增大，但又不能超過(guò)極限值。數(shù)控裝置須設(shè)有相應(yīng)的控制軟件，能根據(jù)切削直徑的變化，自動(dòng)控制主軸轉(zhuǎn)速調(diào)整，達(dá)到刀具相對(duì)工件的切削速度v恒定不變

54、。上一頁(yè)下一頁(yè)返回任務(wù)1.4 主運(yùn)動(dòng)、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)控制及手動(dòng)操作1.4.2數(shù)控車床進(jìn)給運(yùn)動(dòng)控制1.進(jìn)給控制概述如果說(shuō)CNC裝置是數(shù)控機(jī)床的“大腦”，是發(fā)布運(yùn)動(dòng)“命令”的指揮機(jī)構(gòu)，那么，伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)便是數(shù)控機(jī)床的“四肢”，是執(zhí)行機(jī)構(gòu)。CNC裝置對(duì)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的加工程序指令插補(bǔ)運(yùn)算處理后，發(fā)來(lái)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的命令，伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)準(zhǔn)確地執(zhí)行進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的命令驅(qū)動(dòng)機(jī)床的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。因此，伺服控制系統(tǒng)是連接數(shù)控裝置與機(jī)床的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的樞紐，其性能是影響數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)精度、穩(wěn)定性、可靠性、加工效率的重要因素。上一頁(yè)下一頁(yè)返回任務(wù)1.4 主運(yùn)動(dòng)、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)控制及手動(dòng)操作機(jī)床有幾個(gè)坐標(biāo)，就應(yīng)有幾套進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。進(jìn)給系統(tǒng)接收

55、數(shù)控裝置發(fā)出的進(jìn)給速度和位移指令信號(hào)，由伺服驅(qū)動(dòng)電路作一定的轉(zhuǎn)換和放大后，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)隨即使?jié)L珠絲杠旋轉(zhuǎn)，滾珠絲杠副又將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成直線軸(滑臺(tái))運(yùn)動(dòng)。滑臺(tái)上的反饋裝置(直線光柵尺)使數(shù)控系統(tǒng)確認(rèn)指令已執(zhí)行完成。2.進(jìn)給伺服控制(1)開(kāi)環(huán)進(jìn)給伺服控制開(kāi)環(huán)系統(tǒng)是最簡(jiǎn)單的進(jìn)給系統(tǒng)，如圖1-4-6所示，這種系統(tǒng)的伺服驅(qū)動(dòng)裝置主要是步進(jìn)電動(dòng)機(jī)等。由數(shù)控系統(tǒng)送出的進(jìn)給指令脈沖，經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路控制和功率放大后，使步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)傳動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)執(zhí)行部件。上一頁(yè)下一頁(yè)返回任務(wù)1.4 主運(yùn)動(dòng)、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)控制及手動(dòng)操作由于步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的角位移量和角速度分別與指令脈沖的數(shù)量和頻率成正比，而且旋轉(zhuǎn)方向決

56、定于脈沖電流的通電順序。因此，只要控制指令脈沖的數(shù)量、頻率以及通電順序，便可控制執(zhí)行部件運(yùn)動(dòng)的位移量、速度和運(yùn)動(dòng)方向。這種系統(tǒng)不需要對(duì)實(shí)際位移和速度進(jìn)行測(cè)量，更無(wú)須將所測(cè)得的實(shí)際位置和速度反饋到系統(tǒng)的輸入端與輸入的指令位置和速度進(jìn)行比較，故稱之為開(kāi)環(huán)系統(tǒng)。開(kāi)環(huán)系統(tǒng)的位移精度主要決定于步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的角位移精度、齒輪絲杠等傳動(dòng)元件的節(jié)距精度以及系統(tǒng)的摩擦阻尼特性，所以定位精度較低。開(kāi)環(huán)進(jìn)給系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，調(diào)試、維修、使用都很方便，工作可靠，成本低廉。在一般要求精度不太高的機(jī)床上曾經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。上一頁(yè)下一頁(yè)返回任務(wù)1.4 主運(yùn)動(dòng)、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)控制及手動(dòng)操作(2)閉環(huán)進(jìn)給伺服控制現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床大多改用了直

57、流或交流伺服電動(dòng)機(jī)的半閉環(huán)和閉環(huán)進(jìn)給系統(tǒng)，如圖1-4-7所示為半閉環(huán)進(jìn)給系統(tǒng)，如圖1-4-8所示為全閉環(huán)進(jìn)給系統(tǒng)。閉環(huán)進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)是按閉環(huán)反饋控制方式工作的，其驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)可采用直流或交流同步電動(dòng)機(jī)(如圖1-4-9所示)，并需要配置位置反饋和速度反饋(如圖1-4-10所示)，在加工中隨時(shí)檢測(cè)移動(dòng)部件的實(shí)際位移量，并及時(shí)反饋給數(shù)控系統(tǒng)中的比較器，它與插補(bǔ)運(yùn)算所得到的指令信號(hào)進(jìn)行比較，其差值又作為伺服驅(qū)動(dòng)的控制信號(hào)，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)位移部件以消除位移誤差。上一頁(yè)下一頁(yè)返回任務(wù)1.4 主運(yùn)動(dòng)、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)控制及手動(dòng)操作按位置反饋檢測(cè)元件的安裝部位和所使用的反饋裝置的不同，它又分為半閉環(huán)和全閉環(huán)兩種控制方式。半閉環(huán)

58、伺服系統(tǒng)。如圖1-4-7所示，半閉環(huán)伺服系統(tǒng)具有檢測(cè)和反饋系統(tǒng)。測(cè)量元件，如脈沖編碼器，裝在絲杠或伺服電動(dòng)機(jī)的軸端部，通過(guò)測(cè)量元件檢測(cè)絲杠或電動(dòng)機(jī)的回轉(zhuǎn)角間接測(cè)出機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件的位移，經(jīng)反饋回路送回控制系統(tǒng)和伺服系統(tǒng)，并與控制指令值相比較。由于只對(duì)中間環(huán)節(jié)進(jìn)行反饋控制，絲杠和螺母副部分還在控制環(huán)節(jié)之外，故稱半閉環(huán)。對(duì)絲杠螺母副的機(jī)械誤差，需要在數(shù)控裝置中用間隙補(bǔ)償和螺距誤差補(bǔ)償來(lái)減小。上一頁(yè)下一頁(yè)返回任務(wù)1.4 主運(yùn)動(dòng)、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)控制及手動(dòng)操作全閉環(huán)控制。如圖1-4-10所示，其位置反饋裝置采用直線位移檢測(cè)元件(目前一般采用光柵尺)，安裝在工作臺(tái)上，可直接測(cè)出工作臺(tái)的實(shí)際位置。該系統(tǒng)將所有部分都包

59、含在控制環(huán)之內(nèi)，通過(guò)反饋可以消除從電動(dòng)機(jī)到機(jī)床床鞍的整個(gè)機(jī)械傳動(dòng)鏈中傳動(dòng)誤差，從而得到很高的機(jī)床定位精度。但該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，控制穩(wěn)定性較難保證，成本高，調(diào)試維修困難。3.數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)機(jī)械部分如圖1-4-11所示，與數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)有關(guān)的機(jī)械部分一般由機(jī)械傳動(dòng)裝置、導(dǎo)軌、工作臺(tái)等組成。下面是對(duì)主要機(jī)械結(jié)構(gòu)的概述。上一頁(yè)下一頁(yè)返回任務(wù)1.4 主運(yùn)動(dòng)、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)控制及手動(dòng)操作(1)滾珠絲杠螺母副數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給傳動(dòng)鏈中，滾珠絲杠螺母副將進(jìn)給電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為工作臺(tái)或刀架的直線運(yùn)動(dòng)。如圖1-4-12所示，滾珠絲杠螺母副是在絲杠和螺母之間以滾珠為滾動(dòng)體的螺旋傳動(dòng)元件，當(dāng)絲杠旋轉(zhuǎn)時(shí)，滾珠在滾道內(nèi)既自

60、轉(zhuǎn)又沿滾道循環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)。滾珠絲杠螺母副具有傳動(dòng)效率高、摩擦損失小、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、傳動(dòng)精度高的特點(diǎn)，并且通過(guò)適當(dāng)預(yù)緊，可消除絲杠和螺母的螺紋間隙，提高剛度和定位精度。上一頁(yè)下一頁(yè)返回任務(wù)1.4 主運(yùn)動(dòng)、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)控制及手動(dòng)操作(2)傳動(dòng)齒輪齒輪傳動(dòng)在伺服進(jìn)給系統(tǒng)中的作用是改變運(yùn)動(dòng)方向、降速、增大扭矩，適應(yīng)不同絲杠螺距和不同脈沖當(dāng)量的配比等。當(dāng)在伺服電動(dòng)機(jī)和絲杠之間安裝齒輪時(shí)，嚙合齒輪必然產(chǎn)生齒側(cè)間隙，造成進(jìn)給反向時(shí)丟失指令脈沖(即進(jìn)給反向時(shí)的實(shí)際進(jìn)給運(yùn)動(dòng)滯后于指令運(yùn)動(dòng))，并產(chǎn)生反向死區(qū)，從而影響加工精度。因此，必須采取措施，設(shè)法消除齒輪傳動(dòng)中的間隙。上一頁(yè)下一頁(yè)返回任務(wù)1.4 主運(yùn)動(dòng)、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)控制及手動(dòng)操