随着科学技术的发展,机械制造技术发生了深刻的变化。随着产品多样化需求的加剧,多品种、中小型批量生产的比例明显提高,传统的普通加工设备难以适应高效率、高质量、多样化的要求。分类。机床数控技术的应用大大缩短了机械加工的准备时间,提高了机械加工全过程的自动化水平,提高了制造系统适应各种生产条件的能力。
 
数控机床的基本部件包括加工程序、输入装置、数控系统、伺服系统、辅助控制装置、反馈系统和机床本体。加工程序可以手动编写(例如,当车床数控系统处理简单工件时)。复杂的加工要求可以在计算机上绘制(例如,当铣床和加工中心加工曲面工件时),然后生成加工程序。程序的输入可以通过数控系统的面板手动输入,也可以通过计算机的通信端口或计算机的USB接口通过电缆传输。
 
在选择和购买数控机床时,有三个方面需要考虑。一是机体能否满足自身的加工要求和机床的质量。其次,数控系统,有多种数控系统,选择合适的系统是选择和购买数控机床的关键。最后,驱动单元是机床控制的关键。不同的驱动单元可以达到不同的加工精度。选择驱动单元时,应根据工件精度要求选择合适的驱动单元。
 
从数控系统和驱动单元两个方面进行了分析。
 
1数控系统的选择
 
数控系统是数控机床的“大脑”,它计算和处理机床的控制信息。根据数控系统的原理,可分为经济型数控系统和标准型数控系统。
 
经济型数控系统
 
从控制方法上看,经济型数控系统一般是指开环数控系统,具有结构简单、成本低、维护调试方便、运行维护成本低的优点。然而,由于步进电机的矩频特性和精度、进给速度和力矩的相互制约,性能的提高受到限制。因此,经济型数控系统在电火花线切割机床和一些经济型数控车床和铣床中经常使用,对速度和精度要求很低。它还广泛应用于普通机床的数控改造。
 
开环数控系统是一种无位置检测装置的指数控制系统。数控系统以一定的频率发出一定数量的指令脉冲,驱动单元定位机床。开环系统在外界因素的影响下,机床不移动或不移动到位,但当系统达到指定位置时,机床加工精度将大大降低。但是,由于其结构简单、响应速度快、工作稳定可靠、调试维护方便、价格低廉等特点,仍然是中国最大的市场。
 
标准数控系统
 
标准的数控系统包括半闭环数控系统和全闭环数控系统。
 
半闭环数控系统一般是指机床伺服电机(光电编码器)反馈到数控系统的位置信号。该系统能自动检测位置并比较误差。它可以补偿和控制一些误差。因此,其控制精度高于开环数控系统,而低于全闭环数控系统。
 
闭环数控系统的加工精度最高,但系统的调试和维护极为困难,系统价格也很高,仅适用于中高档数控机床。
 
由于开环控制系统的价格远低于闭环控制系统的价格,在选择数控系统时,应考虑数控系统占整个数控机床价格和成本的比例。然后,根据机床配置和机床本身的要求,中、低档机床采用开环控制系统,中、高档机床采用开环控制系统。闭环控制系统。
 
2。驱动装置的选择
 
驱动单元包括两部分:驱动单元和电机。驱动单元的选择主要取决于驱动装置的选择,因为电机是一个通用部件,性能差异只存在于不同的制造商和型号中。
 
驱动电机可分为三类:无功步进电机、混合(也称永磁无功)步进电机和伺服驱动电机。
 
无功步进电机没有转子绕组,其步进运行是由励磁定子绕组产生的无功力矩来实现的。混合式步进电机的转子由永磁钢制成。步进电机的工作是通过励磁产生的电磁力矩和永磁来实现的。步进电机由脉冲控制。通过改变通电顺序可以改变电机的旋转方向,通过改变脉冲频率可以改变电机的转速。步进电机具有一定的步进精度,无累积误差。但步进电机效率低,拖动负载能力不强,脉冲等效不能太大,速度范围不大。目前步进电机可分为两相、三相、五相等。常用三相步进电动机。例如,广州数控的DY3A是一种三相混合式步进驱动器。在过去的很长一段时间里,步进电机占据了很大的市场,但现在它们逐渐被伺服电机取代。
 
目前常用的伺服电机是交流伺服电机,在电机轴端装有光电编码器,通过检测转子角度进行变频控制。从最低转速到最高转速,伺服电机运行平稳,转矩波动小。伺服电机具有过载能力长、惯性小、堵转力矩大等特点。伺服电机的起动频率很小,可以从最低转速快速加速到额定转速。
 
采用交流伺服电机作为驱动器,可以形成高精度、高性能的半闭环或直流伺服电机等闭环控制系统。由于交流伺服电机内部采用无刷结构,不需要维护,体积较小,有利于提高速度和功率。目前,直流伺服电机已被大范围地取代。随着采用高速微处理器和专用数字信号处理器(DSP)的全数字交流伺服系统的出现,原有的硬件伺服控制已改为软件伺服控制。实现了现代控制理论中的一些先进算法,大大提高了伺服系统的性能,从而大大提高了伺服单元的性能。加工效率和精度,但伺服驱动单元的价格也较高。随着伺服控制技术的逐步完善,伺服驱动单元逐渐成为驱动单元的主力军,伺服驱动单元的价格也逐渐降低。
 
有两种伺服驱动器。采用了一种脉冲控制方式。驱动器与电机闭环,但不反馈给数控系统。在某种程度上,驱动器可以称为开环伺服控制。另一方面,电机的转速由电压控制,电机的反馈信号通过驱动器反馈给数控系统进行位置控制。
 
在选择驱动单元时,还应考虑驱动单元在整个数控机床中的价格比例。整体数控机床价格较低,一般选用步进驱动单元,价格较高的机床选用伺服驱动单元。但在选择驱动单元时,还应考虑驱动单元与数控系统的匹配问题。在选择闭环控制系统时,必须选择闭环伺服驱动单元。交流伺服系统在许多方面都优于步进电机。但在一些要求不高的场合,步进电机常常被用来执行电机。因此,在控制系统的设计过程中,应考虑控制要求、成本等因素,选择合适的控制电机。
 
3功能选择
 
以上是基于数控系统的加工精度,除此之外,还要从数控系统功能的选择考虑。
 
控制轴
 
数控系统中控制轴的数量也是选择的关键。控制轴可分为直线进给轴和旋转轴。根据控制轴的数量,可分为两轴联动、三轴联动、多轴联动等。控制轴的数量越多,加工机床的形状就越复杂,但成本越高。目前,车床一般由两个直线运动轴连接,有时由一个直线运动轴或旋转轴连接。铣床一般由三个直线运动轴连接,有时还配有一个附加的直线运动轴或旋转轴。高端系统拥有更多的轴,代表了机床制造业最高水平的是五轴数控机床系统。三个轴是直线运动轴和两个旋转轴。当五个轴相连时,可以加工复杂的空间表面。当然,这需要高档数控系统、伺服系统和软件的支持,对机床的要求也很高。
 
图形显示
 
系统的图形显示功能用于模拟零件的加工过程,并显示真实刀具在毛坯上的切削轨迹。它可以在直角坐标系中选择两个不同的平面或具有不同视角的三维立体。它可以在处理过程中实时显示,也可以通过机械锁定的方式工作。加工过程的快速描述是检验零件加工程序、提高编程效率和实时监控的有效工具。
 
DNC传输功能
 
众所周知,对于由非圆曲线或曲面组成的零件,很难编制加工程序。通常的方法是通过通用计算机的计算,将它们细分为小的三维直线段。这种高达几百千字节的加工程序在模具加工中经常遇到,但一般的数字是不够的。控制系统提供的程序存储容量为64~128kb,给模具加工带来很大困难。DNC通讯功能有两种工作方式。一种是将通用计算机中的程序一次性转移到数控系统处理程序的存储区(如果其容量足够大的话)。另一种是在加工过程中,将通用计算机中的程序逐个传送到数控系统的缓冲存储器中。直到处理结束。大容量程序零件的加工问题得到了彻底解决。虽然选择这个函数的成本需要增加,但它确实是一个实用的函数。因此,建议在选择数控系统时,应选择DNC传输功能作为必要的功能。
 
刚性攻丝
 
螺纹攻丝是数控机床的常用功能。值得考虑如何攻丝螺纹。刚性攻丝功能必须由伺服电机驱动。它不仅要求在主轴上增加一个位置传感器,而且对主轴传动机构的间隙和惯性也有严格的要求。电气设计和调试也有一定的工作量,所以这个功能的成本是不可忽视的。对于用户来说,如果使用柔性收缩夹头可以实现柔性攻丝,或者机床本身的速度不高,则无需选择刚性攻丝功能。
 
这些问题在数控机床的功能配置中经常遇到。作为数控机床的设计和销售人员,我们必须清楚地了解数控系统的各种功能和用途。根据机床的实际情况,我们应该为用户配置经济合理、功能价格比高的数控机床,以减少不必要的工作。废物。
 
 
 
 

关键词: