2013注评《机电设备评估基础》预习：数控机床的组成

来源：正保会计网校 2012-12-05

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第三章金属切削机床

　　知识点二十九、数控机床的组成

　　数控机床分成两大部分，即CNC系统和机床主机（包括辅助装置）。

　　【链接】CNC系统由程序、输入输出（I/O）设备、CNC装置、主轴控制单元及进给控制单元组成。

　　（一）CNC系统

　　由程序、输入输出（I/O）设备、CNC装置、主轴控制单元及进给控制单元组成。

　　1.程序

　　包含零件的全部几何尺寸和精度信息，加工的全部工艺信息。

　　2.输入输出（I/O）设备

　　包括显示器、键盘、磁光盘机、通用网络接口等。

　　3.CNC装置

　　包括计算机（硬件和软件）、可编程控制器（PLC）和接口电路。目前的中高档数控系统大多采用X86系列高速微处理器及32位以上的总线结构。

　　控制功能是指能够控制机床的轴数以及同时控制的轴数，高档CNC装置可联动控制4~5个轴，具有5轴联动功能是目前高档CNC系统的标志。

　　插补功能直接决定了数控机床加工精度和速度，高档CNC装置一般都带有复杂的误差补偿功能。

　　PLC作用：接收来自零件加工程序的开关信息、机床操作面板及机床侧的开关信号，进行逻辑处理，完成输出控制，实现各功能及操作方式的连锁。

　　4.主轴、进给控制单元

　　伺服电机和伺服驱动器组成，称为伺服系统。

　　（1）步进电机

　　由脉冲信号驱动。结构简单、控制容易；可靠性差，输出功率小。小型低挡CNC系统中。

　　（2）永磁直流伺服电机

　　定子是永磁材料，可维护性较差，产生的电磁干扰强，不容易形成高速大转矩，逐步被永磁同步交流伺服电动机替代。

　　（3）永磁同步交流伺服电机

　　定子铁芯暴露在空气中，控制电路复杂，价格较贵，成为最为广泛的伺服电机。

　　（4）感应异步交流伺服电机

　　鼠笼式转子，适应更高转速更大扭矩要求，但平稳性较低。适用于高速大转矩输出，低速性能要求不高的主轴控制单元。

　　（5）伺服驱动器

　　是一种纯电子装置，一般不能互换使用，绝大部分的伺服电机和驱动器都是配套销售的。

　　（二）主机

　　数控机床也有普通机床都具有的床身、立柱、主轴、工作台等关键部件，但在设计上已有很大变化。

　　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：

高刚度和高抗振性	改进机床结构的阻尼特性	通过机床结构、筋板的合理布局，例如加大主轴的支承轴径，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。
小的机床热变形	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；
	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。
高效率、无间隙、低摩擦传动	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。
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。

　　（三）辅助装置

　　为了保证数控机床正常运行、功能充分发挥，必须配备必要的辅助装置，包括：电器、液压、气动元件及系统；冷却、排屑、防护、润滑、照明、储运等装置；交换工作台，数控转台，数控分度头；刀具及其监控检测装置等。

　　（1）CNC装置由计算机（包括硬件和软件）、可编程序控制器（PLC）和接口电路组成。其功能是根据输入的零件加工程序、数据和参数，完成数值计算和逻辑判断，进行输入、输出控制。

　　（2）