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2014注册资产评估师考试《机电设备评估基础》预习:数控机床

原创 2014-01-15
普通

  为了帮助广大学员备战2014年注册资产评估师考试,正保会计网校精心为大家整理了注册资产评估师考试各科目知识点,希望能够提升您的备考效果,祝您学习愉快!

知识点:数控机床

数控机床是一种采用计算机,利用数字化信息进行控制,具有高附加值的技术密集型机电一体化产品。

一、数控机床的加工原理

数控机床必须具备:

(1)能够接受各种信息,并能运算和处理,实时发出控制命令及坐标轴控制指令的数控装置;

(2)具有能够快速响应,并具有足够功率的伺服驱动装置;

(3)具有能够满足上述加工方式的机床主机,辅助装置和刀具。

二、数控机床的特点

优点:

1.可加工普通机床不能或者难于加工的型面;

2.可以获得高的加工精度和重复精度;

3.与普通机床加工相比,在数控机床上加工可提高生产率2~3倍,对于一些复杂零件,生产率可提高十几倍甚至几十倍;

4.广泛的适用性和较大的灵活性;

5.一机多用;

6.减少在制品数量,节约了资金,提高了经济效益;

7.改善环境,降低劳动强度;

8.精确的成本核算和生产进度安排。

三、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)。

(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。

四、数控机床的分类

(一)按照能够控制刀具与工件间相对运动的轨迹分类

1.点位控制(或位置控制)数控机床。只能控制工作台(或刀具)从一个位置(点)精确地移动到另一个位置(点),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。

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,而且还要控制轨迹上每一点的速度和位置,因而能够加工曲线(或曲面)。

属于这类数控机床的有数控车床、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分类

自动控制有闭环控制和开环控制两种基本控制方式。

1.闭环控制数控机床。这类数控机床带有位置检测反馈装置。位置检测装置安装要机床工作台上,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。

闭环控制数控机床由于能够减小乃至于消除由于传动部件制造、装配所带来的误差,因而加工精度高。缺点:装配、调试难度大。

2.半闭环控制数控机床。将检测元件安装在电动机的端头或丝杠的端头,则为半闭环控制数控机床。由于半闭环的环路内不包括丝杠、螺母副及工作台,所以可以获得比较稳定的控制特性。其控制精度虽不如闭环控制数控机床那样高,但调试比较方便,因而广泛采用。

3.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,驱动步进电动机转动,再经传动机构带动工作台移动。

开环控制的数控机床工作比较稳定,反应快,调试方便,维修简单,但控制精度和速度都比较低,这类数控机床多为经济型。

(三)按照加工方式分类

1.金属切削类。属于此类的有数控车床、钻床、铣床、镗床、磨床、齿轮加工机床和加工中心等。

加工中心是有刀库,并且能够自动换刀的数控机床,运用十分广泛。分为镗铣类加工中心和车削中心。

【注意】自动换刀装置是加工中心的基本特征,它的投资占到整机投资的30%~50%。加工中心的故障有50%以上与自动换刀装置有关。

2.金属成型类。该类包括数控弯管机、折弯机、冲床、回转头压力机等。

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。如数控火焰切割机床、三坐标测量机等。

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