1.什么叫數(shù)控機床?經(jīng)常提到的“CNC”是什么意思? 國際信息處聯(lián)盟第五技術(shù)委員會對數(shù)控機床的定義是這樣的:數(shù)控機床是一種安裝了程序控制系統(tǒng)的機床。該系統(tǒng)能邏輯地處理具有使用號碼或其他符號編碼指令規(guī)定的程序。 “CNC”中第一個“C是”英文“計算機”的第一個字母,“N”是英文“數(shù)字”的字頭;最后一個字母“C”是英文“控制”的第一個字母。所以“CNC”系統(tǒng)用漢語說就是“計算機數(shù)字控制系統(tǒng)”!癈NC”系統(tǒng)是數(shù)控機床的核心部分。數(shù)控機床功能的強弱主要是由數(shù)控功能確定的。2.數(shù)控機床特點有哪些? 1) 加工精度高: 數(shù)控機床是精密機械和自動化技術(shù)的綜合體。機床的數(shù)控裝置可以對機床運動中產(chǎn)生的位移、熱變形等導(dǎo)致的誤差,通過測量系統(tǒng)進行補償而獲得很高且穩(wěn)定的加工精度。由于數(shù)控機床實現(xiàn)自動加工,所以減少了操作人員素質(zhì)帶來的人為誤差,提高了同批零件的一致性。 2)生產(chǎn)較高: 就生產(chǎn)效率而言,相對普通機床,數(shù)控機床的效率一般能提高2~3倍、甚至十幾倍。主要體現(xiàn)在以下幾個方面: a. 一次裝夾完成多工序加工,省去了普通機床加工的多次變換工種、工序間的轉(zhuǎn)件以及劃線等工序。 b. 簡化了夾具及專用工裝等,由于是一次裝夾完成加工。所以普通機床多工序的夾具省去了,即使偶爾必須用到專用夾具。由于數(shù)控機床的超強功能夾具的結(jié)構(gòu)也可簡化。 3)減輕勞動強度,數(shù)控機床的操作由體力型轉(zhuǎn)為智力型。 4)改善勞動條件,如深揚公司的產(chǎn)品采用全封閉護罩,機床不會有水、油、鐵屑濺出,可 有效保持工作環(huán)境的清潔。 5)有利于生產(chǎn)管理: a. 程序化控制加工、更換品種方便; b. 一機多工序加工,減化生產(chǎn)過程的管理,減少管理人員; c. 可實現(xiàn)無人化生產(chǎn)。 3.數(shù)控機床是由哪幾部分組成的?數(shù)控裝置是數(shù)控機床的核心(相當于人的大腦),它所想要完成的工作通過伺服系統(tǒng)(相當于人的神經(jīng)系統(tǒng))帶動機床運動,測量及反饋系統(tǒng)(相當于人的 眼睛等感覺器官),把機床的工作狀態(tài)急時告訴數(shù)控裝置。數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的作用是:由于數(shù)控裝置的容量有限,各種控制信息要靠數(shù)控裝置以外的其它計算機等攜帶和傳輸,就像人的記憶有限,工作時常常要做些記錄,翻翻筆記本似的,作為數(shù)控機床的核心深揚公司選用的是世界三大系統(tǒng)制造商之一的日本原裝三菱數(shù)控系統(tǒng)。 4.控機床到底控制的是什么? 從數(shù)控機床最終要完成的任務(wù)看,主要以下三個方面: 1)主軸運動控制; 2)進給運動控制(也就是對工作臺運動的控制); 3) 輸入/輸出(I/O) 控制,也就是對機床的各種狀態(tài)的控制.如:冷卻、潤滑、起停刀具自動交 換等。 5.按工藝內(nèi)容分類(特別是在模具制造中)數(shù)控機床有哪幾類? 1)數(shù)控銑床隨著模具制造工藝要求的提高,立式數(shù)控銑床已成為主流,既工作臺不能上 下移動,Z軸是通過主軸箱的上下運動實現(xiàn)的,根據(jù)我國目前的國情看該類機床將是傳統(tǒng)機床 的主要更新?lián)Q代產(chǎn)品。因此我公司生產(chǎn)的數(shù)控機床均為立式數(shù)控銑床。 2)加工中心:加工中心與數(shù)控銑床的區(qū)別在于,加工中心配有可自動換刀的裝置和刀庫 系統(tǒng),在華南一帶也有將全封閉立式數(shù)控銑床和加工中心都統(tǒng)稱為加工中心,只是把前者叫 做不帶刀庫的加工中心。 3)線切割機床 :這類機床在模具加工中是最為廣泛,也是最為獨特的一種數(shù)控機床,它 是很難被其它加工工藝所取代的,我公司是我國西部最大的線切割機床生產(chǎn)基地共有三十幾 個規(guī)格及品種,遍布中國西南各個行業(yè),特別是重慶長安、四川長虹、宜賓五糧液航天模具 中心等大型模具制造企業(yè)都是深揚公司的真誠用戶; 4)電火花成型機床:它是模具型腔加工必不可少的設(shè)備,由于是高速銑削技術(shù)的發(fā)展, 成型機的市場面臨新的挑戰(zhàn),所以我公司的電火花成型機產(chǎn)品的發(fā)展是把性能價格比放在首 位,不盲目擴張,而是發(fā)展中等規(guī)格的單軸數(shù)控電火花成型機床,廣泛應(yīng)用于廣東及東南亞 市場. 6.數(shù)控機床的機械部分是由哪幾部分組成的? 典型的數(shù)控機床的機械結(jié)構(gòu)主要由基礎(chǔ)件、主軸傳動系統(tǒng)、進給傳動系統(tǒng)、回轉(zhuǎn)工作臺、自動換刀裝置以及其它機械功能部件組成。 基礎(chǔ)件主要是指床身、立柱、工作臺、主軸箱體等大件。除特殊情況有采用板焊材料、人造花崗巖材料外絕大部分都是用鑄鐵材料。由于臺灣機床的涌入,現(xiàn)在常聽到一種叫“米漢納”的鑄鐵。讓廣大用戶摸不著頭實際就是個英文的譯音,是個外來語。不外乎是一種機械強度比較好的鑄鐵,也就是相當于我們常說的HT250、HT300鑄鐵而已。我公司的鑄鐵均為HT300樹脂沙造型,各導(dǎo)軌采用中音頻淬火硬度度深度達5mm,其鑄件質(zhì)量完全可以同那個叫“米漢納”的叫板。 其它機械功能部件,主要指潤滑、冷卻、排屑和監(jiān)控機構(gòu)。 7.主軸作為數(shù)控機床的關(guān)鍵組件在性能上有哪些要求? 主軸直接承受切削力,轉(zhuǎn)速范圍變化又較大。所以對主軸組件的主要性能提出如下要求: 1)回轉(zhuǎn)精度:是指主軸在無負荷的轉(zhuǎn)動條件下,主軸前端工作部位的徑向和軸向跳動 值,回轉(zhuǎn)精度的測量一般分為靜態(tài)測量、動態(tài)測量、間接測量。目前我國在生產(chǎn)中大都還是 運用傳統(tǒng)的靜態(tài)測量。 2)運動精度:是指工作狀態(tài)下的旋轉(zhuǎn)精度。這個精度通常與低速回轉(zhuǎn)精度有較大差別, 運動狀態(tài)下的旋轉(zhuǎn)精度取決于主軸的工作速度、軸承性能以及主軸本身的平衡性能。 3)剛度:是指在受外力時,主軸抵抗變形的能力。剛性不足在切削力的作用下,主軸將 產(chǎn)生較大的彈性變形。不僅影響加工質(zhì)量,還會破壞軸承的正常工作條件、加快磨損。 4)抗振性:是指切削加工時,主軸保持平穩(wěn)運轉(zhuǎn)而又不發(fā)生振動的能力。 5)主軸溫升:主軸運轉(zhuǎn)時,溫升過高會引起兩方面的不良結(jié)果。一是主軸及箱體受熱變 形直接影響加工精度;二是軸承的正常潤滑條件遭到破壞,影響軸承的正常工作,甚至出現(xiàn) “抱軸”。 6) 耐磨性:只有具備足夠的耐磨性,才能長期保持精度。因此主軸的關(guān)鍵部位(如主軸 錐孔)要經(jīng)良好的表面熱處理。 綜上所述您可以看出主軸組件的生產(chǎn)過程也一定是非常嚴格的,它不單是要有良好的設(shè)備,更需要的是要有嚴格的生產(chǎn)管理。后者恰是中國企業(yè)的弱項。因此,我公司數(shù)控機床主軸是選用具有30年生產(chǎn)經(jīng)驗的臺灣原裝主軸。 8.數(shù)控機床上用于驅(qū)動的電動機有哪幾件?如何分類? 以上的寫法是教學(xué)性的,實際上我們真正遇到的數(shù)控機床的電機也就是主軸驅(qū)動電機和進給驅(qū)動電機。概括地講主軸電機更強調(diào)力量,進給電機更強調(diào)的效率。目前數(shù)控機床常見的主軸電機有交流伺服電機、交流變頻電機。數(shù)控機床的進給電機常見的一種是檔次較低的步進電機、一種是交流伺服電機。其它的像直流伺服電機、直線電機等要不就是已遂步淘汰,要不就是價格高、技術(shù)復(fù)雜,中國還沒普及。淘汰的東西您不能要,沒普及的東西您同樣不能要(價格太高服務(wù)也跟不上)。 9.步進電機與交流伺服電機的特點、區(qū)別是什么? 1)步進電機一般用于開環(huán)伺服系統(tǒng),由于沒有位置反饋環(huán)節(jié),固位置控制的精度由步進電機和進給絲杠等等來決定。雖檔次低了點,但是結(jié)構(gòu)簡單價格較低。在要求不高的場合仍有廣泛應(yīng)用。在數(shù)控機床領(lǐng)域中大功率的步進電機一般用在進給運動(工作臺)控制上,但是就控制性能來說其特性遠不如交流伺服電機。振動、噪音也比較大。尤其是在過載情況下,步進電機會產(chǎn)生失步,嚴重影響加工精度。所以步進電機最常用的還是在對普通機床的數(shù)控化改造上。由于要改造的機床一般都是舊機床,所加工的對象一般是形狀雖然較復(fù)雜,但是精度要求并不很高。所以用步進電機是再合適不過了。我公司研發(fā)的并且得到廣泛應(yīng)用的經(jīng)濟型銑床數(shù)控系統(tǒng)和經(jīng)濟型車床數(shù)控系統(tǒng),就是配用的步進電機,在槍炮等兵器加工制造領(lǐng)域得到非常滿意的評價。還有就是用在線切割機上。由于線切割加工是靠放電加工,沒有切削力。所以永遠不存在過載現(xiàn)象,再加上線切割加工時進給速度很慢(步進電機還有一個缺點就是它的轉(zhuǎn)距會隨著轉(zhuǎn)速的增加而降低)。所以在快走絲線切割機上步進電機真正找到了自已的位置,幾乎是一統(tǒng)天下。如前所述我公司在步進電機的應(yīng)用上之所以非常成功,也是得益于我公司有多年大批量生產(chǎn)線切割機床的基礎(chǔ)。 2)流伺服電機數(shù)控機床用于進給驅(qū)動的交流伺服電機大多采用三相交流永磁同步電機,關(guān)于這種電機您有必要耐心的多了解一點。這種電機的定子裝有三相對稱的繞組,而轉(zhuǎn)子是永久磁極。當定子的繞組中通過三相電源后,定子與轉(zhuǎn)子之間必然產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)場。這個旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速稱為同步轉(zhuǎn)速。電機的轉(zhuǎn)速也就是磁場的轉(zhuǎn)速。由于轉(zhuǎn)子有磁極,所以在極低頻率下也能旋轉(zhuǎn)運行。所以它比異步電機的調(diào)速范圍更寬。而與直流伺服電機相比,它沒有機械換向器,特別是它沒有了碳刷,完全排除了換向時產(chǎn)生火花對機械造成的磨損,另外交流伺服電機自帶一個編碼器?梢噪S時將電機運行的情況“報告”給驅(qū)動器,驅(qū)動器又根據(jù)得到的“報告”更精確的控制電機的運行。由此可見交流伺服電機優(yōu)點確實很多。可是技術(shù)含量也高了,價格也高了。最重要是對交流伺服電機的調(diào)試技術(shù)提高了。也就是電機雖好,如果調(diào)試不好一樣是問題多多。所以您也不要聽有些廠家的宣傳——“我公司選用的電機如何好!睕]用!還是了解一下他們的調(diào)試水平再說。 我公司的電子事業(yè)部的前身是四川自貢市科委電子技術(shù)研究所。1982年就開始研發(fā)機床數(shù)控系統(tǒng),在交流伺服電機的調(diào)試上有著非常豐富的經(jīng)驗。正因如此中國第一臺采用日本松下全數(shù)字式交流伺服電機控制的大行程快走絲線切割機床就是我公司研發(fā)的。 10. 您知道進給驅(qū)動與絲杠的聯(lián)接結(jié)構(gòu)嗎? 電機與滾珠絲杠聯(lián)接的最最重要的一點就是確保傳動無間隙。主要有三種聯(lián)接方式:直接聯(lián)接式、齒輪減速式、齒形帶式。目前使得最普遍的是直接聯(lián)接式,就是用一個可以微量擾動的聯(lián)軸器,將電機與絲杠直聯(lián)?梢娺@個聯(lián)軸器是個非常關(guān)鍵的東西。我公司數(shù)控機床產(chǎn)品上的聯(lián)軸器是選用德國進口的聯(lián)軸器,確保萬無一失。 11.在數(shù)控機床中您常聽說的刀庫,它的完整涵義是什么? 說到數(shù)控機床中的加工中心,必然要提到刀庫,實際它是對整個自動換刀系統(tǒng)的總稱。而刀庫只是這個系統(tǒng)中最形象也是最重要的一個部分。這個系統(tǒng)應(yīng)包括刀庫、刀具交換機構(gòu),以及相關(guān)的控制元件。 12.刀庫有哪幾種結(jié)構(gòu)形式,它們的特點是什么? 刀庫的容量、布局,針對不同的加工中心,其形式也是五花八門。但是根據(jù)刀庫所需的容量和取刀方式主要分以下幾種: 1)單盤式刀庫及無機械手換刀機構(gòu) 單盤式刀庫俗稱斗笠式刀庫(像個大斗笠),一般只能存16~24把刀具。不能太多,太多的話這個 “斗笠”就太大了,放不下了。這種斗笠式刀庫在換刀時整個刀庫向主軸移動。當主軸上的刀具進入刀庫的卡槽時,主軸向上移動脫離刀具,這時刀庫轉(zhuǎn)動。當要換的刀具對正主軸正下方時主軸下移,使刀具進入主軸錐孔內(nèi),夾緊刀具后,刀庫退回原來的位置。 2)鏈式刀庫及換刀機械手鏈式刀庫的特點是存刀多。一般都在20把以上,多的可以存100把。它是通過鏈條將要換的刀具傳到指定位置。由機械手把刀裝到主軸上,全部換刀動作均采用電動機加機械凸輪的結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)簡化、工作可靠,但是價格很高。 斗笠式刀庫的換刀時間為5~7秒,而機械手的換刀時間是2~3秒。斗笠式的刀庫的換刀時間雖說比機械手慢,可它不過也只有5~7秒的時間。作為中國的企業(yè)這種效率完全可以接受了。所以要選哪種刀庫關(guān)鍵還是看您的加工對象一般需要多少把刀。 對于刀庫本身的品質(zhì),由于現(xiàn)在的刀庫已經(jīng)是專業(yè)化社會化生產(chǎn)。所以無論生產(chǎn)數(shù)控機床的 廠家是多么大,其刀庫都是買來的。所以不管數(shù)控機床生產(chǎn)廠家的規(guī)模大還是小,就刀庫及換刀裝置而言都是在同一起跑線上的。 到此為止,前面所講的主要都是機械以及強電方面的內(nèi)容,下面就要進入數(shù)字控制領(lǐng)域了。也就是說我們要從前面的形象領(lǐng)域走進機抽象領(lǐng)域。所以您的思維方式也要調(diào)整一下了。因為“電”本身就是看不見、摸不著(也不敢摸)而又神通廣大的東西?墒且I數(shù)控機床的企業(yè)往往又是搞機械加工的。所以對“電子”就更感到陌生,其實這也沒關(guān)系。因為您的企業(yè)必竟是應(yīng)用它,而又不是研究它。而您本人只是了解它而不是操作它。所以您可以把抽象的東西,形象化的理解,充分打開您的想象力。13.數(shù)控系統(tǒng)是由哪幾個模塊組成的,應(yīng)如何較形象地理解它? 模塊是在自動化控制技術(shù)中常用的一種形象化的說法。它是把某一種功能相對獨立的一組元器件成品也可能還包括軟件,形象地理解為了一個“塊”,由此說來數(shù)控機床的數(shù)控系統(tǒng)也是由若干個“模塊”組成的。 1)微機控制系統(tǒng): 數(shù)控機床的核心是數(shù)控系統(tǒng),數(shù)控系統(tǒng)的核心是微機數(shù)控系統(tǒng)(就是幾張電路板放在一個盒子里)。微機控制的核心是中央處理器(通稱CPU)一個長滿腳的深色的薄的小方塊,就像一個人一樣。人的核心是腦袋,腦袋的核心是大腦,大腦的核心是中樞神經(jīng)。 2)可編程控制器(簡稱PLC): PLC是用來實現(xiàn)輔助化控制的。如換刀、潤滑、冷卻等。它是微機系統(tǒng)的補充,目的是讓微機系統(tǒng)把全部精力用于對零件加工的高精度控制上。不要為其它的輔助的“后勤”瑣事分散精力。PLC按配置方式分內(nèi)裝型和外裝型。但現(xiàn)在較高檔次的PLC都采用內(nèi)裝型。 3)進給伺服控制模塊 數(shù)控機床對進給軸的控制要求很高,它直接關(guān)系到機床位置、控制精度。進給伺服系統(tǒng)一般由速度控制與位置控制兩個環(huán)節(jié)組成。 4)主軸控制模塊 主要任務(wù)是控制主軸轉(zhuǎn)速和主軸定位。主軸電機有交流伺服電機和交流變頻電機。所以相應(yīng)的驅(qū)動裝置也會為數(shù)字式交流伺服控制以及變頻調(diào)速控制。 5)測量模塊 完成主軸和進給的位置測量。檢測裝置有光電編碼器、光柵尺等 6)輸入、輸出及通信模塊 完成程序的輸入、輸出,傳遞人、機界面所需的各種信息。
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