數控加工機床的主要結構與分類的特點介紹

　　1）機床主體

　　數控加工機床主體由機床基礎件（床身、底座）和各運動部件（工作臺、主軸）所組成，具有以下特點：

　　（1）數控機床為金字塔式結構，具有寬導軌和低重心；

　　（2）數控機床采用了高性能的主軸及伺服傳動系統，機械傳動結構簡化，傳動鏈較短；

　　（3）數控機床接卸傳動結構具有較高的剛度、阻尼精度及耐磨性，熱變形小；

　　（4）數控機床更多采用高效傳動部件，如滾珠絲杠、直線滾動導軌等。

　　2）伺服系統

　　伺服系統是數控系統和機床本體之間的電傳動聯系環節。主要由伺服電機、驅動控制系統和位置檢測與反饋裝置等組成。伺服電機是系統的執行元件，驅動控制系統是伺服電機的動力源。數控系統發出的指令信號與位置反饋信號比較后作為位移指令，再經過驅動系統進行功率放大后驅動伺服電機運轉，再通過機械傳動裝置帶動工作后或刀架運動。

　　3）數控系統

　　數控系統是機床實現自動加工的核心，主要由操作系統、主控制系統、可編程控制器、各類輸入輸出接口等組成。高速加工機床數控系統除具有高速處理數據的能力及相當高的預讀能力外，還應具有以下基本功能：①刀具補償；②插補；③“向前看”（該功能可以在保證最了的加工精度前提下，使機床以最快的速度進行加工）；④坐標系統；⑤每個軸分配不同的增益、快速速率和加減速率；⑥內置PLC；⑦坐標軸互換；⑧編程功能；⑨編輯功能⑩操作顯示及其他功能。

　　2．數控加工機床的分類

　　數控機床的類型很多，通常可以按控制系統的特點、伺服系統的類型、工藝用途等進行分類。

　　1）按控制系統的特點分類

　　根據刀具與工件相對運動方式，可分為點位控制、直線控制和輪廓控制三種類型。

　　（1）點位控制數控機床的特點是只控制移動部件從一個位置到另一個位置的精確定位，而對運動的中間軌跡沒有嚴格要求，在移動和定位過程中不進行任何加工。這類機床主要有數控坐標鏜床、數控鉆床、數控點焊機、數控折彎機等，其相應的數控裝置稱為點位控制裝置。

　　（2）直線控制數控機床的特點是刀具相對于工件的運動不僅要控制兩相關點之間的準確位置，還要控制兩相關點之間移動的速度和軌跡，其路線一般由與各軸線平等的直線段組成，當機床移動部件移動時，可以沿一個坐標軸的方向進行切削加工。這類機床主要有數控鏜銑床、數控磨床、簡易數控車床等，相應的數控裝置稱為直線控制裝置。

　　（3）輪廓控制又稱為連續控制，其特點是能同時控制兩個以上的軸聯動，具有插補功能。它不僅要控制起點和終點位置，而且要控制加工過程中每一點的位置和速度，可加工出任意形狀的曲線或曲面。這類機床有數控銑床、數控車床、加工中心等，其相應的數控裝置稱為輪廓控制裝置。

　　2）按伺服系統的類型分類

　　按照數控設備伺服驅動的控制方式，可分為開環控制數控機床、閉環控制數控機床和混合控制數機床。

　　（1）開環控制數控機床數控裝置發生的指令是單向的，一般采用功率步進電機作驅動元件，其轉角或轉速分別由輸入的脈沖數和脈沖頻率決定，系統中沒有檢測反饋元件。這種控制方式結構簡單、調試與縱方便、價格低廉且不存在穩定性問題，其精度取決于步進電機和設備本身的精度，適用于一般要求的中小型機床和位置精度要求不高的設備。

　　（2）閉環控制數控機床根據各運動部件的實際位置反饋數值和控制指令中規定的位置數值進行比較，以差值來控制伺服電機驅動運動部件，一般采用直流或交流伺服電機作為驅動元件，并帶有光柵、感應同步器和磁尺等位置檢測反饋元件，這樣的控制方式稱為全閉環控制；如果位置反饋信息不是取自運動部件的實際位置，而是取自伺服電機旋轉角（如進給絲杠的轉角），則稱為半閉環控制。閉環控制通過誤差補償可以消除機械傳動環節的部分或全部誤差和間隙，可以獲得滿意的精度。目前大部分數控機床采用半閉環控制，而精度很高的機床則采用全閉環控制。閉環控制的數控設備精度高，但系統復雜，容易造成系統的不穩定，高度困難。

　　（3）混合控制數控機床是將上述控制方式的特點有選擇的組合，利用其優點組成混合控制方案。如利用開環、半閉環的穩定性和所能達到的高位置增益獲得較高的速度和良好的動態特性，利用全閉環的誤差精確補償特性獲得很高的靜態定位精度。混合控制是在以開環或半閉環控制進行基本驅動，增加位置校正電路、位移及速度測量元件實現全閉環，然后用全閉環和半閉環或開環的差進行控制。混合閉環控制方式適用于重型數控機床。

　　3）按工藝用途分類

　　數控機床的用途從早期的切削加工已經擴展到各種工藝中，其加工用途、功能特點多種多樣，按其基本工藝用途可分為金屬切削類、金屬成形類、特種加工類、復合材料加工類和測量繪圖類。

　　（1）金屬切削類數控機床是指采用車、銑、鏜、磨等各種切削工藝的數控設備，包括床、數控折彎機、數控彎管機、數控旋壓機等。

　　（2）金屬成形類數控機床是指采用擠、沖、壓、拉等成形工藝的數控設備，常用的有數控壓力機、數控折彎機、數控彎管機、數控旋壓機等。

　　（3）特種加工類數控機床是指以電、光、束流等進行材料加工的數控設備，主要包括數控火花機床、數控線切割機床、數控激光切割機、激光快速成型機等。

　　（4）復合材料加工類是指復合材料原料制備、構件制造的數控設備，包括數控裁剪機、布線機、數控鋪帶機、數控纏燒機等。

　　（5）測量繪圖類主要有坐標測量機、數控對刀儀、數控繪圖機等。

關于 數控加工機床

• ·數控加工機床的主要結構與分類的特點
  伺服系統是數控系統和機床本體之間的電傳動聯系環節。主要由伺服電機、驅動控制系統和位置檢測與反饋裝置等組成