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六、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。

图5-2 工作台(或刀具)运动轨迹控制示意图

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，因而可以获得很高的加工精度。精度要求很高的数控机床，一般采用这种控制方式。

图5-3 数控机床闭环控制示意图

2.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。

图5-5 数控机床开环控制示意图

3.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，所以可以获提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。

图5-4 数控机床半闭环控制示意图

(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。是目前世界上产量最高，应用最广泛的数控机床。

图5-6 立式和卧式加工中心

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。该类包括数控折弯机、弯管机、冲床、回转压力机等。

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。

(四)按照CNC装置的功能水平分类

按照CNC装置的功能水平可大致把数控机床分为高、中、低(经济型)三档。大体上可从分辨率、进给速度、伺服系统、同时控制轴数(联动轴数)、通信功能、显示功能、有无PLC及主CPU水平等几方面加以区分。教材表5-2 252页

七、数控机床的再生改造

相当一部分在用数控机床面临机械精度下降、电气控制元件损坏，许多电气元件已经被淘汰不再生产的问题。要想继续利用这些设备就要进行再生改造。

1.正确估计待改造的数控机床的价值。不同部分的使用寿命相差很大，所以在再生改造时，必须仔细分析哪些部分可以利用，哪些部分必须更新，剩余价值还有多少。一般要求可利用的部分其剩余价值不应低于总价值的1/3。

剩余价值较大的通常是机械部分及配套附件，而数控系统一般都需要更新。

2.设备技术改造应该力求投资不超过同类新设备购置费的40～60%，否则就不值得。

3.再生改造应该全面配套，避免只进行局部改造，否则影响改造后的综合效果。

在改造方案中，必须对机床各主要部件的工作寿命进行综合平衡，技术参数要相互匹配。

4.设备改造要根据企业的生产需要、自身的经济能力，确定合理的科学的再生改造目标，而不要盲目追求一流水平。

第二节　CNC 装置

一、CNC装置所具备的功能

CNC装置是CNC系统的核心部件，它由三部分组成，即计算机(硬件和软件)、可编程序控制器(PLC)和接口电路。

它的功能是：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。

CNC装置的功能分成为两类：

控制功能、准备功能、插补功能、进给功能、主轴功能、辅助功能、选刀和工作台分度功能、字符显示功能、诊断功能属于数控机床必备的基本功能，价格比较便宜;而补偿功能、固定循环功能、图形显示功能、通信功能及在线自动编程功能属于选择功能，用户可根据需要加以选用。

二、CNC装置的硬件结构

微处理器(CPU)是CNC装置的核心，由运算器和控制器两部分组成。微处理器的品质决定了CNC装置的档次。

CPU的主要指标是主频和字长。

总线是CNC装置各部分之间传送信息的公共通道。

按照信号的物理意义，总线分为数据总线、地址总线和控制总线。

数据总线为各个部分传送数据;地址总线传送的是地址信号;控制总线传输的是控制信号。

为使不同的设备能够连接在一起协调地工作，必须对设备的连接进行统一的规定和必要的约束，这种约束就是接口协议。

实现接口协议的硬件设备叫接口电路，简称接口。

CNC装置的接口电路包括与机床侧的信号输入输出接口、与上位机的通信接口以及各种标准输入输出设备的接口。

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