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2013注評《機電設備評估基礎》預習：數控機床的組成
第三章 金屬切削機床
知識點二十九、數控機床的組成
數控機床分成兩大部分，即CNC系統和機床主機（包括輔助裝置）。
【鏈接】CNC系統由程序、輸入輸出（I/O）設備、CNC裝置、主軸控制單元及進給控制單元組成。
?。ㄒ唬〤NC系統
由程序、輸入輸出（I/O）設備、CNC裝置、主軸控制單元及進給控制單元組成。
1.程序
包含零件的全部幾何尺寸和精度信息，加工的全部工藝信息。
2.輸入輸出（I/O）設備
包括顯示器、鍵盤、磁光盤機、通用網絡接口等。
3.CNC裝置
包括計算機（硬件和軟件）、可編程控制器（PLC）和接口電路。目前的中高檔數控系統大多采用X86系列高速微處理器及32位以上的總線結構。
控制功能是指能夠控制機床的軸數以及同時控制的軸數，高檔CNC裝置可聯動控制4~5個軸，具有5軸聯動功能是目前高檔CNC系統的標志。
插補功能直接決定了數控機床加工精度和速度，高檔CNC裝置一般都帶有復雜的誤差補償功能。
PLC作用：接收來自零件加工程序的開關信息、機床操作面板及機床側的開關信號，進行邏輯處理，完成輸出控制，實現各功能及操作方式的連鎖。
4.主軸、進給控制單元
伺服電機和伺服驅動器組成，稱為伺服系統。
?。?）步進電機
由脈沖信號驅動。結構簡單、控制容易；可靠性差，輸出功率小。小型低擋CNC系統中。
?。?）永磁直流伺服電機
定子是永磁材料，可維護性較差，產生的電磁干擾強，不容易形成高速大轉矩，逐步被永磁同步交流伺服電動機替代。
?。?）永磁同步交流伺服電機
定子鐵芯暴露在空氣中，控制電路復雜，價格較貴，成為最為廣泛的伺服電機。
?。?）感應異步交流伺服電機
鼠籠式轉子，適應更高轉速更大扭矩要求，但平穩(wěn)性較低。適用于高速大轉矩輸出，低速性能要求不高的主軸控制單元。
?。?）伺服驅動器
是一種純電子裝置，一般不能互換使用，絕大部分的伺服電機和驅動器都是配套銷售的。
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數控機床也有普通機床都具有的床身、立柱、主軸、工作臺等關鍵部件，但在設計上已有很大變化。
為了滿足數控機床高自動化、高效率、高精度、高速度、高可靠性的要求，其機械結構具有以下一些特點：
| 高剛度和高抗振性 | 改進機床結構的阻尼特性 | 通過機床結構、筋板的合理布局，例如加大主軸的支承軸徑，縮短主軸端部的受力懸伸段，床身采用鋼板焊接結構等方法來提高剛度?！?/td> |
| 采用新材料，特殊結構也可以提高動剛度和抗振能力。 | ||
| 小的機床熱變形 | 采用熱對稱結構及熱平衡措施。對于發(fā)熱部件（如主軸箱、靜壓導軌液壓油等）采取散熱、風冷、液冷等控制溫升；對切削部位采取強冷措施； | |
| 采用熱位移補償。即預測熱變形規(guī)律，建立數學模型，存入計算機，來進行實時補償。 | ||
| 高效率、無間隙、低摩擦傳動 | 采用滾動導軌、靜壓導軌、滾珠絲杠、塑料滑動導軌等高效率、無間隙、低摩擦傳動。 | |
| 簡化的機械傳動結構 | 采用高性能、寬調速范圍的交直流主軸電動機和伺服電動機，使主軸箱、進給變速箱及其傳動系統大為簡化，提高傳動精度和可靠性。 | |
?。ㄈ┹o助裝置
為了保證數控機床正常運行、功能充分發(fā)揮，必須配備必要的輔助裝置，包括：電器、液壓、氣動元件及系統；冷卻、排屑、防護、潤滑、照明、儲運等裝置；交換工作臺，數控轉臺，數控分度頭；刀具及其監(jiān)控檢測裝置等。
?。?）CNC裝置由計算機（包括硬件和軟件）、可編程序控制器（PLC）和接口電路組成。其功能是根據輸入的零件加工程序、數據和參數，完成數值計算和邏輯判斷，進行輸入、輸出控制。
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| 序 號 | 項 目 | 數控機床 | 普通機床 |
| 1 | 加工異型復雜零件的能力 | 強 | 弱 |
| 2 | 改變加工對象的柔性程度 | 高 | 低 |
| 3 | 加工零件質量和加工精度 | 高 | 低 |
| 4 | 加工效率 | 高 | 低 |
| 5 | 設備利用率 | 高 | 低 |
| 6 | 產品優(yōu)化設計與CAD（計算機輔助設計）連接功能 | 高 | 低 |
| 7 | 前期投資 | 高 | 低 |
| 8 | 對操作人員素質的要求 | 高 | 低 |
| 9 | 對生產計劃、生產準備和生產調度的要求 | 高 | 低 |
| 10 | 運行費 | 低 | 高 |
| 11 | 維修技術與維修費 | 高 | 低 |
| 12 | 對不合格產品再加工（即回用）的費用 | 低 | 高 |
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