浅谈数控机床系统的总体设计原则

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数控机床机械结构设计与制造技术分析

数控机床机械结构设计与制造技术分析

数控机床机械结构设计与制造技术分析数控机床是一种集机电一体、工作自动化的高科技机械设备,其应用领域日益扩大。

在现代制造领域,数控机床已经成为不可缺少的工具,具有工作高效、精度稳定、自动化程度高等优势。

因此,数控机床的机械结构设计和制造技术的分析对于提高机床的性能和质量意义重大。

本文将从数控机床机械结构设计和制造技术两个方面进行探讨。

数控机床机械结构设计是数控技术的重要组成部分,其主要目的是实现工件的高精度加工。

机械结构设计的核心是构建合理的机械结构,它必须实现切削力的传递,确保传动精度和稳定性,并满足机床高速、高精度加工的需要。

1.数控机床结构布局设计数控机床的结构设计以其性能和稳定性为基础,应该尽可能减少结构的复杂度和重量,提高加工精度和效率。

必须综合考虑机床结构与传动系统,并结合数控系统决定结构的布局设计。

2.数控机床动力传动系统数控机床的动力传动系统是保证机床高速、高精度运动的重要组成部分。

传动系统的设计要求高传动精度、高刚性、低噪声、低能耗等。

在设计中,应当选择合适的传动方式和传动件,合理布置传动方式和传动件,保证传动精度和稳定性。

3.数控机床加工台面数控机床加工台面的设计与制造是实现高精度加工关键,加工台面的设计包括机床工作台的结构和运动方式等,制造应当满足加工、表面平整度和精度等要求。

加工时台面应确保精度修整及完整性,保证工件与工具成定心运动,达到加工工件的精度要求。

数控机床的制造技术包括各种机床部件的加工装配工艺和制造工具。

制造过程中应严格遵守工艺规程,保证机床实现高精度加工的要求。

同时,应该使用高品质的材料和制造工具。

数控机床结构部件加工的精度要求高,包括螺旋齿轮的加工、齿轮啮合的匹配、齿轮的零件标记、联轴器的面精度等。

因此,必须采用高精度的加工设备和工具,采用精细的加工工艺。

2.数控机床结构部件的装配数控机床结构部件的装配是保证机床高精度、高效率的关键。

在装配过程中,应根据机床的设计规格,对各个零部件进行精密配合或插配,确保机床的高稳定性和高度精度。

数控机床设计的基本要求

数控机床设计的基本要求

数控机床设计的基本要求《数控机床设计的那些事儿》嘿,大家好呀!今天咱就来唠唠数控机床设计的基本要求。

这可真是个挺有意思的事儿呢!你想想,数控机床就像一个超级厉害的机械大厨,能把各种材料雕琢成我们想要的形状和模样,那它得具备啥样的本事呢?首先呢,精度得高哇!这就好比你做饭,盐放多了少了都不行,得恰到好处。

数控机床也一样,要是精度不行,做出的东西七扭八歪的,那还不得闹笑话。

要是给飞机做零件,那可不得了,搞不好飞机就飞不起来啦!所以说,精度那得是杠杠的,不能有一点含糊。

还有呢,稳定性得强。

不能今天干活挺利索,明天就耍赖不干了,或者隔三岔五地出毛病。

就跟咱上班一样,稳定出勤多重要啊,总请假谁受得了。

数控机床要是不稳定,一会儿这儿坏了,一会儿那儿断了,厂家不得愁死呀,客户也得跟着着急上火。

速度也不能慢呀!在这个快节奏的时代,干啥都讲究个效率。

数控机床要是慢吞吞的,跟个蜗牛似的,那得耽误多少事儿呀。

咱得让它像闪电侠一样,快速精准地完成任务。

然后呢,操作还得简单方便。

咱不能要求每个操作数控机床的人都是超级专家吧!就得让普通人也能轻松驾驭它,就像玩手机一样简单。

这样大家都能用,都能创造价值。

另外呀,还得耐用!不能用几天就不行了,那得多费钱呀。

得像个老黄牛一样,勤勤恳恳干上好多年,这样才对得起咱花的那些钱。

数控机床设计可真是个技术活,要求多得很呢!厂家可得瞪大了眼睛,一点也不能马虎。

就跟咱找对象一样,得挑个各方面都不错的,才能相伴长久呀。

总之呢,数控机床设计的基本要求就是要精度高、稳定强、速度快、操作易、耐用久。

只有这样,才能在这个工业大舞台上闪闪发光,为我们的生活创造出各种各样神奇的东西。

让我们一起期待更加厉害的数控机床出现吧,为我们的生活增添更多的精彩!。

数控机床编程的基本原则

数控机床编程的基本原则

数控机床编程的基本原则数控机床是现代制造业中不可或缺的重要设备之一。

它具有高精度、高效率、高稳定性等优点,广泛应用于各个行业的生产加工过程中。

而数控机床编程是数控技术的核心环节,合理编写数控机床程序,对于保证产品质量、提高生产效率具有重要意义。

下面将介绍数控机床编程的基本原则。

首先,数控机床编程应遵循准确性的原则。

准确性是数控机床编程的基本要求。

编程人员应根据产品的要求,严格按照技术要求编写程序,并确保程序的准确性和稳定性。

在编写程序时,应考虑到机床的精度、加工质量以及工件的尺寸和形状等因素,准确地计算出刀具的路径、切削深度、刀具半径等参数,确保每一道工序的精度和质量。

其次,数控机床编程应遵循高效率的原则。

高效率是数控机床编程的追求目标之一。

编程人员应充分利用数控机床的高速度、高加工效率等优点,合理安排刀具的路径、切削次序和切削量,减少切削空余时间,提高工件的加工效率。

此外,还可以采用余切削的方法,通过合理选用刀具和切削参数,使得工件的加工时间大大缩短。

第三,数控机床编程应遵循质量优先的原则。

质量优先是数控机床编程的核心要求之一。

编程人员应深入了解产品的加工要求和机床的性能参数,合理设计刀具的路径和切削参数,以确保工件的加工质量。

在编写程序时,应避免过度切削、切削过深等情况的发生,以减少切削力和热量的影响,保证工件表面的平整度和光洁度。

此外,数控机床编程还应遵循安全性的原则。

安全是数控机床编程不可忽视的重要方面。

编程人员应注意在工件加工过程中,合理设置刀具路径,避免刀具与机床或工件碰撞,减少操作人员的风险和机床的故障。

此外,编程人员还应充分考虑机床的操作特点和加工流程,设置相应的安全保护措施,保证操作人员的生命安全和机床的正常运行。

最后,数控机床编程应遵循经济性的原则。

经济性是数控机床编程的重要要求之一。

编程人员应注重节约刀具的使用、降低切削工时、提高生产效率等方面,以降低生产成本、提高产品的竞争力。

最新数控车床结构设计标准

最新数控车床结构设计标准

最新数控车床结构设计标准
数控车床结构设计的标准主要包括以下几个方面:
1. 性能稳定性要求:数控车床结构设计应保证其性能稳定,包括工件加工精度、定位重复精度、传动精度等指标要符合相应的国家标准和行业标准要求。

2. 机床刚性:数控车床结构设计应保证机床具有足够的刚性,使其在加工过程中不会产生过大的变形,从而保证工件的加工精度。

3. 主轴系统设计:数控车床主轴系统设计应考虑主轴的转速范围、定位精度、刚性等因素,以满足不同加工需求。

4. 运动系统设计:数控车床运动系统设计应合理选择传动方式、传动件材料和尺寸,以提高机械传动效率和精度。

5. 定位系统设计:数控车床定位系统设计应保证零部件的稳定性和定位精度,使用高精度定位装置,并合理设计定位装置的结构布局。

6. 冷却系统设计:数控车床冷却系统设计应考虑各零部件的散热和温度控制需求,以提高机床的稳定性和延长零部件的使用寿命。

7. 自动化程度要求:数控车床结构设计应考虑自动化程度,包括自动换刀系统、自动加工系统、自动卸料系统等,以提高生
产效率和降低劳动强度。

8. 安全性要求:数控车床结构设计应保证机床的安全性能,包括采取防护装置、安全控制系统等,确保操作人员的人身安全。

9. 节能环保要求:数控车床结构设计应考虑能源消耗和废物排放的问题,采用节能环保的设计方案,以减少对环境的影响。

综上所述,数控车床结构设计的标准主要涉及性能稳定性、刚性、主轴系统、运动系统、定位系统、冷却系统、自动化程度、安全性和节能环保等方面,以保证机床的加工精度、稳定性和安全性能。

三坐标数控铣床设计

三坐标数控铣床设计

三坐标数控铣床设计一、引言随着现代工业技术的不断发展,数控机床成为了制造业中不可缺少的关键设备。

其中,三坐标数控铣床以其高精度、高效率的加工能力,在航空、汽车、电子等行业中得到了广泛应用。

本文将对三坐标数控铣床的设计进行详细介绍。

二、设计目标1.提高加工精度和效率:通过引入数控系统和三坐标测量装置,实现高精度加工和自动化控制。

2.提高运行稳定性:设计合理的结构并选用高质量的材料,提高设备的稳定性和可靠性。

3.提高操作性能:设计人性化的操作界面,降低操作难度,提高操作效率。

4.节能环保:采用节能控制系统和材料,减少能耗和环境污染。

三、总体设计思路1.结构设计:采用门式结构,通过稳定的床身和纵横移动平台实现工件的定位和加工。

2.控制系统设计:采用数控系统,实现对设备运动的精确控制,并通过三坐标测量装置对加工精度进行实时监测和修正。

3.加工装置设计:采用高速电主轴,通过不同的刀具和切削参数实现对工件的不同加工需求。

4.操作界面设计:采用触摸屏操作界面,提供直观、方便的操作方式。

四、结构设计1.床身结构设计:采用整体铸造或钢板焊接的方式,保证床身的刚性和稳定性。

2.纵向移动平台设计:采用滑块导轨,通过液压或电动方式实现平台的纵向移动。

3.横向移动平台设计:采用滚珠丝杠传动方式,实现平台的横向移动,并通过伺服电机和编码器实现精确控制。

4.工作台设计:采用真空吸附方式固定工件,通过液压托举装置实现工件的上下移动。

五、控制系统设计1.采用数控系统:通过数控系统实现对设备各个动作的控制,包括平台的移动、主轴的转速和进给速度的调节等。

2.采用三坐标测量装置:通过三坐标测量装置实时检测工件的加工精度,并将数据反馈给数控系统进行修正和自动化控制。

六、加工装置设计1.主轴设计:采用高速电主轴,通过不同的刀具和切削参数实现对工件的不同加工需求。

2.刀具库设计:设计刀具库存放刀具,采用自动换刀装置,实现对不同刀具的快速切换。

机床总体设计的基本要求

机床总体设计的基本要求
是提高结构的动刚度 , 而结构的动刚度是机械结构 的质量 、 刚度 、 阻 尼、 固有频率以及负载频率 的函数 。因此 , 单纯提高结构的静刚度 , 并不一定都能有效地提高机械结构 的动刚度 , 其措施如下 : 1 ) 提高 机床构件单位重量的静刚度 , 即用最小 的材料消耗 , 得到最大 的弯 曲和扭转刚度 。这就同时提高了构件或系统的固有频率 , 从而避免 发生共振 , 在低频干扰力的作用下 , 提高静刚度可 以减低振动幅值。 2 ) 增加阻尼对提高动刚度和提高颤动稳定性有很大作用 。 系统的阻 尼大部分是 由结合面的阻尼引起 的。 改善机床部件的制造和装 配质 量, 可以提高系统的阻尼系数。 接触面的光洁度对阻尼影响很大 , 提 高表面光洁度 , 一般可使阻尼增大 , 但表面光洁度过 高或过低 的表 面阻尼反而下 降。 有时把基础件型砂封闭在铸件 中, 即可增加刚度 , 又可增加阻尼 。3 ) 提高各滑动副和连接件的接触刚度 , 部件相互连
机床与一般金属切削机床一样 , 可 以经过切削将金属材料加 丁 意发 热 问题 。 成各种机器零件。 由于在数控机床加_ T过程中 , 工作程序 , 运动部件 在数控机床 中, 各种传动机构 , 如齿轮副、 滚珠丝杠 、 轴 与轴承 、 的坐标位置 , 以及其它辅助功能都是 自动控制的。 从整体来讲 , 数控 电磁离合器和导轨等 , 都要 消耗一定 的功率 , 其} 肖 耗功率的绝大部 机床虽与一般机床本质相同, 但有其特殊性。其基本要求如下 : 分转化为热能。 润滑系统 、 液压 系统以及 电气控制系统 , 都是机床 的 1 保 证机 床 具 有高 精 度 、 静 刚度 、 抗 振 性和 热 稳定 性 热源 。 由于机床结构的差异 , 热量 向各部分的传导不同, 机床各部分 1 . 1 高精度 。 数控机床 的精度通常 比一般机床高 , 在进行总体布局 间产生温差 , 致使机床部件之 间产生相对位移 , 即为机床的热变形。 和结构设计时 , 首先应着眼于保证机床 的精度 。如数控立式车床专 2 数控 机 床 的布 局 应保 证 高效 率 , 便 于操 作 、 调 整和 维 修 业标准中, 工作 台面的端面跳动和径 向跳动比普通立式车床同项精 2 . 1 高生产率。提高生产率 的途径 , 有下列方 面: 1 ) 保证每把刀具

数控机床设计要点之我见

数控机床设计要点之我见数控机床的设计要体现人性化理念,要将机床设备的实用性、功能性与人体身体结构、生理功能保持协调一致,要保持外形上的大方、美观,也要保证机床设备在生产工艺、结构部件设计、原材料选取中的环保和优质。

标签:数控机床;设计要点;控制面板;封闭防护0 引言新经济时代中,设计人员在数控机床的外观造型上投入了加倍的专注和精力,目标是为了让数控机床的外形具备独特醒目的风格特色,给数控机床配备多种功能,并将功能性与操作员的使用心理结合起来,让数控机床产品兼备人性化特性。

与人性化设计目标相配合的是,设计中要求实现机床应用的精密性、多元应用性、智能性、稳定安全性和快捷系统性。

1 数控机床的外观设计要点数控机床外观设计的首要标准是将外观设计与机械功能协调配合,在机床外观上体现机械工程技术功能,同时也将机械工程技术以富于美感的形式表现出来。

数控机床不仅仅要满足客户对机械功能的需要,同时也需要将美学设计中的积极乐观、愉快健康元素结合融入,具体在数控机床设计中的原材料选择、色彩设定与应用、工程应用工艺、机械操作流程等要素都应当从外观设计中体现和表达出来,实现外表的美观整洁和功能方面的高效、多样化。

在数控机床的外观设计上,要注意将外观美学设计理念与艺术品味、创新科学性能、文化品牌特征、时代特征与时代潮流等要素协调统一,并集中体现于机床的外观设计之中。

为了保证数控机床在外观上的现代、时尚美感,设计人员应当从造型设计过程中的原材料选择、机床组织结构设计、机床功能应用、机械工程技术与机械设备的结合应用等方面入手,选择使用绿色节能、清洁环保的原材料,将数控机床设备的外观造型设定于人文理念、美学理念与机械工艺的三者结合,首先满足机床设备的使用功能,然后从生产成本节约、延长设备的使用期限、提高设备的综合质量、加强设备投入生产后的经济效益。

在数控机床的外观设计方面,需要有关企业为设计工作的科学研究和创新设计提供经济上的支持,也需要在外观设计中加入高新科学技术的应用,将现代社会的时代特征、工业生产的艺术特征、现代科学的技术特征加入到外观设计之中。

数控机床主轴总体设计说明

数控机床主轴总体设计说明一、引言数控机床主轴是数控机床的核心部件之一,它直接影响到数控机床的加工质量和加工效率。

因此,对数控机床主轴的设计、制造和检验都有着非常高的要求。

本文将结合实际生产经验,对数控机床主轴的总体设计进行说明。

二、主轴的功能数控机床主轴是一台数控加工设备的核心部件,具有以下功能:1.旋转工件或刀具,实现工件或刀具的加工。

2.传动功率和转矩,将电机的运动转化为工件或刀具的动力。

3.承受工件或刀具的径向和轴向载荷,保证加工精度和轴向精度。

4.提供冷却润滑油和气体,保持主轴箱内清洁和恒定的温度。

三、主轴的总体设计主轴的总体设计包括主轴的结构设计、选型及计算、刚度分析、动平衡设计和主轴箱的设计等方面。

1.主轴的结构设计主轴结构设计的主要要求是,保证主轴的强度、刚度、耐磨损性能和承受力等,同时还要考虑加工精度、轴向精度、温度稳定性和动平衡等因素。

主轴的结构设计要根据主轴的类型、加工能力及加工特点等来确定,常见的主轴类型包括带式主轴、插入式主轴、自锁式主轴等。

2.选型及计算选型及计算的主要任务是确定主轴的型号、规格、旋转速度、转矩、功率等参数。

这些参数的确定需要考虑到加工能力、加工精度、使用环境及加工特点等,以满足加工要求和质量要求。

3.刚度分析刚度分析是保证主轴在加工过程中加工精度和轴向精度的重要手段。

刚度分析要根据主轴的加工特点及使用环境等要素,确定最大切削力、最大拉力、最大径向力和最大轴向力,并结合主轴的结构设计确定刚度系数。

4.动平衡设计主轴的动平衡设计是保证加工质量的重要环节,它能有效地减少振动和杂音,提高加工效率和加工精度。

动平衡设计主要包括自动平衡控制、振动分析计算、动平衡校正及接触式动平衡等。

主轴箱的设计是保证主轴的工作稳定性和长寿命的重要条件。

主轴箱的设计要考虑到温度稳定性、噪声降低、密封性能、承载力及润滑性能等因素。

四、主轴的制造与检验主轴的制造过程包括材料采购、热处理、粗加工、研磨、组装、调试等环节。

浅析数控机床主传动系统设计应用

浅析数控机床主传动系统设计应用随着工业自动化水平的不断提高,数控机床在工业生产中扮演着越来越重要的角色。

数控机床的主传动系统是数控机床的核心部分,直接影响机床的性能和加工质量。

设计合理的数控机床主传动系统至关重要。

本文将对数控机床主传动系统的设计原理和应用进行浅析,以期为相关领域的研究和应用提供参考。

一、数控机床主传动系统设计原理数控机床主传动系统是数控机床的关键部件之一,其设计原理主要包括以下几个方面:1. 动力来源选择数控机床的动力来源有电机驱动、液压驱动和气动驱动等方式。

在主传动系统设计中,需要根据机床的具体要求和工作特点选择合适的动力来源。

一般情况下,电机驱动是常用的方式,其优点是动力稳定、响应速度快,能够满足数控机床高精度、高效率的加工要求。

2. 传动方式选择3. 传动比确定传动比是主传动系统设计过程中需要确定的重要参数。

传动比的选择直接影响数控机床的加工速度和精度。

在确定传动比时,需要综合考虑机床的工作特点和加工要求,选择合适的传动比以实现高效率、高精度的加工。

4. 传动装置设计传动装置的设计是主传动系统设计的关键环节之一。

传动装置的设计需要考虑传动件的材料、工艺、热处理等因素,以保证传动装置具有足够的强度和刚度,满足数控机床长时间、高强度的工作需求。

数控机床主传动系统的设计应用涉及多个领域,包括机械、电子、控制等方面。

在数控机床主传动系统的应用中,需要注意以下几点:1. 设计合理的传动结构在数控机床主传动系统的应用中,需要设计合理的传动结构,包括传动装置、传动件、联轴器等部件。

合理的传动结构能够保证主传动系统具有足够的传动效率、稳定性和精度,满足数控机床高效率、高精度加工的要求。

2. 优化主传动系统控制在数控机床主传动系统应用中,需要优化传动系统的控制,包括电机控制、速度控制、力矩控制等方面。

优化主传动系统控制能够提高数控机床的加工精度和效率,实现高质量、高效率的加工。

3. 提高传动系统的可靠性数控机床主传动系统在长时间高强度工作中容易出现故障,因此需要提高传动系统的可靠性。

机床总体设计(全)


满足设计要求? 是 机床定型设计
3.1.3 机床的设计步骤
确定结构原理方案
用途:机床的工艺范围,加工材料的类型、形状、质量和尺寸范围 等; 生产率:加工件的类型、批量及所要求的生产率; 性能指标:加工件所要求的精度(用户订货)或机床的精度、刚度、 热变形、噪声等性能指标; 主要参数:确定机床的加工空间和主要参数; 驱动方式:电动机驱动/液压驱动。电动机又分:普通电动机驱动、 步进电机驱动与伺服电机驱动。驱动方式的确定不仅与机床的成本 有关,还将直接影响传动方式的确定。 结构原理:主要零部件应满足的要求和结构原理,进行草图设计, 确定关键零部件是自制还是外协。 成本及生产周期:订货产品或工厂规划产品都需确定。
工艺设计
设计机床的全部自制零件图,编制标准件、通用件和自制件明细表,撰写设计 说明书、使用说明书,制定机床的检验方法和标准等技术文档。
机床整机综合评价
对整机性能进行分析和综合评价。对所设计的机床进行计算机建模,得到数字 化样机(虚拟样机)。机床进行运动学仿真和各项功能仿真,在实际样机试制 出来之前对齐进行综合评价,减少新产品研制的风险,缩短研制周期,提高开 发质量。
3、单臂式机床
适于方便地更换 点位进行加工。 但这类布局型式 与框架式相比刚 度较差,因此应 注意提高刚度。
4、龙门框架式机床
具有刚度和加工精度 高的特点。 适用于箱体件的平 面加工,如龙门刨 床、龙门铣床 ; 或是加工精度和表 面粗糙度要求较严 的平面与孔,如立 式双柱坐标镗床。
5、数控机床和加工中心的布局型式,是
W/CpZfXf /T
W/XfYfZfCp /T
3.1.4 机床总体设计
三、机床的总体结构方案设计
2.运动功能分配设计
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浅谈数控机床系统的总体设计原则
摘要:数控技术是机械加工自动化的基础,是数控机床的核心技术,其水平
高低关系到国家战略地位和体现国家综合国力的水平,近年来,PLC在工业自动
控制领域应用愈来愈广,它在控制性能、组机周期和硬件成本等方面所表现出的
综合优势是其它工控产品难以比拟的。随着PLC技术的发展,它在位置控制、
过程控制、数据处理等方面的应用也越来越多。在机床的实际设计和生产过程中,
为了提高数控机床加工的精度,对其定位控制装置的选择就显得尤为重要。本文
就控技术系统的总体设计原则进行论述。

关键词:数控 机床 系统 设计
一、数控机床机电一体化技术简介

数控机床机电一体化技术的基本概念是指将机械学、电子学、信息处理和控
制及专用软件等当代各种新技术进行综合集成的一种群体技术。机电一体化系统
主要有五个组成部分:动力、机构、执行器、计算机和传感器,组成一个功能完
善的柔性自动化系统,其中计算机、传感器和计算机软件是机电一体化技术的重
要组成要素。机电一体化系统具有结构简单、功能多、效率高、精度高、能耗低
的特点,与传统的机械产品比较,机电一体化产品至少有以下三个优点:

1、原有的机构产品中增加信息处理装置及相应软件,来替代原有产品的部
分机械控制机构,不仅提高了自动化程度,而且能大大提高产品质量,同时也降
低了生产成本,提高经济效益。

2以机电一体化技术为主的新型产品,与原机械产品相比,不仅结构简单,
而且功能更加丰富,精度也得到提高。

3、将电子技术、传感器技术、控制技术与机械技术各自的优势结合起来,
形成综合性优势,可开发出具有多种功能、智能化的高新技术产品。

二、数控机床总体设计原则概述
一个较完善的机电一体化系统,包括以下几个要素:机械本体、能源部分、
测试传感部分、驱动装置、控制及信息处理单元,各要素之间通过接口相联系。
下面我们进行具体论述:

1、机械部分:机械部分设计与分析将根据机械设计原理提出几种机械设计
方案,并对这些方案进行比较选择,阐明设计方案选择的理由以及所采用方案的
特点;同时,就设计过程阐述,本人对有关设计进行表述:

本设计是一个主要用于教学实验用的数控铣床系统,是要对零件进行铣削加
工的。我们要论证教学实验用的数控铣床系统的总体方案,就需要对该系统有一
个整体的了解。要进行总体方案论证,先要熟悉设计参数,我们才能以此为依据
进行取舍。下面就是我这次设计的参数:实验用的数控铣床系统,其工作参数如
下:机床尺寸(宽×长×高):760×1475×1400(㎜×㎜×㎜);最大加工范围(X×Y×Z):
400×300×150(㎜×㎜×㎜);主轴电机功率:60(W);主轴转速:3000(r/min)
平;工作台尺寸160×160(㎜×㎜);空间加工范围170×160(㎜×㎜);工作台最
大承重s50(㎏);工作速度:0~5(m/min)快速移动速度8m/min;数控机床
的结构形式有很多,通过对其主要的结构形式的分析,大体上最常见的可分为如
下两类:

首先是工件沿X坐标方向移动的类型,这类机床主要采用的是龙门式结构,
其工作的原理为:工作台沿X方向移动。而Y坐标则为打印头在由双立柱及横
梁构成的龙门上的运动,既可用于二、三坐标作平面铣削,又可以扩展为四坐标
机床用于切割管件和型材,还能构成五坐标机床加工空间曲面。这类机床的规格
尺寸较大。另外工件沿X坐标方向移动式结构还有两种悬臂式的结构,一者是
为工作台沿X坐标方向移动,另一者为工件及夹具同时沿X坐标方向移动,其
规格尺寸都比龙门式的要小。

其次是工件沿X、Y二坐标方向移动的类型这类机床多为单纯用于切割的
二、三坐标机床,其切割头悬臂伸出,在水平面内并无移动;而工件则可以沿X、
Y两个方向运动,这类机床的结构比较简单,规格尺寸也较小,最大2000x1500
(mm×mm)。工件沿二坐标方向移动的类型又可分为十字工作台式和工件与夹
具移动式两种;前者工件与工作台连动,规格更小些;后者规格尺寸稍大,工作
台固定不动,而工件则由夹具夹持着移动,大多是与自动冲裁技术结合在一起成
为可完成切割铣削,冲裁等多种加工功能的多功能机床。

2、电气控制系统方案:要实现对机电一体化的数控机床的有效控制,这样
的电气控制系统有多种方案可以选择。其中最主要的是采用:采用单片机的控制
系统;采用集成DSP芯片的控制板与PC机相联系的控制系统;采用PLC与PC
机相联系的控制系统。各控制系统方案的特点与比较:

采用单片机的控制系统所谓的单片机即是一块集成了CPU、RAM\ROM
(EPROM或EEPROM)、定时/计数器、时钟、多种功能的串行和并行I/O口的
芯片。如 Intel公司的8031系列等。除了以上基本功能外,有的单片机还集成有
A/D、D/A,如Intel公司的8098系列。概括起来说,单片机具有如下特点:可
靠性好:芯片本身是按工业测控环境要求设计的,其抗工业噪声干扰优于一般通
用CPU;程序指令,常数,表格固化在ROM中不易破坏;许多信号通道 都在
一个芯片内部,故可靠性高。易于扩展:片内具有计算机正常运行所必须的部件,
芯片外部有许多供扩展用的三总线及并行、串行I/O管脚,很容易构成各种规模
的计算机应用系统。控制功能强:为了满足工业控制要求,一般单片机的指令系
统中均有丰富的条件分支、I/O口的逻辑操作以及位处理指令。

而采用PC与PLC相联系的控制系统可编程逻辑控制器
(ProgrammableLogicController,简称PLC),则是以微处理器为核心的工业控制
装置。它是计算机家族中的一员,是为了工业控制应用而设计的,主要用于代替
继电器实现逻辑控制。这种控制装置将传统的继电器控制系统与计算机技术结合
在一起,具有高可靠性,灵活通用,易于编程,使用方便等特点,而且随着技术
的发展,它的功能早已大大超出了逻辑控制的范围,因此近年来在工业自动控制,
机电一体化,改造传统产业方面得到广泛地应用。虽然各种PLC的组成各不相
同,但是在结构上是基本相同的,一般由CPU,存储器,输入输出设备(I/O)
和其他的可选部件组成。CPU是PLC的核心,它用于输入各种指令,完成预定
的任务。自整定,预测控制和模糊控制等先进的控制算法也已经在CPU中得到
了应用存储器包括随机存储器RAM和只读存储器 ROM,通常将程序以及所有
的固定参数固化在ROM中,RAM则为程序运行提供了存储实时数据与计算中
间变量的空间;输入输出系统I/O使过程状态和参数输入到PLC的通道以及实
时控制信号输出的通道,这些通道可以有模拟量输入、模拟量输出、开关量输入、
开关量输出、脉冲量输入等,使PLC的应用十分广泛。

参考文献:
[1]黄娟 一种数控机床电气设计技巧《现代制造工程》 2010 第11期
[2]李铁军 张淑敏 PLC在数控机床电气控制方面的应用《机械工程师》
2005 第9期

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