數(shù)控系統(tǒng)是所有數(shù)控設(shè)備的核心。數(shù)控系統(tǒng)的主要控制對象是坐標軸的位移(包括移動速度、方向、位置等),其控制信息主要來源于數(shù)控加工或運動控制程序。因此,作為數(shù)控系統(tǒng)的最基本組成應包括:程序的輸入/輸出裝置、數(shù)控裝置、伺服驅(qū)動這三部分。
1、輸入/輸出裝置
輸入/輸出裝置的作用是進行數(shù)控加工或運動控制程序、加工與控制數(shù)據(jù)、機床參數(shù)以及坐標軸位置、檢測開關(guān)的狀態(tài)等數(shù)據(jù)的輸入、輸出。鍵盤和顯示器是任何數(shù)控設(shè)備都必備的最基本的輸入/輸出裝置。此外,根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)的不同,還可以配光電閱讀機,磁帶機或軟盤驅(qū)動器等。作為外圍設(shè)備,計算機是目前常用的輸入/輸出裝置之一。
2、數(shù)控裝置
數(shù)控裝置是數(shù)控系統(tǒng)的核心。它由輸入/輸出接口線路、控制器、運算器和存儲器等部分組成。數(shù)控裝置的作用是將輸入裝置輸入的數(shù)據(jù),通過內(nèi)部的邏輯電路或控制軟件進行編譯、運算和處理,并輸出各種信息和指令,以控制機床的各部分進行規(guī)定的動作。
在這些控制信息和指令中,最基本的是坐標軸的進給速度、進給方向和進給位移量指令。它經(jīng)插補運算后生成,提供給伺服驅(qū)動,經(jīng)驅(qū)動器放大,最終控制坐標軸的位移。它直接決定了刀具或坐標軸的移動軌跡。
此外,根據(jù)系統(tǒng)和設(shè)備的不同,如:在數(shù)控機床上,還可能有主軸的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向和起、停指令;刀具的選擇和交換指令:冷卻、潤滑裝置的起、停指令;工件的松開、夾緊指令;工作臺的分度等輔助指令。在基本的數(shù)控系統(tǒng)中,它們是通過接口,以信號的形式提供給外部輔助控制裝置,由輔助控制裝置對以上信號進行必要的編譯和邏輯運算,放大后驅(qū)動相應的執(zhí)行器件,帶動機床機械部件、液壓氣動等輔助裝置完成指令規(guī)定的動作。
3、伺服驅(qū)動
伺服驅(qū)動通常由伺服放大器(亦稱驅(qū)動器、伺服單元)和執(zhí)行機構(gòu)等部分組成。在數(shù)控機床上,目前一般都采用交流伺服電動機作為執(zhí)行機構(gòu);在先進的高速加工機床上,已經(jīng)開始使用直線電動機。另外,在20世紀80年代以前生產(chǎn)的數(shù)控機床上,也有采用直流伺服電動機的情況;對于簡易數(shù)控機床,步進電動機也可以作為執(zhí)行器件。伺服放大器的形式?jīng)Q定于執(zhí)行器件,它必須與驅(qū)動電動機配套使用。
以上是數(shù)控系統(tǒng)最基本的組成部分及作用。隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展和機床性能水平的提高,對系統(tǒng)的功能要求也日益增強,為了滿足不同機床的控制要求,保證數(shù)控系統(tǒng)的完整性和統(tǒng)一性,并方便用戶使用,常用、較為先進的數(shù)控系統(tǒng),一般都帶有內(nèi)部可編程序控制器作為機床的輔助控制裝置。此外,在金屬切削機床上,主軸驅(qū)動裝置也可以成為數(shù)控系統(tǒng)的一個部分;在閉環(huán)數(shù)控機床上,測量檢測裝置也是數(shù)控系統(tǒng)必不可少的。對于先進的數(shù)控系統(tǒng),有時甚至采用計算機作為系統(tǒng)的人機界面和數(shù)據(jù)的管理、輸入/輸出設(shè)備,從而使數(shù)控系統(tǒng)的功能更強、性能更完善。
總之,數(shù)控系統(tǒng)的組成決定于控制系統(tǒng)的性能和設(shè)備的具體控制要求,其配置和組成具有很大的區(qū)別,除加工程序的輸入/輸出裝置、數(shù)控裝置、伺服驅(qū)動這三個最基本的組成部分外,還可能有更多的控制裝置。