一、數(shù)控車床控制對(duì)象的選擇

    數(shù)控車床系統(tǒng)對(duì)車床的控制對(duì)象：主軸、進(jìn)給軸、刀架、潤(rùn)滑及冷卻液。

二、數(shù)控車床對(duì)其各控制對(duì)象要求

    數(shù)控車床對(duì)其各控制對(duì)象要求為：
1、主軸——轉(zhuǎn)速在0~1500r/min內(nèi)實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速，并能實(shí)現(xiàn)正、反轉(zhuǎn)，在任意時(shí)刻都可以急停，加、減速時(shí)間短，并能保證運(yùn)動(dòng)過(guò)程中車床的穩(wěn)定性。
2、進(jìn)給軸——能控制X、Z兩軸的動(dòng)作，最小指令單位為：0.001mm，能使X、Z軸進(jìn)行高低速的轉(zhuǎn)換以實(shí)現(xiàn)快速進(jìn)給和工進(jìn)。
3、刀架——能實(shí)現(xiàn)四工位的自動(dòng)換刀和鎖緊，電動(dòng)機(jī)控制，換刀必須準(zhǔn)確無(wú)誤。
4、冷卻液——能控制冷卻液的開(kāi)、關(guān)。
5、潤(rùn)滑——能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)潤(rùn)滑。

三、數(shù)控車床對(duì)各控制對(duì)象要求的實(shí)現(xiàn)

1、數(shù)控車床主軸的實(shí)現(xiàn)

   數(shù)控車床的主運(yùn)動(dòng)通常是旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，無(wú)需絲杠或其他直線的裝置。隨著生產(chǎn)力的不斷提高、機(jī)床結(jié)構(gòu)的改進(jìn)、加工范圍的擴(kuò)大，要求機(jī)床主軸的速度和功率不斷提高；要求主軸的轉(zhuǎn)速范圍不斷的擴(kuò)大；要求主軸的恒功率恒轉(zhuǎn)速范圍要大，另外還要求數(shù)控機(jī)床的螺紋切削功能。主軸采用了三相異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行主軸的驅(qū)動(dòng)，并用DC0~10V單極性的模擬電壓通過(guò)變頻器來(lái)進(jìn)行變速。機(jī)床上電后，按下主軸正轉(zhuǎn)按鈕，系統(tǒng)向輸出接口X7的22號(hào)管腳輸入一個(gè)低電平，使得繼電器KA3吸合，進(jìn)而繼電器KA3的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，變頻器的S1、SC端口接通使主軸電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)正轉(zhuǎn)。按下反轉(zhuǎn)按鈕，系統(tǒng)向輸出接口X7的9號(hào)管腳輸入一個(gè)低電平，使得繼電器KA4吸合，進(jìn)而繼電器KA4的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，同時(shí)接口X7的22號(hào)管腳變位高電平使KA3的常開(kāi)觸點(diǎn)打開(kāi)，變頻器的S2、SC端口接通使主軸電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)反轉(zhuǎn)。主軸電動(dòng)機(jī)的軸上還裝有脈沖編碼器作為轉(zhuǎn)速和位置的檢測(cè)元件。

2、數(shù)控車床進(jìn)給軸的實(shí)現(xiàn)

   數(shù)控車床進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括進(jìn)給軸的伺服電動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)器。進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是根據(jù)被加工工件的形狀，保持工件與刀具的相對(duì)位置。進(jìn)給運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)動(dòng)力源的功率要求較小，為了保證生成被加工工件所需要的型線和一定的加工精度，進(jìn)給軸采用了半閉環(huán)系統(tǒng)的伺服電動(dòng)機(jī)來(lái)進(jìn)行控制，在交流伺服電動(dòng)機(jī)的半閉環(huán)系統(tǒng)中驅(qū)動(dòng)器接收到系統(tǒng)發(fā)出的位置指令，驅(qū)動(dòng)電機(jī)動(dòng)作位置反饋系統(tǒng)將其與機(jī)床上位置檢測(cè)元件測(cè)得的實(shí)際位置相比較，經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)，輸出相應(yīng)的位置和速度控制信號(hào)，控制各軸伺服系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)機(jī)床的軸運(yùn)動(dòng)，使刀具完成相對(duì)工件的正確運(yùn)動(dòng)，加工出要求的工件輪廓。數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)是由伺服電動(dòng)機(jī)通過(guò)齒輪傳至滾珠絲杠帶動(dòng)刀架做直線運(yùn)動(dòng)。

3、數(shù)控車床自動(dòng)換刀的實(shí)現(xiàn)

   刀架的自動(dòng)換刀用單相電機(jī)控制。數(shù)控的自動(dòng)換刀系統(tǒng)是機(jī)床的一個(gè)重要的組成部分。刀架為四工位分別為：1號(hào)位、2號(hào)位、3號(hào)位、4號(hào)位、每個(gè)工位對(duì)應(yīng)一個(gè)刀位到位信號(hào)。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)出換刀信號(hào)后,數(shù)控系統(tǒng)向刀架接口X4的1號(hào)管腳輸入一個(gè)低電平，使得繼電器KA1得電吸合，其常開(kāi)觸點(diǎn)KA1閉合，常閉觸點(diǎn)KA1打開(kāi),刀架正轉(zhuǎn)控制接觸器ＫＭ2接通110Ｖ交流電源,ＫＭ2吸合,換刀電機(jī)通入電后正向旋轉(zhuǎn),驅(qū)動(dòng)蝸桿減速機(jī)構(gòu),螺桿升降機(jī)構(gòu)使上刀體上升。當(dāng)上刀體上升到一定高度時(shí),離合轉(zhuǎn)盤(pán)起作用,帶動(dòng)上刀體旋轉(zhuǎn)。刀架上端的發(fā)信盤(pán)對(duì)應(yīng)每個(gè)刀位都安裝一個(gè)霍爾元件SQ9、SQ10、SQ11、SQ12，當(dāng)上刀體旋轉(zhuǎn)到某一刀位時(shí),該刀位上的霍爾元件與刀架上的磁鋼感應(yīng)向系統(tǒng)反饋刀位信號(hào)，數(shù)控系統(tǒng)將反饋的刀位信號(hào)與指令輸入的刀位信號(hào)進(jìn)行比較，當(dāng)兩信號(hào)相同時(shí)，說(shuō)明上刀體已旋到所選刀位,否則繼續(xù)旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)到所選刀號(hào)后,數(shù)控系統(tǒng)立即向接口X4的1號(hào)管腳輸入一個(gè)高電平使KA1斷開(kāi)進(jìn)而使得刀架停止旋轉(zhuǎn)，并向接口X4的9號(hào)管腳輸入一個(gè)低電平，使得KA2得電吸合，其常開(kāi)觸點(diǎn)KA2閉合，常閉觸點(diǎn)KA2打開(kāi),刀架反轉(zhuǎn)控制接觸器ＫＭ3接通110Ｖ交流電源,ＫＭ3吸合,換刀電機(jī)通入電后反向旋轉(zhuǎn),在活動(dòng)銷的反靠作用下，蝸桿帶動(dòng)上刀體下降，直至齒輪盤(pán)嚙合完成精定位。刀架電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)鎖緊的時(shí)間是由數(shù)控系統(tǒng)中所存在參數(shù)所決定的。