科學(xué)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展帜焰，機(jī)械制造技術(shù)有了深刻的變化疫谱。由于社會(huì)對產(chǎn)品多樣化的需求更加強(qiáng)烈，多品種犯暮、中小批量生產(chǎn)的比重明顯增加锻刹，采用傳統(tǒng)的普通加工設(shè)備已難以適應(yīng)高效率棉玻、高質(zhì)量、多樣化的加工要求壕矿。機(jī)床數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用坝亿，大大縮短了機(jī)械加工的前期準(zhǔn)備時(shí)間，并使機(jī)械加工的全過程自動(dòng)化水平不斷提高李荚，同時(shí)也增強(qiáng)了制造系統(tǒng)適應(yīng)各種生產(chǎn)條件變化的能力灰囤。

　　數(shù)控線切割機(jī)床的基本組成包括加工程序、高頻電源鸥层、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)﹑數(shù)控系統(tǒng)及機(jī)床本體锐拟。加工程序可由人工編寫(如早期的3B指令)，現(xiàn)在都在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行繪圖(如現(xiàn)在的CAXA,HL,HF,YH等編程軟件)慧邮，然后生成加工程序调限。程序的輸入可由數(shù)控系統(tǒng)的面板(單板機(jī))進(jìn)行手工輸入，也可通過計(jì)算機(jī)的232串行口進(jìn)行傳輸误澳，也可以用計(jì)算機(jī)USB接口進(jìn)行傳輸耻矮。

　　在選購數(shù)控線切割機(jī)床時(shí)可從三個(gè)方面考慮，首先是機(jī)床本體能否符合自己的加工要求忆谓，機(jī)床的質(zhì)量如何裆装。其次是數(shù)控系統(tǒng)，數(shù)控系統(tǒng)有很多種類倡缠，選擇合適的系統(tǒng)是選購數(shù)控機(jī)床的關(guān)鍵哨免。最后是驅(qū)動(dòng)單元，也是機(jī)床控制的關(guān)鍵毡琉，不同的驅(qū)動(dòng)單元能達(dá)到的加工精度也不一樣铁瞒，在選擇驅(qū)動(dòng)單元時(shí)，要根據(jù)加工的工件的精度要求選擇合適的驅(qū)動(dòng)單元桅滋。

　　以下從機(jī)床本體﹑數(shù)控系統(tǒng)及驅(qū)動(dòng)單元三個(gè)方面進(jìn)行分析：

　　1慧耍、機(jī)床本體的選擇

　　首先機(jī)床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與加工件尺寸和重量要達(dá)到最佳的匹配。對于中大型負(fù)載工作臺(tái)采用全支撐加工中心結(jié)構(gòu)推妈。這樣設(shè)計(jì)才能具有足夠的承載﹑剛度了赖、精度、抗振性和精度保持性显哨。其次是進(jìn)給系統(tǒng)的機(jī)械傳動(dòng)要采用滾珠絲杠笆滓，滾珠絲杠優(yōu)于三角螺紋絲杠和梯形螺紋絲杠，并且要求絲杠的直徑盡可能大些篙绎，增加剛性初肥。再次是導(dǎo)軌，工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌是保證工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)精度的關(guān)鍵亿隔，用戶在選型時(shí)應(yīng)高度重視午螺。首先觀察導(dǎo)軌的橫截面的大小墓枝，在同等條件下，越粗壯跷它，剛性越好容且，加工中越不易產(chǎn)生變形，才能保證機(jī)床在長期工作中能得到最高精度和耐用性唾诺。日前市場上常見的導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)有以下幾種：

　×料丁①鑲鋼滾珠式滾動(dòng)導(dǎo)軌；

　」讣小②鑲鋼滾柱式滾動(dòng)導(dǎo)軌溢吻；

　　③直線滾動(dòng)導(dǎo)軌果元。

　　第一種與第二種的區(qū)別在導(dǎo)軌的滾體上煤裙，一個(gè)是滾珠一個(gè)是滾柱。滾珠與導(dǎo)軌面是點(diǎn)接觸噪漾，滾柱與導(dǎo)軌面是線接觸，所以它的耐磨性和軸承能力都大大優(yōu)于滾珠式且蓬。而線性滑軌是一種滾動(dòng)導(dǎo)引欣硼，它由鋼珠在滑塊與滑軌之間作無限滾動(dòng)循環(huán)，使得負(fù)載平臺(tái)能沿著滑軌輕易的以高精度作線性運(yùn)動(dòng)恶阴，其摩擦系數(shù)可降至傳統(tǒng)滑動(dòng)導(dǎo)引的1／50诈胜，使之能輕易地達(dá)到μm級(jí)的定位精度》胧拢滑塊與滑軌間的末制單元設(shè)計(jì)焦匈，使得線形滑軌可同時(shí)承受上下左右等各方向的負(fù)荷，線性滑軌有更平順且低噪音的運(yùn)動(dòng)特性嘹挨。使之精度保持和承載能力都大大優(yōu)于滾珠和滾柱式淳胆。目前在日本沙迪克公司、日本三菱公司逮弛、瑞士夏米爾公司螃方、瑞阿奇公司進(jìn)口的機(jī)床中都是采用第三種結(jié)構(gòu)，所以通過對比鞋会，用戶在選型時(shí)應(yīng)盡量考慮第三種結(jié)構(gòu)担灭。

　　2. 數(shù)控系統(tǒng)的選配

　　數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床的“大腦"，對機(jī)床控制信息進(jìn)行運(yùn)算及處理填杀。根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)的原理可分為經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)和標(biāo)準(zhǔn)型數(shù)控系統(tǒng)兩大類寓综。

　　2.1 經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)

　　經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)從控制方法來看，一般指開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)焦厘。開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)是指數(shù)控系統(tǒng)本身不帶位置檢測裝置耿堕，由數(shù)控系統(tǒng)送出一定數(shù)量和頻率的指令脈沖砖啄，由驅(qū)動(dòng)單元進(jìn)行機(jī)床定位。開環(huán)系統(tǒng)在外部因素影響的情況下母债，機(jī)床不動(dòng)作或動(dòng)作不到位午磁，但系統(tǒng)已當(dāng)機(jī)床到達(dá)了指定位置，此時(shí)機(jī)床的加工精度將大大降低毡们。但因其結(jié)構(gòu)簡單迅皇、反應(yīng)迅速、工作穩(wěn)定可靠衙熔、調(diào)試及維修均很方便登颓，加之價(jià)格十分低廉，但受步進(jìn)電機(jī)矩頻特性及精度红氯、進(jìn)給速度框咙、力矩三者之間相互制約，性能的提高受到限制痢甘。所以喇嘱，經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)目前用于數(shù)控快走絲線切割及一些速度和精度要求不高的經(jīng)濟(jì)型中走絲線切割機(jī)床，在普通快走絲機(jī)床的數(shù)控化改造中也得到廣泛的應(yīng)用塞栅。

　　2.2 精密型數(shù)控系統(tǒng)

　　精密型數(shù)控系統(tǒng)包括半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)和全閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)者铜。

　　半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)一般指機(jī)床的伺服電機(jī)的位置信號(hào)(光電編碼器)反饋到數(shù)控系統(tǒng)，系統(tǒng)能自動(dòng)進(jìn)行位置檢測和誤差比較放椰，可對部分誤差進(jìn)行補(bǔ)償控制绵颅，因此其控制精度比開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)要高，但比全閉環(huán)的數(shù)控系統(tǒng)要低玲禾。

　　全閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)除包括機(jī)床的伺服電機(jī)的位置反饋外忙体，還有機(jī)床工作臺(tái)的位置檢測裝置(通常用光柵尺)的位置信號(hào)反饋到系統(tǒng)，從而形成全部位置隨動(dòng)控制盏掉，系統(tǒng)在加工過程中自動(dòng)檢測并補(bǔ)償所有的位置誤差怨级。

　　全閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)的加工精度是最高的，但這種系統(tǒng)的調(diào)試毙向、維修極其困難惊柱，而且系統(tǒng)的價(jià)格很高，只適用于中俏妆、高檔的數(shù)控機(jī)床上樱凄。

　　因?yàn)殚_環(huán)控制系統(tǒng)的價(jià)格比閉環(huán)控制系統(tǒng)要低得多，因此在選擇數(shù)控系統(tǒng)時(shí)失欢，要考慮數(shù)控系統(tǒng)占整臺(tái)數(shù)控機(jī)床的價(jià)格成本比例戈弧，然后根據(jù)機(jī)床的配置情況及機(jī)床本身的要求，中晨另、低檔機(jī)床采用開環(huán)控制系統(tǒng)潭千，中谱姓、高檔機(jī)床采用閉環(huán)控制系統(tǒng)。

　　3刨晴、驅(qū)動(dòng)單元的選配

　　驅(qū)動(dòng)單元包括驅(qū)動(dòng)裝置和電機(jī)兩部分屉来，對驅(qū)動(dòng)單元的選購主要在于驅(qū)動(dòng)裝置的選擇，因?yàn)殡姍C(jī)是通用的部件狈癞，性能差別只存在于不同的廠家和型號(hào)茄靠。

　　驅(qū)動(dòng)電機(jī)主要可分為：反應(yīng)式步進(jìn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)、混合式(也稱永磁反應(yīng)式)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)和伺服驅(qū)動(dòng)電機(jī)三大類蝶桶。

　　反應(yīng)式步進(jìn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)子無繞組慨绳，由被勵(lì)磁的定子繞組產(chǎn)生反應(yīng)力矩實(shí)現(xiàn)步進(jìn)運(yùn)行≌媸混合式步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子用永久磁鋼脐雪，由勵(lì)磁和永磁產(chǎn)生的電磁力矩實(shí)現(xiàn)步進(jìn)運(yùn)行。步進(jìn)電機(jī)受脈沖的控制恢共，通過改變通電的順序可改變電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向战秋，改變脈沖的頻率可改變電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度。步進(jìn)電機(jī)有一定的步距精度柴炉，沒有累積誤差莱腾。但步進(jìn)電機(jī)的效率低，拖動(dòng)負(fù)載的能力不大含话，脈沖當(dāng)量不能太大，調(diào)速范圍不大妥坦。目前步進(jìn)電機(jī)可分為兩相茂钠、三相、五相等幾種房贮，常用的是五相步進(jìn)電機(jī)径塔。在過去很長一段時(shí)間里，步進(jìn)電機(jī)占很大的市場殊蜓，但目前正逐步為伺服電機(jī)所取代凰番。

　　目前常用的伺服電機(jī)是交流伺服電機(jī)，在電機(jī)的軸端裝有光電編碼器寂贱，通過檢測轉(zhuǎn)子角度用以變頻控制褒堆。從最低轉(zhuǎn)速到最高轉(zhuǎn)速，伺服電機(jī)都能平滑運(yùn)轉(zhuǎn)滋饲，轉(zhuǎn)矩波動(dòng)小厉碟。伺服電機(jī)有較長的過載能力，有較小的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和大的堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩屠缭。伺服電機(jī)有很小的啟動(dòng)頻率箍鼓，能很快從最低轉(zhuǎn)速加速到額定轉(zhuǎn)速崭参。

　　采用交流伺服電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)器件，可以和直流伺服電機(jī)一樣構(gòu)成高精度款咖，高性能的半閉環(huán)或閉環(huán)控制系統(tǒng)何暮。由于交流伺服電機(jī)內(nèi)是無刷結(jié)構(gòu)，幾乎不需維修铐殃，體積相對較小海洼，有利于轉(zhuǎn)速和功率的提高。目前已經(jīng)在很大范圍內(nèi)取代了直流伺服電機(jī)背稼。采用高速微處理器和專用數(shù)字信號(hào)處理機(jī)(DSP)的全數(shù)字化交流伺服系統(tǒng)出現(xiàn)后贰军，原來的硬件伺服控制變?yōu)檐浖欧刂疲恍┈F(xiàn)代控制理論中的先進(jìn)算法得到實(shí)現(xiàn)蟹肘，進(jìn)而大大地提高了伺服系統(tǒng)的性能词疼，因此伺服單元能較大的提高加工效率及加工精度，但伺服驅(qū)動(dòng)單元的價(jià)格也較高谅儡。隨著伺服控制技術(shù)的逐步提高秫丐，目前伺服驅(qū)動(dòng)單元正逐步成為驅(qū)動(dòng)單元的主力軍，伺服驅(qū)動(dòng)單元的價(jià)格也在逐步減低

　　伺服驅(qū)動(dòng)器有兩種妈扁。一種采用脈沖控制方式竹俱，此種驅(qū)動(dòng)器與電機(jī)閉環(huán)，但不反饋到數(shù)控系統(tǒng)粘胧，這種驅(qū)動(dòng)器在某種程度上可稱為開環(huán)控制的伺服控制摊房。另一種采用電壓控制方式，通過電壓的高低進(jìn)行電機(jī)的轉(zhuǎn)速控制诅潮，電機(jī)的反饋信號(hào)通過驅(qū)動(dòng)器反饋到數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行位置控制昨哑。

　　選擇驅(qū)動(dòng)單元時(shí)，也要考慮驅(qū)動(dòng)單元的價(jià)格在整臺(tái)數(shù)控機(jī)床中的比例胜全。整臺(tái)數(shù)控機(jī)床價(jià)格較低的一般選擇步進(jìn)驅(qū)動(dòng)單元域毡，而價(jià)格較高的機(jī)床選擇伺服驅(qū)動(dòng)單元。但選擇驅(qū)動(dòng)單元的同時(shí)琅功，也要考慮驅(qū)動(dòng)單元與數(shù)控系統(tǒng)的匹配問題考余，選擇閉環(huán)控制系統(tǒng)時(shí)必須選擇閉環(huán)的伺服驅(qū)動(dòng)單元。交流伺服系統(tǒng)在許多性能方面都優(yōu)于步進(jìn)電機(jī)轧苫。但在一些要求不高的場合也經(jīng)常用步進(jìn)電機(jī)來做執(zhí)行電動(dòng)機(jī)楚堤。所以，在控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中要綜合考慮控制要求含懊、成本等多方面的因素钾军，選用適當(dāng)?shù)目刂齐姍C(jī)。

　　4、功能選擇

　　以上是根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)的加工精度進(jìn)行考慮吏恭，除此以外拗小，還要從數(shù)控系統(tǒng)的功能選擇上考慮。

　　4.1 控制軸

　　數(shù)控系統(tǒng)控制軸的數(shù)量也是選擇的關(guān)鍵樱哼。按控制軸的數(shù)量可分為兩軸聯(lián)動(dòng)哀九、四軸聯(lián)動(dòng)、多軸聯(lián)動(dòng)等搅幅≡氖控制軸的數(shù)量越多，機(jī)床所能加工的形狀越復(fù)雜茄唐，但其成本就越高伴严。目前線切割割機(jī)床一般用兩個(gè)直線移動(dòng)軸聯(lián)動(dòng)，有錐度裝置的附加二個(gè)直線移動(dòng)軸辐芍。高檔的系統(tǒng)則聯(lián)動(dòng)的軸更多贡垃，代表線切割機(jī)床制造業(yè)最高境界的是五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控系統(tǒng)，其中四個(gè)軸分別為XYUV直線移動(dòng)軸掷戚，一個(gè)軸為Z軸作上下直線移動(dòng)軸令久，五軸聯(lián)動(dòng)時(shí)可加工出比較復(fù)雜的空間零件。當(dāng)然這需要高檔的數(shù)控系統(tǒng)猫郎、伺服系統(tǒng)以及軟件的支持沧唧，對機(jī)床的要求也極高。

　　控制軸越多矩修，數(shù)控系統(tǒng)的價(jià)格成幾何級(jí)數(shù)增長叫砚。因此，在選擇數(shù)控系統(tǒng)時(shí)厅揍，要根據(jù)機(jī)床本身的運(yùn)動(dòng)軸進(jìn)行選擇铡涣，多余的控制軸并不能提高機(jī)床的控制精度，反而增加了數(shù)控系統(tǒng)的成本性湿。

　　4.2 圖形顯示

　　系統(tǒng)的圖形顯示功能，該功能用于模擬零件加工過程满败，顯示真實(shí)刀具在工件上的切割路徑肤频，可以選擇直角坐標(biāo)系中的一個(gè)平面，也可選擇不同視角的三維立體算墨，可以在加工的同時(shí)作實(shí)時(shí)的顯示宵荒，也可在機(jī)械鎖定的方式下作加工過程的快速描繪，是一種檢驗(yàn)零件加工程序净嘀，提高編程效率和實(shí)時(shí)監(jiān)視的有效工具报咳。

　　上述這類問題在數(shù)控線切割機(jī)床的功能配置時(shí)是經(jīng)常遇到的，作為一個(gè)數(shù)控機(jī)床的設(shè)計(jì)和銷售人員以及投資購買者挖藏，都必須清楚了解數(shù)控系統(tǒng)的各種功能用途暑刃，根據(jù)機(jī)床的實(shí)際情況為用戶配置經(jīng)濟(jì)合理厢漩、功能和價(jià)格比都比較高的數(shù)控機(jī)床，減少不必要的浪費(fèi)岩臣。

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