一、數(shù)控車床控制對象的選擇

    數(shù)控車床系統(tǒng)對車床的控制對象：主軸、進(jìn)給軸、刀架、潤滑及冷卻液。

二、數(shù)控車床對其各控制對象要求

    數(shù)控車床對其各控制對象要求為：
1、主軸——轉(zhuǎn)速在0~1500r/min內(nèi)實現(xiàn)無級變速，并能實現(xiàn)正、反轉(zhuǎn)，在任意時刻都可以急停，加、減速時間短，并能保證運(yùn)動過程中車床的穩(wěn)定性。
2、進(jìn)給軸——能控制X、Z兩軸的動作，最小指令單位為：0.001mm，能使X、Z軸進(jìn)行高低速的轉(zhuǎn)換以實現(xiàn)快速進(jìn)給和工進(jìn)。
3、刀架——能實現(xiàn)四工位的自動換刀和鎖緊，電動機(jī)控制，換刀必須準(zhǔn)確無誤。
4、冷卻液——能控制冷卻液的開、關(guān)。
5、潤滑——能實現(xiàn)自動潤滑。

三、數(shù)控車床對各控制對象要求的實現(xiàn)

1、數(shù)控車床主軸的實現(xiàn)

   數(shù)控車床的主運(yùn)動通常是旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，無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機(jī)進(jìn)行主軸的驅(qū)動，并用DC0~10V單極性的模擬電壓通過變頻器來進(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號管腳輸入一個低電平，使得繼電器KA3吸合，進(jìn)而繼電器KA3的常開觸點(diǎn)閉合，變頻器的S1、SC端口接通使主軸電動機(jī)實現(xiàn)正轉(zhuǎn)。按下反轉(zhuǎn)按鈕，系統(tǒng)向輸出接口X7的9號管腳輸入一個低電平，使得繼電器KA4吸合，進(jìn)而繼電器KA4的常開觸點(diǎn)閉合，同時接口X7的22號管腳變位高電平使KA3的常開觸點(diǎn)打開，變頻器的S2、SC端口接通使主軸電動機(jī)實現(xiàn)反轉(zhuǎn)。主軸電動機(jī)的軸上還裝有脈沖編碼器作為轉(zhuǎn)速和位置的檢測元件。

2、數(shù)控車床進(jìn)給軸的實現(xiàn)

   數(shù)控車床進(jìn)給驅(qū)動系統(tǒng)包括進(jìn)給軸的伺服電動機(jī)和驅(qū)動器。進(jìn)給運(yùn)動是根據(jù)被加工工件的形狀，保持工件與刀具的相對位置。進(jìn)給運(yùn)動驅(qū)動動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)的伺服電動機(jī)來進(jìn)行控制，在交流伺服電動機(jī)的半閉環(huán)系統(tǒng)中驅(qū)動器接收到系統(tǒng)發(fā)出的位置指令，驅(qū)動電機(jī)動作位置反饋系統(tǒng)將其與機(jī)床上位置檢測元件測得的實際位置相比較，經(jīng)過調(diào)節(jié)，輸出相應(yīng)的位置和速度控制信號，控制各軸伺服系統(tǒng)驅(qū)動機(jī)床的軸運(yùn)動，使刀具完成相對工件的正確運(yùn)動，加工出要求的工件輪廓。數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)是由伺服電動機(jī)通過齒輪傳至滾珠絲杠帶動刀架做直線運(yùn)動。

3、數(shù)控車床自動換刀的實現(xiàn)

   刀架的自動換刀用單相電機(jī)控制。數(shù)控的自動換刀系統(tǒng)是機(jī)床的一個重要的組成部分。刀架為四工位分別為：1號位、2號位、3號位、4號位、每個工位對應(yīng)一個刀位到位信號。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)出換刀信號后,數(shù)控系統(tǒng)向刀架接口X4的1號管腳輸入一個低電平，使得繼電器KA1得電吸合，其常開觸點(diǎn)KA1閉合，常閉觸點(diǎn)KA1打開,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,離合轉(zhuǎn)盤起作用,帶動上刀體旋轉(zhuǎn)。刀架上端的發(fā)信盤對應(yīng)每個刀位都安裝一個霍爾元件SQ9、SQ10、SQ11、SQ12，當(dāng)上刀體旋轉(zhuǎn)到某一刀位時,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，數(shù)控系統(tǒng)將反饋的刀位信號與指令輸入的刀位信號進(jìn)行比較，當(dāng)兩信號相同時，說明上刀體已旋到所選刀位,否則繼續(xù)旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)到所選刀號后,數(shù)控系統(tǒng)立即向接口X4的1號管腳輸入一個高電平使KA1斷開進(jìn)而使得刀架停止旋轉(zhuǎn)，并向接口X4的9號管腳輸入一個低電平，使得KA2得電吸合，其常開觸點(diǎn)KA2閉合，常閉觸點(diǎn)KA2打開,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),在活動銷的反靠作用下，蝸桿帶動上刀體下降，直至齒輪盤嚙合完成精定位。刀架電動機(jī)反轉(zhuǎn)鎖緊的時間是由數(shù)控系統(tǒng)中所存在參數(shù)所決定的。