數(shù)控機(jī)床的控制系統(tǒng)概述培訓(xùn)課件

1、數(shù)控機(jī)床的控制系統(tǒng)概述學(xué)習(xí)好資料第七章 數(shù)控機(jī)床的控制系統(tǒng)概述學(xué)習(xí)目的：1什么是數(shù)控技術(shù)、數(shù)控系統(tǒng)和數(shù)控機(jī)床，數(shù)控系統(tǒng)對機(jī)床的控制包括哪幾方面？2數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)組成有哪些，他們的作用各是什么？3. 數(shù)控機(jī)床的控制方式有幾種，各有什么特點？4. 數(shù)控機(jī)床的接口有幾類，他們的接口規(guī)范是什么？第一節(jié)數(shù)控機(jī)床的控制系統(tǒng)一、數(shù)字控制技術(shù)簡介1. 數(shù)字控制技術(shù)數(shù)字控制(Numerical Control )技術(shù)，簡稱數(shù)控技術(shù)，是用數(shù)字化信號對機(jī)床運動及 其加工過程進(jìn)行自動控制的一種方法。數(shù)控技術(shù)不僅用于機(jī)床的控制，而且還用于其它設(shè)備的控制，產(chǎn)生了諸如數(shù)控繪圖機(jī)、數(shù)控測量機(jī)等數(shù)控設(shè)備。2. 數(shù)控系統(tǒng)和數(shù)控

2、機(jī)床用數(shù)字控制技術(shù)實現(xiàn)自動控制的系統(tǒng)稱為數(shù)控系統(tǒng)。數(shù)控系統(tǒng)中的控制信息是數(shù)字量，其硬件基礎(chǔ)是數(shù)字邏輯電路。最初數(shù)控系統(tǒng)是由數(shù)字邏輯電路構(gòu)成的，所以也成為硬件數(shù)控系統(tǒng)?，F(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)采用存儲程序的專用計算機(jī)或通用計算機(jī)來實現(xiàn)部分或全部基本數(shù)控功能，所以成為計算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)(Comouter Numerical Control )，簡稱CNC系統(tǒng)。計算機(jī)數(shù) 控系統(tǒng)是在硬件和軟件共同作用下完成數(shù)控任務(wù)的，具有真正的“柔性”。數(shù)控系統(tǒng)對機(jī)床的控制包括順序控制和數(shù)字控制兩個方面。順序控制是指對刀具交換、主軸調(diào)速、冷卻液開關(guān)、工作臺的極限位置等一類開關(guān)量的 控制數(shù)字控制是指機(jī)床進(jìn)給運動的控制，用于實現(xiàn)對工作臺

3、或刀架的位移、速度這一類數(shù)字 量的控制。數(shù)控系統(tǒng)與機(jī)床的有機(jī)結(jié)合稱為數(shù)控機(jī)床，如數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控加工中心等。數(shù)控機(jī)床是機(jī)電一體化的典型產(chǎn)品，是集機(jī)床、計算機(jī)、電力拖動、自動控制、檢測等 技術(shù)為一體的自動化設(shè)備。二、 數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)的組成1. 輸入/輸出裝置主要作用是輸入程序和數(shù)據(jù)、打印和顯示。數(shù)控機(jī)床是嚴(yán)格按照外部輸入的加工程序完 成自動加工的。數(shù)控加工程序是用字母、數(shù)字和其他編碼指令表示的程序，是按零件加工順 序記載機(jī)床加工所需的各種信息，包括零件的加工軌跡、工藝信息及開關(guān)命令。輸入裝置是將程序載體上的數(shù)控編碼轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的脈沖信息，傳送并存入數(shù)控裝置內(nèi)。輸出裝置顯示輸入的內(nèi)容及數(shù)控

4、工作狀態(tài)等信息，監(jiān)控數(shù)控系統(tǒng)的運行。常用的輸入/輸出裝置有光電閱讀機(jī)、磁帶錄放機(jī)、磁盤驅(qū)動器、鍵盤和CRT顯示器等。2. 計算機(jī)數(shù)控裝置計算機(jī)數(shù)控裝置又稱CNC裝置，是數(shù)控系統(tǒng)的核心。主要作用是根據(jù)輸入的程序和數(shù)據(jù)，完成數(shù)值計算、系統(tǒng)診斷、邏輯判斷、軌跡控制運算等 任務(wù)，輸出相應(yīng)的指令脈沖信號，控制機(jī)床的運動。組成：輸入/輸出接口、存儲器、控制器和運算器等。他將加工程序信息按兩種控制量分別輸出：一類是連續(xù)控制量，送往主軸驅(qū)動裝置或伺服驅(qū) 動裝置；另一類是離散的開關(guān)量，送往可編程序控制器，從而控制機(jī)床各組成部分，實現(xiàn)各 種數(shù)控功能。3. 可編程序控制器可編程序控制器介于CNC裝置和機(jī)床機(jī)械和液壓

5、部件之間，取代了傳統(tǒng)機(jī)床電器邏輯控制裝 置，實現(xiàn)了數(shù)控機(jī)床的各種繼電器邏輯控制。作用是接收CNC裝置輸出的開關(guān)命令，進(jìn)行機(jī)床和有關(guān)應(yīng)答信號。主要完成機(jī)床主軸的變速、變向，刀具的選擇交換，工件的裝夾，冷卻、液壓、氣動，潤滑系統(tǒng)的控制功能和其他 輔助功能。4. 主軸控制模塊主要作用：接收CNC裝置的控制信號，實現(xiàn)主軸的調(diào)速和主軸定向。組成：主軸控制單元和主軸電動機(jī)等。5. 進(jìn)給伺服控制模塊主要作用：將來自CNC裝置的指令信號轉(zhuǎn)換成機(jī)床移動部件的運動。組成：進(jìn)給電動機(jī)、速度控制單元等。6. 位置檢測模塊主要作用：完成主軸、進(jìn)給軸的位置檢測、配合主軸控制模塊、進(jìn)給伺服控制模塊完成位置 的控制。組成：檢

6、測裝置和各種處理電路。第二節(jié) 數(shù)控機(jī)床的控制方式及其接口技術(shù)常識一、數(shù)控機(jī)床的控制方式1. 開環(huán)控制的數(shù)控機(jī)床該系統(tǒng)沒有檢測反饋裝置。伺服驅(qū)動裝置通常為反應(yīng)式步進(jìn)電動機(jī)或混合步進(jìn)電動機(jī)。CNC裝置每發(fā)出一個進(jìn)給脈沖指令，經(jīng)驅(qū)動電路功率放大后，驅(qū)動步進(jìn)電動機(jī)旋轉(zhuǎn)一個角 度，通過絲杠轉(zhuǎn)動使機(jī)床運動一個距離（該單位長度為脈沖當(dāng)量）。這類系統(tǒng)的流程是單向的，對機(jī)床移動部件的實際位移不作檢驗和反饋，機(jī)床的加工精度不 高，所以稱為開環(huán)控制。優(yōu)缺點：結(jié)構(gòu)簡單、成本較低、技術(shù)容易掌握；加工進(jìn)度取決于伺服裝置的性能。適用場合：中小型的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床，特別適用于舊機(jī)床改造的簡易機(jī)床。2. 閉環(huán)控制的數(shù)控機(jī)床該系統(tǒng)

7、裝有檢測反饋裝置。伺服驅(qū)動裝置通常為直流伺服電動機(jī)或交流伺服電動機(jī)。在位置比較電路中與指令值進(jìn)行比較，用比較差值進(jìn)行控制，直到差值消除為止，最終實現(xiàn)確定位置。這類系統(tǒng)將機(jī)床工作臺納入了控制環(huán)節(jié)，故稱為閉環(huán)控制系統(tǒng)。優(yōu)缺點：精度高、速度快，但調(diào)試維修較困難，系統(tǒng)復(fù)雜，成本高。適用場合：精度較高的數(shù)控設(shè)備（數(shù)控靜謐、鏜銑床）3. 半閉環(huán)控制的數(shù)控機(jī)床與閉環(huán)控制系統(tǒng)的區(qū)別是：將檢測元件安放在伺服電動機(jī)的軸端或絲杠端，通過角度位移的 檢測測量間接計算出機(jī)床工作臺的實際位置。伺服驅(qū)動裝置通常為寬頻直流伺服電動機(jī)。優(yōu)缺點：結(jié)構(gòu)簡單，系統(tǒng)不易受機(jī)械傳動裝置干擾，工作穩(wěn)定性好，精度雖沒有閉環(huán)高，但 調(diào)試比閉環(huán)方便。適用場合：中等精度以上的數(shù)控機(jī)床大多數(shù)采用半閉環(huán)控制系統(tǒng)。（加工中心）數(shù)控機(jī)床的接口借口電路的作用：進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換和功率放大；將CNC裝置和機(jī)床之間的信號在電器上加以隔離，防止噪聲引起誤操作；在 CNC裝置和機(jī)床電氣設(shè)備間進(jìn)行 D/A和A/D轉(zhuǎn)換。數(shù)