數(shù)控機(jī)床原理作業(yè)參考

1、第二章位置檢測裝置4.有一伺服電動機(jī)同軸安裝有光電解碼器，指標(biāo)為 1024脈沖，該電動機(jī)與螺 距為6mm的滾珠絲杠通過聯(lián)軸器相聯(lián)，在位置控制伺服中斷4ms內(nèi)，光電編碼 器輸出脈沖信號量經(jīng)4倍頻處理后，共計脈沖0.2K 1K=1024問：1倍頻的作用?！咎崾尽勘额l就是將一個脈沖分成多個脈沖，也稱細(xì)分，編碼器常采用 4倍頻。 倍頻能提高測量分辨力，從而提高位置控制精度。此題中，倍頻后的脈沖為0.2K， 那么倍頻前的脈沖 mi=0.2/4=0.05K。2工作臺移動了多少mm ?【提示】設(shè)編碼器輸出脈沖N=1024P/r，絲杠螺距t=6mm，那么mi脈沖對應(yīng)的轉(zhuǎn)直線位移x為t6x180.3mm3603

2、60角B為m13601024 °.°5 36018N10243電動機(jī)的轉(zhuǎn)速r/min丨為多少？【提示】中斷時間Tc=4ms=0.004s,那么轉(zhuǎn)速n為60miNTc60 1024 0.051024 0.004750r/ min5 .光電編碼器安裝在滾珠絲杠驅(qū)動前端和末端有什么區(qū)別？【提示】參考P20圖2-6及光盤課件。絲杠在傳動過程中要產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)變形，該變 形最終要影響到工作臺的位置精度。假設(shè)編碼器安裝在驅(qū)動前端通常編碼器和 伺服電動機(jī)同軸連接，那么絲杠的扭轉(zhuǎn)變形量編碼器無法測量到；假設(shè)編碼器安 裝在絲杠末端，編碼器就能將扭轉(zhuǎn)變形量測量出來， 因此，編碼器在末端的測量 精度要

3、比前端高。10解釋配置增量式位置檢測裝置的數(shù)控機(jī)床開機(jī)后進(jìn)行“回零操作的目的。【提示】增量式測量裝置在斷電后即失去對當(dāng)前位置的記憶，開機(jī)上電后需重新設(shè)置脈沖計數(shù)的起點，這一過程稱為“回零操作。第二章驅(qū)動電動機(jī)3 何謂步距角？步距角的大小與哪些參數(shù)有關(guān)？【提示】通電繞組電源改變一次，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過的角度稱為步距角a360mn;zkr k=1，三相三拍通電方式系數(shù)彳以三相步進(jìn)電機(jī)為例 轉(zhuǎn)子齒數(shù)L k 2，一相六拍6圖3-2b所示為三相步進(jìn)電動機(jī)正向旋轉(zhuǎn)的脈沖序列，問:1圖a、b為何種通電方式？【提示】圖a為三相三拍，圖b為三相六拍10.交流伺服電動機(jī)用于進(jìn)給驅(qū)動有何好處？【提示】無機(jī)械式的電刷和換向器，

4、維護(hù)方便，轉(zhuǎn)速不隨負(fù)載的變化而改變。13. 交流主軸電動機(jī)是什么樣的電動機(jī)？【提示】交流主軸電動機(jī)通常為三相交流異步電動機(jī)。 結(jié)構(gòu)可參考課件中有關(guān)圖 片。假設(shè)對主軸轉(zhuǎn)速的精度無過大要求時，可采用通用變頻器對三相交流異步電 動機(jī)進(jìn)行調(diào)速控制。假設(shè)對主軸轉(zhuǎn)速有較高要求時，需在電動機(jī)上安裝光電編碼器進(jìn)行轉(zhuǎn)速測量參考P51圖3-23，同時采用矢量變頻器對電機(jī)進(jìn)行控制14數(shù)控機(jī)床主軸傳動有哪兩種常見的形式？【提示】 帶傳動，參考P50圖3-20、圖3-21。齒輪傳動，參考 P48圖3-18、圖3-19。第四章驅(qū)動裝置3 步進(jìn)驅(qū)動脈沖分配的目的是什么？有哪些實現(xiàn)方式？數(shù)控系統(tǒng)輸出給步進(jìn)驅(qū) 動裝置的控制信號

5、有哪些？【提示】脈沖分配：將由控制器生成的一串脈沖TTL按步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行方式 正、反轉(zhuǎn)，整步/半步分成步進(jìn)電機(jī)各相所需脈沖。脈沖分配方式：硬件分配。由專門的集成電路IC完成，通常在驅(qū)動 裝置中進(jìn)行。軟件分配。在控制器中，通過運(yùn)行脈沖分配軟件由控制器輸出步 進(jìn)電機(jī)各相所需脈沖?？刂菩盘枺悍较蛐盘朤TL，TTL電平上下決定脈沖分配的相序，從而 決定步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)向。整步/半步TTL，TTL電平上下決定脈沖分配的方式， 從而決定步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行的步距角。7 比擬晶閘管調(diào)速SCR和脈寬調(diào)制調(diào)速PWM的特點 【提示】SCR:改變導(dǎo)通角 a Uax aPWM :改變占空比 TT= W/T, Ua*T13. 正弦

6、波永磁同步電動機(jī)驅(qū)動特征是什么？【提示】正弦波永磁同步電動機(jī)PMSM丨是交流伺服電動機(jī)的一個類型，定子 為三相繞組，定子繞組通入三相交流正弦波電流；轉(zhuǎn)子為永久磁鐵。在結(jié)構(gòu)組成上還同軸聯(lián)接有光電編碼器，以實時檢測轉(zhuǎn)子角位移9。通過檢測轉(zhuǎn)子位移9 ,生成sin9 sin(9 120°和sin(9+120°三路正弦信號，繼而生成 iu、iv、iw，經(jīng) SPWM和逆變生成等效于三相交流正弦波電流的方波電流。14. 主軸三相交流異步電動機(jī)的變頻調(diào)速有哪些實現(xiàn)方式？通用變頻器U/f變頻 調(diào)速和矢量變頻調(diào)速有何特點？【提示】變頻調(diào)速有U/f變頻調(diào)速和矢量變頻調(diào)速方式。U/f變頻的出發(fā)點是

7、，在改變頻率的同時，還要改變定子電壓，以保持電動 機(jī)磁通不變，即恒壓頻比調(diào)速。U/f變頻在低速時輸出轉(zhuǎn)矩小，要進(jìn)行電壓補(bǔ)償。 通用變頻器通常采用U/f控制策略。矢量變頻的出發(fā)點是，將三相定子繞組電流經(jīng)矢量變換等效成直流電動機(jī)中 的勵磁電流和轉(zhuǎn)矩電流，這兩個電流是相互獨立的，相當(dāng)于直流電動機(jī)中的調(diào)壓 調(diào)速和調(diào)磁調(diào)速，這樣就可以用控制直流電動機(jī)的方法來控制三相交流異步電動 機(jī)。第五章 數(shù)控系統(tǒng)及功能1簡述數(shù)控系統(tǒng)的組成和主要功能?！咎崾?】參考 P98P99。4插補(bǔ)運(yùn)算的目的是什么？【提示】因為程序中有關(guān)軌跡運(yùn)動的信息有軌跡形式G01、G02、G03、起點 和終點坐標(biāo)G90、G91指定、進(jìn)給速度F

8、等，所以數(shù)控系統(tǒng)必須通過插補(bǔ) 運(yùn)算將起點和終點之間的坐標(biāo)進(jìn)行“密化 ，實時輸出位置指令，以保持輪廓控 制精度。12表 5-5所示為某 CNC 系統(tǒng)各級中斷功能，與表 5-3相比擬： 1指出各級中斷功能的異同點?！咎崾尽亢捅?5-3比擬，表 5-5中有一個 6級中斷“伺服系統(tǒng)位置控制 ，且位 置控制是由軟件來實現(xiàn)的。2在表5-5中，假設(shè)第4級中斷8ms插補(bǔ)運(yùn)算的位置指令為Pc，第6級中斷每 4ms實際位置反應(yīng)值為Pf，那么經(jīng)伺服系統(tǒng)位置控制，得到位置偏差 Pe為多少？【提示】因為4級中斷為8ms，6級中斷為4ms，統(tǒng)一到4ms時間尺度，那么位置 偏差 Pe= 1/2Pc Pf o第六章 數(shù)控機(jī)床

9、伺服系統(tǒng)2數(shù)控機(jī)床對進(jìn)給伺服系統(tǒng)有何要求？【提示】參考P122P123, “二、數(shù)控機(jī)床對進(jìn)給伺服系統(tǒng)的要求 。3數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)有哪些性能指標(biāo)？【提示】穩(wěn)態(tài)性能、動態(tài)性能、跟隨精度等。1跟隨誤差、增益和進(jìn)給速度之間的關(guān)系?！咎崾尽繑?shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)跟隨誤差 E 是指，伺服系統(tǒng)進(jìn)入穩(wěn)態(tài)時，實際位置 與指令位置之間的差值。2增益的上下對伺服系統(tǒng)的影響?！咎崾尽?從自動控制理論上講，位置增益 Kv 是指，實際位置的傳遞函數(shù)與指令 位置傳遞函數(shù)之比有關(guān)傳遞函數(shù)的概念可參閱有關(guān)自動控制方面的資料 。位置比擬調(diào)節(jié)如以下圖所示位置指令Pc來自插補(bǔ)運(yùn)算結(jié)果亠位置調(diào)節(jié)vKv位置偏差Pe跟隨誤差E速度調(diào)節(jié)+實際位置Pf來自位置檢測裝置數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)位置控制本質(zhì)上是位置反應(yīng)控制。跟隨誤差E = Pc - Pf,在數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)中，位置調(diào)節(jié)通常采用比例調(diào)節(jié)參考 P238 “附錄B數(shù)控 機(jī)床伺服系統(tǒng)常用調(diào)節(jié)控制，比例系數(shù)Kv也稱為位置增益。跟隨誤差經(jīng)位置 調(diào)節(jié)后輸出速度指令V。所以，E, Kv和v之間的關(guān)系是上式說明，在速度保持不變的情況下，增益越大，跟隨誤差越小，響應(yīng)快， 但系統(tǒng)易振蕩。跟隨誤差是反應(yīng)控制不可防止的特征，要消除跟隨誤差并保持系統(tǒng)的快速響 應(yīng)性，可采取前饋補(bǔ)償環(huán)節(jié)參考 P130P131,圖6-15。3失動量對伺服系統(tǒng)的影響?！咎崾尽筷P(guān)于“失動量的概念參考 P129 “二、