難中易-數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)實(shí)例

第8章數(shù)控機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)例本章通過具體的設(shè)計(jì)實(shí)例對(duì)前面所學(xué)知識(shí)進(jìn)行綜合的概括和應(yīng)用。本章主要介紹兩個(gè)典型的設(shè)計(jì)實(shí)例，力求從實(shí)例出發(fā)，闡述數(shù)控機(jī)械的設(shè)計(jì)方法。

1、裝配機(jī)器人

2、典型數(shù)控銑床的設(shè)計(jì)8.1KAM裝配機(jī)器人本節(jié)介紹日本九州工業(yè)大學(xué)研制的裝配機(jī)器人KAM的機(jī)械結(jié)構(gòu)及其控制系統(tǒng)。該機(jī)器人結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)實(shí)用。雖然它的某些結(jié)構(gòu)和功能與現(xiàn)代先進(jìn)數(shù)控機(jī)械相比，稍顯落后，但它的功能結(jié)構(gòu)和控制原理具有數(shù)控代表性，值得學(xué)習(xí)和參考。8.1KAM裝配機(jī)器人8.1.1裝配機(jī)器人KAM的機(jī)械結(jié)構(gòu)29328.1KAM裝配機(jī)器人1－z方向?qū)к壣w；2－z方向?qū)к墮n環(huán)；3－z方向?qū)к墦醢澹?－r方向電機(jī)安裝臺(tái)；5－減速裝置齒輪；6－r方向直聯(lián)齒輪；7－r方向?qū)к墸?－r方向進(jìn)給滾珠絲杠；9－z方向進(jìn)給支柱；10－z方向?qū)к墸?1－傳動(dòng)箱；12－軸承蓋；13－擋塊；14－z方向進(jìn)給絲杠支座；15－導(dǎo)軌支座；16－蝸輪；17－軸承壓擋；18－支座的齒輪座；19－裝配底板；20－支座軸；21－z軸進(jìn)給支座裝配圓板；22－隔離環(huán)；23－軸承壓環(huán)；24－z方向進(jìn)給齒輪；25－z方向直聯(lián)齒輪；26－z軸進(jìn)給上支板；27－z軸進(jìn)給下支板；28－爪部；29－支座；30－軸承蓋；31－軸承支架；32－蝸輪；33－中間齒輪；34－θ方向直聯(lián)齒輪；35－θ方向電機(jī)安裝臺(tái)。8.1.1裝配機(jī)器人KAM的機(jī)械結(jié)構(gòu)8.1KAM裝配機(jī)器人8.1.2裝配機(jī)器人KAM的控制系統(tǒng)

1.系統(tǒng)概況圖8－2KAM的控制系統(tǒng)框圖打印機(jī)顯示器I/O接口8255步進(jìn)電機(jī)控制器KAMNECPC-8001磁帶機(jī)8.1KAM裝配機(jī)器人8.1.2裝配機(jī)器人KAM的控制系統(tǒng)

1.系統(tǒng)概況開環(huán)步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)：在z、r、θ三個(gè)方向各有一個(gè)步進(jìn)電機(jī)，而每個(gè)步進(jìn)電機(jī)分別配備一個(gè)控制器。

控制計(jì)算機(jī)：NECPC－8001型微機(jī)，將直角坐標(biāo)數(shù)據(jù)輸入NECPC8001后，轉(zhuǎn)換成每個(gè)方向的脈沖數(shù)，并通過I/O接口送出脈沖給步進(jìn)電機(jī)控制器，驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，使KAM動(dòng)作。C語言程序：坐標(biāo)的輸入、坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換、脈沖數(shù)及其頻率的計(jì)算等。匯編語言程序：要求高速處理的三軸同時(shí)控制和加速控制等。數(shù)據(jù)保存：盒式磁帶收錄機(jī)；I/O接口：用于NECPC－8001與步進(jìn)電機(jī)控制器的通訊。8.1KAM裝配機(jī)器人8.1.2裝配機(jī)器人KAM的控制系統(tǒng)

2.I/O接口

控制系統(tǒng)中采用了兩個(gè)8255芯片，地址總線A0和A1與8255直接相連。

8255是可編程I/O口擴(kuò)展芯片。內(nèi)部有三個(gè)端口，每個(gè)端口有8位。工作模式由程序設(shè)定，可根據(jù)程序指令進(jìn)行數(shù)據(jù)的輸入/輸出、狀態(tài)信號(hào)的輸入和控制信號(hào)的輸出等操作。8255-N0.1的電路圖。8.1KAM裝配機(jī)器人8.1.2裝配機(jī)器人KAM的控制系統(tǒng)

3.步進(jìn)電動(dòng)機(jī)及其控制器SL—回轉(zhuǎn)特性ST—啟動(dòng)特性注：負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)慣量0.22Kg.cm2

電源電壓AC100V1-2SL表8-1步進(jìn)電機(jī)的規(guī)格外徑58.4mm全長(zhǎng)82.5mm重量1.1kg轉(zhuǎn)子慣量240g.cm2最大靜力矩61N.m步矩角1.8°/步8.1KAM裝配機(jī)器人8.1.2裝配機(jī)器人KAM的控制系統(tǒng)

3.步進(jìn)電動(dòng)機(jī)及其控制器

驅(qū)動(dòng)控制：采用專用芯片PMM8713進(jìn)行步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制。該器件采用DIP16封裝，適用于二相或四相步進(jìn)電機(jī)。兩種脈沖輸入法：雙脈沖輸入法單脈沖輸入法雙脈沖輸入法單脈沖輸入法8.1KAM裝配機(jī)器人8.1.2裝配機(jī)器人KAM的控制系統(tǒng)

3.步進(jìn)電動(dòng)機(jī)及其控制器

圖8-6PMM8713引腳圖PMM871312345678161514131211109輸入脈沖UP時(shí)鐘輸入脈沖DOWN時(shí)鐘輸入脈沖時(shí)鐘回轉(zhuǎn)方向切換0—DOWN，1—UPEA勵(lì)磁方式切換EB3、4相切換地CUCDCKU/DΦCUssUDDCOEMRΦ1Φ2Φ3Φ4+4V~+18V輸入脈沖監(jiān)控勵(lì)磁監(jiān)控輸出輸出輸出輸出復(fù)位3相4相8.1.2裝配機(jī)器人KAM的控制系統(tǒng)

3.步進(jìn)電動(dòng)機(jī)及其控制器

8.1KAM裝配機(jī)器人

步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路

PMM8713在控制二相或四相步進(jìn)電機(jī)時(shí)都可選擇三種勵(lì)磁方式（1相勵(lì)磁、2相勵(lì)磁、1～2相勵(lì)磁），每相最小的拉電流和灌電流為20mA。在KAM中，對(duì)步進(jìn)電機(jī)采用1～2相勵(lì)磁方式，每個(gè)脈沖的回轉(zhuǎn)角為0.9。，電機(jī)1轉(zhuǎn)共需400個(gè)脈沖。8.1KAM裝配機(jī)器人8.1.2裝配機(jī)器人KAM的控制系統(tǒng)

4.KAM的控制程序開始設(shè)定尺寸控制字USR函數(shù)模式顯示輸入模式0—ADJDATAEDITSAVELOADRUN選擇方式8.1KAM裝配機(jī)器人8.1.2裝配機(jī)器人KAM的控制系統(tǒng)

4.KAM的控制程序

圖8-9RUN方式的流程設(shè)置絕對(duì)坐標(biāo)AX＝0，AY＝0，AZ＝0CalculatePulseSTARTRETURN開始0－RETURNTEST00－RETURNRETURN方式選擇開始絕對(duì)坐標(biāo)的計(jì)算FORI=1TOD坐標(biāo)變換脈沖數(shù)、脈沖數(shù)之和回轉(zhuǎn)方向、脈沖周期RETURN8-10CALCULATEPULSE子程序流程圖I=D？NoYes8.2典型數(shù)控銑床的設(shè)計(jì)實(shí)例本節(jié)將以一臺(tái)中檔的三坐標(biāo)立式數(shù)控銑床為例，來講述數(shù)控銑床的基本設(shè)計(jì)方法，重點(diǎn)介紹常用裝置和系統(tǒng)的工作原理和設(shè)計(jì)要求。8.2典型數(shù)控銑床的設(shè)計(jì)實(shí)例8.2.1典型數(shù)控銑床的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)外形圖8.2典型數(shù)控銑床的設(shè)計(jì)實(shí)例8.2.1典型數(shù)控銑床的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1．?dāng)?shù)控銑床的主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)1）主傳動(dòng)系統(tǒng)變速方式

數(shù)控銑床的主傳動(dòng)逐步被交流變頻無級(jí)調(diào)速主軸電機(jī)代替。使數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)了無級(jí)調(diào)速，解決了直流電機(jī)長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生整流火花和電刷磨損的難題。數(shù)控機(jī)床的主運(yùn)動(dòng)要求有較大的調(diào)速范圍，以保證加工時(shí)能選用合理的切屑用量，從而獲得最佳的生產(chǎn)率、加工精度和表面質(zhì)量。數(shù)控機(jī)床通常在交流電機(jī)無級(jí)變速的基礎(chǔ)上配以齒輪變速。

主傳動(dòng)系統(tǒng)主要有三種配置方式（1）串聯(lián)分級(jí)變速機(jī)構(gòu)的主傳動(dòng)系統(tǒng)（2）通過皮帶傳動(dòng)的主傳動(dòng)（3）調(diào)速電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)的主傳動(dòng)8.2典型數(shù)控銑床的設(shè)計(jì)實(shí)例8.2.1典型數(shù)控銑床的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1．?dāng)?shù)控銑床的主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2）串聯(lián)分級(jí)變速機(jī)構(gòu)的主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)分級(jí)變速機(jī)構(gòu)級(jí)數(shù)Z主要取決于主軸要求的恒功率變速范圍、電機(jī)的恒功率變速范圍和分級(jí)變速機(jī)構(gòu)的變速范圍，同時(shí)還和機(jī)構(gòu)的復(fù)雜程度和主軸是否允許有功率缺口有關(guān)，常用的級(jí)數(shù)Z＝2、3、4。8.2典型數(shù)控銑床的設(shè)計(jì)實(shí)例8.2.1典型數(shù)控銑床的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1．?dāng)?shù)控銑床的主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)2）串聯(lián)分級(jí)變速機(jī)構(gòu)的主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)8.2典型數(shù)控銑床的設(shè)計(jì)實(shí)例8.2.1典型數(shù)控銑床的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1．?dāng)?shù)控銑床的主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)2）串聯(lián)分級(jí)變速機(jī)構(gòu)的主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)實(shí)例（見教材）結(jié)論：（a）帶有分級(jí)變速機(jī)構(gòu)的變速范圍取決于交流調(diào)速電機(jī)恒功率調(diào)速范圍和級(jí)數(shù)Z。當(dāng)電機(jī)確定后，要使主軸轉(zhuǎn)速連續(xù)的條件是級(jí)數(shù)比，否則，主軸轉(zhuǎn)速不連續(xù)，產(chǎn)生功率缺口。（b）分級(jí)變速機(jī)構(gòu)的級(jí)數(shù)Z的選擇應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)數(shù)控機(jī)床的具體要求確定。通常Z＝3時(shí)，若＝3時(shí)，分級(jí)變速機(jī)構(gòu)的恒功率區(qū)變速范圍可擴(kuò)大到9左右，主軸轉(zhuǎn)速連續(xù)。（c）選擇電機(jī)功率時(shí)，在滿足機(jī)床要求的前提下，若無特殊要求，就不必選擇較大功率的電機(jī)，以免造成浪費(fèi)。8.2典型數(shù)控銑床的設(shè)計(jì)實(shí)例8.2.1典型數(shù)控銑床的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2．?dāng)?shù)控銑床的伺服進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)

數(shù)控銑床對(duì)進(jìn)給系統(tǒng)的要求集中在精度、穩(wěn)定性和快速響應(yīng)三個(gè)方面。1）傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)伺服電機(jī)一般最高轉(zhuǎn)速為1500r/min或2000r/min。如果伺服電機(jī)通過聯(lián)軸器與絲杠直接連接。即i＝18.2典型數(shù)控銑床的設(shè)計(jì)實(shí)例8.2.1典型數(shù)控銑床的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2．?dāng)?shù)控銑床的伺服進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1）傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)8.2典型數(shù)控銑床的設(shè)計(jì)實(shí)例8.2.1典型數(shù)控銑床的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2．?dāng)?shù)控銑床的伺服進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1）傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)8.2典型數(shù)控銑床的設(shè)計(jì)實(shí)例8.2.1典型數(shù)控銑床的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2．?dāng)?shù)控銑床的伺服進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1）傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)（兩種方案的傳動(dòng)系統(tǒng)圖）8.2典型數(shù)控銑床的設(shè)計(jì)實(shí)例8.2.1典型數(shù)控銑床的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2．?dāng)?shù)控銑床的伺服進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2）滾珠絲杠的選擇8.2典型數(shù)控銑床的設(shè)計(jì)實(shí)例8.2.1典型數(shù)控銑床的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2．?dāng)?shù)控銑床的伺服進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2）滾珠絲杠的選擇8.2典型數(shù)控銑床的設(shè)計(jì)實(shí)例8.2.1典型數(shù)控銑床的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2．?dāng)?shù)控銑床的伺服進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2）滾珠絲杠的選擇8.2典型數(shù)控銑床的設(shè)計(jì)實(shí)例8.2.1典型數(shù)控銑床的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2．?dāng)?shù)控銑床的伺服進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2）滾珠絲杠的選擇8.2典型數(shù)控銑床的設(shè)計(jì)實(shí)例8.2.1典型數(shù)控銑床的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2．?dāng)?shù)控銑床的伺服進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3）.滾珠絲杠的支承選擇8.2典型數(shù)控銑床的設(shè)計(jì)實(shí)例8.2.1典型數(shù)控銑床的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2．?dāng)?shù)控銑床的伺服進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)

4）伺服電機(jī)的選擇8.2典型數(shù)控銑床的設(shè)計(jì)實(shí)例8.2.1典型數(shù)控銑床的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2．?dāng)?shù)控銑床的伺服進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)

4）伺服電機(jī)的選擇8.2典型數(shù)控銑床的設(shè)計(jì)實(shí)例8.2.2數(shù)控銑床的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)控銑床的核心。在國內(nèi)外有很多規(guī)格不同、性能指標(biāo)各異的數(shù)控系統(tǒng)，數(shù)控銑床可根據(jù)功能和性能要求，配置不同的數(shù)控系統(tǒng)。在國內(nèi)，廣泛使用的一些國外知名品牌的數(shù)控系統(tǒng)穩(wěn)定性好、可靠性高，得到了國內(nèi)眾多企業(yè)的普遍認(rèn)可。國內(nèi)數(shù)控的代表產(chǎn)品之一華中數(shù)控，采用了以工業(yè)PC機(jī)為硬件平臺(tái)，DOS、Windows及其豐富的支持軟件為軟件平臺(tái)的技術(shù)路線，其主控系統(tǒng)具有質(zhì)量好、性能價(jià)格比高、便于二次開發(fā)和集成等許多優(yōu)點(diǎn)。本實(shí)例數(shù)控銑床采用了華中HNC－21M數(shù)控裝置8.2典型數(shù)控銑床的設(shè)計(jì)實(shí)例8.2.2數(shù)控銑床的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.數(shù)控系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)數(shù)控裝置HNC－21M采用開放式體系結(jié)構(gòu)，內(nèi)置嵌入式工業(yè)PC機(jī)，高性能32位中央處理器，配置彩色液晶顯示屏和標(biāo)準(zhǔn)機(jī)床面板，進(jìn)給軸接口、主軸接口、手持單元接口、內(nèi)嵌式PLC接口、遠(yuǎn)程I/O板接口集成于一體；最大聯(lián)動(dòng)軸數(shù)為4軸，可選配各種類型的脈沖式、模擬式交流伺服驅(qū)動(dòng)器。將本實(shí)例的三坐標(biāo)數(shù)控銑床，增加一個(gè)回轉(zhuǎn)的A坐標(biāo)，即增加一個(gè)數(shù)控分度頭或數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，用以滿足某些特殊要求，這時(shí)銑床應(yīng)相應(yīng)地配制成四坐標(biāo)控制系統(tǒng)。X、Y、Z為直線坐標(biāo)軸，A為旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)軸；主軸控制采用變頻器同機(jī)械變速機(jī)構(gòu)配合，液壓換檔，分高速、低速兩檔。8.2典型數(shù)控銑床的設(shè)計(jì)實(shí)例8.2.2數(shù)控銑床的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.數(shù)控系統(tǒng)總體框圖8.2典型數(shù)控銑床的設(shè)計(jì)實(shí)例8.2.2數(shù)控銑床的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.電源部分8.2典型數(shù)控銑床的設(shè)計(jì)實(shí)例8.2.2數(shù)控銑床的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

4.繼電器部分8.2典型數(shù)控銑床的設(shè)計(jì)實(shí)例8.2.2數(shù)控銑床的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

5.輸入／輸出開關(guān)量8.2典型數(shù)控銑床的設(shè)計(jì)實(shí)例8.2.2數(shù)控銑床的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

5.輸入／輸出開關(guān)量8.2典型數(shù)控銑床的設(shè)計(jì)實(shí)例8.2.2數(shù)控銑床的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

6.主軸單元接線圖8.2典型數(shù)控銑床的設(shè)計(jì)實(shí)例8.2.2數(shù)控銑床的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

7.伺服單元接線圖

配置了與華中數(shù)控生產(chǎn)的HSV－11系列交流伺服驅(qū)動(dòng)裝置連接的專用串行進(jìn)給驅(qū)動(dòng)接口，連接方便，抗干擾能力強(qiáng)，無漂移。第8章數(shù)控機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)例本章重點(diǎn)：掌握數(shù)控機(jī)械及其部件的基本設(shè)計(jì)理論和方法、常用裝置或系統(tǒng)的工作原理。吸收國外先進(jìn)設(shè)計(jì)理念和技術(shù)，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量和設(shè)計(jì)水平。本章難點(diǎn)：數(shù)控裝備通常由機(jī)械、液壓、數(shù)控、強(qiáng)電等多部分構(gòu)成，根據(jù)產(chǎn)品功能要求進(jìn)行合理的方案設(shè)計(jì)有一定的難度，特別是伺服進(jìn)給系統(tǒng)的機(jī)械傳動(dòng)和伺服電機(jī)的選擇與匹配，要有一定的理論知識(shí)與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)結(jié)合來完成。知識(shí)拓展：華中I型數(shù)控系統(tǒng)是我國具有自主版權(quán)的高性能數(shù)控系統(tǒng)之一。它以通用的工業(yè)PC機(jī)為基礎(chǔ)，采用開放式的體系結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)的可靠性和質(zhì)量得到了保證。它適合多坐標(biāo)(2-5軸)數(shù)控鏜床、銑床和加工中心，在增加相應(yīng)的軟件模塊后，也可適應(yīng)于其它類型的數(shù)控機(jī)床(數(shù)控磨床、車床、齒輪加工機(jī)床等)以及特種加工機(jī)床（激光加工機(jī)、線切割機(jī)等）。附錄資料：不需要的可以自行刪除CASS工藝1CASS工藝簡(jiǎn)介2CASS工藝的基本原理3CASS工藝的基本特點(diǎn)4CASS工藝主要設(shè)計(jì)參數(shù)1CASS工藝簡(jiǎn)介CASS（CyclicActivatedSludgeSystem）工藝是近年來國際公認(rèn)的處理生活污水及工業(yè)廢水的先進(jìn)工藝。其基本結(jié)構(gòu)是：至少由兩個(gè)區(qū)域組成，即生物選擇區(qū)和主反應(yīng)區(qū)，但也可在主反應(yīng)區(qū)前設(shè)置一兼氧區(qū)，其主反應(yīng)區(qū)后部安裝了可升降的自動(dòng)撇水裝置。整個(gè)工藝的曝氣、沉淀、排水等過程在同一池子內(nèi)周期循環(huán)運(yùn)行，省去了常規(guī)活性污泥法的二沉池和污泥回流系統(tǒng)；同時(shí)可實(shí)現(xiàn)總體上連續(xù)進(jìn)水，間斷排水。

2CASS工藝的基本原理

CASS是一種具有脫氮除磷功能的循環(huán)間隙廢水生物處理技術(shù)。每個(gè)CASS反應(yīng)器由生物選擇區(qū)、兼氧區(qū)和主反應(yīng)區(qū)三個(gè)區(qū)域組成。

CASS反應(yīng)器CASS反應(yīng)器1.生物選擇區(qū)2.兼氧區(qū)3.主反應(yīng)區(qū)2CASS工藝的基本原理CASS工藝集反應(yīng)、沉淀、排水功能于一體，污染物的降解在時(shí)間上是一個(gè)推流過程，而微生物則處于好氧、缺氧、厭氧周期性變化之中，從而達(dá)到對(duì)污染物去除作用，同時(shí)還具有較好的脫氮、除磷功能。生物選擇區(qū)作用在生物選擇區(qū)內(nèi)，通過主反應(yīng)區(qū)污泥的回流并與進(jìn)水混合，不僅充分利用了活性污泥的快速吸附作用而且加速對(duì)溶解性底物的去除并對(duì)難降解有機(jī)物起到良好的水解作用，同時(shí)可使污泥中的磷在厭氧條件下得到有效的釋放。生物選擇區(qū)還可有效地抑制絲狀菌的大量繁殖，克服污泥膨脹，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在生物選擇區(qū)中，污泥回流液中存在的少量硝酸鹽氮（約為2mg/L）可得到反硝化，反硝化量可達(dá)整個(gè)系統(tǒng)反硝化量的20%左右。選擇器可定容運(yùn)行，亦可變?nèi)葸\(yùn)行，多池系統(tǒng)中的進(jìn)水配水池也可用作選擇器。兼性區(qū)作用兼氧區(qū)不僅具有輔助厭氧或兼氧條件下運(yùn)行的生物選擇區(qū)對(duì)進(jìn)水水質(zhì)水量變化的緩沖作用，同時(shí)還具有促進(jìn)磷的進(jìn)一步釋放和強(qiáng)化氮的反硝化作用。主反應(yīng)區(qū)作用主反應(yīng)區(qū)則是最終去除有機(jī)底物的主要場(chǎng)所。運(yùn)行過程中，通常將主反應(yīng)區(qū)的曝氣強(qiáng)度以及曝氣池中溶解氧強(qiáng)度加以控制，以使反應(yīng)區(qū)內(nèi)主體溶液中處于好氧狀態(tài)，保證污泥絮體的外部有一個(gè)好氧環(huán)境進(jìn)行硝化；活性污泥結(jié)構(gòu)內(nèi)部則基本處于缺氧狀態(tài)，溶解氧向污泥絮體內(nèi)的傳遞受到限制，而較高的硝酸鹽濃度（梯度）則能較好地滲透到絮體內(nèi)部，有效地進(jìn)行反硝化，從而使主反應(yīng)區(qū)中同時(shí)發(fā)生有機(jī)污染物的降解以及同步硝化和反硝化作用。CASS工藝的循環(huán)運(yùn)行過程

CASS以一定的時(shí)間序列運(yùn)行，其運(yùn)行過程包括進(jìn)水－曝氣、進(jìn)水－沉淀、停止進(jìn)水－排水和進(jìn)水－閑置等4個(gè)階段并組成其運(yùn)行的一個(gè)周期。CASS工藝的循環(huán)運(yùn)行過程不同的運(yùn)行階段的運(yùn)行方式可根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整,如無反應(yīng)進(jìn)水（即進(jìn)水時(shí)既不曝氣也不攪拌）、無曝氣進(jìn)水混合、進(jìn)水曝氣及不進(jìn)水曝氣等。一個(gè)運(yùn)行周期結(jié)束后，重復(fù)上一周期的運(yùn)行并由此循環(huán)不止。CASS工藝的循環(huán)運(yùn)行過程

循環(huán)過程中，反應(yīng)器內(nèi)的水位隨進(jìn)水而由初始的設(shè)計(jì)最低水位逐漸上升至最高設(shè)計(jì)水位，因而運(yùn)行過程中其有效容積是逐漸增加的（即變?nèi)莘e運(yùn)行）。曝氣和攪拌階段結(jié)束后，在靜止條件下使活性污泥絮凝并進(jìn)行泥水分離，沉淀結(jié)束后通過移動(dòng)堰表面潷水裝置排出上清水層并使反應(yīng)器中的水位恢復(fù)至設(shè)計(jì)最低水位，然后，重復(fù)上一周期的運(yùn)行。CASS工藝的循環(huán)運(yùn)行過程

為保證系統(tǒng)在最佳條件下運(yùn)行，必須定時(shí)排泥。CASS反應(yīng)器中經(jīng)沉淀后的污泥濃度可達(dá)10000mg/L以上，剩余污泥量要比傳統(tǒng)的活性污泥處理工藝少得多。CASS工藝的循環(huán)操作過程（1）曝氣階段：由曝氣裝置向反應(yīng)池內(nèi)充氧，此時(shí)有機(jī)污染物被微生物氧化分解，同時(shí)污水中的NH3-N通過微生物的硝化作用轉(zhuǎn)化為NO3--N。CASS工藝的循環(huán)操作過程（2）沉淀階段:

此時(shí)停止曝氣，微生物利用水中剩余的DO進(jìn)行氧化分解。反應(yīng)池逐漸由好氧狀態(tài)向缺氧狀態(tài)轉(zhuǎn)化，開始進(jìn)行反硝化反應(yīng)?；钚晕勰嘀饾u沉到池底，上層水變清。CASS工藝的循環(huán)操作過程（3）潷水階段:

沉淀結(jié)束后，置于反應(yīng)池末端的潷水器開始工作，自上而下逐漸排出上清液。此時(shí)反應(yīng)池逐漸過渡到厭氧狀態(tài)繼續(xù)反硝化。CASS工藝的循環(huán)操作過程（4）閑置階段:

閑置階段即是潷水器上升到原始位置階段。具體運(yùn)行過程分析（1）進(jìn)水—曝氣階段。此階段，邊進(jìn)水邊曝氣，同時(shí)將主反應(yīng)器區(qū)的污泥回流至生物選擇器。污泥回流量約為處理廢水量的20%。

具體運(yùn)行過程分析（2）進(jìn)水—沉淀。此階段，停止曝氣，靜置沉淀以使泥水分離。在沉淀剛開始時(shí)，由于曝氣所提供的攪拌作用剩余的混合能使污泥發(fā)生絮凝，隨后污泥以區(qū)域沉降的形式下降，因而所形成的沉淀污泥濃度較高（當(dāng)混合液的污泥濃度為3500mg/L時(shí)，經(jīng)沉淀后污泥的濃度可達(dá)到10000mg／L以上）。與SBR工藝不同的是，CASS工藝在沉淀階段不僅不停止進(jìn)水，而且污泥回流也不停止。由于在沉淀期間反應(yīng)器不排水，因而在合理設(shè)計(jì)的條件下，反應(yīng)器猶如豎流式沉淀池，而其表面負(fù)荷則要比豎流式沉淀池低得多，可獲得良好的沉淀分離效果。具體運(yùn)行過程分析（3）停止進(jìn)水－排水。此階段，CASS反應(yīng)器停止進(jìn)水。根據(jù)處理系統(tǒng)中CASS反應(yīng)器個(gè)數(shù)的不同，或者將原水引入其它CASS反應(yīng)器（兩個(gè)或兩個(gè)以上CASS反應(yīng)器），或者將原水引入CASS反應(yīng)器之前的集水井（單個(gè)CASS反應(yīng)器）。排水均采用自動(dòng)控制的潷水器進(jìn)行。排水期間，污泥回流系統(tǒng)照常工作。污泥回流的目的是提高缺氧區(qū)的污泥濃度，以使隨污泥回流該區(qū)內(nèi)污泥中的硝態(tài)氮進(jìn)行反硝化，并進(jìn)行磷的釋放而促進(jìn)在好氧區(qū)內(nèi)對(duì)磷的吸收。由于CASS反應(yīng)器在運(yùn)行過程中的最高水位和潷水時(shí)的最低水位是設(shè)計(jì)確定的，因而在潷水期間進(jìn)行污泥回流不會(huì)影響出水水質(zhì)。具體運(yùn)行過程分析（4）進(jìn)水－閑置階段。實(shí)際運(yùn)行過程中，由于潷水時(shí)間往往要比設(shè)計(jì)潷水時(shí)間短，其剩余時(shí)間通常用于反應(yīng)器內(nèi)污泥的閑置以恢復(fù)污泥的吸附能