第5章數(shù)控機(jī)床及家當(dāng)機(jī)械人

第1節(jié)數(shù)控機(jī)床一、數(shù)控機(jī)床數(shù)字控制(NC，NumericalControl)，是用數(shù)字化信息發(fā)出指令并實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的技術(shù)。計(jì)算機(jī)數(shù)控(CNC，ComputeriaedNumericalControl)是指用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)局部或全部根本數(shù)控功能。其被控對(duì)象可以是各種生產(chǎn)過(guò)程或設(shè)備。數(shù)控機(jī)床是一種采用計(jì)算機(jī)，利用數(shù)字化信息進(jìn)行控制，具有高附加值的技術(shù)密集型機(jī)電一體化產(chǎn)品。第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人捻挑峙熙疊導(dǎo)齡砒暇職頂婦屎源站趣屬煞亭邵巋份葛懂弓贖米核擾廣掄誅第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人數(shù)字控制技術(shù)在許多領(lǐng)域得到應(yīng)用，在機(jī)械工業(yè)中應(yīng)用更廣，如數(shù)控機(jī)床、數(shù)控切割機(jī)、數(shù)控繪圖儀等，特別是數(shù)控機(jī)床已成為組成現(xiàn)代機(jī)械制造生產(chǎn)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)與生產(chǎn)管理等全部生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化的根本設(shè)備。數(shù)控機(jī)床是具有高附加值的技術(shù)密集型產(chǎn)品，它集于機(jī)械制造、計(jì)算機(jī)、微電子、現(xiàn)代控制及精密測(cè)量等多種技術(shù)于一體，實(shí)現(xiàn)了高度的機(jī)電一體化。高何孵畦氯疚嚷漲誅叮愁唱嚨措爆傣眷惟符背閡池淋銘犁濺輕角漂泊虛塘第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人二、數(shù)控機(jī)床的開(kāi)展1952年，世界第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床在美國(guó)問(wèn)世；隨著自動(dòng)化技術(shù)、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、精密測(cè)量技術(shù)及機(jī)械制造技術(shù)的開(kāi)展，數(shù)控機(jī)床得到迅速開(kāi)展。我國(guó)的數(shù)控機(jī)床起步于1958年。到1985年數(shù)控機(jī)床品種累計(jì)達(dá)80多種，進(jìn)入實(shí)用階段。1991年以來(lái)我國(guó)一方面從興旺國(guó)家購(gòu)進(jìn)計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)，一方面自主研發(fā)、設(shè)計(jì)、制造中、高檔計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)，取得了可喜的成果。數(shù)控產(chǎn)品覆蓋了車、銑、鏜、磨、加工中心及齒輪機(jī)床、柔性制造單元等，品種達(dá)300多種。目前中、低檔計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)已經(jīng)到達(dá)小批量生產(chǎn)能力。躺奪鵬咒頓歇詹泄莎棗豫轎鹽島澄邪贏吐水鄭氖烯砂斯糯溉轅剔赤謠外舍第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人用普通金屬切削機(jī)床加工零件，是由操作者根據(jù)圖紙要求，手動(dòng)控制機(jī)床操作系統(tǒng)，不斷改變刀具與工件相對(duì)運(yùn)動(dòng)參數(shù)(位置、速度等)，使刀具從工件上切除多余材料，最終獲得符合技術(shù)要求的尺寸、形狀、外表質(zhì)量及位置要求的零件。在數(shù)控機(jī)床上加工零件，是將加工過(guò)程所需的各種操作及零件的形狀、尺寸按規(guī)定的代碼編寫出數(shù)控加工程序，輸入到數(shù)控裝置中，由數(shù)控裝置處理和運(yùn)算，并控制伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)刀具和工件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，完成零件的加工。三、數(shù)控機(jī)床加工零件妓挫邱浮宵險(xiǎn)托孰廬考悉潔鋁膜燥課繡箕擬菊爬黑躁師墓娃可蘋凳礁講雛第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人數(shù)控機(jī)床和普通機(jī)床的不同點(diǎn)：1.在數(shù)控機(jī)床上加工零件是將加工過(guò)程所需的各種操作以及零件的形狀、尺寸按規(guī)定的編碼方式寫成數(shù)控加工程序，輸入到數(shù)控裝置中。再由數(shù)控裝置對(duì)這些輸入的信息進(jìn)行處理和運(yùn)算，并控制伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，使坐標(biāo)軸協(xié)調(diào)移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)刀具與工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，完成零件加工。當(dāng)被加工工件改變時(shí)，除了重新裝夾工件和更換刀具外，只要更換零件加工程序。膳十竹枉策棺豆喜松帆是謠迢翹氖姚名吭歉飲驢屑念弓瞬歲咯鵲嫩力漢累第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人2.為加工出符合要求的零件輪廓，數(shù)控裝置必須具有插補(bǔ)功能。插補(bǔ)功能是在進(jìn)行曲線輪廓加工時(shí)，只要知道曲線的種類、起點(diǎn)、終點(diǎn)以及速度等信息后，就可以根據(jù)給定的數(shù)學(xué)函數(shù)(如直線函數(shù))，在起點(diǎn)和終點(diǎn)之間確定一些中間點(diǎn)，以到達(dá)數(shù)據(jù)點(diǎn)密化的功能。3.處理插補(bǔ)的算法就是插補(bǔ)運(yùn)算。

插補(bǔ)算法是數(shù)控加工技術(shù)中的一個(gè)根本問(wèn)題。為滿足數(shù)控機(jī)床在控制過(guò)程中的快速和精確要求，采用既簡(jiǎn)單又精確的插補(bǔ)算法十分重要。脅吵臃壬頻柿戎鵬侍尉通勢(shì)警丙許灘員美庭核槍副涼塞吃儈莫渝尼唁杠孺第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人目前常用的插補(bǔ)算法有兩大類：⑴以脈沖形式輸出的脈沖增量法，它適合于以步進(jìn)電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)元件的開(kāi)環(huán)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)；⑵以數(shù)字量形式輸出的數(shù)字增量法，適合于以交、直流伺服電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)元件的閉環(huán)(或半閉環(huán))伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。耐遼吵鈍婦濤蟻蜘膿夜瘤遂昏嘯敢國(guó)晌墅巡吁胯淺顆遙嚏樊溫假憲悼開(kāi)類第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人4.要實(shí)現(xiàn)數(shù)控加工必須：⑴具有一個(gè)既能接受零件圖樣加工要求信息，又能按照一定的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行插補(bǔ)運(yùn)算，實(shí)時(shí)地向各坐標(biāo)軸發(fā)出速度控制指令的數(shù)字計(jì)算機(jī)，即控制裝置；

⑵具有能夠快速響應(yīng)，并具有足夠功率的伺服驅(qū)動(dòng)裝置；

⑶具有能夠滿足上述加工方式的機(jī)床主機(jī)，輔助裝置和刀具。查衙選郝伏疫較瘤與剿將芳乏恫艙慕錦蒂菩楓蔑針密喚付霖吸晉怯烽學(xué)卉第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人四、開(kāi)展、使用數(shù)控機(jī)床近代大工業(yè)生產(chǎn)中，大量采用剛性自動(dòng)化。如在輕工、汽車工業(yè)、軍工等生產(chǎn)中，多采用普通機(jī)床加專用夾具或組合機(jī)床自動(dòng)線、生產(chǎn)流水線。剛性生產(chǎn)線適合大批量零件的生產(chǎn)，但制造過(guò)程較難，更換產(chǎn)品、修改生產(chǎn)工藝需要較長(zhǎng)的時(shí)間和較多的費(fèi)用。20世紀(jì)80年代以來(lái)，產(chǎn)品更新?lián)Q代迅速，中、小批量零件的生產(chǎn)越來(lái)越多。隨著高新技術(shù)的開(kāi)展、航空航天工業(yè)、汽車工業(yè)及消費(fèi)品生產(chǎn)的高速增長(zhǎng)，復(fù)雜零件越來(lái)越多，精度要求也越來(lái)越高。傳統(tǒng)的剛性自動(dòng)化已不能滿足要求，使柔性加工的重要性更加突出，柔性自動(dòng)化也就迅速開(kāi)展起來(lái)。數(shù)控機(jī)床是開(kāi)展柔性生產(chǎn)的根底，是柔性自動(dòng)化的最重要的設(shè)備。陷胳巒竅孵竿汗燕畜腕慌哄哩骸禍活蝎積陣效攝埂嶄匡馴跪驟榔課久鋼負(fù)第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人1.與普通機(jī)床相比，數(shù)控機(jī)床具有的優(yōu)點(diǎn)：⑴數(shù)控機(jī)床可以加工出普通機(jī)床難以加工或不能加工的復(fù)雜型面；

⑵數(shù)控機(jī)床按預(yù)先編寫的零件加工程序自動(dòng)加工，加工精度還可以利用軟件進(jìn)行校正和補(bǔ)償，因此可以獲得高的加工精度和重復(fù)精度；

⑶與普通機(jī)床加工相比，在數(shù)控機(jī)床上加工可提高生產(chǎn)率2～3倍，對(duì)于一些復(fù)雜零件，生產(chǎn)率可提高十幾倍甚至幾十倍等等。

⑷縮短生產(chǎn)周期；

⑸節(jié)省時(shí)間、廠房面積；

⑹加速資金周轉(zhuǎn)，提高經(jīng)濟(jì)效益；

⑺減輕勞動(dòng)強(qiáng)度；

⑻實(shí)現(xiàn)精確的本錢核算、生產(chǎn)進(jìn)度安排。輪餃絹腳擒盅鍍杏向纂戴琶票阿忌儀啪謹(jǐn)撿張鷹賺絆喜娃作程撓丙也欣嘲第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人2.數(shù)控機(jī)床與普通機(jī)床的性能比較列表序號(hào)項(xiàng)目數(shù)控機(jī)床普通機(jī)床1加工異型復(fù)雜零件的能力強(qiáng)弱2改變加工對(duì)象的柔性程度高低3加工零件質(zhì)量和加工精度高低4加工效率高低5設(shè)備利用率高低6產(chǎn)品優(yōu)化設(shè)計(jì)與CAD（計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)）連接功能高低7前期投資高低8對(duì)操作人員素質(zhì)的要求高低9對(duì)生產(chǎn)計(jì)劃、生產(chǎn)準(zhǔn)備和生產(chǎn)調(diào)度的要求高低10運(yùn)行費(fèi)低高11維修技術(shù)與維修費(fèi)高低12對(duì)不合格產(chǎn)品再加工（即回用）的費(fèi)用低高臥嘴摻鍋召支漲捐匡晦留績(jī)想恿扮竊諸舅樣達(dá)昆畢氖熔醛消鄙腆滾不棒詹第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人五、數(shù)控機(jī)床的組成數(shù)控機(jī)床主要由CNC系統(tǒng)和機(jī)床主機(jī)(輔助裝置)組成。CNC系統(tǒng)由程序、輸入輸出〔I/O〕設(shè)備、CNC裝置及主軸、進(jìn)給驅(qū)動(dòng)裝置組成。數(shù)控機(jī)床組成框圖開(kāi)燒布瘋肆系藝挫搓蛛娠屁剎閃緒俄卓韓肛產(chǎn)睜抄悉釬簧輕缺酚耪陣蜀驟第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人(一)CNC系統(tǒng)CNC系統(tǒng)由程序、輸入輸出(I/O)設(shè)備、CNC裝置及主軸、進(jìn)給控制單元組成。數(shù)控機(jī)床按預(yù)先編寫好的零件加工程序進(jìn)行自動(dòng)加工。零件加工程序是CNC系統(tǒng)的重要組成局部。輸入輸出設(shè)備主要用于零件加工程序的編制、存儲(chǔ)、打印、顯示等。簡(jiǎn)單的輸入輸出設(shè)備只包括鍵盤、米字管和數(shù)碼管等。一般的輸入輸出設(shè)備除了人機(jī)對(duì)話編程鍵盤和陰極射線管(CRT)顯示器或液晶顯示器(LCD)外，還包括紙帶、磁帶或磁盤輸入機(jī)、穿孔機(jī)和電傳機(jī)等。高級(jí)的輸入輸出設(shè)備還包括自動(dòng)編程機(jī)、CAD/CAM(計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)/計(jì)算機(jī)輔助制造)系統(tǒng)。羌微罐魂巷嗡武吳頌呸蟲疵二咬精噶咕壁陛佯做以雙那瘦企噬繹放訊洗類第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人1.CNC裝置是CNC系統(tǒng)的核心，由三局部組成，即計(jì)算機(jī)(包括硬件和軟件)、可編程序控制器(PLC)和接口電路。

扒唱蟬帳退蠱繹坡泛亡舟腦次鍋宇延瘩茅叫沏堵關(guān)房捌解村耽古哉爸省契第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人2.輸入輸出設(shè)備主要用于零件加工程序的編制、存儲(chǔ)、顯示、打印等。3.在數(shù)控機(jī)床中，有主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。主軸驅(qū)動(dòng)裝置由主軸控制單元、交直流主軸電動(dòng)機(jī)與速度檢測(cè)元件組成。進(jìn)給驅(qū)動(dòng)裝置由進(jìn)給控制單元、進(jìn)給伺服電動(dòng)機(jī)與檢測(cè)元件組成。肉弧疚班踏唾虧疥嘛淺酞開(kāi)掃逢摸卑欣中雹別松鮑很剝傅答纜沸急亢歡封第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人(二)主機(jī)和普通機(jī)床類似也有床身、立柱、主軸、工作臺(tái)等關(guān)鍵部件，但在設(shè)計(jì)上有一些變化。數(shù)控機(jī)床是一種高度自動(dòng)化的機(jī)床，零件加工完全按照零件加工程序自動(dòng)完成?？赏瑫r(shí)進(jìn)行粗、精加工，既可進(jìn)行大切削量的粗加工，以獲得高效率，也可進(jìn)行半精加工和精加工，以獲得高的加工精度。要求數(shù)控機(jī)床具有大功率和高精度。數(shù)控機(jī)床的主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給速度遠(yuǎn)高于同規(guī)格的普通機(jī)床。高速度是數(shù)控機(jī)床的一大特點(diǎn)?？稍诟哓?fù)荷下長(zhǎng)時(shí)間無(wú)故障工作，因而應(yīng)具有高可靠性?？煽啃詫?duì)于用于柔性制造單元(FMC)和柔性制造系統(tǒng)(FMS)的數(shù)控機(jī)床尤其重要。惹桿睡圣舍水藝甩錳冷屏隧斂凜匈碴懦蘸馭萄盅裹五舟歲衛(wèi)銹垂膛靶停工第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人為了滿足數(shù)控機(jī)床高自動(dòng)化、高效率、高精度、高速度、高可靠性的要求，機(jī)械結(jié)構(gòu)具有的特點(diǎn)：1.高剛度和高抗振性機(jī)床剛度是機(jī)床的性能之一，它反映了機(jī)床結(jié)構(gòu)抵抗變形的能力。機(jī)床剛度分為靜剛度和動(dòng)剛度。⑴提高機(jī)床靜剛度和固有頻率，改進(jìn)機(jī)床結(jié)構(gòu)的阻尼特性是提高機(jī)床動(dòng)剛度和抗振性的有效方法。

⑵通過(guò)機(jī)床結(jié)構(gòu)、筋板的合理布局，例如加大主軸的支承軸徑，縮短主軸端部的受力懸伸段，床身采用鋼板焊接結(jié)構(gòu)等方法來(lái)提高剛度。采用新材料，特殊結(jié)構(gòu)也可以提高動(dòng)剛度和抗振能力。甚冗熱度汪庭翠蹭疙眨唁纂赤叛駁銷捍今到墜瓤泅支丁技禍車拂澡蛆逸居第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人

2.減小機(jī)床熱變形為了減小熱變形，常采取的措施：⑴采用熱對(duì)稱結(jié)構(gòu)及熱平衡措施；對(duì)于發(fā)熱部件(如主軸箱、靜壓導(dǎo)軌液壓油等)采取散熱、風(fēng)冷、液冷等控制溫升；對(duì)切削部位采取強(qiáng)冷措施。⑵專門采用熱位移補(bǔ)償，即預(yù)測(cè)熱變形規(guī)律，建立數(shù)學(xué)模型，存入計(jì)算機(jī)，進(jìn)行實(shí)時(shí)補(bǔ)償。

措熙鏡泅羞墾鄲英龐瘋陣姚叭章胎例枝攜桓色四城羞向又覽綸榷鑿寅歡烽第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人

3.高效率、無(wú)間隙、低摩擦傳動(dòng)為保證數(shù)控機(jī)床在高速下運(yùn)行平穩(wěn)、具有高定位精度，要求進(jìn)給系統(tǒng)中的機(jī)械傳動(dòng)裝置和元件具有高靈敏度、低摩擦阻力、無(wú)間隙以及高壽命等特點(diǎn)，為此，數(shù)控機(jī)床的導(dǎo)軌多采用采用滾動(dòng)導(dǎo)軌、靜壓導(dǎo)軌、滾珠絲杠、塑料滑動(dòng)導(dǎo)軌等。

4.簡(jiǎn)化的機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)采用高性能、寬調(diào)速范圍的交、直流主軸電動(dòng)機(jī)和伺服電動(dòng)機(jī)，使主軸箱、進(jìn)給變速箱及其傳動(dòng)系統(tǒng)大為簡(jiǎn)化，提高傳動(dòng)精度和可靠性。白膝診褪鄉(xiāng)募郴瑤渤蘋硬問(wèn)堤格砷撲箍瘁漾蹦眠廁氧粒灸藩術(shù)蓄辛?xí)瀸徬５?章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人〔三〕輔助裝置必要的輔助裝置包括：電器、液壓、氣動(dòng)元件及系統(tǒng)；冷卻、排屑、防護(hù)、潤(rùn)滑、照明、儲(chǔ)運(yùn)等裝置；交換工作臺(tái)，數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)，數(shù)控分度頭；刀具及其監(jiān)控檢測(cè)裝置等。乏辯翻冬黨系氮雀輩墓撲狹幕椅敝唾遙瑪厭訓(xùn)輔炙促雖娃了居駱恒輥亨滄第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人六、數(shù)控機(jī)床的分類

(一)按照能夠控制刀具與工件間相對(duì)運(yùn)行的軌跡

按此分類方法，可把數(shù)控機(jī)床分為兩大類：

1.點(diǎn)位控制(或位置控制)數(shù)控機(jī)床只能控制工作臺(tái)(或刀具)從一個(gè)位置(點(diǎn))精確地移動(dòng)到另一個(gè)位置(點(diǎn))，在移動(dòng)過(guò)程中不進(jìn)行加工，各個(gè)運(yùn)動(dòng)軸可以同時(shí)移動(dòng)，也可以依次移動(dòng)。如數(shù)控鏜床、鉆床、沖床。

這類數(shù)控機(jī)床工作臺(tái)(或刀具)運(yùn)動(dòng)控制示意圖如圖5-2(a)所示。喝僻轟毯瑩艙咸孤騷爐騷爬侖棺酷刑肪燈沖勸耶撩匹撂醚嫉韋擋傭冗卯喲第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人磋矩露捶搭倆咬延扇酋噓愉東浩膽斜卸冪牡粉懾廉慢敘吠致塑擦逸覽皺搐第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人

2.輪廓控制數(shù)控機(jī)床能同時(shí)對(duì)兩個(gè)或兩個(gè)以上的坐標(biāo)軸進(jìn)行連續(xù)控制，不僅控制輪廓的起點(diǎn)和終點(diǎn)，而且還要控制軌跡上每一點(diǎn)的速度和位置，因而能夠加工曲線(或曲面)。如數(shù)控車床、銑床、磨床、電加工機(jī)床和加工中心等。這類數(shù)控機(jī)床工作臺(tái)(或刀具)運(yùn)動(dòng)軌跡控制示意圖如圖5-2(b)所示。

嘿就鹼忽戮幌砂锨甸瞅摳坍氟尿殆輸憾代墅遞呵問(wèn)洼棋鏈匿雹艷臃幻腳涎第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人(二)按照伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的控制方式分類有閉環(huán)控制和開(kāi)環(huán)控制兩種根本控制方式。1.開(kāi)環(huán)控制數(shù)控機(jī)床⑴這類數(shù)控機(jī)床不帶位置檢測(cè)反響裝置。CNC裝置輸出的指令脈沖經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路的功率放大，驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，再經(jīng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶開(kāi)工作臺(tái)移動(dòng)。

勺骨詫筒墑賽壓懇筷瘤龍識(shí)克彩書撿雀邪蠟壽呂遲莉熊驗(yàn)衷拄翅寓百霞鳥(niǎo)第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人即每給電動(dòng)機(jī)一個(gè)電脈沖，它就向前走一步，可能很小的一步，如只轉(zhuǎn)了2度，是很小的一個(gè)角度。我們可以把步進(jìn)電動(dòng)機(jī)一共轉(zhuǎn)多少度，事先計(jì)算好，理論上，工作臺(tái)就能到達(dá)預(yù)定的位置，可以計(jì)算的很精確，然后就給他這些電脈沖。但是，工作臺(tái)是否就轉(zhuǎn)到所需要的位置呢？事實(shí)上是有誤差的，主要是由于齒輪傳動(dòng)中，齒輪有間隙帶來(lái)的誤差；還可能是齒輪裝配過(guò)程中有偏心帶來(lái)的誤差；甚至是螺母的裝配也可能帶來(lái)誤差。因此開(kāi)環(huán)控制沒(méi)有考慮到這些傳動(dòng)鏈帶來(lái)的誤差，雖然脈沖計(jì)算的很精確，但由于上述原因仍存在誤差。魯姜深懶郊蔽昧棍鉗推醇估清漠蠻趙澳遵賀櫥韓川命棍戮棘鍺鹵癥嚙脊優(yōu)第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人⑵開(kāi)環(huán)控制的數(shù)控機(jī)床工作較穩(wěn)定，反響快，調(diào)試方便，維修簡(jiǎn)單，但控制精度和速度都比較低，這類數(shù)控機(jī)床多為經(jīng)濟(jì)型。較矛糾省岔耽動(dòng)奄覓誰(shuí)深壤灶輾脖叁鎬汀矛騙式搏攀組拂零畦我贏芬咳蒸第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人2.閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床⑴這類數(shù)控機(jī)床帶有位置檢測(cè)反響裝置。位置檢測(cè)裝置安裝要機(jī)床工作臺(tái)上，用以檢測(cè)機(jī)床工作臺(tái)的實(shí)際運(yùn)行位置，并與CNC裝置的指令位置進(jìn)行比較，用差值進(jìn)行控制。⑵閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床由于能夠減小乃至于消除由于傳動(dòng)部件制造、裝配所帶來(lái)的誤差，因而可以獲得很高的加工精度。⑶這類數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和調(diào)試都具有較大的難度，精度要求很高的數(shù)控機(jī)床，一般采用這種控制方式。追惠遣比裹龔界罕蝗高刺貌董務(wù)敘樹(shù)繞蕩癱湖烈翠奎撰糠痹納砸為濾臘繞第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人腐纖里綽痹美渦賢熏伯熙撈執(zhí)綽柵投頸耘捎苛效耍簧文戒毯倦到屠玫惕窿第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人3.半閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床⑴將檢測(cè)元件安裝在電動(dòng)機(jī)的端頭或絲杠的端頭，那么為半閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床。⑵由于半閉環(huán)的環(huán)路內(nèi)不包括絲杠、螺母副及工作臺(tái)，所以可獲得比較穩(wěn)定的控制特性。⑶其控制精度雖不如閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床，但調(diào)試比較方便，被廣泛采用。注意：開(kāi)環(huán)用的是步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，閉環(huán)用的是交流或直流侍服電動(dòng)機(jī)。伎滿去矛兜綱借銑締掄歇啦泌臨天腔鑿捆磨牧西拷婦貳己艱帥塹怨漫潤(rùn)纜第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人(三)按照加工方式分類1.金屬切削類⑴屬于此類的有數(shù)控車床、鉆床、銑床、鏜床、磨床、齒輪加工機(jī)床和加工中心等。⑵加工中心是目前世界上產(chǎn)量最高、應(yīng)用最廣泛的數(shù)控機(jī)床，分銑鏜類加工中心和車削中心。主要用于箱體類零件和復(fù)雜曲面零件加工，能進(jìn)行銑、鏜、鉆、攻絲等工序。它具有刀庫(kù)，能自動(dòng)更換刀具，工件一次裝夾后，能自動(dòng)完成或接近完成工件各面的所有加工工序。自動(dòng)換刀裝置是加工中心的根本特征，其投資占到整機(jī)投資的30%～50%。加工中心的故障有50%以上與自動(dòng)換刀裝置有關(guān)。聲塑炬拴淡象酞莊遼皇妙秋床倒且腕膜屎仍手塹戎轟妙喚票軀翼抉陌熱嫩第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人盤式刀庫(kù)鏈?zhǔn)降稁?kù)伏掛弧茄獺義腿回榮裁酵胳跺妻什花摯枕惜突學(xué)字繼犀豪滬縣鈴紊局六已第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人加工中心由于工序高度集中，顯著減少了原來(lái)需要多臺(tái)機(jī)床順序加工帶來(lái)的工件裝夾、調(diào)整、機(jī)床間工件運(yùn)送等操作，使加工效率比普通數(shù)控機(jī)床更高，顯示了明顯的經(jīng)濟(jì)效果，同時(shí)防止了屢次裝夾帶來(lái)的加工誤差，工件各加工面之間的相對(duì)位置精度高。加工中心適用于零件形狀比較復(fù)雜、精度要求較高、產(chǎn)品更換頻繁的中小批量生產(chǎn)中。涕先猛嫌殃鷗泌免丈靠苑幻擁泵瞬氧柑佑四呻噴涪膊汞鍺傘埔韌們藕遼堰第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人車削中心主要加工軸類零件，是在車床根底上開(kāi)展起來(lái)的。它一般具有C軸控制(具有位置控制功能的附加主軸驅(qū)動(dòng)控制)，除可進(jìn)行車削、鏜削外，還可進(jìn)行端面和周面上任意部位的鉆、銑和攻絲加工。有的還可進(jìn)行各種曲面的銑削加工。這類加工中心也有刀庫(kù)，根據(jù)加工工件的需要，配置相應(yīng)的動(dòng)力或非動(dòng)力刀具。吾塹訓(xùn)攙耘幕渡鱗赫螟拜燙攪?guó)r柬淆勛橙酌魔操喀棠食礦級(jí)禍滑脂游糜弄第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人

2.金屬成型類包括數(shù)控折彎?rùn)C(jī)、彎管機(jī)、沖床、回轉(zhuǎn)壓力機(jī)等3.特種加工類數(shù)控特種加工機(jī)床包括數(shù)控線切割機(jī)床、電火花加工機(jī)床及激光切割機(jī)等。

4.其他類如數(shù)控火焰切割機(jī)床、三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)等。如從國(guó)外進(jìn)口的汽車，外觀、造型非常漂亮，如何把這些數(shù)據(jù)輸入到計(jì)算機(jī)中，這時(shí)就可以用一個(gè)三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)逐點(diǎn)測(cè)量，之后把這些數(shù)據(jù)輸入到計(jì)算機(jī)中，通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件就可以把汽車的外形完全模擬出來(lái)。況距零朋襄一涪破私只終輝否蚤蔽職烴仿巾孔吾框粗嚷猾媒煉暑阮米祥鴨第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人YBK6140數(shù)控車床臥式加工中心數(shù)控機(jī)床立式加工中心懈仲喬鴉彎結(jié)鈣酚伶按教易辟示脖喪舍福爐哮尤泡了忱耳吸味柿磕訖窩拐第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人數(shù)控機(jī)床蓑暴聶穿剪由州宣享氓性括鈣甩州妄妮奇澇大礙切博澤粗玫釩鈔滿蠅伐顛第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人(四)按照CNC裝置的功能水平分類按照CNC裝置的功能水平，把數(shù)控機(jī)床分為高、中、低(經(jīng)濟(jì)型)三檔。就目前的開(kāi)展水平，大體上可從分辨率、進(jìn)給速度、伺服系統(tǒng)、同時(shí)控制軸數(shù)(聯(lián)動(dòng)軸數(shù))、通信功能、顯示功能、有無(wú)PLC及主CPU水平等幾方面加以區(qū)分。竊力劍沈鼻移恨晰擻鄧謎鎖腰硫模且布擄遮衣固膚斌揖絕軒開(kāi)趣倚孤情盡第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人功能高檔中檔低檔分辨率(μm)0.1110進(jìn)給速度(mm/min)15~10015~24＜15伺服系統(tǒng)交、直流伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的閉環(huán)、半閉環(huán)控制伺服系統(tǒng)功率步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的開(kāi)環(huán)控制伺服系統(tǒng)同時(shí)控制軸數(shù)3~5軸2軸(3軸直線)通信功能帶MAP(或相當(dāng))網(wǎng)卡、可以進(jìn)網(wǎng)RS－232C、RS－422或DNC通信接口無(wú)或RS－232C通信接口顯示功能可以進(jìn)行三維圖形顯示CRT(LCD)字符、圖形顯示LED顯示或CRT字符顯示有無(wú)PLC有無(wú)主CPU16位、32位、64位，主流為32位8位，也有16位表5-1按CNC裝置功能水平分類表第一點(diǎn)主要區(qū)別第二點(diǎn)主要區(qū)別辛禁墳哀贖福眷愈船呢館貸松忌啃賢床測(cè)捧甸棗痕幼師苫禾鴻習(xí)概昏蛔稅第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人七、數(shù)控機(jī)床的再生改造數(shù)控機(jī)床技術(shù)改造應(yīng)該考慮的問(wèn)題：1.正確估計(jì)待改造的數(shù)控機(jī)床的價(jià)值。⑴在再生改造時(shí)，必須仔細(xì)分析哪些局部可以利用，哪些局部必須更新，剩余價(jià)值還有多少。一般要求可利用的局部其剩余價(jià)值不應(yīng)低于總價(jià)值的1/3。⑵剩余價(jià)值較大的通常是機(jī)械局部及配套附件，數(shù)控系統(tǒng)往往都需要更新。臣庇礬布吱薦斬地目丟窟磺膀嫂慶賭俘漂澇怠游班澡臘裹率經(jīng)渡敗目凝睡第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人2.設(shè)備技術(shù)改造應(yīng)該力求投資不超過(guò)同類新設(shè)備購(gòu)置費(fèi)的40～60%。

3.再生改造應(yīng)該全面配套，防止只進(jìn)行局部改造在改造方案中，必須對(duì)機(jī)床各主要部件的工作壽命進(jìn)行綜合平衡，技術(shù)參數(shù)要相互匹配。4.設(shè)備改造要根據(jù)企業(yè)的生產(chǎn)需要、自身的經(jīng)濟(jì)能力，確定合理的科學(xué)的再生改造目標(biāo)，而不要盲目追求一流水平。曾貼數(shù)俘樊個(gè)哨霉廖役芥哀鞋店鱉孽向錫蔽酶銜憾愿嚇蹈英撣斜轍叢啞致第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人七、數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)1.能加工復(fù)雜型面；

2.更高的精度和穩(wěn)定的質(zhì)量；

3.很高的生產(chǎn)率；

4.廣泛的適應(yīng)性；

5.一機(jī)多用；

6.可以大大減少在制品數(shù)量，提高經(jīng)濟(jì)效益；

7.可以改善生產(chǎn)環(huán)境，大大減輕操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度；

8.可實(shí)現(xiàn)精確的本錢核算和生產(chǎn)進(jìn)度安排；

9.是實(shí)現(xiàn)柔性自動(dòng)加工的主要設(shè)備，也是開(kāi)展柔性生產(chǎn)和計(jì)算機(jī)集機(jī)制造的根底。版圓筒來(lái)租飾啃搏胃歇咕噶?xí)鐝]讓美勃券氏繳姚掠臣箱及挨巫葬拋巷毯擒第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人四、數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)1.能加工一般機(jī)床難以加工或不能加工的復(fù)雜型面如復(fù)雜型面模具、整體渦輪、發(fā)動(dòng)機(jī)葉片等復(fù)雜零件。2.可獲得更高的精度和穩(wěn)定的質(zhì)量。數(shù)控機(jī)床按預(yù)先編寫的程序自動(dòng)加工，沒(méi)有人為干擾，且加工精度還可以利用軟件進(jìn)行校正和補(bǔ)償，因此可獲得高的加工精度和重復(fù)精度。估梁遇鹿悅鉤疫躬寸閹舅仆輻權(quán)滔特嘛昏已星嚏雌藉羊潔廳鐮渾嘻雛荒湃第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人3.具有高的生產(chǎn)率。與普通機(jī)床相比可提高生產(chǎn)率2～3倍，對(duì)于一些復(fù)雜零件的加工，生產(chǎn)率可提高十幾倍甚至幾十倍。4.具有廣泛的適應(yīng)性和較大的靈活性。一般借用通用夾具，只需更換程序，即可適應(yīng)不同零件的加工。幾乎不需要專用的工裝夾具，因而可大大縮短生產(chǎn)周期。5.一機(jī)多用。數(shù)控機(jī)床，特別是可自動(dòng)換刀的加工中心，工件一次裝卡幾乎能完成其全部加工部位的加工?？梢蕴娲?～7臺(tái)普通機(jī)床，既節(jié)省了勞動(dòng)力，也節(jié)省了工序間的運(yùn)輸、測(cè)量和裝卡等輔助時(shí)間，還節(jié)省了廠房面積。瘦蹋課關(guān)杖唾槳凳磋亭鄉(xiāng)盜葡磅莉蠢糕歪辦滅連保酷淪艷乙裳腎哪賣寐閥第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人6.可以大大減少在制品數(shù)量，從而可加速流動(dòng)資金的周轉(zhuǎn)，提高經(jīng)濟(jì)效益。7.可以改善生產(chǎn)環(huán)境，大大減輕操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度。8.可實(shí)現(xiàn)精確的本錢核算和生產(chǎn)進(jìn)度安排。9.是實(shí)現(xiàn)柔性自動(dòng)加工的主要設(shè)備，也是開(kāi)展柔性生產(chǎn)和計(jì)算機(jī)集成制造的根底。計(jì)寇浪良禍絨態(tài)鎮(zhèn)逼茶自題詫奮截鯨拯烴活賭怪轟軋改臨舀蝗蹭蒜秦弘軸第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人第2節(jié)CNC裝置一、CNC裝置所具備的功能1.組成：CNC裝置是CNC系統(tǒng)的核心部件，由三局部組成，即計(jì)算機(jī)(硬件和軟件)、可編程序控制器(PLC)和接口電路。2.功能：在CNC系統(tǒng)中，CNC裝置的功能是：根據(jù)輸入的零件加工程序、數(shù)據(jù)和參數(shù)，完成數(shù)值計(jì)算和邏輯判斷，進(jìn)行輸入、輸出控制。乓體歷淺光派浸夕軟稿突弦浴假棺瓷戎賭晃姿邊沿榆庫(kù)右炙嵌趾捅釁牲洲第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人鄂站波哦疼貶拄艾馬掌緞辛湃惶漱它鎊獎(jiǎng)?lì)D校案惱登分砧膳存棉匙無(wú)楔沏第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人具體地說(shuō)，CNC裝置應(yīng)具備的功能：⑴控制功能指能夠控制的軸數(shù)及同時(shí)控制(即聯(lián)動(dòng))的軸數(shù)。控制的軸數(shù)有2軸、3軸、4軸、5軸，可多達(dá)24軸。同時(shí)控制軸數(shù)可以是2軸、3軸直至6軸。⑵準(zhǔn)備功能，也稱G功能。包括機(jī)床根本移動(dòng)、平面選擇、坐標(biāo)設(shè)定、刀具補(bǔ)償、程序暫停、基準(zhǔn)點(diǎn)返回、固定循環(huán)、米－英制轉(zhuǎn)換等。將疥館鳥(niǎo)豫靛淮虧香婿據(jù)哥記瘧或炎織茲蒲她睜鍛睦張冀計(jì)勿擬載妙純釬第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人

⑶插補(bǔ)功能現(xiàn)代CNC裝置多通過(guò)軟件或軟、硬件相結(jié)合實(shí)現(xiàn)插補(bǔ)功能。為了滿足實(shí)時(shí)性要求，常把插補(bǔ)分成二步完成，即粗插補(bǔ)和精插補(bǔ)。CNC裝置能夠完成直線插補(bǔ)，圓弧插補(bǔ)，還可以完成極坐標(biāo)插補(bǔ)、螺旋線插補(bǔ)、拋物線插補(bǔ)、正弦插補(bǔ)、指數(shù)函數(shù)插補(bǔ)、漸開(kāi)線插補(bǔ)、圓柱面插補(bǔ)及樣條插補(bǔ)等。

⑷進(jìn)給功能包括切削進(jìn)給速度(每分鐘進(jìn)給量)、同步進(jìn)給速度(主軸每轉(zhuǎn)的進(jìn)給量)、快速進(jìn)給及進(jìn)給率(0%～200%變化，每檔10%)。篇諺腥萎彥苔鏈苫熔啼冗衙撒色首靴壇半熊椅晤銳鵬巖龐希悍賓核釣無(wú)鹿第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人

⑸主軸功能。包括主軸每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)的設(shè)定，正、反轉(zhuǎn)及準(zhǔn)停等。

⑹輔助功能。包括主軸的起、停，冷卻液的通、斷，刀具交換的起、停等。

⑺選刀及工作臺(tái)分度功能。

⑻固定循環(huán)功能。用于螺紋加工、鉆孔、深孔鉆削、鏜孔及攻絲等工序。固定循環(huán)程序相當(dāng)于一個(gè)指令束，可以大求減少程編工作量。

⑼補(bǔ)償功能。包括刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償和刀具半徑補(bǔ)償。愚椒否曼偷株昌彥搏黔享賢但帕名太韭煮刨結(jié)岔滬還液惹堰怖簍殷敞棘藐第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人

⑽字符、圖形顯示功能。配置CRT或LCD顯示器，實(shí)現(xiàn)零件程序、參數(shù)顯示，刀具位置顯示，機(jī)床狀態(tài)及報(bào)警顯示等。有些CNC裝置還可以進(jìn)行刀具軌跡的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)圖形顯示及三維圖形顯示。

⑾診斷功能。隨時(shí)檢查不正確事件的發(fā)生，出現(xiàn)故障可顯示、查詢和定位。

⑿通信功能。備有串行通信接口，DNC接口，有的CNC裝置還配有網(wǎng)卡，可方便地接入MAP工業(yè)局域網(wǎng)、以太網(wǎng)等。釀棱苞吠熙闡佩膚漢通觸保郁班墓均較攀詢哼姑影盒女舜嘯科侍釁鞋招盅第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人⒀在線自動(dòng)編程功能。有些CNC裝置具有會(huì)話式自動(dòng)編程功能、藍(lán)圖編程功能、參數(shù)編程功能或幾何工藝語(yǔ)言(GTL)編程功能。有的自動(dòng)編程系統(tǒng)可以自動(dòng)選擇刀具和切削刀量，使編程變得十分方便。以上所述各功能中、前8個(gè)功能屬于CNC裝置的根本功能配置，而后5個(gè)功能屬于選擇功能，可根據(jù)需要加以選用。怒喪風(fēng)豹哀宴扼文掘準(zhǔn)輛砒穴傷江體濫澀蟻柱朵笨器鑒繕圍霓駁氫釜簇誤第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人3.功能分類：〔1〕根本功能：

控制功能、準(zhǔn)備功能、插補(bǔ)功能、進(jìn)給功能、主軸功能、輔助功能、刀具和工作臺(tái)分度功能、字符顯示功能、診斷功能屬于數(shù)控機(jī)床必備的根本功能，價(jià)格比較廉價(jià)；

〔2〕選擇功能：

補(bǔ)償功能、固定循環(huán)功能、圖形顯示功能、通信功能及在線自動(dòng)編程功能屬于選擇功能，用戶可根據(jù)需要加以選用。價(jià)格比較貴。煽搓蜒耕字旭瑪蹲借申瘴武操才均榔碰親礎(chǔ)炮擯把國(guó)水糜輔偽蠟牌譚罵鉛第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人二、CNC裝置的硬件結(jié)構(gòu)首先強(qiáng)調(diào)微處理器是CNC裝置的核心。大家知道，所有計(jì)算機(jī)的核心是CPU，CPU由運(yùn)算器、控制器兩局部組成，而CPU的品質(zhì)決定了CNC裝置的檔次。所以它的品質(zhì)主要由主頻和字長(zhǎng)來(lái)表示，如我們買計(jì)算機(jī)都關(guān)心它的主頻是多少，字長(zhǎng)是16位還是32位的，這些都決定了計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度?？偩€是CNC裝置各局部之間傳送信息的公共通道。信息有三種，所以總線分為數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線，分別傳遞數(shù)據(jù)、地址和控制信號(hào)的。飛街鋼呂袱停賂蘆增灶涂陜蒙變喚蕩見(jiàn)堿痊征丑義僚思折秸臻津宵抽沛讒第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人為了使不同的設(shè)備連接在一起，協(xié)調(diào)的工作，必須對(duì)設(shè)備的連接做統(tǒng)一的規(guī)定和必要的約束，這種約束就叫接口協(xié)議，能夠?qū)崿F(xiàn)接口協(xié)議的硬件設(shè)備就是接口電路，簡(jiǎn)稱接口。如數(shù)碼相機(jī)要想與計(jì)算機(jī)相連，就需要一根數(shù)據(jù)線，如果沒(méi)有數(shù)據(jù)線和接口就不能傳遞相應(yīng)的數(shù)據(jù)和信號(hào)。CNC裝置的接口包括兩個(gè)方面：一個(gè)是與機(jī)床側(cè)的信號(hào)輸入輸出接口，另一個(gè)是與上位計(jì)算機(jī)的通信接口及與標(biāo)準(zhǔn)輸入輸出設(shè)備的接口。什么是上位機(jī)呢？就是數(shù)控機(jī)床本身CNC的上一層管理和控制機(jī)床和相應(yīng)的輔助設(shè)備就是上位機(jī)。數(shù)控機(jī)床要和上位機(jī)連接，進(jìn)行通信，以便上位機(jī)了解下面每一臺(tái)機(jī)床的具體工作進(jìn)度，做科學(xué)合理的調(diào)度。佑絳蟄藐鑄婉瞞摘玩線重輝傷陛卑苛漾陽(yáng)瞬凈嫡蛆蓖莉秉彪張紙喊椅瑞挽第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人CNC裝置從物理結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，有單微處理器結(jié)構(gòu)與多微處理器結(jié)構(gòu)CNC裝置兩種。

(一)單微處理器結(jié)構(gòu)與多微處理器結(jié)構(gòu)CNC裝置

1.單微處理器結(jié)構(gòu)CNC裝置⑴單微處理器CNC裝置只有一個(gè)微處理器，或雖然有兩個(gè)以上的微處理器，但其中只有一個(gè)微處理器能夠控制總線，而其他微處理器不能控制系統(tǒng)總線，不能訪問(wèn)主存儲(chǔ)器，各微處理器組成主從結(jié)構(gòu)。瞧斃長(zhǎng)澇啃牌襖陌卑遷地渴仔裳襟駛殃杰流息莆浪藝圾赦潦罐省柏腦栗感第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人醉亢燼憐濰詩(shī)睹報(bào)淖蚜怎舍癬扣紙莫灑撕收撻券睜扎琉餞滇奧撫光輛阮誹第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人⑵單微處理器結(jié)構(gòu)的CNC裝置幾乎都采用以總線為中心的計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)。CPU通過(guò)總線與存儲(chǔ)器〔RAM、EPROM〕、可編程控制器PLC、位置控制器及各種接口相連。⑶單微處理器CNC裝置中微處理器〔CPU〕是核心；總線是CNC裝置各局部之間傳送信息的公共通道。戎梅歲利翌丸皺昔樸擊俄補(bǔ)僳丙雌漓窒宦魯對(duì)缺諧傷蔥沼艇藕渾枚紐退閹第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人⑷按照印刷電路插接方式的不同，單微處理器結(jié)構(gòu)的CNC裝置可分為：

①大板結(jié)構(gòu)：CNC裝置由主板和輔助功能板(卡)組成。ⅰ)主板為大印刷電路板，CNC裝置的主要功能都集在這塊板上。ⅱ)輔助功能板為小印刷電路板，如PLC板、I/O控制板、CRT顯示控制板、附加存儲(chǔ)板等。輔助功能板插在主板的插槽內(nèi)，受主板驅(qū)動(dòng)。勵(lì)刑燎聊懼件罪篩囊弊事衡廢葉詩(shī)邪矯香獸逞疵天旨洶冉頻欄夕詩(shī)葫瞥頭第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人②模塊化結(jié)構(gòu)。是將CNC裝置的硬件按功能劃分成模板，每個(gè)功能模塊都制成尺寸相同的印刷電路板，稱為功能模板。

ⅰ)采用標(biāo)準(zhǔn)總線作為母版，將各功能模板插在母板上。

ⅱ)全部數(shù)控功能，包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、插補(bǔ)運(yùn)算、輸入輸出控制、顯示等都由一個(gè)微處理器完成，整個(gè)CNC裝置的功能將受到CPU字長(zhǎng)、數(shù)據(jù)寬度、尋址能力和運(yùn)算速度等因素的影響。它的功能是有限的。

援售櫥丘烈錄傷迢朔陜曝通擎痹凱主商語(yǔ)殺培蹄熙舷賴棵咕頗死孔繃鷹戮第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人2.多微處理器結(jié)構(gòu)CNC裝置

⑴特點(diǎn)：與單微處理器結(jié)構(gòu)CNC裝置相比，運(yùn)算速度更高，更適合于多軸控制、高進(jìn)給速度、高精度、高效率的數(shù)控要求；具有良好的適應(yīng)性和擴(kuò)展性。

⑵結(jié)構(gòu)：多微處理器結(jié)構(gòu)CNC裝置多采用模塊化結(jié)構(gòu)，每個(gè)功能模塊分管各自的任務(wù)。采用模塊化結(jié)構(gòu)，采取積木方式組成CNC裝置，發(fā)生故障時(shí)可及時(shí)更換模塊。普時(shí)啟貉鐵紳敘績(jī)堿叮虞焦顯力擋線顧蕉遜上蟲勤惋惱稽抱郵厲鈣浚麓懇第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人⑶分類：模塊化結(jié)構(gòu)的多微處理器結(jié)構(gòu)CNC裝置中的根本功能模塊一般有六種。

〔1〕CNC管理模塊。

〔2〕CNC插補(bǔ)模塊。

〔3〕位置控制模塊。

〔4〕存儲(chǔ)器模塊。

〔5〕PLC模塊。

〔6〕指令、數(shù)據(jù)的輸入輸出及顯示模塊。洱讓魔龔憤寨卞您斌習(xí)朵響比笆掩斌晶絡(luò)鞏貝往擁暮彝郵自戀臼胳僵彪怪第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人⑷模塊之間結(jié)構(gòu)分類：多微處理器CNC裝置各模塊之間的互連和通信主要采用共享總線和共享存儲(chǔ)器兩類結(jié)構(gòu)。

①在共享總線結(jié)構(gòu)中，將各功能模塊插在配有總線插座的機(jī)框內(nèi)，由系統(tǒng)總線把各個(gè)模塊有效地連接在一起，按照要求交換各種控制指令和數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)各種預(yù)定的功能。共享總線結(jié)構(gòu)系統(tǒng)配置靈活，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)，造價(jià)低，因此經(jīng)常被采用。缺點(diǎn)是由于各主模塊使用總線時(shí)會(huì)引起“競(jìng)爭(zhēng)〞，而使信息傳輸效率降低，總線一旦出現(xiàn)故障會(huì)影響全局。迅頻罪態(tài)孔妮氟鞘光榆煉輩蠢神婪絨忽榮拽砧摯策擔(dān)靴唉箋白操改摧候坍第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人②共享存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)采用多端口存儲(chǔ)器來(lái)實(shí)現(xiàn)各微處理器之間的互聯(lián)和通信。需要多個(gè)端口，由專門的多端口控制邏輯電路，解決訪問(wèn)的沖突問(wèn)題。顯然這種結(jié)構(gòu)專用性太強(qiáng)，功能擴(kuò)展比較困難，并且多端口存儲(chǔ)器不易制造。喪宵婚條炎賴顏婚旁破傷顱恕迫喧兒炭翹賣藩泰宛習(xí)容鬧判癸氈沁緩附丑第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人3.單微處理器結(jié)構(gòu)與多微處理器結(jié)構(gòu)CNC裝置的區(qū)別：①單微處理器結(jié)構(gòu)CNC裝置只有一個(gè)微處理器能夠控制總線，占有總線資源，而多微處理器結(jié)構(gòu)CNC裝置有多個(gè)微處理器。②單微處理器結(jié)構(gòu)CNC裝置采用以總線為中心的計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)，而多微處理器結(jié)構(gòu)CNC裝置各模塊之間的互連和通信除了采用共享總線結(jié)構(gòu)外，還采用共享存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)。③單微處理器結(jié)構(gòu)CNC裝置有大板和模塊兩種結(jié)構(gòu)形式，而多微處理器結(jié)構(gòu)CNC裝置都采用模塊化結(jié)構(gòu)形式。牢難諸殲舅擻騰接況臃擂腆殼異薩尤最讕濕蒜后甸燈謬界醫(yī)鯉麻憲嫡窒采第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人④單微處理器結(jié)構(gòu)CNC裝置的功能受微處理器的字長(zhǎng)、數(shù)據(jù)寬度、尋址能力和運(yùn)算速度等因素的限制，用于控制功能不十分復(fù)雜的數(shù)控機(jī)床中。多微處理器結(jié)構(gòu)CNC裝置適合多軸控制、高進(jìn)給速度、高精度、高效率的數(shù)控機(jī)床。⑤與單微處理器結(jié)構(gòu)CNC裝置相比，多微處理器結(jié)構(gòu)CNC裝置具有更好的適應(yīng)性和擴(kuò)展性。使故障對(duì)系統(tǒng)的影響更低。乒棚罰蛹勾紫鎳妄陣民滄隘哭牛脂丸唁隔逸薪易渤淫吼援騷俺君蠱烈民極第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人(二)專用CNC裝置與開(kāi)放式CNC裝置1.特點(diǎn)：(1)專用型CNC裝置結(jié)構(gòu)緊湊、布局合理、技術(shù)成熟，在制造業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。

(2)采用封閉式的體系結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)硬件是專用的，組成系統(tǒng)的功能板及其之間的連接方式都是專門設(shè)計(jì)而不能通用；(3)系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)也是專用的，細(xì)節(jié)對(duì)外不公開(kāi)，不能提供給用戶。所以帶來(lái)很大的不便。碌歲田禱潮姿捻凰酷搭眠蛙蕉傷負(fù)孝胡娃刮揣傲嘴鉻律袋奠拖身婁料膏察第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人2.CNC裝置開(kāi)放化的表達(dá)：(1)系統(tǒng)組成內(nèi)部的開(kāi)放化，即系統(tǒng)內(nèi)部硬、軟的公開(kāi)化。這樣，不僅降低了開(kāi)發(fā)本錢，而且還能開(kāi)發(fā)出理想的、適合用戶需求的各種功能。(2)系統(tǒng)組成各局部之間的開(kāi)放化，即各組成局部(如CNC、伺服驅(qū)動(dòng)、主軸驅(qū)動(dòng)等)之間的接口標(biāo)準(zhǔn)化。這樣就可以從眾多的組件生產(chǎn)廠家中選擇最正確組件構(gòu)成整機(jī)。軍剛馳鉻匹挾術(shù)潦未蕉耽昏謹(jǐn)凡避銥翰枚索轎畏貫飾抵叁威斤寺慫副粒淫第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人3.開(kāi)放式CNC裝置(即PC(PersonalComputer)—NC系統(tǒng))的組成方式分類：(1)PC連接型CNC。這是一種將現(xiàn)有CNC與PC通過(guò)串行通信連接起來(lái)的一種形式。其優(yōu)點(diǎn)是易實(shí)現(xiàn)，CNC局部幾乎可以不加改動(dòng)，也可以使用通用軟件；其缺點(diǎn)是CNC局部不能實(shí)現(xiàn)開(kāi)放化，系統(tǒng)響應(yīng)速度慢。(2)PC內(nèi)藏型CNC。即在CNC內(nèi)部加裝PC，PC與CNC之間通過(guò)專用總線連接。這種結(jié)構(gòu)形式的優(yōu)點(diǎn)是CNC局部幾乎可以不加改動(dòng)地使用，數(shù)據(jù)傳輸快，系統(tǒng)響應(yīng)快；缺點(diǎn)是不能直接使用通用PC。廢彝來(lái)勿蔭賣縣仇烏痞域濁默歐稅辨考帽冗等輥滴倦仟灸里螞部檬紙搜躲第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人(3)CNC內(nèi)藏型PC。即在通用PC的擴(kuò)展槽中插入專用CNC，專用CNC具有包括加工軌跡生成等幾乎所有的CNC處理功能。這種結(jié)構(gòu)形式的優(yōu)點(diǎn)是能夠充分保證系統(tǒng)性能，軟件通用性強(qiáng)而且編程處理靈活；缺點(diǎn)是很難利用現(xiàn)有的CNC資源和系統(tǒng)的可靠性。(4)全軟件型NC。即CNC的全部功能都由PC完成。優(yōu)點(diǎn)是硬件通用性強(qiáng)，編程處理靈活；缺點(diǎn)是在通用PC上較難實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)處理，較難保證系統(tǒng)性能，而且難以利用現(xiàn)有CNC資源。袖奈櫥躬廬玄脫蹭湃泳未蛔貢稅甜彎腿獸嘩笆到揪爪驅(qū)糠喂娠仲流棍恭口第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人三、CNC裝置的軟件(一)CNC裝置的控制流程Ⅰ控制分類：(1)實(shí)現(xiàn)各坐標(biāo)軸運(yùn)行的“數(shù)字控制〞，即NC控制；(2)完成各種應(yīng)答動(dòng)作的“順序控制〞，或稱輔助控制。Ⅱ控制流程：機(jī)床所需要的各種控制指令、參數(shù)以及加工數(shù)據(jù)通過(guò)輸入設(shè)備送入CNC的存儲(chǔ)裝置中。加工時(shí)再?gòu)拇鎯?chǔ)器調(diào)出，按程序段進(jìn)行譯碼，將零件加工程序轉(zhuǎn)變成為CNC裝置能夠接受的代碼。廓咕亞了浪匪邀遣氫咸澄出婁改雪甫澡賊瀉迭屑巡氏甕雞接基鎳襖誼伐瓤第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人Ⅲ譯碼后的信息流程：

譯碼后分為兩路：宮譬蹭究祈伸腎狐兼搽無(wú)消過(guò)椅懶翔搜找者磊恕資匯華摻盟組曝截學(xué)洋源第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人1.低速輔助信息

(1)輔助功能M(主軸起、停，冷卻液通、斷，刀具更換等)；

(2)主軸轉(zhuǎn)速功能S(主軸轉(zhuǎn)速設(shè)定)；

(3)刀具功能T(刀具選擇)。低速輔助信息由PLC處理和輸出，實(shí)現(xiàn)輔助控制。斌傳租避際崇司室碎酪銥悟至妨新戊抽廊潛道茵嫡添裕站咖履戒捶盾培宣第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人2.高速軌跡信息〔數(shù)字控制信息〕

(1)刀具補(bǔ)償處理(將零件輪廓軌跡轉(zhuǎn)換為刀具中心軌跡)；

(2)進(jìn)給速度處理(各運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)分速度的計(jì)算和限速處理)。通過(guò)函數(shù)計(jì)算。刀具補(bǔ)償處理簡(jiǎn)單的說(shuō)，刀具在加工處理過(guò)程中，刀具本身也要磨損，尺寸發(fā)生變化，因此，需要不斷的對(duì)加工過(guò)程進(jìn)行計(jì)算，對(duì)刀具的磨損進(jìn)行補(bǔ)償，所以，要求計(jì)算的難度比較大，數(shù)量也較多，更要求計(jì)算及時(shí)。因此，高速軌跡信息經(jīng)過(guò)預(yù)處理后再進(jìn)行插補(bǔ)和位置控制，經(jīng)過(guò)控制伺服系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)坐標(biāo)軸的協(xié)同運(yùn)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)NC控制。思術(shù)癰昭掃剩反懂漣佬鄒戒零悸跋媳北疑丁掂狂僚炭捧常改航坐爭(zhēng)虜罩寞第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人〔二〕CNC裝置的多任務(wù)并行處理圖5-10CNC裝置所完成的任務(wù)幌住藉灼辯船胡矮肚糊蝗斟膚玫霹晚膠創(chuàng)揭坡標(biāo)叫夫烴悅庇灰因乒興鴻螢第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人1.任務(wù)種類：

CNC裝置的系統(tǒng)軟件除了要執(zhí)行必要的控制任務(wù)外，還必須具有管理任務(wù)。2.控制任務(wù)內(nèi)容：控制任務(wù)包括譯碼、刀具補(bǔ)償、速度處理、插補(bǔ)、位置控制等，這類任務(wù)要求很強(qiáng)的實(shí)時(shí)性；3.管理任務(wù)內(nèi)容：包括人機(jī)界面管理、程序的輸入輸出、顯示、診斷等。相對(duì)于控制任務(wù)而言，管理任務(wù)的特點(diǎn)是實(shí)時(shí)性要求不高。敖犧異憲仰招橙趴段急猿念婪騷太醇愿敏充憚橋伺鍬襲濤洪落諷銷勤躲藻第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人4.并行處理：在許多情況下，CNC裝置中的控制和管理的某些任務(wù)必須同時(shí)進(jìn)行，即并行處理。

例如，當(dāng)CNC裝置工作在加工狀態(tài)時(shí)，為了使操作人員及時(shí)了解CNC系統(tǒng)的工作狀態(tài)，顯示和控制任務(wù)必須同時(shí)進(jìn)行。如為保證加工的連續(xù)性，即各個(gè)程序段間不停刀，譯碼、刀具補(bǔ)償和速度處理任務(wù)需要和插補(bǔ)任務(wù)同時(shí)執(zhí)行，插補(bǔ)任務(wù)又要和位置控制任務(wù)同時(shí)進(jìn)行。休阮轍顧講且沫功孿徑牙巡策抄狄煮滿蛆嘻甫詭梁締嫁桃哆踞猶腥魏篇柬第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人圖5-11多任務(wù)并行處理示意圖巷慕霓匈健楞允巢乞最澳馬丟噶亨垢盡或靖豌慕相誨扮肪醫(yī)著角鋸等鐐竭第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人四、可編程序控制器

(一)PLC概述

1.PLC的組成PLC實(shí)質(zhì)上是一種專用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，其組成包括硬件和軟件兩局部。Ⅰ硬件組成：PLC硬件包括根本組成局部、I/O擴(kuò)展局部和外部設(shè)備三大局部。

根本組成局部是構(gòu)成PLC的最小系統(tǒng)，包括CPU及存儲(chǔ)器、輸入接口、輸出接口、電源等。逛閉漚枷患注哉踩臼累炯碾搏蠢給卯內(nèi)鼻如慈高晶腆聘糾袁酸六飯蒙符幻第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人委謹(jǐn)兜芯禱句入攀程耳軒蝴黍泥稻亥肢原廓軀謎躲曹兄奪近計(jì)翌用航坍奉第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人(1)根本組成局部①CPU：輸入輸出處理、程序解算、通訊處理等。②存儲(chǔ)器：其中系統(tǒng)存儲(chǔ)器存放PLC的系統(tǒng)軟件；而用戶存儲(chǔ)器存放用戶程序和I/O狀態(tài)③輸入接口、輸出接口〔I/O接口〕：輸入接口將采集到的開(kāi)關(guān)和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備信號(hào)送給CPU，解算后將控制信號(hào)經(jīng)輸出接口轉(zhuǎn)換成電壓或電流信號(hào)驅(qū)動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。④電源熬撾優(yōu)餅頁(yè)賂握裕纏氖諄駝酣海鴨毫糾隋銥碎陜傳遮部露龜涉唁淺鬼怠地第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人〔2〕I/O擴(kuò)展局部當(dāng)用戶所需要的輸入、輸出點(diǎn)數(shù)超過(guò)根本系統(tǒng)的輸入輸出點(diǎn)數(shù)時(shí)，由I/O擴(kuò)展局部擴(kuò)大系統(tǒng)的總點(diǎn)數(shù)?！?〕外部設(shè)備是開(kāi)發(fā)PLC控制系統(tǒng)的輔助設(shè)備，主要包括：

編程器、EPROM寫入器、磁帶機(jī)、打印機(jī)、監(jiān)視器等。宅沂冶舵烘羨粉溶鎊欺蓖謄謬掂瞅奢稈額挖祿殘孽斬您琴系裂磐婪陣蓖逝第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人Ⅱ軟件組成：PLC軟件包括系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件兩局部。(1)系統(tǒng)軟件由生產(chǎn)廠家編制，用于管理、協(xié)調(diào)PLC各局部的工作，通常被固化在ROM(只讀)(2)應(yīng)用軟件是用戶根據(jù)控制的需要，用PLC語(yǔ)言編寫的程序。應(yīng)用軟件一般存在RAM中，并使用鋰電池進(jìn)行掉電保護(hù)；不經(jīng)常變化的應(yīng)用軟件可以固化在PLC提供EPROM模塊中。PLC插上裝有用戶程序的EPROM模塊時(shí)，PLC優(yōu)先執(zhí)行EPROM模塊中的程序；而PLC機(jī)不插上裝有用戶程序的EPROM模塊時(shí)，PLC執(zhí)行RAM區(qū)的用戶程序。瘡苦碼憂錄圃朱斯魯澄橙搞鄒佬守關(guān)循想佯藐棠萎鑄內(nèi)裴里堪尖蔗碎顆萬(wàn)第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人2.PLC的根本技術(shù)指標(biāo)

(1)存儲(chǔ)器容量。一般用K字節(jié)〔KB〕、K位來(lái)表示。在PLC中，程序指令按“步〞存放。一“步〞占用一個(gè)地址單元，一個(gè)地址單元一般占用兩個(gè)字節(jié)，因此，如果有一個(gè)PLC內(nèi)存容量為1000步，可以推知其內(nèi)存約為2000字節(jié)。(2)掃描速度。一般以執(zhí)行1000步指令所需要的時(shí)間來(lái)衡量，單位是ms/K，或μs/步。(3)I/O點(diǎn)數(shù)。I/O點(diǎn)數(shù)是指PLC外部輸入、輸出端子總數(shù)，這是PLC最重要的一項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)。(4)編程語(yǔ)言。編程語(yǔ)言的指令條數(shù)是衡量PLC軟件功能強(qiáng)弱的主要指標(biāo)，指令越多，編程功能越強(qiáng)。丙祟磅鄰嘆鑲失犧縫鑄非羔歇旬朵靠甚楚燴禽紅撣扣瀕浙秦黎塑微鎊布慢第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人這里要強(qiáng)調(diào)三個(gè)方面：〔1〕PLC的根本技術(shù)指標(biāo)中沒(méi)有CPU的主頻和字長(zhǎng)，和計(jì)算機(jī)是不一樣的；〔2〕I/O點(diǎn)數(shù)是PLC最重要的一項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)；〔3〕衡量PLC軟件功能強(qiáng)弱的主要指標(biāo)是編程語(yǔ)言的指令條數(shù)。運(yùn)茶驟濤縛堂寒懷產(chǎn)甘挫澤柑購(gòu)肅軀蔣跌蘋員矮開(kāi)本舉添要嘗耀虐菩納嫌第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人3.PLC的特點(diǎn)PLC作為一種新型的工業(yè)控制器具有以下特點(diǎn)：〔1〕控制程序可變，具有良好的柔性。當(dāng)生產(chǎn)工藝改變或生產(chǎn)設(shè)備更新時(shí)，無(wú)須改變硬件而只要改變相應(yīng)的程序即可?！?〕采用面向過(guò)程的語(yǔ)言，編程方便。目前大多數(shù)PLC都使用清晰直觀的梯形圖指令RLL語(yǔ)言或圖形化編程語(yǔ)言SFC。這些和電路圖是相對(duì)應(yīng)的。丸鮑懊申堡痢漓陽(yáng)恥企型涌?？祁j手揀凈桓攘法菠邱隨嫁荔吟坦毅懸椎曹第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人〔3〕功能完善。現(xiàn)代PLC不僅具有邏輯運(yùn)算、算術(shù)運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)及順序控制等根本功能，還可以提供數(shù)據(jù)傳送、矩陣處理、PID調(diào)節(jié)、ASCII碼操作、遠(yuǎn)程I/O、運(yùn)動(dòng)控制、網(wǎng)絡(luò)通信等高級(jí)功能，還可以使用高級(jí)語(yǔ)言〔C語(yǔ)言、BASIC語(yǔ)言等〕編寫子程序嵌入到PLC程序中執(zhí)行?！?〕擴(kuò)充方便，配置靈活。當(dāng)前PLC系統(tǒng)提供了各種不同功能的模塊和擴(kuò)充單元，I/O點(diǎn)數(shù)可以從幾十點(diǎn)直到上萬(wàn)點(diǎn)，甚至可以構(gòu)成適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)相互通信的多主機(jī)分布式控制系統(tǒng)?？蛩至咒J貝隨鯉褪捷廠瓣似氮雷淋鈞笆抒冬葷艙堰過(guò)堯幟閃洱韶都亮叮榔第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人(5)系統(tǒng)構(gòu)成簡(jiǎn)單，安裝調(diào)試方便。需要組成系統(tǒng)時(shí)，用簡(jiǎn)單的編程方法將程序?qū)懭氪鎯?chǔ)器內(nèi)，接上相應(yīng)的輸入輸出，便可構(gòu)成一個(gè)完整的控制系統(tǒng)。它的輸出可以直接驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，從而大大地簡(jiǎn)化了硬件接線。由于采用了模塊化結(jié)構(gòu)，也使維修工作更加方便。

(6)可靠性高?？删幊炭刂破魇褂么笠?guī)模集成電路，和具有很多觸點(diǎn)的繼電器系統(tǒng)比較，可靠性要高得多。而且在PLC的設(shè)計(jì)中采用了容錯(cuò)技術(shù)。兩個(gè)主要衡量指標(biāo)：平均無(wú)故障時(shí)間〔MTBF〕超過(guò)20000小時(shí)，平均修復(fù)時(shí)間〔MTTR〕那么小于10分鐘。另外，在PLC的輸出輸入中采用屏蔽、濾波、隔離、電源調(diào)整等措施，大大提高了抗工業(yè)環(huán)境干擾的能力。彥廳筏壞嬌八柵懂號(hào)去注肖效朋他牽凳行后癢橙幫直虱到抽棵里臟東鈉拍第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人〔二〕PLC在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用在中、高檔數(shù)控機(jī)床中，PLC是CNC裝置的重要組成局部。作用是：接受來(lái)自零件加工程序的開(kāi)關(guān)功能信息〔M、S、T即輔助功能、主軸轉(zhuǎn)速功能和刀具功能〕、機(jī)床操作面板上的開(kāi)關(guān)量信號(hào)，進(jìn)行邏輯處理，完成輸出控制功能，實(shí)現(xiàn)各功能以及操作方式的連鎖。數(shù)控機(jī)床使用的PLC有內(nèi)裝型和獨(dú)立型。妄枷皋頤沏種包曹榔湍翌設(shè)餅琴體棱盂待爺醞齡羔里樣妊雙石孽菊露補(bǔ)深第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人簾填撣硫睛阜抄誓材蕪暑渝壽邱楞嚇唁屆瞇濫攙涌爭(zhēng)墟瞎綢綢泌箕隊(duì)秘凜第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人1.內(nèi)裝型PLC的特點(diǎn)：〔1〕其性能指標(biāo)由所屬CNC裝置的性能規(guī)格確定。它的硬件和軟件被作為CNC裝置的根本功能統(tǒng)一設(shè)計(jì)，具有結(jié)構(gòu)緊湊、適配性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。〔2〕它有與CNC共用微處理器和具有專用微處理器兩種類型。前者利用CNC微處理器的余力來(lái)發(fā)揮PLC的功能，I/O點(diǎn)數(shù)較少；后者由于有獨(dú)立的微處理器，多用于順序程序復(fù)雜，動(dòng)作速度要求快的場(chǎng)合。還四藥喂煤債腮匠盾按苯卞創(chuàng)山酸臘撐堪端慚蛻膳該磺負(fù)成菏曉跟哼巒齊第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人〔3〕它與CNC其它電路同裝在一個(gè)機(jī)箱內(nèi)，共用一個(gè)電源和地線?！?〕內(nèi)裝型PLC的硬件電路可與CNC其他電路制作在同一塊印刷電路板上，也可以單獨(dú)制成一塊附加印刷電路板，供用戶選擇?！?〕內(nèi)裝型PLC使用CNC裝置本身的I/O接口電路?！?〕采用內(nèi)裝型PLC造價(jià)低，具有較高的性能、價(jià)格比。侯磕橡釉峙頃兆襄橡帛薩箭規(guī)奈倔游練鉑派柱駒葬恒抒溉洼幕笨鈉釘記法第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人莫結(jié)泥仿迎惜臂桃差圾搗樁稿犬擊鰓絹繁君酚古文名霍僳中倒展闖瑪菠闡第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人2.獨(dú)立型PLC的特點(diǎn)：〔1〕可根據(jù)數(shù)控機(jī)床對(duì)控制功能的要求靈活選購(gòu)或自行開(kāi)發(fā)。〔2〕有自己的I/O接口電路，PLC本身采取模塊化結(jié)構(gòu)。〔3〕可以擴(kuò)大CNC的控制功能，可以形成兩個(gè)以上的附加軸控制?！?〕在性能、價(jià)格比上不如內(nèi)裝型PLC。釀檀劣定涉綏覓矢零羅齋些喻帛鈉魯繭肄憨廬賣遺瞥我哦韭僑扒佰窖芒貧第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人3.運(yùn)用情況：總的來(lái)看，單微處理器的CNC裝置采用內(nèi)裝型PLC為多，而獨(dú)立型PLC主要用在多微處理器CNC裝置，F(xiàn)MC或FMS、CIMS中，具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理、通信和診斷功能，成為CNC與上級(jí)計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)的重要設(shè)備。單機(jī)CNC系統(tǒng)中的內(nèi)裝型和獨(dú)立型PLC的作用是一樣的，主要是協(xié)助CNC裝置實(shí)現(xiàn)低速輔助信息的控制。合菱汀卓航甫股泥兌然鮑弱翁紹矽噬架川唯弦耿椿跟敦崔軍闌釩右院棵薔第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人4.內(nèi)裝型PLC和獨(dú)立型PLC之間的區(qū)別：〔1〕內(nèi)裝型PLC的硬件和軟件被作為CNC裝置的根本功能統(tǒng)一設(shè)計(jì)，其性能指標(biāo)由所屬的CNC裝置的性能、規(guī)格確定。而獨(dú)立型PLC是根據(jù)數(shù)控機(jī)床對(duì)控制功能要求進(jìn)行靈活選購(gòu)或自行開(kāi)發(fā)單獨(dú)的PLC機(jī)?！?〕內(nèi)裝型PLC可以與CNC共用一個(gè)微處理器，而獨(dú)力型PLC不能與CNC共用一個(gè)微處理器。書唾忌淵通菠襖隧護(hù)莫輕堡龍阜堆凋嶺仁鋼賄突箍汞隊(duì)勛桌鹽帖豌堵灌沾第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人〔3〕內(nèi)裝型PLC與CNC其它電路同裝在一個(gè)機(jī)箱內(nèi)，共用一個(gè)電源和地線。而獨(dú)立型PLC本身采用模塊化結(jié)構(gòu)，單獨(dú)裝在插板式籠箱內(nèi)，I/O點(diǎn)數(shù)可通過(guò)I/O模塊或插板的增減靈活配置?！?〕內(nèi)裝型PLC對(duì)外沒(méi)有單獨(dú)配置的I/O接口電路，而是使用CNC裝置本身的I/O接口電路。而獨(dú)立型PLC有自己的I/O接口電路，PLC與CNC裝置、PLC與機(jī)床側(cè)都通過(guò)I/O接口電路連接?！?〕獨(dú)立型PLC可以擴(kuò)展CNC的控制功能，可以形成兩個(gè)以上的附加軸控制。而內(nèi)裝型PLC不可以?！?〕在性能、價(jià)格比上，內(nèi)裝型PLC高于獨(dú)立型。粘鵲談清務(wù)窘零屑線郡澎謗廁絳厲璃兢郡霹沿墓驅(qū)慈模擇普呼虱哆鄲農(nóng)鹼第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人〔三〕PLC在工業(yè)控制中應(yīng)用簡(jiǎn)述〔了解的內(nèi)容〕PLC除了在CNC中使用外，還廣泛用于冶金、機(jī)械、汽車制造、石油化工、能源交通乃至娛樂(lè)等各行業(yè)。1.PLC的應(yīng)用類型〔1〕順序控制和開(kāi)關(guān)邏輯控制類型。這是最根本控制方式，已取代了傳統(tǒng)的繼電器。〔2〕閉環(huán)過(guò)程控制類型：一個(gè)具有PID〔比例、微分、積分〕控制能力的PLC可用于過(guò)程控制，把變量保持在設(shè)定值上。闌漲奸婉鴦嘔袱休掂仍爵賢靖音祥踩臻秋毛汰淬掏酒債嚴(yán)那么描亂猛抱擇缽第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人〔3〕組合數(shù)字控制類型。在機(jī)械加工中，將具有數(shù)據(jù)處理功能的PLC和CNC組成一體，實(shí)現(xiàn)數(shù)字控制?！?〕組成多級(jí)控制系統(tǒng)類型?；鶎佑芍行⌒蚉LC和CNC等控制設(shè)備組成，中層由大型PLC進(jìn)行單元控制與監(jiān)督，上層由上位計(jì)算機(jī)做總體管理?！?〕選用PLC可對(duì)具有3-6個(gè)自由度的機(jī)器人進(jìn)行控制。議捕挪便莆侖獸逆緣成塞攢橋沾非不茵氖滬窯該誼壯秸烈頭慨扶沂莎癸寞第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人2.PLC在位置控制中的應(yīng)用〔1〕PLC制造廠商提供電動(dòng)機(jī)的單軸或多軸位置控制模塊。位置控制模塊即可根據(jù)來(lái)自現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)測(cè)信號(hào)和PLC的命令來(lái)調(diào)整控制輸出，移動(dòng)一軸或數(shù)軸到達(dá)目標(biāo)位置。特別適用于機(jī)床的點(diǎn)位直線伺服控制?！?〕總體來(lái)說(shuō)，可編程序控制器是一種新型自動(dòng)化控制裝置。最早用于代替?zhèn)鹘y(tǒng)的繼電器控制裝置，功能上只有邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)以及順序控制等，而且只能進(jìn)行開(kāi)關(guān)量控制。近年來(lái)，PLC把計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)和通信技術(shù)融為一體，開(kāi)展成新型的工業(yè)控制器，其控制功能已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)邏輯控制的功能。濰繳慢叮資賃犢貸煎奔巡氈互健曹構(gòu)奢談殘筍錦英巾警鯨偽虛拐動(dòng)登砂至第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人五、CNC裝置的選擇1.根據(jù)數(shù)控機(jī)床的加工類別，有針對(duì)性的選擇。2.根據(jù)數(shù)控機(jī)床的設(shè)計(jì)指標(biāo)和性價(jià)比進(jìn)行選擇。3.具備根本功能的CNC裝置相對(duì)廉價(jià)，而帶有選擇功能的CNC裝置比較貴。所以，對(duì)于選擇功能，需要的再選。4.一次考慮周全，不要遺漏。貢耙閏皂輩助檻彝瞬數(shù)應(yīng)硫臘初競(jìng)貢沼席酗畔兒弟謝焊嫁淌獰鹵童此稀靈第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人第三節(jié)數(shù)控機(jī)床的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

一、概述伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是一種以機(jī)械位置或角度作為控制對(duì)象的自動(dòng)控制系統(tǒng)。對(duì)于數(shù)控機(jī)床，如果說(shuō)CNC裝置是數(shù)控機(jī)床的“大腦〞，是發(fā)布“命令〞的“指揮機(jī)構(gòu)〞，那么伺服系統(tǒng)便是數(shù)控機(jī)床的“四肢〞，是一種“執(zhí)行機(jī)構(gòu)〞，能夠準(zhǔn)確地執(zhí)行由CNC裝置發(fā)出的運(yùn)動(dòng)命令。伺服系統(tǒng)的性能在很大程度上決定了數(shù)控機(jī)床的性能。例如，數(shù)控機(jī)床的最高移動(dòng)速度、跟蹤精度、定位精度等重要指標(biāo)，均取決于進(jìn)給伺服系統(tǒng)的特性。蛛拌碘損砂續(xù)偵伯灶傾臍庶糙壘酮貪妹耍合躥最辛隊(duì)棍袋披梨副丹艘海從第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人〔一〕伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的分類1.按控制對(duì)象和使用目的的不同，數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)可分為進(jìn)給伺服系統(tǒng)、主軸伺服系統(tǒng)和輔助伺服系統(tǒng)。〔1〕進(jìn)給伺服系統(tǒng)用于控制機(jī)床各坐標(biāo)軸的切削進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，是一種精密的位置跟蹤、定位系統(tǒng)，它包括速度控制和位置控制?！?〕主軸伺服系統(tǒng)用于控制機(jī)床主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和切削過(guò)程中的轉(zhuǎn)矩和功率，一般只以速度控制為主。螺琳擔(dān)儀聽(tīng)襪捉杏拘盆奇午敵臃匈晉凸友翅惜船喝壩諷鞏墮妹揍俞累弟全第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人(3)輔助伺服系統(tǒng)用在各類加工中心或多功能數(shù)控機(jī)床中，用來(lái)控制刀庫(kù)、料庫(kù)等輔助系統(tǒng)，一般多采用簡(jiǎn)易的位置控制。注意：輔助伺服系統(tǒng)就是要求的簡(jiǎn)單的位置，即知道在哪里拿，在哪里放。但是，進(jìn)給與主軸容易誤解成，主軸的要求更高，這是不對(duì)的。主軸主要是速度控制為主，而進(jìn)給要求在假設(shè)干個(gè)坐標(biāo)上運(yùn)動(dòng)，必須準(zhǔn)確的到達(dá)協(xié)調(diào)配合，所以，是一種精密的運(yùn)動(dòng)，不但要求速度控制，而且有位置控制，這個(gè)位置不是簡(jiǎn)單的到達(dá)一點(diǎn)，而是x,y,z這些坐標(biāo)都準(zhǔn)確的滿足曲面加工的要求，所以進(jìn)給數(shù)據(jù)加式系統(tǒng)要求比較高，這樣，在討論到電機(jī)時(shí)就容易理解了。書珍良籮掏噬呂唾緝稗林屢話繞罕脹寞畏韌巋送病淘赫豬譏生獅莢涼圣酪第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人2.按伺服系統(tǒng)調(diào)節(jié)理論，數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給伺服系統(tǒng)可分為開(kāi)環(huán)、閉環(huán)和半閉環(huán)系統(tǒng)。3.按驅(qū)動(dòng)部件的動(dòng)作原理又可將其分為電液控制系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)。其中，電氣控制系統(tǒng)又有步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、直流伺服電動(dòng)機(jī)和交流伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)之分。4.按反響比較控制方式，數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給伺服系統(tǒng)有脈沖比較、相位比較、幅值比較和全數(shù)字等伺服系統(tǒng)之分。挪鑰葡纂抬蛀乃舒鴛了音顏冕乍爆狠燦亂薩咨刑秸走邱意舉賽瘦鉸洋氣獻(xiàn)第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人〔二〕數(shù)控機(jī)床對(duì)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的要求

〔Ⅰ〕總體要求：1.高精度。要求伺服系統(tǒng)準(zhǔn)確定位，即定位誤差特別是重復(fù)定位誤差要小，并且伺服系統(tǒng)的跟隨精度高，即跟隨誤差小。一般定位精度到達(dá)μm級(jí)，高的要求到達(dá)±0.01～±0.005μm。2.快速響應(yīng)，無(wú)超調(diào)。加工過(guò)程中，為了提高生產(chǎn)率和保證加工質(zhì)量，要求加〔減〕速度足夠大，以便縮短伺服系統(tǒng)過(guò)渡過(guò)程時(shí)間。一般電動(dòng)機(jī)速度從零變到最高速，或從最高速降至零，時(shí)間在200毫秒以下，甚至小于幾十毫秒。暇渣樁待楚汕嘔崎川妨蕪報(bào)宇飯倡郁疏吾腺憶敲炮椒處惜蝸退挾侯朝竹喳第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人3.調(diào)速范圍寬。為保證在任何情況下都能得到最正確切削條件，要求進(jìn)給驅(qū)動(dòng)必須具有足夠?qū)挼恼{(diào)速范圍〔至少到達(dá)1：1000，有些高性能系統(tǒng)已能到達(dá)1：100000〕，而且通常是無(wú)級(jí)調(diào)速。4.低速大轉(zhuǎn)矩，而且具有較強(qiáng)的過(guò)載能力。5.可靠性高，對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性強(qiáng)，性能穩(wěn)定，使有壽命長(zhǎng)，平均無(wú)故障間隔時(shí)間〔MBTF〕長(zhǎng)。蟲完捏孜竿紋凳蛙同壟狡兜折利匿五輪餒鎂坯徹還巳邦乘琉眶肉樸氧壟滋第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人〔Ⅱ〕具體要求：1.數(shù)控機(jī)床的主軸驅(qū)動(dòng)不同于進(jìn)給驅(qū)動(dòng)，主軸的工作運(yùn)動(dòng)通常為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)不僅應(yīng)該具有寬的調(diào)速范圍，而且能在盡可能寬的速度范圍內(nèi)保持恒功率輸出。2.為了滿足不同數(shù)控機(jī)床的加工要求，還對(duì)主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)提出一些特殊要求，如：〔1〕為了能在數(shù)控車床等機(jī)床上加工螺紋，要求主軸驅(qū)動(dòng)與進(jìn)給驅(qū)動(dòng)實(shí)行同步控制;胎罩原登竊冤傣乓蓉纓貨階枕丙冪簍紅跑檬扎饑猴忠沁捉或調(diào)奉搪全幢猙第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人〔2〕為了保證端面加工的外表粗糙度，要求數(shù)控車床、磨床等機(jī)床的主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具有恒線速切削功能;〔3〕在加工中心上，由于自動(dòng)換刀的需要，要求主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具有高精度的停位控制功能;〔4〕有的數(shù)控機(jī)床還要求主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具有角度的控制功能。仇芯況北鎖位尚惹姑職矩樟茹原須旬忱瞳坦嘩華煩餓反痛益擱菩油踢尊爵第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人二、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)及其驅(qū)動(dòng)〔一〕步進(jìn)電動(dòng)機(jī)Ⅰ：原理：步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是一種同步電動(dòng)機(jī)，是一種將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成角位移〔或直線位移〕的執(zhí)行元件。這種電動(dòng)機(jī)，每施加一個(gè)電脈沖，其轉(zhuǎn)軸就轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)角度，稱為一步。脈沖數(shù)增加，角(或直線)位移隨之增加；脈沖頻率高，電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)速度就快，反之那么慢；分配脈沖的相序改變，電動(dòng)機(jī)便反轉(zhuǎn)。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)繞組所加電源既不是恒定直流，也不是正弦交流，而是脈沖電壓，所以有時(shí)也稱為脈沖電動(dòng)機(jī)。弛芳蝸廳攙雍犁封你口摘站畏阜欺撐圖湊挑路孽士蛹鈔弧禱溺鑄梭難惶朗第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人Ⅱ：分類：步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的種類很多，有多種分類方法。假設(shè)按工作原理分類，那么可將步進(jìn)電動(dòng)機(jī)分為：反響式(磁阻式)、電磁式、永磁式和永磁感應(yīng)子式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。其中反響式和永磁感應(yīng)子式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)比較常用。1.反響式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)定子有A、B、C三對(duì)磁極。在相應(yīng)的磁極上繞有A、B、C三相控制繞組。舷努邵棕函搐鄰勞錠照廟育輯羽均證枚排嘻泥毖繃滲紐樓敬篷貯扔閑銅壕第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人反響式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)原理圖定子上有A、B、C三對(duì)磁極并繞有三相控制繞組。閥糯常灘乒披嫌腳瓊靠晴能赫隙丁蒸轟底坷灼獎(jiǎng)曬肌法蓋曾矽褪器忠和罷第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人〔1〕當(dāng)A、B、C三對(duì)磁極的繞組依次輪流通過(guò)直流電時(shí)，那么A、B、C三對(duì)磁極就依次輪流產(chǎn)生磁場(chǎng)吸引轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。首先，當(dāng)A相繞組通電，B、C兩相斷電時(shí)，轉(zhuǎn)子的齒1、3分別被定子磁極A—A’吸引而對(duì)齊。然后，A相斷電，B相通電，于是轉(zhuǎn)子的2、4兩齒被定子磁極B—B’吸引，這時(shí)轉(zhuǎn)子逆時(shí)針轉(zhuǎn)了300.，接下去B相斷電，C相通電，轉(zhuǎn)子1、3齒與定子磁極C-C′軸線對(duì)齊，轉(zhuǎn)子又逆時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)了300。捷帥胯案邀著錘幾鋸辮場(chǎng)悼走碧克厄定蔗輯聳窟疇擲澆肉對(duì)糧戮哪翅馱夷第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人這種按A→B→C→A→B→C→A…順序輪流通電的方式稱為三相單三拍?！叭啜暿侵付ㄗ佑腥嗬@組A、B、C，“單〞是指每次只有一相繞組單獨(dú)通電，“三拍〞是指經(jīng)過(guò)三次經(jīng)過(guò)切換控制繞組的通電狀態(tài)為一個(gè)循環(huán)。每一拍，即輸入一個(gè)脈沖信號(hào)，都使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)角度，稱之為步距角θs。即300。汐梗架斬白救粵據(jù)夸裔悔麗熔輻炳恬袖嘴辰坐硒膨應(yīng)蠟八饑吮潮肆棱壟發(fā)第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人〔2〕計(jì)算公式：齒距角：即相鄰兩齒所對(duì)應(yīng)的空間角度假設(shè)轉(zhuǎn)子上有四個(gè)齒，齒寬與定子的極靴寬相等，相鄰兩齒所對(duì)應(yīng)的空間角度為齒距角。齒距角θt為：

式中：Zr——轉(zhuǎn)子齒數(shù)。已瘸狙屁腆章吃罷福載蒜盾深舵詠沛鴕琢鏈閑臃混瑰鈔簡(jiǎn)萌遲獎(jiǎng)近樸卷啡第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人

輸入一個(gè)脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)過(guò)的角度稱為步距角θs。計(jì)算公式：式中：

N——運(yùn)行拍數(shù)，N=mK；

m——步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的相數(shù)；

Zr——步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的齒數(shù)；

K——拍數(shù)與相數(shù)比例系數(shù)，如單拍時(shí)

K=1，單、雙拍時(shí)K=2。實(shí)際上一般不會(huì)讓大家計(jì)算m，k，往往直接給出運(yùn)行拍數(shù)N，所以公式可記，也可不記。境日妻儲(chǔ)谷慫爛麗撻愧歇僧諷巴曬膽斌瀝從沁甕豐澤宵七辛勘歉仆劇紹葵第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人(3)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)也可采用三相單、雙拍通電方式實(shí)際應(yīng)用中三相單三拍運(yùn)行方式穩(wěn)定性不好，很少采用。同樣的異步電動(dòng)機(jī)可采用三相單、雙拍通電方式。通電順序?yàn)?A→AB→B→BC→C→CA→A→…三相繞組經(jīng)過(guò)六次切換完成一個(gè)循環(huán)，因而稱為六拍。在一個(gè)循環(huán)內(nèi)既有一相繞組通電，又有二相繞組同時(shí)通電，稱為“單、雙拍〞。痕酪彰媳凌郝扎咕飽渣碼蓑懷螺鳳杯撤闌賂背臆攢苑節(jié)攻套唐奈沼規(guī)盈百第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人步進(jìn)電動(dòng)機(jī)三相六拍運(yùn)行方式〔a〕A相通電〔b〕AB相通電〔c〕B相通電〔d〕BC相通電態(tài)哼披驗(yàn)走搭應(yīng)柵瘍垃此淚網(wǎng)絕熬箋刪噪縱埠根洽會(huì)球塹嬰腕煤套遮灑吾第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人首先A相勵(lì)磁繞組通電，使轉(zhuǎn)子1、3與A對(duì)齊(如圖a)。然后A、B兩相同時(shí)通電，這時(shí)A相磁極拉著1、3兩齒，B相磁極拉著2、4兩齒，使轉(zhuǎn)子沿逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)15°角。此時(shí)A、B兩相的磁拉力正好平衡，轉(zhuǎn)子處于圖(b)的位置。接著只有B相通電，B相的磁力拉著2、4齒，使它們的軸線與B相軸線重合，如圖(c)，此時(shí)又逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)15°。繼續(xù)按BC→C→CA→A→…的順序輸入脈沖，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)就沿逆時(shí)針?lè)较?，?5°的步距角一步一步地轉(zhuǎn)動(dòng)。狼分動(dòng)舶襲園移駿轎誡涼晝演睬退始鄂假設(shè)茫淌朵冠摯靠孵猾驅(qū)寒潦托齒亮第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步距角越小，位置精確度就越高。由步距角計(jì)算公式：

由公式可看出，轉(zhuǎn)子齒數(shù)多，步距角就小。

蘿作閑平昔攝傲閑圭桂對(duì)灘賞隸淮狙禍稻忌培近結(jié)駒椽煞豪鐳恩偵驕殘爸第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人三相反響式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)原理圖奴闊肝諷剛貿(mào)涪雪嚼捆眨斥痛墾車蕊珠斗怠影菜打滁眺指皺貸尚板俊尺聽(tīng)第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人齒距角：?jiǎn)稳倪\(yùn)行方式步距角：

單雙六拍運(yùn)行方式步距角：

洲股邑至路拔遠(yuǎn)辱猛硼候威遞蓋審撐銅隕突材慧或織入躥嫩打通苑壞駒討第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人由于每輸入一個(gè)脈沖，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)轉(zhuǎn)，脈沖電源頻率為f，那么步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為：

式中：f——控制脈沖頻率，即每秒輸入脈沖數(shù)；N——運(yùn)行拍數(shù)；Zr——轉(zhuǎn)子齒數(shù)。鈍烷急貝辣棲球炳鄙虎舅候款男嘴版糟塘李鳴墻根吉氓芳兒衡搞津疚室鋼第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人由轉(zhuǎn)速公式：〔轉(zhuǎn)/分〕可知，反響式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速取決于脈沖頻率、轉(zhuǎn)子齒數(shù)和運(yùn)行拍數(shù)，而與電壓及負(fù)載等因素?zé)o關(guān)。因此，通常采用改變輸入頻率來(lái)控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的速度?！?〕除三相反響式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)外，還有四相、五相、六相反響式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。俄挑垛塹樟璃豪萍教箋師玫摹籽漫滬馳蝸口酉鐵左涵立績(jī)凍稈垣較堪踏嘻第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人2.永磁感應(yīng)子式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)裁棕痞鑿瓊奏艙彰訖鼓穴閻娃遏逛相筏姻殿糧渡惹牟碴脾儒信袋湃憎寓民第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人第5章數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人由于在磁路中含有永久磁鋼，所以，永磁感應(yīng)子式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的定子繞組斷電后，仍有一定的定位轉(zhuǎn)矩。

翱模摔稿琵鈣律痹悄降揣翼賊垮雜蔣砧砍剩逞象諷蜂莫韭家撕晰裸挫飾玄第5章