數(shù)控插補(bǔ)多軸運(yùn)動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(學(xué)生)

1、數(shù)控插補(bǔ)多軸運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)解剖實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：8實(shí)驗(yàn)類型：獨(dú)立授課實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)要求：必修一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、通過本實(shí)驗(yàn)使學(xué)生掌握數(shù)控插補(bǔ)多軸控制裝置的基本工作原理；2、根據(jù)常用低壓電器原理分析各運(yùn)動(dòng)控制電氣元件的應(yīng)用原理，分析數(shù)控插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)的控制原理；3、根據(jù)機(jī)電一體化產(chǎn)品的設(shè)計(jì)要求和設(shè)計(jì)流程進(jìn)行運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的功能分析、機(jī)械結(jié)構(gòu)分析、控制系統(tǒng)分析以及相關(guān)傳感器選型等方面的設(shè)計(jì)內(nèi)容。本實(shí)驗(yàn)以數(shù)控插補(bǔ)多軸運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)為具體對(duì)象，使學(xué)生掌握機(jī)電一體化產(chǎn)品設(shè)計(jì)和開發(fā)的技術(shù)流程和主要內(nèi)容，通過運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)過程掌握常用電氣元件識(shí)別和原理、數(shù)控插補(bǔ)原理、位置伺服控制系統(tǒng)等的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)方式。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、通過數(shù)

2、控插補(bǔ)多軸控制裝置及其相關(guān)系統(tǒng)的測(cè)試和觀察，分析數(shù)控插補(bǔ)的工作原理；2、分析系統(tǒng)的功能、機(jī)械結(jié)構(gòu)分析、運(yùn)動(dòng)關(guān)系以及相關(guān)傳感器等，分析其相關(guān)的機(jī)械結(jié)構(gòu)、電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)模塊和傳感反饋環(huán)節(jié)等；3、根據(jù)常用低壓電器原理，分析系統(tǒng)各運(yùn)動(dòng)控制電氣元件的應(yīng)用原理，分析數(shù)控插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)過程實(shí)現(xiàn)的控制原理，并繪制相關(guān)的控制原理圖和系統(tǒng)連接圖。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備1、多軸運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)一套（含電控箱）2、PC機(jī)一臺(tái)3、GT-400-SG-PCI 卡一塊（插在 PC機(jī)內(nèi)部）四、實(shí)驗(yàn)原理該數(shù)控插補(bǔ)多軸運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)是依據(jù)開放式數(shù)控系統(tǒng)原理構(gòu)建的，其以通用計(jì)算機(jī)（PC）的硬件和軟件為基礎(chǔ)，采用模塊化、層次化的體系結(jié)構(gòu)，能通過各種形式向外

3、提供統(tǒng)一應(yīng)用程序接口的系統(tǒng)。開放式數(shù)控系統(tǒng)可分為 3類：（1）CNC 在 PC中；（2）PC作為前端，CNC作為后端；（3）單 PC，雙 CPU平臺(tái)。本實(shí)驗(yàn)采用第一類，把顧高公司的 GT-400-SG-PCI 多軸運(yùn)動(dòng)控制卡插入PC機(jī)的插槽中，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制，完成多軸運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的控制。其優(yōu)點(diǎn)如下：（1）成本低，采用標(biāo)準(zhǔn) PC機(jī)；（2）開放性好，用戶可自定義軟件；（3）界面比傳統(tǒng)的 CNC 友好。圖1為該系統(tǒng)的硬件構(gòu)成圖，運(yùn)動(dòng)平臺(tái)機(jī)械本體采用模塊化拼裝，主要由普通PC機(jī)、電控箱、運(yùn)動(dòng)控制卡、伺服（步進(jìn)）電機(jī)及相關(guān)軟件組成。其主體由兩個(gè)直線運(yùn)動(dòng)單元（GX系列）組成。每個(gè)GX系列直線運(yùn)動(dòng)單元主

4、要包括：工作臺(tái)面、滾珠絲桿、導(dǎo)軌、軸承座、基座等部分，其結(jié)構(gòu)見圖2。伺服型電控箱內(nèi)裝有交流伺服驅(qū)動(dòng)器，開關(guān)電源，斷路器，接觸器，運(yùn)動(dòng)控制器端子板，按鈕開關(guān)等。步進(jìn)型電控箱則裝有步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，開關(guān)電源，運(yùn)動(dòng)控制器端子板，船形開關(guān)等。圖1 數(shù)控插補(bǔ)多軸控制系統(tǒng)硬件構(gòu)成圖2 直線運(yùn)動(dòng)單元結(jié)構(gòu)圖五、實(shí)驗(yàn)步驟1、根據(jù)數(shù)控機(jī)床插補(bǔ)原理，分析該系統(tǒng)的工作過程和基本原理。2、確認(rèn)系統(tǒng)連線正確，打開PC機(jī)，閉合控制箱的空氣開關(guān)器，復(fù)位“急停按鈕”，按下面板上的綠色“啟動(dòng)按鈕”打開控制電路，此時(shí)控制電源指示燈(GREEN點(diǎn)亮。3、打開電腦，進(jìn)入軟件系統(tǒng)啟動(dòng)界面，并運(yùn)行軟件插補(bǔ)實(shí)例。4、分析系統(tǒng)的的機(jī)械結(jié)構(gòu)、電機(jī)

5、及其驅(qū)動(dòng)模塊和傳感反饋環(huán)節(jié)，建立該數(shù)控插補(bǔ)多軸控制系統(tǒng)的硬件連接關(guān)系圖。5、繪制該數(shù)控插補(bǔ)多軸控制系統(tǒng)的電源模塊電氣圖、系統(tǒng)啟停模塊控制控制圖、兩個(gè)運(yùn)動(dòng)方向的伺服控制原理圖以及系統(tǒng)限位保護(hù)電氣原理圖等。6、實(shí)驗(yàn)完畢，關(guān)閉電腦，按控制面板的紅色“停止按鈕”，按下“急停按鈕”，關(guān)閉空氣開關(guān)，此時(shí)控制電源指示燈滅，系統(tǒng)停止工作。六、注意事項(xiàng)1、在進(jìn)行系統(tǒng)連線、拆卸與安裝前，必須關(guān)閉系統(tǒng)所有電源。2、使用前請(qǐng)仔細(xì)檢查連線。3、使用系統(tǒng)平臺(tái)時(shí)，必須先確認(rèn)限位開關(guān)是有效的。4、出現(xiàn)失控時(shí)，應(yīng)立即按電控箱的急停按鈕（電源開關(guān)），并詳細(xì)檢查故障原因。七、課后作業(yè)1、簡(jiǎn)述數(shù)控插補(bǔ)的工作原理。2、分析系統(tǒng)的的機(jī)械結(jié)構(gòu)、電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)模塊和傳感反饋環(huán)節(jié)，建立該數(shù)控插