2006數(shù)控班《數(shù)控系統(tǒng)故障診斷與維修》知識(shí)綱要

1、1、訃算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)簡(jiǎn)稱CNC系統(tǒng)，是一種配有接口電路和伺服驅(qū)動(dòng)裝置的專用汁算機(jī)控制系統(tǒng),通過(guò) 執(zhí)行存儲(chǔ)器內(nèi)的程序,實(shí)現(xiàn)部分或全部數(shù)揑功能。數(shù)控機(jī)床在CNC系統(tǒng)的控制下，自動(dòng)地按給定的零件加 工程序加工機(jī)械零件。2、CNC系統(tǒng)山輸入/輸出設(shè)備、計(jì)算機(jī)數(shù)字控制裝置（CC裝置）、可編程控制器（PLC）、主軸驅(qū)動(dòng)裝置 和進(jìn)給驅(qū)動(dòng)裝置等組成。3、CNC系統(tǒng)的核心是計(jì)算機(jī)數(shù)字控制裝置。它通過(guò)系統(tǒng)控制軟件與硬件的配合,合理地組織、管理數(shù) 控系統(tǒng)的輸入、數(shù)據(jù)處理、插補(bǔ)和輸出信息，控制執(zhí)行部件，使數(shù)控機(jī)床按照要求進(jìn)行自動(dòng)加工。4、CNC系統(tǒng)軟件的特點(diǎn)是：多任務(wù)性和實(shí)時(shí)性，所釆用的技術(shù)是并行處理技術(shù)和實(shí)時(shí)中斷調(diào)度

2、技術(shù)。5、CNC裝置的工作流程（輸入、譯碼、刀具補(bǔ)償、進(jìn)給速度處理、插補(bǔ)、位置控制、I/O處理、顯示、 診斷。）6、按被控對(duì)象運(yùn)動(dòng)軌跡分點(diǎn)位移控制系統(tǒng)、連續(xù)控制系統(tǒng)7、按伺服工作原理分開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)、半閉環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)8、數(shù)控技術(shù)是按被控對(duì)象要求的運(yùn)動(dòng)軌跡和運(yùn)動(dòng)速度,編制山數(shù)字代碼信息所構(gòu)成的控制程序，控制 被控制對(duì)象的運(yùn)動(dòng)軌跡和運(yùn)動(dòng)速度的一種技術(shù)。9、如果一種設(shè)備的控制過(guò)程是以數(shù)字形式來(lái)描繪的，其工作過(guò)程是可編程序的，并能在所編程序的控 制下自動(dòng)運(yùn)行，那么這種是被就稱為數(shù)控設(shè)備。換句話說(shuō)，采用了數(shù)控技術(shù)的控制系統(tǒng)是數(shù)控系統(tǒng)，采用 了數(shù)控系統(tǒng)的設(shè)備就稱之為數(shù)控設(shè)備。10、數(shù)控車床是一種

3、常見(jiàn)的金屬切削機(jī)床，它能完成對(duì)內(nèi)外圓拄面、圓錐面、圓弧面、端面和米制、 英制螺紋等的車削加工。12、數(shù)控機(jī)床的傳動(dòng)系統(tǒng)主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)、進(jìn)給傳動(dòng)和換刀裝置。13、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)是指機(jī)床上刀架實(shí)現(xiàn)縱向（Z向）和橫向（X向）運(yùn)動(dòng)的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。14、換刀裝置數(shù)控車床上使用的回轉(zhuǎn)刀架是一種簡(jiǎn)單的動(dòng)力換刀裝置，并按數(shù)控裝置的指令進(jìn)行選刀 換刀。15、數(shù)控車床工作過(guò)程大致有數(shù)控加工的準(zhǔn)備、車床的調(diào)整、程序調(diào)試、試切加工、正式加工、結(jié)束 檢測(cè)等過(guò)程。16、數(shù)控機(jī)床運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的動(dòng)作山伺服系統(tǒng)控制，伺服系統(tǒng)在數(shù)控機(jī)床中控制葩和各進(jìn)給坐標(biāo)軸的速 度和位置,起著保證刀具和零件相對(duì)運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確性和加工性能的重要作用o17、數(shù)控機(jī)床

4、的伺服系統(tǒng)屬于自動(dòng)控制系統(tǒng)的一種,亦稱隨動(dòng)系統(tǒng),它控制被控對(duì)象的轉(zhuǎn)角或位移, 使其能自動(dòng)、連續(xù)、精確地復(fù)現(xiàn)輸入指令的變化規(guī)律。18、根據(jù)被控對(duì)象的不同，伺服系統(tǒng)一般有三種控制方式，即位置、速度和力矩控制方式。19、數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)包括進(jìn)給伺服系統(tǒng)和主軸伺服系統(tǒng)。20、伺服系統(tǒng)按照位置控制方式分為開(kāi)環(huán)、閉環(huán)和半閉環(huán)伺服系統(tǒng)。21、按照調(diào)節(jié)器類型分為模擬型伺服系統(tǒng)、全數(shù)字伺服系統(tǒng)和混合伺服系統(tǒng)。22、模擬型伺服系統(tǒng)系統(tǒng)中各物理量，包括電動(dòng)機(jī)的電流、速度、輸出的位置信號(hào)、輸入都是模擬量, 中間調(diào)節(jié)器（控制器）也是模擬控制器。23、全數(shù)字伺服系統(tǒng)中各部分信號(hào)都是數(shù)字量，控制調(diào)節(jié)器用數(shù)字控制器實(shí)現(xiàn)。24

5、、混合伺服系統(tǒng)位置進(jìn)給常采用混合型伺服，速度控制調(diào)節(jié)器采取模擬控制方式，位置控制采用數(shù)字方式，這樣既提高了系統(tǒng)的響應(yīng)速度，乂可以發(fā)揮數(shù)字控制的優(yōu)勢(shì)。25、數(shù)控機(jī)床對(duì)伺服系統(tǒng)的基本要求高精度、調(diào)速范圉寬、響應(yīng)快、不受負(fù)載慣量影響動(dòng)機(jī)的工作原 理26、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路侮接受一個(gè)指令脈沖，就控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)固定的角度，該角度即對(duì) 應(yīng)于工作臺(tái)移動(dòng)的一個(gè)位移值，該位移稱為脈沖當(dāng)量。只要控制指令脈沖的數(shù)量，即可控制工作臺(tái)移動(dòng)的 位移，而指令脈沖的頻率對(duì)應(yīng)工作臺(tái)的移動(dòng)速度。(什么是脈沖當(dāng)量)27、拍：稱每一次通電狀態(tài)的換接為拍，每一拍轉(zhuǎn)子相應(yīng)旋轉(zhuǎn)一個(gè)步距角；把完成一個(gè)通電狀態(tài)循環(huán)360°所

6、需要換接的控制繞組相數(shù)或通電狀態(tài)次數(shù)稱作拍數(shù)，用N表示，則步距角(3-2)28、轉(zhuǎn)速：步進(jìn)電動(dòng)機(jī)即可作單步運(yùn)行(按控制指令轉(zhuǎn)過(guò)一定的角度)，乂可連續(xù)不斷的旋轉(zhuǎn)。當(dāng)外加 一個(gè)控制脈沖時(shí)，即每一拍，轉(zhuǎn)子將轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)步距角，這相當(dāng)于整個(gè)圓周角的二廠，也就是丄轉(zhuǎn)，如NZrNZr果控制脈沖的頻率為轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速為n = L (r /min)(33)29、半閉環(huán)控制系統(tǒng)位置檢測(cè)方式一般將位置檢測(cè)元件安裝在電動(dòng)機(jī)的軸上，用以精確控制電動(dòng)機(jī)的 轉(zhuǎn)動(dòng)角度，然后通過(guò)滾珠絲杠等傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，將電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的角度變化轉(zhuǎn)換成工作臺(tái)的直線位移。位置檢測(cè)元件不直接安裝在進(jìn)給坐標(biāo)的最終運(yùn)動(dòng)部件上而是中間經(jīng)過(guò)機(jī)械傳動(dòng)部件的位置轉(zhuǎn)換，稱為

7、間接測(cè)量。30、伺服驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)乂稱為執(zhí)行電動(dòng)機(jī)，它具有根據(jù)控制信號(hào)的要求而動(dòng)作的功能。山數(shù)控系統(tǒng)送出 的進(jìn)給脈沖指令經(jīng)變換和功率放大后，作為伺服電機(jī)的輸入量，控制它在指定方向上作一定速度的角位移 或直線位移(直線電機(jī))，從而驅(qū)動(dòng)機(jī)床的執(zhí)行部件實(shí)現(xiàn)給定的速度和方向上的位移。伺服驅(qū)動(dòng)電機(jī)的性 能在很大程度上影響進(jìn)給伺服系統(tǒng)的性能。31、位置檢測(cè)裝置是數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)的重要組成部。它的作用是檢測(cè)位移和速度，發(fā)送反饋信號(hào)。 半閉環(huán)控制系統(tǒng)的位置檢測(cè)元件一般采用編碼器。32、數(shù)控車床主軸運(yùn)動(dòng)的基本控制是主軸的正、反轉(zhuǎn)和停止、自動(dòng)(手動(dòng))換擋和無(wú)級(jí)調(diào)速。33、對(duì)主軸驅(qū)動(dòng)拖動(dòng)特性的要求：調(diào)速范圉足夠大、主軸

8、輸出功率大34、主軸的速度調(diào)節(jié)是主軸驅(qū)動(dòng)最重要的控制要求。35、主軸變速分為有級(jí)變速、無(wú)級(jí)變速和分段無(wú)級(jí)變速三種形式。36、主軸的常用變速方式只要有三種：一是釆用變速齒輪的傳動(dòng)方式；二是用變頻器對(duì)主軸電動(dòng)機(jī)進(jìn) 行變頻調(diào)速控制；三是采用交流主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速。37、對(duì)主軸除調(diào)速要求外，主軸電動(dòng)機(jī)還裝配有編碼器，以實(shí)現(xiàn)主軸位置檢測(cè)，在經(jīng)濟(jì)形數(shù)控機(jī)床和 機(jī)床數(shù)控改造中，也可在主軸上直接安裝外置式編碼器。38、主軸伺服系統(tǒng)控制：(2)、主軸旋轉(zhuǎn)與坐標(biāo)軸進(jìn)給的同步控制(4)、加減速功能(1)、主軸定向準(zhǔn)?？刂?3)、恒線速切削控制39、直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法有三種：改變電樞電壓、電樞回路串電阻、減弱

9、磁通調(diào)速。40、三相異步電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向與三相電流的相序一致，任意調(diào)換兩根電源進(jìn)線，則旋轉(zhuǎn)磁 場(chǎng)反轉(zhuǎn)，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)41、三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法：變頻調(diào)速（無(wú)級(jí)調(diào)速）、變極調(diào)速（有級(jí)調(diào)速），鼠籠式電機(jī)采用、 變轉(zhuǎn)差率調(diào)速（無(wú)級(jí)調(diào)速）42、主軸編碼器一般情況下不是用于位置反饋的。43、使用主軸編碼器上所或取的數(shù)據(jù)一般有兩個(gè)用途。其一是用于主軸速度顯示；其二是用于主軸與 伺服軸配合運(yùn)行的場(chǎng)合，如螺紋切削加工、線速度加工等。44、機(jī)床的主軸編碼器一般直接安裝在主軸上或安裝在主軸附近，用相應(yīng)的傳動(dòng)裝置與主軸相連，使 其能準(zhǔn)確地向數(shù)控系統(tǒng)輸送主軸的轉(zhuǎn)速、方向等信號(hào)。45、旋轉(zhuǎn)編碼器是一種旋轉(zhuǎn)式測(cè)量

10、裝置，通常安裝在被測(cè)軸上，隨被測(cè)軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)，可將被測(cè)軸的角 位移轉(zhuǎn)換成增量脈沖形式或絕對(duì)式的代碼形式。46、主軸編碼器一般有三個(gè)信號(hào)通道A+、B+和Z+。其中A+、B+兩通道為互差90。的脈沖信號(hào)，主要 反映主軸的轉(zhuǎn)速與方向。47、數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)兩通道單位時(shí)間的脈沖數(shù)來(lái)計(jì)算主軸的速度，根據(jù)A+通道與B+通道之間的相位差來(lái) 判斷主軸的旋轉(zhuǎn)方向，Z+為零脈沖信號(hào)，主軸每轉(zhuǎn)一圈Z+通道發(fā)出一個(gè)零脈沖，該通道主要給系統(tǒng)提供 相關(guān)的基準(zhǔn)信號(hào)。簡(jiǎn)答題1、什么是數(shù)控設(shè)備？2、什么是開(kāi)環(huán)、半閉環(huán)、閉環(huán)控制系統(tǒng)？各有何特點(diǎn)？3、數(shù)控機(jī)床的基本結(jié)構(gòu)有那些？其中電氣控制系統(tǒng)乂有哪些部件？數(shù)控機(jī)床的基本結(jié)構(gòu)主要由主軸箱

11、、卡盤(pán)、數(shù)控刀架、刀架滑板、尾座、底座、防護(hù)罩、液圧系 統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)、切削液系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)等組成。其中電氣控制系統(tǒng)乂由數(shù)控裝置、驅(qū)動(dòng)器、伺服電動(dòng) 機(jī)、斷路器、直流開(kāi)關(guān)電源、編碼器、變頻器、驅(qū)動(dòng)變壓器、繼電器、接觸器、熱繼電器、控制按鈕、行 程開(kāi)關(guān)、滅弧器等組成。4、簡(jiǎn)述數(shù)控機(jī)床的加工原理首先根據(jù)加工工件的圖樣要求確定工藝方案、工藝參數(shù)和工裝，用規(guī)定的格式編寫(xiě)程序單，或記錄在 程序載體上。再將程序通過(guò)輸入裝置輸入到數(shù)控裝置中。在數(shù)控系統(tǒng)控制軟件的支持下，將輸入的程序經(jīng)過(guò)運(yùn)算處理后，發(fā)出相應(yīng)的指令信號(hào)。最后伺服系統(tǒng)根據(jù)數(shù)控裝置的信號(hào)，通過(guò)執(zhí)行機(jī)構(gòu)經(jīng)傳動(dòng)部件，驅(qū)動(dòng)車床各運(yùn)動(dòng)部件，使車床按規(guī)定 的

12、軌跡運(yùn)動(dòng)，從而進(jìn)行工件的切削加工，直至制造出符合圖樣要求的零件。5、步進(jìn)進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的特點(diǎn)1）、在工作頻率范圍內(nèi)，每輸入一個(gè)電流脈沖，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)就轉(zhuǎn)過(guò)一定角度（步距角），而沒(méi)有 電流脈沖輸入時(shí)，轉(zhuǎn)子能穩(wěn)定地停止在原來(lái)位置。2）、控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的脈沖數(shù)量可以控制它的轉(zhuǎn)角大小，經(jīng)滾珠絲杠螺母副轉(zhuǎn)換為工作臺(tái)的位移量。3）、控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的脈沖頻率可以控制其轉(zhuǎn)速高低，經(jīng)滾珠絲杠螺母副轉(zhuǎn)換，可以控制工作臺(tái) 移動(dòng)速度的大小。4）、改變步進(jìn)電動(dòng)機(jī)各繞組的通電順序可以改變步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)向，從而改變工作臺(tái)移動(dòng)方向。5）、當(dāng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)頻率或下降頻率大于實(shí)際使用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的突跳頻率時(shí)，為避免丟步和 堵轉(zhuǎn)，必須分

13、別進(jìn)行自動(dòng)加速和自動(dòng)減速控制。步進(jìn)進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的進(jìn)給速度u和脈沖肖量8的計(jì)算公式如下：5 = &力/360 （mm/脈沖）u = 60/ d （mm/min）6、步進(jìn)進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)與CNC之間的連接7、什么是三相單三拍通電方式？有何特點(diǎn)？單相輪流通電方式：每次切換前后只有一相繞組通電。如：三相單三拍AtBtCtA特點(diǎn)：在這種通電方式下，電動(dòng)機(jī)工作的穩(wěn)定性較差，容易失步。8、什么是三相雙三拍通電方式？有何特點(diǎn)？雙相輪流通電方式：每次有兩相繞組通電，通電狀態(tài)切換時(shí)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)平穩(wěn)，且輸出力矩較大, 這種通電方式定位精度高而且不易失步。如：三相雙三拍：ABtBCtCAtAB9、什么是三相六拍通電方式？單雙相輪流通電方式：上述兩種通電方式的組合。如：三相六拍：AtABtBtBCtCtCAtA經(jīng)過(guò)六拍完成一個(gè)循環(huán)。步距角為三相單三拍或三相雙三拍的一半10、交流伺服系統(tǒng)與CNC之間的連接11、變頻主軸控制系統(tǒng)與CNC之間的連接12、使用變頻器對(duì)電動(dòng)機(jī)可以實(shí)現(xiàn)那些控制?13、簡(jiǎn)述分段無(wú)級(jí)變速的實(shí)現(xiàn)方法？14、了解主軸驅(qū)動(dòng)裝置的開(kāi)關(guān)量控制信號(hào)。15、簡(jiǎn)述四方回轉(zhuǎn)刀架工作原理當(dāng)數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出換刀信號(hào)時(shí)，刀架電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，帶動(dòng)刀架體上升并轉(zhuǎn)動(dòng)，每轉(zhuǎn)過(guò)90°跨越一個(gè)