數(shù)控雕刻控制系統(tǒng)的原理

1、雕刻機(jī)的數(shù)控系統(tǒng)是一種軌跡控制系統(tǒng)。從本質(zhì)上講，是以各運(yùn)動軸的位移量為控制對象，使各運(yùn)動軸協(xié)調(diào)運(yùn)動的自動控制系統(tǒng)其基本工作過程為：首先通過雕刻軟件將待加工的圖形數(shù)字化，并生成加工路徑信息，通過某種數(shù)據(jù)傳輸方式將加工路徑信息傳輸給控制系統(tǒng)然后控制系統(tǒng)根據(jù)加工路徑信息進(jìn)行相應(yīng)的運(yùn)算及處理，生成控制命令并發(fā)送給各運(yùn)動軸，使X、Y、Z三坐標(biāo)軸、雕刻機(jī)主軸以及輔助動作協(xié)調(diào)運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)刀具與被加工工件的相對運(yùn)動，自動完成加工。由此即可雕刻出在雕刻軟件中設(shè)計(jì)的平面、文字或立體圖形，實(shí)現(xiàn)了自動化的雕刻加工。專注于運(yùn)動控制十六年SINCE-2002余為世硬件是系統(tǒng)運(yùn)行的基礎(chǔ)，是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)控制功能的必要載體，控制系統(tǒng)

2、的優(yōu)劣直接影響雕刻機(jī)的加工性能、工件的加工精度等諸多方面?？刂葡到y(tǒng)的硬件主要由主控制模塊、進(jìn)給驅(qū)動系統(tǒng)模塊、主軸驅(qū)動模塊、雕刻機(jī)電源模塊以及輔助模塊五大模塊構(gòu)成。01主控制模塊主控制模塊是控制系統(tǒng)的核心部分，雕刻加工代碼的分析處理、整個雕刻機(jī)系統(tǒng)的控制管理都由該模塊完成。因此，主控模塊的處理速度直接決定著整個雕刻機(jī)控制系統(tǒng)的運(yùn)行速度。主控制模塊主要有：以高性能通用CPU組成的工控板構(gòu)成主控制模塊、以高速運(yùn)動控制芯片構(gòu)成主控制模塊、以APM處理器高性能單片機(jī)構(gòu)成主控制模塊、以PC+高速運(yùn)動控制卡構(gòu)成主控制模塊以及以PC+模擬數(shù)控軟件構(gòu)成主控制模塊。02進(jìn)給驅(qū)動系統(tǒng)模塊目前雕刻機(jī)進(jìn)給系統(tǒng)主要有步進(jìn)

3、電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)和交流伺服電機(jī)系統(tǒng)兩種方式。步進(jìn)電機(jī)是將脈沖信號轉(zhuǎn)換為角位移的執(zhí)行元件，電機(jī)繞組每接收到一個脈沖，轉(zhuǎn)子就會轉(zhuǎn)過一個相應(yīng)步距角，通過對脈沖數(shù)和脈沖頻率的控制即可實(shí)現(xiàn)對步進(jìn)電機(jī)的控制。由于步進(jìn)電機(jī)沒有累計(jì)誤差，且控制性能好，因此在數(shù)控系統(tǒng)中被廣泛應(yīng)用。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，交流伺服系統(tǒng)逐漸發(fā)展成熟并越來越多的應(yīng)用到數(shù)控系統(tǒng)中，它與步進(jìn)電機(jī)在控制方式上十分相似，但實(shí)用性能和應(yīng)用場合卻有較大的差異。03主軸驅(qū)動模塊主軸驅(qū)動模塊是數(shù)控機(jī)床的核心部件之一，其輸出性能對數(shù)控機(jī)床的整體水平影響較大。主軸驅(qū)動不同于一般工業(yè)驅(qū)動，不僅要求具有較高的轉(zhuǎn)速、精度以及動態(tài)剛度，還要求具有連續(xù)輸出高轉(zhuǎn)矩的能力以

4、及較寬的恒功率運(yùn)行范圍。目前，主要采用專用的主軸電機(jī)(電主軸)和采用直流電機(jī)帶動主軸機(jī)構(gòu)。電主軸電主軸是“高頻主軸”(HighFrequencySpindle)的簡稱，是內(nèi)裝式電機(jī)主軸單元。它把機(jī)床主傳動鏈的長度縮短為零，由于沒有中間傳動環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了機(jī)床的“零傳動”有時也稱作“直接傳動主軸”(DirectDriveSpindle)。它可以進(jìn)行恒功率或者恒扭矩的輸出，徑向精度在0.01-0.001mm,軸向精度在小于0.003mm。具有結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、慣性小、振動小、噪聲低、響應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn)，而且轉(zhuǎn)速高、功率大，便于機(jī)床設(shè)計(jì)，易于實(shí)現(xiàn)主軸定位，是高速主軸單元設(shè)計(jì)的一種理想結(jié)構(gòu)。缺點(diǎn)是必須配以與之配

5、套的變頻調(diào)速裝置，價格相對昂貴直流電機(jī)帶動主軸機(jī)構(gòu)直流電機(jī)帶動主軸機(jī)構(gòu)具有以下特點(diǎn)：調(diào)速范圍寬、特性呈線性、快速反應(yīng)、價格較低、技術(shù)成熟等特點(diǎn)。但和主軸電機(jī)相比，刀具的回轉(zhuǎn)精度和軸向竄動較差，且直流電機(jī)轉(zhuǎn)速和精度等性能比主軸電機(jī)低，傳動機(jī)構(gòu)復(fù)雜等缺點(diǎn)。04雕刻機(jī)電源模塊目前雕刻機(jī)電源主要有開關(guān)電源和線性電源兩種。開關(guān)電源在工作時，其調(diào)整管處于飽和和截至狀態(tài)，因而發(fā)熱量較小，轉(zhuǎn)換效率較高（75%以上）。但是開關(guān)電源輸出的直流上面會疊加較大的紋波，需要通過在輸出端并接穩(wěn)壓二極管來改善。另外由于開關(guān)管工作時會產(chǎn)生較大的尖峰脈沖干擾，需要通過在電路中串聯(lián)磁珠來改善。線性電源在工作時其調(diào)整管為放大狀態(tài)，

6、因而發(fā)熱量較大，轉(zhuǎn)換效率較低（35%左右），需要加散熱片，而且還需要體積較大的變壓器。但是其穩(wěn)定性較高，相較于開關(guān)電源沒有尖峰脈沖干擾，且它的波紋可以做得很?。?mv以下）。綜合比較，線性電源實(shí)現(xiàn)方案簡單，價格較低僅是開關(guān)電源價格白（25%左右），具有較高的性價比。05輔助模塊雕刻機(jī)數(shù)控系統(tǒng)除了主控制模塊、進(jìn)給驅(qū)動系統(tǒng)模塊、主軸驅(qū)動模塊這些主要的部分之外，還有一些輔助的模塊，如接口板、傳感器等。接口板的主要作用是為主控制模塊和各執(zhí)行機(jī)構(gòu)提供連接的通道。傳感器是一種將被測量按照一定的精度轉(zhuǎn)換為與之對應(yīng)的、易于處理的測量裝置。深圳眾為興技術(shù)股份有限公司成立于2002年。作為中國的運(yùn)動控制解決方案提

7、供商，眾為興建立了運(yùn)動控制、電機(jī)驅(qū)動、數(shù)控應(yīng)用和工業(yè)機(jī)器人四大產(chǎn)品體系。公司產(chǎn)品廣泛應(yīng)用在工業(yè)機(jī)器人、印刷包裝、金屬加工、輕紡家店、電子裝備、特種機(jī)床等領(lǐng)域，成為運(yùn)動控制行業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域的代表性品牌。出師表兩漢：諸葛亮先帝創(chuàng)業(yè)未半而中道崩殂，今天下三分，益州疲弊，此誠危急存亡之秋也。然侍衛(wèi)之臣不懈于內(nèi)，忠志之士忘身于外者，蓋追先帝之殊遇，欲報(bào)之于陛下也。誠宜開張圣聽，以光先帝遺德，恢弘志士之氣，不宜妄自菲薄，引喻失義，以塞忠諫之路也。宮中府中，俱為一體；陟罰臧否，不宜異同。若有作奸犯科及為忠善者，宜付有司論其刑賞，以昭陛下平明之理；不宜偏私，使內(nèi)外異法也。侍中、侍郎郭攸之、費(fèi)祎、董允等，此皆良實(shí)，

8、志慮思純，是以先帝簡拔以遺陛下：愚以為宮中之事，事無大小，悉以咨之，然后施行，必能裨補(bǔ)闕漏，有所廣益。將軍向?qū)?，性行淑均，曉暢軍事，試用于昔日，先帝稱之日能”，是以眾議舉寵為督：愚以為營中之事，悉以咨之，必能使行陣和睦，優(yōu)劣得所。親賢臣，遠(yuǎn)小人，此先漢所以興隆也；親小人，遠(yuǎn)賢臣，此后漢所以傾頹也。先帝在時,每與臣論此事，未嘗不嘆息痛恨于桓、靈也。侍中、尚書、長史、參軍，此悉貞良死節(jié)之臣，愿陛下親之、信之，則漢室之隆，可計(jì)日而待也F。臣本布衣，躬耕于南陽，茍全性命于亂世，不求聞達(dá)于諸侯。先帝不以臣卑鄙，猥自枉屈，三顧臣于草廬之中，咨臣以當(dāng)世之事，由是感激，遂許先帝以驅(qū)馳。后值傾覆，受任于敗軍之際，奉命于危難之間，爾來二十有一年矣。先帝知臣謹(jǐn)慎，故臨崩寄臣以大事也。受命以來，夙夜憂嘆，恐托付不效，以傷先帝之明；故五月渡瀘，深入不毛。今南方已定，兵甲已足，當(dāng)獎率三軍，北定中原，庶竭弩鈍，攘除奸兇，興復(fù)漢室，還于舊都。此臣所以報(bào)先帝而