數(shù)控機(jī)床電氣系統(tǒng)

1、數(shù)控機(jī)床電氣系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床電氣系統(tǒng)概說概說數(shù)控機(jī)床概述數(shù)控機(jī)床概述數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生1952年麻省理工學(xué)院研制第一臺(tái)電子管元件數(shù)控機(jī)床1958年美國出現(xiàn)自動(dòng)換刀的加工中心（MC）1967年英國出現(xiàn)幾臺(tái)數(shù)控機(jī)床連接在一起的柔性加工制造系統(tǒng)（FMS）1970年用小型計(jì)算機(jī)數(shù)字控制的數(shù)控機(jī)床（CNC）1974年微處理器用于數(shù)控1980年后出現(xiàn)以加工中心為主體，配上工件自動(dòng)檢測和卸料的柔性制造單元（FMC），在此基礎(chǔ)上出現(xiàn)計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）數(shù)控技術(shù)發(fā)展趨勢數(shù)控技術(shù)發(fā)展趨勢1.高速高精加工技術(shù)及裝備 進(jìn)給速度60mmin；加速度2g；主軸轉(zhuǎn)速60000r/min 普通級(jí)數(shù)控機(jī)床達(dá)5m

2、，精密級(jí)15 5m或更高； 平均故障間隔時(shí)間6000h，伺服系統(tǒng)達(dá)30000h2.五軸聯(lián)動(dòng)加工和復(fù)合加工機(jī)床3.智能化、開放式、網(wǎng)絡(luò)化數(shù)控機(jī)床的基本特點(diǎn)數(shù)控機(jī)床的基本特點(diǎn)加工對(duì)象的改型適應(yīng)性強(qiáng)；加工精度高；生產(chǎn)效率高；自動(dòng)化程度高；良好經(jīng)濟(jì)效益；有利于生產(chǎn)管理現(xiàn)代化數(shù)控機(jī)床工作基本原理數(shù)控機(jī)床工作基本原理1.按照加工零件的信息編制程序，并輸入數(shù)控系統(tǒng)；2.數(shù)控系統(tǒng)處理運(yùn)算，按各坐標(biāo)軸分量送各軸驅(qū)動(dòng)；3.驅(qū)動(dòng)電路經(jīng)轉(zhuǎn)換、放大驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)，各軸運(yùn)動(dòng)；4.反饋控制使刀具、輔助裝置按程序規(guī)定順序、軌跡、參數(shù)工作數(shù)控機(jī)床分類數(shù)控機(jī)床分類1.按運(yùn)動(dòng)方式分：點(diǎn)位控制系統(tǒng)（只要求點(diǎn)與點(diǎn)位置，不嚴(yán)格軌跡）、點(diǎn)線

3、控制系統(tǒng)（還要點(diǎn)間運(yùn)動(dòng)軌跡和直線）、輪廓控制系統(tǒng)（對(duì)兩個(gè)以上坐標(biāo)同時(shí)嚴(yán)格控制，含速度和位移）2.按控制方式分：開環(huán)控制系統(tǒng)、半閉環(huán)控制系統(tǒng)、閉環(huán)控制系統(tǒng)3.按工藝用途分：數(shù)控鉆床、車床、銑床、鏜床、磨床；壓床、沖床、彎管機(jī)、電火花切割機(jī)、火焰切割機(jī)；加工中心是帶刀庫和自動(dòng)換刀裝置的數(shù)控機(jī)床，一臺(tái)機(jī)床上實(shí)現(xiàn)多種加工。典型數(shù)控系統(tǒng)典型數(shù)控系統(tǒng)1.西門子SINUMERIK系統(tǒng)2.福士通FANNC系統(tǒng)3.三菱公司MELDAS4.海得漢公司Heidenhain5.華中數(shù)控?cái)?shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)CNC機(jī)床輔助控制機(jī)構(gòu)主運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)給傳動(dòng)機(jī)構(gòu)操作面板PLC主軸伺服單元主

4、軸驅(qū)動(dòng)裝置計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置輸入/輸出裝置機(jī)床I/O電路和裝置進(jìn)給伺服單元進(jìn)給驅(qū)動(dòng)裝置測量裝置數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)組成數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)組成數(shù)控系統(tǒng)，電源模塊, 伺服驅(qū)動(dòng)器，伺服電機(jī)，伺服主軸驅(qū)動(dòng)器（或變頻器），伺服主軸電機(jī)（或 變頻主軸電機(jī)）, PLC 輸入輸出模塊, 強(qiáng)電柜的機(jī)床電器元器件，各種電動(dòng)機(jī)、電磁閥，機(jī)床操作面板等組成。數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)組成作用數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)組成作用 數(shù)據(jù)輸入裝置數(shù)據(jù)輸入裝置：將指令信息和各種應(yīng)用數(shù)據(jù)輸入數(shù)控系統(tǒng)的必要裝置。它可以CNC鍵盤(一般輸入操作)，數(shù)控系統(tǒng)配備的硬盤及存儲(chǔ)卡、個(gè)人計(jì)算機(jī)等等。數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)作用數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)作用 數(shù)控系

5、統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)：是數(shù)控機(jī)床的中樞，它將接到的全部功能指令進(jìn)行解碼、運(yùn)算，然后有序地發(fā)出各種需要的運(yùn)動(dòng)指令和各種機(jī)床功能的控制指令，直至運(yùn)動(dòng)和功能結(jié)束。根據(jù)輸入程序和數(shù)據(jù)，處理后輸出信號(hào)和指令控制機(jī)床個(gè)部分，按規(guī)定有序動(dòng)作。包括：經(jīng)插補(bǔ)運(yùn)輸決定的各坐標(biāo)軸的進(jìn)給速度、進(jìn)給方向和位移量指令；主運(yùn)動(dòng)部件的變速、換向和啟停信號(hào)；選擇和交換刀具指令信號(hào)；控制冷卻和潤滑液系統(tǒng)控制；工件和機(jī)床部件松開、夾緊，分度工作臺(tái)轉(zhuǎn)位等輔助信號(hào)。數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)作用數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)作用可編程邏輯控制器可編程邏輯控制器：是機(jī)床各項(xiàng)功能的邏輯控制中心。它將來自CNC的各種運(yùn)動(dòng)及功能指令進(jìn)行邏輯排序，使它們能夠準(zhǔn)確地、協(xié)調(diào)

6、有序地安全運(yùn)行；同時(shí)將來自機(jī)床的各種信息及工作狀態(tài)傳送給CNC，使CNC能及時(shí)準(zhǔn)確地發(fā)出進(jìn)一步的控制指令，如此實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)機(jī)床的控制。PLC多集成于數(shù)控系統(tǒng)中，這主要是指控制軟件的集成化，而PLC硬件則在規(guī)模較大的系統(tǒng)中往往采取分布式結(jié)構(gòu)。PLC與CNC的集成是采取軟件接口實(shí)現(xiàn)的，一般系統(tǒng)都是將二者間各種通信信息分別指定其固定的存放地址，由系統(tǒng)對(duì)所有地址的信息狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，根據(jù)各接口信號(hào)的現(xiàn)時(shí)狀態(tài)加以分析判斷，據(jù)此作出進(jìn)一步的控制命令，完成對(duì)運(yùn)動(dòng)或功能的控制。數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)作用數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)作用 主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)：接受來自CNC的驅(qū)動(dòng)指令，經(jīng)速度與轉(zhuǎn)矩(功率)調(diào)節(jié)輸出驅(qū)動(dòng)

7、信號(hào)驅(qū)動(dòng)主電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)接受速度反饋實(shí)施速度閉環(huán)控制。它還通過PLC將主軸的各種現(xiàn)實(shí)工作狀態(tài)通告CNC用以完成對(duì)主軸的各項(xiàng)功能控制。數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)作用數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)作用 進(jìn)給伺服系統(tǒng)進(jìn)給伺服系統(tǒng)：接受來自CNC對(duì)每個(gè)運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)軸分別提供的速度指令，經(jīng)速度與電流(轉(zhuǎn)矩)調(diào)節(jié)輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)機(jī)床坐標(biāo)軸運(yùn)動(dòng)，同時(shí)接受速度反饋信號(hào)實(shí)施速度閉環(huán)控制。它也通過PLC與CNC通信，通報(bào)現(xiàn)時(shí)工作狀態(tài)并接受CNC的控制。數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)作用數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)作用 機(jī)床電器部分機(jī)床電器部分：包括所有的電動(dòng)機(jī)、電磁閥、制動(dòng)器、各種開關(guān)等。它們是實(shí)現(xiàn)機(jī)床各種動(dòng)作的執(zhí)行者. 速度測量

8、速度測量：通常由集裝于主軸和進(jìn)給電動(dòng)機(jī)中的測速機(jī)來完成。它將電動(dòng)機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速匹配成電壓值送回伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)作為速度反饋信號(hào)，與指令速度電壓值相比較，從而實(shí)現(xiàn)速度的精確控制。數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)作用數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)作用 位置測量位置測量：現(xiàn)代機(jī)床多采用光柵尺和數(shù)字脈沖編碼器作為位置測量元件。它們對(duì)機(jī)床坐標(biāo)軸在運(yùn)行中的實(shí)際位置進(jìn)行直接或間接的測量，將測量值反饋到CNC并與指令位移相比較直至坐標(biāo)軸到達(dá)指令位置，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)位置的精確控制。數(shù)控機(jī)床數(shù)控機(jī)床驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)裝置數(shù)控機(jī)床驅(qū)動(dòng)裝置以加工指令為輸入量，以機(jī)床移動(dòng)部件為輸出量的控制系統(tǒng)。位置隨動(dòng)系統(tǒng)以加工指令脈沖為輸入量，以機(jī)床移動(dòng)部件的位置為輸出量

9、的控制系統(tǒng)。數(shù)控機(jī)床驅(qū)動(dòng)裝置就是位置隨動(dòng)系統(tǒng)，簡稱伺服系統(tǒng)。 伺服系統(tǒng)是一種能夠跟蹤輸入指令信號(hào)而動(dòng)作，從而獲得準(zhǔn)確位置、速度、力輸出的控制系統(tǒng)。典型的伺服系統(tǒng)是位置隨動(dòng)系統(tǒng)。伺服系統(tǒng)的組成和工作過程伺服系統(tǒng)的組成和工作過程位置控制模塊速度控制模塊SM來自CNC插補(bǔ)運(yùn)算的位置指令+位置反饋速度反饋+速度指令伺復(fù)電機(jī)位置檢測裝置伺復(fù)驅(qū)動(dòng)速度控制CNC位置控制進(jìn)給傳動(dòng)速度檢測裝置工作臺(tái)刀具伺服系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖組成通常由位置控制環(huán)和速度控制環(huán) 組成。圖中內(nèi)環(huán)是速度控制環(huán)，外環(huán)是位 置控制環(huán)。工作過程插補(bǔ)信號(hào)輸送到位置控制模 塊的位置比較電路，與位置檢測反饋來的 信號(hào)相比較后，位置比較電路輸出位置移 動(dòng)信

10、號(hào)，經(jīng)位置控制和速度控制單元輸出 到速度環(huán)，直到機(jī)床完成進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。位置控制環(huán)位置控制環(huán)1）組成由位置指令、位置檢測裝置、位置反饋比較環(huán)節(jié)、位置控制模塊、速度控制環(huán)、機(jī)械傳動(dòng)裝置組成。2）檢測裝置可采用旋轉(zhuǎn)變壓器、感應(yīng)同步器、脈沖編碼器、光柵、磁柵、激光測距等。3）位置控制環(huán)功能作用對(duì)機(jī)床位置坐標(biāo)軸進(jìn)行控制，而坐標(biāo)軸控制是要求最高的控制，不僅要嚴(yán)格控制每個(gè)軸的運(yùn)動(dòng)速度和位置精度，而且在多軸聯(lián)動(dòng)時(shí)還要求個(gè)移動(dòng)軸按插補(bǔ)要求協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)，保證復(fù)雜形狀的加工。速度控制環(huán)速度控制環(huán)1）組成由伺服電機(jī)、速度檢測裝置、速度反饋比較環(huán)節(jié)、速度控制模塊組成。速度控制模塊組成為速度控制系統(tǒng)的核心，2）速度檢測裝置通常采

11、用測速發(fā)電機(jī)、脈沖編碼器等。3）功能是伺服系統(tǒng)中最基本內(nèi)容，用來控制電機(jī)轉(zhuǎn)速。數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)按位置控制分類數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)按位置控制分類1）閉環(huán)控制：由于引入負(fù)反饋并利用偏差控制，即利用被控量的反饋信息，使整個(gè)控制過程成為閉合的，因此反饋控制也稱為閉環(huán)控制。特點(diǎn)：無論什么原因使被控量偏離期望值而出現(xiàn)偏差，必定產(chǎn)生一個(gè)相應(yīng)控制作用去減小或消除這個(gè)偏差，使被控量與期望值一致。具有抑制內(nèi)外擾動(dòng)對(duì)被控量產(chǎn)生影響的能力，具有較高的控制精度。2）半閉環(huán)控制：閉環(huán)控制的反饋是將被控量直接測量得到的，若將被控量通過間接測量得到，并反饋到輸入端進(jìn)行比較，其偏差用于控制的方式。特點(diǎn)：屬反饋控制范疇，控制精度低于

12、閉環(huán)控制，用于被控量測量時(shí)結(jié)構(gòu)受限制的場合。結(jié)構(gòu)相對(duì)閉環(huán)控制 位置檢測控制系統(tǒng)3）開環(huán)控制：指控制裝置與倍控對(duì)象之間只有順向作用而沒有反向聯(lián)系的控制過程。特點(diǎn)：系統(tǒng)的輸出量不會(huì)對(duì)系統(tǒng)的控制產(chǎn)生影響，是按給定量進(jìn)行控制的，即控制作用是輸入量產(chǎn)生的，給定一個(gè)輸入量就會(huì)有一個(gè)輸出量相對(duì)應(yīng)，控制精度取決于所用的元件和校準(zhǔn)的精度。自動(dòng)修正偏差的能力，抗擾動(dòng)性差。但結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)整方便，成本低在精度要求不高或擾動(dòng)影響小的情況下有實(shí)用價(jià)值。4）尺寸及形狀檢測元件用于閉環(huán)，回轉(zhuǎn)測量常用于半閉環(huán)。按伺服電機(jī)類型分類按伺服電機(jī)類型分類1）步進(jìn)伺服系統(tǒng)屬典型的開環(huán)伺服系統(tǒng)，由步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)組成。特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、

13、使用維修方便、成本低、控制簡單等；應(yīng)用：在小型數(shù)控機(jī)床和速度、精度要求不高場合應(yīng)用廣泛2）直流伺服系統(tǒng)由直流伺服電機(jī)、調(diào)速系統(tǒng)、檢測反饋、機(jī)械傳動(dòng)等部分組成。常用的直流伺服電機(jī)有小慣量伺服電機(jī)和永磁伺服電機(jī)（大慣量寬調(diào)速）兩類。3）交流伺服系統(tǒng)分為交流同步型伺服電機(jī)和交流異步型伺服電機(jī)，后者一般用于主軸交流伺服系統(tǒng)，交流同步型伺服電機(jī)一般用于進(jìn)給伺服電機(jī)。交流伺服電機(jī)沒有直流伺服電機(jī)缺點(diǎn)，且有較大的輸出功率、更高的電壓和轉(zhuǎn)速，基本取代了直流伺服系統(tǒng)。按反饋比較控制方式分類按反饋比較控制方式分類 由于采用位置檢測元件不同，反饋信號(hào)不同，分類為：1）脈沖數(shù)字比較系統(tǒng)（數(shù)字伺服系統(tǒng)）如果插補(bǔ)器輸出的

14、指令信號(hào)是數(shù)字脈沖，選擇磁柵、光柵、光電編碼器作為機(jī)床移動(dòng)部件位移的檢測裝置，位置反饋信號(hào)也是數(shù)字脈沖信號(hào)，給定量和反饋量就是直接的脈沖比較，該系統(tǒng)就成為脈沖比較伺服系統(tǒng)（數(shù)字伺服系統(tǒng)）。2）相位比較系統(tǒng)高精度數(shù)控伺服系統(tǒng)中，相位與輻值的檢測元件常用旋轉(zhuǎn)變壓器、感應(yīng)同步器、光柵、磁柵等，這些測量元件及檢測電路都可輸出相位比較信號(hào)或輻值比較信號(hào)。3）輻值比較伺服系統(tǒng)位置元件采用輻值工作狀態(tài)，輸出輻值大小與機(jī)械位移成正比的模擬信號(hào)，將此信號(hào)作為位置反饋信號(hào)與指令信號(hào)比較，實(shí)現(xiàn)位置和速度控制構(gòu)成的閉環(huán)系統(tǒng)。 按驅(qū)動(dòng)對(duì)象分類按驅(qū)動(dòng)對(duì)象分類1）進(jìn)給伺服系統(tǒng)以機(jī)床移動(dòng)部件的位置和速度為控制量，接受來自插補(bǔ)

15、裝置或插補(bǔ)軟件生成的進(jìn)給脈沖指令，經(jīng)過一定的信號(hào)變換及電壓、功率放大、檢測反饋，最終實(shí)現(xiàn)機(jī)床工作臺(tái)相對(duì)于刀具運(yùn)動(dòng)的控制系統(tǒng)。進(jìn)給伺服系統(tǒng)由控制系統(tǒng)和機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)（減速齒輪、滾珠絲桿、機(jī)械導(dǎo)軌、工作臺(tái)拖板等）組成，有開環(huán)和閉環(huán)兩類，開環(huán)系統(tǒng)只能由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，閉環(huán)系統(tǒng)分為直流電機(jī)和交流電機(jī)兩種驅(qū)動(dòng)方式。2）主軸伺服系統(tǒng)主軸的速度控制方式與進(jìn)給系統(tǒng)基本相同，采用交流或直流調(diào)速，重點(diǎn)是轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩參數(shù)。主軸伺服系統(tǒng)可由數(shù)控裝置直接控制，也可由數(shù)控裝置通過可編程控制器控制。對(duì)進(jìn)給伺服系統(tǒng)的基本要求對(duì)進(jìn)給伺服系統(tǒng)的基本要求1、高精度、高精度 數(shù)控機(jī)床的高精度、高效率很大程度取決于進(jìn)給系統(tǒng)的性能。伺服系統(tǒng)的

16、精度主要指定位精度（一般機(jī)床15m，高精度數(shù)控為0.1m）；檢測元件的分辨率是決定系統(tǒng)分辨率和脈沖當(dāng)量的關(guān)鍵元件（一般數(shù)控機(jī)床分辨率為1m，高精度達(dá)0.1m）2、穩(wěn)定性、穩(wěn)定性 系統(tǒng)在新的輸入指令信號(hào)作用下，系統(tǒng)能夠達(dá)到新的穩(wěn)定狀態(tài)，當(dāng)新的輸入指令消失后，系統(tǒng)能夠恢復(fù)到原來的穩(wěn)定狀態(tài)下運(yùn)行。系統(tǒng)要有較強(qiáng)的抗干擾能力。穩(wěn)定性將直接影響系統(tǒng)的加工精度和表面粗糙度。3、快速響應(yīng)無超調(diào)、快速響應(yīng)無超調(diào) 反映系統(tǒng)的跟蹤精度，會(huì)影響加工準(zhǔn)確度和表面粗糙度。由于伺服系統(tǒng)頻繁啟動(dòng)、制動(dòng)、加速、減速、等動(dòng)態(tài)過程，要求在200ms甚至幾十毫秒內(nèi)完成。4、調(diào)速范圍、調(diào)速范圍 指電機(jī)提供的最高轉(zhuǎn)速和最低轉(zhuǎn)速之比。為保

17、證 最佳切削參數(shù)和條件，要求伺服系統(tǒng)轉(zhuǎn)速在較大 范圍內(nèi)有良好溫度性。一般數(shù)控機(jī)床進(jìn)給速度 024m/min時(shí)，要求運(yùn)行均勻、平穩(wěn)、無爬 行、速降小；進(jìn)給速度在1mm/min時(shí)，具有一定 的瞬時(shí)速度；當(dāng)進(jìn)給速度等于0時(shí)，要求電機(jī)有 電磁轉(zhuǎn)矩以維持定位精度，即使電機(jī)處于伺服鎖 定狀態(tài)。5、不受負(fù)載影響、不受負(fù)載影響 電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量是定植，但負(fù)載慣量是變化， 加工過程中變化很大，要求伺服系統(tǒng)在負(fù)載變 量和轉(zhuǎn)矩干擾等使電機(jī)負(fù)載變化時(shí)不影響伺服 系統(tǒng)工作。對(duì)主軸伺服系統(tǒng)拖動(dòng)要求對(duì)主軸伺服系統(tǒng)拖動(dòng)要求 主軸控制涉及數(shù)控機(jī)床的G、S、M、T控制功能，故要求： 1）調(diào)速范圍足夠大為適應(yīng)各種刀具、工序、材料的加

18、工要求，主軸調(diào)速范圍要寬。數(shù)控機(jī)床主軸變速是按指令自動(dòng)無級(jí)調(diào)速的，一般要求1：（ 1001000）恒轉(zhuǎn)速調(diào)速范圍、1：10的恒功率調(diào)速。主軸驅(qū)動(dòng)方式一般有主軸帶齒輪換擋，可以降低主軸轉(zhuǎn)速，增大傳動(dòng)比；二是主軸電動(dòng)機(jī)通過同步齒形帶驅(qū)動(dòng)主軸，具有恒功率寬的特點(diǎn)。2）主軸輸出功率大在整個(gè)速度范圍內(nèi)均能提供切削所需功率，達(dá)到主軸電機(jī)最大功率最為理想，即恒功率范圍寬。由于電機(jī)和驅(qū)動(dòng)的限制，低速段均為恒轉(zhuǎn)矩輸出，常采用分段無級(jí)變速方法，即在低速段采用機(jī)械減速裝置，以提高輸出轉(zhuǎn)矩。對(duì)主軸驅(qū)動(dòng)的控制要求對(duì)主軸驅(qū)動(dòng)的控制要求1）主軸速度調(diào)節(jié)是最重要的控制要求，分為有級(jí)、無級(jí)和分段無級(jí)調(diào)速三種形式。前者為經(jīng)濟(jì)型數(shù)

19、控機(jī)車。2）主軸定向準(zhǔn)?？刂茷闈M足加工中心自動(dòng)換刀（ATC），主軸必須高精度準(zhǔn)?？刂?，主軸必須能停在固定的徑向位置。3）主軸旋轉(zhuǎn)與坐標(biāo)軸進(jìn)給的同步控制在螺紋加工時(shí)，主軸旋轉(zhuǎn)必須與坐標(biāo)軸進(jìn)給量保持一定的關(guān)系?？刹捎霉怆娋幋a器作為主軸脈沖發(fā)生器，通過CPU對(duì)節(jié)距的計(jì)算，控制坐標(biāo)軸進(jìn)給伺服系統(tǒng)，使進(jìn)給量與主軸轉(zhuǎn)速保持同步。4）恒速線切割控制為保證加工面的粗糙度，要求工件與刀尖的接觸點(diǎn)的線速度為恒值，為此，隨刀具徑向進(jìn)給直徑減小，應(yīng)不斷提高主軸轉(zhuǎn)速。5）加減速功能要求在正、反轉(zhuǎn)時(shí)具備自動(dòng)加減速功能，且時(shí)間盡可能短。PLC和和NC的關(guān)系的關(guān)系NCNC：實(shí)現(xiàn)刀具相對(duì)于工件各坐標(biāo)軸幾何運(yùn)動(dòng)規(guī)律的數(shù)字控制（即

20、是實(shí)現(xiàn)機(jī)床運(yùn)動(dòng)軌跡的控制、實(shí)現(xiàn)零件的輪廓控制）。這一部分工作由數(shù)控系統(tǒng)中NC部分來完成。PLC:PLC:實(shí)現(xiàn)機(jī)床外圍、輔助電氣設(shè)備的控制(包括冷卻系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、操作面板、換刀系統(tǒng)等等）是由PLC來完成的。PLC用于數(shù)控機(jī)床通常稱之為可編程序機(jī)床控制器可編程序機(jī)床控制器；稱之為PMC（programmable machine tool controller）PLC在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用1、PLC在數(shù)控機(jī)床中的兩種應(yīng)用形式： 內(nèi)裝式（集成式，NC和PLC集合在一起，整體設(shè)計(jì)、信息交換速度快、系統(tǒng)可靠，高檔機(jī)床用） 獨(dú)立式（外裝式，獨(dú)立于NC，是能夠獨(dú)立完成功能的PLC。方便擴(kuò)展、選

21、擇余地大，方便對(duì)控制規(guī)模調(diào)整） 2.PLC和外部信息交換：和機(jī)床側(cè)開關(guān)量信號(hào)通過I/O單元輸入PLC或輸出到機(jī)床；CNC廠家設(shè)計(jì)CNC信息直接送入PLC相關(guān)寄存器，如M、S、T功能，不可更改；PLC 送CNC的信號(hào)地址與含義由CNC廠家確定。PLC在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用3.PLC在數(shù)控機(jī)床中的工作流程： 輸入采樣、程序執(zhí)行、輸出刷新等4.PLC在數(shù)控機(jī)床中的功能操作面板的控制機(jī)床面板信號(hào)直接進(jìn)入PLC，系統(tǒng)面板控制信號(hào)先經(jīng)NC，NC再送PLC；機(jī)床外部開關(guān)輸入信號(hào)機(jī)床側(cè)的邏輯信號(hào)送入運(yùn)算（行程、接近、模擬選擇開關(guān)等）輸出信號(hào)控制經(jīng)繼電器、接觸器、電磁閥等輸出控制功能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)送來的

22、T指令給PLC ，進(jìn)行換刀M功能系統(tǒng)送M指令PLC，控制主軸正反轉(zhuǎn)和停止PLC和外圍電路的關(guān)系和外圍電路的關(guān)系PLC對(duì)外圍電路的控制：PLC接收CNC控制信號(hào)及外電路反饋信號(hào)，經(jīng)過邏輯運(yùn)算、處理，其結(jié)果通過輸出口（或模塊）輸出，有的信號(hào)通過中間繼電器控制接觸器然后控制具體的執(zhí)行機(jī)關(guān)動(dòng)作。也有直接控制外部設(shè)施的。PLC接收外邊反饋信號(hào)，以監(jiān)控設(shè)備設(shè)施的狀態(tài)。溫度傳感器、震動(dòng)傳感器、行程開關(guān)、接近開關(guān)等，通過之間環(huán)節(jié)或直接進(jìn)入PLC。PLC對(duì)外部控制的關(guān)鍵點(diǎn)是外部的輸入信號(hào)和輸出到外部的控制命令，要與PLC 的內(nèi)部信號(hào)處理對(duì)應(yīng)，即地址分配準(zhǔn)確PLC和機(jī)床外圍電路的關(guān)系和機(jī)床外圍電路的關(guān)系1.外圍電路（強(qiáng)電回路）是不能夠直接和PLC相互連接的，所以外圍電路和PLC相互連接必須要通過中間的繼電器回路的轉(zhuǎn)換。2.進(jìn)入PLC的必須要轉(zhuǎn)換成弱電信號(hào)，用于控制外圍電路的，必須要把PLC輸出的弱電信號(hào)轉(zhuǎn)換成強(qiáng)電信號(hào)。系統(tǒng)面板信號(hào)NCPLC機(jī)床面板信號(hào)機(jī)床機(jī)床面板信號(hào)PLC機(jī)床系統(tǒng)面板的信號(hào)NC PLC 外圍輔助設(shè)備 PLCNC指令外部反饋直接控制外部設(shè)備小功率設(shè)備由繼電器、接觸器等組成的外圍電路輔助設(shè)備PLCPLC和外圍電路的關(guān)系和外圍電路的關(guān)系PLC和外部的信息交換和外部的信息交換1、機(jī)床側(cè)至PLC： 機(jī)床側(cè)的信號(hào)通過I/O單元接口輸入到PLC