數(shù)控機(jī)床原理及應(yīng)用基礎(chǔ)課件

1、數(shù)控機(jī)床原理及應(yīng)用基礎(chǔ)國(guó)家數(shù)控系統(tǒng)工程技術(shù)研究中心武漢華中數(shù)控股份有限公司2022/8/71數(shù)字機(jī)床原理及應(yīng)用基礎(chǔ)提要： 數(shù)控機(jī)床概述 計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)2022/8/72數(shù)字機(jī)床原理及應(yīng)用基礎(chǔ)第一章數(shù)控機(jī)床概述2022/8/73數(shù)字機(jī)床原理及應(yīng)用基礎(chǔ)第一章 數(shù)控機(jī)床概述內(nèi)容提要： 本章主要介紹數(shù)控技術(shù)、數(shù)控機(jī)床的基本概念、體系結(jié)構(gòu)、工作原理及分類；數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用范圍。第一章 數(shù)控機(jī)床概述2022/8/74數(shù)字機(jī)床原理及應(yīng)用基礎(chǔ)數(shù)控技術(shù)是提高產(chǎn)品質(zhì)量、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率必不可少的技術(shù)手段。以數(shù)控技術(shù)為基礎(chǔ)的相關(guān)產(chǎn)業(yè)是關(guān)系到國(guó)家戰(zhàn)略地位和體現(xiàn)國(guó)家綜合國(guó)力水平的重要基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè)。數(shù)控技術(shù)技術(shù)水平高低已成為衡

2、量一個(gè)國(guó)家工業(yè)現(xiàn)代化水平的重要標(biāo)志。專家們預(yù)言: 二十一世紀(jì)機(jī)械制造業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)，其實(shí)質(zhì)是數(shù)控技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)。第一節(jié) 數(shù)控技術(shù)與數(shù)控機(jī)床第一章 數(shù)控機(jī)床概述2022/8/75數(shù)字機(jī)床原理及應(yīng)用基礎(chǔ)第一節(jié) 數(shù)控技術(shù)與數(shù)控機(jī)床一、數(shù)字控制與數(shù)控技術(shù)數(shù)字控制（Numerical Control NC）是一種借助數(shù)字、字符或其它符號(hào)對(duì)某一工作過(guò)程（如加工、測(cè)量、裝配等）進(jìn)行可編程控制的自動(dòng)化方法。數(shù)控技術(shù)（Numerical Control Technology）采用數(shù)字控制的方法對(duì)某一工作過(guò)程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的技術(shù)。主要用于：機(jī)床、自動(dòng)線、機(jī)器人、火炮、雷達(dá)跟蹤等自動(dòng)化設(shè)備第一章 數(shù)控機(jī)床概述2022/8/76

3、數(shù)字機(jī)床原理及應(yīng)用基礎(chǔ)第一節(jié) 數(shù)控技術(shù)與數(shù)控機(jī)床數(shù)控機(jī)床（Numerical Control Machine Tools） 是采用數(shù)字控制技術(shù)對(duì)機(jī)床的加工過(guò)程進(jìn)行自動(dòng)控制的一類機(jī)床。它數(shù)控技術(shù)典型應(yīng)用的例子。數(shù)控系統(tǒng)（Numerical Control System）實(shí)現(xiàn)數(shù)字控制的裝置。計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)（Computer Numerical Control CNC ）以計(jì)算機(jī)為的核心數(shù)控系統(tǒng)。第一章 數(shù)控機(jī)床概述2022/8/77數(shù)字機(jī)床原理及應(yīng)用基礎(chǔ)二、數(shù)控系統(tǒng)與數(shù)控機(jī)床的組成第一節(jié) 數(shù)控技術(shù)與數(shù)控機(jī)床第一章 數(shù)控機(jī)床概述2022/8/78數(shù)字機(jī)床原理及應(yīng)用基礎(chǔ)第一節(jié) 數(shù)控技術(shù)與數(shù)控機(jī)床 1.

4、 操作面板操作面板的是操作人員與機(jī)床數(shù)控裝置進(jìn)行信息交流的工具。組成：按鈕站、狀態(tài)燈、按鍵陣列（功能與計(jì)算機(jī)鍵盤一樣）和顯示器；。它是數(shù)控機(jī)床特有的部件。第一章 數(shù)控機(jī)床概述2022/8/79數(shù)字機(jī)床原理及應(yīng)用基礎(chǔ)第一節(jié) 數(shù)控技術(shù)與數(shù)控機(jī)床 2. 控制介質(zhì)與輸入輸出設(shè)備控制介質(zhì) 記錄零件加工程序的媒介輸入輸出設(shè)備 CNC系統(tǒng)與外部設(shè)備進(jìn)行交互裝置。交互的信息通常是零件加工程序。即將編制好的記錄在控制介質(zhì)上的零件加工程序輸入CNC系統(tǒng)或?qū)⒄{(diào)試好了的零件加工程序通過(guò)輸出設(shè)備存放或記錄在相應(yīng)的控制介質(zhì)上。第一章 數(shù)控機(jī)床概述2022/8/710數(shù)字機(jī)床原理及應(yīng)用基礎(chǔ)表1 控制介質(zhì)和輸入輸出設(shè)備表第一

5、節(jié) 數(shù)控技術(shù)與數(shù)控機(jī)床第一章 數(shù)控機(jī)床概述2022/8/711數(shù)字機(jī)床原理及應(yīng)用基礎(chǔ)3. 通訊 現(xiàn)代的數(shù)控系統(tǒng)除采用輸入輸出設(shè)備進(jìn)行信息交換外，一般都具有用通訊方式進(jìn)行信息交換的能力。它們是實(shí)現(xiàn)CAD/CAM的集成、FMS和CIMS的基本技術(shù)。采用的方式有：串行通訊（RS-232等串口）、自動(dòng)控制專用接口和規(guī)范（DNC，MAP等）網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（internet，LAN等）。第一節(jié) 數(shù)控技術(shù)與數(shù)控機(jī)床第一章 數(shù)控機(jī)床概述2022/8/712數(shù)字機(jī)床原理及應(yīng)用基礎(chǔ) 4. CNC裝置(CNC單元)CNC裝置是CNC系統(tǒng)的核心。組成：計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、位置控制板、PLC接口板，通訊接口板、特殊功能模塊以及相應(yīng)的

6、控制軟件。作用：根據(jù)輸入的零件加工程序進(jìn)行相應(yīng)的處理（如運(yùn)動(dòng)軌跡處理、機(jī)床輸入輸出處理等），然后輸出控制命令到相應(yīng)的執(zhí)行部件(伺服單元、驅(qū)動(dòng)裝置和PLC等)，所有這些工作是由CNC裝置內(nèi)硬件和軟件協(xié)調(diào)配合，合理組織，使整個(gè)系統(tǒng)有條不紊地進(jìn)行工作的。第一節(jié) 數(shù)控技術(shù)與數(shù)控機(jī)床第一章 數(shù)控機(jī)床概述2022/8/713數(shù)字機(jī)床原理及應(yīng)用基礎(chǔ)5. 伺服單元、驅(qū)動(dòng)裝置和測(cè)量裝置伺服單元和驅(qū)動(dòng)裝置主軸伺服驅(qū)動(dòng)裝置和主軸電機(jī)進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)裝置和進(jìn)給電機(jī)測(cè)量裝置 位置和速度測(cè)量裝置。以實(shí)現(xiàn)進(jìn)給伺服系統(tǒng)的閉環(huán)控制。作用 保證靈敏、準(zhǔn)確地跟蹤C(jī)NC裝置指令：進(jìn)給運(yùn)動(dòng)指令：實(shí)現(xiàn)零件加工的成形運(yùn)動(dòng)（速度和位置控制）。主

7、軸運(yùn)動(dòng)指令，實(shí)現(xiàn)零件加工的切削運(yùn)動(dòng)（速度控制）第一節(jié) 數(shù)控技術(shù)與數(shù)控機(jī)床第一章 數(shù)控機(jī)床概述2022/8/714數(shù)字機(jī)床原理及應(yīng)用基礎(chǔ)6. PLC (Programmable Logic Controller) 、機(jī)床I/O電路和裝置PLC：用于控制機(jī)床順序動(dòng)作，完成與邏輯運(yùn)算有關(guān)的開關(guān)量I/O控制，它由硬件和軟件組成；機(jī)床I/O電路和裝置：實(shí)現(xiàn)開關(guān)量I/O控制的執(zhí)行部件，即由繼電器、電磁閥、行程開關(guān)、接觸器等電器組成的邏輯電路；功能：接受CNC的M、S、T指令，對(duì)其進(jìn)行譯碼并轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)，控制輔助裝置完成機(jī)床相應(yīng)開關(guān)動(dòng)作接受操作面板和機(jī)床側(cè)的I/O信號(hào)，送給CNC裝置，經(jīng)其處理后，輸

8、出指令控制CNC系統(tǒng)的工作狀態(tài)和機(jī)床的動(dòng)作。第一節(jié) 數(shù)控技術(shù)與數(shù)控機(jī)床第一章 數(shù)控機(jī)床概述2022/8/715數(shù)字機(jī)床原理及應(yīng)用基礎(chǔ)7. 機(jī)床機(jī)床：數(shù)控機(jī)床的主體，是實(shí)現(xiàn)制造加工的執(zhí)行部件。組成：由主運(yùn)動(dòng)部件、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)部件（工作臺(tái)、拖板以及相應(yīng)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)）、支承件（立柱、床身等）以及特殊裝置（刀具自動(dòng)交換系統(tǒng) 工件自動(dòng)交換系統(tǒng)）和輔助裝置（如排屑裝置等）。第一節(jié) 數(shù)控技術(shù)與數(shù)控機(jī)床第一章 數(shù)控機(jī)床概述2022/8/716數(shù)字機(jī)床原理及應(yīng)用基礎(chǔ)第二節(jié) 數(shù)控機(jī)床的分類 數(shù)控機(jī)床的種類很多，從不同角度對(duì)其進(jìn)行考查，就有不同的分類方法，通常有以下幾種不同的分類方法：第一章 數(shù)控機(jī)床概述2022/8/7

9、17數(shù)字機(jī)床原理及應(yīng)用基礎(chǔ)第二節(jié) 數(shù)控機(jī)床的分類一、按工藝用途分類切削加工類：如數(shù)控銑床、數(shù)控車床、數(shù)控磨床、加工中心、數(shù)控齒輪加工機(jī)床、FMC等。成型加工類：數(shù)控折彎?rùn)C(jī)、數(shù)控彎管機(jī)等。特種加工類：數(shù)控線切割機(jī)、電火花加工機(jī)、激光加工機(jī)等。其它類型：數(shù)控裝配機(jī)、數(shù)控測(cè)量機(jī)、機(jī)器人等。第一章 數(shù)控機(jī)床概述2022/8/718數(shù)字機(jī)床原理及應(yīng)用基礎(chǔ)第二節(jié) 數(shù)控機(jī)床的分類 二、按控制功能分類 1.點(diǎn)位控制數(shù)控系統(tǒng)僅能實(shí)現(xiàn)刀具相對(duì)于工件從一點(diǎn)到另一點(diǎn)的精確定位運(yùn)動(dòng)；對(duì)軌跡不作控制要求；運(yùn)動(dòng)過(guò)程中不進(jìn)行任何加工。適用范圍：數(shù)控鉆床、數(shù)控鏜床、數(shù)控沖床和數(shù)控測(cè)量機(jī)。第一章 數(shù)控機(jī)床概述2022/8/719

10、數(shù)字機(jī)床原理及應(yīng)用基礎(chǔ)2. 輪廓控制數(shù)控系統(tǒng)具有控制幾個(gè)進(jìn)給軸同時(shí)諧調(diào)運(yùn)動(dòng)(坐標(biāo)聯(lián)動(dòng))，使工件相對(duì)于刀具按程序規(guī)定的軌跡和速度運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中進(jìn)行連續(xù)切削加工的數(shù)控系統(tǒng)。適用范圍：數(shù)控車床、數(shù)控銑床、加工中心等用于加工曲線和曲面零件的機(jī)床。現(xiàn)代的數(shù)控機(jī)床基本上都是裝備的這種數(shù)控系統(tǒng)。第二節(jié) 數(shù)控機(jī)床的分類第一章 數(shù)控機(jī)床概述2022/8/720數(shù)字機(jī)床原理及應(yīng)用基礎(chǔ) 三、按聯(lián)動(dòng)軸數(shù)分2軸聯(lián)動(dòng)（平面曲線）3軸聯(lián)動(dòng)（空間曲面，球頭刀）4軸聯(lián)動(dòng)（空間曲面）5軸聯(lián)動(dòng)及6軸聯(lián)動(dòng)（空間曲面，端銑刀） 。 聯(lián)動(dòng)軸數(shù)越多數(shù)控系統(tǒng)的控制算法就越復(fù)雜。第二節(jié) 數(shù)控機(jī)床的分類第一章 數(shù)控機(jī)床概述2022/8/72

11、1數(shù)字機(jī)床原理及應(yīng)用基礎(chǔ) 四、按進(jìn)給伺服系統(tǒng)的類型分類 按數(shù)控系統(tǒng)的進(jìn)給伺服子系統(tǒng)有無(wú)位置測(cè)量裝置可分為開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)和閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)，在閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)中根據(jù)位置測(cè)量裝置安裝的位置又可分為全閉環(huán)和半閉環(huán)兩種。第二節(jié) 數(shù)控機(jī)床的分類第一章 數(shù)控機(jī)床概述2022/8/722數(shù)字機(jī)床原理及應(yīng)用基礎(chǔ)電機(jī)機(jī)械執(zhí)行部件A相、B相C相、f、nCNC插補(bǔ)指令脈沖頻率f脈沖個(gè)數(shù)n換算脈沖環(huán)形分配變換功率放大 開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)沒(méi)有位置測(cè)量裝置，信號(hào)流是單向的（數(shù)控裝置 進(jìn)給系統(tǒng)），故系統(tǒng)穩(wěn)定性好。第二節(jié) 數(shù)控機(jī)床的分類第一章 數(shù)控機(jī)床概述2022/8/723數(shù)字機(jī)床原理及應(yīng)用基礎(chǔ)無(wú)位置反饋，精度相對(duì)閉環(huán)系統(tǒng)來(lái)講不高，其精度

12、主要取決于進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的性能和精度。一般以功率步進(jìn)電機(jī)作為伺服驅(qū)動(dòng)元件。這類系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作穩(wěn)定、維修簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，在精度和速度要求不高、驅(qū)動(dòng)力矩不大的場(chǎng)合得到廣泛應(yīng)用。一般用于經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床。第二節(jié) 數(shù)控機(jī)床的分類第一章 數(shù)控機(jī)床概述2022/8/724數(shù)字機(jī)床原理及應(yīng)用基礎(chǔ) 半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng) 半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)的位置采樣點(diǎn)如圖所示，是從驅(qū)動(dòng)裝置(常用伺服電機(jī))或絲杠引出，采樣旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行檢測(cè)，不是直接檢測(cè)運(yùn)動(dòng)部件的實(shí)際位置。位置控制調(diào)節(jié)器速度控制調(diào)節(jié)與驅(qū)動(dòng)檢測(cè)與反饋單元位置控制單元速度控制單元+-電機(jī)機(jī)械執(zhí)行部件CNC插補(bǔ)指令實(shí)際位置反饋實(shí)際速度反饋第二節(jié) 數(shù)控機(jī)床的

13、分類第一章 數(shù)控機(jī)床概述2022/8/725數(shù)字機(jī)床原理及應(yīng)用基礎(chǔ)半閉環(huán)環(huán)路內(nèi)不包括或只包括少量機(jī)械傳動(dòng)環(huán)節(jié)，因此可獲得穩(wěn)定的控制性能，其系統(tǒng)的穩(wěn)定性雖不如開環(huán)系統(tǒng)，但比閉環(huán)要好。由于絲杠的螺距誤差和齒輪間隙引起的運(yùn)動(dòng)誤差難以消除。因此，其精度較閉環(huán)差，較開環(huán)好。但可對(duì)這類誤差進(jìn)行補(bǔ)償，因而仍可獲得滿意的精度。半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、調(diào)試方便、精度也較高，因而在現(xiàn)代CNC機(jī)床中得到了廣泛應(yīng)用。第二節(jié) 數(shù)控機(jī)床的分類第一章 數(shù)控機(jī)床概述2022/8/726數(shù)字機(jī)床原理及應(yīng)用基礎(chǔ) 全閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng) 全閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)的位置采樣點(diǎn)如圖的虛線所示，直接對(duì)運(yùn)動(dòng)部件的實(shí)際位置進(jìn)行檢測(cè)。第二節(jié) 數(shù)控機(jī)床的分類位置

14、控制調(diào)節(jié)器速度控制調(diào)節(jié)與驅(qū)動(dòng)檢測(cè)與反饋單元位置控制單元速度控制單元+-電機(jī)機(jī)械執(zhí)行部件CNC插補(bǔ)指令實(shí)際位置反饋實(shí)際速度反饋第一章 數(shù)控機(jī)床概述2022/8/727數(shù)字機(jī)床原理及應(yīng)用基礎(chǔ)從理論上講，可以消除整個(gè)驅(qū)動(dòng)和傳動(dòng)環(huán)節(jié)的誤差、間隙和失動(dòng)量。具有很高的位置控制精度。 由于位置環(huán)內(nèi)的許多機(jī)械傳動(dòng)環(huán)節(jié)的摩擦特性、剛性和間隙都是非線性的，故很容易造成系統(tǒng)的不穩(wěn)定，使閉環(huán)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝和調(diào)試都相當(dāng)困難。該系統(tǒng)主要用于精度要求很高的鏜銑床、超精車床、超精磨床以及較大型的數(shù)控機(jī)床等。第二節(jié) 數(shù)控機(jī)床的分類第一章 數(shù)控機(jī)床概述2022/8/728數(shù)字機(jī)床原理及應(yīng)用基礎(chǔ)經(jīng)濟(jì)型：開環(huán)控制、單片機(jī)的CNC、

15、數(shù)碼管或單色小液晶顯示、內(nèi)存100KB、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)、聯(lián)動(dòng)軸數(shù)2軸-2軸半、機(jī)床快速6米/分；精度為0.01mm，系統(tǒng)的價(jià)格便宜。典型系統(tǒng)有：大方、西門子802S等；主要適用于車床等第二節(jié) 數(shù)控機(jī)床的分類第一章 數(shù)控機(jī)床概述2022/8/729數(shù)字機(jī)床原理及應(yīng)用基礎(chǔ)普及型：半閉環(huán)控制、832位CPU的CNC、9寸單色顯示器、無(wú)圖形彩色顯示、內(nèi)存約150KB、有DNC功能、模擬式直流有刷或直流無(wú)刷伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)、聯(lián)動(dòng)軸數(shù)3-4軸、機(jī)床快速：6-16米/分；定位精度為0.005-0.01mm。典型系統(tǒng)有：Fanuc 0、西門子810、802C系列、等、主要適用于價(jià)格較低的車、銑、加工中心第二節(jié) 數(shù)控

16、機(jī)床的分類第一章 數(shù)控機(jī)床概述2022/8/730數(shù)字機(jī)床原理及應(yīng)用基礎(chǔ)高檔型：全閉環(huán)控制、32-64位CPU的CNC、彩色或TFT液晶顯示器、圖形顯示、內(nèi)存150KB、有DNC和網(wǎng)絡(luò)功能、可擴(kuò)展數(shù)字仿形等功能；良好的用戶編程界面；數(shù)字式交流無(wú)刷伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)、聯(lián)動(dòng)軸數(shù)4軸以上、機(jī)床快速可16米/分；定位精度0.005。典型系統(tǒng)有：Fanuc 160i、西門子840系列、馬扎克640等、主要適用于高檔、高精度加工中心。第二節(jié) 數(shù)控機(jī)床的分類第一章 數(shù)控機(jī)床概述2022/8/731數(shù)字機(jī)床原理及應(yīng)用基礎(chǔ)第三節(jié) 數(shù)控加工原理一、數(shù)控加工與傳統(tǒng)加工的比較工藝分析數(shù)控加工程序工序卡傳統(tǒng)加工數(shù)控加工傳統(tǒng)加

17、工與數(shù)控加工的比較圖第一章 數(shù)控機(jī)床概述2022/8/732數(shù)字機(jī)床原理及應(yīng)用基礎(chǔ)二、數(shù)控加工中數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換過(guò)程第三節(jié) 數(shù)控加工原理數(shù)控加工中數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換過(guò)程譯 碼刀補(bǔ)處理插補(bǔ)處理PLC控制進(jìn)給伺服系統(tǒng)切削運(yùn)動(dòng)、機(jī)床I/O裝置成形運(yùn)動(dòng)加工程序第一章 數(shù)控機(jī)床概述2022/8/733數(shù)字機(jī)床原理及應(yīng)用基礎(chǔ) 1. 譯碼(解釋)主要功能 將文本格式（ASCII碼）表達(dá)的零件加工程序，以程序段為單位轉(zhuǎn)換成刀補(bǔ)處理程序所要求的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 描述一個(gè)程序段解釋后的數(shù)據(jù)信息：X、Y、Z等坐標(biāo)值；進(jìn)給速度F；主軸轉(zhuǎn)速S；G、M代碼；刀具號(hào)T；子程序處理和循環(huán)調(diào)用處理等數(shù)據(jù)或標(biāo)志的存放順序和格式。第三節(jié) 數(shù)控加工

18、原理第一章 數(shù)控機(jī)床概述2022/8/734數(shù)字機(jī)床原理及應(yīng)用基礎(chǔ) 2. 刀補(bǔ)處理(計(jì)算刀具中心軌跡)主要功能 將零件輪廓變成刀具中心的軌跡的功能用戶零件加工程序通常是按零件輪廓編制的，而數(shù)控機(jī)床在加工過(guò)程中控制的是刀具中心軌跡，刀補(bǔ)處理就是完成這種轉(zhuǎn)換的程序。第三節(jié) 數(shù)控加工原理第一章 數(shù)控機(jī)床概述2022/8/735數(shù)字機(jī)床原理及應(yīng)用基礎(chǔ) 3. 插補(bǔ)計(jì)算主要功能 它是實(shí)現(xiàn)零件加工軌跡控制的核心程序模塊以系統(tǒng)規(guī)定的插補(bǔ)周期t定時(shí)運(yùn)行，它將由各種線形（直線，園弧等）組成的零件輪廓，按程序給定的進(jìn)給速度F，實(shí)時(shí)計(jì)算出各個(gè)進(jìn)給軸在t內(nèi)位移指令（X1、Y1、），并送給進(jìn)給伺服系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)成形運(yùn)動(dòng)。 這

19、個(gè)過(guò)程將在下面進(jìn)一步敘述。第三節(jié) 數(shù)控加工原理第一章 數(shù)控機(jī)床概述2022/8/736數(shù)字機(jī)床原理及應(yīng)用基礎(chǔ) 4. PLC控制主要功能 實(shí)現(xiàn)機(jī)床動(dòng)作順序控制（邏輯控制）的核心程序。它以CNC內(nèi)部和機(jī)床各行程開關(guān)、傳感器、按鈕、繼電器等開關(guān)量信號(hào)狀態(tài)為條件，并按預(yù)先規(guī)定的邏輯順序?qū)χT如主軸的起停、換向，刀具的更換，工件的夾緊、松開，冷卻、潤(rùn)滑系統(tǒng)等的運(yùn)行等進(jìn)行的控制。第三節(jié) 數(shù)控加工原理第一章 數(shù)控機(jī)床概述2022/8/737數(shù)字機(jī)床原理及應(yīng)用基礎(chǔ) 1. 逼近處理 圖為欲加工的圓弧軌跡L，起點(diǎn)為P0，終點(diǎn)為Pe。CNC裝置首先對(duì)圓弧進(jìn)行逼近處理。三、數(shù)控加工軌跡控制原理第三節(jié) 數(shù)控加工原理XLY

20、LiXiYiT0P0Pe數(shù)控加工原理圖第一章 數(shù)控機(jī)床概述2022/8/738數(shù)字機(jī)床原理及應(yīng)用基礎(chǔ)系統(tǒng)按插補(bǔ)時(shí)間t和 進(jìn)給速度F的要求，將 L分割成若干短直線 L1，L2，Li， 這里： Li = Ft （i=1，2，） F：用戶給定的進(jìn)給速度 t：數(shù)控系統(tǒng)的插補(bǔ)周期第三節(jié) 數(shù)控加工原理XLYLiXiYiT0P0Pe數(shù)控加工原理圖第一章 數(shù)控機(jī)床概述2022/8/739數(shù)字機(jī)床原理及應(yīng)用基礎(chǔ)用直線Li逼近圓弧存在著逼近誤差，但只要足夠?。↙i足夠短），總能滿足零件的加工要求。當(dāng)F為常數(shù)時(shí)，而t對(duì)數(shù)控系統(tǒng)而言恒為常數(shù)，則Li的長(zhǎng)度也為常數(shù)L，只是其斜率與其在L上的位置有關(guān)。第三節(jié) 數(shù)控加工原理

21、XLYLiXiYiT0P0Pe數(shù)控加工原理圖第一章 數(shù)控機(jī)床概述2022/8/740數(shù)字機(jī)床原理及應(yīng)用基礎(chǔ) 2. 插補(bǔ)運(yùn)算將Li分解為X軸及Y軸移動(dòng)分量Xi和Yi（在ti時(shí)間內(nèi)），要求滿足： 且有：Fx = Xi / ti Fy = Yi / tiLi的斜率和F的分量Fx、Fy以及比值Fx /Fy都在不斷變化。第三節(jié) 數(shù)控加工原理XLYLiXiYiT0P0Pe數(shù)控加工原理圖第一章 數(shù)控機(jī)床概述2022/8/741數(shù)字機(jī)床原理及應(yīng)用基礎(chǔ) 3. 指令輸出將計(jì)算出ti在時(shí)間內(nèi)的和作為指令輸出給Y軸，以控制它們聯(lián)動(dòng)。即： Xi X 軸； Yi Y 軸只要能連續(xù)自動(dòng)地控制X，Y 兩個(gè)進(jìn)給軸在ti時(shí)間內(nèi)移

22、動(dòng)量，就可以實(shí)現(xiàn)曲線輪廓零件的加工。第三節(jié) 數(shù)控加工原理第一章 數(shù)控機(jī)床概述2022/8/742數(shù)字機(jī)床原理及應(yīng)用基礎(chǔ)第四節(jié) 數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用范圍數(shù)控機(jī)床的確具有普通機(jī)床所不具備的許多優(yōu)點(diǎn)。而且它的應(yīng)用范圍還在不斷擴(kuò)大，但是在目前還不能完全取代普通機(jī)床，也就是說(shuō)，它不能以最經(jīng)濟(jì)的方式來(lái)解決加工制造中所有問(wèn)題。為了更好地說(shuō)明這個(gè)問(wèn)題，有必要先初步了解一下采用數(shù)控機(jī)床加工的優(yōu)缺點(diǎn)。第一章 數(shù)控機(jī)床概述2022/8/743數(shù)字機(jī)床原理及應(yīng)用基礎(chǔ)一、數(shù)控加工的優(yōu)點(diǎn)自動(dòng)化程度高，可以減輕工人的體力勞動(dòng)強(qiáng)度 加工的零件一致性好，質(zhì)量穩(wěn)定 生產(chǎn)效率較高便于產(chǎn)品研制 便于實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)輔助制造 。第四節(jié) 數(shù)控機(jī)床的

23、應(yīng)用范圍第一章 數(shù)控機(jī)床概述2022/8/744數(shù)字機(jī)床原理及應(yīng)用基礎(chǔ)二、 數(shù)控加工的缺點(diǎn) 任何事物都是兩重性。數(shù)控加工雖有上述各種優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)在某些方面也存在不足之處：?jiǎn)挝患庸こ杀鞠鄬?duì)較高 。只適宜于多品種小批量或中批量生產(chǎn)（占機(jī)械加工總量70%80%）加工中的調(diào)整相對(duì)復(fù)雜 維修難度大第四節(jié) 數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用范圍第一章 數(shù)控機(jī)床概述2022/8/745數(shù)字機(jī)床原理及應(yīng)用基礎(chǔ) 三、數(shù)控加工的適應(yīng)性根據(jù)數(shù)控加工的優(yōu)缺點(diǎn)及國(guó)內(nèi)外大量應(yīng)用實(shí)踐，一般可按適應(yīng)程度將零件分為下列三類： 1. 最適應(yīng)類對(duì)于下述零件，首先應(yīng)考慮能不能把它們加工出來(lái)，即要著重考慮可能性問(wèn)題。只要有可能，可先不要過(guò)多地去考慮生產(chǎn)率與

24、經(jīng)濟(jì)上是否合理，都應(yīng)把對(duì)其進(jìn)行數(shù)控加工作為優(yōu)選方案。第四節(jié) 數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用范圍第一章 數(shù)控機(jī)床概述2022/8/746數(shù)字機(jī)床原理及應(yīng)用基礎(chǔ)形狀復(fù)雜：加工精度要求高，用通用機(jī)床無(wú)法加工或雖然能加工但很難保證產(chǎn)品質(zhì)量的零件；用數(shù)學(xué)模型描述的復(fù)雜曲線或曲面輪廓零件；具有難測(cè)量、難控制進(jìn)給、難控制尺寸的不開敞內(nèi)腔的殼體或盒型零件；必須在一次裝夾中合并完成銑、鏜、锪、鉸或攻絲等多工序的零件。 第四節(jié) 數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用范圍第一章 數(shù)控機(jī)床概述2022/8/747數(shù)字機(jī)床原理及應(yīng)用基礎(chǔ) 2. 較適應(yīng)類 這類零件在分析其可加工性以后，還要在提高生產(chǎn)率及經(jīng)濟(jì)效益方面作全面衡量，一般可把它們作為數(shù)控加工的主要選擇

25、對(duì)象。第四節(jié) 數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用范圍第一章 數(shù)控機(jī)床概述2022/8/748數(shù)字機(jī)床原理及應(yīng)用基礎(chǔ)在通用機(jī)床上加工時(shí)極易受人為因素（如情緒波動(dòng)、體力強(qiáng)弱、技術(shù)水平高低等）干擾，零件價(jià)值又高，一旦質(zhì)量失控便造成重大經(jīng)濟(jì)損失的零件；在通用機(jī)床上加工時(shí)必須制造復(fù)雜專用工裝的零件；需要多次更改設(shè)計(jì)后才能定型的零件；在通用機(jī)床上加工需要作長(zhǎng)時(shí)間調(diào)整的零件；用通用機(jī)床加工時(shí)，生產(chǎn)率很低或體力勞動(dòng)強(qiáng)度很大的零件。 第四節(jié) 數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用范圍第一章 數(shù)控機(jī)床概述2022/8/749數(shù)字機(jī)床原理及應(yīng)用基礎(chǔ) 3.不適應(yīng)類 下述一類零件采用數(shù)控加工后，在生產(chǎn)效率與經(jīng)濟(jì)性方面一般無(wú)明顯改善，還可能弄巧成拙或得不償失，故此

26、類零件一般不應(yīng)作為數(shù)控加工的選擇對(duì)象。 第四節(jié) 數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用范圍第一章 數(shù)控機(jī)床概述2022/8/750數(shù)字機(jī)床原理及應(yīng)用基礎(chǔ)生產(chǎn)批量大的零件（當(dāng)然不排除其中個(gè)別工序用數(shù)控機(jī)床加工）；裝夾困難或完全靠找正定位來(lái)保證加工精度的零件；加工余量很不穩(wěn)定，且數(shù)控機(jī)床上無(wú)在線檢測(cè)系統(tǒng)可自動(dòng)調(diào)整零件坐標(biāo)位置的；必須用特定的工藝裝備協(xié)調(diào)加工的零件。第四節(jié) 數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用范圍第一章 數(shù)控機(jī)床概述2022/8/751數(shù)字機(jī)床原理及應(yīng)用基礎(chǔ)由上述數(shù)控加工的適應(yīng)性，我們就可以根據(jù)：所擁有的數(shù)控機(jī)床來(lái)選擇加工對(duì)象，零件類型和精度來(lái)考慮哪些工序應(yīng)該安排數(shù)控加工從技術(shù)改造角度考慮，是否要投資添置數(shù)控機(jī)床。第四節(jié) 數(shù)控機(jī)

27、床的應(yīng)用范圍第一章 數(shù)控機(jī)床概述2022/8/752數(shù)字機(jī)床原理及應(yīng)用基礎(chǔ)謝謝大家2022/8/753數(shù)字機(jī)床原理及應(yīng)用基礎(chǔ)第二章計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng) CNC2022/8/754數(shù)字機(jī)床原理及應(yīng)用基礎(chǔ) 在第一章我們就知道了數(shù)控裝置是機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的核心，并對(duì)其在系統(tǒng)中的主要作用也有了一個(gè)概括性的了解，由于它在整個(gè)系統(tǒng)中的重要性，故在本章我們將對(duì)其進(jìn)行較詳細(xì)的討論。第一節(jié) 概 述第二章 計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)CNC2022/8/755數(shù)字機(jī)床原理及應(yīng)用基礎(chǔ)從自動(dòng)控制的角度來(lái)看，CNC系統(tǒng)是一種位置（軌跡）控制系統(tǒng)，其本質(zhì)上是以多執(zhí)行部件(各運(yùn)動(dòng)軸)的位移量為控制對(duì)象并使其協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)的自動(dòng)控制系統(tǒng)，是一種配有專用操

28、作系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。從外部特征來(lái)看，CNC系統(tǒng)是由硬件（通用硬件和專用硬件）和軟件（專用）兩大部分組成的。一、CNC裝置的組成第一節(jié) 概 述第二章 計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)CNC2022/8/756數(shù)字機(jī)床原理及應(yīng)用基礎(chǔ)1.CNC系統(tǒng)的硬件一般性結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)框圖下圖所示：即由計(jì)算機(jī)基本系統(tǒng)、設(shè)備支持層、設(shè)備層三部分組成。圖2-1 CNC的一般性硬件結(jié)構(gòu)第一節(jié) 概 述第二章 計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)CNC2022/8/757數(shù)字機(jī)床原理及應(yīng)用基礎(chǔ)2. CNC系統(tǒng)軟件的功能性結(jié)構(gòu)本質(zhì)特征 CNC系統(tǒng)軟件是具有實(shí)時(shí)性和多任務(wù)性的專用操作系統(tǒng)，功能特征 操作系統(tǒng)由CNC管理軟件和CNC控制軟件兩部分組成。它是CNC系統(tǒng)活

29、的靈魂。第一節(jié) 概 述第二章 計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)CNC2022/8/758數(shù)字機(jī)床原理及應(yīng)用基礎(chǔ)操作系統(tǒng)管理軟件控制軟件零件程序管理顯示處理人機(jī)交互交互位置控制輸入輸出管理插補(bǔ)運(yùn)算故障診斷處理速度處理機(jī)床輸入輸出編譯處理主軸控制刀具半徑補(bǔ)償.第一節(jié) 概 述第二章 計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)CNC2022/8/759數(shù)字機(jī)床原理及應(yīng)用基礎(chǔ)3. CNC硬件軟件的作用和相互關(guān)系 硬件是基礎(chǔ)，軟件是靈魂！CNC裝置的系統(tǒng)軟件在系統(tǒng)硬件的支持下，合理地組織、管理整個(gè)系統(tǒng)的各項(xiàng)工作，實(shí)現(xiàn)各種數(shù)控功能，使數(shù)控機(jī)床按照操作者要求，有條不紊地進(jìn)行加工。 CNC系統(tǒng)基本硬件和軟件構(gòu)成了CNC系統(tǒng)的系統(tǒng)平臺(tái)。第一節(jié) 概 述第二章

30、計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)CNC2022/8/760數(shù)字機(jī)床原理及應(yīng)用基礎(chǔ) CNC系統(tǒng)平臺(tái)硬件操作系統(tǒng)管理軟件應(yīng)用軟件控制軟件數(shù)控加工程序 接口被控設(shè)備 機(jī) 床 機(jī)器人 測(cè)量機(jī) .第一節(jié) 概 述第二章 計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)CNC2022/8/761數(shù)字機(jī)床原理及應(yīng)用基礎(chǔ)4. 系統(tǒng)平臺(tái)的功用：平臺(tái)提供CNC系統(tǒng)基本配置的必備功能；平臺(tái)提供根據(jù)用戶或市場(chǎng)要求進(jìn)行新型CNC設(shè)備的功能設(shè)計(jì)和開發(fā)的環(huán)境和工具。第一節(jié) 概 述第二章 計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)CNC2022/8/762數(shù)字機(jī)床原理及應(yīng)用基礎(chǔ)二、 CNC裝置的優(yōu)點(diǎn) 1. 具有靈活性和通用性CNC裝置的功能大多由軟件實(shí)現(xiàn)，且軟硬件采用模塊化的結(jié)構(gòu)，使系統(tǒng)功能的修改、擴(kuò)充變

31、得較為靈活。CNC裝置其基本配置部分是通用的，不同的數(shù)控機(jī)床僅配置相應(yīng)的特定的功能模塊，以實(shí)現(xiàn)特定的控制功能。第一節(jié) 概 述第二章 計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)CNC2022/8/763數(shù)字機(jī)床原理及應(yīng)用基礎(chǔ)2. 數(shù)控功能豐富插補(bǔ)功能：二次曲線插補(bǔ)、樣條插補(bǔ)、空間曲面插補(bǔ)補(bǔ)償功能：運(yùn)動(dòng)精度補(bǔ)償、隨機(jī)誤差補(bǔ)償、非線性誤差補(bǔ)償?shù)热藱C(jī)對(duì)話功能：加工的動(dòng)、靜態(tài)跟蹤顯示，高級(jí)人機(jī)對(duì)話窗口編程功能：G代碼、藍(lán)圖編程、部分自動(dòng)編程功能。第一節(jié) 概 述第二章 計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)CNC2022/8/764數(shù)字機(jī)床原理及應(yīng)用基礎(chǔ)3. 可靠性高CNC裝置采用集成度高的電子元件、芯片、采用VLSI本身就是可靠性的保證。許多功能由軟件實(shí)

32、現(xiàn)，使硬件的數(shù)量減少。豐富的故障診斷及保護(hù)功能(大多由軟件實(shí)現(xiàn))，從而可使系統(tǒng)的故障發(fā)生的頻率和發(fā)生故障后的修復(fù)時(shí)間降低。第一節(jié) 概 述第二章 計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)CNC2022/8/765數(shù)字機(jī)床原理及應(yīng)用基礎(chǔ)4. 使用維護(hù)方便操作使用方便：用戶只需根據(jù)菜單的提示，便可進(jìn)行正確操作。編程方便：具有多種編程的功能、程序自動(dòng)校驗(yàn)和模擬仿真功能。維護(hù)維修方便：部分日常維護(hù)工作自動(dòng)進(jìn)行(潤(rùn)滑，關(guān)鍵部件的定期檢查等)，數(shù)控機(jī)床的自診斷功能，可迅速實(shí)現(xiàn)故障準(zhǔn)確定位。第一節(jié) 概 述第二章 計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)CNC2022/8/766數(shù)字機(jī)床原理及應(yīng)用基礎(chǔ)第一節(jié) 概 述5. 易于實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化數(shù)控系統(tǒng)控制柜的體積?。?/p>

33、采用計(jì)算機(jī)，硬件數(shù)量減少；電子元件的集成度越來(lái)越高，硬件的不斷減?。?，使其與機(jī)床在物理上結(jié)合在一起成為可能，減少占地面積，方便操作。第二章 計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)CNC2022/8/767數(shù)字機(jī)床原理及應(yīng)用基礎(chǔ)三. CNC裝置的功能 CNC裝置的功能是指滿足用戶操作和機(jī)床控制要求的方法和手段。數(shù)控裝置的功能包括基本功能和選擇功能?；竟δ軘?shù)控系統(tǒng)基本配置的功能，即必備的功能；選擇功能用戶可根據(jù)實(shí)際要求選擇的功能。第一節(jié) 概 述第二章 計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)CNC2022/8/768數(shù)字機(jī)床原理及應(yīng)用基礎(chǔ)1. 控制功能 CNC能控制和能聯(lián)動(dòng)控制的進(jìn)給軸數(shù)。 CNC的進(jìn)給軸分類：移動(dòng)軸（X、Y、Z）和回轉(zhuǎn)軸（A、

34、B、C）；基本軸和附加軸（U、V、W）。聯(lián)動(dòng)控制軸數(shù)越多，CNC系統(tǒng)就越復(fù)雜，編 程也越困難。第一節(jié) 概 述第二章 計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)CNC2022/8/769數(shù)字機(jī)床原理及應(yīng)用基礎(chǔ)2. 準(zhǔn)備功能（G功能） 指令機(jī)床動(dòng)作方式的功能。 第一節(jié) 概 述第二章 計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)CNC2022/8/770數(shù)字機(jī)床原理及應(yīng)用基礎(chǔ)3. 插補(bǔ)功能和固定循環(huán)功能插補(bǔ)功能：數(shù)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)零件輪廓(平面或空間)加工軌跡運(yùn)算的功能。固定循環(huán)功能：數(shù)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)典型加工循環(huán)（如：鉆孔、攻絲、鏜孔、深孔鉆削和切螺紋等）的功能第一節(jié) 概 述第二章 計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)CNC2022/8/771數(shù)字機(jī)床原理及應(yīng)用基礎(chǔ)4.進(jìn)給功能進(jìn)給速度的

35、控制功能。進(jìn)給速度 控制刀具相對(duì)工件的運(yùn)動(dòng)速度，單位為mm/min。同步進(jìn)給速度 實(shí)現(xiàn)切削速度和進(jìn)給速度的同步，單位為 mm/r。進(jìn)給倍率（進(jìn)給修調(diào)率）人工實(shí)時(shí)修調(diào)預(yù)先給定的進(jìn)給速度。第一節(jié) 概 述第二章 計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)CNC2022/8/772數(shù)字機(jī)床原理及應(yīng)用基礎(chǔ)5. 主軸功能 數(shù)控系統(tǒng)的主軸的控制功能。主軸轉(zhuǎn)速主軸轉(zhuǎn)速的控制功能，單位為r/min。恒線速度控制刀具切削點(diǎn)切削速度為恒速的控制功能。主軸定向控制主軸周向定位于特定位置控制的功能。C軸控制主軸周向任意位置控制的功能。主軸修調(diào)率人工實(shí)時(shí)修調(diào)預(yù)先設(shè)定的主軸轉(zhuǎn)速。第一節(jié) 概 述第二章 計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)CNC2022/8/773數(shù)字機(jī)床原

36、理及應(yīng)用基礎(chǔ)6. 輔助功能（M功能） 用于指令機(jī)床輔助操作的功能。 第一節(jié) 概 述第二章 計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)CNC2022/8/774數(shù)字機(jī)床原理及應(yīng)用基礎(chǔ)7. 刀具管理功能實(shí)現(xiàn)對(duì)刀具幾何尺寸和刀具壽命的管理功能。刀具幾何尺寸（半徑和長(zhǎng)度），供刀具補(bǔ)償功能使用；刀具壽命是指時(shí)間壽命，當(dāng)?shù)毒邏勖狡跁r(shí)，CNC系統(tǒng)將提示用戶更換刀具；CNC系統(tǒng)都具有刀具號(hào)（T）管理功能，用于標(biāo)識(shí)刀庫(kù)中的刀具和自動(dòng)選擇加工刀具。第一節(jié) 概 述第二章 計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)CNC2022/8/775數(shù)字機(jī)床原理及應(yīng)用基礎(chǔ)8. 補(bǔ)償功能刀具半徑和長(zhǎng)度補(bǔ)償功能： 實(shí)現(xiàn)按零件輪廓編制的程序控制刀具中心軌跡的功能。傳動(dòng)鏈誤差：包括螺距誤

37、差補(bǔ)償和反向間隙誤差補(bǔ)償。非線性誤差補(bǔ)償功能：對(duì)諸如熱變形、靜態(tài)彈性變形、空間誤差以及由刀具磨損所引起的加工誤差等，采用AI、專家系統(tǒng)等新技術(shù)進(jìn)行建模，利用模型實(shí)施在線補(bǔ)償。第一節(jié) 概 述第二章 計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)CNC2022/8/776數(shù)字機(jī)床原理及應(yīng)用基礎(chǔ)9. 人機(jī)對(duì)話功能在CNC裝置中這類功能有：菜單結(jié)構(gòu)操作界面；零件加工程序的編輯環(huán)境；系統(tǒng)和機(jī)床參數(shù)、狀態(tài)、故障信息的顯示、查詢或修改畫面等。第一節(jié) 概 述第二章 計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)CNC2022/8/777數(shù)字機(jī)床原理及應(yīng)用基礎(chǔ)10. 自診斷功能CNC實(shí)現(xiàn)故障自動(dòng)識(shí)別、預(yù)報(bào)和定位的功能。開機(jī)自診斷；在線自診斷；離線自診斷；遠(yuǎn)程通訊診斷。第一節(jié)

38、 概 述第二章 計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)CNC2022/8/778數(shù)字機(jī)床原理及應(yīng)用基礎(chǔ)11. 通訊功能 CNC與外界進(jìn)行信息和數(shù)據(jù)交換的功能RS232C接口，可傳送零件加工程序，DNC接口，可實(shí)現(xiàn)直接數(shù)控，MAP(制造自動(dòng)化協(xié)議)模塊，網(wǎng)卡適應(yīng)FMS、CIMS、IMS等制造系統(tǒng)集成的要求。第一節(jié) 概 述第二章 計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)CNC2022/8/779數(shù)字機(jī)床原理及應(yīng)用基礎(chǔ)第二節(jié) CNC裝置的體系結(jié)構(gòu) 一、概述CNC裝置從它的硬件組成結(jié)構(gòu)來(lái)看，若從系統(tǒng)中含有中央處理器（CPU）的多少來(lái)看，可分為:主從結(jié)構(gòu)多主結(jié)構(gòu)單機(jī)系統(tǒng)多機(jī)系統(tǒng)共享總線結(jié)構(gòu)共享存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)分布式結(jié)構(gòu)第二章 計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)CNC2022/8

39、/780數(shù)字機(jī)床原理及應(yīng)用基礎(chǔ)單機(jī)系統(tǒng): 整個(gè)CNC裝置只有一個(gè)CPU，它集中控制和管理整個(gè)系統(tǒng)資源，通過(guò)分時(shí)處理的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)各種NC功能。多機(jī)系統(tǒng): CNC裝置中有兩個(gè)或兩個(gè)以上的CPU，即系統(tǒng)中的某些功能模塊自身也帶有CPU，根據(jù)部件間的相互關(guān)系又可將其分為：第二節(jié) CNC裝置的體系結(jié)構(gòu)第二章 計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)CNC2022/8/781數(shù)字機(jī)床原理及應(yīng)用基礎(chǔ)主從結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)中只有一個(gè)CPU(主)對(duì)系統(tǒng)資源有控制和使用權(quán)，其它帶CPU (從)的部件，只能接受主CPU的命令或數(shù)據(jù)，或向主CPU發(fā)出請(qǐng)求以獲得所需數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)。多主結(jié)構(gòu)：系統(tǒng)中有兩個(gè)或兩個(gè)以上帶CPU的模塊對(duì)系統(tǒng)資源有控制或使用權(quán)。模塊

40、間采用緊耦合，有集中的操作系統(tǒng)，通過(guò)仲裁器解決總線爭(zhēng)用問(wèn)題，通過(guò)共公存儲(chǔ)器進(jìn)行交換信息。分布式結(jié)構(gòu)：系統(tǒng)有兩個(gè)或兩個(gè)以上帶CPU的功能模塊，各模塊有自己獨(dú)立的運(yùn)行環(huán)境，模塊間采用松耦合，且采用通訊方式交換信息。第二節(jié) CNC裝置的體系結(jié)構(gòu)第二章 計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)CNC2022/8/782數(shù)字機(jī)床原理及應(yīng)用基礎(chǔ)二、單機(jī)或主從結(jié)構(gòu)模塊的功能介紹CNC裝置是按模塊化設(shè)計(jì)的方法構(gòu)造的。實(shí)現(xiàn)CNC系統(tǒng)模塊化設(shè)計(jì)的條件是總線(BUS)標(biāo)準(zhǔn)化。采用模塊化結(jié)構(gòu)時(shí)，CNC系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作則可歸結(jié)為功能模塊的合理選用。第二節(jié) CNC裝置的體系結(jié)構(gòu)第二章 計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)CNC2022/8/783數(shù)字機(jī)床原理及應(yīng)用基礎(chǔ)模塊

41、化設(shè)計(jì)方法：將控制系統(tǒng)按功能劃分成若干種具有獨(dú)立功能的單元模塊,并配上相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)軟件。系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)按功能的要求選擇不同的功能模塊，并將其插入控制單元母板上，即可組成一個(gè)完整的控制系統(tǒng)的方法。其中單元母板一般為總線結(jié)構(gòu)的無(wú)源母板，它提供模塊間互聯(lián)的信號(hào)通路。第二節(jié) CNC裝置的體系結(jié)構(gòu)第二章 計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)CNC2022/8/784數(shù)字機(jī)床原理及應(yīng)用基礎(chǔ)I/O設(shè)備計(jì)算機(jī)主板顯 示 卡功能模板m功能模板1電 子 盤多功能卡位置控制板n位置控制板1PMC模塊主軸控制模板機(jī)床I/O控制面板速度控制單元1速度控制單元n功能驅(qū)動(dòng)1功能驅(qū)動(dòng)m系 統(tǒng) 總 線（BUS）標(biāo)準(zhǔn)PC計(jì)算機(jī)CNC裝置CNC系統(tǒng)CNC 系

42、統(tǒng)硬件框圖 第二節(jié) CNC裝置的體系結(jié)構(gòu)第二章 計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)CNC2022/8/785數(shù)字機(jī)床原理及應(yīng)用基礎(chǔ) 1. 計(jì)算機(jī)主板和系統(tǒng)總線(母板) 計(jì)算機(jī)主板是CNC裝置的核心。其功能結(jié)構(gòu)：CPU及其外圍芯片； 內(nèi)存單元、cache及其外圍芯片；通訊接口(串口，并口，鍵盤接口)。軟、硬驅(qū)動(dòng)器以及光驅(qū)的接口計(jì)算機(jī)主板的主要作用：對(duì)輸入到CNC裝置中的種種數(shù)據(jù)、信息(零件加工程序，各種I/O信息等)進(jìn)行相應(yīng)的算術(shù)和邏輯運(yùn)算。并根據(jù)其處理結(jié)果，向各功能模塊發(fā)出控制命令，傳送數(shù)據(jù)，使用戶的指令得以執(zhí)行。 第二節(jié) CNC裝置的體系結(jié)構(gòu)第二章 計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)CNC2022/8/786數(shù)字機(jī)床原理及應(yīng)用基礎(chǔ)

43、系統(tǒng)總線(母板)：由一組傳送數(shù)字信息的物理導(dǎo)線組成，它是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部進(jìn)行數(shù)據(jù)或信息交換的通道：數(shù)據(jù)總線地址總線：控制總線：工業(yè)用PC機(jī)的總線母板是獨(dú)立的無(wú)源四層板（走線面、元件面、電源層和地線層），它的可靠性高于兩層板。其規(guī)格有6槽、8槽、12槽、14槽等。第二節(jié) CNC裝置的體系結(jié)構(gòu)第二章 計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)CNC2022/8/787數(shù)字機(jī)床原理及應(yīng)用基礎(chǔ) 2. 顯示模塊(顯示卡)顯示卡的主要作用：接收來(lái)自CPU的控制命令和顯示用的數(shù)據(jù)，經(jīng)與CRT的掃描信號(hào)調(diào)制后，產(chǎn)生CRT顯示器所需要的視頻信號(hào)，在CRT上產(chǎn)生所需要的畫面。在CNC裝置中，CRT顯示是一個(gè)非常重要的功能，它是人機(jī)交流的重要媒

44、介，它給用戶提供了一個(gè)直觀的操作環(huán)境，可使用戶能快速地熟悉適應(yīng)其操作過(guò)程。顯示卡是一個(gè)通用性很強(qiáng)的模塊。它不僅隨時(shí)可以在市場(chǎng)上買到，而且它還有非常豐富的支持軟件，因此無(wú)需用戶自己開發(fā)。第二節(jié) CNC裝置的體系結(jié)構(gòu)第二章 計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)CNC2022/8/788數(shù)字機(jī)床原理及應(yīng)用基礎(chǔ) 3. 輸入/輸出模塊(多功能卡)它是CNC裝置與外界進(jìn)行數(shù)據(jù)和信息交換的接口板，即CNC裝置通過(guò)該接口可以從輸入設(shè)備獲取數(shù)據(jù)，也可以將CNC裝置中的數(shù)據(jù)送給輸出設(shè)備。該模塊也是標(biāo)準(zhǔn)的PC機(jī)模塊，一般不需要用戶自己開發(fā)。如果計(jì)算機(jī)主板選用的是 ALL-IN-ONE 主板，則此板可省略。第二節(jié) CNC裝置的體系結(jié)構(gòu)第二

45、章 計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)CNC2022/8/789數(shù)字機(jī)床原理及應(yīng)用基礎(chǔ) 以上三部分，再配上鍵盤、電源、機(jī)箱，實(shí)際上是一部通用的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，它是CNC裝置的核心，從某種意義上講， CNC裝置的檔次和性能是由它決定的。因此，CNC裝置中計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的合理選用是至關(guān)重要的。第二節(jié) CNC裝置的體系結(jié)構(gòu)第二章 計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)CNC2022/8/790數(shù)字機(jī)床原理及應(yīng)用基礎(chǔ) 4. 電子盤(存儲(chǔ)模塊)電子盤是CNC裝置特有的存儲(chǔ)模塊。在CNC裝置中它用來(lái)存放下列數(shù)據(jù)和參數(shù)：系統(tǒng)軟件、系統(tǒng)固有數(shù)據(jù)；系統(tǒng)的配置參數(shù)(系統(tǒng)所能控制的進(jìn)給軸數(shù)，軸的定義，系統(tǒng)增益等)；用戶的零件加工程序。 第二節(jié) CNC裝置的體系結(jié)構(gòu)第

46、二章 計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)CNC2022/8/791數(shù)字機(jī)床原理及應(yīng)用基礎(chǔ) 計(jì)算機(jī)領(lǐng)域所用存儲(chǔ)器件有三類：磁存儲(chǔ)器件，如：軟/硬磁盤（讀/寫）。光存儲(chǔ)器件，如：光盤（只讀）。電子（半導(dǎo)體）存儲(chǔ)器件，如 RAM、ROM、FLASH等 前兩類一般用作外存儲(chǔ)器，其特點(diǎn)是容量大，價(jià)格低。第二節(jié) CNC裝置的體系結(jié)構(gòu)第二章 計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)CNC2022/8/792數(shù)字機(jī)床原理及應(yīng)用基礎(chǔ)電子存儲(chǔ)器件一般用作內(nèi)存儲(chǔ)器，其價(jià)格高于前兩類。若按其讀寫性能來(lái)看，它又可分為三類只讀存儲(chǔ)元件（ROM、PROM、EPROM）易失性隨機(jī)讀寫存儲(chǔ)元件（RAM）。非易失性讀寫存儲(chǔ)元件。這類器件有： E2PROM；FLASH；帶后備

47、電池的RAM。第二節(jié) CNC裝置的體系結(jié)構(gòu)第二章 計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)CNC2022/8/793數(shù)字機(jī)床原理及應(yīng)用基礎(chǔ)在CNC裝置中，常采用電子存儲(chǔ)器件作為外存儲(chǔ)器，主要是考慮到CNC裝置的工作環(huán)境有可能受到電磁干擾，磁性器件的可靠性低，而電子存儲(chǔ)器件的抗電磁干擾能力相對(duì)來(lái)講要強(qiáng)一些。因電子器件組成的存儲(chǔ)單元是按磁盤的管理方式進(jìn)行的，故稱其為電子盤。電子盤的規(guī)格有：1.44MB、2.88MB、6MB、12MB等。第二節(jié) CNC裝置的體系結(jié)構(gòu)第二章 計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)CNC2022/8/794數(shù)字機(jī)床原理及應(yīng)用基礎(chǔ) 5. PMC(Programmable Machine Controller)模塊PMC模

48、塊：CNC裝置實(shí)現(xiàn)順序控制的模塊。PMC模塊的作用：接收來(lái)自操作面板、機(jī)床上的各行程開關(guān)、傳感器、按鈕、強(qiáng)電柜里的繼電器以及主軸控制、刀庫(kù)控制的有關(guān)信號(hào)，經(jīng)處理后輸出去控制相應(yīng)器件的運(yùn)行。 第二節(jié) CNC裝置的體系結(jié)構(gòu)第二章 計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)CNC2022/8/795數(shù)字機(jī)床原理及應(yīng)用基礎(chǔ)CNC裝置與被控設(shè)備交換的信息有三類：開關(guān)信號(hào)；模擬信號(hào)；脈沖信號(hào)。 上述信號(hào)一般不能直接與CNC裝置相聯(lián)，需要一個(gè)接口對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行變換處理。第二節(jié) CNC裝置的體系結(jié)構(gòu)第二章 計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)CNC2022/8/796數(shù)字機(jī)床原理及應(yīng)用基礎(chǔ) PMC模塊變換處理其目的：滿足CNC系統(tǒng)的輸入輸出要求。信號(hào)轉(zhuǎn)換主要

49、包括以下幾個(gè)方面：電平轉(zhuǎn)換；A/D、D/A轉(zhuǎn)換；數(shù)字量與脈沖量相互轉(zhuǎn)換；功率匹配；阻斷外部的干擾信號(hào)進(jìn)入計(jì)算機(jī)，在電氣上將CNC裝置與外部信號(hào)進(jìn)行隔離，以提高CNC裝置運(yùn)行的可靠性。第二節(jié) CNC裝置的體系結(jié)構(gòu)第二章 計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)CNC2022/8/797數(shù)字機(jī)床原理及應(yīng)用基礎(chǔ)PMC模塊實(shí)現(xiàn)方式有以幾種：簡(jiǎn)單I/O接口板：系 統(tǒng) 總 線數(shù) 字 接 口光電隔離器件A/DD/A轉(zhuǎn)換調(diào)理電路功率放大傳 感 元 件功 率 放 大光電隔離器件計(jì) 數(shù) 器計(jì)數(shù)脈沖濾波、倍頻整形PMC模塊硬件邏輯框圖開關(guān)量轉(zhuǎn)換脈沖量轉(zhuǎn)換模擬量轉(zhuǎn)換第二節(jié) CNC裝置的體系結(jié)構(gòu)第二章 計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)CNC2022/8/798數(shù)

50、字機(jī)床原理及應(yīng)用基礎(chǔ)PLC（Programmable Logic Controller）控制：它是目前CNC系統(tǒng)用得最廣泛的方式。電 源 模 塊通信功能人 機(jī) 接 口編程調(diào)試和試驗(yàn)功能至傳感器和執(zhí)行器的接口功能應(yīng)用程序的執(zhí)行操作系統(tǒng)功能應(yīng)用程序存儲(chǔ)數(shù) 據(jù) 存 儲(chǔ)信號(hào)處理功能操作者應(yīng)用程序設(shè)計(jì)人員機(jī)器/過(guò)程 PLC系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)外部供電外部設(shè)備第二節(jié) CNC裝置的體系結(jié)構(gòu)第二章 計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)CNC2022/8/799數(shù)字機(jī)床原理及應(yīng)用基礎(chǔ) CNC機(jī)床用的PLC一般分為兩類：內(nèi)裝型（Built-in Type）PLC（或稱集成式、內(nèi)含式）。獨(dú)立型（Stand-alone Type）PLC ，或稱

51、為“通用型”PLC第二節(jié) CNC裝置的體系結(jié)構(gòu)第二章 計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)CNC2022/8/7100數(shù)字機(jī)床原理及應(yīng)用基礎(chǔ)6. 位置控制模塊 位置控制模塊是進(jìn)給伺服系統(tǒng)的重要組成部分，是實(shí)現(xiàn)軌跡控制時(shí)，CNC裝置與伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)連接的接口模塊。常用的位置控制模塊有：開環(huán)模塊：CNC裝置與步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電源接口；閉環(huán)（含半閉環(huán)）模塊： CNC裝置與交、直流伺服驅(qū)動(dòng)裝置的接口。第二節(jié) CNC裝置的體系結(jié)構(gòu)第二章 計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)CNC2022/8/7101數(shù)字機(jī)床原理及應(yīng)用基礎(chǔ) 7. 功能接口模塊 實(shí)現(xiàn)用戶特定功能要求的接口板， 實(shí)例：仿形控制器接口；激光加工焦點(diǎn)自動(dòng)跟蹤器接口；刀具監(jiān)控系統(tǒng)中的信號(hào)采集器接

52、口板。第二節(jié) CNC裝置的體系結(jié)構(gòu)第二章 計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)CNC2022/8/7102數(shù)字機(jī)床原理及應(yīng)用基礎(chǔ)第三節(jié) 進(jìn)給伺服系統(tǒng)一、概述進(jìn)給伺服系統(tǒng)是數(shù)控系統(tǒng)主要的子系統(tǒng)。如果說(shuō)CNC裝置是數(shù)控系統(tǒng)的“大腦”，是發(fā)布“命令”的“指揮所”，那么進(jìn)給伺服系統(tǒng)則是數(shù)控系統(tǒng)的“四肢”，是一種“執(zhí)行機(jī)構(gòu)”。它忠實(shí)地執(zhí)行由CNC裝置發(fā)來(lái)的運(yùn)動(dòng)命令，精確控制執(zhí)行部件的運(yùn)動(dòng)方向，進(jìn)給速度與位移量。第二章 計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)CNC2022/8/7103數(shù)字機(jī)床原理及應(yīng)用基礎(chǔ)1. 定義進(jìn)給伺服系統(tǒng)(Feed Servo System)：以移動(dòng)部件的位置和速度作為控制量的自動(dòng)控制系統(tǒng)。第三節(jié) 進(jìn)給伺服系統(tǒng)第二章 計(jì)算機(jī)數(shù)

53、控系統(tǒng)CNC2022/8/7104數(shù)字機(jī)床原理及應(yīng)用基礎(chǔ)2. 組成： 進(jìn)給伺服系統(tǒng)主要由以下幾個(gè)部分組成：位置控制單元；速度控制單元；驅(qū)動(dòng)元件(電機(jī))；檢測(cè)與反饋單元；機(jī)械執(zhí)行部件。位置控制調(diào)節(jié)器速度控制調(diào)節(jié)與驅(qū)動(dòng)檢測(cè)與反饋單元位置控制單元速度控制單元+-電機(jī)機(jī)械執(zhí)行部件CNC插補(bǔ)指令實(shí)際位置反饋實(shí)際速度反饋第三節(jié) 進(jìn)給伺服系統(tǒng)第二章 計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)CNC2022/8/7105數(shù)字機(jī)床原理及應(yīng)用基礎(chǔ)二、NC機(jī)床對(duì)數(shù)控進(jìn)給伺服系統(tǒng)的要求1. 調(diào)速范圍要寬且要有良好的穩(wěn)定性(在調(diào)速范圍內(nèi)) 調(diào)速范圍： 一般要求： 穩(wěn)定性是指輸出速度的波動(dòng)要少，尤其是在低速時(shí)的平穩(wěn)性顯得特別重要。第二章 計(jì)算機(jī)數(shù)控

54、系統(tǒng)CNC第三節(jié) 進(jìn)給伺服系統(tǒng)2022/8/7106數(shù)字機(jī)床原理及應(yīng)用基礎(chǔ) 2. 輸出位置精度要高 靜態(tài)：定位精度和重復(fù)定位精度要高，即定位誤差和 重復(fù)定誤差要小。(尺寸精度) 動(dòng)態(tài)：跟隨精度，這是動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)，用跟隨誤差表示。(輪廓精度) 3. 靈敏度要高，有足夠高的分辯率。第二章 計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)CNC第三節(jié) 進(jìn)給伺服系統(tǒng)2022/8/7107數(shù)字機(jī)床原理及應(yīng)用基礎(chǔ)4. 負(fù)載特性要硬 在系統(tǒng)負(fù)載范圍內(nèi)，當(dāng)負(fù)載變化時(shí)，輸出速度應(yīng)基本不變。即F盡可能?。划?dāng)負(fù)載突變時(shí)，要求速度的恢復(fù)時(shí)間短且無(wú)振蕩。即t盡可能短；tFtF第二章 計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)CNC第三節(jié) 進(jìn)給伺服系統(tǒng)5. 有足夠的過(guò)載能力：這是要

55、求伺服系統(tǒng)有良好的靜 態(tài)與動(dòng)態(tài)剛度。 Fmax2022/8/7108數(shù)字機(jī)床原理及應(yīng)用基礎(chǔ) 6. 響應(yīng)速度快且無(wú)超調(diào) 這是對(duì)伺服系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能 的要求，即在無(wú)超調(diào)的前 提下，執(zhí)行部件的運(yùn)動(dòng)速 度的建立時(shí)間 tp 應(yīng)盡可能短。 通常要求從 0Fmax（Fmax0），其時(shí)間應(yīng)小于200ms，且不能有超調(diào)，否則對(duì)機(jī)械部件不利，有害于加工質(zhì)量。ttp第二章 計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)CNC第三節(jié) 進(jìn)給伺服系統(tǒng)FFmax2022/8/7109數(shù)字機(jī)床原理及應(yīng)用基礎(chǔ) 7. 能可逆運(yùn)行和頻繁靈活啟停。 8.系統(tǒng)的可靠性高，維護(hù)使用方便，成本低。綜上所述：對(duì)伺服系統(tǒng)的要求包括靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特性兩方面，對(duì)于高精度的數(shù)控機(jī)床，對(duì)動(dòng)

56、態(tài)性能的要求要更嚴(yán)一些。第二章 計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)CNC第三節(jié) 進(jìn)給伺服系統(tǒng)2022/8/7110數(shù)字機(jī)床原理及應(yīng)用基礎(chǔ)三、進(jìn)給伺服系統(tǒng)的位置檢測(cè)裝置1.概 述 組成：位置測(cè)量裝置是由檢測(cè)元件（傳感器）和信號(hào)處理 裝置組成的。 作用：實(shí)時(shí)測(cè)量執(zhí)行部件的位移信號(hào)，并變換成進(jìn)給伺服系統(tǒng)位置控制單元所要求的信號(hào)形式，將其位置反饋信號(hào)輸出到位置控制單元，以實(shí)施閉環(huán)控制。它是閉環(huán)、半閉環(huán)進(jìn)給伺服系統(tǒng)的重要組成部分。 第二章 計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)CNC第三節(jié) 進(jìn)給伺服系統(tǒng)2022/8/7111數(shù)字機(jī)床原理及應(yīng)用基礎(chǔ) 閉環(huán)數(shù)控機(jī)床的加工精度在很大程度上是由位置檢測(cè)裝置的精度決定的，在設(shè)計(jì)數(shù)控機(jī)床進(jìn)給伺服系統(tǒng)，尤其是高

57、精度進(jìn)給伺服系統(tǒng)時(shí)，必須精心選擇位置檢測(cè)裝置。第二章 計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)CNC第三節(jié) 進(jìn)給伺服系統(tǒng)2022/8/7112數(shù)字機(jī)床原理及應(yīng)用基礎(chǔ)第三節(jié) 進(jìn)給伺服系統(tǒng) 要求高可靠性和高抗干擾性：受溫度、濕度的影響小，工作可靠，精度保持性好，抗干擾能力強(qiáng)；能滿足精度和速度的要求：分辨率應(yīng)高于數(shù)控機(jī)床的分辨率（一個(gè)數(shù)量級(jí)）；最高允許的檢測(cè)速度應(yīng)數(shù)控機(jī)床的最高運(yùn)行速度。使用維護(hù)方便，適應(yīng)機(jī)床工作環(huán)境；成本低。第二章 計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)CNC2022/8/7113數(shù)字機(jī)床原理及應(yīng)用基礎(chǔ)第三節(jié) 進(jìn)給伺服系統(tǒng). 位置檢測(cè)裝置的分類按位置檢測(cè)裝置輸出信號(hào)的形式分類：數(shù)字式和模擬式按位置檢測(cè)裝置測(cè)量基點(diǎn)的類型分類：增量式

58、和絕對(duì)式按位置檢測(cè)裝置安裝的位置分類：直接測(cè)量和間接測(cè)量按位置檢測(cè)元件的運(yùn)動(dòng)形式分類：回轉(zhuǎn)型和直線型第二章 計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)CNC2022/8/7114數(shù)字機(jī)床原理及應(yīng)用基礎(chǔ)常用位置檢測(cè)裝置分類表第二章 計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)CNC第三節(jié) 進(jìn)給伺服系統(tǒng)2022/8/7115數(shù)字機(jī)床原理及應(yīng)用基礎(chǔ)第三節(jié) 進(jìn)給伺服系統(tǒng)四、進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)1、概述 進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)：指進(jìn)給伺服系統(tǒng)中的 驅(qū)動(dòng)電機(jī)及其控 和驅(qū)動(dòng)裝置。 驅(qū)動(dòng)電機(jī)：進(jìn)給系統(tǒng)的動(dòng)力部件，它提供執(zhí)行部分運(yùn)動(dòng)所需的動(dòng)力目前在數(shù)控機(jī)床上常用的驅(qū)動(dòng)電機(jī)有： 步進(jìn)電機(jī) 直流伺服電機(jī) 交流伺服電機(jī)直線電機(jī)。第二章 計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)CNC2022/8/7116數(shù)字機(jī)

59、床原理及應(yīng)用基礎(chǔ)速度單元是驅(qū)動(dòng)電機(jī)的控制和驅(qū)動(dòng)裝置，通常驅(qū)動(dòng)電機(jī)與速度控制單元是相互配套供應(yīng)的，其性能參數(shù)都是進(jìn)行了相互匹配，這樣才能獲得高性能系統(tǒng)指標(biāo)。作用：接受來(lái)自位置控制單元的速度指令信號(hào)，對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)運(yùn)算(目的是穩(wěn)速)，將其變換成電機(jī)轉(zhuǎn)速的控制量(頻率，電壓等)，再經(jīng)功率放大部件將其變換成電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電量，使驅(qū)動(dòng)電機(jī)按要求運(yùn)行。簡(jiǎn)言之：調(diào)節(jié)、變換、功放。第二章 計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)CNC第三節(jié) 進(jìn)給伺服系統(tǒng)2022/8/7117數(shù)字機(jī)床原理及應(yīng)用基礎(chǔ)進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的特點(diǎn)（與主運(yùn)動(dòng)（主軸）系統(tǒng)比較）：功率相對(duì)較小；控制精度要求高；控制性能要求高，尤其是動(dòng)態(tài)性能。第二章 計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)CNC第

60、三節(jié) 進(jìn)給伺服系統(tǒng)2022/8/7118數(shù)字機(jī)床原理及應(yīng)用基礎(chǔ)2、步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)裝置 步進(jìn)電機(jī)流行于70年代，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制容易、維修方面，且控制為全數(shù)字化。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，除功率驅(qū)動(dòng)電路之外，其它部分均可由軟件實(shí)現(xiàn)，從而進(jìn)一步簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)。因此，這類系統(tǒng)目前仍有相當(dāng)?shù)氖袌?chǎng)。目前步進(jìn)電機(jī)僅用于小容量、低速、精度要不高的場(chǎng)合，如經(jīng)濟(jì)型數(shù)控；打印機(jī)、繪圖機(jī)等計(jì)算機(jī)的外部設(shè)備。第二章 計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)CNC第三節(jié) 進(jìn)給伺服系統(tǒng)2022/8/7119數(shù)字機(jī)床原理及應(yīng)用基礎(chǔ)第三節(jié) 進(jìn)給伺服系統(tǒng)3、直流伺服電機(jī)及驅(qū)動(dòng) 直流電機(jī)的工作原理是建立在電磁力定律基礎(chǔ)上的，電磁力的大小正比于電機(jī)中的氣隙磁場(chǎng)