数控机床的控制系统概述

第七章数控机床得控制系统概述

学习目得:

1．什么就是数控技术、数控系统与数控机床，数控系统对机床得控制包括哪几方面？

2．数控机床控制系统组成有哪些,她们得作用各就是什么?

3．数控机床得控制方式有几种,各有什么特点？

4．数控机床得接口有几类,她们得接口规范就是什么?

第一节数控机床得控制系统

一、数字控制技术简介

1．数字控制技术

数字控制(Numeｒical Cｏｎtrｏｌ)技术,简称数控技术,就是用数字化信号对机床运动及其加工过程进行自动控制得一种方法。

数控技术不仅用于机床得控制,而且还用于其它设备得控制，产生了诸如数控绘图机、数控测量机等数控设备。

2．数控系统与数控机床

用数字控制技术实现自动控制得系统称为数控系统。数控系统中得控制信息就是数字量,其硬件基础就是数字逻辑电路。

最初数控系统就是由数字逻辑电路构成得,所以也成为硬件数控系统。

现代数控系统采用存储程序得专用计算机或通用计算机来实现部分或全部基本数控功能,所以成为计算机数控系统(outｅr Ｎｕｍerｉcａl Contｒol）,简称ＣNＣ系统。计算机数控系统就是在硬件与软件共同作用下完成数控任务得,具有真正得“柔性”。

数控系统对机床得控制包括顺序控制与数字控制两个方面。

顺序控制就是指对刀具交换、主轴调速、冷却液开关、工作台得极限位置等一类开关量得控制。

数字控制就是指机床进给运动得控制,用于实现对工作台或刀架得位移、速度这一类数字量得控制。

数控系统与机床得有机结合称为数控机床,如数控车床、数控铣床、数控加工中心等。

1.输入／输出装置

主要作用就是输入程序与数据、打印与显示。数控机床就是严格按照外部输入得加工程序完成自动加工得。数控加工程序就是用字母、数字与其她编码指令表示得程序,就是按零件加工顺序记载机床加工所需得各种信息,包括零件得加工轨迹、工艺信息及开关命令。

输入装置就是将程序载体上得数控编码转换成相应得脉冲信息,传送并存入数控装置内。

输出装置显示输入得内容及数控工作状态等信息，监控数控系统得运行。

常用得输入/输出装置有光电阅读机、磁带录放机、磁盘驱动器、键盘与CＲT显示器等。

2.计算机数控装置

计算机数控装置又称CＮC装置,就是数控系统得核心。

主要作用就是根据输入得程序与数据,完成数值计算、系统诊断、逻辑判断、轨迹控制运算等任务,输出相应得指令脉冲信号，控制机床得运动。

组成:输入/输出接口、存储器、控制器与运算器等。

她将加工程序信息按两种控制量分别输出:一类就是连续控制量,送往主轴驱动装置或伺服驱动装置;另一类就是离散得开关量,送往可编程序控制器，从而控制机床各组成部分,实现各种数控功能。

3.可编程序控制器

可编程序控制器介于CNC装置与机床机械与液压部件之间,取代了传统机床电器逻辑控制装置，实现了数控机床得各种继电器逻辑控制。

作用就是接收CNC装置输出得开关命令,进行机床与有关应答信号。主要完成机床主轴得变速、变向,刀具得选择交换,工件得装夹，冷却、液压、气动,润滑系统得控制功能与其她辅助功能。

4.主轴控制模块

主要作用:接收CNＣ装置得控制信号，实现主轴得调速与主轴定向。

组成:主轴控制单元与主轴电动机等。

5.进给伺服控制模块

主要作用:将来自ＣNＣ装置得指令信号转换成机床移动部件得运动。

组成:进给电动机、速度控制单元等。

6.位置检测模块

主要作用:完成主轴、进给轴得位置检测、配合主轴控制模块、进给伺服控制模块完成位置得控制。

组成:检测装置与各种处理电路。

第二节数控机床得控制方式及其接口技术常识

一、数控机床得控制方式

1．开环控制得数控机床

该系统没有检测反馈装置。伺服驱动装置通常为反应式步进电动机或混合步进电动机。

ＣNC装置每发出一个进给脉冲指令,经驱动电路功率放大后，驱动步进电动机旋转一个角度,通过丝杠转动使机床运动一个距离（该单位长度为脉冲当量）。

这类系统得流程就是单向得,对机床移动部件得实际位移不作检验与反馈,机床得加工精度不高,所以称为开环控制。

优缺点:结构简单、成本较低、技术容易掌握;加工进度取决于伺服装置得性能。

适用场合:中小型得经济型数控机床，特别适用于旧机床改造得简易机床。

2．闭环控制得数控机床

该系统装有检测反馈装置。伺服驱动装置通常为直流伺服电动机或交流伺服电动机。

在位置比较电路中与指令值进行比较，用比较差值进行控制,直到差值消除为止,最终实现确定位置。这类系统将机床工作台纳入了控制环节,故称为闭环控制系统。

优缺点：精度高、速度快，但调试维修较困难，系统复杂,成本高。

适用场合:精度较高得数控设备（数控静谧、镗铣床)

3．半闭环控制得数控机床

与闭环控制系统得区别就是:将检测元件安放在伺服电动机得轴端或丝杠端，通过角度位移得检测测量间接计算出机床工作台得实际位置。

伺服驱动装置通常为宽频直流伺服电动机。

优缺点：结构简单,系统不易受机械传动装置干扰，工作稳定性好,精度虽没有闭环高,但调试比闭环方便。

适用场合：中等精度以上得数控机床大多数采用半闭环控制系统。(加工中心)

二、数控机床得接口

借口电路得作用:进行电平转换与功率放大；将CNC装置与机床之间得信号在电器上加以隔离,防止噪声引起误操作;在CＮC装置与机床电气设备间进行Ｄ/A与A/Ｄ转换。

数控装置与机床电器之间得接口分为四类：

第一类:与驱动有关得连接电路,主要就是与坐标轴进给驱动与主轴驱动得连接电路。

第二类：数控装置与检测系统与检测传感器之间得连接电路。

第三类:电源及保护电路。

第四类:开/关信号与代码信号连接电路。