数控机床控制系统
数控机床的位置控制系统
7050铝合金等通道多转角挤压过程的三维有限元模拟
吕哲;郑立静;于燕;李焕喜;高文理
【期刊名称】《稀有金属材料与工程》
【年(卷),期】2008(37)12
【摘要】对7050铝合金等通道多次转角挤压(equal-channel angular pressing,简称ECAP)过程中的变形行为进行三维有限元模拟,并研究了挤压过程中等效应变的演化以及载荷-位移曲线变化。
为开发多道次ECAP工艺的模具设计、工艺参数提供理论指导依据。
【总页数】4页(P2125-2128)
【关键词】等通道多次转角挤压;有限元分析;等效应变;7050铝合金
【作者】吕哲;郑立静;于燕;李焕喜;高文理
【作者单位】北京航空航天大学,北京100083;湖南大学,湖南长沙410082
【正文语种】中文
【中图分类】TG371
【相关文献】
1.7050铝合金等通道转角挤压的有限元模拟及力学性能 [J], 徐尊平;程南璞;陈志谦
2.等通道转角挤压过程和参数的有限元模拟概述 [J], 袁玉春;马爱斌;江静华
3.等通道转角挤压过程和参数的有限元模拟概述 [J], 袁玉春;马爱斌;江静华
4.7050铝合金热挤压成形过程的有限元模拟 [J], 许柏华;张翔;王晓溪
5.7050铝合金等通道转角挤压过程中显微结构和力学性能演化的小角x射线散射研究 [J], 郑立静;李树索;李焕喜;陈昌麒;韩雅芳;董宝中
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
数控机床控制系统设计
数控机床控制系统设计数控机床控制系统是现代机械加工中的重要设备，不仅减轻了人工操作的负担，还能够实现高效精确加工。
本文将从数控机床控制系统的设计原理、控制器的分类以及系统设计中需要考虑的因素等各方面进行详细阐述。
一、数控机床控制系统设计原理数控机床是一种以计算机控制的工具设备。
数控机床的工作原理是通过加工程序与自动化机床相连接，由计算机系统对机床运动进行控制。
数控机床的加工程序是一种由G代码和M 代码组成的程序，G代码主要用于控制机床的直线运动和圆弧运动、刀具半径、零点位置等，M代码则是用于控制机床的主轴转速、冷却液开关等控制信号。
基本上数控机床可以实现加工各种形状的物件，而且加工精度高，生产效率高。
二、控制器的分类数控机床控制器根据其构成和结构可以大致分为以下几个类型：1、点位控制器（P控制器）：点位控制器可以控制每一个轴单独移动到预定的位置后，马上停止这一轴的运动，使其它轴继续运动。
2、直线插补控制器（L控制器）：直线插补控制器是比点位控制器更为先进的控制器，它不仅在每个轴位置上进行控制，还可以控制各轴在不同的位置上同时启动或同时停止。
3、圆弧插补控制器（C控制器）：圆弧插补控制器是对圆弧运动进行控制的控制器。
它可以自动地计算和控制机床在坐标平面或变位平面上的转折点、曲线半径以及运动方向等，圆心和半径的计算完全由控制器来完成。
4、模态控制器（M控制器）：模态控制器是负责管理机床程序重复执行的控制器。
它只需输入一次程序，就可以重复地使用该程序。
换言之，它可以使用多个程序段，从而实现切换各种不同加工方式，同时还可以根据不同的工件要求随时更改程序的具体内容。
三、系统设计中需要考虑的因素在设计数控机床控制系统时，需要考虑如下因素：1、系统稳定性：稳定性是数控机床控制系统设计的重要指标，必须保证系统在加工过程中不会出现任何一个运动轴的失控。
系统设计时需要合理选用现代控制技术，同时要对硬件和软件进行完整测试，保证系统的稳定性。
数控车床控制系统的设计样本
CK6163数控车床控制系统设计1.本课题项目背景及研究意义金融危机爆发以来, 国际机床市场不断下滑, 国内经济型数控机床市场也受到了相称大影响, 产销量大幅下降。
虽然数据显示上半年已经止住下滑趋势, 略微回升, 但研究应对方略仍旧是当务之急。
经济型数控机床是国内数控机床行业发展起步产品, 发展时间比较长, 生产公司对此类机床技术掌握状况和生产能力也都比较成熟。
正由于如此, 加之其在国内拥有大量市场空间, 金融危机爆发之前产量较大。
但从去年金融危机后来总体状况来看, 国内经济型数控机床生产公司生产能力明显过剩。
近来中华人民共和国机床工具工业协会调研成果中得到公司生产状况显示, 重要生产经济型数控机床公司受到冲击比较大, 特别是某些产品档次比较低、产量比较大公司受到冲击更大, 甚至浮现某些公司限产现象。
导致这种状况浮现重要因素还是由于市场需求在减少, 加上经济型数控机床生产能力比较强, 生产公司比较多, 竞争比较激烈,同步经济型车床、钻床和铣床出口量下降比较严重, 某些产品出口转内销, 进一步加剧了国内市场竞争。
而对于产品档次比较高公司来说, 受到冲击就不是很明显, 特别是高精尖高档机床仍旧是供不应求。
数控机床代表着机械制造业当代科学技术发展方向和水平。
当前, 国内数控机床发展不但从技术水平上已研制出五坐标数控铣床加工中心, CNC系统和自动编程系统等。
同步, 也拥有了一定数量数控机床开发、生产、使用以及拥有量等都与世界上先进国家有较大差距。
要达到世界先进水平, 迅速发展国内数控机床行业势在必行。
经济型数控机床设计必然性: 数控机床能较好地解决形状复杂、精密、小批多变零件加工问题。
可以稳定加工质量和提高生产率, 也具备适应性强、较高加工精度。
但是应用数控机床还受到其他条件限制。
价格昂贵, 一次性投资巨大, 对于中小公司心有余而力局限性。
当前各公司均有大量通用机床, 完全用数控机床代替主线不也许, 并且代替下来机床闲置起来, 又会导致挥霍。
1 《数控机床控制技术基础》概述
2、输入/输出 、输入 输出 输出(I/O) 数控系统对加工程序处理后输出的控制信号除了对进给运行轨迹进行连续控制外， 数控系统对加工程序处理后输出的控制信号除了对进给运行轨迹进行连续控制外， 还要对机床的各种状态进行控制，这些状态包括主轴的变速控制，主轴的正、 还要对机床的各种状态进行控制，这些状态包括主轴的变速控制，主轴的正、反转 及停止，冷却和润滑装置的起动和停止，刀具的自动交换， 及停止，冷却和润滑装置的起动和停止，刀具的自动交换，工件夹紧和放松及分度 工作台转位等。 工作台转位等。 第Ⅰ类：与驱动命令有关的连接电路，主要是与坐标轴进给驱动和主轴驱动的连接 电路。 第Ⅱ类：数控装置与测量系统和测量传感器之间的连接电路。 第Ⅰ类和第Ⅱ类接口传送的信息是数控装置与伺服驱动单元、伺服电动机、位置检 测和速度检测之间的控制信息及反馈信息，它们属于数字控制及伺服控制。 第Ⅲ类：电源及保护电路。由数控机床强电线路中的电源控制电路构成。强电线路 由电源变压器、控制变压器、各种断路器、保护开关、接触器、熔断器等连接而成， 以便为辅助交流电动机（如冷却泵电动机、润滑泵电动机等）、电磁铁、离合器、 电磁阀等功率执行元件供电。强电线路不能与低压下工作的控制电路或弱电线路直 接连接，只有通过断路器、中间继电器等器件，转换成直流低电压下工作的触点的 开合动作，才能成为继电器逻辑电路和PLC可接收的电信号，反之亦然。 第Ⅳ类：开/关信号和代码信号连接电路。是数控装置与外部传送的输入、输出控 制信号。当数控机床不带PLC时，这些信号直接在数控装置和机床间传送。当数控 装置带有PLC时，这些信号除极少数的高速信号外，均通过PLC传送。
三、数控机床控制系统的构成
数控机床进行加工时， 数控机床进行加工时，首先必须将工件的几何数据和工艺数据按规定的代码和格式编 制成数控加工程序，并用适当的方法将加工程序输入数控系统。 制成数控加工程序，并用适当的方法将加工程序输入数控系统。数控系统对输入的加 工程序进行数据处理，输出各种信息和指令，控制机床各部分按规定有序地动作。 工程序进行数据处理，输出各种信息和指令，控制机床各部分按规定有序地动作。 数控机床有以下优点： （1）数控系统取代了普通机床的手工操纵，具有充分的柔性，只要编制成零件程 序就能加工出零件。 （2）零件加工精度一致性好，避免了普通机床加工时人为因素的影响。 （3）生产周期较短，特别适合小批量、单件的加工。 （4）可加工复杂形状的零件，如二维轮廓或三维轮廓加工。 （5）易于调整机床，与其他制造方法（如自动机床、自动生产线）相比，所需调 整时间较少。 数控机床的任务主要有以下方面内容： 1、主轴运动 主轴运动和普通车床一样，主运动主要完成切削任务，其动力约占整台机床动力的 70～80％。基本控制是主轴的正、反转和停止，可自动换档及无级调速；对加工中 心和有些数控车床还必须具有定向控制和C轴控制。
超精密数控机床控制系统技术方案
超精密数控机床控制系统技术方案1、系统组成超精密数控机床系统主要有三个部分：主轴、横向进给机构、纵向进给机构。
其平面布局如图1所示。
图1 超精密数控机床平面布局示意图主轴由空气磁力轴承支承，用带有变频器的电动机驱动，功率为1500W；横向进给机构与纵向进给机构均采用花岗石滑台与方导轨结构，各由一台伺服电动机直接驱动滚珠丝杠带动滑台在导轨上移动，电动机功率为850W。
2、技术要求（1) 横、纵向进给的操作采用手柄式控制开关操作（十字选择开关，中间有快速选择按钮）。
(2）进给的速度可调(最小为2mm/min），可实现自动/手动进给，移动精度为0。
1μm。
(3）横、纵向的移动应有锁定开关。
（4) 主轴旋转可调速50-1800r/min(60Hz达到1800r)采用无级变速,且有相对的转速指示.（5) 主轴旋转的起、停均需有缓冲过程（慢爬、慢停），主轴旋转应有保护电路,断电时应缓慢停止旋转。
（6）气压保护,控制机床的正常运转(0.4MPa），低于设定值时机床不能工作（或停止工作）。
(7) 电源、气源有正常工作灯指示.（8）其余要求按常规机床实施。
有电控箱、人机对话控制台、手柄式控制进给操作手柄组成.3、系统功能需求3.1 主轴(1)无级变速，要求50～1800转；(2)启停应有一个过渡过程（即从慢到快启动，从快到慢停止）;(3)转速设定；3.2横向进给机构(4)任意位置停止锁定；(5)移动距离设定；(6)设置快速移动操作手柄；3.3纵向进给机构(1)任意位置停止锁定;(2)移动距离设定;(3)设置快速移动操作手柄；3.4控制面板(1)主轴转速设定、显示；(2)横向进给量设定、显示；(3)纵向进给量设定、显示；(4)纵横向进给手动控制；(5)电源总快关3.5系统整体(1)主轴中心线位置定位(原点、二次定位点）(2)刀具轨迹程序编制4、控制系统解决方案4.1 硬件解决方案根据数控机床的功能需求与技术要求，拟定其控制系统硬件解决方案如图2所示。
数控机床的十大数控系统
数控机床的十大数控系统
数控机床的操作和监控全部在这个数控单元中完成，它是数控机床的大脑。
今天小编就给大家介绍下数控机床的十大数控系统，大家一起来看看吧。
1、日本FANUC数控系统
日本发那科GS(FANUC)是当今世界上数控系统科研、设计、制造、销售实力最强大的企业，总人数4549人(2005年9月数字)，科研设计人员1500人。
(1)高可靠性的PowerMate 0系列用于控制2轴的小型车床，取代步进电动机的伺服系统;可配画面清晰、操作方便、中文显示的
CRT/MDI，也可配性能/价格比高的DPL/MDI。
(2)普及型CNC 0-D系列0-TD用于车床，0-MD用于铣床及小型加工中心，0-GCD用于圆柱磨床，0-GSD用于平面磨床，0-PD用于冲床。
(3)全功能型的0-C系列0-TC用于通用车床、自动车床，0-MC 用于铣床、钻床、加工中心，0-GCC用于内、外圆磨床，0-GSC用于平面磨床，0-TTC用于双刀架4轴车床。
(4)高性能/价格比的0i系列整体软件功能包，高速、高精度加工，并具有网络功能。
0i-MB/MA用于加工中心和铣床，4轴4联动;0i-TB/TA用于车床，4轴2联动;0i-mateMA用于铣床，3轴3联动;0i-mateTA用于车床，2轴2联动。
(5)具有网络功能的超小型、超薄型CNC 16i/18i/21i系列控制单元与LCD集成于一体，具有网络功能，超高速串行数据通讯。
其中FSl6i-MB的插补、位置检测和伺服控制以纳米为单位。
16i最大可控8轴，6轴联动;18i最大可控6轴，4轴联动;21i最大可控4轴，4轴联。
数控机床的控制系统概述
第七章数控机床的控制系统概述学习目的：1．什么是数控技术、数控系统和数控机床，数控系统对机床的控制包括哪几方面？2．数控机床控制系统组成有哪些，他们的作用各是什么？3．数控机床的控制方式有几种，各有什么特点？4．数控机床的接口有几类，他们的接口规范是什么？第一节数控机床的控制系统一、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，是用数字化信号对机床运动及其加工过程进行自动控制的一种方法。
数控技术不仅用于机床的控制，而且还用于其它设备的控制，产生了诸如数控绘图机、数控测量机等数控设备。
2．数控系统和数控机床用数字控制技术实现自动控制的系统称为数控系统。
数控系统中的控制信息是数字量，其硬件基础是数字逻辑电路。
最初数控系统是由数字逻辑电路构成的，所以也成为硬件数控系统。
现代数控系统采用存储程序的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（Comouter Numerical Control），简称CNC系统。
计算机数控系统是在硬件和软件共同作用下完成数控任务的，具有真正的“柔性”。
数控系统对机床的控制包括顺序控制和数字控制两个方面。
顺序控制是指对刀具交换、主轴调速、冷却液开关、工作台的极限位置等一类开关量的控制。
数字控制是指机床进给运动的控制，用于实现对工作台或刀架的位移、速度这一类数字量的控制。
数控系统与机床的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。
数控机床是机电一体化的典型产品，是集机床、计算机、电力拖动、自动控制、检测等技术为一体的自动化设备。
二、数控机床控制系统的组成序记载机床加工所需的各种信息，包括零件的加工轨迹、工艺信息及开关命令。
输入装置是将程序载体上的数控编码转换成相应的脉冲信息，传送并存入数控装置内。
输出装置显示输入的内容及数控工作状态等信息，监控数控系统的运行。
常用的输入/输出装置有光电阅读机、磁带录放机、磁盘驱动器、键盘和CRT显示器等。
机床数控系统的组成
机床数控系统的组成机床数控系统是现代机床的核心技术之一，它由多个组成部分构成，共同实现对机床的自动化控制和加工操作。
本文将从硬件和软件两个方面介绍机床数控系统的组成。
一、硬件组成1.主轴驱动系统：主轴驱动系统是机床数控系统的核心部分，它负责控制主轴的转速和运动方向。
主轴驱动系统通常由伺服电机、减速器、编码器等组成，通过对电机的控制，实现对主轴的精确控制。
2.进给驱动系统：进给驱动系统用于控制工件在加工过程中的运动轴向，包括直线进给轴和旋转进给轴。
直线进给轴通常由伺服电机、滚珠丝杠等组成，用于控制工件的直线运动；旋转进给轴通常由伺服电机、齿轮传动等组成，用于控制工件的旋转运动。
3.运动控制卡：运动控制卡是机床数控系统的核心控制器，它负责接收数控指令，并将其转换为电信号，通过与主轴驱动系统和进给驱动系统的配合，实现对机床的精确控制。
运动控制卡通常具备高速数据处理能力和多个输入输出接口，以满足机床复杂加工过程的控制需求。
4.传感器：传感器是机床数控系统的重要组成部分，用于实时监测机床的运行状态和工件加工过程中的各种参数。
常见的传感器包括位置传感器、力传感器、温度传感器等，它们通过与运动控制卡的连接，将采集到的数据反馈给数控系统，以实现对机床的自动化调节和控制。
5.人机界面：人机界面是机床数控系统与操作人员之间的交互界面，用于输入加工参数、监视加工过程和显示加工结果等。
人机界面通常由触摸屏、键盘、显示器等组成，操作人员可以通过它们与数控系统进行交互，并实时了解机床的工作状态。
二、软件组成1.数控系统软件：数控系统软件是机床数控系统的核心程序，它负责解释和执行数控指令，控制机床的运动和加工过程。
数控系统软件通常由操作系统、驱动程序、插补算法等组成，它们共同实现对机床的高精度控制和加工操作。
2.加工程序：加工程序是机床数控系统的另一重要组成部分，它是由一系列数控指令组成的程序，用于描述工件的加工路径和加工过程。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
习题1-2 数控机床控制系统
一. 判断下列说法的对错，并将错的地方改正。
1. （ ）主轴（spindle ）转速控制，刀具（tool ）自动交换控制属于数控系统的辅助功能。
2. （ ）数控系统的主要功能是控制运动坐标的位移及速度。
3. （ ）轮廓控制数控系统控制的轨迹一般为与某一坐标轴(axis)相平行的直线。
4. （ ）直线控制数控系统可控制任意斜率的直线轨迹。
5. （ ）开环控制数控系统无反馈（feedback ）回路。
6. （ ）配置SINUMERIK 802S 数控系统的数控机床采用步进电动机作为驱动元件。
7. （ ）闭环控制数控系统的控制精度(accuracy)高于开环控制数控系统的控制精度。
8. （ ）全闭环控制数控系统不仅具有稳定的控制特性，而且控制精度高。
9. （ ）半闭环控制数控机床安装有直线位移检测装置。
10. （ ）机床工作台（table ）的移动是由数控装置发出位置控制命令和速度控制命令而实现的。
11. （ ）刀具（tool ）按程序正确移动是按照数控装置发出的开关命令实现的。
12. （
）机床主轴（spindle ）的起动与停止是根据CNC 发出的开关命令，由PLC 完成
的。
13. （ ）CNC 中位置调节器是用模拟调节器。
14. （ ）在双环进给轴控制器中，转速调节器的输入是位置调节器的输出。
15. （ ）穿孔纸带（tape ）是控制介质的一种。
16. （ ）软盘属于输出装置。
17. （
）M 功能指令被传送至PLC-CPU ，用PLC 程序来实现M 功能。
图1-2-1 数控机床控制方式
18.（）数控加工程序中有关机床电器的逻辑控制及其他一些开关信号的处理是用PLC
控制程序来实现的，一般用C语言编写。
19. （）HAAS立式加工中心的自动换刀动作是这样完成的：换刀指令经CNC-CPU译码后，由轴控制器(axis controller)控制完成。
20. （）HAAS立式加工中心(vertical machining center)共有三个坐标轴，其控制主要由PLC完成。
21. （）CNC machines generally read and execute the program directly from punched tapes.
22. （）CNC对加工程序解释时，将其区分成几何的、工艺的数据和开关功能。
刀具（tool）的选择和交换即属于开关功能。
23. （）位置调节器的命令值就是插补器发出的运动序列信号。
24. （）目前的闭环伺服系统都能达到0.001μm的分辨率。
25. （）经济型数控机床一般采用半闭环系统。
26. （）数控机床一般采用PLC作为辅助控制装置。
27. （）半闭环和全闭环位置反馈系统的根本差别在于位置传感器安装的位置不同，半闭环的位置传感器安装在工作台上，全闭环的位置传感器安装在电机的轴上。
28.（）只有半闭环系统需要进行螺距误差补偿，而全闭环系统则不需要。
29.（）数控机床的数控系统主要由计算机数控装置和伺服系统等部分组成。
二. 填充，以完成下列各表述。
1.只有在位置偏差（跟随误差）为时，工作台才停止在要求的位置上。
2.半闭环控制中，CNC精确控制电动机的旋转角度，然后通过传动
机构，将角度转换成工作台的直线位移。
3.开环伺服系统主要特征是系统内没有装置，通常使用为伺服执行机构。
4.辅助控制装置的主要作用是接受数控装置输出的指令信号，主要控制装置是。
5.数控机床控制系统包括了、、、、、。
6. 进给伺服系统是以为控制量的自动控制系统，它根据数控装置插补运算生成的，精确地变换为机床移动部件的位移，直接反映了机床坐标轴跟踪运动指令和实际定位的性能。
7. 闭环和半闭环控制是基于原理工作的。
8. 数控机床的基本组成包括、、、、、以及机床本体。
图1-2-2 HAAS立式加工中心
9. 无论是半闭环还是闭环进给系统，都要求传动部件刚度好、间隙小。
在系统中，传动部件的间隙直接影响进给系统的定位精度；在系统中，传动部件的间隙影响进给系统的稳定性。
三. 选择正确的答案。
1. 欲加工一条与X轴成30°的直线轮廓，应采用数控机床。
A. 点位控制
B. 直线控制
C. 轮廓控制
2. 经济型数控车床多采用控制系统。
A. 闭环
B. 半闭环
C. 开环
3. 数控机床组成如图所示，其中把来自CNC装置的微弱指令信号通过调节、放大后驱动伺服电动机，通过传动系统驱动机床运动，使工作台精确定位或使刀具与工件按规定的轨迹作相对运动，最后加工出符合图纸要求的零件。
A、①
B、②
C、④
D、⑤
图1-2-3 数控机床的基本组成
4. 数控机床伺服系统是以为直接控制目标的自动控制系统。
A.机械运动速度
B.机械位移
C.切削力
D.机械运动精度
5. 采用开环进给伺服系统的机床上，通常不安装。
A.伺服系统
B.制动器
C.数控系统
D.位置检测器件
6、数控系统中CRT显示的坐标轴现在位置值是控制器的指令值还是坐标轴实际位置值（如编码器的反馈值）？
A. 指令值
B. 实际值
C. 开环系统中为指令值，闭环系统中通过参数设置为实际值或指令值
18. 是CNC控制系统的基本功能。
A．输入、输出、插补B．输入、插补、伺服控制
C．输入、输出、伺服D．输入、显示、插补
13. 按数控系统的控制方式分类，数控机床分为：开环控制数控机床、、闭环控制数控机床。
A. 点位控制数控机床
B. 点位直线控制数控机床
C. 半闭环控制数控机床
D. 轮廓控制数控机床
四. 按要求回答问题或完成任务。
1. 请画出半闭环控制数控系统的框图，并说出半闭环与全闭环之间的区别。
2. 试从控制精度、系统稳定性及经济性三方面，比较数控系统开环系统、半闭环系统、全闭环系统的区别。
3. 试用框图说明CNC系统的组成原理，并解释各部分的作用。