数控原理与控制系统.
《数控原理与系统》第7章__数控机床电气控制系统
第7章 数控机床电气控制系统
有些輔助功能只在本程式段內起作用， 當後續程式段到來時便失效，稱為當前輔 助功能，記為C類，例如M06等。還有一些 輔助功能一旦被執行便一直有效，直至被 注消或被取代為止，稱為保持類輔助功能， 記為H類，例如M10、M11等。對於不同動 作類型的輔助功能，在用邏輯電路或編寫 PLC程式實現時，其處理方法也將不同。
第7章 数控机床电气控制系统
第7章 數控機床電氣控制系統
7.1 概述
7.2 JBK-30型數控系統及其在 CJK0630A車床上的應用
7.3 FAGOR 8025/8030數控系統及 其在CK6150數控車床上的應用
7.4 數控系統中PLC的資訊交換及M、 S、T功能的實現
7.5 數控機床電氣圖的繪製方法 小結
第7章 数控机床电气控制系统
3．T功能 T功能即刀具功能，T代碼後跟隨2～ 5位數字表示要求的刀具號和刀具補償號。 數控機床根據T代碼，通過PLC可以管理刀 庫，自動更換刀具，也就是說根據刀具和 刀具座的編號，可以簡便、可靠地進行選 刀和換刀控制。
第7章 数控机床电气控制系统
7.1.3數控系統中的可編程控制器（PLC） 數控系統輔助控制功能以開關量順序控 制為主，可採用繼電器控制邏輯或可編程序 邏輯控制器（PLC）實現。在一些經濟型的數 控車床和輔助動作比較簡單的數控機床上， 為了簡單起見，其輔助動作的控制常用繼電 器邏輯實現。而在功能比較完善的數控機床 上，其輔助動作的控制邏輯一般都比較複雜， 如果仍使用繼電器實現，則電路的設計和調 試將比較困難，可靠性也差。因此，多數數 控機床都採用可編程控制器（PLC）來完成輔 助運動的控制。
数控机床各组成部分结构及控制原理
F≥0，则进给＋x 若
F<0，则进给＋y
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用递推法简化计算方法
结论：第一象限
F 0 F 0
x y
F F ye F F xe
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3. 终点判别
总步长法：N X e Ye
单边计数法：N maxXe , Ye
坐标计数法 长边坐标计数法
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迹上伸长或缩短一个刀具半径。
刀具半径补偿进行：
❖ 维持所建立的刀补状态，直至撤消。刀具中心轨迹始 终偏离编程轨迹一个刀具半径值的距离。
撤消刀具半径补偿： ❖ 刀具撤离工件，返回起刀点。用G40。
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3.刀具半径补偿计算
直线刀具补偿计算（考虑推导过程） X’＝X+△X Y’＝Y+△Y △X＝r.sinα △Y＝－r.cosα X’＝X+r.Y/（X2+Y2）0.5 Y’＝Y－r.Y/（X2+Y2）0.5
问题：当尖角过渡为内轮廓时，会出现工件的 过切现象。引入C功能刀具半径补偿。
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4. C功能刀具半径补偿
C刀补是为解决上述尖角过渡问题而设计的，专门处理 两个程序段间转接的各种情况。
在C刀补中，为了避免下一段加工轨迹对本段加工轨迹 的影响，在计算本程序段的刀具中心轨迹时，提前将下 一段程序读入，根据它们之间转换的具体情况，做出适 当地处理。
2 数控机床各组成部分的结构及其控制原理
课程内容
❖ 2.1 数控系统的控制原理 ❖ 2.2 计算机数控装置 ❖ 2.3数控机床的位置检测装置 ❖ 2.4 数控机床的进给伺服系统 ❖ 2.5 数控机床的主轴驱动及其机械结构 ❖ 2.6 可编程序控制器在数控机床上的应用
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
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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。
数控的基本原理及方法
数控的基本原理及方法数控(Controlled Numerical Control, CNC)是一种机器控制技术，利用计算机控制数控系统，通过数学模型来操控数控机床实现加工操作。
数控的基本原理和方法主要包括数学模型的建立、实时路径规划、指令转换、执行控制和反馈控制等。
数控的基本原理是通过计算机对工件进行三维建模，并将模型转化为机床能够理解的数学模型。
这个数学模型通常是三维坐标系下的坐标点、线和圆弧等几何元素的集合，描述了工件的几何特征和加工要求。
实时路径规划是数控的核心技术之一。
通过对数学模型进行分析和计算，确定工件在加工过程中各个切削点的位置，实现刀具轨迹的规划。
实时路径规划主要包括直线插补和圆弧插补两种方式。
直线插补是沿直线路径进行插补，圆弧插补则是按照圆弧路径进行插补。
指令转换是将路径规划结果转化为机床能够执行的指令。
通过将刀具的插补轨迹转化为数控机床的控制指令，包括刀具移动的起始位置、方向和速度等信息，实现对机床的控制。
指令转换通常包括编程语言的解析和二进制指令的生成两个步骤。
执行控制是将指令发送给数控机床，并控制机床按照指令进行加工操作。
数控机床通过执行控制系统接收并执行指令，将刀具按照路径规划的结果进行移动和切削操作。
执行控制还包括对加工过程中的各个参数进行实时监测和调整，确保加工质量和稳定性。
反馈控制是指控制系统对机床加工过程中的各个参数进行实时监测和反馈。
通过传感器对机床的位置、速度、力和温度等参数进行监测，并将监测结果反馈给控制系统进行实时调整。
这样可以确保加工过程中的精度、质量和安全。
数控的方法包括手动编程、自动编程和联机编程三种方式。
手动编程是将工件的几何图形和加工要求通过数控编程语言手动输入到计算机中，利用计算机软件自动生成数控机床可执行的刀具轨迹。
自动编程是通过计算机辅助设计(CAD)软件进行自动建模，然后由计算机自动生成数控程序。
联机编程是将计算机与数控机床进行联机连接，直接通过计算机对机床进行编程和控制。
机床数控原理与系统
机床数控原理与系统简介机床数控原理与系统是机械制造领域中的重要内容之一。
随着科技的不断发展，机床数控系统在工业生产中起着至关重要的作用。
本文将介绍机床数控原理的基本概念、发展历程以及常见的数控系统构成和工作原理。
机床数控原理的基本概念机床数控原理是指通过计算机控制机床的运动进行加工的一种加工方式。
其基本概念包括：1.机床数控系统：由计算机硬件、软件和相关元件组成的一套用于控制机床运动和加工加工工件的系统。
2.数控编程：将加工工艺和运动控制命令转化为机床数控系统可以理解和执行的指令序列。
3.数控加工：根据数控编程生成的指令序列，通过机床数控系统的控制，实现工件的加工、切削、钻孔等工艺过程。
机床数控原理的发展历程机床数控原理的发展经历了多个阶段：1.1950年代：数控技术开始出现，并逐渐应用于大型机床上。
2.1960年代：随着计算机技术的发展，数控系统逐渐进入实用化阶段，小型机床上开始应用。
3.1970年代：数控系统开始普及，并逐步取代传统的机床操作方式，提高了生产效率和加工精度。
4.1980年代：数控技术进一步发展，出现了多轴、多功能的数控系统和高速加工中心。
5.1990年至今：数控技术与计算机技术、传感器技术的融合，使得机床数控系统更加智能化和自动化。
机床数控系统的构成机床数控系统主要由以下几个部分构成：1.数控设备：包括数控控制器、电机驱动器、传感器等。
2.数控编程和操作界面：用于输入和编辑数控程序，控制机床的运动和加工过程。
3.运动控制系统：负责根据数控程序控制机床各个轴向的运动，如进给轴和主轴。
4.刀具和刀库系统：负责刀具的选取、刀具换装以及刀具状态的监测。
5.冷却液系统：用于冷却和润滑工件和切削刀具。
机床数控系统的工作原理机床数控系统的工作原理可以总结为以下几个步骤：1.数控编程：根据加工工艺和要求，编写数控程序，并通过数控编程软件输入到数控系统。
2.数控系统解释和执行：数控系统解释数控程序中的指令，并根据指令执行相应的运动控制和加工操作。
数控车床工作原理
数控车床工作原理
数控车床工作原理是通过将加工工件和刀具固定在主轴上，由计算机控制系统发出指令，控制主轴的移动和工具的运动，从而实现对工件的精确加工。
其基本工作原理如下：
1. 轴向控制：数控车床的主轴可以沿着工件的轴向进行移动。
计算机控制系统通过发送指令，控制主轴的移动距离和方向。
2. 径向控制：数控车床的刀具可以在主轴的径向方向上进行移动。
计算机控制系统通过发送指令，控制刀具的径向位置和移动速度。
3. 同步控制：数控车床的主轴和刀具的运动需要进行同步控制，以确保对工件的精确加工。
计算机控制系统会根据加工要求，精确计算主轴和刀具的运动速度和位置，以实现加工精度的要求。
4. 加工参数控制：数控车床的加工参数，包括进给速度、主轴转速、刀具切入切出位置等，都是通过计算机控制系统进行设定和调整的。
根据工件的材料、形状和加工要求，可以调整这些参数，以实现不同类型的加工。
5. 编程控制：数控车床需要根据加工要求进行编程，编程可以通过手动输入指令、编写加工脚本或使用CAD（计算机辅助
设计）软件等方式完成。
编程是数控车床操作的核心部分，它决定了加工过程中的各种参数和运动。
总之，数控车床工作原理是通过计算机控制系统对主轴和刀具的运动进行精确定位和控制，以达到对工件的精确加工要求。
这种工作方式使得加工过程更加高效、准确，并能够满足不同类型工件的加工需求。
数控机床的工作原理及工作过程
数控机床的工作原理及工作过程1. 工作原理数控机床是一种通过计算机控制的自动化机械设备，能够精确地加工各种复杂形状的工件。
它的工作原理可以简单概括为以下几个步骤：1.1 输入指令：操作人员通过计算机界面输入加工工件的相关参数和加工路径等指令。
1.2 数据处理：计算机根据输入的指令，对加工工件进行分析和处理，生成相应的控制程序。
1.3 控制系统：控制程序通过数控系统将各种指令传递给数控机床的各个部件，控制其运动和加工过程。
1.4 传动系统：数控机床的传动系统由伺服机电、滚珠丝杠、齿轮传动等组成，通过控制信号驱动工作台、主轴等部件的运动。
1.5 传感器：数控机床配备了各种传感器，如位移传感器、速度传感器等，用于监测加工过程中的各种参数，并将其反馈给数控系统。
1.6 执行部件：根据数控系统的指令，执行部件包括工作台、主轴等，能够按照预定的路径和速度进行运动和加工。
2. 工作过程数控机床的工作过程可以分为以下几个阶段：2.1 加工准备：在开始加工之前，操作人员需要进行一系列的准备工作。
首先，根据工件的要求和加工工艺，编写相应的加工程序，并将其输入到数控系统中。
然后，根据工件的尺寸和形状，选择合适的夹具和刀具，并进行安装和调整。
2.2 加工设置：操作人员通过数控系统对加工参数进行设置，包括切削速度、进给速度、加工深度等。
同时，还需要调整工作台的位置和角度，以确保加工过程中工件的稳定性和准确性。
2.3 加工操作：在加工过程中，数控系统会根据预先编写的加工程序，控制工作台和主轴等部件的运动。
工作台按照指定的路径和速度进行挪移，主轴带动刀具进行切削。
同时，传感器会不断监测加工过程中的各种参数，并将其反馈给数控系统进行实时控制和调整。
2.4 加工检测：在加工完成后，操作人员会对加工件进行检测和测量，以确保其质量和尺寸的准确性。
这可以通过各种测量仪器和设备进行，如千分尺、三坐标测量机等。
2.5 加工调整：如果加工件不符合要求，操作人员可以根据检测结果对加工程序和参数进行调整，以达到预期的加工效果。
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2、仿真仪器
1、数控多媒体电教实训室 2、数控原理与控制系统仿真软件
（1）主轴电机（普通电机、伺服电机） （2）主轴系统电气回路电气元件（变频器等） （3）主轴光电编码器 （4）数控装置及接口选择 （5）各种连接线等等；
一、仿真教学环节
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数控系统配置与装调
1、变频器组成原理 2、主轴变频调速系统
数控系统配置与装调
教学内容4实训指导：
主轴系统的连接与调试
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数控系统配置与装调
一、仿真教学环节
二、工作地实操环节
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数控系统配置与装调
1、任务
在数控原理与系统仿真软件的控制元件上，选择调用主轴驱动系统以 及主轴部分的各种器件，继而在仿真软件上用相应导线将各模块器件连接， 并进行仿真参数设置与调试。
图1－40 数控系统电气原理 图（主轴单元）
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Q4
Q6
Q2
C04
C06
R02
D04
D10
D06
D11
R05
D7
D8
D9
D02
D12
C02
图3-6
电压型交 -直-交变频器主电路的基本结构
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图3-6
电压型交 -直-交变频器主电路的基本结构
数控系统配置与装调
(2)变频器控制电路 控制电路的基本结构如图3-7所示，它主要由电源板、主控板、键盘与显示板、外 接控制电路等构成。主控板是变频器运行的控制中心，其主要功能如下图。
图3－29 数控系统电气原理 图（继电器板图）
输出接口板
【 1、2 】
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数控系统配置与装调
2、主轴变频调速系统接口定义及连接图
西门子440变频器 +T-US U V W R S T (6SE6440-2UD*..* CA0) U(T1) V(T2) W(T3) U1 V1 W1 3×1mm BK
2
+M-M1 U V W
主轴电动机
M
DAS+ DAS0 XS9 数控装置XS9接口 +T-KA1 K2 505
3 4
主速指令 0V R+(3) RBS3
500 502
K1
5 6 9
正转 R+(2) 反转 公共端 R-(4)
RBS1
+T-KA2 K3 K420 19
数控系统配置与装调
(1)变频器主电路 电压型交—直—交变频器的主电路由整流电路、中间直流电路和逆变器电路三部 分组成。主电路的基本结构如下图3-6所示
SL RL
R01
R03
D1
D2
D3
C1
R1
D01 RB Q1 C01 Q3
D03 Q5 C03
D05 C05
VB
R04
R06
D4
D5
D6
C2
R2
HL
显示/键盘 键 盘 控 制 输 入 接 线 板 给定 控制
逆变模块 采 样
显 示
驱 动 测量
主控板
控制
控 制 输 出 接 线 板
图3-7 通用变频器的控制 框图
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数控系统配置与装调
1、I/O接口板
输入接口板
【 1、2 】
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数控系统配置与装调
1、I/O接口板
K22 K21 K20 K19 K18 K17 + 100 100 24V 24V 08 + + 09 010 011 012 013 014 015 ES3 ES1 OT2 OT1 J3 1 14 2 15 3 16 4 17 5 18 6 KA9 KA10 KA1 KA2 KA3 KA4 KA5 KA6 KA7 KA8 19 7 20 8 21 9 22 10 23 11 24 12 25 J2 K23 K24 K25 K26 K27 K28 K1 K2 K3 K4 K5 K6 K7 K8 K9 K10 K11 K12 K13 K14 K15 K16 13 J1
1、I/O接口板 2、主轴变频调速系统接口定义及连接图 3、现场调试
二、实践地实操环节
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数控系统配置与装调
1、变频器组成原理
变频器由主电路和控制电路组成,如下图3－5所示。
(1)主电路
～3 Φ 整流器 逆变器 M
(2)控制电路
控制电路
运行指令 图3－5 变频器的基本构成
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