【毕业设计】数控机床基本应用 ㊣ 精品文档 值得下载

车床数控铣床数控磨床就是典型的轮廓控制数控机床。

数控火焰切割机电火花加工机床以及数控绘图机等也采用了轮廓控制系统。

轮廓控制系统的结构要比点位直线控系统更为复杂，在加工过程中需要不断进行插补运算，然后进行相应的速度与位移控制。

现在计算机数控装置的控制功能均由软件实现，增加轮廓控制功能不会带来成本的增加。

因此，除少数专用控制系统外，现代计算机数控装置都具有轮廓控制功能。

三按驱动装置的特点分类开环控制数控机床这类控制的数控机床是其控制系统没有位置检测元件，伺服驱动部件通常为反应式步进电动机或混合式伺服步进电动机。

数控系统每发出个进给指令，经驱动电路功率放大后，驱动步进电机旋转个角度，再经过齿轮减速装置带动丝杠旋转，通过丝杠螺母机构转换为移动部件的直线位移。

移动部件的移动速度与位移量是由输入脉冲的频率与脉冲数所决定的。

此类数控机床的信息流是单向的，即进给脉冲发出去后，实际移动值不再反馈回来，所以称为开环控制数控机床。

开环控制系统的数控机床结构简单，成本较低。

但是，系统对移动部件的实际位移量不进行监测，也不能进行误差校正。

因此，步进电动机的失步步距角误差齿轮与丝杠等传动误差都将影响被加工零件的精度。

开环控制系统仅适用于加工精度要求不很高的中小型数控机床，特别是简易经济型数控机床。

环控制数控机床接对工作台的实际位移进行检测，将测量的实际位移值反馈到数控装置中，与输入的指令位移值进行比较，用差值对机床进行控制，使移动部件按照实际需要的位移量运动，最终实现移动部件的精确运动和定位。

从理论上讲，闭环系统的运动精度主要取决于检测装置的检测精度，也与传动链的误差无关，因此其控制精度高。

图所示的为闭环控制数控机床的系统框图。

图中为速度传感器为直线位移传感器。

当位移指令值发送到位置比较电路时，若工作台没有移动，则没有反馈量，指令值使得伺服电动机转动，通过将速度反馈信号送到速度控制电路，通过将工作台实际位移量反馈回去，在位置比较电路中与位移指令值相比较，用比较后得到的差值进行位置控制，直至差值为零时为止。

这类控制的数控机床，因把机床工作台纳入了控制环节，故称为闭环控制数控机床。

闭环控制数控机床的定位精度高，但调试和维修都较困难，系统复杂，成本高。

半闭环控制数控机床半闭环控制数控机床是在伺服电动机的轴或数控机床的传动丝杠上装有角位移电流检测装置如光电编码器等，通过检测丝杠的转角间接地检测移动部件的实际位移，然后反馈到数控装置中去，并对误差进行修正。

通过测速元件和光电编码盘可间接检测出伺服电动机的转速，从而推算出工作台的实际位移量，将此值与指令值进行比较，用差值来实现控制。

由于工作台没有包括在控制回路中，因而称为半闭环控制数控机床。

半闭环控制数控系统的调试比较方便，并且具有很好的稳定性。

目前大多将角度检测装置和伺服电动机设计成体，这样，使结构更加紧凑。

混合控制数控机床将以上三类数控机床的特点结合起来，就形成了混合控制数控机床。

混合控制数控机床特别适用于大型或重型数控机床，因为大型或重型数控机床需要较高的进给速度与相当高的精度，其传动链惯量与力矩大，如果只采用全闭环控制，机床传动链和工作台全部置于控制闭环中，闭环调试比较复杂。

混合控制系统又分为两种形式开环补偿型。

它的基本控制选用步进电动机的开环伺服机构，另外附加个校正电路。

用装在工作台的直线位移测量元件的反馈信号校正机械系统的误差。

半闭环补偿型。

它是用半闭环控制方式取得高精度控制，再用装在工作台上的直线位移测量元件实现全闭环修正，以获得高速度与高精度的统。

其中是速度测量元件如测速发电机，是角度测量元件，是直线位移测量元件。

四数控车的工艺与工装削数控车床加工工艺与普通车床的加工工艺类似，但由于数控车床是次装夹，连续自动加工完成所有车削工序，因而应注意以下几个方面。

合理选择切削用量对于高效率的金属切削加工来说，被加工材料切削工具切削条件是三大要素。

这些决定着加工时间刀具寿命和加工质量。

经济有效的加工方式必然是合理的选择了切削条件。

切削条件的三要素切削速度进给量和切深直接引起刀具的损伤。

伴随着切削速度的提高，刀尖温度会上升，会产生机械的化学的热的磨损。

切削速度提高，刀具寿命会减少。

进给条件与刀具后面磨损关系在极小的范围内产生。

但进给量大，切削温度上升，后面磨损大。

它比切削速度对刀具的影响小。

切深对刀具的影响虽然没有切削速度和进给量大，但在微小切深切削时，被切削材料产生硬化层，同样会影响刀具的寿命。

用户要根据被加工的材料硬度切削状态材料种类进给量切深等选择使用的切削速度。

最适合的加工条件的选定是在这些因素的基础上选定的。

有规则的稳定的磨损达到寿命才是理想的条件。

然而，在实际作业中，刀具寿命的选择与刀具磨损被加工尺寸变化表面质量切削噪声加工热量等有关。

在确定加工条件时，需要根据实际情况进行研究。

对于不锈钢和耐热合金等难加工材料来说，可以采用冷却剂或维护则主要是对硬件使用环境的保护和防止系统软件的破坏。

可编程逻辑控制器是机床各项功能的逻辑控制中心。

它将来自的各种运动及功能指令进行逻辑排序，使它们能够准确地协调有序地安全运行同时将来自机床的各种信息及工作状态传送给，使能及时准确地发出进步的控制指令，如此实现对整个机床的控制。

当代多集成于数控系统中，这主要是指控制软件的集成化，而硬件则在规模较大的系统中往往采取分布式结构。

与的集成是采取软件接口实现的，般系统都是将二者间各种通信信息分别指定其固定的存放地址，由系统对所有地址的信息状态进行实时监控，根据各接口信号的现时状态加以分析判断，据此作出进步的控制命令，完成对运动或功能的控制。

不同厂商的有不同的语言和不同的语言表达形式，因此，力求熟悉机床程序的前提是先熟悉该机床的语言。

主轴驱动系统接受来自的驱动指令，经速度与转矩功率调节输出驱动信号驱动主电动机转动，同时接受速度反馈实施速度闭环控制。

它还通过将主轴的各种现实工作状态通告用以完成对主轴的各项功能控制。

主轴驱动系统自身有许多参数设定，这些参数直接影响主轴的转动特性，其中有些不可丢失或改变的，例如指示电动机规格的参数等，有些是可根据运行状态加以调改的，例如零漂等。

通常中也设有主轴相关的机床数据，并且与主轴驱动系统的参数作用相同，因此要注意二者取，切勿冲突。

进给伺服系统接受来自对每个运动坐标轴分别提供的速度指令，经速度与电流转矩调节输出驱动信号驱动伺服电机转动，实现机床坐标轴运动，同时接受速度反馈信号实施速度闭环控制。

它也通过与通信，通报现时工作状态并接受的控制。

进给伺服系统速度调节器的正确调节是最重要的，应该在位置开环的条件下作最佳化调节，既不过冲又要保持定的硬特性。

它受机床坐标轴机械特性的制约，旦导轨和机械传动链的状态发生变化，就需重调速度环调节器。

电器硬件电路随着功能的不断强大，电器硬件电路主要任务是电源的生成与控制电路隔离继电器部分及各类执行电器继电器接触器，很少还有继电器逻辑电路的存在。

但是些进口机床柜中还有使用自含定逻辑控制的专用组合型继电器的情况，旦这类元件出现故障，除了更换之外，还可以将其去除而由逻辑取而代之，但是这不仅需要对该专用电器的工作原理有清楚的了解，还要对机床的语言与程序深入掌握才行。

机床电器部分包括所有的电动机电磁阀制动器各种开关等。

它们是实现机床各种动作的执行者和机床各种现实状态的报告员。

这里可能的主要故障多数属于电器件自身的损坏和连接电线电缆的脱开或断裂。

速度测量通常由集装于主轴和进给电动机中的测速机来完成。

它将电动机实际转速匹配成电压值送回伺服驱动系统作为速度反馈信号，与指令速度电压值相比较，从而实现速度的精确控制。

这里应注意测速反馈电压的匹配联接，并且不要拆卸测速机。

由此引起的速度失控多是由于测速反馈线接反或者断线所致。

位置测量较早期的机床使用直线或圆形同步感应器或者旋转变压器，而现代机床多采用光栅尺和数字脉冲编码器作为位置测量元件。

它们对机床坐标轴在运行中的实际位置进行直接或间接的测量，将测量值反馈到并与指令位移相比较直至坐标轴到达指令位置，从而实现对位置的精确控制。

位置环可能出现的故障多为硬件故障，例如位置测量元件受到污染，导线连接故障等。

外部设备般指计算机打印机等输出设备，多数不属于机床的基本配置。

使用中的主要问题与输入装置样，是匹配问题。

二数控机床运动坐标的电气控制数控机床个运动坐标的电气控制由电流转矩控制环速度控制环和位置控制环串联组成。

电流环是为伺服电机提供转矩的电路。

般情况下它与电动机的匹配调节已由制造者作好了或者指定了相应的匹配参数，其反馈信号也在伺服系统内联接完成，因此不需接线与调整。

速度环是控制电动机转速亦即坐标轴运行速度的电路。

速度调节器是比例积分调节器，其调整值完全取决于所驱动坐标轴的负载大小和机械传动系统导轨传动机构的传动刚度与传动间隙等机械特性，旦这些特性发生明显变化时，首先需要对机械传动系统进行修复工作，然后重新调整速度环调节器。

速度环的反馈环节见前面速度测量节。

位置环是控制各坐标轴按指令位置精确定位的控制环节。

位置环将最终影响坐标轴的位置精度及工作精度。

这其中有两方面的工作是位置测量元件的精度与系统脉冲当量的匹配问题。

测量元件单位移动距离发出的脉冲数目经过外部倍频电路和或内部倍频系数的倍频后要与数控系统规定的分辨率相符。

例如位置测量元件脉冲，数控系统分辨率即脉冲当量为，则测量元件送出的脉冲必须经过倍频方可匹配。

二是位置环增益系数值的正确设定与调节。

通常值是作为机床数据设置的，数控系统中对各个坐标轴分别指定了值的设置地址和数值单位。

在速度环最佳化调节后值的设定则成为反映机床性能好坏影响最终精度的重要因素。

值是机床运动坐标自身性能优劣的直接表现而并非可以任意放大。

关于值的设置要注意两个问题，首先要满足下列公式式中坐标运行速度，跟踪误差，注意，不同的数控系统采用的单位可能不同，设置时要注意数控系统规定的单位。

例如，坐标运行速度的单位是，则值单位为，若的单位为，则的单位应为。

其次要满足各联动坐标轴的值必须相同，以保证合成运动时的精度。

通常是以值最低的坐标轴为准。

位置反馈参见上节位置测量有三种情况种是没有位置测量元件，为位置开环控制即无位置反馈，步进电机驱动般即为开环种是