机床数控系统失步问题及其对策
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3 防失步方法
结合企业数控机床系统加工中心的实际项目,针对该 项目在生产加工效率以及可靠性 2 个方面的缺陷,设计了 一种接近式行程开关对机床导轨进行终端限位保护,以提 高数控机床运行的稳定性和可靠性,防止系统各行程参数 的故障问题发生。
目前,接近式行程开关实现了对数控机床各导轨行程 终端的限位保护,也成为评价终端限位和系统对刀参数可 靠性的一种有效方法。因此行程开关成为机床各导轨终端 限位保护最重要的指标,而限位方法及行程开关的选择也 就成了进行终端限位保护的一种重要手段。行程开关对机 床导轨的限位主要表现为:主要针对滚珠丝杆受益保护,减 少不必要的零部件损坏,保证了机床的高精度、高可靠性、
行程开关在机床导轨进块式开关在撞击后
不能迅速恢复到原始自由状态等几方面的缺陷。
关键词 :数控系统 ;行程开关 ;失步 ;超程
中图分类号 :TG659
文献标志码 :A
由驱动式电路与步进电机组成的开环数控系统,其设 备结构简易、价格便宜、可靠性以及稳定性能较好,在开 环数控控制系统中得到广泛应用,在国内外数控机床行业 中也占据重要位置。开环数控系统通常是采用步进电机来 进行精确定位,所以防止步进电机失步至关重要。
接近式行程开关可用来检验距离,防止工作台·机床 尾座及床身两物体的相撞检测,也可用来检测工作机器设 定和移动机器或零部件的极限位置,还可用来检测回转体 轴类零件的停止位置,阀门或开关的位置,从而控制传送 带的速度,机械旋转的转速,与各类脉冲发生器一起控制 转数和转速。还可用于信息的传送,ASI(总线)连接在设 备各个位置的传感器上,实现一定距离的数据往返传送等。 接近式行程开关使用寿命长、重复的定位精度高、工作可 靠性好、没有机械磨损、没有噪声、没有火花、抗震能力 强。只有防止数控系统失步,才能保证数控机床硬件和软 件正常运行,针对数控系统的失步影响企业效益的实际情 况,提出只有在维持数控机床本身原有的控制数控系统的 基础上,防止系统失步,才能保证生产加工的正常运行。 同时,也需要对数控机床的导轨、滚珠丝杆、行程开关做
参考文献
[1] 李芾,安琪 . 国内外高速动车组的发展 [J]. 电力机车与城
-8-
高新技术
2019 NO.10(上) 中国新技术新产品
高稳定性,确保机床的各性能效果最佳。数控机床是一种经 常长时间工作的机器,因此保证数控系统的稳定性 . 可靠性 就成为数控机床长时间稳定可靠运行的一个重要前提,在 使用行程开关限位时选用接近式行程开关来限位,这样可 以做到维持数控系统的高稳定性、高可靠性,接近式行程 开关如图 1 所示,是一种不需要与运动部件进行机械接触 便可操作的位置开关,当物体接近开关的感应面动作的距 离时,不需要机械接触及施加任何的压力便可使开关执行 动作,从而可以驱动直流或者交流电器,给 CNC,PLC 等 装置提供控制指令。接近式行程开关是一种没有触点的开 关,但是它具备微动行程开关,同时也具备传感功能,具 有动作可靠、频率响应快、性能稳定、使用寿命长、抗干 扰的能力强等优点,并且具有防水、耐腐蚀、防震等特点。 在数控系统防失步中采用了一种适合检测金属接触物的行 程开关,该行程开关是防数控系统失步的关键技术,保证 数控系统不失步,而且当各轴超程后,对刀参数能够在系 统中有效恢复。接近式行程开关灵敏度高,对金属接触物 触点的传感较快,从而提高了限位的可靠性。
1 失步现象
在机床数控系统工作时,每发送一个脉冲控制信号, 步进电机就相应的产生一个步距角,即前进一步 ;如果不 断地发送脉冲控制信号,步进电机就会不停地转动。机床 数控系统的失步现象包括丢步与越步。当转子前进的步数 大于脉冲控制时,机床数控系统就会出现越步现象 ;转子 前进的步数小于脉冲控制时,机床数控系统就会出现丢步 现象。可简单概括为越步,控制脉冲数小于转子前行的步 数 ;丢步,控制脉冲数多于转子前行的步数。
步进电动机是控制过程和仪表使用中最主要的执行部 件之一,特点为精度高、快启停能力强、转速容易控制,但 在实际的变速过程中,有时候会出现停止转动现象,即所 谓的“失步”,原因主要为步进电机本身的响应速度赶不上 它的控制速度。在步进电机带负载及惯性的情况下,步进 电机工作时不能立即停止与启动,此时在停止时产生越步, 在启动时产生丢步。在控制周期脉冲内,由于振动得不到 削减,当另一个脉冲信号到来时,共振频率周围动态误差 增大就会导致步进电机失步。
4 结语
我国开行高速动车组以来,取得了举世瞩目的进步。 到目前为止,我国高速铁路客运专线长度排名世界第一, 总里程超过排在第二到第五名的西班牙、日本、法国、德 国的总和。未来为了使我国高速铁路能够进一步提升运营 速度,应致力于 6 个方面的研发工作。1)改善轮轨间的黏 着状态。2)研究一套行之有效的非黏着制动方式,以适应 高速状态下糟糕的黏着状态。3)高速运行条件下的滑行控 制。4)综合考虑编组动拖比对于制动系统的影响。5)降 低制动时盘体与制动闸片间产生的热影响的对策。6)高速 动车组安全性和可靠性设计。
中国新技术新产品 2019 NO.10(上)
高新技术
机床数控系统失步问题及其对策
唐茂华 蔺相飞 (湖南国防工业职业技术学院,湖南 湘潭 411207)
摘 要 :该文针对机床数控系统失步问题,提出以“终端限位保护”为对策,对现今的机床数控系统防失步技
术进行了研究,结合企业机床数控系统的实际情况以及生产效率和可靠性存在的薄弱环节,设计一种接近式
2 失步原因分析
计算机技术中有微型计算机控制系统和小型计算机控 制系统,当今数控系统中所用到计算机技术为微型计算机 控制系统,也称作 CNC 控制系统或 MNC 控制系统,是一种 由硬件及数字信息控制技术发展而来的计算机数控系统。 CNC 数控系统中,由数控装置接收储存器发送的信号,是 先到伺服控制系统,再经计算处理后传递到机床各个轴上 去。
轨车辆,2007,30(5):1-5. [2] 陈丹华 . 普通列车和 CRH2型动车组制动力载荷分析 [J]. 交通科技与经济,2014,2(4):1-3,38. [3] 王辛成,周利军 . 高速列车制动控制系统研究 [J]. 城市减 少理论研究,2014,13(8):2647-2654. [4] 王俊勇,张昕 . 动车组制动系统技术分析探讨 [J]. 铁道车 辆,2005,43(2):22-24. [5] 刘建 . 动车组制动控制系统方案设计及仿真研究 [D]. 四 川 :西南交通大学,2012.
结合企业数控机床系统加工中心的实际项目,针对该 项目在生产加工效率以及可靠性 2 个方面的缺陷,设计了 一种接近式行程开关对机床导轨进行终端限位保护,以提 高数控机床运行的稳定性和可靠性,防止系统各行程参数 的故障问题发生。
目前,接近式行程开关实现了对数控机床各导轨行程 终端的限位保护,也成为评价终端限位和系统对刀参数可 靠性的一种有效方法。因此行程开关成为机床各导轨终端 限位保护最重要的指标,而限位方法及行程开关的选择也 就成了进行终端限位保护的一种重要手段。行程开关对机 床导轨的限位主要表现为:主要针对滚珠丝杆受益保护,减 少不必要的零部件损坏,保证了机床的高精度、高可靠性、
行程开关在机床导轨进块式开关在撞击后
不能迅速恢复到原始自由状态等几方面的缺陷。
关键词 :数控系统 ;行程开关 ;失步 ;超程
中图分类号 :TG659
文献标志码 :A
由驱动式电路与步进电机组成的开环数控系统,其设 备结构简易、价格便宜、可靠性以及稳定性能较好,在开 环数控控制系统中得到广泛应用,在国内外数控机床行业 中也占据重要位置。开环数控系统通常是采用步进电机来 进行精确定位,所以防止步进电机失步至关重要。
接近式行程开关可用来检验距离,防止工作台·机床 尾座及床身两物体的相撞检测,也可用来检测工作机器设 定和移动机器或零部件的极限位置,还可用来检测回转体 轴类零件的停止位置,阀门或开关的位置,从而控制传送 带的速度,机械旋转的转速,与各类脉冲发生器一起控制 转数和转速。还可用于信息的传送,ASI(总线)连接在设 备各个位置的传感器上,实现一定距离的数据往返传送等。 接近式行程开关使用寿命长、重复的定位精度高、工作可 靠性好、没有机械磨损、没有噪声、没有火花、抗震能力 强。只有防止数控系统失步,才能保证数控机床硬件和软 件正常运行,针对数控系统的失步影响企业效益的实际情 况,提出只有在维持数控机床本身原有的控制数控系统的 基础上,防止系统失步,才能保证生产加工的正常运行。 同时,也需要对数控机床的导轨、滚珠丝杆、行程开关做
参考文献
[1] 李芾,安琪 . 国内外高速动车组的发展 [J]. 电力机车与城
-8-
高新技术
2019 NO.10(上) 中国新技术新产品
高稳定性,确保机床的各性能效果最佳。数控机床是一种经 常长时间工作的机器,因此保证数控系统的稳定性 . 可靠性 就成为数控机床长时间稳定可靠运行的一个重要前提,在 使用行程开关限位时选用接近式行程开关来限位,这样可 以做到维持数控系统的高稳定性、高可靠性,接近式行程 开关如图 1 所示,是一种不需要与运动部件进行机械接触 便可操作的位置开关,当物体接近开关的感应面动作的距 离时,不需要机械接触及施加任何的压力便可使开关执行 动作,从而可以驱动直流或者交流电器,给 CNC,PLC 等 装置提供控制指令。接近式行程开关是一种没有触点的开 关,但是它具备微动行程开关,同时也具备传感功能,具 有动作可靠、频率响应快、性能稳定、使用寿命长、抗干 扰的能力强等优点,并且具有防水、耐腐蚀、防震等特点。 在数控系统防失步中采用了一种适合检测金属接触物的行 程开关,该行程开关是防数控系统失步的关键技术,保证 数控系统不失步,而且当各轴超程后,对刀参数能够在系 统中有效恢复。接近式行程开关灵敏度高,对金属接触物 触点的传感较快,从而提高了限位的可靠性。
1 失步现象
在机床数控系统工作时,每发送一个脉冲控制信号, 步进电机就相应的产生一个步距角,即前进一步 ;如果不 断地发送脉冲控制信号,步进电机就会不停地转动。机床 数控系统的失步现象包括丢步与越步。当转子前进的步数 大于脉冲控制时,机床数控系统就会出现越步现象 ;转子 前进的步数小于脉冲控制时,机床数控系统就会出现丢步 现象。可简单概括为越步,控制脉冲数小于转子前行的步 数 ;丢步,控制脉冲数多于转子前行的步数。
步进电动机是控制过程和仪表使用中最主要的执行部 件之一,特点为精度高、快启停能力强、转速容易控制,但 在实际的变速过程中,有时候会出现停止转动现象,即所 谓的“失步”,原因主要为步进电机本身的响应速度赶不上 它的控制速度。在步进电机带负载及惯性的情况下,步进 电机工作时不能立即停止与启动,此时在停止时产生越步, 在启动时产生丢步。在控制周期脉冲内,由于振动得不到 削减,当另一个脉冲信号到来时,共振频率周围动态误差 增大就会导致步进电机失步。
4 结语
我国开行高速动车组以来,取得了举世瞩目的进步。 到目前为止,我国高速铁路客运专线长度排名世界第一, 总里程超过排在第二到第五名的西班牙、日本、法国、德 国的总和。未来为了使我国高速铁路能够进一步提升运营 速度,应致力于 6 个方面的研发工作。1)改善轮轨间的黏 着状态。2)研究一套行之有效的非黏着制动方式,以适应 高速状态下糟糕的黏着状态。3)高速运行条件下的滑行控 制。4)综合考虑编组动拖比对于制动系统的影响。5)降 低制动时盘体与制动闸片间产生的热影响的对策。6)高速 动车组安全性和可靠性设计。
中国新技术新产品 2019 NO.10(上)
高新技术
机床数控系统失步问题及其对策
唐茂华 蔺相飞 (湖南国防工业职业技术学院,湖南 湘潭 411207)
摘 要 :该文针对机床数控系统失步问题,提出以“终端限位保护”为对策,对现今的机床数控系统防失步技
术进行了研究,结合企业机床数控系统的实际情况以及生产效率和可靠性存在的薄弱环节,设计一种接近式
2 失步原因分析
计算机技术中有微型计算机控制系统和小型计算机控 制系统,当今数控系统中所用到计算机技术为微型计算机 控制系统,也称作 CNC 控制系统或 MNC 控制系统,是一种 由硬件及数字信息控制技术发展而来的计算机数控系统。 CNC 数控系统中,由数控装置接收储存器发送的信号,是 先到伺服控制系统,再经计算处理后传递到机床各个轴上 去。
轨车辆,2007,30(5):1-5. [2] 陈丹华 . 普通列车和 CRH2型动车组制动力载荷分析 [J]. 交通科技与经济,2014,2(4):1-3,38. [3] 王辛成,周利军 . 高速列车制动控制系统研究 [J]. 城市减 少理论研究,2014,13(8):2647-2654. [4] 王俊勇,张昕 . 动车组制动系统技术分析探讨 [J]. 铁道车 辆,2005,43(2):22-24. [5] 刘建 . 动车组制动控制系统方案设计及仿真研究 [D]. 四 川 :西南交通大学,2012.