机床电气自动控制7-9

构转动，通过 A 将速度反馈信号送到速度 控制电路，通过 C 将工作台实际位移量反 馈回去，在位置比较电路中与指令值进行 比较，用比较的差值进行控制，直至差值 消除为止。 • 3.半闭环控制数控机床 • 从图中可以看出，由于工作台没有完全包 括在控制回路内，因而称之为半闭环控制。 这种控制方式介于开环与闭环之间，精度 虽没有闭环高，调试却比闭环方便。
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度计算以及辅助功能的处理等。 2.插补计算程序 插补是实现位置轨迹控制的一种运算。 插补计算程序是完成数控系统中插补器的 功能 ( 对点位 / 直线系统是完成位置计数与 比较线路的功能)。 3速度控制程序 速度控制程序根据给定的速度代码或每秒 毫米数，控制插补运算的频率(对点位/直
图7-1 数控机床的组成
• 1.控制介质 • 控制机床工作时，不要工人去直接操作机 床，但又必须执行人们的意图，这就必须 在人和数控机床之间建立某种联系，这种 联系的媒介物称之为控制介质。
• 控制介质可以是穿孔带，也可以是穿孔卡， 磁带或其他可以贮存代码的载体。
图7-2 某机床穿孔纸带
• 图7-2为某机床存储一段程序所用的穿孔纸 带，带上有无数个孔位，某位若有孔表示 该位为“1”；无孔表示为“0”。
• 工作过程是：输入的数据经过数控装置运 算分配发出指令脉冲，通过伺服装置(伺服 元件常为步进电机)使被控工作台移动。 • 2.闭环控制数控机床
图7-4 闭环控制系统框图
• 该系统框图如图 7-4所示。图中A为速度测 量元件， C 为位置测量元件。当指令值发 送到位置比较电路时，此时若工作台没有 移动，则没有反馈量，指令值使得伺服机
• 2.数控装置 • 数控装置是数控机床的控制中枢，是普通 数控机床中一般由输入装置、存储器、控 制器、运算器和输出装置组成。 • 3.伺服装置 • 伺服装置的作用是把来自数控装置的脉冲 信号转换为机床移动部件的运动，使工作 台 ( 或溜板 ) 精确定位或按规定的轨迹作严 格的相对运动，最后加工出符合图纸要求 的零件。
• 4.机床 • 数控机床的设计要求比通用机床更严格， 制造要求更精密。 • 5.检测装置 • 对于高精度数控机床来说，它的加工精度 和定位精度在很大程序上取决于检测 装置。 • 三、开环和闭环数控 • 数控机床按照对被控制量有无检测反馈装 置可以分为开环和闭环两种。
• 1.开环控制数控机床
图7-3 开环控制系统框图
图7-5 半闭环控制系统
• 4.开环补偿型数控机床 • 在具体方案中它又可分为两种形式：一是 开环补偿型；一是半闭环补偿型。开环补 偿型控制数控机床的特点是：基本控制选 用步进电机的开环控制伺服装置，附加一 个校正伺服电路。
图7-6 开环补偿型控制框图
• 7-2 计算机数控(CNC)系统 • 一、CNC系统的定义与结构 • 计算机数控系统 ( 简称 CNC 系统 ) 是在硬件 数控系统的基础上发展起来的，它用一台 计算机代替数控装置来完成数控功能。
•Fra Baidu bibliotek•
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线系统是指位置计数的频率)，以保证按预 定速度进给。 4.管理程序 为数据输入、处理及切削加工过程服务的 各个程序均由管理程序进行调度。 5.诊断程序 诊断程序可以在运行过程中及时发现系统 的故障，并指示出故障的类型。 7-3 插补运算
• 数控装置根据控制介质输入的指令和数据， 用数字方式进行计算，按计算结果向机床 的各个坐标方向发出相互协调的进给脉冲， 以实现位置轨迹控制。这种计算称为脉冲 分配计算或插补运算。 • 一、逐点比较法 • 用逐点比较法插补装置控制机床，每走一 步要完成4个工作节拍： • (1) 偏差判别
图7-9 某CNC铣床系统外部设备与计算机的连接
• 它一般由输入数据处理程序、插补运算程 序、速度控制程序、管理程序和诊断程序 等组成。现分述如下：
• 1.输入数据处理程序 • 总之，输入数据处理程序一般包括下述三 项内容： • (1)输入 • 零件加工程序一般靠光电阅读机读入(亦有 从高一级的计算机输入而来)。 • (2)译码 • (3)数据处理 • 数据处理程序一般包括刀具半径补偿、速
图7-7 计算机数控系统
• 由上述定义可知 CNC 系统与传统 NC 系统 的区别在于：CNC系统采用一台计算机作 • 为控制器的一部分，其组成见图7-7所示。 图中的计算机接收各种输入信息(如键盘、 面板等输入的指令信息)，执行各种控制功
• 能(如插补计算、运行管理等)。图7-8给出 了较详细的微处理机数控系统 (CNC) 方框 图。从图可以看出，它主要由中央处理单 元 (CPU) 、存储器、外部设备以及输入 / 输 出接口电路等部分所组成。 • 中央处理单元实施对数控系统的运算和管 理，它由运算器和控制器两部分组成。运 算器是对数据进行算术和逻辑运算的 部件。
• (3) 减轻了劳动强度、改善了劳动条件。 • (4) 有利于生产管理。 • 目前，选用数控机床时，主要考虑以下三 种因素：单件，中小批量的生产；形状比 较复杂，精度要求高的加工；产品更新频 繁，生产周期要求短的加工。 • 二、数控机床的组成 • 数控机床一般由控制介质、数控装置、伺 服装置、机床本体以及检测装置等组成。 见图7-1数控机床框图。
第七章 机床数字控制
• 7-1 概 述 • 一、机床数字控制技术 • 机床数字控制技术是指以数字化的信息实 现机床控制的一门技术。采用数字形式信 息控制的机床称为数字控制机床。 • 数字控制是将数控设备进行自动控制的那 些指令以数字和文字编码的方式记载在控
制介质上，经过控制计算机处理和计算后， 对各种动作的顺序、位移、以及速度等实 现自动控制的。 • 采用数控机床有以下几方面的优点： • (1) 提高加工精度，尤其提高了同批零件加 工的一致性，使产品质量稳定。 • (2) 提高生产率，一般可提高生产率3～5倍， 若使用数控加工中心机床则可提高生产率 5～10倍。
图7-8 微处理 机数控系统
• 存储器用于存储系统软件 ( 控制软件 ) 和零 件加工程序，并将运算的中间结果以及处 理后的结果存储起来。 • 输入 / 输出部分包括各种类型的输入 / 输出 设备(又称外部设备)，以及输入 /输出接口 控制部件。图7-9为某CNC铣床系统中，外 部设备通过其相应的接口与计算机联接的 示意图。 • 二、CNC系统软件