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第三章 数控精要.ppt
第三章 计算机数控系统 3.1 数控系统及其组成 3.2 数控系统的类型 3.3 计算机数控(CNC)系统结构 3.4 SIEMENS和FANUC数控系统 3.5 计算机数控装置的接口 3.6 经济型与标准型数控系统 3.7 数控系统的电磁兼容性 3.1数控系统及其组成 数控系统采用数控技术实现数控机床的数字控制。它主要由计算机数控装置、数控加工程序输入/输出装置、主轴单元、伺服单元、驱动装置、可编程控制器(PLC)及电气逻辑控制装置、辅助装置、测量装置组成。 1.数控装置 数控装置是数控系统的核心,它包括微处理器CPU、存储器和接口电路组成。其主要功能是接收、存储零件程序,并对其进行译码、计算、插补和逻辑判断等处理,然后输出坐标轴位移信号和辅助运动控制信号。 3.1数控系统及其组成 2.输入输出装置 数控机床加工的过程是机床数控系统和操作人员进行学习交流的过程,输入输出装置就是操作人员与数控机床之间的交互界面。 3.伺服单元和驱动装置 伺服单元和驱动装置位于数控装置和机床之间。其主要作用是把来自于数控装置的信号进行功率放大,以驱动电机拖动机床运动。 4.主轴驱动系统 主轴驱动系统和进给伺服驱动系统有很大的差别,主轴驱动系统主要是旋转运动。 3.1数控系统及其组成 5.可编程控制器(PLC) 可编程控制器(PLC)是一种以微处理器为基础的通用型自动控制装置,专为在工业环境下应用而设计的。 6.测量装置 测量装置也称反馈元件,通常安装在机床的工作台或丝杠上,它把机床工作台的实际位移转变成电信号反馈给数控装置,供数控装置与指令值比较产生误差信号以控制机床向消除该误差的方向移动。 7.辅助装置 (1)转位刀架是一种刀具储存装置,可以同时安装4、6、8、12把刀具不等。 3.1数控系统及其组成 (2)刀库是加工中心机床的关键部件之一,在加工中心机床中用来储存和运送刀具,它的结构形式很多,主要有盘式和链式两种结构形式,盘式刀库存储容量较小(30把刀以下),链式刀库存储容量较大。 (3)机械手是加工中心换刀机构的核心部件。换刀时机械手在机床主轴(或刀架)与刀库之问,执行新旧刀具交换的任务,在一个换刀程序中要完成抓刀、拔刀、交换(新旧刀对调)装刀,复位等动作。 3.2 数控系统的类型 一.按被控机床运动轨迹分类 1.点位控制数控系统 2.直线控制数控系统 3.轮廓控制数控系统 这类数控系统能够同时对两个或两个以上运动坐标的位移及速度进行连续相关的控制,使其合成的平面或空间的运动轨迹符合被加工工件形状的要求。 二.按伺服系统分类 按照伺服系统的控制方式,可以把数控系统分为以下几类: 3.2 数控系统的类型 1.开环控制数控系统 这类数控系统不带检测装置,也无反馈电路,以步进电动机为驱动元件,如框图3-2所示。 2.闭环控制数控系统 这类数控系统带有位置检测反馈装置,以直流或交流电动机为驱动元件。按照位置检测装置安装位置的不同,闭环控制数控系统可以进一步分为全闭环控制、半闭环控制和混合控制数控系统三类。 (1)全闭环控制数控系统 (2)半闭环控制数控系统 3.2 数控系统的类型 (3)混合控制数控系统 ①开环补偿型控制数控系统 其控制框图如图3-5所示,它在开环控制的基础上,附加一补偿(校正)环节。这样既保留了开环控制的优点,又较好地解决了步进电动机丢步和过冲的问题,使开环控制的控制精度得以提高。 ②半闭环补偿型控制数控系统 其控制框图如图3-6所示,它采用半闭环进行基本驱动,再用装在工作台上的直线位移测量元件实现全闭环,用半闭环和全闭环的差值进行控制,因而这种系统既可以快速获得稳定的控制特性,又可以获得高精度。 3.2 数控系统的类型 三.按数控系统功能水平分类 按照数控系统的功能水平,数控系统可以分为经济型(低档型)、普及型(中档型)和高档型数控系统三种。 1.经济型又称简易数控系统 这一档次的数控机床通常仅能满足一般精度要求的加工,能加工形状较简单的直线、斜线、圆弧及带螺纹类的零件,采用的微机系统为单板机或单片机系统 2.标准型通常称之为全功能数控系统 这类数控系统功能较多,但不追求过多,以实用为准,除了具有一般数控系统的功能以外,还具有一定的图形显示功能及面向用户的宏程序功能等 3.2 数控系统的类型 3.高档型数控系统 指加工复杂形状工件的多轴控制数控机床,且其工序集中、自动化程度高、功能强、具有高度柔性。 采用的微机系统为32位以上微处理机系统,机床的进给大多采用交流伺服驱动,除了具有一般数控系统的功能以外,应该至少能实现5轴或5轴以上的联动控制,最小进给分辨率为0.1s,最大快速移动速度能达到100m/min或更高,具有三维动画图形功能和宜人的图形用户界面,同时还具有丰富的刀具管理功能
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