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数控机床控制技术与系统

数控机床控制技术与系统（期末复习）

1、名词解释

数控：即采用数字控制的方法对某一工作过程实现自动控制的技术。

数控系统：能按照零件加工程序的数值信息指令进行控制，使机床完成工作运动并加工零件的一种控制系统。

2、数控加工程序按两类控制量分别输出：连续控制量（送往伺服系统）、离散的开关控制量（送往机床强电控制系统）

3、MDI 工作方式的三种功能：编程、PLC 参数修改、CNC 参数修改。

4、CNC 在机床工作时的作用：译码、插补、位置检测

PLC 的作用：剩下的都是PLC 的，例如：工件夹紧、工作台转动等

编码器

1、根据位置检测装置的安装形式和测量方式分为：直接测量和间接测量、

2、按编码方式分为：绝对式测量和增量式测量，绝对式无需返参，直接测量。增量式开

机之后需要返参。

3、位置测量装置分为：直线式、旋转式

4、绝对式编码器按内部结构和测量方式分为接触式、光电式、电磁式

5、码盘的分辨角：n 2

360?=α，分辨率=n 21。n —码盘的码道圈数。n 越大。分辨角越小，测量精度越高。

6、编码器各部分的名称：P18

7、光栅工作原理：是根据物理上莫尔条纹的形成原理进行工作的。当指示光栅与主光栅发生相对

位移，会形成莫尔条纹。其方向与光栅线纹方向大致垂直。两条莫尔条纹之间的距离为纹距W ，

若栅距为ω，则有θ

ω=w ，当工作台移动一个栅距，莫尔条纹就向上或向下移动一个纹距，莫尔条纹由光敏元件接受，从而产生电信号电信号经读数头中的电子线路板处理后。输出脉冲信号。

8、光栅莫尔条纹纹距θ

ω=W ,ω—栅距，θ—两条线纹之间的倾斜夹角。 9、 PLC 的接线图

10、 PMC 指令（考试可能会用到）：应用数据检索功能指令（DSCH ）、符合功能检查指令

（COIN ）、后传输指令（MOVE ）、译码指令（DEC ）

11、给出电路图，表述工作原理

12、直流电动机

⑴ 正反馈（自己找）

⑵ 晶闸管小结：晶体闸流管的简称，又可称做可控硅整流器，最基本的用途就是可控整流，晶闸管导通的条件：1. 晶闸管阳极电路(阳极与阴极之间)施加正向电压。

2. 晶闸管控制电路(控制极与阴极之间)加正向电压或正向脉冲(正向触发电压)。

晶闸管导通后，控制极便失去作用。依靠正反馈，晶闸管仍可维持导通状态。

晶闸管关断的条件：1.将阳极电压（电流）减小或断开,直到正反馈效应不能维持。

2.在晶闸管的阳极和阴极间加反相电压。

⑶ 感阻性（自己找）

⑷ 降压斩波电路升压斩波电路

V 导通时，E 向L 充电，而C 向电机供电；

V 关断时，E 和L 都向电机供电，实现了升压。

⑸ 桥式电路（参考PPT ）

13、异步电机的发电机的原理：1.发电机起机的时候是由外部电源提供励磁电流，当达到额定转速的时候会从母线上分出一部分励磁电流，但母线上是10KV/20KV 的电压，然后经过励磁变降压整流后再次回到转子，定子上的感应电动势是转子的磁感线在定子的绕组上切割（相对的也就是导体在切割磁感线了）就长生感应电流了。

14、转差率

⑴概念：是定子旋转磁场转速与转子转速之差再除以定子旋转磁场转速，即n

n n s 1-=，n —定子的旋转磁场转速，1n —转子转速。 ⑵当转差率=0：即旋转磁场的速度与定子旋转速度相等，则定子绕组与旋转磁场之间无相对运动。不能切割磁力线，转子的感应电动势和电流皆为0.转矩T=0，负载最小。

当转差率=0～1 ：转差率变大，电机转矩变大

当转差率=1：转差率最大，转矩T 最大，负载最大

15、三相异步电动机的自适应：即电动机的电磁转矩可以随着负载的变化而变化。

16、变频器

⑴恒压频比：恒压频比也称为变压变频控制，m E f K E U φ111=≈，从上述的公式，看出，当定子电压1U 保持不变的时候，减少1f 时，M φ上升会造成磁路饱和，励磁电流会上升，铁心过热，功率因数降低，电机负载能力下降。所以当定子电压1U 保持不变的时候，增加1f 时，气体磁通M φ减少。从转矩公式22cos ?φI C T m T =,当m φ 下降。电机允许输出转矩T 下降，电机的最大转矩也将减小。严重时会出现堵转。所以在调频调速中，要求在变频的同时改变定子电压1

U ,以维持m φ不变，即1

1f U 为常数。这样电机的输出转矩保持不变。 ⑵工作原理（先整流、后逆变）：先把工频交流电通过整流器变换成直流电，然后再把直流电通过逆变器变换成频率、电压均可控制的交直流。

17、丝杠螺距为

6mm ，角位移测量值为?30则工作台的直线位移X=)(5.030*3606*360mm P =?

=?θ 18、数控机床结构组成

零件图纸→工艺分析与数值计算→编制加工程序→输入加工程序→程序调试模拟→工件安装与对刀、试切→工件加工与检验

19、数控机床控制系统的组成

20、三种变频方式：

晶闸管→可控整流桥→不可控 PW M →不可控

数控机床故障诊断与维修（补充）

1、常见的换刀方式：回转刀架换刀、更换主轴头换刀、带刀库自动换刀系统

第六章

1、数控机床通电前的准备工作：机械检查、管路检查、润滑部件检查、电气检查

2、精度分为静态精度和动态精度

静态精度分几何精度（几何面精度、主轴回转精度、直线运动精度）和定位精度（直线运动定位精度、直线运动重复定位精度········共8个）

动态精度：指机床在实际运动加工过程中的精度，主要表现为速度、加速度、加工出的零件精度。

第七章

1、点检内容：定点、定人、定期、定法、定标、定向、定项、检查、记录、处理、分析。

2、点检分类：专职点检、日常点检、生产点检。

3、机床保养：一级保养：主要是针对机床功能的保养

二级保养：主要是针对机床各部件的清洁保养

三级保养：主要是针对机床的精度保养

典型电路分析指令表、梯形图修改

1、指令表中，指令用PMC指令，即用RD、AND NOT、WRT等指令。地址用X0.1 、Y0.1等

2、电路图、梯形图、指令表三者不完全一一对应。

数控机床控制系统

习题1-2 数控机床控制系统一. 判断下列说法的对错，并将错的地方改正。 1. （）主轴（spindle ）转速控制，刀具（tool ）自动交换控制属于数控系统的辅助功能。 2. （）数控系统的主要功能是控制运动坐标的位移及速度。 3. （）轮廓控制数控系统控制的轨迹一般为与某一坐标轴(axis)相平行的直线。 4. （）直线控制数控系统可控制任意斜率的直线轨迹。 5. （）开环控制数控系统无反馈（feedback ）回路。 6. （）配置SINUMERIK 802S 数控系统的数控机床采用步进电动机作为驱动元件。 7. （）闭环控制数控系统的控制精度(accuracy)高于开环控制数控系统的控制精度。 8. （）全闭环控制数控系统不仅具有稳定的控制特性，而且控制精度高。 9. （）半闭环控制数控机床安装有直线位移检测装置。 10. （）机床工作台（table ）的移动是由数控装置发出位置控制命令和速度控制命令而实现的。 11. （）刀具（tool ）按程序正确移动是按照数控装置发出的开关命令实现的。 12. （）机床主轴（spindle ）的起动与停止是根据CNC 发出的开关命令，由PLC 完成的。 13. （）CNC 中位置调节器是用模拟调节器。 14. （）在双环进给轴控制器中，转速调节器的输入是位置调节器的输出。 15. （）穿孔纸带（tape ）是控制介质的一种。 16. （）软盘属于输出装置。 17. （）M 功能指令被传送至PLC-CPU ，用PLC 程序来实现M 功能。图1-2-1 数控机床控制方式

18.（）数控加工程序中有关机床电器的逻辑控制及其他一些开关信号的处理是用PLC 控制程序来实现的，一般用C语言编写。 19. （）HAAS立式加工中心的自动换刀动作是这样完成的：换刀指令经CNC-CPU译码后，由轴控制器(axis controller)控制完成。 20. （）HAAS立式加工中心(vertical machining center)共有三个坐标轴，其控制主要由PLC完成。 21. （）CNC machines generally read and execute the program directly from punched tapes. 22. （）CNC对加工程序解释时，将其区分成几何的、工艺的数据和开关功能。刀具（tool）的选择和交换即属于开关功能。 23. （）位置调节器的命令值就是插补器发出的运动序列信号。 24. （）目前的闭环伺服系统都能达到0.001μm的分辨率。 25. （）经济型数控机床一般采用半闭环系统。 26. （）数控机床一般采用PLC作为辅助控制装置。 27. （）半闭环和全闭环位置反馈系统的根本差别在于位置传感器安装的位置不同，半闭环的位置传感器安装在工作台上，全闭环的位置传感器安装在电机的轴上。 28.（）只有半闭环系统需要进行螺距误差补偿，而全闭环系统则不需要。 29.（）数控机床的数控系统主要由计算机数控装置和伺服系统等部分组成。二. 填充，以完成下列各表述。 1.只有在位置偏差（跟随误差）为时，工作台才停止在要求的位置上。 2.半闭环控制中，CNC精确控制电动机的旋转角度，然后通过传动机构，将角度转换成工作台的直线位移。 3.开环伺服系统主要特征是系统内没有装置，通常使用为伺服执行机构。 4.辅助控制装置的主要作用是接受数控装置输出的指令信号，主要控制装置是。 5.数控机床控制系统包括了、、、、、。 6. 进给伺服系统是以为控制量的自动控制系统，它根据数控装置插补运算生成的，精确地变换为机床移动部件的位移，直接反映了机床坐标轴跟踪运动指令和实际定位的性能。 7. 闭环和半闭环控制是基于原理工作的。 8. 数控机床的基本组成包括、、、、、以及机床本体。图1-2-2 HAAS立式加工中心

PLC在数控机床控制系统中应用

题目PLC在数控机床控制系统中的应用班级学生姓名实习单位指导老师日期 PLC在数控机床控制系统中的应用摘要：近年来，PLC在工业自动控制领域应用愈来愈广，它在控制性能、组机周期和硬件成本等方面所表现出的综合优势是其它工控产品难以比拟的。随着PLC技术的发展, 它在位置控制、过程控制、数据处理等方面的应用也越来越多。在机床的实际设计和生产过程中，为了提高数控机床加工的精度，对其定位控制装置的选择就显得尤为重要。永宏FBs系列PLC的NC定位功能较其它PLC更精准，且程序的设计和调试相当方便。本文提出的是如何应用永宏PLC的NC定位控制实现机床数控系统控制功能的方法来满足控制要求，在实际运行中是切实可行的。整机控制系统具有程序设计思路清晰、硬件电路简单实用、可靠性高、抗干扰能力强，具有良好的性能价格比等显著优点，其软硬件的设计思路可供工矿企业的相关数控机床设计改造借鉴。关键词：PLC；数控机床控制系统；应用；维护

前言可编程序控制器

数控机床单片机控制系统设计

简易数控机床控制系统设计学号：0601302009 专业：机械电子工程姓名：浦汉军 2007，9，10 南宁任务：设计以单片机为控制核心的简易数控机床的数字程序控制器。要求 1、能用键盘控制工作台沿+X、-X、+Y、-Y向运动，以校正工作台位置。 2、可用于加工直线和圆弧。 3、在运行过程中可人工干预而紧急停车。 4、能实现越界报警。 5、可与PC机通讯。总体方案设计一、数控系统硬件电路设计选用MCS-51系列的8031CPU作为数控系统的中央处理机。外接一片EPROM用于存放控制程序、固定批量生产的工件加工程序和数据，再选用一片8kb的6264RAM作为存放试制工件或小批量生产的工件加工程序和数据。由于系统扩展，为使编程地址统一，采用74LS138译码器完成译码法对扩展芯片进行寻址的功能。还要考虑机床与单片机之间的光电隔离、功率放大电路。其设计框图如下图所示：图1.1 总体设计框图工作原理：单片机系统是机床数控系统的核心，通过键盘输入命令，数控装置送来的一系列连续脉冲通过环形分配器、光电耦合器和功率放大器，按一定的顺序分配给步进电动机各相绕组，使各相绕组按照预先规定的控制方式通电或断电，这样控制步进电动机带动工作台按照指令运动。1．各单元电路设计

CE ：片选信号，低电平有效，输入：读信号，低电平有效，输入 PGM ：编程脉冲输入端，输入 Vpp ：编程电压(典型值为12.5V) Vcc ：电源(+5V) GND ：接地(0V) D 0 11D 1 12D 2 13D 3 15D 4 16D 5 17D 6 18D 719A 010 A 19 A 28 A 37 A 46 A 55 A 64A 73 A 825 A 924 A 1021 A 1123 A 122 G ND 14 C E 20PGM 27V cc 28 V pp 1N C 26 O E 222764 ：片选信号输入线，低电平有效。输出允许编程逻辑译码输出缓冲 256 256存储矩阵 A12 A11 ``` A0 OE PGM CE D0 ``` D7

数控机床进给系统设计

第一章、数控机床进给系统概述数控机床伺服系统的一般结构如图图1-1所示：图1-1数控机床进给系统伺服由于各种数控机床所完成的加工任务不同，它们对进给伺服系统的要求也不尽相同，但通常可概括为以下几方面：可逆运行；速度范围宽；具有足够的传动刚度和高的速度稳定性；快速响应并无超调；高精度；低速大转矩。 1.1、伺服系统对伺服电机的要求（1）从最低速到最高速电机都能平稳运转，转矩波动要小，尤其在低速如0.1r /min 或更低速时，仍有平稳的速度而无爬行现象。（2）电机应具有大的较长时间的过载能力，以满足低速大转矩的要求。一般直流伺服电机要求在数分钟内过载4-6倍而不损坏。（3）为了满足快速响应的要求，电机应有较小的转动惯量和大的堵转转矩，并具有尽可能小的时间常数和启动电压。电机应具有耐受4000rad/s2以上的角加速度的能力，才能保证电机可在0.2s以内从静止启动到额定转速。（4）电机应能随频繁启动、制动和反转。随着微电子技术、计算机技术和伺服控制技术的发展，数控机床的伺服系统已开始采用高速、高精度的全数字伺服系统。使伺服控制技术从模拟方式、混合方式走向全数字方式。由位置、速度和电流构成的三环反馈全部数字化、软件处理数字PID，使用灵活，柔性好。数字伺服系统采用了许多新的控制技术和改进伺服性能的措施，使控制精度和品质大大提高。数控车床的进给传动系统一般均采用进给伺服系统。这也是数控车床区别于普通车床的一个特殊部分。 1.2、伺服系统的分类数控车床的伺服系统一般由驱动控制单元、驱动元件、机械传动部件、执行件和检测反

馈环节等组成。驱动控制单元和驱动元件组成伺服驱动系统。机械传动部件和执行元件组成机械传动系统。检测元件与反馈电路组成检测系统。进给伺服系统按其控制方式不同可分为开环系统和闭环系统。闭环控制方式通常是具有位置反馈的伺服系统。根据位置检测装置所在位置的不同，闭环系统又分为半闭环系统和全闭环系统。半闭环系统具有将位置检测装置装在丝杠端头和装在电机轴端两种类型。前者把丝杠包括在位置环内，后者则完全置机械传动部件于位置环之外。全闭环系统的位置检测装置安装在工作台上，机械传动部件整个被包括在位置环之内。开环系统的定位精度比闭环系统低，但它结构简单、工作可靠、造价低廉。由于影响定位精度的机械传动装置的磨损、惯性及间隙的存在，故开环系统的精度和快速性较差。全闭环系统控制精度高、快速性能好，但由于机械传动部件在控制环内，所以系统的动态性能不仅取决于驱动装置的结构和参数，而且还与机械传动部件的刚度、阻尼特性、惯性、间隙和磨损等因素有很大关系，故必须对机电部件的结构参数进行综合考虑才能满足系统的要求。因此全闭环系统对机床的要求比较高，且造价也较昂贵。闭环系统中采用的位置检测装置有：脉冲编码器、旋转变压器、感应同步器、磁尺、光栅尺和激光干涉仪等。数控车床的进给伺服系统中常用的驱动装置是伺服电机。伺服电机有直流伺服电机和交流伺服电机之分。交流伺服电机由于具有可靠性高、基本上不需要维护和造价低等特点而被广泛采用。直流伺服电动机引入了机械换向装置。其成本高，故障多，维护困难，经常因碳刷产生的火花而影响生产，并对其他设备产生电磁干扰。同时机械换向器的换向能力，限制了电动机的容量和速度。电动机的电枢在转子上，使得电动机效率低，散热差。为了改善换向能力，减小电枢的漏感，转子变得短粗，影响了系统的动态性能。交流伺服已占据了机床进给伺服的主导地位，并随着新技术的发展而不断完善，具体体现在三个方面。一是系统功率驱动装置中的电力电子器件不断向高频化方向发展，智能化功率模块得到普及与应用；二是基于微处理器嵌入式平台技术的成熟，将促进先进控制算法的应用；三是网络化制造模式的推广及现场总线技术的成熟，将使基于网络的伺服控制成为可能。 1.3、主要设计任务参数车床控制精度：0.01mm（即为脉冲当量）；最大进给速度：V max=5m/min。最大加工直径为D =400mm，工作台及刀架重：110㎏；最大轴，向力=160㎏；导轨静摩擦系数=0.2； max 行程=1280mm；步进电机：110BF003；步距角：0.75°；电机转动惯量：J=1.8×10-2㎏.m2。

数控机床控制技术与系统

数控机床控制技术与系统（期末复习） 1、名词解释数控：即采用数字控制的方法对某一工作过程实现自动控制的技术。数控系统：能按照零件加工程序的数值信息指令进行控制，使机床完成工作运动并加工零件的一种控制系统。 2、数控加工程序按两类控制量分别输出：连续控制量（送往伺服系统）、离散的开关控制量（送往机床强电控制系统） 3、MDI 工作方式的三种功能：编程、PLC 参数修改、CNC 参数修改。 4、CNC 在机床工作时的作用：译码、插补、位置检测 PLC 的作用：剩下的都是PLC 的，例如：工件夹紧、工作台转动等编码器 1、根据位置检测装置的安装形式和测量方式分为：直接测量和间接测量、 2、按编码方式分为：绝对式测量和增量式测量，绝对式无需返参，直接测量。增量式开机之后需要返参。 3、位置测量装置分为：直线式、旋转式 4、绝对式编码器按内部结构和测量方式分为接触式、光电式、电磁式 5、码盘的分辨角：n 2 360?=α，分辨率=n 21。n —码盘的码道圈数。n 越大。分辨角越小，测量精度越高。 6、编码器各部分的名称：P18 7、光栅工作原理：是根据物理上莫尔条纹的形成原理进行工作的。当指示光栅与主光栅发生相对位移，会形成莫尔条纹。其方向与光栅线纹方向大致垂直。两条莫尔条纹之间的距离为纹距W ，若栅距为ω，则有θ ω=w ，当工作台移动一个栅距，莫尔条纹就向上或向下移动一个纹距，莫尔条纹由光敏元件接受，从而产生电信号电信号经读数头中的电子线路板处理后。输出脉冲信号。 8、光栅莫尔条纹纹距θ ω=W ,ω—栅距，θ—两条线纹之间的倾斜夹角。 9、 PLC 的接线图 10、 PMC 指令（考试可能会用到）：应用数据检索功能指令（DSCH ）、符合功能检查指令（COIN ）、后传输指令（MOVE ）、译码指令（DEC ） 11、给出电路图，表述工作原理 12、直流电动机 ⑴ 正反馈（自己找） ⑵ 晶闸管小结：晶体闸流管的简称，又可称做可控硅整流器，最基本的用途就是可控整流，晶闸管导通的条件：1. 晶闸管阳极电路(阳极与阴极之间)施加正向电压。 2. 晶闸管控制电路(控制极与阴极之间)加正向电压或正向脉冲(正向触发电压)。晶闸管导通后，控制极便失去作用。依靠正反馈，晶闸管仍可维持导通状态。晶闸管关断的条件：1.将阳极电压（电流）减小或断开,直到正反馈效应不能维持。 2.在晶闸管的阳极和阴极间加反相电压。 ⑶ 感阻性（自己找） ⑷ 降压斩波电路升压斩波电路

《电气控制》A卷及答案

___________继续教育学院20XX年秋季学期考试试卷试卷编号A卷（闭卷）课程名称：电气控制技术专业班级：姓名：学号：成绩：一、单项选择题 (每小题2分，共20分) 1．下列关于世界第一台数控机床的描述正确的是（）。 A）1946年在美国研制成功的B）它是一台3坐标数控铣床 C）用它来加工直升机叶片D）它用晶闸管-直流电机驱动 2．数控机床半闭环控制系统的特点是（）。 A）结构简单、价格低廉、精度差B）结构简单、维修方便、精度不高 C）调试与维修方便、精度高、稳定性好D）调试较困难、精度很高 3．低压断路器即低压自动开关它相当于（）的组合。 A）刀开关、熔断器、热继电器、欠压继电器B）刀开关、熔断器、热继电器、启动器 C）刀开关、熔断器、热继电器、压力继电器D）刀开关、熔断器、热继电器、操作手柄4．交流接触器常用于远距离接通和分断（）的电路。 A）电压至380V、电流至630A B）电压至1140V、电流至630A C）电压至1140V、电流至1000A D）电压至380V、电流至1000A 5．热继电器是一种利用（）进行工作的保护电器。 A）电流的热效应原理B）监测导体发热的原理 C）监测线圈温度D）测量红外线 6．数控机床的性能很大程度上取决于（）的性能。 A）计算机运算B）伺服系统C）位置检测系统D）机械结构7．数控机床主轴用三相交流电动机驱动时采取（）方式最佳。 A）调频和调压B）变级和调压C）调频和变级D）调频 8．数控机床进给伺服系统的负载不大，加工精度不高时，可采用（）控制。 A）全闭环B）半闭环C）开环 9．使用闭环测量与反馈装置的作用是为了（）。 A）提高机床的安全性B）提高机床的使用寿命 C）提高机床的定位精度、加工精度D）提高机床的灵活性

数控铣床控制系统设计

控制系统课程项目设计说明书项目名称：数控铣床控制系统设计系别：机械电子工程系专业：机械设计制造及其自动化姓名：city 学号：09128888 组员：学号：学号：指导教师：陈少波

完成时间：2012 年 6 月8 日至2012 年 6 月22 日目录 1 概述 (3) 1.1 设计目的 (3) 1.2使用设备 (3) 1.3设计内容及要求 (4) 2 NUM1020控制系统设计 (4) 2.1 功能概述 (4) 2.2 主要元器件选型 (5) 2.2.1电机选型 (5) 2.2.2 伺服驱动器与变频器选型 (8) 2.3 电路原理设计 (9) 2.3.1 电源供电设计 (9) 2.3.2 驱动电路设计 (10) 2.3.3 电机编码器与伺服驱动器连接设计 (10) 2.3.4 手轮与轴卡连接设计 (11) 2.3.5铣床控制电路设计 (12) 2.4 控制系统设计 (13)

2.4.1控制系统功能设计 (13) 2.4.2 参数设置 (14) 2.4.3 程序设计 (16) 3 总结 (20) 1 概述 1.1 设计目的 1）、掌握简单数控铣床控制系统的设计过程 2）、掌握常用数控系统（NUM1020）的操作过程 3）、掌握交流伺服电机的工作方式及应用过程 4）、了解数控系统内置式PLC 的实现原理及编程方式 5)、掌握数控系统自动控制功能程序的设计及开发过程 1.2使用设备 1)、NUM1020数控系统一套 2)、安川交流伺服电机3套 3)、计算机及梯形图编辑软件一套

1.3设计内容及要求 1）、以实验室现有的设备（NUM1020数控系统）作为控制器，参照实验室现有的数控铣床的功能，完成一台具有3轴联动功能的数控铣床的电气系统设计过程。 2）、移动轴（3轴）采用实验室现有的交流伺服电机进行驱动，采用半闭环位置控制模式。 3）、主轴采用实验室现有的变频调速器进行设计驱动，系统不要求具备自动换刀功能。 4）、完成PLC输入输出点的分配。 5）、具有行程及其他基本的保护功能。 6）、设计相关功能的梯形图控制程序（要求具有：手动进给功能、手轮进给功能、MDI功能、自动控制功能及各种基本的逻辑保护功能） 7）、完成设计报告。 2 NUM1020控制系统设计 2.1 功能概述此三轴联动数控铣床由X、Y、Z轴三轴及主轴组成，X、Y、Z轴采用伺服电机传动，由伺服驱动器驱动。主轴采用普通三相异步电机，由变频器驱动。数控系统采用NUM1020数控系统。由NUM1020数控系统作为控制核心，三台伺服驱动器通过NUM1020系统的轴卡地址编码控制，主轴变频器由数控系统

数控机床进给系统设计

第一章、数控机床进给系统概述数控机床伺服系统的一般结构如图图1-1所示：图1-1数控机床进给系统伺服由于各种数控机床所完成的加工任务不同，它们对进给伺服系统的要求也不尽相同，但通常可概括为以下几方面：可逆运行；速度范围宽；具有足够的传动刚度和高的速度稳定性；快速响应并无超调；高精度；低速大转矩。 1.1、伺服系统对伺服电机的要求（1）从最低速到最高速电机都能平稳运转，转矩波动要小，尤其在低速如0.1r /min或更低速时，仍有平稳的速度而无爬行现象。（2）电机应具有大的较长时间的过载能力，以满足低速大转矩的要求。一般直流伺服电机要求在数分钟内过载4-6倍而不损坏。（3）为了满足快速响应的要求，电机应有较小的转动惯量和大的堵转转矩，并具有尽可能小的时间常数和启动电压。电机应具有耐受4000rad/s2以上的角加速度的能力，才能保证电机可在0.2s以内从静止启动到额定转速。（4）电机应能随频繁启动、制动和反转。随着微电子技术、计算机技术和伺服控制技术的发展，数控机床的伺服系统已开始采用高速、高精度的全数字伺服系统。使伺服控制技术从模拟方式、混合方式走向全数字方式。由位置、速度和电流构成的三环反馈全部数字化、软件处理数字PID，使用灵活，柔性好。数字伺服系统采用了许多新的控制技术和改进伺服性能的措施，使控制精度和品质大大提高。数控车床的进给传动系统一般均采用进给伺服系统。这也是数控车床区别于普通车床的一个特殊部分。 1.2、伺服系统的分类数控车床的伺服系统一般由驱动控制单元、驱动元件、机械传动部件、执行件和检测反馈环节等组成。驱动控制单元和驱动元件组成伺服驱动系统。机械传动部件和执行元件组成机械传动系统。检测元件与反馈电路组成检测系统。

数控机床系统设计(1)

红字的意思是没找到答案，蓝字的意思是不确定；有错别字不负责啊。。。学渣整理，此资料仅供参考╮(╯▽╰)╭ 一 ⒈数控机床通常由哪几部分组成？各部分的作用和特点是什么？　控制介质　作用：在数控机床加工时，携带和传输所需的各种控制信息。特点：是存储数控加工所要的全部动作和刀具相对于工件位置信息的媒介物，它记载着零件的加工程序。　数控装置　作用：是数控机床的核心，它根据输入的程序和数据，经过数控装置的系统软件或逻辑电路进行编译、运算和逻辑处理后，输出各种信号和指令，控制机床的各个部分，进行规定的、有序的动作。特点：可分为普通数控系统NC 和计算机数控系统CNC 两类。　伺服机构　作用：根据数控装置发来的速度和位移指令控制执行部件的进给速度、方向和位移。特点：由伺服驱动电路和伺服驱动装置组成，与机床上的执行部件和机械部件组成数控机床的进给系统。　机械部件　作用：包含有主运动部件、进给运动执行部件、拖板和传动部件等。特点：传动结构要求更为简单，精度、刚度、抗震性等方面要求更高，且其传动和变速系统要便于实现自动化控制。 ⒉简述数控机床的分类　按运动方式分　点位控制系统：需要从一点准确的移动到另一点，移动过程不需要切削；点位直线控制系统：需要从一点准确的移动到另一点，且运动轨迹为直线，移动部件在移动过程中进行切削；轮廓控制系统：需要从一点准确的移动到另一点，并能控制将零件加工成一定的轮廓形状。　按控制方式分　开环控制系统：不具有反馈装置，系统精度较低；半闭环控制系统：具有角位移检测装置，定位精度较高，调试方便，稳定性好；闭环控制系统：具有直线位置检测装置，具有检测、比较和反馈装置，定位精度高，但结构复杂。　按数控系统的功能水平分：低、中、高档次 ⒊什么是开环、半闭环和闭环控制系统？其特点是什么？适用于什么场合？　①开环控制系统是指不带反馈装置的控制系统；特点是不能进行误差校正，因此系统精度较低；适用于低精度要求的数控机床。　②半闭环控制系统是在开环控制系统的伺服机构中装有角位移检测装置的控制系统；特点是调试方便，稳定性好精度较高；目前应用较为广泛。　③闭环控制系统是在机床移动部件位置上直接装有直线位置检测装置的控制系统；特点是定位精度高，调试维修较为困难；适用于精度要求高的数控机床。 ⒋脉冲当量、定位精度和重复定位精度的含义是什么？　脉冲当量：数控装置每发出一个脉冲信号，反映到机床位移部件上的移动量。　定位精度：数控机床工作台等移动部件在确定的终点所到达的实际位置的精度。　重复定位精度：在同一台数控机床上，应用相同程序、相同代码加工一批零件，所得到的连续结果的一致程度。⒌数控轴数与联动轴数的区别。　控制轴即机床数控装置能够控制轴的数目，而联动轴即同时控制多个轴的运动。数控轴数越多，功能就越强，机床　的复杂程度和技术含量也越高；联动轴数越多，机床控制和编程难度越大。 ⒎数控车床床身和导轨有几种布局形式？每种布局形式的特点是什么？　有四种布局形式　①平床身：工艺性好，便于导轨面的加工；　②斜床身：排屑方便，便于安装自动排屑器，操作方便，易于实现单机自动化和封闭式防护；　③平床身斜滑板：工艺性好，排屑方便；　④立床身：排屑最为方便。二⒈数控机床设计方案的特点是什么？　设计手段计算机化；设计方法综合化；设计对象系统化；设计问题模型化；设计过程程式化与并行化。、管路敷设技术通过管线敷设技术不仅可以解决吊顶层配置不规范高中资料试卷问题，而且可保障各类管路习题到位。在管路敷设过程中，要加强看护关于管路高中资料试卷连接管口处理高中资料试卷弯扁度固定盒位置保护层防腐跨接地线弯曲半径标高等，要求技术交底。管线敷设技术中包含线槽、管架等多项方式，为解决高中语文电气课件中管壁薄、接口不严等问题，合理利用管线敷设技术。线缆敷设原则：在分线盒处，当不同电压回路交叉时，应采用金属隔板进行隔开处理；同一线槽内，强电回路须同时切断习题电源，线缆敷设完毕，要进行检查和检测处理。、电气课件中调试对全部高中资料试卷电气设备，在安装过程中以及安装结束后进行高中资料试卷调整试验；通电检查所有设备高中资料试卷相互作用与相互关系，根据生产工艺高中资料试卷要求，对电气设备进行空载与带负荷下高中资料试卷调控试验；对设备进行调整使其在正常工况下与过度工作下都可以正常工作；对于继电保护进行整核对定值，审核与校对图纸，编写复杂设备与装置高中资料试卷调试方案，编写重要设备高中资料试卷试验方案以及系统启动方案；对整套启动过程中高中资料试卷电气设备进行调试工作并且进行过关运行高中资料试卷技术指导。对于调试过程中高中资料试卷技术问题，作为调试人员，需要在事前掌握图纸资料、设备制造厂家出具高中资料试卷试验报告与相关技术资料，并且了解现场设备高中资料试卷布置情况与有关高中资料试卷电气系统接线等情况，然后根据规范与规程规定，制定设备调试高中资料试卷方案。、电气设备调试高中资料试卷技术电力保护装置调试技术，电力保护高中资料试卷配置技术是指机组在进行继电保护高中资料试卷总体配置时，需要在最大限度内来确保机组高中资料试卷安全，并且尽可能地缩小故障高中资料试卷破坏范围，或者对某些异常高中资料试卷工况进行自动处理，尤其要避免错误高中资料试卷保护装置动作，并且拒绝动作，来避免不必要高中资料试卷突然停机。因此，电力高中资料试卷保护装置调试技术，要求电力保护装置做到准确灵活。对于差动保护装置高中资料试卷调试技术是指发电机一变压器组在发生内部故障时，需要进行外部电源高中资料试卷切除从而采用高中资料试卷主要保护装置。

数控车床横向进给系统设计

1、数控机床进给系统概述 1.1 伺服进给系统概述数控机床的伺服进给系统由伺服驱动电路、伺服驱动装置、机械传动机构和执行部件组成。它的作用是接收数控系统发出的进给速度和位移指令信号，由伺服驱动电路作转换和放大后，经伺服驱动装置（直流、交流伺服电动机，功率步进电机，电业脉冲马达等）和机械传动机构，驱动机床的工作台、主轴刀架等执行部件实现工作进给和快速移动。数控机床的伺服进给系统与一般机床的进给系统有本质的差别，他能根据指令信号精确地控制执行部件的运动速度与位置，以及几个执行部件按一定运动规律所合成的运动轨迹。 1.2 伺服进给系统分类数控私服进给系统按有无位置检测和反馈进行分类，有以下三种： (1)开环伺服系统 (2)半闭环伺服系统 (3)闭环伺服系统 1.3 伺服进给系统的基本要求 (1)精度要求 (2)响应速度 (3)调速范围 (4)低速、大转矩 2、运动设计 2.1传动方案拟定数控机床按控制方式分为开环、闭环、半闭环，由于采用直流式交流伺服电机的闭环控制方案，结构复杂，技术难度大，调试和维修困难，造价也高。闭环控制可以达到很好的机床精度，能补偿机械传动系统中各种误差，消除间隙、干扰等对加工精度的影响，一般应用于要求高的数控设备中，由于数控车床加工精度不十分高，采用闭环系统的必要性不大。若采用直流或交流伺服电机的半闭环控制，精度较闭环控制的查，但是稳定性好，成本较低，调试维修较容易；但是对于经济型数控机床来说必要性不大。故在本次设计中，采用开环控制步进电机驱动。确定设计任务后，初步拟定三种传动方案即1电机直接与丝杠相连；2电机通过同步带的传动带动丝杠转动；3电机通过齿轮传动带动丝杠转动。步进电机具有如下优点 :

PLC在机床电气控制方面的应用研究

PLC在机床电气控制方面的应用研究发表时间：2019-06-11T15:32:29.133Z 来源：《建筑模拟》2019年第14期作者：何兴军 [导读] PLC技术，即可编程控制器，它近几年被机械工业行业广泛应用，该技术能够实现无逻辑控制，较传统控制器而言，其应用优势明显。何兴军山西江淮重工有限责任公司山西晋城 048000 摘要：PLC技术，即可编程控制器，它近几年被机械工业行业广泛应用，该技术能够实现无逻辑控制，较传统控制器而言，其应用优势明显。PLC技术与计算机相结合能够进行大规模计算，它还具有模拟调节等功能，将其应用到电气控制系统中，有助于推动电气控制领域发展，促进相关行业转型，实现现代化生产。关键词：PLC；机床电气；控制方面；应用研究引言随着计算机技术和信息化的高速发展，PLC的应用也越来越广泛，尤其是在数控机床方面更加常见。文章主要阐述了PCL对数控机床电气控制的具体研究，旨在促进该行业平稳健康地发展，提高数控机床的稳定性，从而创造出良好的经济价值，带动社会的进步。 1 PLC基本应用情况概述 PLC就是可编程储存器，在现代化工业生产过程中通过储存器能够执行各项操作，比如逻辑运算、顺序控制、计算运算以及定时控制等。能够满足用户各项生产指令要求，提升机械自动化控制效率。当前在工业生产控制中应用的计算机中存有PLC，此类计算机具有的基本功能模块主要有CPU模块、存储器模块、功能模块、电源模块等。其中PLC基本构成语言较为简单，具体使用过程中操作便捷性较高，编程环节中灵活性较大。其中PLC相关硬件配置比较全面，在现代化工业生产过程中适应能力较强，能够对生产应用系统灵活配置，组建成不同功能化系统，系统实际应用稳定性较强。PLC通过集成电路技术有效应用，能够突出微处理器应用价值，对外部干扰问题进行有效控制。PLC在数控机床电气控制方面的应用与传统机床相比存在较大变化，在过去工业化生产过程机床电控主要是通过继电器控制方式，导致机床继电器具有较大依赖性，独立性较差。在传统机床接线操作过程中各项任务执行复杂程度较高，相关技术人员操作难度较大，如果相关人员各项操作不合理还会导致机床应用性能不断降低，使得生产过程中机场运行问题更加明显。 2数控机床电气控制系统的结构 2.1电气控制单元电气控制系统由电源和电机模块以及运动控制器。现在，中国的数控机床电源模块的电流主要有两种：一种是电源模块的电流，另一种是电源模块的电流。将固定电流转换成预定电流，并能够运行运动控制器之间通讯的可调节电流；另一个很难。在转换电流的情况下，无法与运动控制器进行通信。现行法规。电机模块主要包括加载柜类型和书籍。I型，主要负责将电流转换为电机。使用符合要求的交流电源。电气控制模块编号数控机床的关键部件，其中运动控制器是电动的。控制系统的核心，主要负责主工作系统的控制系统的运行和技术，以确保系统的顺利运行以及电气控制系统正常运行。 2.2执行部分此部分主要是由数控机床直接对零件进行加工，通过控制电磁阀来实现机械的运行。通常情况下，换刀过程可能会改变刀具之前的运动轨迹，由于刀具在加工过程中常常会出现磨损或断裂的现象，因此，采用光纤传感器来检测刀具，可以保证加工质量。 2.3核心控制部分核心控制部分主要指利用软件来分析和应用程序。工控机在读取输入信息的过程中，向运动控制器中传输准确的信息，然后，运动控制器根据这些信息来控制电动机模块，进而有助于控制整个机床工作区。此外，利用光栅尺对加工区域的信息进行检测后，还应该通过传感器将相关信息转化成标准信息并向运动控制器中传输，借助传感器来检测机床的实际工作情况，并向电气控制系统传输有关信息。 3 PLC在机床电气控制方面的应用 3.1信息交换数控机床电气控制系统运行最重要的运行目的是结合数控技术、信息技术在系统工作过程中实现对运行流程的精细化控制。因此在应用PLC技术的过程中，想要充分发挥PLC技术的作用就必须将其渗透于信息交换功能中，充分整合PLC技术，发挥其交换功能，从而完成数控机床、电气运行系统以及PLV技术相互间的信息交换，进而实现有效控制数控机床设备的目标。关于信息交换可以这样理解，它不限于各个局部间信息的交换，它能够实现数控机床与运行系统全面信息交换。应用PLC技术，实现信息交换，为了确保信息全面交换功能的安全性与稳定性，应当针对数控机床的不同模块使用不相同的接口，从而确保所交换信息的实效，最终通过应用PLC技术达到控制目的。另外，关于模块接口，还可以根据使用需求进行灵活设置，增强数控机床设备的实用性。 3.2基于PLC技术应用于数控机床功能模块的分析 PLC技术的应用，可以实现数控机床操作面板的控制，达到综合目标。自动控制。就数控机床而言，它本质上是一台自动化机床，一台数控机床。机床操作面板包括系统操作和机床操作。PLC技术在数控机床中的应用控制面板，即其功能模块，在设备运行期间通过编程进行控制。在这种工作状态下，可以有效地防止信号丢失，从而提高数控机床的控制能力。系统的稳定性。PLC技术在数控机床功能模块的控制中，除了操作外作为控制面板，它还可以实现对信号的控制，主要体现在对输出信号的控制上。信号和控制输入信号。在控制输入信号方面，即一旦输入信号，PLC将启动相应的逻辑操作，经过信号处理后，再通过PLC输出。输出信号可由外围元件控制。此外，PLC也它能快速地将指令翻译并传送到数控机床上，使机床能够按照指令操作。应开展工作以提高控制效果。 3.3应用形式 PCL技术作为数控机床应用中较为重要的一项技术，整个技术应用中，主要分为两种形式，即内装PCL和外装PCL。由于两种技术应用形式上的差异，使得整个技术应用表现会有所不同。按照PCL技术应用的内装技术表现，又可以将其定义为NC技术，也就是PCL技术的系统综合控制技术。而外装技术表现则又可以称之为CNG技术，也就是数控技术的集合体。虽然这两种技术在控制形式上存在着一定的差异，但是在独立控制过程中，应该借助操控系统中的记忆芯片对整个程序控制分化，这样才能保障在程序分化控制中满足数控机床的控制

数控机床进给系统范文

数控机创进给系统数控机床的进给传动系统常用伺服进给系统来工作。伺服进给系统的作用是根据数控系统传来的指令信息，进行放大以后控制执行部件的运动，不仅控制进给运动的速度，同时还要精确控制刀具相对于工件的移动位置和轨迹。因此，数控机床进给系统，尤其是轮廓控制系统，必须对进给运动的位置和运动的速度两方面同时实现自动控制。数控机床进给系统的设计要求除了具有较高的定位精度之外，还应具有良好的动态响应特性，系统跟踪指令信号的响应要快，稳定性要好。一个典型的数控机床闭环控制的进给系统组成：位置比较、放大元件、驱动单元、机械传动装置和检测反馈元件等几部分。机械传动装置：是指将驱动源旋运动变为工作台直线运动的整个机械传动链，包括减速装置、丝杠螺母副等中间传动机构。第一节概述一、数控机床对进给传动系统的要求 1．减少摩擦阻力：在数控机床进给系统中，普遍采用滚珠丝杠螺母副、静压丝杠螺母副，滚动导轨、静压导轨和塑料导轨。 2．减少运动惯量 3．高的传动精度与定位精度设计中，通过在进给传动链中加入减速齿轮，以减小脉冲当量(即伺服系统接收一个指令脉冲驱动工作台移动的距离)，预紧传动滚珠丝杠，消除齿轮、蜗轮等传动件的间隙等办法，可达到提高传动精度和定位精度的目的。 4．宽的进给调速范围：伺服进给系统在承担全部工作负载的条件下，应具有很宽的调速范围，以适应各工件材料、尺寸和刀具等变化的需要，工作进给速度范围可达3～6000mm／min(调速范围1：2000)。 5．响应速度要快：所谓快响应特性是指进给系统对指令输入信号的响应速度及瞬态过程结束的迅速程度，即跟踪指令信号的响应要快；定位速度和轮廓切削进给速度要满足要求；工作台应能在规定的速度范围内灵敏而精确地跟踪指令，进行单步或连续移动，在运行时不出现丢步或多步现象 6．无间隙传动：进给系统的传动间隙一般指反向间隙，即反向死区误差，它存在于整个传动链的各传动副中，直接影响数控机床的加工精度。因此，应尽量消除传动间隙，减小反向死区误差。设计中可采用消除间隙的联轴节及有消除间隙措施的传动副等方法。 7．稳定性好、寿命长：稳定性是伺服进给系统能够正常工作的最基本的条件，特别是在低速进给情况下不产生爬行，并能适应外加负载的变化而不发生共振。所谓进给系统的寿命，主要指其保持数控机床传动精度和定位精度的时间长短，即各传动部件保持其原来制造精度的能力。 8．使用维护方便二、联轴器联轴器是用来连接进给机构的两根轴使之一起回转，以传递转矩和运动的一种装置。机器运转时，被连接的两轴不能分离，只有停车后，将联轴器拆开，两轴才能脱开。联轴器的类型：有液压式、电磁式和机械式；而机械式联轴器是应用最广泛的一种，它借助于机械构件相互间的机械作用力来传递转矩，

数控机床控制系统组成doc

1．数控机床控制系统由哪几部分组成? 答：数控机床控制系统的基本组成包括输入/输出装置、数控装置、伺服驱动装置、机床电气逻辑控制装置、位置检测装置。 2. 进给伺服系统的作用是什么? 答：伺服驱动装置是数控机床的执行机构，是数控系统和机床本体之间的电气联系环节。伺服系统的作用就是将进给位移量等信息转换成机床的进给运动，数控系统要求伺服系统正确、快速地跟随进给控制信息，执行机械运动，驱动工作台向指定的位置运动。 3. 数控机床按被控对象运动轨迹分为哪几类? 答：1）点位控制的数控机床点位控制数控机床的数控装置只要求能够精确地控制从一个坐标点到另一个坐标点的定位精度，而不管是按什么轨迹运动，在移动过程中不进行任何加工。 2）直线控制的数控机床直线控制数控机床一般要在两点间移动的同时进行加工，所以不仅要求有准确的定位功能，还要求从一点到另一点之间按直线规律运动，而且对运动的速度也要进行控制。 3）轮廓控制的数控机床轮廓控制又称连续控制，大多数数控机床具有轮廓控制功能。其特点是能同时控制两个以上的轴，具有插补功能。它不仅控制起点和终点位置，而且要控制加工过程中每一点的位置和速度，加工出任意形状的曲线或曲面组成的复杂零件。 4. 试简述数控装置的组成。答：目前的数控装置都是基于微型计算机的硬件和软件来实现其功能，所以称之为计算机数控（CNC）装置。它一方面具有一般微型计算机的基本结构，如中央处理单元（CPU）、总线、存储器、输入/输出接口等；另一方面又具有数控机床完成特有功能所需要的功能模块和接口单元，如手动数据输入（MDI）接口、PLC接口、纸带阅读机接口等。 CNC装置在上述硬件基础上必须编写相应的系统软件来指挥和协调硬件的工作，两者缺一不可。CNC装置的软件由管理软件和控制软件两部分组成。 5. 数控装置硬件结构是如何分类的？

数控机床进给系统设计示例

数控机床系统总体设计方案的确定和设计内容注：下面内容中所指：横向即为X轴方向,纵向即为Y轴方向最大加工直径为400和500mm的设计方案确定计算内容和公式与320mm的一样，把各自的参数代入即可。总体方案设计的内容接到一个数控装置的设计任务以后，必须首先拟订总体方案，绘制系统总体框图，才能决定各种设计参数和结构，然后再分别对机械部分和电气部分进行设计计算。机床数控系统总体方案的拟订包括以下内容：系统运动方式的确定，伺服系统的的选择，执行机构的结构及传动方式的确定，计算系统的选择等内容。一般应根据设计任务和要求提出数个总体方案，进行综合分析，比较和论证，最后确定一个可行的总体方案。 2.2 总体方案设计 2.2.1 设计任务用微机数控技术改造最大加工直径为320毫米普通车床的进给系统主要技术参数：最大加工直径（mm）：在床身上：320 在床鞍上：175 最大加工长度（mm）： 750 溜板及刀架重量（N）：纵向：800 横向：400 刀架快移速度（m/min）：纵向：2 横向：1 最大进给速度（m/min）：纵向：0.8 横向：0.4 最小分辨率（mm） : 纵向：0.01 横向：0.005 定位精度（mm） : 0.02 主电机功率（KW）：3 起动加速时间（ms）：25 2.2.2 总体方案确定（1）系统的运动方式与伺服系统的选择

由于改造后的经济型数控车床应具有定位，直线插补，顺。逆圆，暂停，循环加工，公英制罗纹加工等功能，故应选择连续控制系统。考虑到属于经济型数控机床加工精度要求不高，为了简化结构，降低成本，采用步进电机开环控制系统。（2）数控系统根据机床要求，采用8位微机。由于MCS-51系列单片机具有集成度高，可靠性好，功能强，速度快，抗干扰性强，具有很高的性能价格比等特点，决定采用MCS-51系列的80C51单片机扩展系统。控制系统由微机部分，键盘及显示器，I/O接口，步进电机驱动器等组成，系统的加工程序和控制命令通过键盘操作实现，显示器采用液晶显示模块显示加工数据及机床状态等信息。（3）机械传动方式为实现机床所要求的分辨率，采用步进电机经齿轮减速再传动丝杠，为保证一定的传动精度和平稳性，尽量减少摩擦力，选用滚珠丝杠螺母副。同时，为提高刚度和消除间隙。采用有预加负荷的结构。齿轮传动也要消除齿侧间隙的结构。综上所述，系统总体方案框图见下图。

数控机床控制技术与系统

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数控机床单片机控制系统设计

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