完整word版数控机床的控制系统概述
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《数控原理与系统》第7章__数控机床电气控制系统
第7章 数控机床电气控制系统
有些輔助功能只在本程式段內起作用， 當後續程式段到來時便失效，稱為當前輔 助功能，記為C類，例如M06等。還有一些 輔助功能一旦被執行便一直有效，直至被 注消或被取代為止，稱為保持類輔助功能， 記為H類，例如M10、M11等。對於不同動 作類型的輔助功能，在用邏輯電路或編寫 PLC程式實現時，其處理方法也將不同。
第7章 数控机床电气控制系统
第7章 數控機床電氣控制系統
7.1 概述
7.2 JBK-30型數控系統及其在 CJK0630A車床上的應用
7.3 FAGOR 8025/8030數控系統及 其在CK6150數控車床上的應用
7.4 數控系統中PLC的資訊交換及M、 S、T功能的實現
7.5 數控機床電氣圖的繪製方法 小結
第7章 数控机床电气控制系统
3．T功能 T功能即刀具功能，T代碼後跟隨2～ 5位數字表示要求的刀具號和刀具補償號。 數控機床根據T代碼，通過PLC可以管理刀 庫，自動更換刀具，也就是說根據刀具和 刀具座的編號，可以簡便、可靠地進行選 刀和換刀控制。
第7章 数控机床电气控制系统
7.1.3數控系統中的可編程控制器（PLC） 數控系統輔助控制功能以開關量順序控 制為主，可採用繼電器控制邏輯或可編程序 邏輯控制器（PLC）實現。在一些經濟型的數 控車床和輔助動作比較簡單的數控機床上， 為了簡單起見，其輔助動作的控制常用繼電 器邏輯實現。而在功能比較完善的數控機床 上，其輔助動作的控制邏輯一般都比較複雜， 如果仍使用繼電器實現，則電路的設計和調 試將比較困難，可靠性也差。因此，多數數 控機床都採用可編程控制器（PLC）來完成輔 助運動的控制。
数控机床的位置控制系统
7050铝合金等通道多转角挤压过程的三维有限元模拟
吕哲;郑立静;于燕;李焕喜;高文理
【期刊名称】《稀有金属材料与工程》
【年(卷),期】2008(37)12
【摘要】对7050铝合金等通道多次转角挤压(equal-channel angular pressing,简称ECAP)过程中的变形行为进行三维有限元模拟,并研究了挤压过程中等效应变的演化以及载荷-位移曲线变化。
为开发多道次ECAP工艺的模具设计、工艺参数提供理论指导依据。
【总页数】4页(P2125-2128)
【关键词】等通道多次转角挤压;有限元分析;等效应变;7050铝合金
【作者】吕哲;郑立静;于燕;李焕喜;高文理
【作者单位】北京航空航天大学,北京100083;湖南大学,湖南长沙410082
【正文语种】中文
【中图分类】TG371
【相关文献】
1.7050铝合金等通道转角挤压的有限元模拟及力学性能 [J], 徐尊平;程南璞;陈志谦
2.等通道转角挤压过程和参数的有限元模拟概述 [J], 袁玉春;马爱斌;江静华
3.等通道转角挤压过程和参数的有限元模拟概述 [J], 袁玉春;马爱斌;江静华
4.7050铝合金热挤压成形过程的有限元模拟 [J], 许柏华;张翔;王晓溪
5.7050铝合金等通道转角挤压过程中显微结构和力学性能演化的小角x射线散射研究 [J], 郑立静;李树索;李焕喜;陈昌麒;韩雅芳;董宝中
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数控机床电气控制
二、数控机床的特点
（1）加工精度高，质量稳定。 （2）能完成普通机床难以完成或根本不能加工的复杂零件加工。 （3）生产效率高。 （4）对产品改型设计的适应性强。 （5）有利于制造技术向综合自动化方向发展。 （6）监控功能强，具有故障诊断的能力。 （7）减轻了工人的劳动强度，并改善了劳动条件。
第四节数控机床的产生及发展 一、数控机床的产生
5按低压电器型号分类 （1）刀开关H。 （2）熔断器R。 （3）断路器D。 （4）控制器K。 （5）接触器C。 （6）起动器Q。 （7）控制继电器J。 （8）主令电器L。 （9）电阻器Z。 （10）变阻器B。 （11）调整器T。 （12）电磁铁M。 （13）其他A。
二、低压电器的结构 （一）电磁机构
而且要求刀具由一点到另一点之间的运动轨迹为一条直线，并能控 制位移的速度。 （3）轮廓控制系统
也称连续控制系统。其特点是能够同时对两个或两个以上的坐 标轴进行连续控制。
2. 按伺服系统控制方式分类 （1）开环伺服系统
数控装置根据信息载体上的指令信号，经控制运算发出指令脉
冲，使伺服驱动元件转过一定的角度，并通过传动齿轮、滚珠丝杠 螺母副，使执行机构(如工作台)移动或转动。 （2）闭环伺服系统
（2）改变非磁性垫片的厚度。 （3）调节螺丝，可以改变初始气隙的大小。 2电磁式继电器的特性
继电器的主要特性是输入/输出特性，又称为继电特性，
二、中间继电器 中间继电器实质上是一种电压继电器，它是根据输入电压有
无而动作的，一般触点对数多，触点容量额定电流为5～10 A左右。 中间继电器体积小，动作灵敏度高，一般不用于直接控制电
其位置检测元件直接对工作台的实际位置进行检测，理论上
讲，可以消除整个驱动扣传动环节的误差、间隙和失动量，具有很 高的位置控制精度。 （3）半闭环伺服系统
数控机床控制系统设计
数控机床控制系统设计数控机床控制系统是现代机械加工中的重要设备，不仅减轻了人工操作的负担，还能够实现高效精确加工。
本文将从数控机床控制系统的设计原理、控制器的分类以及系统设计中需要考虑的因素等各方面进行详细阐述。
一、数控机床控制系统设计原理数控机床是一种以计算机控制的工具设备。
数控机床的工作原理是通过加工程序与自动化机床相连接，由计算机系统对机床运动进行控制。
数控机床的加工程序是一种由G代码和M 代码组成的程序，G代码主要用于控制机床的直线运动和圆弧运动、刀具半径、零点位置等，M代码则是用于控制机床的主轴转速、冷却液开关等控制信号。
基本上数控机床可以实现加工各种形状的物件，而且加工精度高，生产效率高。
二、控制器的分类数控机床控制器根据其构成和结构可以大致分为以下几个类型：1、点位控制器（P控制器）：点位控制器可以控制每一个轴单独移动到预定的位置后，马上停止这一轴的运动，使其它轴继续运动。
2、直线插补控制器（L控制器）：直线插补控制器是比点位控制器更为先进的控制器，它不仅在每个轴位置上进行控制，还可以控制各轴在不同的位置上同时启动或同时停止。
3、圆弧插补控制器（C控制器）：圆弧插补控制器是对圆弧运动进行控制的控制器。
它可以自动地计算和控制机床在坐标平面或变位平面上的转折点、曲线半径以及运动方向等，圆心和半径的计算完全由控制器来完成。
4、模态控制器（M控制器）：模态控制器是负责管理机床程序重复执行的控制器。
它只需输入一次程序，就可以重复地使用该程序。
换言之，它可以使用多个程序段，从而实现切换各种不同加工方式，同时还可以根据不同的工件要求随时更改程序的具体内容。
三、系统设计中需要考虑的因素在设计数控机床控制系统时，需要考虑如下因素：1、系统稳定性：稳定性是数控机床控制系统设计的重要指标，必须保证系统在加工过程中不会出现任何一个运动轴的失控。
系统设计时需要合理选用现代控制技术，同时要对硬件和软件进行完整测试，保证系统的稳定性。
数控原理与系统数控原理概述总结
o 键盘和显示器是最基本的输入/输出装置 o 还可配光电阅读机，磁带机或软盘驱动器等
第一章 数控系统概述
1.2数控系统与计算机数控系统(CNC系统)
(2)数控装置—是数控系统的核心
o 由输入/输出接口线路、控制器、运算器和存储器等部分组成 o 作用是将输入装置输入的数据，通过内部的逻辑电路或控制软件进行编译、运算
第一章 数控系统概述
1.1数字控制技术
1.1.2NC机床、加工中心、FMC、FMS与CIMS
o 凡是采用了数控技术进行控制的机床统称NC机床 o 带有自动刀具交换装置(Automatic Tool Changer—ATC)的数控机床(带有回转刀架的 数
控车床除外)称为加工中心（Machine Center—MC） o 在加工中心的基础上，通过增加多工作台(托盘)自动交换装置(Auto Pallet Changer—APC)
第一章 数控系统概述
1.2数控系统与计算机数控系统(CNC系统)
•1.2.3 CNC系统的特点与功能 •C的特点 •1)灵活性 •2)通用性 •3)可靠性 •4)数控功能多样性 •5)使用维修方便 •6)易于实现机电一体化
第一章 数控系统概述
1.2数控系统与计算机数控系统(CNC系统)
o 2．CNC系统的功能
G92 X400. Z250.
位置等)，其控制信息主要来源于数控加工或运动控制程序 o 数控系统的最基本组成应包括：程序的输入/输出装置、数控装置、
伺服驱动这三部分
第一章 数控系统概述
1.2数控系统与计算机数控系统(CNC系统)
(1)输入/输出装置—作用是进行数控加工或运动控 制程序、加工与控制数据、机床参数以及坐标轴 位置、检测开关的状态等数据的输入、输出
第一章 数控系统概述
1.2数控系统与计算机数控系统(CNC系统)
(2)数控装置—是数控系统的核心
o 由输入/输出接口线路、控制器、运算器和存储器等部分组成 o 作用是将输入装置输入的数据，通过内部的逻辑电路或控制软件进行编译、运算
第一章 数控系统概述
1.1数字控制技术
1.1.2NC机床、加工中心、FMC、FMS与CIMS
o 凡是采用了数控技术进行控制的机床统称NC机床 o 带有自动刀具交换装置(Automatic Tool Changer—ATC)的数控机床(带有回转刀架的 数
控车床除外)称为加工中心（Machine Center—MC） o 在加工中心的基础上，通过增加多工作台(托盘)自动交换装置(Auto Pallet Changer—APC)
第一章 数控系统概述
1.2数控系统与计算机数控系统(CNC系统)
•1.2.3 CNC系统的特点与功能 •C的特点 •1)灵活性 •2)通用性 •3)可靠性 •4)数控功能多样性 •5)使用维修方便 •6)易于实现机电一体化
第一章 数控系统概述
1.2数控系统与计算机数控系统(CNC系统)
o 2．CNC系统的功能
G92 X400. Z250.
位置等)，其控制信息主要来源于数控加工或运动控制程序 o 数控系统的最基本组成应包括：程序的输入/输出装置、数控装置、
伺服驱动这三部分
第一章 数控系统概述
1.2数控系统与计算机数控系统(CNC系统)
(1)输入/输出装置—作用是进行数控加工或运动控 制程序、加工与控制数据、机床参数以及坐标轴 位置、检测开关的状态等数据的输入、输出
1 《数控机床控制技术基础》概述
2、输入/输出 、输入 输出 输出(I/O) 数控系统对加工程序处理后输出的控制信号除了对进给运行轨迹进行连续控制外， 数控系统对加工程序处理后输出的控制信号除了对进给运行轨迹进行连续控制外， 还要对机床的各种状态进行控制，这些状态包括主轴的变速控制，主轴的正、 还要对机床的各种状态进行控制，这些状态包括主轴的变速控制，主轴的正、反转 及停止，冷却和润滑装置的起动和停止，刀具的自动交换， 及停止，冷却和润滑装置的起动和停止，刀具的自动交换，工件夹紧和放松及分度 工作台转位等。 工作台转位等。 第Ⅰ类：与驱动命令有关的连接电路，主要是与坐标轴进给驱动和主轴驱动的连接 电路。 第Ⅱ类：数控装置与测量系统和测量传感器之间的连接电路。 第Ⅰ类和第Ⅱ类接口传送的信息是数控装置与伺服驱动单元、伺服电动机、位置检 测和速度检测之间的控制信息及反馈信息，它们属于数字控制及伺服控制。 第Ⅲ类：电源及保护电路。由数控机床强电线路中的电源控制电路构成。强电线路 由电源变压器、控制变压器、各种断路器、保护开关、接触器、熔断器等连接而成， 以便为辅助交流电动机（如冷却泵电动机、润滑泵电动机等）、电磁铁、离合器、 电磁阀等功率执行元件供电。强电线路不能与低压下工作的控制电路或弱电线路直 接连接，只有通过断路器、中间继电器等器件，转换成直流低电压下工作的触点的 开合动作，才能成为继电器逻辑电路和PLC可接收的电信号，反之亦然。 第Ⅳ类：开/关信号和代码信号连接电路。是数控装置与外部传送的输入、输出控 制信号。当数控机床不带PLC时，这些信号直接在数控装置和机床间传送。当数控 装置带有PLC时，这些信号除极少数的高速信号外，均通过PLC传送。
三、数控机床控制系统的构成
数控机床进行加工时， 数控机床进行加工时，首先必须将工件的几何数据和工艺数据按规定的代码和格式编 制成数控加工程序，并用适当的方法将加工程序输入数控系统。 制成数控加工程序，并用适当的方法将加工程序输入数控系统。数控系统对输入的加 工程序进行数据处理，输出各种信息和指令，控制机床各部分按规定有序地动作。 工程序进行数据处理，输出各种信息和指令，控制机床各部分按规定有序地动作。 数控机床有以下优点： （1）数控系统取代了普通机床的手工操纵，具有充分的柔性，只要编制成零件程 序就能加工出零件。 （2）零件加工精度一致性好，避免了普通机床加工时人为因素的影响。 （3）生产周期较短，特别适合小批量、单件的加工。 （4）可加工复杂形状的零件，如二维轮廓或三维轮廓加工。 （5）易于调整机床，与其他制造方法（如自动机床、自动生产线）相比，所需调 整时间较少。 数控机床的任务主要有以下方面内容： 1、主轴运动 主轴运动和普通车床一样，主运动主要完成切削任务，其动力约占整台机床动力的 70～80％。基本控制是主轴的正、反转和停止，可自动换档及无级调速；对加工中 心和有些数控车床还必须具有定向控制和C轴控制。
数控机床概述(完整版)
第一章 数控机床概述
辅助系统 包括冷却、 润滑、 排屑、 防护、 液压和随机检
测系统等部分。 自动托盘更换系统
想一想：自动托盘更 换系统的作用是什么?
自动托盘更换系统
第一章 数控机床概述
二、数控机床的工作原理
数控机床的工作原理
第一章 数控机床概述
CNC系统对零件程序的处理流程：
第一章 数控机床概述
2．数控加工中心
加工中心是在一般数控机床上加装一个刀库和自动换刀 装置，构成一种带自动换刀装置的数控机床。
加工中心种类较多，具体如下表：
第一章 数控机床概述
(1) 立式加工中心
立式加工中心的主轴轴线为垂直设置。 多为固定立柱式。 适用于加工盘类、 模具类零件。 其结构简单，占地面积小， 价格低，配备各种附件后可进行大部分工件的加工。加工大 型的零件时常采用龙门加工中心。
立式数控铣床 卧式数控铣床
第一章 数控机床概述
(2) 按主轴的配置形式分类 1) 卧式数控车床。 主轴轴线处于水平位置的数控车床。 2) 立式数控车床。 主轴轴线处于垂直位置的数控车床。
(3) 按数控系统控制的轴数分类 1) 两轴控制的数控车床。 只有一个回转刀架，可实现两 坐标轴控制。 2) 四轴控制的数控车床。 有两个独立的回转刀架，可实 现四坐标轴控制。
G系列六杆加工中心及其主轴结构与加工示意图 a) 加工中心示意图 b) 运动平台与主轴部件示意图 c) 主轴加工的三维示意图
第一章 数控机床概述
并联加工中心的应用。
典型的六杆数控机床的结构及加工示意图
第一章 数控机床概述
二、按加工路线分类
1．点位控制机床
刀具与工件相对移动时，只控制从一点运动到另一点的准 确性，而不考虑两点之间的路径和方向。
数控机床的控制系统概述
第七章数控机床的控制系统概述学习目的：1．什么是数控技术、数控系统和数控机床，数控系统对机床的控制包括哪几方面？2．数控机床控制系统组成有哪些，他们的作用各是什么？3．数控机床的控制方式有几种，各有什么特点？4．数控机床的接口有几类，他们的接口规范是什么？第一节数控机床的控制系统一、数字控制技术简介1．数字控制技术数字控制（Numerical Control）技术，简称数控技术，是用数字化信号对机床运动及其加工过程进行自动控制的一种方法。
数控技术不仅用于机床的控制，而且还用于其它设备的控制，产生了诸如数控绘图机、数控测量机等数控设备。
2．数控系统和数控机床用数字控制技术实现自动控制的系统称为数控系统。
数控系统中的控制信息是数字量，其硬件基础是数字逻辑电路。
最初数控系统是由数字逻辑电路构成的，所以也成为硬件数控系统。
现代数控系统采用存储程序的专用计算机或通用计算机来实现部分或全部基本数控功能，所以成为计算机数控系统（Comouter Numerical Control），简称CNC系统。
计算机数控系统是在硬件和软件共同作用下完成数控任务的，具有真正的“柔性”。
数控系统对机床的控制包括顺序控制和数字控制两个方面。
顺序控制是指对刀具交换、主轴调速、冷却液开关、工作台的极限位置等一类开关量的控制。
数字控制是指机床进给运动的控制，用于实现对工作台或刀架的位移、速度这一类数字量的控制。
数控系统与机床的有机结合称为数控机床，如数控车床、数控铣床、数控加工中心等。
数控机床是机电一体化的典型产品，是集机床、计算机、电力拖动、自动控制、检测等技术为一体的自动化设备。
二、数控机床控制系统的组成序记载机床加工所需的各种信息，包括零件的加工轨迹、工艺信息及开关命令。
输入装置是将程序载体上的数控编码转换成相应的脉冲信息，传送并存入数控装置内。
输出装置显示输入的内容及数控工作状态等信息，监控数控系统的运行。
常用的输入/输出装置有光电阅读机、磁带录放机、磁盘驱动器、键盘和CRT显示器等。
第1章 数控机床电气控制概述
第1章数控机床电气控制概述
图1-5开环控制系统结构
第1章数控机床电气控制概述 （2）闭环控制系统 闭环控制系统的机床上安装有检测装置，直接对工作台的位移量 进行检测，当数控装置发出进给指令信号后，经伺服驱动系统使工 作台移动时，安装在工作台上的位置检测装置把机械位移量变为电 量，反馈到输入端与输入设定指令信号进行比较，得到的差值经过 转换和放大，最后驱动工作台向减少误差的方向移动，直到误差值 消除停止移动。闭环系统具有很高的控制精度。图1-6为闭环数控 系统的结构图
第1章 数控机床电气控制概述
第1章 数控机床电气控制概述
• • • • • 1.1数控机床电气控制系统的组成及特点 1.2数控机床的分类及性能指标 1.3数控机床电气控制系统发展 1.4数控机床自动控制基础 思考题与习题
第1章数控机床电气控制概述
第1章 数控机床电气控制概述
1.1数控机床电气控制系统的组成及特点 • 1.1.1 数控机床电气控制系统的组成 • 数字控制（NC,Numerical Control，简称数控）技术 是用数字化信息进行控制的自动制技术，采用数控 技术的控制系统称为数控系统，装备了数控系统的机 床即为数控机床。 • 数控机床电气控制系统由数控装置（CNC, Computer Numerical Control）、主轴驱动系统、进给伺服系统、 检测反馈系统、机床强电控制系统、编程装置等几部 分组成。数控机床电气控制系统的组成如图1-1所示。
第1章数控机床电气控制概述
图1-3 数控铣床直线控制轨迹示意图
图1-2 数控钻床点位控制示意图
图1-4数控铣床轮廓加工示意图
第1章数控机床电气控制概述
（3）轮廓控制系统 轮廓控制系统又称连续控制系统，其特点是数控系统能够对两个 或两个以上的坐标轴同时进行连续控制。加工时不仅要控制起点和 终点，还要控制整个加工过程中每点的速度和位置。图1-4为数控 铣床轮廓加工示意图。 2.按工艺用途分类 （1）金属切削类数控机床 金属切削类数控机床和传统的通用机床产品种类类似，有数控车 床、数控铣床、数控钻床、数控磨床、数控镗床以及加工中心机床 等。数控加工中心是带有自动换刀装置，在一次装夹后，可以进行 多种工序加工的数控机床。
数控机床主轴电气控制
数控机床主轴电气控制
目录
• 数控机床主轴电气控制概述 • 主轴电机及驱动技术 • 主轴电气控制系统的设计 • 主轴电气控制系统的调试与维护 • 数控机床主轴电气控制的未来发展
01
数控机床主轴电气控制 概述
主轴电气控制系统的组成
主轴驱动器
用于接收数控系统的指令，驱动 主轴电机旋转，实现主轴的启停、 正反转和调速等功能。
伺服电机
伺服电机具有快速响应、高精度、 高动态性能等优点，常用于高速、 高精度的数控机床主轴。
电机驱动技术
变频器驱动
变频器驱动技术可以实现电机速度的精确控制，具有 调速范围宽、精度高、节能等优点。
伺服驱动器驱动
伺服驱动器驱动技术可以实现电机的快速响应和高精 度控制，适用于高速、高精度的数控机床主轴。
ABCD
精度原则
主轴电气控制系统应具有高精度控制能力，以满 足加工零件的精度要求。
易用性原则
主轴电气控制系统应具有友好的人机界面，方便 操作和维护。
主轴电气控制系统的设计流程
系统设计
根据需求分析结果，设计主轴 电气控制系统的整体结构和功 能模块。
软件设计
根据系统设计要求，编写控制 程序，实现主轴电气控制系统 的各项功能。
正反转控制
根据加工需求，控制主轴电机的正反转，实 现主轴的顺时针和逆时针旋转。
自动换挡控制
根据加工需求，自动切换主轴电机的挡位， 实现主轴的多挡控制。
主轴电气控制技术的发展历程
模拟控制阶段
早期的主轴电气控制系统采用模拟电路实现控制，精度和稳定性较 低。
数字控制阶段
随着微处理器技术的发展，主轴电气控制系统逐渐采用数字电路实 现控制，提高了精度和稳定性。
智能控制阶段
目录
• 数控机床主轴电气控制概述 • 主轴电机及驱动技术 • 主轴电气控制系统的设计 • 主轴电气控制系统的调试与维护 • 数控机床主轴电气控制的未来发展
01
数控机床主轴电气控制 概述
主轴电气控制系统的组成
主轴驱动器
用于接收数控系统的指令，驱动 主轴电机旋转，实现主轴的启停、 正反转和调速等功能。
伺服电机
伺服电机具有快速响应、高精度、 高动态性能等优点，常用于高速、 高精度的数控机床主轴。
电机驱动技术
变频器驱动
变频器驱动技术可以实现电机速度的精确控制，具有 调速范围宽、精度高、节能等优点。
伺服驱动器驱动
伺服驱动器驱动技术可以实现电机的快速响应和高精 度控制，适用于高速、高精度的数控机床主轴。
ABCD
精度原则
主轴电气控制系统应具有高精度控制能力，以满 足加工零件的精度要求。
易用性原则
主轴电气控制系统应具有友好的人机界面，方便 操作和维护。
主轴电气控制系统的设计流程
系统设计
根据需求分析结果，设计主轴 电气控制系统的整体结构和功 能模块。
软件设计
根据系统设计要求，编写控制 程序，实现主轴电气控制系统 的各项功能。
正反转控制
根据加工需求，控制主轴电机的正反转，实 现主轴的顺时针和逆时针旋转。
自动换挡控制
根据加工需求，自动切换主轴电机的挡位， 实现主轴的多挡控制。
主轴电气控制技术的发展历程
模拟控制阶段
早期的主轴电气控制系统采用模拟电路实现控制，精度和稳定性较 低。
数字控制阶段
随着微处理器技术的发展，主轴电气控制系统逐渐采用数字电路实 现控制，提高了精度和稳定性。
智能控制阶段
数控机床的进给伺服系统概述
M j max
• 当步进电机励磁绕组相数大于3时，多相通电多数 能提高输出转矩。
• 所以功率较大的步进电机多数采用多于三相的励磁 绕组，且多相通电。
3、启动转矩Mq
AB C Mq
e
当电机所带负载ML<Mq时，电机可不失步的启动。
2、最高启动频率和最高工作频率
最高启动频率fg： 步进电机由静止突然启动，并不失步地进 入稳速运行，所允许的启动频率的最高值。 最高启动频率fg与步进电机的惯性负载J有 关。
故电动机的转速n为：
n f (r/s) 60 f (r/min) f ——控制脉冲的频率
mzk
mzk
SB-58-1型五定子轴向分相反应式步进电机。
• 定子和转子都分为5段，呈轴向分布；有16个 齿均匀分布在圆周上，
• 齿距=360º/16=22.5º；各相定子彼此径向错开 1/5个齿的齿距；
如按5相5拍通电，则步距角为：
4）电动机定子绕组每改变一次通电方式——称为一拍 5）每输入一个脉冲信号，转子转过的角度——步距角αº • 上述通电方式称为：三相单三拍。（三相三拍） • 单——每次通电时，只有一相绕组通电； • 双——每次通电时，有两相绕组通电； • 三拍——经过三次切换绕组的通电状态为一个循环； • 除此之外的通电方式还有： • 三相双三拍： AB—BC—CA—AB • 三相单双六拍： A—AB—B—BC—C—CA—A
第三节 数控机床的检测装置
1、检测装置的作用
• 检测装置是数控机床闭环伺服系统的重要组成部分 • 其作用是：检测位移和速度，发送反馈信号，构成
（1） 直线进给系统 已知：进给系统的脉冲当量δmm；步进电机的
步距角αº；滚珠丝杠的导程t mm；
求： 齿轮传动比 i。
• 当步进电机励磁绕组相数大于3时，多相通电多数 能提高输出转矩。
• 所以功率较大的步进电机多数采用多于三相的励磁 绕组，且多相通电。
3、启动转矩Mq
AB C Mq
e
当电机所带负载ML<Mq时，电机可不失步的启动。
2、最高启动频率和最高工作频率
最高启动频率fg： 步进电机由静止突然启动，并不失步地进 入稳速运行，所允许的启动频率的最高值。 最高启动频率fg与步进电机的惯性负载J有 关。
故电动机的转速n为：
n f (r/s) 60 f (r/min) f ——控制脉冲的频率
mzk
mzk
SB-58-1型五定子轴向分相反应式步进电机。
• 定子和转子都分为5段，呈轴向分布；有16个 齿均匀分布在圆周上，
• 齿距=360º/16=22.5º；各相定子彼此径向错开 1/5个齿的齿距；
如按5相5拍通电，则步距角为：
4）电动机定子绕组每改变一次通电方式——称为一拍 5）每输入一个脉冲信号，转子转过的角度——步距角αº • 上述通电方式称为：三相单三拍。（三相三拍） • 单——每次通电时，只有一相绕组通电； • 双——每次通电时，有两相绕组通电； • 三拍——经过三次切换绕组的通电状态为一个循环； • 除此之外的通电方式还有： • 三相双三拍： AB—BC—CA—AB • 三相单双六拍： A—AB—B—BC—C—CA—A
第三节 数控机床的检测装置
1、检测装置的作用
• 检测装置是数控机床闭环伺服系统的重要组成部分 • 其作用是：检测位移和速度，发送反馈信号，构成
（1） 直线进给系统 已知：进给系统的脉冲当量δmm；步进电机的
步距角αº；滚珠丝杠的导程t mm；
求： 齿轮传动比 i。
数控机床的工作原理及工作过程
数控机床的工作原理及工作过程数控机床是一种利用数字控制系统控制工作过程的机床，它通过预先编程的方式实现自动化加工。
本文将详细介绍数控机床的工作原理和工作过程。
一、数控机床的工作原理数控机床的工作原理基于计算机控制技术和传感器技术。
它通过计算机控制系统接收输入的指令，根据指令生成控制信号，控制各个执行部件的运动，从而实现工件的加工。
1. 数控机床的控制系统数控机床的控制系统由计算机、数控装置、执行机构和传感器组成。
计算机负责接收输入的指令，并根据指令生成控制信号。
数控装置将计算机生成的控制信号转换成电信号，通过执行机构控制工件的运动。
传感器用于检测工件和机床的状态，将检测结果反馈给数控装置。
2. 数控机床的编程数控机床的编程是将加工工艺和运动轨迹转化为机床可识别的指令的过程。
常用的编程方式有手动编程和自动编程。
手动编程是通过输入指令代码和参数来编写程序，而自动编程则是通过计算机辅助设计软件生成程序。
3. 数控机床的执行机构数控机床的执行机构包括主轴、进给系统和辅助系统。
主轴用于驱动刀具进行切削，进给系统用于控制工件在加工过程中的运动，辅助系统用于控制机床的辅助功能，如润滑、冷却等。
二、数控机床的工作过程数控机床的工作过程包括工件装夹、刀具装夹、程序输入、加工过程和工件卸载。
1. 工件装夹工件装夹是将待加工的工件固定在机床上的过程。
通常采用夹具将工件夹紧，确保工件在加工过程中的稳定性和精度。
2. 刀具装夹刀具装夹是将刀具固定在机床上的过程。
刀具的选择根据加工工艺和工件材料来确定，不同的刀具可以实现不同的加工效果。
3. 程序输入程序输入是将编写好的加工程序输入到数控机床的控制系统中的过程。
可以通过外部存储设备、网络传输等方式将程序输入到数控机床中。
4. 加工过程加工过程是数控机床根据输入的加工程序进行加工的过程。
数控机床根据程序中的指令，控制刀具和工件的运动，实现加工操作。
5. 工件卸载工件卸载是将加工完成的工件从机床上取下的过程。
数控机床的控制原理
数控机床的控制原理数控机床的控制原理是指利用计算机或数控装置对机床进行控制的方法和工作原理。
它是一种通过数字信号控制执行器的方式，通过对机床进行精确的位置、速度和力控制，实现对工件的精密加工。
以下是数控机床的控制原理的详细解释。
第一，数控机床的控制系统。
数控机床的控制系统是指数控装置、程序存储器、输入设备、输出设备、执行装置和反馈装置等构成的系统。
数控装置是数控系统的核心部件，用于接收指令和工件参数，并将其转化为控制信号给驱动装置。
程序存储器用于存储加工程序，输入设备用于输入加工参数和指令，输出设备用于显示控制信息和加工结果，执行装置用于驱动机床进行运动，反馈装置用于检测机床位置和状态。
第二，加工程序。
加工程序是一系列控制指令的集合，用于描述机床在加工过程中的运动轨迹和速度等加工参数。
加工程序一般由工作人员使用专门的数控编程软件编写，并通过输入设备输入到数控机床的控制系统中。
第三，数控机床的轴控制。
数控机床的控制系统可以同时控制多个运动轴，如X轴、Y轴和Z轴等。
每个轴由一台伺服系统控制，该伺服系统由驱动装置、电机和位置反馈装置组成。
驱动装置接收数控装置发送的驱动指令，并通过电机驱动轴进行运动。
位置反馈装置用于检测轴的实际位置，并将其反馈给数控装置进行闭环控制。
第四，数控指令的执行。
数控机床的控制系统根据加工程序中的指令，将工件的位置、速度和力等控制信息转化为数字信号发送给驱动装置。
驱动装置根据接收到的控制信息，控制电机驱动机床进行相应的运动。
同时，数控装置通过反馈装置获取实时的轴位置信息，并将其与加工程序中的位置要求进行比较，以保证机床能够按照预定的轨迹进行加工。
第五，数控机床的自动化控制。
数控机床具有自动化控制的特点，可以在一次编程后多次重复加工相同的工件。
通过数控装置的运算和控制逻辑，可以实现自动换刀、自动换工件、自动调整切削速度等功能，大大提高了生产效率和加工精度。
综上所述，数控机床的控制原理通过数控装置对机床进行精确的位置、速度和力控制，实现对工件的精密加工。
数控机床的控制系统概述
数控机床的控制系统概述
数控装置是数控机床控制系统的核心设备，它主要包括数控系统的运
动控制部分、进给控制部分和插补控制部分。
运动控制部分负责控制数控
电机的启停、方向和速度，实现各个轴向的运动控制。
进给控制部分负责
控制机床进给部件的运动，例如进给速度、进给量和加速度等。
插补控制
部分负责将数学模型中的插补算法转化为机床运动的轨迹控制。
数控电机是数控机床控制系统的执行机构，它通过与数控装置的连接，根据装置发出的指令进行相应的动作。
数控电机一般分为进给电机和主轴
电机。
进给电机主要负责机床的工作台或刀架的运动，而主轴电机主要负
责驱动主轴的旋转。
传感器是数控机床控制系统中的重要组成部分，它的主要作用是感知
机床运动状态和工件加工情况，并将这些信息反馈给数控装置。
常见的传
感器有角度传感器、位移传感器、压力传感器等。
数控初始程序是数控机床控制系统的基础程序，它是一组控制指令和
参数的集合。
数控初始程序一般包括机床坐标系的建立、工件的基准定位、工件的装夹和刀具的选择等。
数控加工程序是数控机床控制系统的核心程序，它是通过编写数学模
型和加工工艺参数来指导机床进行加工操作的。
数控加工程序一般包括几
何描述、速度描述、加工工艺参数和刀具路径等。
总之，数控机床的控制系统是实现机床运动和加工工艺的核心部分。
它通过硬件设备和软件程序的协同作用，实现机床的高精度、高效率和高
质量的加工。
随着计算机技术的不断发展，数控机床的控制系统也在不断
创新和完善，为机床行业的发展提供了有力支持。
数控机床工作原理简述
数控机床工作原理简述
数控机床工作原理主要包括控制系统、执行系统和输入输出系统。
控制系统是数控机床的大脑，它负责接收用户输入的加工程序，并将其转换为机床能够理解和执行的指令。
控制系统通常由电脑、数控器和伺服系统等组成。
用户可通过电脑编写加工程序，并将其传输到数控机床的数控器上。
数控器解析程序指令，并生成相应的控制信号发送给伺服系统。
执行系统是控制系统传送过来的信号在机床上的具体执行部件。
主要包括主轴驱动、进给驱动和各种控制继电器等。
主轴驱动负责控制主轴的转速，进给驱动负责控制工件和刀具的进给速度。
控制继电器负责控制各种执行部件的开关状态，如刀具的进给和返回、工作台的移动等。
输入输出系统负责将机床的工作状态反馈给控制系统，并接收外部输入的指令。
通常包括编码器、传感器和人机界面等。
编码器用于检测机床的位置和运动状态，传感器用于测量加工过程中的工件尺寸和刀具状态等。
人机界面提供给操作员可视化的界面，方便其监控和控制机床的运行。
总结起来，数控机床工作原理是通过控制系统接收和解析加工程序指令，将其转化为控制信号发送给执行系统，由执行系统控制机床上各个部件的运动和状态，同时将机床的工作状态反馈给控制系统和操作员。
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《电器控制技术》教案
第七章数控机床的控制系统概述
学习目的：
1．什么是数控技术、数控系统和数控机床，数控系统对机床的控制包括哪几方面？
2．数控机床控制系统组成有哪些，他们的作用各是什么？
3．数控机床的控制方式有几种，各有什么特点？
4．数控机床的接口有几类，他们的接口规范是什么？
第一节数控机床的控制系统
一、数字控制技术简介
1．数字控制技术
数字控制（Numerical Control）技术，简称数控技术，是用数字化信号对机床运动及其加工过程进行自动控制的一种方法。
数控技术不仅用于机床的控制，而且还用于其它设备的控制，产生了诸如数控绘图机、数控测量机等数控设备。
2．数控系统和数控机床
用数字控制技术实现自动控制的系统称为数控系统。
数控系统中的控制信息是数字量，其硬件基础是数字逻辑电路。
最初数控系统是由数字逻辑电路构成的，所以也成为硬件数控系统。
现代数控系统采用存储程序的专用计算机或通用计算机来实现部分或全部基本数控功能，所以成为计算机数控系统（Comouter Numerical Control），简称CNC 系统。
计算机数控系统是在硬件和软件共同作用下完成数控任务的，具有真正的“柔性”。
数控系统对机床的控制包括顺序控制和数字控制两个方面。
顺序控制是指对刀具交换、主轴调速、冷却液开关、工作台的极限位置等一类开关量的控制。
数字控制是指机床进给运动的控制，用于实现对工作台或刀架的位移、速度这一类数字量的控制。
数控系统与机床的有机结合称为数控机床，如数控车床、数控铣床、数控加工中心等。
数控机床是机电一体化的典型产品，是集机床、计算机、电力拖动、自动控制、检测等技术为一体的自动化设备。
二、数控机床控制系统的组成
1
《电器控制技术》教案
输入/输出装置1.
主要作用是输入程序和数据、打印和显示。
数控机床是严格按照外部输入的加工程序完成自动加工的。
数控加工程序是用字母、数字和其他编码指令表示的程序，是按零件加工顺序记载机床加工所需的各种信息，包括零件的加工轨迹、工艺信息及开关命令。
输入装置是将程序载体上的数控编码转换成相应的脉冲信息，传送并存入数控装置内。
输出装置显示输入的内容及数控工作状态等信息，监控数控系统的运行。
输出装置有光电阅读机、磁带录放机、磁盘驱动器、键盘和CRT显示器等。
/常用的输入计算机数控装置2.
计算机数控装置又称装置，是数控系统的核心。
CNC主要作用是根据输入的程序和数据，完成数值计算、系统诊断、逻辑判断、轨迹控制运算等任务，输出相应的指令脉冲信号，控制机床的运动。
组成：输入/输出接口、存储器、控制器和运算器等。
他将加工程序信息按两种控制量分别输出：一类是连续控制量，送往主轴驱动装置或伺服驱动装置；另一类是离散的开关量，送往可编程序控制器，从而控制机床各组成部分，实现各种数控功能。
3.可编程序控制器装置和机床机械和液压部件之间，取代了传统机床电器逻辑控制装可编程序控制器介于CNC 置，实现了数控机床的各种继电器逻辑控制。
主要完成机床主轴的变速、作用是接收进行机床和有关应答信号。
CNC装置输出的开关命令，变向，刀具的选择交换，工件的装夹，冷却、液压、气动，润滑系统的控制功能和其他辅助功能。
4.主轴控制模块 CNC主要作用：接收装置的控制信号，实现主轴的调速和主轴定向。
2
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组成：主轴控制单元和主轴电动机等。
5.进给伺服控制模块
主要作用：将来自CNC装置的指令信号转换成机床移动部件的运动。
组成：进给电动机、速度控制单元等。
6.位置检测模块
主要作用：完成主轴、进给轴的位置检测、配合主轴控制模块、进给伺服控制模
块完成位置的控制。
组成：检测装置和各种处理电路。
第二节数控机床的控制方式及其接口技术常识
一、数控机床的控制方式
1．开环控制的数控机床
该系统没有检测反馈装置。
伺服驱动装置通常为反应式步进电动机或混合步进电动机。
CNC装置每发出一个进给脉冲指令，经驱动电路功率放大后，驱动步进电动机旋转一个角度，通过丝杠转动使机床运动一个距离（该单位长度为脉冲当量）。
这类系统的流程是单向的，对机床移动部件的实际位移不作检验和反馈，机床的加工精度不高，所以称为开环控制。
优缺点：结构简单、成本较低、技术容易掌握；加工进度取决于伺服装置的性能。
适用场合：中小型的经济型数控机床，特别适用于旧机床改造的简易机床。
2．闭环控制的数控机床
该系统装有检测反馈装置。
伺服驱动装置通常为直流伺服电动机或交流伺服电动机。
在位置比较电路中与指令值进行比较，用比较差值进行控制，直到差值消除为止，最终实现确定位置。
这类系统将机床工作台纳入了控制环节，故称为闭环控制系统。
优缺点：精度高、速度快，但调试维修较困难，系统复杂，成本高。
适用场合：精度较高的数控设备（数控静谧、镗铣床）
3．半闭环控制的数控机床
与闭环控制系统的区别是：将检测元件安放在伺服电动机的轴端或丝杠端，通过角度位移的检测测量间接计算出机床工作台的实际位置。
伺服驱动装置通常为宽频直流伺服电动机。
优缺点：结构简单，系统不易受机械传动装置干扰，工作稳定性好，精度虽没有闭环高，但调试比闭环方便。
适用场合：中等精度以上的数控机床大多数采用半闭环控制系统。
（加工中心）3
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二、数控机床的接口
借口电路的作用：进行电平转换和功率放大；将CNC装置和机床之间的信号在电器上加以隔离，防止噪声引起误操作；在CNC装置和机床电气设备间进行D/A 和A/D转换。
数控装置和机床电器之间的接口分为四类：
第一类：与驱动有关的连接电路，主要是与坐标轴进给驱动和主轴驱动的连接电路。
第二类：数控装置与检测系统和检测传感器之间的连接电路。
第三类：电源及保护电路。
第四类：开/关信号和代码信号连接电路。
4。