第3章数字控制技术概论
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数字控制设备原理与应用一汽轿车股份公司技术部陈刚轿车公司培训教材目录课程目的----------------------------------------------------------3 第一章:数字控制概论----------------------------------------------4 第二章:数控系统的电动机------------------------------------------15 第三章:数控系统的检测元件----------------------------------------26 第四章:控制与伺服系统--------------------------------------------38 第五章:数控编程原理与规范----------------------------------------52 第六章:参数系统--------------------------------------------------73 第七章:数控机床的使用与维护-------------------------------------133课程目的随着计算机技术和自动控制理论的高速发展,以计算机技术为核心的自动控制系统在设备上的应用也越来越广泛。
如计算机检测、CNC(计算机数字控制)、CAM(计算机辅助制造)、CIMS(计算机集成制造系统)、机器人技术等。
这些都大大地延伸了现代工业中自动化设备的制造能力,从而也促进了现代工业技术日新月异的发展。
NC(数字控制)技术是近半个世纪中逐步成熟和发展起来的一项先进的设备制造技术。
计算机技术的发展和在NC技术中的应用,给它带来了革命性的变革,并形成了现在的CNC(计算机数字控制)技术。
近年来,采用CNC系统的设备已越来越多地走进我们的工厂,并逐年保持高速增长的趋势。
它们都在我们工厂的关键工序中起着举足轻重的作用,其状态的好坏和使用状况直接关联到我们产品的质量和企业的声誉。
第一章概论,讲述计算机控制系统的发展过程;计算机控制系统在日常生活和科学研究中的意义;计算机控制系统的组成及工作原理;计算机控制的特点、优点和问题;与模拟控制系统的不同之处;计算机控制系统的设计与实现问题以及计算机控制系统的性能指标。
1.计算机控制系统与连续模拟系统类似,主要的差别是用计算机系统取代了模拟控制器。
2.计算机系统主要包括:.A/D转换器,将连续模拟信号转换为断续的数字二进制信号,送入计算机;.D/A转换器,将计算机产生的数字指令信号转换为连续模拟信号(直流电压)并送给直流电机的放大部件;.数字计算机(包括硬件及相应软件),实现信号的转换处理以及工作状态的逻辑管理,按给定的算法程序产生相应的控制指令。
3.计算机控制系统的控制过程可以归结为:.实时数据采集,即A/D变换器对反馈信号及指令信号的瞬时值进行检测和输入;.实时决策,即计算机按给定算法,依采集的信息进行控制行为的决策,生成控制指令;.实时控制,即D/A变换器根据决策结果,适时地向被控对象输出控制信号。
4.计算机控制系统就是利用计算机来实现生产过程自动控制的系统。
5.自动控制,是在没有人直接参与的情况下,通过控制器使生产过程自动地按照预定的规律运行。
6.计算机控制系统的特性系统规模有大有小系统类型多种多样系统造价有高有低计算机控制系统不断推陈出新7.按功能分类1)数据处理系统2)直接数字控制(DDC)3)监督控制(SCC)4)分散型控制5)现场总线控制系统按控制规律分类1)程序和顺序控制2)比例积分微分控制(PID)3)有限拍控制4)复杂控制5)智能控制按控制方式分类1)开环控制2)闭环控制9.计算机控制系统的结构和组成控制算法软件网络硬件11.硬件平台运算处理与存储部分:CPU,存储器(RAM,ROM,EPROM,FLASH-ROM,EEPROM以及磁盘等),时钟,中断,译码,总线驱动等。
输入输出接口部分:各种信号(模拟量,开关量,脉冲量等)的锁存、转换、滤波,调理和接线,以及串行通讯等。
数控技术概论数控技术概论1.2数控机床原理1.2数控机床结构1.3数控技术1.31数控机床的发展趋势1.4 FANUC数控系统数控加工中心机床基础知识1.41坐标系/对刀点/换刀点1.42常用基本指令1.43编程方式1.44对刀1.1数控机床原理数控机床是数字控制机床(Computer numerical control machine tools)的简称,是一种装有程序控制系统的自动化机床。
该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序,并将其译码,从而使机床动作数控折弯机并加工零件。
1.11数控机床的特点控机床的操作和监控全部在这个数控单元中完成,它是数控机床的大脑。
与普通机床相比,数控机床有如下特点:●加工精度高,具有稳定的加工质量;●可进行多坐标的联动,能加工形状复杂的零件;●加工零件改变时,一般只需要更改数控程序,可节省生产准备时间;●机床本身的精度高、刚性大,可选择有利的加工用量,生产率高(一般为普通机床的3~5倍);●机床自动化程度高,可以减轻劳动强度;●对操作人员的素质要求较高,对维修人员的技术要求更高。
1.12数控机床的组成主机:他是数控机床的主体,包括机床身、立柱、主轴、进给机构等机械部件。
他是用于完成各种切削加工的机械部件。
数控装置:是数控机床的核心,包括硬件(印刷电路板、CRT显示器、键盒、纸带阅读机等)以及相应的软件,用于输入数字化的零件程序,并完成输入信息的存储、数据的变换、插补运算以及实现各种控制功能。
驱动装置:他是数控机床执行机构的驱动部件,包括主轴驱动单元、进给单元、主轴电机及进给电机等。
他在数控装置的控制下通过电气或电液伺服系统实现主轴和进给驱动。
当几个进给联动时,可以完成定位、直线、平面曲线和空间曲线的加工。
辅助装置:指数控机床的一些必要的配套部件,用以保证数控机床的运行,如冷却、排屑、润滑、照明、监测等。
它包括液压和气动装置、排屑装置、交换工作台、数控转台和数控分度头,还包括刀具及监控检测装置等。
第一章概论1.1数控技术的基本概念1.1.1什么是机床的数字控制数字控制(Numerical Control, NC)是一种借助数字、字符或其它符号对某一工作过程(如加工、测量、装配等)进行可编程控制的自动化方法。
数控技术(Numerical Control Technology)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。
也就是利用数字化信号进行控制的技术。
数控机床(Numerical Control Machine Tools) 是采用数字控制技术对机床的加工过程进行自动控制的一类机床。
是数控技术典型应用的例子。
数控系统(Numerical Control System)实现数字控制的装置。
计算机数控系统(Computer Numerical Control CNC )以计算机为核心的数控系统。
1.1.2机床数字控制的原理数控机床在加工零件时,首先是根据零件加工图样进行工艺分析,确定加工方案、工艺参数和位移数据;其次是编制零件的数控加工程序,然后将数控程序输入到数控装置,再由数控装置控制机床主运动的变速、启停、进给运动方向、速度和位移的大小,以及其他诸如刀具选择交换、工件夹紧松开、路程和参数进行工作,从而加工出形状、尺寸与精度符合要求的零件。
在数控机床上有下面二种控制方法。
点位控制(Point to Point Control):控制点到点的距离。
只是要求严格控制点到点之间的距离,而与所走的路径无关。
轮廓加工控制(Contouring Control):控制轮廓加工,实时控制位移和速度。
它的特点是能够对两个或两个以上的运动坐标的位移和速度同时进行连续地相关控制,使合成的平面或空间运动轨迹能满足轮廓曲线和曲面加工的要求。
控制过程中不仅对坐标的移动量进行控制,而且对各坐标的速度及它们之间比率都要行严格控制,以便加工出给定的轨迹。
机床的数字控制是由数控系统完成的。
该系统包括数控装置、伺服驱动装置、可编程控制器和检测装置等。