《数控机床与编程》实验指导书(瓯江)

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1、温州大学瓯江学院WENZHOUUNIVERSITYOUJIANGCOLLEGE《数控机床与编程》实验指导书温州大学瓯江学院教务部制35实验一数控系统的原理与连接1实验目的（1）了解数控系统的特点、基本组成和应用；（2）熟悉数控系统综合实验台，了解数控系统综合实验台各部件之间的连接关系；（3）了解数控系统常用部件的原理及作用；（4）了解数控综合实验台的基本操作。2实验器材（1）数控系统综合实验台一套（2）专用连接线一套3实验内容3.1数控系统的组成数控技术集传统的机械制造技术、液压气动技术、传感检测技术，现代控制技术、计算机技术、

2、信息处理技术、网络通讯技术于—体，是制造自动化的关键基础，是现代制造装备的灵魂核心，亦广泛应用于机器人、生产线、轻工机械、火炮控制等其它机电一体化领域，是国家工业和国防工业现代化的重要手段。采用数控技术设计和制造的机电—体化产品具有以下几个特点：●体积小、重量轻●速度快、精度高●可靠性好、性能高●柔性好，可供利用的软、硬件资源极为丰富数控(国外早已改称计算机数控，即CNC，而我国仍习称数控，即NC)系统一般由输入输出装置、数控装置(或数控单元)、主轴单元、伺服单元、驱动装置(或称执行机构)、可编程控制器PLC及电气控制装置、辅助

3、装置、测量装置组成。图1.1虚线框内即为计算机数控系统(CNC)，它与机床本体—起构成数控机床。35计算机数控系统机床本体辅助装置电气回路主轴驱动装置主轴单元PLC操作面板进给驱动装置进给伺服单元数控装置输入/输出设备CNC单元测量装置图1.1数控机床的组成(1)输入输出装置输入输出装置主要用于零件加工程序的编制、存储、打印和显示或是机床加工信息的显示等。简单的输入输出装置只包括键盘和若干个数码管，较高级的系统一般配有CRT显示器或液晶显示器。一般的输入输出装置除了人机对话编程键盘和CRT显示器外，还有纸带阅读机、磁带机或磁盘，

4、高级的输入输出装置还包括自动编程机或CAD/CAM系统。(2)数控装置数控装置是数控系统的核心，这一部分主要包括微处理器、存储器、外围逻辑电路及与数控系统其它组成部分联系的接口等。其原理是根据输入的数据段插补出理想的运动轨迹，然后输出到执行部件(伺服单元、驱动装置和机床)，加工出所需要的零件。因此，输入、轨迹插补、位置控制是数控装置的三个基本部分(即一般计算机的输入—决策—输出三个方面)。而所有这些工作是由数控装置内的系统程序(亦称控制程序)进行合理的组织，使整个系统有条不紊地进行工作。(3)伺服单元和驱动装置伺服单元接受来自数

5、控装置的进给指令，经变换和放大后通过驱动装置转变成机床工作台的位移和速度。因此伺服单元是数控装置和机床本体的联系环节，它把来自数控装置的微弱指令信号放大成控制驱动装置的大功率信号。根据接受指令的不同伺服单元有脉冲式和模拟式之分，而模拟式伺服单元按电源种类又分为直流伺服单元和交流伺服单元。35驱动装置把放大的指令信号变成为机械运动，通过机械连接部件驱动机床工作台，是工作台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。和伺服单元相对应，驱动装置有步进电机、直流伺服电机和交流伺服电机。伺服单元和驱动装置可合称为

6、伺服驱动系统，它是机床工作的动力装置。从某种意义上说，数控机床功能强弱主要取决于数控装置，性能的好坏主要取决于伺服驱动系统。(4)可编程控制器可编程控制器(PC，ProgrammableController)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。由于最初研究这种装置的目的，是为了解决生产设备的逻辑及开关量控制，故也称为可编程逻辑控制器(PLC，ProgrammableLogicController)。当PLC用于控制机床顺序动作时，也可称为可编程逻辑机床控制器(PMC，Programmable

7、MachineController)。PLC主要完成与逻辑预算有关的一些动作，没有轨迹上的具体要求，它接受数控装置的控制代码M(辅助功能)、S(主轴转速)、T(选刀、换刀)等顺序动作信息，对其进行译码，转换成对应的控制信号，控制辅助装置完成机床相应的开关动作，如工件的装夹、刀具的更换、冷却液的开关等一些辅助动作；它还机床操作面板的指令，一方面直接控制机床动作，另一方面将指令送往数控装置用于加工过程的控制。(5)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。现代数控机床对主轴驱动系统提出了更高

8、的要求，这包括有很高的主轴转速和很宽的无级调速范围等，为满足上述要求，现在绝大多数数控机床均采用鼠笼式感应交流异步电动机配矢量变换变频调速的主轴驱动系统。(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