金属切削机床 教学课件 作者 沈志雄 1_第八章　数控机床的数控系统与驱动装置.ppt

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1、电子教案沈志雄主编金属切削机床第八章　数控机床的数控系统与驱动装置本章应知本章应会1.了解数控系统的功能、硬件结构。2.进给伺服系统的组成和工作原理。3.数控机床的检测元件种类和工作原理。1.数控系统各种控制功能的应用。2.数控系统各种接口的识别和通讯连接。3.能正确选用伺服系统。4.能正确选用检测元件和掌握使用方法。第一节　数控机床的数控系统一、数控系统的功能(1)控制功能控制功能是指数控系统能够控制的和能联动控制的轴数。(2)准备功能指控制机床的动作方式，包括机床基本移动、程序暂停、平面选择、坐标设定、刀具补偿、基准点返回、固定循环、公英制转换等指令。(

2、3)插补功能指数控系统实现零件轮廓加工轨迹运算的功能。(4)主轴功能用于指定主轴的转速，单位是r／min。第一节　数控机床的数控系统(5)进给功能用来指定各轴的进给量，主要有：控制主轴每转的进给量(mm／r)；控制刀具每分钟相对于工件的进给量(mm／min，即进给速度)；进给倍率控制，用于人工实时修调进给量。(6)辅助功能用于指令机床辅助操作的功能，如主轴的起动、停止与正反转；切削液泵的打开与关闭；刀库的起动、停止等。(7)刀具功能及工作台分度功能用来选择刀具和使分度工作台的分度。(8)人机对话功能通过屏幕显示字符和图形。第一节　数控机床的数控系统(9)自诊断功能故障

3、出现后，可以迅速查明故障的类型和部位，便于及时排除故障，减少故障停机时间。(10)补偿功能包括刀具长度和半径补偿功能、传动链误差补偿功能，主要用于补偿因刀具的磨损或更换、传动丝杠螺距误差和反向间隙引起的误差。(11)固定循环功能预先将典型的循环动作编好程序，存储在存储器中，加工时直接指令这些功能，使编程工作大大简化。第一节　数控机床的数控系统(12)通讯功能它是CNC系统与外界进行信息和数据交换的功能，通常系统都配有RS232接口，设有缓冲存储器，可与上级计算机进行通信，传送零件的加工程序。(13)自动在线编程功能有些CNC系统可按零件蓝图直接自动编程、操作或编程人员

4、只需送入图样上简单几何数据等命令，就能自动生成加工程序。二、计算机数控系统的硬件结构1.微机基本系统第一节　数控机床的数控系统(1)CPUCPU是整个数控系统的核心，它集中控制和管理整个系统资源，通过分时处理的方式来实现各种数控功能。(2)存储器存储器包括只读存储器和随机存储器。(3)定时器和中断器定时器用于计算机系统的定时控制；中断器用来对输入的中断信号排出优先次序。(4)输入输出通道输入输出通道是CNC系统内部进行数据或信息交换的通道，包括数据总线、地址总线和控制总线三组。第一节　数控机床的数控系统1)数据总线是各模块间数据交换的通道，线的根数与数据宽度相等，它采

5、用双向总线。2)地址总线是传送数据存放地址的总线，与数据总线结合，以确定数据总线上传输的数据来源地或目的地，它采用单向总线。3)控制总线是一组传送管理或控制信号的总线，如数据的读、写控制，中断、复位以及各种信号确认等，它采用单向总线。第一节　数控机床的数控系统图8-1　CNC系统总体结构图第一节　数控机床的数控系统2.接口(1)人机界面接口人机对话界面由显示器及附近的软键、键盘、操作面板及手摇脉冲发生器等组成。1)显示器可显示刀具实际位置、加工程序、坐标系、刀具参数、机床参数、报警信息等。2)键盘包括数字键、字母键和功能键。3)机床控制操作面板由进给控制键、

6、主轴控制键、自动加工方式键、急停开关等组成。4)手摇脉冲发生器一般也在操作面板上，用于手动控制机床坐标轴的运动。第一节　数控机床的数控系统(2)通信接口如RS232、RS485、DNC、MAP接口等，用于CNC与外设、上级计算机以及网络的连接，实现数据信息交换。(3)进给轴位置控制接口包括模拟量输出接口和位置反馈计数器接口。(4)主轴控制接口主轴控制接口包括模拟量输出接口和主轴位置反馈计数器接口。第一节　数控机床的数控系统(5)辅助控制接口即MST功能，它对强电箱的控制联系是通过开关量输入／输出接口完成的，MST功能的开关量控制逻辑关系复杂，一般采用可编程控制器(P

7、LC)来实现MST功能。第二节　伺服驱动装置一、进给伺服系统的组成和工作原理1.开环伺服系统图8-2　开环伺服系统示意图2.闭环伺服系统第二节　伺服驱动装置图8-3　闭环伺服系统示意图二、步进电动机驱动系统1.步进电动机的工作原理第二节　伺服驱动装置图8-4　反应式三相步进电动机的工作原理图2.步进电动机的驱动与控制系统第二节　伺服驱动装置(1)环行脉冲分配器环行脉冲分配器是用于控制步进电动机的通电方式，使步进电动机绕组的通电顺序按一定规律变化的部件。(2)功率放大器又称功率驱动器或功率放大电路。图8-5　步进电动机驱动装置第二节　伺服驱动装置三、直