数控机床的驱动与控制系统.ppt

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1、1※本章学习的内容数控系统的组成数控系统中的位置检测装置数控系统中的伺服驱动数控系统中的数控装置4-1概述组成：一、计算机数控系统的组成及各部分功能程序输入设备计算机数字控制装置（CNC装置）可编程控制器（PLC）主轴控制单元速度控制单元输出设备主轴电机进给电机位置检测器机床（二）各部分功能1.用户程序它是零件加工程序。根据零件图纸，用手工编程或自动编程的方法编制出数控加工程序并存储在一种信息载体上。2.输入输出设备CNC系统对数控设备进行自动控制所需的各种外部控制信息及加工数据,都是通过输入设备存入CNC装置的存储器中。输入CNC装置的有零件加工程序、控制参数、补偿数据等

2、。输出设备主要的功能为显示、打印、输出加工程序、控制参数、补偿参数等。3.CNC装置CNC装置由硬件和软件组成。硬件主要由微处理器、存储器、位置控制、输入/输出接口、可编程控制器、图形控制、电源等模块组成。软件由管理软件和控制软件组成。管理软件系指零件加工程序的输入输出、系统的显示功能和诊断功能。控制软件则包括译码处理、刀具补偿、插补运算、位置控制和速度控制。4.可编程控制器(PLC)数控设备用可编程控制器主要完成数控设备的各种执行机构的逻辑顺序控制，即用PLC程序代替用继电器控制线路，实现数控设备的辅助功能、主轴转速功能、刀具功能的译码和控制。数控设备用PLC有内装型和独

3、立型两种。内装型PLC从属于CNC装置，PLC硬件电路可与CNC装置其它电路制作在同一块印刷板上，也可以作成独立的电路板。独立型PLC独立CNC装置，本身具有完备的硬、软件功能，可以独立完成所规定的控制任务。5.伺服系统伺服系统包括驱动部分和执行机构两大部分。伺服系统主要指数控设备的主轴驱动和进给驱动，是CNC系统的执行部分。伺服系统的作用是把来自CNC装置的各种指令（脉冲信号），转换成数控设备移动部件的运动。在数控机床的伺服驱动机构中，常用的驱动元件有功率步进电机、直流伺服电机和交流伺服电机，后二者都带有感应同步器、编码器等位置检测元件。位置检测装置是数控机床的重要组成部

4、分。在闭环、半闭环控制系统中，它的主要作用是检测位移和速度，并发出反馈信号，构成闭环或半闭环控制。数控机床对位置检测装置的要求如下：（1）工作可靠，抗干扰能力强；（2）满足精度和速度的要求；（3）安装，维护方便，适合机床工作环境；（4）成本低。4.2位移速度位置检测装置二、检测装置的类型1)直线位移测量它是将检测装置直接安装在机床拖板上，直接测量机床坐标的直线位移量，因此也称直接测量，作为全闭环伺服系统的位置反馈用。缺点:是测量装置要和工作台行程等长，所以在大型数控机床上受到一定限制。1．按检测对象不同分类2)转动角度测量它是将检测装置安装在驱动电动机轴上或滚珠丝杠上，通过

5、检测转动件的角位移来间接测量机床坐标的直线位移量，因此也称为间接测量，作为半闭环伺服系统的位置反馈用。优点:是测量方便可靠、无长度限制。缺点:是测量信号中增加了由回转运动转变为直线运动的传动链误差，从而影响其测量精度。2．按其检测信号的选取分类1)数字式测量它是将被测位移量转换为脉冲个数，即数字形式来表示，具有信号处理简单，抗干扰性强等优点。2)模拟式测量它是将被测位移量转换为连续变化的模拟电量来表示，如电压幅值变化、相位的变化等。因此，它对信号处理的方法相对来说比较复杂，并且需增加滤波器等，来提高抗干扰性。3．按其测量的相对值不同分类1)增量式测量它只测相对位移量，其特点

6、是测量装置较简单，对任何一个中间点都可作为测量的起点，而移动距离是由测量信号计数累加所得，一旦计数有误，以后测量所得结果则完全错误。因此，在增量式检测系统中基点特别重要。2)绝对式测量绝对式测量装置对于被测量的任意一点位置均由固定的零点标起，每一个被检点都有一个相应的测量值。装置的结构较增量式复杂，如编码盘，对应于码盘的每一个角度位置便有一组二进制位数。显然，分辨精度要求愈高，量程愈大，则所要求的二进制位数也愈多，结构也就愈复杂。4．按检测装置的名称分类常用的有光电盘、编码盘、旋转变压器、感应同步器、光栅、磁尺等。综合上述各种分类方法，可用下表表示。1.旋转变压器一、结构与

7、工作原理旋转变压器是一种角位移测量装置，由定子和转子组成。旋转变压器的工作原理与普通变压器基本相似，其中定子绕组作为变压器的一次侧，接受励磁电压。转子绕组作为变压器的二次侧，通过电磁耦合得到感应电压，只是其输出电压大小与转子位置有关。旋转变压器通过测量电动机或被测轴的转角来间接测量工作台的位移。旋转变压器分为单极和多极形式，先分析一下单极工作情况。234如图所示，定子和转子各有一对磁极，设加到定子绕组励磁电压为，当转子绕组的磁轴自垂直位置转过一定角度时，转子绕组中产生的感应电压为当转子转过900，两磁轴平行，此时转