數(shù)控系統(tǒng)數(shù)控插補(bǔ)原理(已修改)
2025-05-11 08:52 本頁面
【正文】 數(shù)控機(jī)床與編程 寧波大學(xué) 機(jī)械學(xué)院 二 0一 0年 第二章 數(shù)控系統(tǒng)及工作原理 第一節(jié) 概述 第二節(jié) 數(shù)控插補(bǔ)原理 第三節(jié) 數(shù)控補(bǔ)償原理 第四節(jié) 位移與速度檢測 第五節(jié) 伺服驅(qū)動與控制 第六節(jié) CNC裝置 第七節(jié) CNC系統(tǒng)中的可編程控制器 （ PLC） 了解數(shù)控系統(tǒng)的組成、工作原理及工作過程； 掌握數(shù)控機(jī)床插補(bǔ)原理及逐點(diǎn)比較法插補(bǔ)方法； 掌握刀具補(bǔ)償原理； 掌握光柵及脈沖編碼器的位移檢測原理； 掌握伺服驅(qū)動與控制的基本原理與方法； 了解 CNC裝置的硬軟件結(jié)構(gòu)及工作原理； 了解 CNC系統(tǒng)中的 PLC結(jié)構(gòu)與工作原理。 本章要求 第一節(jié) 概 述 現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)以微型計(jì)算機(jī)為核心構(gòu)成，稱為計(jì)算機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)，簡稱CNC系統(tǒng)，其大部分或全部數(shù)控功能是在硬件的基礎(chǔ)上通過軟件實(shí)現(xiàn)的。 一、 CNC系統(tǒng)組成和功用 輸入／輸出設(shè)備 計(jì)算機(jī)數(shù)字控制裝置（簡稱 CNC裝置或數(shù)控裝置） 可編程控制器 (PLC、 PMC) 強(qiáng)電控制部分 主軸調(diào)速驅(qū)動單元及主軸電動機(jī) 進(jìn)給伺服驅(qū)動單元及進(jìn)給電動機(jī) 輔助裝置電動執(zhí)行器 位移與速度檢測裝置 1．輸入 /輸出設(shè)備 操作者與數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行人機(jī)交互，或其它外部信息處理設(shè)備與 CNC系統(tǒng)進(jìn)行信息交換的裝置。 數(shù)控操作面板：數(shù)控系統(tǒng)的控制面板，主要由顯示器（ CRT或 LCD）、 手動數(shù)據(jù)輸入 (MDI)鍵盤組成。 機(jī)床操作面板：設(shè)有各種按鈕和選擇開關(guān)，用于對機(jī)床直接手動操作或?qū)C(jī)床的運(yùn)行進(jìn)行干預(yù)。 電子手輪：手搖脈沖發(fā)生器，手動坐標(biāo)控制。 磁盤驅(qū)動器：程序、數(shù)據(jù)輸入與輸出。 各種通信接口： RS232C、 RS42 RS48 USB等 2． CNC裝置和 PLC CNC裝置實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的主要和絕大多數(shù)控制功能 – 封閉結(jié)構(gòu) CNC： 第五代以前 – 開放結(jié)構(gòu) CNC： 第六代 PLC協(xié)助 CNC裝置實(shí)現(xiàn)部分輔助控制功能 – 內(nèi)置型：結(jié)構(gòu)上與 CNC裝置一體化， PMC – 獨(dú)立型：由獨(dú)立的專業(yè)化廠家生產(chǎn) FANUC數(shù)控系統(tǒng) SIEMENS數(shù)控系統(tǒng) MAZATROL數(shù)控系統(tǒng) 華中數(shù)控 —— HNC21/22M 藍(lán)天數(shù)控 —— NC110 三菱 PLC—— FX2N系列 西門子 PLC—— S7300系列 CNC裝置的任務(wù) 1. 接收各輸入設(shè)備的輸入信息 2. 對零件加工程序及工作參數(shù)進(jìn)行存儲 ， 對操作命令轉(zhuǎn)相應(yīng)處理 3. 執(zhí)行零件加工程序 ， 對加工程序指令進(jìn)行譯碼 、 邏輯分析 、 插補(bǔ)運(yùn)算 4. 將生成的運(yùn)動軌跡控制信息輸出到進(jìn)給伺服驅(qū)動單元 5. 將機(jī)床主運(yùn)動和輔助功能控制指令轉(zhuǎn)交給 PLC處理和執(zhí)行 ， 同時(shí)接收 PLC的反饋信息并做相應(yīng)處理 6. 把各工作環(huán)節(jié)的有關(guān)數(shù)據(jù)和圖形信息 ， 如零件加工程序 、 軸坐標(biāo)值 、 操作菜單和提示 、 診斷結(jié)果 、 補(bǔ)償值 、 機(jī)床參數(shù)和狀態(tài) 、模擬控制軌跡等輸出到顯示器進(jìn)行顯示 7. 實(shí)現(xiàn)與上位編程 、 管理計(jì)算機(jī)的信息交換 PLC的任務(wù) 接收 CNC裝置轉(zhuǎn)交來的機(jī)床主運(yùn)動和輔助功能控制指令，同時(shí)從本身的輸入端獲得機(jī)床主運(yùn)動和輔助動作狀態(tài)、機(jī)床操作面板操作信息等 對上述狀態(tài)信息進(jìn)行邏輯運(yùn)算及數(shù)值運(yùn)算處理 將處理結(jié)果信息根據(jù)控制功能需要分別輸出到機(jī)床操作面板、主軸調(diào)速驅(qū)動單元和強(qiáng)電控制部分，或反饋給 CNC裝置 3．強(qiáng)電控制部分和輔助裝置電動執(zhí)行器 CNC系統(tǒng)的功率接口 由各種繼電器及繼電器驅(qū)動電路構(gòu)成 作用是對 PLC輸出的輔助功能控制信號進(jìn)行隔離并功率放大，驅(qū)動輔助裝置電動執(zhí)行器（各種電機(jī)、電磁鐵、電磁閥等） 4．進(jìn)給伺服驅(qū)動單元及進(jìn)給電動機(jī) 進(jìn)給伺服單元接收來自 CNC裝置的運(yùn)動軌跡控制信息（運(yùn)動指令），經(jīng)變換和放大后，驅(qū)動伺服電動機(jī)，再經(jīng)機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)傳動機(jī)床工作臺或刀具，實(shí)現(xiàn)程序規(guī)定的坐標(biāo)運(yùn)動軌跡。 5．主軸調(diào)速驅(qū)動單元及主軸電動機(jī) 主軸調(diào)速驅(qū)動單元接收來自 PLC的轉(zhuǎn)速控制信息（轉(zhuǎn)速指令），經(jīng)變換和放大后，驅(qū)動主軸電動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，使主軸獲得給定的轉(zhuǎn)速。 6．位移與速度檢測裝置 在位置伺服系統(tǒng)中 ， 檢測各坐標(biāo)軸位置（ 或位移 ） 和速度 ， 并反饋給 CNC裝置和進(jìn)給伺服驅(qū)動單元 ， 或僅反饋給進(jìn)給伺服驅(qū)動單元 。 在主軸調(diào)速系統(tǒng)中 ， 速度檢測裝置用于檢測主軸的轉(zhuǎn)速 ， 并反饋給主軸調(diào)速驅(qū)動單元 。 二、 CNC裝置的主要工作及過程 1. 系統(tǒng)的初始化 2. 輸入 3. 加工程序的執(zhí)行 1) 譯碼 2) 數(shù)據(jù)處理 3) 插補(bǔ) 4) 位置控制 5) 開關(guān)量控制 4. 顯示 5. 故障自動檢測和診斷 坐標(biāo)變換 刀具補(bǔ)償 速度處理 1. 系統(tǒng)的初始化 對有關(guān)寄存器、存儲器、輸出口設(shè)置初始值 自動返回參考點(diǎn)或提示操作者手動返回參考點(diǎn)，以便建立機(jī)床坐標(biāo)系 顯示機(jī)床刀架或工作臺等的當(dāng)前位置信息，同時(shí)處于準(zhǔn)備接收各種數(shù)據(jù)和操作命令的狀態(tài) 注意：第一次使用數(shù)控裝置時(shí)，必須進(jìn)行機(jī)床 參數(shù)設(shè)置 2. 輸 入 零件加工程序、各種補(bǔ)償值、各種參數(shù)及操作命令等 通過 MDI鍵盤編寫和輸入加工程序 通過磁盤輸入或采用通訊方式輸入 零件加工程序以文本格式（通常是 ASCⅡ 碼）存放在程序存
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