【正文】 其主要功能是將 CNC。 驅(qū)動(dòng)電源通常由環(huán)形分配器和功率驅(qū)動(dòng)器組成。 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步距角用下式計(jì)算： ，驅(qū)動(dòng)電源的組成和功能 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行性能是步進(jìn)電動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)電源的綜合體現(xiàn)。但永磁感應(yīng)子式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子由兩段鐵心和位于中部的環(huán)形磁鋼組成 。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的連續(xù)運(yùn)行頻率隨負(fù)載的增大而下降，但步進(jìn)電動(dòng)機(jī)連續(xù)運(yùn)行頻率遠(yuǎn)高于其起動(dòng)頻率。 (4)連續(xù)運(yùn)行頻率。在電動(dòng)機(jī)空載情況下，稱(chēng)為空載起動(dòng)頻率。 (3)起動(dòng)頻率。 (2)最大靜轉(zhuǎn)矩。2～177。 10～177。 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的主要性能指標(biāo)有： (1)步距精度。從某一步到任何一步，即走任 意步數(shù)后，也總會(huì)有一定的累積誤差，但每轉(zhuǎn)一圈的累積誤差為零，亦即步距溪差不長(zhǎng)期積累。其步距值不受各種干擾因素的影響。給步進(jìn)電動(dòng)機(jī)供電的電源是脈沖電源，而不是直流電源或正弦交流電源。定子磁場(chǎng)的激磁磁勢(shì)為脈沖式，使磁場(chǎng)以一定頻率步進(jìn)式旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子也就一步一步旋轉(zhuǎn)。例如，為了能在數(shù)控車(chē)床上加工螺紋要求主軸驅(qū)動(dòng)與進(jìn)給驅(qū)動(dòng)實(shí)行同步控制；為了保證端面加工的表面粗糙度，要求數(shù)控車(chē)床、數(shù)控磨床等機(jī)床的主軸驅(qū)動(dòng)具有恒線速切削功能；加工中心的主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)具有高精度的主軸停位控制功能，以便進(jìn)行自動(dòng)換刀；有的數(shù)控機(jī)床還要求主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具有角度控制功能。數(shù)控機(jī)床的主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)不僅應(yīng)該具有寬的調(diào)速范 圍，而且能在盡可能寬的調(diào)速范圍內(nèi)保持恒功率輸出。按照反饋控制方式，數(shù)控機(jī)床進(jìn)給伺服系統(tǒng)有脈沖比較、相位比較、幅值比較和全數(shù)字等伺服系統(tǒng)等。按照伺服系統(tǒng)調(diào)節(jié)理論，數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給伺服系統(tǒng)可分為開(kāi)環(huán)、閉環(huán)和半閉環(huán)伺服系統(tǒng)；按驅(qū)動(dòng)部件的動(dòng)作原理又可將其分為電液控制系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)。 PLC廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制中，可以應(yīng)用 PLC進(jìn)行順序控制和開(kāi)關(guān)邏輯控制、閉環(huán)過(guò)程控制、組合數(shù)字控制，可以組成多級(jí)控制系統(tǒng)及控制機(jī)器人等， PLC也可以用于位置控制中。而內(nèi)裝型 PLC則不可以。而獨(dú)立型 PLC有自己的 l／ 0接口電路， PLC與 CNC裝置 、 PLC與機(jī)床側(cè)的連接都通過(guò) l／ O接口電路連接。而獨(dú)立型 PLC本身采用模塊化結(jié)構(gòu)，單獨(dú)裝在插板式籠箱內(nèi)， I／ O點(diǎn)數(shù)可通過(guò) I／ 0模塊或插板的增減靈活配置。 ②內(nèi)裝型 PLC可以與 CNC共用一個(gè)微處理器，而獨(dú)立型 PLC不與 CNC共用一個(gè)微處理器。 ④在性能／價(jià)格比上不如內(nèi)裝型 PLC. 由內(nèi)裝型和獨(dú)立型 PLC的特點(diǎn)不難看出它們之間的區(qū)別： ①內(nèi)裝型 PLC其硬件和軟件被作為 CNC裝置的基本功能統(tǒng)一設(shè)計(jì)，其性能指標(biāo)由所屬的 CNC裝置的性能，規(guī)格確 定。PLC本身采用模塊化結(jié)構(gòu)，裝在插板式籠箱內(nèi)， I／ O點(diǎn)數(shù)可通過(guò) I／ 0模塊或插板的增減靈活配置。 獨(dú)立型 PLC的特點(diǎn)是： ①可根據(jù)數(shù)控機(jī) 床對(duì)控制功能的要求靈活選購(gòu)或自行開(kāi)發(fā)。 (5)它對(duì)外沒(méi)有單獨(dú)配置的 I／ O接口電路，而是使用 CNC裝置本身的 I／ O接口電路。 (3)它與 CNC其他電路同裝在一個(gè)機(jī)箱內(nèi)，共用一個(gè)電源和地線。 (2)它有與 CNC共用微處理器和具有專(zhuān)用微處理器兩種類(lèi)型。 內(nèi)裝型 PLC的特點(diǎn)是： (1)它的性能指標(biāo)由所屬的 CNC裝置的性能規(guī)格確定。正因?yàn)樗哂猩鲜鎏攸c(diǎn)才在數(shù)控機(jī)床及機(jī)械制造中得到廣泛應(yīng)用。 PLC的主要技術(shù)指標(biāo)包括存儲(chǔ)容量、掃描速度、 I／ O點(diǎn)數(shù)、編程語(yǔ)言等。應(yīng)用軟件由用戶根據(jù)控制需要編寫(xiě)，可存儲(chǔ)在帶鋰電池保護(hù)的 RAM中、 EPROM模塊 (盒 )中或盒式磁帶中。 PLC軟件包括系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件。其硬件包括基本組成部分、 I／ 0擴(kuò)展部分和外部設(shè)備三大部分。在許多情況下 CNC裝置中 的管理和控制的某些任務(wù)必須同時(shí)執(zhí)行，即所謂的并行處理。譯碼后分成兩路；一路是輔助控制信息，包括輔助功能M、主軸轉(zhuǎn)速功能 S和刀具功能 T，該路信息通過(guò) PLC處理并輸出；另一路是數(shù)字控制信息，通過(guò)預(yù)處理 (刀具補(bǔ)償處理和速度處理 )后，進(jìn)行插補(bǔ)計(jì)算、位置控制，控制伺服系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)坐標(biāo)軸的協(xié)同移動(dòng)。因此， CNC軟件要處理兩種信息，即輔助控制信息和數(shù)字控制信息。 (4)全軟件型 NC，即 CNC的全部功能都由 PC完成，并通過(guò)裝在 PC擴(kuò)展槽中的接口卡進(jìn)行伺服驅(qū)動(dòng)控制。 (2)PC內(nèi)藏型 CNC，即在 CNC內(nèi)部加裝 PC， PC與 CNC之間通過(guò)專(zhuān) 用總線連接。開(kāi)放化具體體現(xiàn)在：系統(tǒng)組成內(nèi)部的開(kāi)放化，亦即系統(tǒng)內(nèi)部硬、軟的公開(kāi)化；系統(tǒng)組成各部分之間的開(kāi)放化，即使各組成部分 (如 CNC、伺服驅(qū)動(dòng)、主軸驅(qū)動(dòng)等 )之間的接口標(biāo)準(zhǔn)化。使故障對(duì)系統(tǒng)的影響更低。多微處理器結(jié)構(gòu) CNC裝置適合多軸控制、高進(jìn)給速度、高精度、高效率的數(shù)控機(jī)床。 (3)單微處理器結(jié)構(gòu) CNC裝置有大板和模塊兩種結(jié)構(gòu)形式，而多微處理器結(jié)構(gòu) CNC裝置都采用模塊化結(jié)構(gòu)形式。 單微處理器結(jié)構(gòu)和多微處理器結(jié)構(gòu) CNC裝置的區(qū)別歸納如下： (1)單微處理器結(jié)構(gòu) CNC裝置只有一個(gè)微處理器能夠控制總線，占有總線資源，而多微處理器結(jié)構(gòu) CNC裝置有多個(gè)微處理器。插件模塊更換方便，可使故障對(duì)系統(tǒng)的影響降到最低。多微處理器結(jié)構(gòu) CNC裝置各模塊之間的互連和通信除了采用共享總線結(jié)構(gòu)外，還采用共享存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)?；竟δ苣K包括 CNC管理模塊、 CNC插補(bǔ)模塊、位置控制模塊、存儲(chǔ)器模塊、 PLC模塊和指令、數(shù)據(jù)的輸人輸出及顯示模塊。 按印刷電路板插接方式的不同單微處理器結(jié)構(gòu) CNC裝置分為大板結(jié)構(gòu)和模塊化結(jié)構(gòu)。由于所有數(shù)控功能由一個(gè)微 處理器完成，因此 CNC裝置的功能將受微處理器的字長(zhǎng)、數(shù)據(jù)寬度、尋址能力和運(yùn)算速度等因素的限制。有的 CNC裝置雖然有兩個(gè)或兩個(gè)以上微處理器，但只有一個(gè)微處理器能夠控制總線，占有總線資源，其他微處理器不能控制系統(tǒng)總線，不能訪問(wèn)主存儲(chǔ)器，只作為智能部件工作，這種 CNC裝置也屬于單微處理器結(jié)構(gòu)。 CNC裝置的接口包括與機(jī)床側(cè)的信號(hào)輸入輸出接口、與上位計(jì)算機(jī)的通信接口及與標(biāo)準(zhǔn)輸入輸出設(shè)備的接口。 CNC裝置的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)及區(qū)別 CNC裝置的硬件有單微處理器和多微處理器結(jié)構(gòu)兩種結(jié)構(gòu)形式。設(shè)備改造的宗旨是以有限的投 入創(chuàng)造出較大的經(jīng)濟(jì)效益，因此不一定要把設(shè)備改造成一流水平。設(shè)備技術(shù)改造力求投資少，一般不應(yīng)超過(guò)同類(lèi)新設(shè)備購(gòu)置費(fèi)用的 40%～ 60%. (3)對(duì)舊數(shù)控機(jī)床進(jìn)行再生改造時(shí)，應(yīng)避免只搞局部改造，而應(yīng)做全面配套改造。一般要求可利用的剩余價(jià)值不應(yīng)低于總價(jià)值的 1／ ，舊數(shù)控機(jī)床中剩余價(jià)值較大的是機(jī)械部分及配套附件，數(shù)控系統(tǒng)往往都需要更新。 數(shù)控機(jī)床再生改造通常應(yīng)該考慮以下問(wèn)題： (1)正確 估計(jì)被改造數(shù)控機(jī)床的剩余價(jià)值。 按照加工方式可以把數(shù)控機(jī)床分為金屬切削類(lèi)、金屬成型類(lèi)、特種加工類(lèi)和其他類(lèi)等數(shù)控機(jī)床。而半閉環(huán)控制其位置檢測(cè)器安裝在電動(dòng)機(jī)軸端或絲杠的軸端，一般位置測(cè)量和速度測(cè)量用一個(gè)檢測(cè)器。閉環(huán)和半閉環(huán)控制方式都為反饋控制系統(tǒng)，都包括位置、速度控制單元，都采用交、直流伺服電動(dòng)機(jī)作為執(zhí)行元件，都有位置、速度檢測(cè)器，速度檢測(cè)器都可以安裝在電動(dòng)機(jī)的軸端。 按照伺服系統(tǒng)的控制方式可以把數(shù)控機(jī)床分為開(kāi)環(huán)控制數(shù)控機(jī)床、閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床和半閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床。輪廓控制數(shù)控機(jī) 床不僅控制工作臺(tái) (或刀具 )的起點(diǎn)和終點(diǎn)坐標(biāo)，而且還要控制軌跡上每點(diǎn)的速度和位置，因而能夠加工曲線 (或曲面 )。點(diǎn)位控制數(shù)控機(jī)床只控制工作臺(tái) (或刀具 )從一點(diǎn)精確地移動(dòng)到另一點(diǎn)，移動(dòng)過(guò)程中不進(jìn)行加工。 輔助裝置是保證數(shù)控機(jī)床功能充分發(fā)揮所需要的配套部件，包括：電器、液壓、氣動(dòng)元件及系統(tǒng)，冷卻、排屑、防護(hù)、潤(rùn)滑、照明、儲(chǔ)運(yùn)等一系列裝置，交換工作臺(tái)，數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)，數(shù)控分度頭，刀具及其監(jiān)控檢測(cè)裝置等。再配以位置控制系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)工作臺(tái) (或刀具 )位置的精確控制，這就是進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。 主軸控制單元與交、直流主軸電動(dòng)機(jī)及其進(jìn)給檢測(cè)元件組成主軸驅(qū)動(dòng)裝置，用于控制主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)在寬范圍內(nèi)速度連續(xù)可調(diào)，并在每種速度下都能提供切削所需要的功率。不同檔次的 CNC系統(tǒng)其輸入輸出設(shè)備的復(fù)雜程度也不一樣。零件加工程序是 CNC系統(tǒng)的重要組成部分。 數(shù)控機(jī)床由 CNC系統(tǒng)和機(jī)床主機(jī)及輔助裝置組成。數(shù)控機(jī)床已經(jīng)是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)必不可少的設(shè)備。合理選用數(shù)控機(jī)床可以降低企業(yè)的生產(chǎn)成本、提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益與競(jìng)爭(zhēng)力。 數(shù)控機(jī)床的前期投資費(fèi)用以及維修 (技術(shù) )費(fèi)用比較高，對(duì)管理及操作人員素質(zhì)的要求也比較高。當(dāng)被加工工件改變時(shí)，除了重新裝夾工件和更換刀具外，只需更換程序。數(shù)控機(jī)床加工不同于普通機(jī)床加工，在數(shù)控機(jī)床上加工零件，是將加工過(guò)程所需要的各種操作 (如主軸的起停、換向及變速，工件或刀具的送進(jìn)，刀具選擇，冷卻液供給等 )以及零件的形狀、尺寸按規(guī)定的編碼方式寫(xiě)成數(shù)控加工程序，輸入到數(shù)控裝置中。中、低檔 CNC系統(tǒng)已達(dá)到小批量生產(chǎn)能力。到目前為止，在開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)、制造具有自主版權(quán)的中、高檔 CNC系統(tǒng)方面取得了可喜的成果。 數(shù)控機(jī)床自 20世紀(jì) 50年代問(wèn)世以來(lái)，得到了迅速發(fā)展，不斷地更新?lián)Q代。 (1)數(shù)控機(jī)床及其產(chǎn)生和發(fā)展； (2)數(shù)控機(jī)床加工與普通機(jī)床加工的區(qū)別； (3)開(kāi)放式 CNC裝置的組成方式； (4)PLC在工業(yè)控制中的應(yīng)用； (5)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)對(duì)驅(qū)動(dòng)電源的要求，驅(qū)動(dòng)電源的組成和功能； (6)加工機(jī)器人的組成、分類(lèi)及編程方式； (7)柔性制造系統(tǒng)的基本功能、組成及其柔性。 (二 )考試基本要求 (1)采用數(shù)控機(jī)床的原兇和必然性； (2)數(shù)控機(jī)床的組成； (3)數(shù)控機(jī)床再生改造應(yīng)該考慮的問(wèn)題； (4)單微處理器結(jié)構(gòu)和多微處理器結(jié)構(gòu) CNC裝置的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)，以及它們之間的區(qū)別； (5)PLC的特點(diǎn)； (6)應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床中的兩種 PLC的型式、特點(diǎn)、區(qū)別； (7)常用的反應(yīng)式、永磁感應(yīng)子式步進(jìn)電 動(dòng)機(jī)的主要區(qū)別； (8)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)和轉(zhuǎn)速的計(jì)算； (9)直流主軸電動(dòng)機(jī)、交流主軸電動(dòng)機(jī)、永磁直流伺服電動(dòng)機(jī)、永磁同步交流伺服電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)，以及它們之間的區(qū)別； (10)CNC裝置的控制流程及 CNC軟件的特點(diǎn)。 組合機(jī)床自動(dòng)線能減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，減少操作人員，減少輔助運(yùn)輸上具和減少占地面積，能提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低產(chǎn)品成本。 (2)傳送機(jī)構(gòu)。 組合機(jī)床自動(dòng)線是用工件自動(dòng)傳送系 統(tǒng)及自動(dòng)控制系統(tǒng)，把按加工工序合理排列的若干臺(tái)組合機(jī)床或自動(dòng)機(jī)床和其他輔助設(shè)備聯(lián)系起來(lái)的自動(dòng)生產(chǎn)線。組合機(jī)床既有專(zhuān)用機(jī)床生產(chǎn)率高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，又具有通用機(jī)床易于更新調(diào)整，以適應(yīng)新的加工對(duì)象的特點(diǎn)。 (5)易于聯(lián)成自動(dòng)線。 (3)通用化程度高。 與其他機(jī)床相比有下列特點(diǎn)： (1)設(shè)計(jì)制造周期短。 (4)可通過(guò)透明介質(zhì)進(jìn)行加丁。 (2)加工時(shí)不需刀具，屬于非接觸加工。 激光加工是利用光能經(jīng)過(guò)透鏡聚焦后達(dá)到很高的能量密度，依靠光熱效應(yīng)來(lái)加工各種材料。 (2)易于加工出各種復(fù)雜形狀的型 孔、型腔和成形表面。 超聲波加工是利用工具作超聲頻振動(dòng)沖擊磨料，進(jìn)行撞擊和拋磨工件，從而達(dá)到加工目的。 (4)同一臺(tái)機(jī)床可進(jìn)行粗加工、半精加工、精加工。 (2)加工時(shí)機(jī)床和刀具間不存在顯著機(jī)械力作用。常見(jiàn)的有電火花成形加工機(jī)床和電火花切割加工機(jī)床。主要用于一般切削方法難以加工 (如材料性能特殊、形狀復(fù)雜 )的工件。平面磨床的工作臺(tái)一般是電磁工作臺(tái)，工件安放在電磁工作臺(tái)上，靠電磁吸力吸住工件。 平面磨床用來(lái)磨削工件的平面。其中，萬(wàn)能外圓磨床構(gòu)造與普通外圓磨床基本相同，所不同的是它的砂輪架上、頭架上和工作臺(tái)上都裝有轉(zhuǎn)盤(pán)，并增加了內(nèi)圓磨具等附件，故萬(wàn)能外圓磨床 還能磨削內(nèi)圓柱面及錐度較大的內(nèi)外圓錐面。 外圓磨床山床身、工作臺(tái)、頭架、尾架、砂輪架以及液壓操縱系統(tǒng)組成。 (5)磨削加工精度高，表面質(zhì)量高。 (3)磨床種類(lèi)多，范圍廣，能適應(yīng)磨削各種加工表面、工件形狀及生產(chǎn)批量的要求。 磨床特點(diǎn)： (1)切削工具砂輪是由無(wú)數(shù)細(xì)小、尖硬、鋒利的非金屬磨粒粘接而成的多刃工具，并且做高速旋轉(zhuǎn)的主運(yùn)動(dòng)。 (4)龍門(mén)銑床生產(chǎn)率較高，適用于成批和單件生產(chǎn)，用以加工中型和大型工件。 (3)龍門(mén)銑床與龍門(mén)刨床相似，其區(qū)別在于它的橫梁和立柱上裝的不是刨刀架，而是帶有主軸箱的銑刀架。立式銑床的主軸是垂直布置的。常見(jiàn)的銑床有：臥式銑床、立式銑床和龍門(mén)銑床。 銑床是利用銑刀在工件上加工各種表面的機(jī)床。拉床一般是液壓傳動(dòng)。由于生產(chǎn)率低，只適合單件小批生產(chǎn)。 插床實(shí)際上是一種立式刨床。牛頭刨床適于刨削長(zhǎng)度不超過(guò) l000mm的中小型工件，其主運(yùn)動(dòng)是滑枕帶動(dòng)刨刀做直線