【正文】 種現(xiàn)實(shí)狀態(tài)的報告員?！　?8)速度測量通常由集裝于主軸和進(jìn)給電動機(jī)中的測速機(jī)來完成?！　∵@里應(yīng)注意測速反饋電壓的匹配聯(lián)接，并且不要拆卸測速機(jī)?！　?9)位置測量較早期的機(jī)床使用直線或圓形同步感應(yīng)器或者旋轉(zhuǎn)變壓器，而現(xiàn)代機(jī)床多采 用光柵尺和數(shù)字脈沖編碼器作為位置測量元件?！　∥恢铆h(huán)可能出現(xiàn)的故障多為硬件故障，例如位置測量元件受到污染，導(dǎo)線連接故障等。使用中的主要問題與輸入裝置一樣，是匹配問題。它可以是穿孔帶閱讀機(jī)(已很少使用)，CNC鍵盤(一般輸入操作)，數(shù)控系統(tǒng)配備的硬盤及驅(qū)動裝置(用于大量數(shù)據(jù)的存儲保護(hù))、磁帶機(jī)(較少使用)、PC計算機(jī)等等?！　?shù)控系統(tǒng)都有很完善的自診斷能力，日常使用中更多地是要注意嚴(yán)格按規(guī)定操作，而日常的維護(hù)則主要是對硬件使用環(huán)境的保護(hù)和防止系統(tǒng)軟件的破壞。它將來自CNC的各種運(yùn)動及功能指令進(jìn)行邏輯排序，使它們能夠準(zhǔn)確地、協(xié)調(diào)有序地安全運(yùn)行；同時將來自機(jī)床的各種信息及工作狀態(tài)傳送給CNC，使CNC能及時準(zhǔn)確地發(fā)出進(jìn)一步的控制指令，如此實(shí)現(xiàn)對整個機(jī)床的控制。PLC與CNC的集成是采取軟件接口實(shí)現(xiàn)的，一般系統(tǒng)都是將二者間各種通信信息分別指定其固定的存放地址，由系統(tǒng)對所有地址的信息狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，根據(jù)各接口信號的現(xiàn)時狀態(tài)加以分析判斷，據(jù)此作出進(jìn)一步的控制命令，完成對運(yùn)動或功能的控制。　　(4)主軸驅(qū)動系統(tǒng)接受來自CNC的驅(qū)動指令，經(jīng)速度與轉(zhuǎn)矩(功率)調(diào)節(jié)輸出驅(qū)動信號驅(qū)動主電動機(jī)轉(zhuǎn)動，同時接受速度反饋實(shí)施速度閉環(huán)控制。　　主軸驅(qū)動系統(tǒng)自身有許多參數(shù)設(shè)定，這些參數(shù)直接影響主軸的轉(zhuǎn)動特性，其中有些不可丟失或改變的，例如指示電動機(jī)規(guī)格的參數(shù)等，有些是可根據(jù)運(yùn)行狀態(tài)加以調(diào)改的，例 如零漂等?！　?5)進(jìn)給伺服系統(tǒng)接受來自CNC對每個運(yùn)動坐標(biāo)軸分別提供的速度指令，經(jīng)速度與電流(轉(zhuǎn)矩)調(diào)節(jié)輸出驅(qū)動信號驅(qū)動伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動，實(shí)現(xiàn)機(jī)床坐標(biāo)軸運(yùn)動，同時接受速度反饋信號實(shí)施速度閉環(huán)控制。　　進(jìn)給伺服系統(tǒng)速度調(diào)節(jié)器的正確調(diào)節(jié)是最重要的，應(yīng)該在位置開環(huán)的條件下作最佳化調(diào)節(jié)，既不過沖又要保持一定的硬特性?！　?6)電器硬件電路隨著PLC功能的不斷強(qiáng)大，電器硬件電路主要任務(wù)是電源的生成與控制電路、隔離繼電器部分及各類執(zhí)行電器(繼電器、接觸器)，很少還有繼電器邏輯電路的存在。　　(7)機(jī)床(電器部分)包括所有的電動機(jī)、電磁閥、制動器、各種開關(guān)等。這里可能的主要故障多數(shù)屬于電器件自身的損壞和連接電線、電纜的脫開或斷裂。它將電動機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速匹配成電壓值送回伺服驅(qū)動系統(tǒng)作為速度反饋信號，與指令速度電壓值相比較，從而實(shí)現(xiàn)速度的精確控制。由此引起的速度失控多是由于測速反饋線接反或者斷線所致。它們對機(jī)床坐標(biāo)軸在運(yùn)行中的實(shí)際位置進(jìn)行直接或間接的測量，將測量值反饋到CNC并與指令位移相比較直至坐標(biāo)軸到達(dá)指令位置，從而實(shí)現(xiàn)對位置的精確控制?！　?10)外部設(shè)備一般指PC計算機(jī)、打印機(jī)等輸出設(shè)備，多數(shù)不屬于機(jī)床的基本配置。(1)數(shù)據(jù)輸入裝置將指令信息和各種應(yīng)用數(shù)據(jù)輸入數(shù)控系統(tǒng)的必要裝置?！　?2)數(shù)控系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床的中樞，它將接到的全部功能指令進(jìn)行解碼、運(yùn)算，然后有序地發(fā)出各種需要的運(yùn)動指令和各種機(jī)床功能的控制指令，直至運(yùn)動和功能結(jié)束?！　?3)可編程邏輯控制器是機(jī)床各項(xiàng)功能的邏輯控制中心?！　‘?dāng)代PLC多集成于數(shù)控系統(tǒng)中，這主要是指控制軟件的集成化，而PLC硬件則在規(guī)模較大的系統(tǒng)中往往采取分布式結(jié)構(gòu)。　　不同廠商的PLC有不同的PLC語言和不同的語言表達(dá)形式，因此，力求熟悉某一機(jī)床PLC程序的前提是先熟悉該機(jī)床的PLC語言。它還通過PLC將主軸的各種現(xiàn)實(shí)工作狀態(tài)通告CNC用以完成對主軸的各項(xiàng)功能控制。通常CNC中也設(shè)有主軸相關(guān)的機(jī)床數(shù)據(jù)，并且與主軸驅(qū)動系統(tǒng)的參數(shù)作用相同，因此要注意二者取一，切勿沖突。它也通過PLC與CNC通信，通報現(xiàn)時工作狀態(tài)并接受CNC的控制。它受機(jī)床坐標(biāo)軸機(jī)械特性的制約，一旦導(dǎo)軌和機(jī)械傳動鏈 的狀態(tài)發(fā)生變化，就需重調(diào)速度環(huán)調(diào)節(jié)器。但是一些進(jìn)口機(jī)床柜中還有使用自含一定邏輯控制的專用組合型繼電器的情況，一旦這類元件出現(xiàn)故障，除了更換之外，還可以將其去除而由PLC邏輯取而代之，但是這不僅需要對該專用電器的工作原理有清楚的了解，還要對機(jī)床的PLC語言與程序深入掌握才行。它們是實(shí)現(xiàn)機(jī)床 各種動作的執(zhí)行者和機(jī)床各種現(xiàn)實(shí)狀態(tài)的報告員。　　(8)速度測量通常由集裝于主軸和進(jìn)給電動機(jī)中的測速機(jī)來完成。　　這里應(yīng)注意測速反饋電壓的匹配聯(lián)接，并且不要拆卸測速機(jī)?！　?9)位置測量較早期的機(jī)床使用直線或圓形同步感應(yīng)器或者旋轉(zhuǎn)變壓器，而現(xiàn)代機(jī)床多采 用光柵尺和數(shù)字脈沖編碼器作為位置測量元件。　　位置環(huán)可能出現(xiàn)的故障多為硬件故障，例如位置測量元件受到污染，導(dǎo)線連接故障等。使用中的主要問題與輸入裝置一樣，是匹配問題。它可以是穿孔帶閱讀機(jī)(已很少使用)，CNC鍵盤(一般輸入操作)，數(shù)控系統(tǒng)配備的硬盤及驅(qū)動裝置(用于大量數(shù)據(jù)的存儲保護(hù))、磁帶機(jī)(較少使用)、PC計算機(jī)等等?！　?shù)控系統(tǒng)都有很完善的自診斷能力，日常使用中更多地是要注意嚴(yán)格按規(guī)定操作，而日常的維護(hù)則主要是對硬件使用環(huán)境的保護(hù)和防止系統(tǒng)軟件的破壞。它將來自CNC的各種運(yùn)動及功能指令進(jìn)行邏輯排序，使它們能夠準(zhǔn)確地、協(xié)調(diào)有序地安全運(yùn)行；同時將來自機(jī)床的各種信息及工作狀態(tài)傳送給CNC，使CNC能及時準(zhǔn)確地發(fā)出進(jìn)一步的控制指令，如此實(shí)現(xiàn)對整個機(jī)床的控制。PLC與CNC的集成是采取軟件接口實(shí)現(xiàn)的，一般系統(tǒng)都是將二者間各種通信信息分別指定其固定的存放地址，由系統(tǒng)對所有地址的信息狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，根據(jù)各接口信號的現(xiàn)時狀態(tài)加以分析判斷，據(jù)此作出進(jìn)一步的控制命令，完成對運(yùn)動或功能的控制。　　(4)主軸驅(qū)動系統(tǒng)接受來自CNC的驅(qū)動指令，經(jīng)速度與轉(zhuǎn)矩(功率)調(diào)節(jié)輸出驅(qū)動信號驅(qū)動主電動機(jī)轉(zhuǎn)動，同時接受速度反饋實(shí)施速度閉環(huán)控制?！　≈鬏S驅(qū)動系統(tǒng)自身有許多參數(shù)設(shè)定，這些參數(shù)直接影響主軸的轉(zhuǎn)動特性，其中有些不可丟失或改變的，例如指示電動機(jī)規(guī)格的參數(shù)等，有些是可根據(jù)運(yùn)行狀態(tài)加以調(diào)改的，例 如零漂等。　　(5)進(jìn)給伺服系統(tǒng)接受來自CNC對每個運(yùn)動坐標(biāo)軸分別提供的速度指令，經(jīng)速度與電流(轉(zhuǎn)矩)調(diào)節(jié)輸出驅(qū)動信號驅(qū)動伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動，實(shí)現(xiàn)機(jī)床坐標(biāo)軸運(yùn)動，同時接受速度反饋信號實(shí)施速度閉環(huán)控制?！　∵M(jìn)給伺服系統(tǒng)速度調(diào)節(jié)器的正確調(diào)節(jié)是最重要的，應(yīng)該在位置開環(huán)的條件下作最佳化調(diào)節(jié)，既不過沖又要保持一定的硬特性?！　?6)電器硬件電路隨著PLC功能的不斷強(qiáng)大，電器硬件電路主要任務(wù)是電源的生成與控制電路、隔離繼電器部分及各類執(zhí)行電器(繼電器、接觸器)，很少還有繼電器邏輯電路的存在?！　?7)機(jī)床(電器部分)包括所有的電動機(jī)、電磁閥、制動器、各種開關(guān)等。這里可能的主要故障多數(shù)屬于電器件自身的損壞和連接電線、電纜的脫開或斷裂。它將電動機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速匹配成電壓值送回伺服驅(qū)動系統(tǒng)作為速度反饋信號，與指令速度電壓值相比較，從而實(shí)現(xiàn)速度的精確控制。由此引起的速度失控多是由于測速反饋線接反或者斷線所致。它們對機(jī)床坐標(biāo)軸在運(yùn)行中的實(shí)際位置進(jìn)行直接或間接的測量，將測量值反饋到CNC并與指令位移相比較直至坐標(biāo)軸到達(dá)指令位置，從而實(shí)現(xiàn)對位置的精確控制?！　?10)外部設(shè)備一般指PC計算機(jī)、打印機(jī)等輸出設(shè)備，多數(shù)不屬于機(jī)床的基本配置?！　?shù)控機(jī)床一個運(yùn)動坐標(biāo)的電氣控制由電流(轉(zhuǎn)矩)控制環(huán)、速度控制環(huán)和位置控制環(huán)串聯(lián)組成 。一般情況下它與電動機(jī)的匹配調(diào)節(jié)已由制造者作好了或者指定了相應(yīng)的匹配參數(shù)，其反饋信號也在伺服系統(tǒng)內(nèi)聯(lián)接完成，因此不需接線與調(diào)整。速度調(diào)節(jié)器是比例積分(PI)調(diào)節(jié)器，其P、I調(diào)整值完全取決于所驅(qū)動坐標(biāo)軸的負(fù)載大小和機(jī)械傳動系統(tǒng)(導(dǎo)軌、傳動機(jī)構(gòu))的傳動剛度與傳動間隙等機(jī)械特性，一旦這些特性發(fā)生明顯變化時，首先需要對機(jī)械傳動系統(tǒng)進(jìn)行修復(fù)工作，然后重新調(diào)整速度環(huán)PI調(diào)節(jié)器。速度環(huán)的反饋環(huán)節(jié)見前面“速度測量”一節(jié)。位置環(huán)將最終影響坐標(biāo)軸的位置精度及工作精度。測量元件單位移動距離發(fā)出的脈 沖數(shù)目經(jīng)過外部倍頻電路和/或CNC內(nèi)部倍頻系數(shù)的倍頻后要與數(shù)控系統(tǒng)規(guī)定的分辨率相符。　　二是位置環(huán)增益系數(shù)Kv值的正確設(shè)定與調(diào)節(jié)。在速度環(huán)最佳化調(diào)節(jié)后Kv值的設(shè)定則成為反映機(jī)床性能好壞、影響最終精度的重要因素。關(guān)于Kv值的設(shè)置要注意兩個問題，首先要滿足下列公式：Kv=v/Δ式中v——坐標(biāo)運(yùn)行速度，m/minΔ——跟蹤誤差，mm　　注意，不同的數(shù)控系統(tǒng)采用的單位可能不同，設(shè)置時要注意數(shù)控系統(tǒng)規(guī)定的單位。min)，若v的單位為mm/s，則Kv的單位應(yīng)為mm/(mm　　其次要滿足各聯(lián)動坐標(biāo)軸的Kv值必須相同，以保證合成運(yùn)動時的精度?！　∥恢梅答?參見上節(jié)“位置測量”)有三種情況：一種是沒有位置測量元件，為位置開環(huán)控制即無位置反饋，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動一般即為開環(huán)；一種是半閉環(huán)控制，即位置測量元件不在坐標(biāo)軸最終運(yùn)動部件上，也就是說還有部分傳動環(huán)節(jié)在位置閉環(huán)控制之外，這種情況要求環(huán)外傳動部分應(yīng)有相當(dāng)?shù)膫鲃觿偠群蛡鲃泳龋尤敕聪蜷g隙補(bǔ)償和螺距誤差補(bǔ)償之后，可以得到很高的位置控制精度；第三種是全閉環(huán)控制，即位置測量元件安裝在坐標(biāo)軸的最終運(yùn)動部件上，理論上這種控制的位置精度情況最好，但是它對整個機(jī)械傳動系統(tǒng)的要求更高而不是低，如若不然，則會嚴(yán)重影響兩坐標(biāo)的動態(tài)精度，而使得機(jī)床只能在降低速度環(huán)和位置精度的情況下工作?！　?4)前饋控制與反饋相反，它是將指令值取出部分預(yù)加到后面的調(diào)節(jié)電路，其主要作用是減小跟蹤誤差以提高動態(tài)響應(yīng)特性從而提高位置控制精度。結(jié) 語制定符合中國國情的總體發(fā)展戰(zhàn)略，確立與國際接軌的發(fā)展道路，對21世紀(jì)我國數(shù)控技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的發(fā)展至關(guān)重要。在此基礎(chǔ)上，研究了發(fā)展新型數(shù)控系統(tǒng)、數(shù)控功能部件、數(shù)控機(jī)床整機(jī)等的具體技術(shù)途徑。在這個美好的季節(jié)里，我在電腦上敲出了最后一個字，心中涌現(xiàn)的不是想象已久的歡欣，卻是難以言喻的失落。 三年寒窗，所收獲的不僅僅是愈加豐厚的知識，更重要的是在閱讀、實(shí)踐中所培養(yǎng)的思維方式、表達(dá)能力和廣闊視野。感恩之情難以用語言量度，謹(jǐn)以最樸實(shí)的話語致以最崇高的敬意。在未來的日子里，我會更加努力的學(xué)習(xí)和工作，不辜負(fù)父母對我的殷殷期望！我一定會好好孝敬和報答他們！， 還有許多人，也許他們只是我生命中匆匆的過客，但他們對我的支持和幫助依然在我記憶中留底了深刻的印象。最后，我要向在百忙之中抽時間對本文進(jìn)行審閱、評議和參加本人論文答辯的各位師長表示感謝！ 參考文獻(xiàn) ：機(jī)械工業(yè)出版社， ：清華大學(xué)出版社， ，：華中科技大學(xué)出版社， ：高等教育出版社， ：機(jī)械工業(yè)出版社， ：機(jī)械工業(yè)出