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数控机床的驱动与控制系统

时间:2019-12-10 14:48:41  来源:  作者:  浏览量: 27
简介: 一、计算机数控系统的组成及各部分的功能
对于数控机床,其控制内容主要有:

(1)功能控制: 自动读入控制信息,使数控系统确立相应的工作状态,从而控制机床发生相应的动作

一、计算机数控系统的组成及各部分的功能


对于数控机床,其控制内容主要有:

(1)功能控制: 自动读入控制信息,使数控系统确立相应的工作状态,从而控制机床发生相应的动作。如润滑、冷却液供给、主轴电机开启与关停、调速,以及坐标轴功能控制等。


(2)位置控制: 控制刀具与工件相对运动的位置或轨迹。靠进给伺服控制系统来实现,通过对各坐标轴控制,使刀具按给定曲线的方程运动,以加工出零件的空间曲线(或曲面)。


(3)信号处理: 对系统运行过程中所取得的状态信号进行分析处理,并输出相应结果。如:刀具到位信号,工作台超程信号,以及其他检测信号输入处理。一旦系统得到这些信号,系统将发出相应动作,如工作台超程保护器报警等。


针对机床控制功能的要求,计算机数控系统具有相应的功能模块,其组成原理见图4-1。


 


    


1.输入输出设备

    输入设备:主要用来输入程序和数据。 常用的输人设备:键盘、光电输入机。


     


 


输出设备:主要用于将各种信息和数据提供给操作人员,以便及时了解控制过程的情况。常用的输出设备:打印机、记录仪、数码显示器和CRT显示器及纸带穿孔机等计算机数字控制(Computer Numerical Control)装置,简称CNC装置,它是采用存储程序的专用计算机,主要用来进行数值和逻辑运算,对机床进行实时控制。它由CPU、存储器、输入输出接口电路等部分组成。


 


         打印机          记录仪        数码显示器        CRT显示器


3.伺服驱动及位置检测装置

    作用:接受CNC装置发出的进给速度和位移指令信号,由伺服驱动电路(如速度控制单元)作一定的转换和放大后,经伺服驱动装置(如用直流伺服电机),驱动机床的工作台运动,同时由位移传感器检测执行机构的实际位置,并反馈给CNC装置,实现闭环驱动,使机床进给部件的位置速度得到准确控制。

4.辅助机能驱动电路

    该部分实现CNC装置与机床强电的信息传递和变换,其作用是接受CNC信号,经机床强电控制主轴、润滑、冷却、换刀等电机的运转以及其他辅助机能。另外将机床一些状态信息经变换以后送至CNC装置,如:刀具到位,工作台超程等。在高档数控系统中,该部分的控制工作由从属于CNC装置的“内装型”可编程序控制器(PC)来完成,或是由独立于CNC装置的“通用型”可编程序控制器(PC)来完成。

5.数控系统软件

    数控系统的工作过程在硬件的支持下,执行软件的全过程。通过软件实现部分或全部数控功能。

    图4-2是富士通CNC系统的原理图,该系统是一个微型机CNC系统,通过该原理图可进一步了解CNC系统的组成原理。

  微处理机:M6800,8位微处理机。ROM存放控制程序,RAM存放中间数据和用户加工程序,具有与机床操作面板、纸带阅读机、手摇脉冲发生器、机床控制器连接的输入/输出接口,直流伺服电机驱动,脉冲编码盘检测位移实现位置反馈。大规模集成(LSI)电路实现插补运算,运算速度高。


 


   


二、CNC系统的主要特点


CNC系统的主要特点有以下五点。

1.系统灵活可变、易于变化和扩展,通用性强

    这是CNC系统最突出的特点,它不像硬件数控,一旦形成了某一种模式和功能就不能随意改变,因为硬件之间的联系是依靠布线实现的。而对于CNC系统来说,只要改变软件的结构形式,就可以随时加以补充和开发新的功能,以适应不同的要求。

2.易于实现多功能

    由于计算机有丰富的指令系统,能进行复杂的计算,所以实现多功能、高复杂程度控制比用硬件系统方便得多。例如,高次曲线插补,刀具半径补偿,多坐标联动控制等,有的CNC系统在控制加工时还能进行数控编程,这在硬件系统中是不可能的。

3.系统可靠性高

    在硬件数控系统中,加工程序是逐条由阅读机输入的,但CNC系统可以将加工程序一次输入到内存,这就可以减少输入故障。由于CNC系统硬件比NC系统少得多,所以系统元器件出错率亦相对地减少,使系统工作稳定可靠。由于CNC系统的功能都由软件实现,只要软件是完善的,则在今后系统连续工作中就不可能产生软件运行差错,所以CNC系统连续无故障 时间可达几万小时。

4.维修方便

    由于CNC系统功能强,系统功能采用模块化,同时采用软件故障诊断,使CNC维修方便。

5.CNC系统的通信功能

    随着制造技术的发展,要求CNC系统能集中控制,那么此功能是不可缺少的。例如,在DNC、FMS、CIMS系统中,系统间要求通信联系。

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