數(shù)控機(jī)床的驅(qū)動與控制系統(tǒng)
發(fā)布日期:2011-11-25 蘭生客服中心 瀏覽:2820
一、計算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)的組成及各部分的功能
對于數(shù)控機(jī)床,其控制內(nèi)容主要有:
(1)功能控制: 自動讀入控制信息,使數(shù)控系統(tǒng)確立相應(yīng)的工作狀態(tài),從而控制機(jī)床發(fā)生相應(yīng)的動作。如潤滑、冷卻液供給、主軸電機(jī)開啟與關(guān)停、調(diào)速,以及坐標(biāo)軸功能控制等。
(2)位置控制: 控制刀具與工件相對運動的位置或軌跡。靠進(jìn)給伺服控制系統(tǒng)來實現(xiàn),通過對各坐標(biāo)軸控制,使刀具按給定曲線的方程運動,以加工出零件的空間曲線(或曲面)。
(3)信號處理: 對系統(tǒng)運行過程中所取得的狀態(tài)信號進(jìn)行分析處理,并輸出相應(yīng)結(jié)果。如:刀具到位信號,工作臺超程信號,以及其他檢測信號輸入處理。一旦系統(tǒng)得到這些信號,系統(tǒng)將發(fā)出相應(yīng)動作,如工作臺超程保護(hù)器報警等。
針對機(jī)床控制功能的要求,計算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)具有相應(yīng)的功能模塊,其組成原理見圖4-1。
1.輸入輸出設(shè)備
輸入設(shè)備:主要用來輸入程序和數(shù)據(jù)。 常用的輸人設(shè)備:鍵盤、光電輸入機(jī)。
輸出設(shè)備:主要用于將各種信息和數(shù)據(jù)提供給操作人員,以便及時了解控制過程的情況。常用的輸出設(shè)備:打印機(jī)、記錄儀、數(shù)碼顯示器和CRT顯示器及紙帶穿孔機(jī)等計算機(jī)數(shù)字控制(Computer Numerical Control)裝置,簡稱CNC裝置,它是采用存儲程序的專用計算機(jī),主要用來進(jìn)行數(shù)值和邏輯運算,對機(jī)床進(jìn)行實時控制。它由CPU、存儲器、輸入輸出接口電路等部分組成。
打印機(jī) 記錄儀 數(shù)碼顯示器 CRT顯示器
3.伺服驅(qū)動及位置檢測裝置
作用:接受CNC裝置發(fā)出的進(jìn)給速度和位移指令信號,由伺服驅(qū)動電路(如速度控制單元)作一定的轉(zhuǎn)換和放大后,經(jīng)伺服驅(qū)動裝置(如用直流伺服電機(jī)),驅(qū)動機(jī)床的工作臺運動,同時由位移傳感器檢測執(zhí)行機(jī)構(gòu)的實際位置,并反饋給CNC裝置,實現(xiàn)閉環(huán)驅(qū)動,使機(jī)床進(jìn)給部件的位置速度得到準(zhǔn)確控制。
4.輔助機(jī)能驅(qū)動電路
該部分實現(xiàn)CNC裝置與機(jī)床強(qiáng)電的信息傳遞和變換,其作用是接受CNC信號,經(jīng)機(jī)床強(qiáng)電控制主軸、潤滑、冷卻、換刀等電機(jī)的運轉(zhuǎn)以及其他輔助機(jī)能。另外將機(jī)床一些狀態(tài)信息經(jīng)變換以后送至CNC裝置,如:刀具到位,工作臺超程等。在高檔數(shù)控系統(tǒng)中,該部分的控制工作由從屬于CNC裝置的“內(nèi)裝型”可編程序控制器(PC)來完成,或是由獨立于CNC裝置的“通用型”可編程序控制器(PC)來完成。
5.?dāng)?shù)控系統(tǒng)軟件
數(shù)控系統(tǒng)的工作過程在硬件的支持下,執(zhí)行軟件的全過程。通過軟件實現(xiàn)部分或全部數(shù)控功能。
圖4-2是富士通CNC系統(tǒng)的原理圖,該系統(tǒng)是一個微型機(jī)CNC系統(tǒng),通過該原理圖可進(jìn)一步了解CNC系統(tǒng)的組成原理。
微處理機(jī):M6800,8位微處理機(jī)。ROM存放控制程序,RAM存放中間數(shù)據(jù)和用戶加工程序,具有與機(jī)床操作面板、紙帶閱讀機(jī)、手搖脈沖發(fā)生器、機(jī)床控制器連接的輸入/輸出接口,直流伺服電機(jī)驅(qū)動,脈沖編碼盤檢測位移實現(xiàn)位置反饋。大規(guī)模集成(LSI)電路實現(xiàn)插補(bǔ)運算,運算速度高。
二、CNC系統(tǒng)的主要特點
CNC系統(tǒng)的主要特點有以下五點。
1.系統(tǒng)靈活可變、易于變化和擴(kuò)展,通用性強(qiáng)
這是CNC系統(tǒng)最突出的特點,它不像硬件數(shù)控,一旦形成了某一種模式和功能就不能隨意改變,因為硬件之間的聯(lián)系是依靠布線實現(xiàn)的。而對于CNC系統(tǒng)來說,只要改變軟件的結(jié)構(gòu)形式,就可以隨時加以補(bǔ)充和開發(fā)新的功能,以適應(yīng)不同的要求。
2.易于實現(xiàn)多功能
由于計算機(jī)有豐富的指令系統(tǒng),能進(jìn)行復(fù)雜的計算,所以實現(xiàn)多功能、高復(fù)雜程度控制比用硬件系統(tǒng)方便得多。例如,高次曲線插補(bǔ),刀具半徑補(bǔ)償,多坐標(biāo)聯(lián)動控制等,有的CNC系統(tǒng)在控制加工時還能進(jìn)行數(shù)控編程,這在硬件系統(tǒng)中是不可能的。
3.系統(tǒng)可靠性高
在硬件數(shù)控系統(tǒng)中,加工程序是逐條由閱讀機(jī)輸入的,但CNC系統(tǒng)可以將加工程序一次輸入到內(nèi)存,這就可以減少輸入故障。由于CNC系統(tǒng)硬件比NC系統(tǒng)少得多,所以系統(tǒng)元器件出錯率亦相對地減少,使系統(tǒng)工作穩(wěn)定可靠。由于CNC系統(tǒng)的功能都由軟件實現(xiàn),只要軟件是完善的,則在今后系統(tǒng)連續(xù)工作中就不可能產(chǎn)生軟件運行差錯,所以CNC系統(tǒng)連續(xù)無故障 時間可達(dá)幾萬小時。
4.維修方便
由于CNC系統(tǒng)功能強(qiáng),系統(tǒng)功能采用模塊化,同時采用軟件故障診斷,使CNC維修方便。
5.CNC系統(tǒng)的通信功能
隨著制造技術(shù)的發(fā)展,要求CNC系統(tǒng)能集中控制,那么此功能是不可缺少的。例如,在DNC、FMS、CIMS系統(tǒng)中,系統(tǒng)間要求通信聯(lián)系。
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