數(shù)控機(jī)床的按伺服系統(tǒng)的控制方式分類(lèi)

發(fā)布日期:2015-09-02    蘭生客服中心    瀏覽:4592

  數(shù)控機(jī)床按照對(duì)被控制量有無(wú)檢測(cè)反饋裝置可以分為開(kāi)環(huán)和閉環(huán)兩種。在閉環(huán)系統(tǒng)中,根據(jù)測(cè)量裝置安放的位置又可以將其分為全閉環(huán)和半閉環(huán)兩種。在開(kāi)環(huán)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,還發(fā)展了一種開(kāi)環(huán)補(bǔ)償型數(shù)控系統(tǒng)。
開(kāi)環(huán)控制數(shù)控機(jī)床。在開(kāi)環(huán)控制中,機(jī)床沒(méi)有檢測(cè)反饋裝置(見(jiàn)圖1—4)。



圖1—4 開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)框圖 
   數(shù)控裝置發(fā)出信號(hào)的流程是單向的,所以不存在系統(tǒng)穩(wěn)定性問(wèn)題。也正是由于信號(hào)的單向流程,它對(duì) 機(jī)床移動(dòng)部件的實(shí)際位置不作檢驗(yàn),所以機(jī)床加工精度不高,其精度主要取決于伺服系統(tǒng)的性能。 工作過(guò)程是: 輸入的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)數(shù)控裝置運(yùn)算分配出指令脈沖,通過(guò)伺服機(jī)構(gòu)(伺服元件常為步進(jìn)電機(jī))使被控工作臺(tái)移動(dòng)。
  這種機(jī)床工作比較穩(wěn)定、反應(yīng)迅速、調(diào)試方便、維修簡(jiǎn)單,但其控制精度受到限制。 它適用于一般要求的中、小型數(shù)控機(jī)床。
閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床。由于開(kāi)環(huán)控制精度達(dá)不到精密機(jī)床和大型機(jī)床的要求,所以必須檢測(cè)它的實(shí)際工作位置,為此,在開(kāi)環(huán)控制數(shù)控機(jī)床上增加檢測(cè)反饋裝置,在加工中時(shí)刻檢測(cè)機(jī)床移動(dòng)部件的位置,使之和數(shù)控裝置所要求的位置相符合,以期達(dá)到很高的加工精度。
  閉環(huán)控制系統(tǒng)框圖如圖1—5所示。圖中A為速度測(cè)量元件, C為位置測(cè)量元件。當(dāng)指令值發(fā)送到位置比較電路時(shí),此時(shí)若工作臺(tái)沒(méi)有移動(dòng),則沒(méi)有反饋量,指令值使得伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng),通過(guò)A將速度反饋信號(hào)送到速度控制電路,通過(guò)C將工作臺(tái)實(shí)際位移量反饋回去,在位置比較電路中與指令值進(jìn)行比較,用比較的差值進(jìn)行控制,直至差值消除時(shí)為止,最終實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)的精確定位。這類(lèi)機(jī)床的優(yōu)點(diǎn)是精度高、速度快,但是調(diào)試和維修比較復(fù)雜。其關(guān)鍵是系統(tǒng)的穩(wěn)定性,所以在設(shè)計(jì)時(shí)必須對(duì)穩(wěn)定性給予足夠的重視。



圖1—5 閉環(huán)控制系統(tǒng)框圖
 
(1)   可以通用。因而靈活性和適應(yīng)性強(qiáng),也便于批量生產(chǎn),模塊化的軟、硬件,提高了系統(tǒng)的質(zhì)量和可靠性。所以,現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床都采用 CNC 裝置。 半閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床。半閉環(huán)控制系統(tǒng)的組成如圖1—6所示。

圖1—6 半閉環(huán)控制系統(tǒng)框圖 
 
  這種控制方式對(duì)工作臺(tái)的實(shí)際位置不進(jìn)行檢查測(cè)量,而是通過(guò)與伺服電機(jī)有聯(lián)系的測(cè)量元件,如測(cè)速發(fā)電機(jī) A 和光電編碼盤(pán) B( 或旋轉(zhuǎn)變壓器 ) 等間接檢測(cè)出伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)角,推算出工作臺(tái)的實(shí)際位移量,圖 1—6 半閉環(huán)控制系統(tǒng)框圖用此值與指令值進(jìn)行比較,用差值來(lái)實(shí)現(xiàn)控制 。 從圖 1—6 可以看出,由于工作臺(tái)沒(méi)有完全包括在控制回路內(nèi),因而稱(chēng)之為半閉環(huán)控制。這種控制方式介于開(kāi)環(huán)與閉環(huán)之間,精度沒(méi)有閉環(huán)高,調(diào)試卻比閉環(huán)方便。
(2)   開(kāi)環(huán)補(bǔ)償型數(shù)控機(jī)床。將上述三種控制方式的特點(diǎn)有選擇地集中起來(lái),可以組成混合控制的方案 。這在大型數(shù)控機(jī)床中是人們多年研究的題目,現(xiàn)在已成為現(xiàn)實(shí)。因?yàn),大型?shù)控機(jī)床,需要高得多的進(jìn)給速度和返回速度,又需要相當(dāng)高的精度。如果只采用全閉環(huán)的控制,機(jī)床傳動(dòng)鏈和工作臺(tái)全部置于控制環(huán)節(jié)中,因素十分復(fù)雜,盡管安裝調(diào)試多經(jīng)周折,仍然困難重重。為了避開(kāi)這些矛盾,可以采用混合控制方式。在具體方案中它又可分為兩種形式:一是開(kāi)環(huán)補(bǔ)償型;一是半閉環(huán)補(bǔ)償型。這里僅將開(kāi)環(huán)補(bǔ)償型控制數(shù)控機(jī)床加以介紹。
(3) 圖1—7為開(kāi)環(huán)補(bǔ)償型控制方式的組成框圖。它的特點(diǎn)是:基本控制選用步進(jìn)電機(jī)的開(kāi)環(huán)控制伺服機(jī)構(gòu),附加一個(gè)校正伺服電路。通過(guò)裝在工作臺(tái)上的直線(xiàn)位移測(cè)量元件的反饋信號(hào)來(lái)校正機(jī)械系統(tǒng)的誤差。

圖1—7 開(kāi)環(huán)補(bǔ)償型控制框圖

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