《数控原理与系统》总结_数控原理与系统总结

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《数控原理与系统》总结

数控就是数字控制，也就是利用数字化信息对机床轨迹和状态实行控制。

数控系统的组成：输入/输出装置、数控装置、伺服系统（驱动控制装置）、机床电器控制装置。机床坐标系：右手笛卡尔。Z轴平行机床主轴，正方向为工件到刀具夹持的方向。X轴为水平的、平行于工件装夹平面的轴，平行于主切削方向，且以此为正向。

机床零点（机床原点、机械原点）M是机床坐标系的设计原点。机床参考点（电气原点）R是机床制造厂在机床上设置的。工件原点W是变成人员在编写数控的加工程序时为定义工件尺寸，在工件上选择的坐标原点。

4数控系统的分类：按照数控机床的运动轨迹为点位数控系统、直线数控系统、轮廓数控系统；按照数控机床的伺服系统为开环数控系统、全闭环数控系统、半闭环数控系统。（区别:开环不带检测装置，也无反馈电路控制简单，调试维修方便，价格比较低廉，但是精度和速度受到限制。全闭环带有位置检测反馈装置，具有很高的精度和速度，设计和调试困难，系统稳定性难以保证。半闭环的也带有位置检测反馈装置，环路短，刚性好，调试方便，容易获得稳定的控制特性）。

5数控机床的特点：能加工复杂型面的零件，具有较强的适应性和柔性；可以保证高的加工精度，并且产品质量稳定，一致性好；较高的生产效率；可以改善生产条件减轻劳动强度；便于联网实现现代化管理以及规模大的自动化生产。

6DNC分布式数字控制：柔性自动生产线、柔性制造单元、柔性制造系统、计算机建成系统。信息流处理过程：输入、译码、诊断、刀补计算、速度处理、插补计算、位置控制。现代数控系统具有单元功能和通信功能。

7数控加工程序的输入方法：纸带阅读机输入、键盘方式输入、存储器方式输入、通信方式输入。

8译码：将输入的数控加工程序翻译成CNC装置能识别的代码形式。

9译码过程包括代码的识别（通过软件将加工程序缓冲器中的内码读出，并判断该数据的属性）和功能码的翻译（建立一个与数控加工程序缓冲器相对应的译码结果缓冲器，考虑缓冲器的规模，约定存储格式）。

10数控加工程序的诊断包括：语法错误现象、逻辑错误现象。

11刀具补偿：通过数控系统计算偏差量，并将控制对象由道具中心或刀架参考点变换到刀尖或刀刃边缘上，以满足加工需要的变换过程。

12刀具补偿包括：刀具长度补偿、刀具半径补偿。13，0-180为外拐角，180-360为内拐角。

转接过渡方式：插入型0-a-90;伸长型90-a-180；缩短型180-a-360 插补：就是根据零件轮廓尺寸，结合精度和工艺等方面的要求，在已知刀具中心轨线转接点之间插入若干个中间点的过程。

插补算法：1脉冲增量插补算法2数字采样插补算法 提高插补精度的措施：半加载法

数控机床用伺服驱动装置分为开环和闭环两大类。

步进电动机正常运行时，若输入脉冲频率逐渐增加，则电动机索能带动负载转矩将逐渐下降。速度控制中，实现延时的方法：纯软件延时，定时中断延时 自动升降速方法分为定时法和定步法。

闭环位置控制的概念：位置传感器，将机械位移转化为数字脉冲，并送至位置测量借口，由计数器进行计数。计算机以固定周期对反馈值采样，与插补程序所输出的结果进行比较。得到位置误差。经软件增益放大，输出给数模转换器，为伺服装置提供控制电压，驱动工作台向减少误差方向移动。

闭环数控系统中，进给驱动装置与数控装置之间的信号连接方式：模拟电压控制方式，指令脉冲控制方式，现场总线数字量控制方式。

一般参数有：倍频数与分辨率；正负向存储行程极限；间隙与螺距误差；快速移动速度与最大切削进给速度；机床参考点的坐标值；到位范围（取值范围为10微米左右）。

升降速参数（进给轴运动的速度变化可分为无升降速，直线升降速，指数升降速）：直线升降速时间；指数升降速时间；

返回参考点参数，单向定位参数报警保护参数设定。

在进给传动链中，存在反转间隙误差；解决方法：传动反转间隙补偿。

螺距误差补偿：原理是将数控机床某轴的指令位置与高精度位置测量系统所测得的实际位置相比较，计算出在全行程上的误差分布曲线，将误差以表格的形式输入数控系统中。

数控装置硬件结构：其硬件结构按CNC装置中各印制电路板的插接方式不同分为大板式结构，功能模块式结构；按CNC装置硬件的制造方式不同分为专用型结构和个人计算机式结构；按CNC装置中微处理器的个数不同，可以分为单微处理器结构和多微处理器结构。

数控系统软件结构：前后台型软件结构，多重中断型软件结构，功能模块型软件结构。数控系统中软件所承担的任务：管理任务和控制任务。

现代数控对主轴驱动的要求：

1、较宽的调速范围

2、数控机床主轴的变速是依指令自动进行的，要求能在较宽的调速范围内能进行无极调速，并减少中间传递环节，简化主轴箱

3、要求主轴在整个范围内均能提供切削所需功率，并能尽可能的在全速度范围内提供主轴电动机的最大功率，即恒功率范围要宽4.要求有四象限驱动能力，并且加减速时间短5.要求主轴具有高精度的准停控制6,，在车削中心上，要求主轴具有旋转进给轴的控制功能。

分段无极变度：数控机床采用的1~4挡齿轮变速与无极调速相结合的方式, 主轴准停功能又称主轴定位功能，即当主轴停止时，控制其停于固定位置，这是自动换刀所必须的功能。分为：机械准停和电气准停。

PLC介于数控装置和机床之间，实现M、S、T功能以及数控机床外围辅助电器的控制。特点：面向工业现场，具有更多功能更强的I/o接口和面向电气工程技术人员的编程语言。由：cpu、存储器、输入输出单元、编程器、电源和外部设备等组成。

在现代数控系统中，采用PLC实现控制是可分为：内装型和独立型。

内装型PLC指PLC内含在CNC装置内，从属于CNC装置，与CNC装置集于一体，PLC的硬件和软件都被作为CNC系统的基本功能统一设计，并且其性能指标也由CNC系统来确定。特点：内装型PLC与CNC系统的软硬件作为一整体设计的，结构紧凑，plc的功能针对性强技术指标合理、实用，适用于单台数控机床及加工中心。

独立型Plc，完全独立于CNC装置，具备完备的硬件和软件，能够独立完成CNC系统所要求的控制任务。独立型PLc与通用型完全相同，一般采用中形或大型plc PLc中信息交换：CNC传送给PLC信息（CNC内部状态信息PlC只读），功能代码MST,手动/自动方式及各种方式及各种适能信息；Plc传送给CNC信息（plc发向CNC的控制请求，PLC读/写）数控系统控制方式选择，坐标的使能；进给率，电动控制及MST应答信息；Plc发向机床的信号（机床的执行元件的控制信号）；机床发向Plc的信号（机床控制面板个按钮开关，各种检测监视信号）

4.CNC与PLC的信息交换：通过激活标志器在ＣＮＣ中产生信息；通过PLC标志器对ＣＮＣ中变量进行读写或修改；执行M/S/T功能过程中对Ｒ２０１－Ｒ２０３的内容进行更新

MST的实现：M功能的实现：I-段前辅助功能；A-段后辅助功能；O-段内有效；H-绩效辅助功能。S功能的实现：S2位代码形式；S4位代码形式（主轴转速）;T功能的实现：固定存取换刀控制和随机存取换刀控制。