第3章 数控技术(6学时)VIP免费

第3章数字控制技术3.1数字控制基础3.2逐点比较法插补原理3.3多轴步进驱动控制技术3.4多轴伺服驱动控制技术3.1.1数控技术发展概况3.13.1数字控制基础数字控制基础数字控制就是利用数字化信号对机床运动及其加工过程进行自动控制。能根据输入的指令和数据，控制生产机械按规定的工作顺序、运动轨迹、运动距离和运动速度等规律自动完成工作的自动控制，称为数字程序控制。数字程序控制主要应用于机床的自动控制，如用于铣床、车床、加工中心、线切割机以及焊接机、气割机等的自动控制系统中。什么是数字程序控制？数字程序控制的应用3.1.1数控技术发展概况特征阶段年代典型应用数控功能驱动特点研究开发1952～l969数控车床、铣床钻、铣床NC控制3轴以下步进、液压电机推广应用l970～l985加工中心、电加工、锻压CNC控制、刀具自动交换、较好的人机界面直流伺服电机系统化l982柔性制造单元(FMU)柔性制造系统(FMS)友好的人机界面交流伺服电机高性能集成化l990至今计算机集成制造系统(CIMS)、无人化工厂多过程、多任务调度、模块化和智能化直线驱动3.13.1数字控制基础数字控制基础3.1.2数字控制原理按时序或事序规定工作的自动控制成为顺序控制。用代表加工顺序、加工方式和加工参数的数字码作为控制指令的数字控制系统（numericalcontrolsystems）。所谓数字控制，就是计算机根据输入的指令和数据，控制生产机械(如各种加工机床)按规定的工作顺序、运动轨迹、运动距离和运动速度等规律自动地完成工作的自动控制。数字程序控制主要应用于机床控制,采用数字程序控制系统的机床叫做数控机床。组成:数字控制系统由数控装置、驱动装置、可编程控制器和检测装置等组成。数控装置由输入装置,输出装置,控制器和插补器等四大部分组成。其中,控制器和插补器功能以及部分输入输出功能由计算机承担。xyabcd当给定a、b、c、d各点坐标x和y值之后，如何确定各坐标值之间的中间值?求得这些中间值的数值计算方法称为插值或插补。插补计算的宗旨是通过给定的基点坐标，以一定的速度连续定出一系列中间点，而这些中间点的坐标值是以一定的精度逼近给定的线段。首先用计算机上重现首先用计算机上重现下面平面图形下面平面图形，以此来简要说明，以此来简要说明数字程序控制的基本原理。数字程序控制的基本原理。所谓直线插补是指在给定的两个基点之间用一条近似直线来逼近，也就是由此定出中间点连接起来的折线近似于一条直线，并不是真正的直线。所谓二次曲线插补是指在给定的两个基点之间用一条近似曲线来逼近，也就是实际的中间点连线是一条近似于曲线的折线弧。常用的二次曲线有圆弧、抛物线和双曲线等。从理论上讲，插补的形式可用任意函数形式，但为了简化插补运算过程和加快插补速度，常用的是直线插补和二次曲线插补两种形式。将插补运算过程中定出的各中间点，以脉冲信号的形式去控制x和y方向上的步进电机，带动刀具加工出所要求的零件轮廓。每个脉冲驱动步进电机走一步为一个脉冲当量（mm／脉冲），或步长，用Δx和Δy来表示，通常取Δx＝Δy。插补运算就是如何分配x和y方向上的脉冲数。使实际的中间点轨迹尽可能地逼近理想轨迹。实际中间点连线是一条Δx和Δy的增量值组成的折线，由于Δx和Δy的值很小，看起来像直线而已。Δx和Δy的增量越小，就越逼近理想的直线段。实现插补的方法很多，常见的有：1、逐点比较法（使用最广泛）2、数字积分法3、数字脉冲乘法器3.1.3数字控制方式2、直线控制也主要是控制行程的终点坐标，不过还要求刀具相对于工件平行某一直角坐标轴作直线运动，且在运动过程中进行切削加工。主要用于铣床、车床、磨床、加工中心等。3、轮廓控制控制刀具沿工件轮廓曲线不断运动，并在运动过程中将工件加工成某一形状。此方式需借助于插补器进行的。主要用于铣床、车床、磨床、齿轮加工机床等。1、点位控制在一个点位控制系统中，只要求控制刀具行程终点的坐标值，即工件加工点准确定位，至于刀具从一个加工点到下一个加工点走什么路径、移动的速度、沿哪个方向趋近都无须规定，并且在移动过程中不做任何加工。主要应用于孔加工车床。3.1.4数字控制系统1、开环数字控制优点：结构简...