第四章 数控机床的驱动与控制系统_三九文库

2021-08-15 05:16:08本页面

第四章 数控机床的驱动与控制系统_三九文库


【正文】

1、所以为了保证精度,最根本的办法是采用闭环控制方式。闭环控制系统是采用直线型位置检测装置对数控机床工作台位移进行直接测量并进行反馈控制的位置伺服系统。3.半闭环控制系统采用旋转型角度测量元件(脉冲编码器、旋转变压器、圆感应同步器等)和伺服电动机按照反馈控制原理构成的位置伺服系统,称作半闭环控制系统。半闭环控制系统的检测装置有两种安装方式:一种是把角位移检测装置安装在丝杠末端;另一种是把角位移检测装置安装在电动机轴端。根据需求,并且考虑到经济的效益,故选择半闭环控制系统。进给驱动电动机类型的确定早期的数控机床采用电液伺服驱动的较多,而现代数控机床基本上都采用全电气伺服驱动系统。它可分为步进电机,直流伺服电动机和交流伺服电动机伺服驱动系统三类。

2、数控系统所发出的控制指令,是通过进给驱动系统来驱动机械执行部件,最终实现机床精确的进给运动的。数控机床的进给传动系统是一种位置随动与定位系统,它的作用是快速、准确地执行由数控系统发出的运动命令,精确地控制机床进给传动链的坐标运动。它的性能决定了数控机床的许多性能,如最高移动速度、轮廓跟随精度、定位精度等。进给传动控制伺服系统的选择1.开环伺服系统开环伺服系统是数控机床中最简单的伺服系统,执行元件一般为步进电机。开环进给伺服系统的精度较低,速度也受到步进电动机性能的限制。但由于其结构简单,易于调整,在精度要求不太高的场合中得到较广泛的应用。2.闭环控制系统因为开环系统的精度不能很好地满足数
用于实现数控机床的进给伺服控制和主轴伺服控制。4.机械系统:包括,主轴部分、进给系统、刀库和自动换刀装置()、自动托盘交换装置()等。数控机床的分类数控机床的品种和规格繁多,分类方法不一。根据不完全统计,目前已有近种数控机床。根据数控机床的功能和组成,一般分为以下几类:按坐标轴数分类:一般数控机床,数控加工中心机床,多坐标轴数控机床;按特点分类:点位控制数控机床,直线控制数控机床,轮廓控制数控机床;按有无测量装置分类:开环数控系统,半闭环数控系统,闭环数控系统;按功能水平分类:经济型,普及型,高级型。数控机床的特点数控机床较好地解决了复杂、精密、小批、多变的零件加工问题,是一种灵活
进给传动部件一般认为是从电机到工作台之间的传动链。进给传动部件的动态特性的好坏直接影响到一台机床的工作性能和加工精度。进给传动部件的振动会影响进给系统的定位精度。另外,机械传动部件的设计好坏对进给伺服系统的伺服性能的影响也很大。现代数控机床日益向着高速、高效率、高精度方向发展。对机床进给传动部件的设计要求也越来越高。数控机床的进给系统,与普通机床不同。数控机床的进给指令,来自数控系统,经进给电动机和驱动机构,使执行部件如刀架、工作台、主轴箱等按程序的规定运动。进给传动系统的性能在一定程度上决定了数控系统的性能,决定了数控机床的档次,因此,在数控技术发展的历程中,进给驱动系统的研制和发展总是放在第四章数控机床的驱动与控制系统

3、是技术密集度及自动化程度很高的典型机电一体化加工设备。它与普通机床相比,其优越性是显而易见的,不仅零件加工精度高,产品质量稳定,且自动化程度极高,可减轻工人的体力劳动强度,大大提高了生产效率,特别值得一提的是数控机床可完成普通机床难以完成或根本不能加工的复杂曲面的零件加工,因而数控机床在机械制造业中的地位愈来愈显得重要。数控机床的组成分类及特点数控机床的组成数控机床一般由控制介质、数控装置、伺服系统和机床本体组成。1.控制介质:以指令的形式记载各种加工信息;2.数控装置:接受输入的加工信息,经数控装置运算处理,向伺服系统发出相应的脉冲;3.伺服系统:把数控装置的脉冲信号转换成机床运动部件的

4、负载快速运动时所需的电机转速应在电机的最高转速之内。这样可使电机在机床的伺服系统中工作性能得以充分发挥。从上述三种电动机的比较可知,直流伺服电动机是自动控制系统中具有很高的优越性。所以在立式数控车床的进给系统中使用直流伺服电动机。确定脉冲当量脉冲增量插补是行程标量插补,每次插补结束产生一个行程增量,以脉冲的方式输出。一个脉冲所产生的坐标轴移动量叫做脉冲当量。脉冲当量是脉冲分配的基本单位,它是衡量数控机床加工精度的一个技术参数。立式数控车床常采用的脉冲当量是。根据机床精度要求确定脉冲当量,纵向:进给系统的传动要求及传动类型的选择进给系统的传动要求数控机床进给传动装置的精度、灵敏度和稳定性。
对滚珠丝杠直径及支承形式选择进行强度较核。设计与生产实际相结合,既要满足理论要求,又要满足生产现实实际。设计应遵循先易后难、先局部后全局的规律,确定设计步骤时,应把整个立式数控车床z向进给传动系统分成若干个子系统进行,待各系统基本合理后再互联完成全系统工作。设计的产品应高效经济。本课题所设计的进给系统是针对经济型中档数控车床的,该系统设计成功一旦应用到生产实践中,将给中小规模的加工厂输入新的血液。显著提高生产力水平,减轻劳动强度,提高经济效益。纵向进给传动系统总体方案的确定进给传动系统的组成及其原理数控机床进给伺服系统是数控机床的关键组成部分。一般由控制电路、电器驱动部件和执行部件组成。
5.联轴器的制造安装维护和成本。联轴器型号的确定根据此次设计的要求,参照以上标准,应选用型弹性联轴器,它的许用转矩为,需用的最大转速为,轴径为之间,故合用。?进给系统其他部件的确定及机床噪声控制导轨的确定数控机床导轨必需具有较高的导向精度、高刚度、高耐磨性,机床在高速进给时不振动、低速进给时不爬行等特性。目前数控机床使用的导轨主要有3种:塑料滑动导轨、滚动导轨和静压导轨。目前滚动导轨副被广泛应用于精密机床、数控机床、测量机和测量仪器上。下面着重介绍下滚动导轨副。滚动导轨有多种形式,目前数控机床常用的滚动导轨为直线滚动导轨。?直线滚动导轨主要由导轨体、滑块、滚柱或滚珠、保持器、端

5、宋大为.自适应算法在数字式电子调速系统中的应用[j],上海工程技术大学学报,:]金锋,董亮.基于控制平台的数控机床进给伺服系统[j].机械与制造,:]现代实用机床设计手册编委会.现代实用机床设计手册[m].北京:,:]熊博.自适应控制在火炮随动系统中的应用[j].机电工程技术,:]王辉,计时鸣,汪小洪.数控车床交流伺服进给系统的分析与建模[j].现代商贸工业,:]张海伟.基于平台的数控伺服系统建模与仿真[d].西安:西北农林科技大学,:]廖效果,刘又午,朱剑英.数控技术[m].武汉:湖北科技,:]王义学,乐光学.数控机床进给伺服系统特性对加工精度影响的研究[j]。
将直接影响工件的加工精度。为此,数控机床的进给传动系统必须满足:(1)传动精度高;(2)摩擦阻力小;(3)运动部件惯量小。传动类型的选择数控机床进给传动系统的基本传动方式常用的有两种:滚珠丝杠螺母副和静压丝杠螺母副。1.滚珠丝杠螺母副在数控机床上,将回转运动与直线运动相互转换的传动装置一般采用滚珠丝杠螺母副。其特点是:传动效率高,一般为η=;传动灵敏,摩擦力小,不易产生爬行;使用寿命长;具有可逆性,不仅可以将旋转运动转变为直线运动,亦可将直线运动变成旋转运动;轴向运动精度高,施加预紧力后,可消除轴向间隙,反向时无空行程;因此,在数控机床上得到了广泛的应用,是目前中、小型数控机床的常见的传动方式。第四章数控机床的驱动与控制系统

6、然后组态各个控制轴以及轴的控制参数,最后运用运动控制指令进行编程,实现对三轴平台的简单运动控制。(3)对比控制器多种优化方法,选用自适应式pi算法对三轴精密定位平台进行控制研究。自适应式pi控制可以根据现场环境的改变自动更换控制参数,使其在最优的条件下进行控制,从而有效的解决了系统中由于各参数的随机变化给系统带来的不利影响,进而大大提高了系统的控制精度。关键词:伺服系统;自适应算法;三层网络;系统平台;参数整定.,.,..,...,.,:;;;;引言以数控机床为代表的现代基础机械是制造业实现生产现代化的重要手段。数控机床水平的高低和拥有量的多少,是衡量一个国家工业现代化水平的重要标志。

7、加工过程中数控机床的稳定性和响应性对机械加工有着重要的影响,基于以上原因在机床动态性能方面就需要深入研究,机床动态特性分析是研究机床抵抗动态作用力的主要问题,机床抗振性能越好加工性能就越好。伺服进给系统不仅对机床的稳定性有影响,对响应性方面的影响也非常重要,高效、稳定的伺服进给系统能够很好的提高机床的加工性能。针对应用数控机床在机械加工中伺服进给系统的稳定性,以及响应性等方面的问题,本文主要做了以下几方面工作:(1)熟悉三层网络()和系统平台的工作原理,掌握伺服驱动器和y系列伺服电机的基本特点,熟练运用软件。(2)首先以实验室三轴精密定位平台为对象,运用软件和系统平台建立与三轴精密定位平台的连接。
技术依赖情况严重我国目前还没有形成具有自主的技术体系,多数行业的关键核心技术与装备基本依赖国外,信息产业、核心部件、系统软件大量依赖进口。许多在国民经济中发挥重要作用的产业及主导产品的生产,往往不是建立在自主的基础上,而是依靠外国技术和装备进行生产。作为装备制造业核心的数控机床就一直是我国产业界的心病,目前国产数控机床的国内市场占有率仅为?30%,而且主要集中在经济型和普及型数控机床方面,高级数控机床根本无法与发达国家竞争。(2)企业尚未成为技术创新的主体,自主创新能力提高缓慢多数大中型企业技术开发与技术创新能力不足,缺乏参与国际竞争的能力。其主要表现是:对引进技术的再创新一直是我国企业的
然而高速、高精度的插补技术还有很多问题急需研究。如插补计算的稳定性问题、插补计算时延问题、插补精度与插补速度的矛盾问题。运动控制系统的插补和数控机床的插补又不完全相同,运动控制系统应用对象广泛,针对不同的控制对象,插补算法又有不同的要求。插补算法的适应性问题是运动控制系统插补所特有的问题。(3)智能插补算法由于神经网络技术的发展,利用基于三层前向神经网络的插补算法也有报导。神经网络是近年发展起来的一门新兴学科。由于它具有逼近任意非线性函数的能力,使得采用神经网络进行非线性轮廓插补成为可能。神经网络具有并行处理的特点,能大幅度缩短插补周期,提高插补精度。且由于其插补时间与曲线表达式无关,使其对非线性轮廓。

8、有哪两类电液位置控制系统?广泛应用的是哪一类控制系统?其中包括哪两种控制方式?答:电液位置控制系统中,按控制元件的种类和驱动方式分为:节流式控制(阀控式)和容积式控制(泵控式)系统两类。广泛应用的是阀控系统,它包括阀控液压缸和阀控液压马达系统两种方式。第6页48.何谓电液速度伺服控制系统?答:若系统的输出量为速度,将此速度反馈到输入端,并与输入量比较,就可以实现对系统的速度控制,这种控制系统称为速度伺服控制系统。第四章计算机控制技术49.计算机控制系统由哪两部分组成?答;计算机控制系统由硬件和软件两部分组成。(1)硬件组成,计算机控制系统的硬件主要是由主机、外围设备、过程输入与输出设备、人机联系设备和通信设备等组成。
现代数控机床要求伺服控制向高精度、高速度方向发展,以适应生产的需要。这就要求必须提高伺服控制的移动速度、跟随精度和定位精度。而提高伺服系统的动态响应速度和稳态精度的途径有两条:一是采用高性能的伺服电机,提高系统的硬件性能;二是采用合理的伺服控制参数,提高伺服控制性能。目前,后者更有利于提高系统的位置控制精度,降低跟随误差。近年来,由于现代控制理论的某些成果应用于交流伺服系统,伺服系统具有高精度、高柔性、高响应能力、高可靠性等特点。其中控制具有结构简单、稳定性好、可靠性高等优点,尤其适应于可建立精确数学模型的确定性控制系统。在控制理论和技术飞速发展的今天,工业过程控制领域仍有近90%的回路在应第四章数控机床的驱动与控制系统

9、在软件上采用定期检测设备故障、设置警戒时钟等方法,保证了有较高的工作可靠性,其平均无故障时间几乎达到数控系统的10倍,并且价格也比较低,体积也小很多。如果能开发的数控插补运算功能,使之成熟,将使成为集逻辑顺序控制和过程控制为一体的新型控制装置。为我国机床行业和其它机械制造行业提供一个新的自动控制手段。本课题所研究的系统由控制器、伺服模块、数字式伺服驱动器及伺服电机等组成。控制器包含一个高速运动任务,该任务可执行运动指令并产生位置和速度分部信息。通过了解伺服控制系统的工作过程及控制要求,利用ab公司的,采用逐点比较法和最小偏差法插补算法编制程序,实现伺服系统运动轨迹的控制,并对
株洲工学院学报,:],舒志兵.智能算法控制在伺服系统中的应用[j].机床与液压,:]杨勇,黄筱调.数控机床位置伺服系统参数优化[j].机械与电子,]丁寅磊.基于遗传算法的控制器参数优化研究[d].华北电力大学硕士论文,:]汤善庆,陈名松.自由空间通信中光斑自适应伺服系统的研究[j].微计算机信息,:]郭庆鼎,李蒙,郭威.控制器参数的遗传算法优化设计[j].沈阳工业大学学报,:
尤其对于约占机械加工总量80%的单件、小批量零件的加工,更显示出其特有的灵活性。概括起来,数控机床有以下几方面的特点:1.提高加工精度,尤其提高了同批零件加工的一致性,使产品质量稳定;2.提高生产效率,一般约提高效率倍,使用数控加工中心机床则可提高生率倍;3.可加工形状复杂的零件;4.减轻了劳动强度,改善了劳动条件;5.有利于生产管理和机械加工综合自动化的发展。数控机床的发展趋势及现状数控机床在我国的发展趋势及现状我国是世界上机床产量最多的国家,但在国际市场竞争中仍处于较低水平;即使国内市场也面临着严峻的形势,一方面国内市场对各类机床产品特别是数控机床有大量的需求,而另一方面却有不少国产机床滞销积压。
国外机床产品充斥市场。90年国外数控机床在我国市场的占有率仅达15%左右,而95年已达77%。严重影响我国数控机床自主发展的势头。这种现象的出现,除了有经营上、产品制造质量上和促销手段上等原因外,一个主要的原因是我国生产的数控机床品种、性能和结构不够先进,新产品(包括基型、变型和专用机床)的开发周期长,从而不能及时针对用户的需求提供满意的产品。具体地说,这个问题反映在下列五个方面:1.我国机床厂目前开发基型产品的周期约为个月,其中设计时间约为个月,占总周期的40%左右。而国外一些先进机床厂同类基型产品的开发周期为个月,其中设计约个月,只占25%。因此无论是产品开发的总周期还是设计所占的时间比例均与国外先进水平有很大的差距。

10、特别是零件轮廓非单一的曲线组成的情况。主偏角的大小决定于工件形状,例如车阶梯轴时,则需要°的刀具;而副偏角的选择要考虑是否已加工表面轮廓产生干涉。刀具选择是数控加工的工序设计的重要内容之一,它不仅影响机床的加工效率,而且直接影响加工质量。另外数控机床主轴转速比不同机床高倍,且输出功率大,因此与传统的加工方法相比,数控加工对刀具的要求更高,不仅要求精度高、强度大、刚度好、耐用度高,而且要求尺寸稳定、安装方便。参考《机械加工工艺师手册》选用微调镗刀。刀具材料采用高速钢。机床噪声的控制控制机床噪声,保障操作人员的身体健康是当前机械企业的一个重要课题。因此在设计过程中必须考虑一定的措施来降低机床的噪声。
通过使用直线传动单元和传动缸将伺服电机的旋转运动转换为直线运动,通过使用精密的转动丝杠保证系统的运动在一个较小的误差范围内。本系统的机械对象为三轴精密定位平台,外型模仿数控机床,主要用于定位控制、轨迹控制等,如图6所示。图6三维精密定位平台各轴正方向三轴精密定位平台中每个轴有一个回零传感器和两个限位传感器,其控制信号都连接在伺服驱动器上。其有效行程为向最大速度为向最大速度为向重复定位精度为向重复定位精度为。系统的传动机构主要为电动缸。其原理是电机通过丝杠把旋转运动转变为直线往返运动并通过推杆传给负载。软件介绍本系统使用罗克韦尔自动化公司开发的软件编辑调试控制程序。是罗克韦尔自动化公司开发的基于平台的编程环境。
感谢我的父母多年来的无私资助与支持,使我走进了大学校园,并成为了我的精神动力,从而获得了继续深造的机会。感谢沈阳大学为我提供的罗克韦尔自动化实验室。最后,感谢所有支持、关心我的老师、亲戚、朋友们。学生:卢中华参考文献[1]李恩林.数控技术原理及应用[m].北京:国防工业,]邓李.系统实用手册[m].北京:,]邵金均.实时前瞻的曲线插补算法研究与仿真[d].浙江:浙江工业大学,]穆记锁.高性能插补算法的研究与运动控制程序库的实现[d].广州:暨南大学,]赵巍.数控系统的插补算法及加减速控制方法研究[d].天津:天津大学,]金锋,董亮.基于控制平台的数控机床进给伺服系统[

高考查分系统相关推荐  
三九文库 www.999doc.com
备案图标苏ICP备2020069977号