資料介紹
第一章? 數控機床概述
?數字控制與數控技術
數字控制(Numerical Control? NC)是一種借助數字、字符或其它符號對某一工作過程(如加工、測量、裝配等)進行可編程控制的自動化方法。
數控技術(Numerical Control Technology)采用數字控制的方法對某一工作過程實現自動控制的技術。
第一節? 數控機床簡介
數控機床(Numerical Control Machine Tools) 是采用數字控制技術對機床的加工過程進行自動控制的一類機床。它數控技術典型應用的例子。
數控系統(Numerical Control System)實現數字控制的裝置。
計算機數控系統(Computer Numerical Control? CNC )以計算機為核心的數控系統。
第一節? 數控機床簡介
第一節? 數控機床簡介
? 伺服單元、驅動裝置和測量裝置
伺服單元和驅動裝置
主軸伺服驅動裝置和主軸電機
進給伺服驅動裝置和進給電機
測量裝置?
位置和速度測量裝置。以實現進給伺服系統的閉環控制。
作用? 保證靈敏、準確地跟蹤CNC裝置指令:
進給運動指令:實現零件加工的成形運動(速度和位置控制)。
主軸運動指令,實現零件加工的切削運動(速度控制)
第一節? 數控機床簡介
?PLC、機床I/O電路和裝置
PLC (Programmable Logic Controller):用于完成與邏輯運算有關順序動作的I/O控制,它由硬件和軟件組成;
機床I/O電路和裝置:實現I/O控制的執行部件(由繼電器、電磁閥、行程開關、接觸器等組成的邏輯電路;
功能:
接受CNC的M、S、T指令,對其進行譯碼并轉換成對應的控制信號,控制輔助裝置完成機床相應的開關動作
接受操作面板和機床側的I/O信號,送給CNC裝置,經其處理后,輸出指令控制CNC系統的工作狀態和機床的動作。
第二節?? 數控加工原理
? 數控加工中數據轉換過程
第三節? 數控機床的分類
?按工藝用途分類
切削加工類:如數控銑床、數控車床、數控磨床、加工中心、數控齒輪加工機床、FMC等。
成型加工類:數控折彎機、數控彎管機等。
特種加工類:數控線切割機、電火花加工機、激光加工機等。
其它類型:數控裝配機、數控測量機、機器人等。
第三節? 數控機床的分類
按控制功能分類
點位控制數控系統
直線控制數控系統
輪廓控制數控系統
第三節? 數控機床的分類
? 按聯動軸數分,
2軸聯動(平面曲線)
3軸聯動(空間曲面,球頭刀)
4軸聯動(空間曲面)
5軸聯動及6軸聯動(空間曲面) 。
聯動軸數越多數控系統的控制算法就越復雜。
第三節? 數控機床的分類
?? 按進給伺服系統的類型分類
??開環數控系統
??半閉環數控系統
??全閉環數控系統
第二章? 數控加工程序的編制 第一節?????? 概述
一.程序編制的基本概念
數控加工程序編制:從零件圖紙到制成控制介質的全過程。
將零件的加工信息:加工順序、零件輪廓軌跡尺寸、工藝參數(F、S、T)及輔助動作(變速、換刀、冷卻液啟停、工件夾緊松開等)等,用規定的文字、數字、符號組成的代碼按一定的格式編寫加工程序單,并將程序單的信息變成控制介質的整個過程。
??????????????
第一節?????? 概述
程序編制分為:手工編程和自動編程兩種。
?
手動編程:整個編程過程由人工完成。對編程人員的要求高(不僅要熟悉數控代碼和編程規則,而且還必須具備機械加工工藝知識和數值計算能力)
?
自動編程:編程人員只要根據零件圖紙的要求,按照某個自動編程系統的規定, 將零件的加工信息用較簡便的方式送入計算機,由計算機自動進行程序的編制,編程系統能自動打印出程序單和制備控制介質。
手工編程適用于:幾何形狀不太復雜的零件
二、手工編程的內容和步驟
三、數控加工的工藝分析和數控加工方法
? 數控加工的工藝分析
???? 數控機床加工零件和工藝除按一般方式對零件進行分析外,還 必須注意以下幾點:
???? 選擇合適的對刀點
對刀點:確定刀具與工件相對位置的點(起刀點)。
對刀點 可以是工件或夾具上的點,或者與它們相關的易于測量的點
對刀點 確定之后,機床坐標系與工件坐標系的相對關系就確定了。????
第一節?????? 概述
? 對刀:
就是使“對刀點”與“刀位點”重合的操作。
第一節?????? 概述
?? 選擇對刀點的原則:
選在零件的設計基準或工藝基準上,或與之相關的位置上。
選在對刀方便,便于測量的地方。
選在便于坐標計算的地方
第一節?????? 概述
第一節?????? 概述
??? 程序編制中的誤差
??????? 在數控機床上加工零件時,從零件圖上的信息開始,直到成零件的全過程,每個環節的誤差都會影響到工件的加工精度。這些誤差通常分為兩類:
第一類是在直接加工零件的過程中產生的誤差,它是產生加工誤差的主體,主要包括數控系統(包括伺服)的誤差和整個工藝系統(機床—刀具—夾具—毛坯)內部的各種因素對加工精度的影響。
第二類是編程時產生的誤差,即用NC系統具備的插補功能去逼近任意曲線時所產生的誤差。
第三節? 數控機床的坐標系
? 進給運動坐標系
??? ISO和中國標準規定:
數控機床的每個進給軸(直線進給、圓進給) 定義為坐標系中的一個坐標軸。
數控機床坐標系統標準:右手笛卡兒坐標系統;
第三節? 數控機床的坐標系
基本坐標系:直線進給運動的坐標系(X.Y.Z)。坐標軸相互關系:由右手定則決定。
回轉座標:繞X.Y.Z
???? 軸轉動的圓進給坐標
???? 軸分別用A.B.C表示,
???? 坐標軸相互關系由右
???? 手螺旋法則而定。
第三節? 數控機床的坐標系
第三節? 數控機床的坐標系
第三節? 數控機床的坐標系
? X坐標
標準規定:
在刀具旋轉的機床上(銑床、鉆床、鏜床等)。
Z軸水平(臥式),則從刀具(主軸)向工件看時,X坐?? 標的正方向指向右邊。
Z軸垂直(立式):
單立柱機床,從刀具向立柱看時,X的正方向指向右邊;
雙立柱機床(龍門機床),從刀具向左立柱看時,X軸的正方向指向右邊。
在工件旋轉的機床上(車床、磨床等),X軸的運動方向是工件的徑向并平行于橫向拖板,且刀具離開工件旋轉中心的方向是X軸的正方向。
第三節? 數控機床的坐標系
Y坐標
利用已確定的X.Z坐標的正方向,用右手定則或右手螺旋法則,確定Y坐標的正方向。
右手定則:大姆指指向+X,中指指向+Z,則+Y方向為食指指向。
右手螺旋法則:在X Z平面,從Z至X,姆指所指的方向為+y。
第三節? 數控機床的坐標系
機床原點與機床坐標系
機床原點
機床坐標系
工件原點與工件坐標系
第三節? 數控機床的坐標系
三、絕對坐標編程和相對坐標編程.?
定義
絕對坐標編程:工件所有點的坐標值基于某一坐標系(機床或工件) 零點計算的編程方式。
相對坐標編程:運動軌跡的終點坐標值是相對于起點計量的編程方式(增量坐標編程)。
表達方式:G90/G91; X.Y.Z絕對,U.V.W相對
選用原則:主要根據具體機床的坐標系,考慮編程的方便(如圖紙尺寸標注方式等)及加工精度的要求,選用坐標的類型。
第三節? 數控機床的坐標系
四、分辨率(Resolution)
分辨率:兩個相鄰分散細節之間可以分辨的最小間隔。
分辨率對控制系統而言,它是可以控制的最小位移量。
數控機床的最小位移量(最小設定單位,最小編程單位,最小指令增量,脈沖當量(步進電機))是指數控機床的最小移動單位,它是數控機床的一個重要技術指標。一般為0.0001~0.01mm,視具體機床而定。)
脈沖當量——對應于每一個指令脈沖(最小位移指令)機床位移部件的運動量。
第三章? 計算機數控裝置(CNC)
.? CNC裝置的組成
.? CNC裝置的組成
.? CNC裝置的組成
三.?? CNC裝置的功能
第二節?? CNC裝置的硬件體系結構
?概述
CNC裝置從它的硬件組成結構來看,若按其中含有CPU的多少來分,可分為:
單機系統
多機系統
主從結構
多主結構
分布式結構
第二節?? CNC裝置的硬件體系結構
CNC 系統硬件框圖1
第二節?? CNC裝置的硬件體系結構
.?? 多任務性與并行處理技術
?第三節?? CNC系統軟件結構
?第三節?? CNC系統軟件結構
?第三節?? CNC系統軟件結構
資源分時共享技術的特征:
在任何一個時刻只有一個任務占用CPU;
在一個時間片(如8ms或16ms)內,CPU并行地執行了兩個或兩個以上的任務。
?? 因此,資源分時共享的并行處理只具有宏觀上的意義,即從微觀上來看,各個任務還是逐一執行的。
實時性和優先搶占調度機制
? 實時性任務的定義和分類
實時性定義:
任務的執行有嚴格時間要求(任務必須規定時間內完成或響應),否則將導致執行結果錯誤或系統故障的特性。
實時性任務分類:
?強實時性任務
?? 實時突發性任務;實時周期性任務
?弱實時性任務
強實時性任務
實時突發性任務:
任務的發生具有隨機性和突發性,是一種異步中斷事件。主要包括故障中斷(急停,機械限位、硬件故障等)、機床PLC中斷、硬件(按鍵)操作中斷等。
實時周期性任務:
任務是精確地按一定時間間隔發生的。主要包括插補運算、位置控制等任務。為保證加工精度和加工過程的連續性,這類任務處理的實時性是關鍵。在任務的執行過程中,除系統故障外,不允許被其它任何任務中斷。
弱實時性任務
這類任務的實時性要求相對較弱,只需要保證在某一段時間內得以運行即可。在系統設計時,它們或被安排在背景程序中,或根據重要性將其設置成不同的優先級(級別較低),再由系統調度程序對它們進行合理的調度。
這類任務主要包括:CRT顯示、零件程序的編輯、加工狀態的動態顯示、加工軌跡的靜態模擬仿真及動態顯示等。
CNC系統中采用的任務調度機制
搶占式優先調度;
時間片輪換調度;
非搶占式優先調度。
.? CNC系統軟件結構模式
. 前后臺型結構模式
該模式將CNC系統軟件劃分成兩部分:
前臺程序:
主要完成插補運算、位置控制、故障診斷等實時性很強的任務,它是一個實時中斷服務程序。
后臺程序(背景程序):
完成顯示、零件加工程序的編輯管理、系統的輸入/出、插補預處理等弱實時性的任務,它是一個循環運行的程序,在運行過程中,不斷地被前臺程序定時打斷,前后臺相互配合來完成零件的加工任務。
前后臺程序運行關系圖
?
前后臺型結構模式的特點
任務調度機制: 優先搶占調度和循環調度。前臺程序的調度是優先搶占式的;前臺和后臺程序內部各子任務采用的是順序調度。
信息交換:緩沖區。前臺和后臺程序之間以及內部各子任務之間的。
實時性差。在前臺和后臺程序內無優先級等級、 也無搶占機制。
? 該結構僅適用于控制功能較簡單的系統。早期的CNC系統大都采用這種結構。
.中斷型結構模式
這種結構是將除了初始化程序之外,整個系統軟件的各個任務模塊分別安排在不同級別的中斷服務程序中,然后由中斷管理系統(由硬件和軟件組成)對各級中斷服務程序實施調度管理。
中斷型軟件系統結構圖
?
中斷型結構模式的特點
任務調度機制:搶占式優先調度。
信息交換:緩沖區。
實時性好。由于中斷級別較多(最多可達8級),強實時性任務可安排在優先級較高的中斷服務程序中。
模塊間的關系復雜,耦合度大,不利于對系統的維護和擴充。
? 二十世紀80~90年代初的CNC系統大多采用這種結構。
.? 基于實時操作系統的結構模式
??? 實時操作系統(Real Time Operating System RTOS)是操作系統的一個重要分支,它除了具有通用操作系統的功能外,還具有任務管理、多種實時任務調度機制(如優先級搶占調度、時間片輪轉調度等)、任務間的通信機制(如郵箱、消息隊列、信號燈等)等功能。由此可知,CNC系統軟件完全可以在實時操作系統的基礎上進行開發。
基于實時操作系統軟件結構圖
?
基于實時操作系統的結構模式的優點
弱化功能模塊間的耦合關系
?系統的開放性和可維護性好
?減少系統開發的工作量
???
. 評價插補算法的指標
? 穩定性指標
?插補精度
?插補誤差分類:逼近誤差,計算誤差,圓整誤差
?合成速度的均勻性指標
. 插補方法的分類
?? 脈沖增量插補(行程標量插補)
?特點:
每次插補的結果僅產生一個單位的行程增量(一個脈沖當量)。以一個一個脈沖的方式輸出給步進電機。其基本思想是:用折線來逼近曲線(包括直線)。
第四節? CNC裝置的插補原理
插補速度與進給速度密切相關。因而進給速度指標難以提高,當脈沖當量為10μm時,采用該插補算法所能獲得最高進給速度是3-4 m/min。
脈沖增量插補的實現方法較簡單,通常僅用加法和移位運算方法就可完成插補。因此它比較容易用硬件來實現,而且,用硬件實現這類運算的速度很快的。但是也有用軟件來完成這類算法的。
?? 數字增量插補(時間標量插補)
?特點:
插補程序以一定的時間間隔定時(插補周期)運行,在每個周期內根據進給速度計算出各坐標軸在下一插補周期內的位移增量(數字量)。其基本思想是:用直線段(內接弦線,內外均差弦線,切線)來逼近曲線(包括直線)。
1。逐點比較法加工的原理(直線)
?
直線:? Fm = Xe *Ym - Ye * Xm
Fm>0?? 在直線上方,+X向輸出一步 Fm=0??? 在直線上?? +X向輸出一步Fm<0?? 在直線下方,+Y向輸出一步
2。逐點比較法加工的原理(圓弧)
圓弧:? Fm = Xm2 +Ym2 – R
Fm>0?? 在圓外, -Y向輸出一步
Fm=0?? 在圓上, +X向輸出一步
Fm<0?? 在圓內, +X向輸出一步
?
. 數字增量插補
.? 插補周期的選擇
? 插補周期Δt 與逼近精度δ、速度F 的關系
直線插補公式的推導
設插補周期為Δt(ms),則在Δt內的合成進給量△L為:
? 若Δt =8ms? 則:
?
第五節? 刀具半徑補償原理
一.? 刀具半徑補償的基本概念
? 1。什么是刀具半徑補償(Tool Radius Compensation[offset])
??? 根據按零件輪廓
編制的程序和預先設
定的偏置參數,數控
裝置能實時自動生成
刀具中心軌跡的功能
稱為刀具半徑補償功
能。
?
. 刀具半徑補償功能的主要用途
實時將編程軌跡變換成刀具中心軌跡。可避免在加工中由于刀具半徑的變化(如由于刀具損壞而換刀等原因)而重新編程的麻煩。
刀具半徑誤差補償,由于刀具的磨損或因換刀引起的刀具半徑的變化,也不必重新編程,只須修改相應的偏置參數即可。
減少粗、精加工程序編制的工作量。由于輪廓加工往往不是一道工序能完成的,在粗加工時,均要為精加工工序預留加工余量。加工余量的預留可通過修改偏置參數實現,而不必為粗、精加工各編制一個程序。
. 刀具半徑補償的常用方法:
?B刀補:
第五節? 刀具半徑補償原理
?? C刀補
? 采用直線作為輪廓之間的過渡
特點:
尖角工藝性好
可實現過切自動預報(在內輪廓加工時) ,從而避免產生過切。
. 刀具半徑補償的工作原理
.刀具半徑補償的工作過程
? 刀補建立
? 刀補進行
? 刀補撤銷。
第四章?? 進給伺服系統
第一節? 概述
.?? 進給伺服系統的定義及組成
.? 定義:
?????? 進給伺服系統(Feed Servo System)——以移動部件的位置和速度作為控制量的自動控制系統。
? 組成:? 進給伺服系統主要由以下幾個部分組成:位置控制單元;速度控制單元;驅動元件(電機);檢測與反饋?????????????????? 單 元; 機械執行部件。
?3. 開環伺服系統
4. 半閉環伺服系統
4.? 全閉環伺服系統
二、NC機床對數控進給伺服系統的要求
調速范圍要寬且要有良好的穩定性(在調速范圍內)
輸出位置精度要高(動態、靜態)
負載特性要硬
響應速度快且無超調
能可逆運行和頻繁靈活啟停
第二節 進給伺服系統的位置檢測裝置
.?? 位置檢測裝置的分類
按位置檢測裝置輸出信號的形式分類:
??數字式和模擬式
按位置檢測裝置測量基點的類型分類:
??增量式和絕對式
按位置檢測裝置安裝的位置分類:
??直接測量和間接測量
按位置檢測元件的運動形式分類:
??回轉型和直線型
.?? 位置檢測裝置的分類
按位置檢測裝置輸出信號的形式分類:
????數字式和模擬式
按位置檢測裝置測量基點的類型分類:
??增量式和絕對式
按位置檢測裝置安裝的位置分類:
????直接測量和間接測量
按位置檢測元件的運動形式分類:
????回轉型和直線型
? 感應同步器的工作原理.
? 感應同步器是利用勵磁繞組與感應繞組間發生相對位移時,由于電磁耦合的變化,感應繞組中的感應電壓隨位移的變化而變化,借以進行位移量的檢測。感應同步器滑尺上的繞組是勵磁繞組,定尺上的繞組是感應繞組。
? 鑒相型系統的工作原理
??? 在鑒相型系統中,激磁電壓是頻率、幅值相同,相位差為 π/2的交變電壓:
????? US = Um sinωt??????? UC = Um cosωt
則:? Uo =Uos+ Uos=KUScosθ1-K Ucsinθ1
???????????? = K Um sinωt cosθ1-K Um cosωt sinθ1???????????????????? ?????????? = K Um sin(ωt -θ1)
?θ1? = π x/τ.
結論:只要能測出Uo與US相位差θ1 ,就可求得滑尺與定尺相對位移量 x 。
? 鑒幅型系統的工作原理
?? 在鑒幅型系統中,激磁電壓是頻率、相位相同,幅值不同的交變電壓:
US = Um sinθ2sinωt??????? UC = Um cosθ2sinωt
????????? θ2= π x 2 /τ( x 2是指令位移值)
?????? Uo = Uos+? Uos=KUScosθ1-K Ucsinθ1
?????????? = K Um sin(θ2-θ1)sinωt
令: Δθ= θ2-θ1???? 當Δθ很小時 , 有
?????????? Uo = K Um (θ2- π x/τ ) sinωt
.? 光柵位置檢測裝置
1. 結構
莫爾條紋的作用
起放大作用?????
?????? 放大倍數
莫爾條紋的移動與柵距的移動成比例
起均化誤差的作用
.? 增量脈沖編碼器
?? 結構及工作原理
輸出信號的作用及其處理
? A、B兩相的作用
根據脈沖的數目可得出被測軸的角位移;
根據脈沖的頻率可得被測軸的轉速;
根據A、B兩相的相位超前滯后關系可判斷被測軸旋轉方向。
后續電路可利用A、B兩相的90°相位差進行細分處理(四倍頻電路實現)。
?? Z相的作用??
被測軸的周向定位基準信號;
被測軸的旋轉圈數記數信號。
?????????????????? 的作用
后續電路可利用A、??? 兩相實現差分輸入,以消除遠距離傳輸的共模干擾。
?? 增量式碼盤的規格及分辨率
?? 規格
增量式碼盤的規格是指碼盤每轉一圈發出的脈沖數;
分辨率(分辨角)α
設增量式碼盤的規格為?????? n 線/轉:
第三節??? 進給伺服驅動系統
、概述???
目前在數控機床上常用的驅動電機有:
步進電機
直流伺服電機
?交流伺服電機
直線電機。???
進給驅動系統的特點(與主運動(主軸)系統比較):
功率相對較小;
控制精度要求高;
控制性能要求高,尤其是動態性能。
、步進電機及其驅動裝置
?????? 步進電機系統結構簡單、控制容易、維修方面,且控制為全數字化。隨著計算機技術的發展,除功率驅動電路之外,其它部分均可由軟件實現,從而進一步簡化結構。因此,這類系統目前仍有相當的市場。目前步進電機僅用于小容量、低速、精度要不高的場合,如經濟型數控;打印機、繪圖機等計算機的外部設備。
、直流伺服電機及驅動
?????? 直流電機的工作原理是建立在電磁力定律基礎上的,電磁力的大小正比于電機中的氣隙磁場,直流電機的勵磁繞組所建立的磁場是電機的主磁場,按對勵磁繞組的勵磁方式不同,直流電機可分為:
他激式、? 并激式、? 串激式、?? 復激式、? 永磁式。
永磁式直流伺服電機在NC機床中廣泛采用。
4. 直流伺服電機的特點
過載倍數大,時間長;???
具有大的轉矩/慣量比,電機的加速大,響應快。
低速轉矩大,慣量大,可與絲桿直接相聯,省去了齒輪等傳動機構。可提高了機床的加工精度。
調速范圍大,與高性能的速度控制單元組成速度控制系統時,調速范圍超過1∶2000以上,最大的可達1∶5000。
帶有高精度的檢測元件(包括速度和轉子位置檢測元件);
?電機允許溫度可達150°~180℃,由于轉子溫度高,它可通過軸傳到機械上去,這會影響機床的精度
由于轉子慣性較大,因此電源裝置的容量以及機械傳動件等的剛度都需相應增加。
電刷、維護不便
7. PWM調速系統的特點
(1)開關頻率高:最高頻率可達20KHz,避開機械諧振頻率,減小鐵耗;
(2)紋波系數小;
(3)頻帶寬,動態特性好。
、交流伺服電機及驅動
?????? 直流伺服電機固有的缺點,即:
電刷和換向器易磨損,維護麻煩
結構復雜,制造困難,成本高
??? 而交流伺服電機則沒有上述缺點。特別是在同樣體積下,交流伺服電機的輸出功率比直流電機提高10%~70%,且可達到的轉速比直流電機高
. 交流伺服電機的速度控制原理
? 交流伺服電機調速的理論基礎
結論:交流伺服電機變頻調速的關鍵是要獲得可調頻調壓的交流電源
第四節??? 典型進給伺服系統(位置控制)
.? 開環進給伺服系統(Open-Loop System)
不帶位置測量反饋裝置的系統;
驅動電機只能用步進電機;
主要用于經濟型數控或普通機床的數控化改造
.? 步進電機開環系統設計
?傳動計算選擇合適的參數以滿足脈沖當量?和進給速度F的要求。
圖中:f —脈沖頻率(HZ )???
????? α— 步距角 (度)???
?????? Z1、Z2 — 傳動齒輪齒數
??????? t — 螺距(mm)????
??????? ?? — 脈沖當量(mm)
??? 傳動間隙補償
?????
??? 螺矩誤差補償
?????
.? 閉環、半閉環進給伺服系統
? 閉環進給伺服系統的實現方案分類和特征
按系統的控制信號類型分:?? 模擬型系統、數字型系統
? 模擬型系統:
特點:
抗干擾能力強,一般不會因峰值誤差導致致命的誤動作。
可用常規儀器儀表(示波器,萬用表等)直接讀取信息, 易于隨時把握系統工作的基本情況。
對弱信號信噪分離困難,控制精度的提高受到限制。
在零點附近容易受到溫度漂移的影響,使位置控制產生漂移誤差。
位置、速度調節器的結構和參數調整困難,適應負載變化的能力較差。?
??? 數字型系統:
??? 特征:這類系統是指至少其位置環控制與調節采用數字控制技術,即位置指令和反饋信號都不再是模擬信號,
? 改用數字信號(邏輯電平脈沖信號)的系統。
特點:
可以通過增加數字信息的安長,來滿足要求的控制精度。
對邏輯電以下的漂移、噪聲不予晌應,零點定位精度可以得到充分保證。
容易對其結構和參數進行修改(根據控制要求),且易于與計算機進行數據交換。
噪聲峰值大于邏輯電平時,對數據的最高位和最低位的干擾出錯程序是相同的,這種錯誤可能導致系統致命的危害。
傳送數據的數字電路要求具有很寬的頻帶。以保證脈沖上、下降沿有足夠的陡峭度。
抑制干擾、防止數據出錯,是數字伺服系統設計成功的關鍵。
.? 數字伺服系統的類型
? 全硬件伺服系統
全硬件伺服系統又稱脈沖比較伺服系統,其典型的組成方式如圖所示:
構成:該系統中,位置閉環的控制與調節運算主要由偏差數器(一般為可逆計數器)和D/A完成。
柔性差
零漂將影響精度
?? 半軟件型伺服系統
???? 這種系統的位置控制采用軟硬件組成,速度控制仍采用模擬方式,系統組成如圖所示:
位置控制的軟件現可以由NC裝置的CPU實現,也可以由位置控制板上自帶的CPU實現。
位置控制的調節運算部分由軟件實現,增加了靈活性:
調節器的參數可以通過進行修改、設定
調節算法可以采用較復雜的算法,以提高控制性能(變結構、變增益)
可增加許多輔助功能(故障診斷、脈沖當量變換等)
零點漂移可通過軟件進行補償
?混合型位置伺服系統
????? 這種系統是指除電流環仍為模擬結構外,位置、速度控制均由微機通過控制軟件來實現,系統組成如圖所示:
??? 全數字位置伺服系統
???????
第五節?? 伺服系統性能分析
二、進給伺服系統的性能分析
?系統增益 KS? (速度增益)??????
3)?? KS 與跟隨誤差△D 的關系。
.? 剛度 K 與固有頻率?n
??? 剛度是指系統抵抗變形的能力,即:
?????????????????????????????? K = F / e
??? 閉環系統:K↓ →?n ↓→系統的穩定性↓
??? 開環系統:K↓ →失動量↑→系統的死區↑
??? 進給伺服系統的各個環節(尤其是進給傳動環節)應具有足夠的剛度。
?????? 在進給伺服系統的設計中,對系統的固有頻率?n,應注意:
A. 機械傳動機構的?n’>伺服驅動系統?n 的2-3倍。
B. 各個環節的?n’應相互錯開,以免發生振動耦合現象。
C. 各個環節的?n應避開系統的工作頻率范圍,以免在工作頻率上發生共振。
加工直線的輪廓誤差
當? KSX? = KSY? 時,?? △KS = 0,即ε=0;這說明當兩軸系統增益相等時,輪廓誤差與系統增益無關。
當加工45°直線時,(其它情況不變),輪廓誤差最大。當加工0°或90°直線時,輪廓誤差ε與增益無關。
當兩軸增益不一致時,其ε與△KS?? 成正比,與KS 的平方成反比,與進給速度成 F 正比。
加工圓弧的輪廓誤差
輪廓誤差△R? 與 KS 的平方成反比,與 F 的平方成正比。因此,KS↑? 或 F↓? 可大大提高輪廓加工精度
加工園弧的半徑? R? 越大, △R? 誤差越小。
當 KSX? = KSY ,且進給速度 F 為恒速時, △R 是常數。只產生尺寸誤差,不產生形狀誤差。
當 KSX? ≠ KSY? 時, 此時不僅產生尺寸誤差,而且產生形狀誤差。可以證明:
?當 KSX? = a KSY(a為常數)時,圓弧插補所形成的形狀為橢圓(長軸與 X 軸成45°夾角)。
當 KSX? 與? KSY? 無確定關系時,圓弧插補所形成的形狀為無規則的形狀。
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