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數(shù)控機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)
日期：2010年09月01 來源：沈陽第一機(jī)床廠 關(guān)鍵字：數(shù)控機(jī)床
1.2.1數(shù)控系統(tǒng)的插補(bǔ)原理
在輪廓加丁中，數(shù)控機(jī)床刀具的軌跡必須嚴(yán)格準(zhǔn)確地按零件輪廓曲線運(yùn)動。插補(bǔ)運(yùn)算的作用是在已知的加工軌跡曲線的起點(diǎn)和終點(diǎn)間進(jìn)行“數(shù)據(jù)點(diǎn)的密化”。插補(bǔ)是在每個插補(bǔ)周期內(nèi)，根據(jù)c\ic(c,。mp。t。．N。mercal c。ntr。l，計算機(jī)數(shù)字控制)指令、進(jìn)給速度計算出一個微小直線段的數(shù)據(jù)，刀具沿著微小直線段運(yùn)動，經(jīng)過若干個插補(bǔ)周期后，刀具從起點(diǎn)運(yùn)動到終點(diǎn)，完成這段輪廓的
如圖l 8所示，j工曲線AB段，A為起點(diǎn)，B為終點(diǎn)。在每個插補(bǔ)周期內(nèi)，計算出一個微小直線殷的各坐標(biāo)分量(△X、△Y)，經(jīng)若干個插補(bǔ)周期，可“計算出從起點(diǎn)A到終點(diǎn)B間各個微小直線段的坐標(biāo)分量(△X,、Ly,)、(△xz、△K)、…、(△x。、△y。)。各坐標(biāo)分量的計算可采用逐點(diǎn)比較插補(bǔ)法、數(shù) 字積分插補(bǔ)法、時間分割插補(bǔ)法和樣條插補(bǔ)計算法等。
被加I零件的外形輪廓是由直線、圓弧和其他曲線等幾何元素構(gòu)成，其中直線和圓弧是基本的幾何元素，其他的曲線可用微小直線或~al弧逼近形成。數(shù)控機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)都具有同1 8數(shù)控系統(tǒng)的捕樸原理 i宣線和圓弧插補(bǔ)功能。在高級型數(shù)控機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)擴(kuò)展功能或宏程序中還配有拋物線、漸開線、r橢凰l等插補(bǔ)計算功能。
在數(shù)控機(jī)床的CNC中，插補(bǔ)則是由軟件全部或部分實現(xiàn)其插補(bǔ)功能。由于用軟件實現(xiàn)插補(bǔ)運(yùn)算，比硬件插補(bǔ)器運(yùn)算速度慢，在cNc系統(tǒng)中插補(bǔ)功能常分為粗插補(bǔ)和精插補(bǔ)兩步完成。粗插補(bǔ)用軟件實現(xiàn)，把一個程序段分割為若干微小直線段，精插補(bǔ)在伺服驅(qū)動模塊中，把各微小直線段再進(jìn)行密化處理，使加丁軌跡在允許的誤差范圍之內(nèi)。所以插樸功能直接影響系統(tǒng)控制精度和速度，是數(shù)控機(jī)床的重要技術(shù)指標(biāo)。
1.2.2數(shù)控機(jī)床的伺服系統(tǒng)
數(shù)控機(jī)床的伺服系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)與機(jī)床本體的聯(lián)系環(huán)節(jié)a它是以機(jī)體運(yùn)動部件的位置（或角度）和速度（或轉(zhuǎn)速）為控制量鮮系統(tǒng)，包括主動伺服驅(qū)動系統(tǒng)和進(jìn)給伺服驅(qū)動系統(tǒng)兩部分。根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)(C\iC)發(fā)出的動作指令，伺服系統(tǒng)準(zhǔn)確、快速地完成各坐標(biāo)軸的進(jìn)給運(yùn)動，與主軸驅(qū)動相配合，實現(xiàn)對丁件的高精度加T。因此，伺服驅(qū)動系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床的一個重要的組成部分，其性能的優(yōu)劣直接影響零件的加丁質(zhì)量和生產(chǎn)效率。 不同類型的數(shù)控機(jī)床對伺服系統(tǒng)的要求也不盡相同。同一數(shù)控機(jī)床的主軸驅(qū)動與進(jìn)給驅(qū)動對伺服系統(tǒng)的要求也有很大差別。歸根到底，數(shù)控機(jī)床對伺服控制的要求，與任何系統(tǒng)對伺服控制的要求一樣，包括精度、快速性與穩(wěn)定性3個方面。
數(shù)控機(jī)床的精度，除了受到機(jī)械傳動系統(tǒng)精度的影響之外，主要取決于伺服系統(tǒng)的調(diào)速范圍的大小和伺服系統(tǒng)最小分辨率精度。高精度的數(shù)控機(jī)床為了保證尺寸精度和表面粗糙度的水平，有時要求進(jìn)給速度低于。．5m／min。但是為了提高生產(chǎn)率，叉要求其快速移動的速度達(dá)到12～24m／min，甚至超過32m／min。因此，調(diào)速范圍可高達(dá)數(shù)萬倍。
數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)實際上是一個位置隨動系統(tǒng)。所以同位置隨動系統(tǒng)一樣，當(dāng)指令位移以某一速度變化時，實際位移必須比指令位移滯后，這就是所謂的跟隨誤差。當(dāng)數(shù)控機(jī)床的各坐標(biāo)軸以不同的速度和不同的方向同時位移時，跟隨誤差就會造成加工尺寸和形狀的誤差。切削進(jìn)給的速度越快跟隨誤差對精度的影響就越大。提高伺服系統(tǒng)響應(yīng)的快速性是減小跟隨誤差、提高進(jìn)給速度的根本措施。但伺服系統(tǒng)的響應(yīng)速度并不可以無限制提高，并且任何提高都要以成本的上升為代價。所以對伺服系統(tǒng)的響應(yīng)速度的要求要求限制在一個合理的范圍之內(nèi)。一般情況下•數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給響應(yīng)時間應(yīng)該在200ms以內(nèi)。
穩(wěn)定性是對伺服系統(tǒng)的最基本的要求，穩(wěn)定性是指系統(tǒng)在給定輸入或外界干擾作用下，能在短暫的調(diào)節(jié)過程后，達(dá)到新的或者恢復(fù)到原來的平衡狀態(tài)。對伺服系統(tǒng)要求有較強(qiáng)的臺速度的均勻、平穩(wěn)。穩(wěn)定性直接影響數(shù)控加工的精度和表面粗糙度。
目前在小型的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床上還使用步進(jìn)電機(jī)，中高檔數(shù)控機(jī)床大多采用直流伺服電機(jī)和交流電機(jī)。隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，微處理器已開始應(yīng)用于伺服系統(tǒng)中。高精度數(shù)控機(jī)床已經(jīng)采用交流數(shù)字伺服系統(tǒng)，伺服電機(jī)的位置、速度等都已實現(xiàn)了數(shù)字化，并采用了新的控制理論，實現(xiàn)了不受機(jī)械負(fù)荷變動影響的高速響應(yīng)伺服系統(tǒng)。而液壓伺服系統(tǒng)由于發(fā)熱大、效率低、不易維修等缺點(diǎn)，現(xiàn)已基本不采用。
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