數(shù)控機(jī)床控制精選(九篇)

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第1篇：數(shù)控機(jī)床控制范文

關(guān)鍵詞:數(shù)控機(jī)床,網(wǎng)絡(luò)控制，研究

[Abstract] This artical start the point of introduce network monitoring systems used in CNC machine tool technology, the system is a server and client mode as the carrier, and the corresponding sets of characters technical R & D to develop software through the network withclient server control, to complete such as the control program, processing instructions, the processing status of images and information to send and receive control process in order to achieve off-site machine tool monitoring, to achieve the desired control effect.

Keywords: CNC machine tools, network control, research

中圖分類號：TG659文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：

一、緒論

隨著科技的進(jìn)步、網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展,網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)逐漸引起了人們的重視。網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)結(jié)合了計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與自動化控制技術(shù),通過網(wǎng)絡(luò)的途徑，實現(xiàn)了預(yù)期的控制過程?，F(xiàn)行的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)主要由機(jī)床技術(shù)、通信技術(shù)、控制技術(shù)、檢測技術(shù)、計算機(jī)軟件技術(shù)、圖像技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等組成,通過網(wǎng)絡(luò)對機(jī)床的運行進(jìn)行異地監(jiān)控,能夠減少工作人員的作業(yè)量及提高機(jī)床的工作效率。網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)是時代的產(chǎn)物，它作為一種新興技術(shù),已經(jīng)越來越得到很多科研單位的關(guān)注。目前，正在研究和開發(fā)的網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)朝著多個方面進(jìn)展,有的是建立在Web通訊平臺基礎(chǔ)上的，有的是建立在Socket技術(shù)基礎(chǔ)上的,還有的是建立在CORBA中間件技術(shù)基礎(chǔ)上的等等,這些不同方向的研究，勢必會為數(shù)控機(jī)床控制技術(shù)的發(fā)展帶來革命性的變化。本文所開發(fā)的數(shù)控機(jī)床的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，它是以WindowsXP為網(wǎng)絡(luò)開發(fā)平臺,并以VisualC + +為工具開發(fā),運用了Windows Sockets網(wǎng)絡(luò)編程接口技術(shù),實現(xiàn)了實時監(jiān)控局域網(wǎng)內(nèi)的機(jī)床運行的功能。

二、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議及傳輸控制協(xié)議網(wǎng)絡(luò)通信的實現(xiàn)

1、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議及傳輸控制協(xié)議簡介

在國際互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議IP(Internet Protocol)及傳輸控制協(xié)議TCP (Transmission Control Protocol)是兩個非常重要的通訊協(xié)議,兼容性非常強(qiáng)，可以適用任何互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)上運用到的通訊。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議及傳輸控制協(xié)議的結(jié)構(gòu)可以將網(wǎng)絡(luò)分成應(yīng)用層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層和數(shù)據(jù)鏈路層共4個不同層次，這種分層方式，它合并了國際標(biāo)準(zhǔn)組織所制定的開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模式的七層傳輸參考模式當(dāng)中的一些層面。

2、Windows Sockets簡介

Windows Sockets是在Windows下得到了廣泛應(yīng)用的、開放的、支持多種協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)編程接口。它利用下層的網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議功能和對操作系統(tǒng)的調(diào)用來實現(xiàn)通訊工作。提供了一種發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的機(jī)制。

目前，用戶可以使用到的套節(jié)字有兩種形式，即數(shù)據(jù)報套節(jié)字和流式套節(jié)字。流套接口提供了雙向的，有序的，無重復(fù)并且無記錄邊界的數(shù)據(jù)流服務(wù)，數(shù)據(jù)報套接口也支持雙向的數(shù)據(jù)流，但并不保證是可靠，有序，無重復(fù)的得記錄邊界的數(shù)據(jù)流服務(wù)。所以，本設(shè)計中我們采用流式套節(jié)字形式,它在連接數(shù)據(jù)傳輸時增強(qiáng)了數(shù)據(jù)的可靠性。應(yīng)用程序調(diào)用其接口函數(shù)實現(xiàn)了通信的過程。

3、流式套節(jié)字的操作方法

要想從數(shù)據(jù)流中讀出數(shù)據(jù)，必須要求先建立連接后方可傳輸、接收信息數(shù)據(jù)，而流式套節(jié)字的使用方法正是基于連接的協(xié)議。其具體操作方法如下：

①為了便于偵聽，服務(wù)器要建立一個套節(jié)字并為其分配地址,在為其分配地址之后,然后調(diào)用listen ()函數(shù)并使其處于偵聽的狀態(tài)。

②客戶機(jī)也要建立一個套節(jié)并為其分配地址,在為其分配地址之后,然后調(diào)用connect ()函數(shù),使其處于請求與服務(wù)器套節(jié)字連接的狀態(tài)。

③服務(wù)器上創(chuàng)建的套節(jié)字在接收到客戶機(jī)的連接請求信號后,接著調(diào)用accept ()函數(shù),此函數(shù)的作用是為了創(chuàng)建一個用于連接的套節(jié)字，然后以該套節(jié)字和客戶機(jī)上的連接套節(jié)字的應(yīng)用為基礎(chǔ),就能夠在服務(wù)器跟客戶機(jī)之間進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)的傳輸了。

④在傳輸數(shù)據(jù)結(jié)束之后,客戶機(jī)與服務(wù)器調(diào)用closesocket ()函數(shù)，以關(guān)閉各自的套節(jié)字。

三、網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的設(shè)計實現(xiàn)

1、控制系統(tǒng)的原理實現(xiàn)

在該控制系統(tǒng)中，所運用到的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)軟件是在客戶機(jī)上運行的,而客戶機(jī)又是通過局域網(wǎng)跟服務(wù)器進(jìn)行連接。控制機(jī)床動作的數(shù)控系統(tǒng)是在服務(wù)器中運行的,首先要運行服務(wù)器本機(jī)自帶的數(shù)控系統(tǒng),并對其進(jìn)行初始設(shè)置,然后進(jìn)入到網(wǎng)絡(luò)控制狀態(tài),打開服務(wù)器偵聽套節(jié)字,實時等待客戶機(jī)上的連接請求信號,當(dāng)服務(wù)器上的偵聽套節(jié)字接收到客戶機(jī)的連接請求信號后,就對此請求信號進(jìn)行驗證,查看他們的套節(jié)字是否相互匹配，如果他們符合匹配的條件,則服務(wù)器就跟客戶機(jī)進(jìn)行連接,如此一來，服務(wù)器和客戶機(jī)互相之間就可以發(fā)送和接收信息指令了。在網(wǎng)絡(luò)控制狀態(tài)下，服務(wù)器的數(shù)控系統(tǒng)可以利用圖像傳感器實時對機(jī)床加工狀態(tài)圖像和機(jī)床加工相關(guān)參數(shù)進(jìn)行采集,然后服務(wù)器將采集到的狀態(tài)圖像以位圖格式進(jìn)行保存，按一定的時間規(guī)律發(fā)送到客戶機(jī)，以顯示機(jī)床的加工狀態(tài),并且將服務(wù)器采集到的狀態(tài)參數(shù)實時地發(fā)送到客戶機(jī)上。數(shù)控機(jī)床加工代碼可以在客戶機(jī)所用到的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)軟件中進(jìn)行編輯,然后將所編輯的數(shù)控代碼發(fā)送到服務(wù)器中,并將代碼下載到可編程多軸運動控制器上以等待指令信息?？蛻魴C(jī)將機(jī)床加工控制指令發(fā)送給服務(wù)器,以達(dá)到控制機(jī)床預(yù)期動作的目的,并且客戶機(jī)還能接收服務(wù)器所發(fā)送的信息,對機(jī)床加工情況進(jìn)行動態(tài)監(jiān)視。不僅如此，通過遠(yuǎn)距離對程序進(jìn)行控制,客戶機(jī)不僅可以在機(jī)床加工過程中修改機(jī)床的加工參數(shù),還可以調(diào)試機(jī)床運行的效果。

2、控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)實現(xiàn)

本設(shè)計中，網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)在對數(shù)控機(jī)床進(jìn)行控制時采用的是模塊化的硬件結(jié)構(gòu),該數(shù)控系統(tǒng)采用“PC（個人計算機(jī)）+ NC（網(wǎng)絡(luò)計算機(jī)）”結(jié)構(gòu),網(wǎng)絡(luò)計算機(jī)部分采用開放式多軸運動控制器PMAC2-PCI進(jìn)行主控。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)總體上是“服務(wù)器+客戶機(jī)”的形式,其中，數(shù)控系統(tǒng)是在服務(wù)器上運行的,而網(wǎng)絡(luò)控制軟件是在客戶機(jī)上運行的,服務(wù)器和客戶機(jī)通過一定的規(guī)范連接結(jié)構(gòu)將內(nèi)部網(wǎng)與外部網(wǎng)進(jìn)行連接,在數(shù)控機(jī)床運行前，要在其上安裝圖像傳感器所用的監(jiān)控攝像頭,對機(jī)床加工的運行情況進(jìn)行實時監(jiān)視,并將所監(jiān)控到的機(jī)床運轉(zhuǎn)的具體情況實時地進(jìn)行采集與保存。

3、控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計實現(xiàn)

在控制系統(tǒng)中，完美的人機(jī)界面不僅可以為控制系統(tǒng)的操作帶來方面，跟能夠提高數(shù)控機(jī)床的工作效率。本系統(tǒng)所設(shè)計的人機(jī)界面運用了Windows編程技術(shù)中的分隔視技術(shù),該設(shè)計把數(shù)控系統(tǒng)的人機(jī)界面分為左右兩個子窗口。左邊的子窗口作用是顯示采集到的機(jī)床運行圖像,這就實現(xiàn)了數(shù)控機(jī)床加工時對圖像的實時監(jiān)視的過程，而右邊的子窗口是作為網(wǎng)絡(luò)控制的窗口,它實現(xiàn)的功能有很多，如聯(lián)機(jī)網(wǎng)絡(luò)、顯示機(jī)床加工狀態(tài)參數(shù)、發(fā)送加工代碼、調(diào)試機(jī)床在線網(wǎng)絡(luò)等功能。

控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計的核心是傳遞網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù),為了確保數(shù)據(jù)能夠及時地進(jìn)行傳遞,因此，在本系統(tǒng)軟件設(shè)計中運用的是多線程技術(shù),為了方便控制，又專門建立了一個線程對控制器采集到的數(shù)控機(jī)床數(shù)據(jù)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)傳遞?？蛻魴C(jī)上的數(shù)控代碼在編輯好之后,可以同時的傳送到服務(wù)器上,接著服務(wù)器將接收到的數(shù)控代碼保存到其內(nèi)存中,然后再對其進(jìn)行編譯，編譯完成后執(zhí)行此數(shù)控代碼。在控制指令的傳遞的過程中，客戶機(jī)可以隨時將指令傳送給服務(wù)器,當(dāng)服務(wù)器接收到指令后立刻進(jìn)行執(zhí)行。相比較而言，機(jī)床加工情況的圖像和狀態(tài)參數(shù)在進(jìn)行傳遞時，在操作上則要復(fù)雜一些，為了防止在傳遞過程中位圖數(shù)據(jù)和參數(shù)數(shù)據(jù)可能出現(xiàn)的混亂現(xiàn)象,應(yīng)該在服務(wù)器上采用中斷的方法,即在進(jìn)行圖像數(shù)據(jù)的傳遞時中斷參數(shù)數(shù)據(jù)的傳遞,當(dāng)圖像數(shù)據(jù)傳遞完成之后再進(jìn)行參數(shù)數(shù)據(jù)的傳遞。

四、結(jié)論

本文所設(shè)計的數(shù)控機(jī)床網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，進(jìn)過反復(fù)調(diào)試后，達(dá)到了預(yù)期的控制目的，可以滿足實際加工的需要，但是在實際操作時，也存在著一定的問題，比如對圖像的實時采集顯示不及時、機(jī)床運行時代碼不穩(wěn)定出現(xiàn)的數(shù)控機(jī)床運行偶爾停頓現(xiàn)象等，但是筆者相信，隨著科技的發(fā)展，這些問題一定能夠得到很好地解決。

參考文獻(xiàn)

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第2篇：數(shù)控機(jī)床控制范文

由于數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)參數(shù)要與整個系統(tǒng)的電氣參數(shù)相匹配 ,所以不僅要求其機(jī)械傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、精度高、剛度大,還要求其在傳動過程中摩擦小、間隙小、慣量小等。這就要求數(shù)控機(jī)床的機(jī)械傳動系統(tǒng)在傳動裝置上要盡量簡化；在進(jìn)給結(jié)構(gòu)上要采用低摩擦、無間隙、高強(qiáng)度的傳動零部件；在床身結(jié)構(gòu)上要注意提高其剛度和固

有頻率 。

二、主傳動運動的變速系統(tǒng)

數(shù)控機(jī)床的主傳動運動是產(chǎn)生主切削力,速度較高,消耗的切削功率最大。例如,數(shù)控車床上主軸帶動工件的旋轉(zhuǎn)運動,立式加工中心上主軸帶動銑刀、鏜刀和砂輪等的旋轉(zhuǎn)運動。數(shù)控機(jī)床的主傳動運動是通過主傳動電機(jī)拖動的。數(shù)控機(jī)床的變速是按照控制指令自動進(jìn)行的, 因此,變速機(jī)構(gòu)必須適應(yīng)自動操作的要求。由于直流和交流變速主軸電機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)日趨完善,不僅能方便地實現(xiàn)寬范圍的無級變速,而且減少了中間傳遞環(huán)節(jié)和提高了變速控制的可靠性。因此,在數(shù)控機(jī)床的主傳動系統(tǒng)中更能顯示出它的優(yōu)越性。

（一）帶有變速齒輪的主傳動。這是大、中型數(shù)控機(jī)床采用較多的一種方式。通過少數(shù)幾對齒輪減速,增大了輸出扭矩,以滿足主軸對輸出扭矩特性的要求。一部分小型數(shù)控機(jī)床采用此種傳動方式, 以獲得強(qiáng)力切削時所需要的扭矩。滑移齒輪的移位大都采用液壓撥叉或直接由液壓油缸帶動齒輪實現(xiàn)。（二）通過皮帶傳動的主傳動。主要應(yīng)用在小型數(shù)控機(jī)床上,可以避免齒輪傳動引起的振動與噪聲。但它只適用于輸出轉(zhuǎn)矩較小的主軸。（三）由調(diào)速電機(jī)直接驅(qū)動的主傳動。這種主傳動方式是由電動機(jī)直接驅(qū)動主軸,即電動機(jī)的轉(zhuǎn)子直接裝在主軸上,大大簡化了主軸箱體與主軸的結(jié)構(gòu),有效地提高了主軸部件的剛度。但主軸輸出扭矩小,電機(jī)發(fā)熱對主軸的精度影響較大。近年來,多采用交流伺服電動機(jī)。

三、進(jìn)給傳動系統(tǒng)

（一）聯(lián)軸器。聯(lián)軸器是連接進(jìn)給機(jī)構(gòu)兩根軸使之一起回轉(zhuǎn)來傳遞扭矩和運動的一種裝置。目前聯(lián)軸器的類型繁多,有液力式、電磁式和機(jī)械式。其中,機(jī)械式聯(lián)軸器的應(yīng)用最為廣泛。

（二）減速機(jī)構(gòu)

1、齒輪傳動裝置。各種機(jī)床的傳動裝置中幾乎都有齒輪傳動。在數(shù)控機(jī)床伺服進(jìn)給系統(tǒng)中采用齒輪傳動裝置的目的有兩個。一是將高轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)矩的伺服電機(jī)(如步進(jìn)電機(jī)、直流和交流伺服電機(jī)等)的輸出變?yōu)榈娃D(zhuǎn)速大轉(zhuǎn)矩的執(zhí)行件的輸入; 另一個是使?jié)L珠絲杠和工作臺的轉(zhuǎn)動慣量在系統(tǒng)中占有較小的比重。此外,對于開環(huán)系統(tǒng)還可以保證所要求的運動精度。

2、同步齒形帶。同步齒形帶傳動是一種新型的帶傳動。它利用齒形帶的齒形與帶輪的輪齒依次嚙合傳遞運動和動力, 因而兼有帶傳動、齒輪傳動及鏈傳動的優(yōu)點,且無相對滑動, 平均傳動比較準(zhǔn)確,傳動精度高,而且齒形帶的強(qiáng)度高、厚度小、重量輕, 故可用于高速傳動。齒形帶無需特別張緊,故作用在軸和軸承上的載荷小,傳動效率也高,現(xiàn)已在數(shù)控機(jī)床上廣泛應(yīng)用。

3、滾珠絲杠螺母副。為了提高進(jìn)給系統(tǒng)的靈敏度、定位精度和防止爬行,必須降低數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的摩擦并減少靜、動摩擦系數(shù)之差。因此,形成不太長的直線運動機(jī)構(gòu)常用滾珠絲杠螺母副。它的作用是將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運動或?qū)⒅本€運動轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)運動。特點是傳動效率高,摩擦力小,壽命長,經(jīng)預(yù)緊后可消除軸向間隙,無反向空行程。滾珠絲杠副作為數(shù)控機(jī)床直線驅(qū)動執(zhí)行單元,在機(jī)床行業(yè)得到廣泛運用,極大地推動了機(jī)床行業(yè)的數(shù)控化發(fā)展。

四、影響機(jī)械傳動系統(tǒng)動態(tài)特性的因素分析

數(shù)控機(jī)床的機(jī)械傳動系統(tǒng)的最低諧振點一般都發(fā)生在滾珠絲杠—工作臺之間。在數(shù)控機(jī)床工作時 ,機(jī)械傳動系統(tǒng)的輸入和輸出是不完全一致的 ,在不同的系統(tǒng)固有頻率下其輸入與輸出的差別也不同。輸入與輸出差值越大 ,說明系統(tǒng)的動態(tài)特性越差 ,造成工作臺的運動誤差越大 。當(dāng)輸入頻率與絲杠一滑枕系統(tǒng)的固有頻率相同時 ,系統(tǒng)將產(chǎn)生共振而無法工作 。

為提高系統(tǒng)動態(tài)性能 ,提高其絲杠一滑枕系統(tǒng)的最低縱振固有頻率ωnc和絲杠一滑枕系統(tǒng)的最低扭振固有頻率ωnt是必須的；即應(yīng)注意增大系統(tǒng)剛度,減小系統(tǒng)慣性,以提高系統(tǒng)頻率。但增大剛度往往導(dǎo)致系統(tǒng)結(jié)構(gòu)尺寸加大,慣性也不是越小越好 ,必須保持適當(dāng)?shù)臄?shù)值。較大的系統(tǒng)阻尼不利于系統(tǒng)精度的提高 、降低系統(tǒng)的快速響應(yīng)性 ,但可提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性；小的阻尼會提高系統(tǒng)的快速響應(yīng)性 ,但同時也使系統(tǒng)的穩(wěn)定性減?。凰员ＷC系統(tǒng)有適當(dāng)?shù)南到y(tǒng)阻尼也是十分必要的。

五、機(jī)械傳動系統(tǒng)引起的控制誤差分析

機(jī)械傳動系統(tǒng)的控制誤差除了零部件的制造及安裝所引起的誤差外,還有由于機(jī)械傳動系統(tǒng)的動力參數(shù)（如剛度、慣量、摩擦、間隙等）所引起的誤差。在系統(tǒng)設(shè)計時,必須進(jìn)行誤差分析,將這些誤差控制在允許范圍內(nèi)。

（一）系統(tǒng)失動量max：失動量,又叫死區(qū)誤差,是指啟動或反向時,系統(tǒng)的輸入運動與輸出運動之間的差值。產(chǎn)生失動量的主要原因有傳動機(jī)構(gòu)中的間隙,導(dǎo)軌運動副間的摩擦力以及電氣系統(tǒng)和執(zhí)行元件的啟動死區(qū)(又稱不靈敏區(qū))。

如果機(jī)械傳動系統(tǒng)采取了比較好的消除傳動間隙的措施,如驅(qū)動電機(jī)軸與滾珠絲杠直接剛性連接,整體螺母預(yù)加負(fù)荷等,則由傳動間隙引起的死區(qū)誤差可忽略不計;電氣系統(tǒng)及執(zhí)行元件的特性在這里不涉及;則系統(tǒng)失動量可考慮為導(dǎo)軌運動副間的摩擦力引起的失動量。

max=2Fμ/Komin×10?=2mgμo/ Komin×10?mm

式中Fμ一導(dǎo)軌靜摩擦力;

Komin一傳動系統(tǒng)最小拉壓剛度;

g一重力加速度,9.8m/s?;

μo一導(dǎo)軌靜摩擦系數(shù),0.2。

（二）系統(tǒng)剛度引起的定位誤差δk

在工件加工過程中,機(jī)械滑臺的位置是變化的,因此滾珠絲杠的傳動剛度也是不斷變化的。對于開環(huán)控制系統(tǒng),由傳動剛度引起的定位誤差為：

δk=Q1/K1－Q2/K2

式中 Q1、Q2一機(jī)械滑臺在不同位置時的進(jìn)給力；

K1、K2一機(jī)械滑臺在不同位置時的傳動剛度 。

定位誤差的檢驗是在空載時進(jìn)行的，則由傳動度引起的最大定位誤差δkmax為

kmax=Fμ（1/Komin－1/komax）

式中Komax一傳動系統(tǒng)最大拉壓剛度。

六、結(jié)語

第3篇：數(shù)控機(jī)床控制范文

關(guān)鍵詞：伺服系統(tǒng)；閉環(huán)控制；PID

一、引言

數(shù)控系統(tǒng)中伺服控制系統(tǒng)的設(shè)計，均要考慮穩(wěn)定性、動態(tài)特性、穩(wěn)態(tài)特性、魯棒性等方面的性能指標(biāo)。

穩(wěn)定性：這是伺服控制系統(tǒng)設(shè)計的最基本要求。控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性可分為系統(tǒng)內(nèi)部穩(wěn)定性和系統(tǒng)外部的穩(wěn)定性。所謂系統(tǒng)內(nèi)部的穩(wěn)定性即在任意初始狀態(tài)下伺服控制系統(tǒng)都能精準(zhǔn)定位；系統(tǒng)外部的穩(wěn)定性即為伺服控制系統(tǒng)有外部干擾時，也能自我調(diào)節(jié)，使得位移和速度達(dá)到控制目標(biāo)。

動態(tài)特性：即系統(tǒng)運行過渡過程的形式和速度，其中包括響應(yīng)速度和超調(diào)量。系統(tǒng)的響應(yīng)速度可用系統(tǒng)過渡過程所經(jīng)歷的時間來表示；而超調(diào)量是指系統(tǒng)的最大振幅度。一般而言，不同的系統(tǒng)對動態(tài)特性會有不同的要求，對于數(shù)控伺服系統(tǒng)而言，響應(yīng)速度越快，系統(tǒng)跟隨誤差越小，控制精度就越高。

穩(wěn)態(tài)特性：當(dāng)過渡過程結(jié)束后，系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時，其被控量的穩(wěn)態(tài)值與望值一致性程度。對于任何數(shù)控伺服系統(tǒng)，由于存在著系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、外部干擾、以及內(nèi)摩擦等非線性因素的影響，被控量的穩(wěn)態(tài)值與期期望值之間總會有誤差存在，該誤差稱為穩(wěn)態(tài)誤差。穩(wěn)態(tài)誤差是衡量控制系統(tǒng)控制精度的重要標(biāo)志，有好的穩(wěn)態(tài)誤差補(bǔ)償，伺服系統(tǒng)將獲得良好的位置控制精度和跟蹤速度。

魯棒性：當(dāng)系統(tǒng)的約束條件發(fā)生變化時，系統(tǒng)的功能特性不會受到什么影響。系統(tǒng)的魯棒性好，當(dāng)參數(shù)發(fā)生變化時，系統(tǒng)依然能夠保持其穩(wěn)定性；在過渡過程中，系統(tǒng)的響應(yīng)速度和超調(diào)量基本上不受參數(shù)變化的影響。機(jī)床在長期的使用過程中，有機(jī)械磨損及其他硬件的變化，伺服系統(tǒng)必須保持加工誤差在一定范圍內(nèi)，因此，魯棒性很重要。

二、PID算法在數(shù)控伺服閉環(huán)控制中應(yīng)用

PID（Proportional Integraland Differential）控制技術(shù)是最早發(fā)展起來的控制策之一，至今已有數(shù)十年歷史。它以算法簡單、魯棒性好、可靠性高、調(diào)整方便等優(yōu)點而被廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制中。當(dāng)被控對象的結(jié)構(gòu)和參數(shù)不能完全掌握，或得不到精確的數(shù)學(xué)模型時，系統(tǒng)控制器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)必須依靠經(jīng)驗和現(xiàn)場調(diào)試來確定，這時應(yīng)用PID控制技術(shù)最為方便。在實際工程應(yīng)用中，根據(jù)需要也可用PI控制和PD控制。PID控制器就是根據(jù)系統(tǒng)的偏差，通過比例、積分和微分運算來對控制量進(jìn)行調(diào)節(jié)的。

數(shù)控伺服閉環(huán)速度控制如圖1所示，在數(shù)控加工中，加工軸雖然隨著負(fù)載特性變化而變化，但由于采用了PID控制，可以修正到等于指令速度。

PID控制器作為一種線性控制器，它將速度指令r（t）和反饋的實際速度y（t）進(jìn)行比較后構(gòu)成控制偏差e（t），再將該偏差按比例（P）、積分（I）和微分（D）通過線性組合構(gòu)成系統(tǒng)控制量u（t）來控制驅(qū)動器，輸出功率控制伺服電機(jī)，對電機(jī)速度進(jìn)行精確控制。上述PID控制器的輸出函數(shù)可描述為：

u（t）=Kpe（t）+Ki■e（t）dt+Kd■

三、PID參數(shù)調(diào)試的具體方法

以FANUCOi機(jī)床為例，有菜單操作，顯示伺服參數(shù)設(shè)置畫面如圖2所示。

當(dāng)設(shè)置驅(qū)動器為速度模式控制時，在完成對伺服驅(qū)動器參數(shù)的優(yōu)化后，引入控制器對速度環(huán)的作用?？刂破骺烧{(diào)的基本伺服參數(shù)即為比例常數(shù)KP、微分常數(shù)Kd以及積分器Ki?？刂破鳛V波傳遞函數(shù)為：

D（z）=4 ×Kp+■+■

手動調(diào)整PID各項參數(shù)：

第一，確定速度比例增益Kp值。當(dāng)伺服系統(tǒng)安裝畢，必須調(diào)整各項PID參數(shù)，使得系統(tǒng)穩(wěn)定運行?？墒紫日{(diào)整速度比例增益Kp值，因為Kp值是PID參數(shù)中對超調(diào)影響最大，可再調(diào)整之前將積分增益Ki及微分增益Kd設(shè)置為零，接著逐漸加大Kp值，主要考量伺服電機(jī)停止時是否有振蕩現(xiàn)象，以此手動方式調(diào)整Kp參數(shù)，觀察電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度有無明顯忽快忽慢現(xiàn)象。若Kp值加大到產(chǎn)生上述現(xiàn)象時，必須將Kp值降低，減少超調(diào)量，消除振蕩，穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)速度。以此初步確定Kp值。

第二，確定積分增益Ki值。逐漸加大積分增益Ki值，使積分效應(yīng)逐漸產(chǎn)生。由PID控制原理可知，Kp值配合積分效應(yīng)增加到臨界值后會產(chǎn)生振動不穩(wěn)定現(xiàn)象，此時回調(diào)Ki值，消除振蕩現(xiàn)象，穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)速度。此時的Ki值既可為初步確定的參數(shù)值。

第三，調(diào)整微分增益Kd值。微分增益主要目的就是平穩(wěn)旋轉(zhuǎn)速度，降低超調(diào)量，微分控制也是一種預(yù)先控制，在超調(diào)量發(fā)生之前做適當(dāng)?shù)男Ｕ？芍饾u加大Kd的值，改善速度穩(wěn)定性。

最終，數(shù)控機(jī)床伺服閉環(huán)控制速度曲線如圖3所示。

四、總結(jié)

數(shù)控機(jī)床伺服閉環(huán)控制系統(tǒng)的調(diào)整主要是針對閉環(huán)控制器的PID參數(shù)增益進(jìn)行調(diào)整，使得機(jī)床工作誤差最小，達(dá)到一個最優(yōu)狀態(tài)。其中速度環(huán)的調(diào)整是整個系統(tǒng)調(diào)整中最關(guān)鍵的，也是最難調(diào)整的。通常，在了解伺服增益的限制因素上，先調(diào)整比例增益參數(shù)，再調(diào)試積分參數(shù)，最好調(diào)整微分參數(shù)。對于每個增益參數(shù)的調(diào)整，都是從低慢慢地增加，以確保系統(tǒng)穩(wěn)定。

參考文獻(xiàn)：

1.包杰,李亮,何寧.基于PC的開放式數(shù)控系統(tǒng)微銑削伺服控制的研究[J].機(jī)械科學(xué)與技術(shù),2009(9).

第4篇：數(shù)控機(jī)床控制范文

關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床；電氣控制系統(tǒng)；重要性

隨著科技的不斷發(fā)展，電氣的發(fā)展在部分企業(yè)占著重要的地位。數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床的核心，數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)則直接影響著整個系統(tǒng)的操作性能。對于數(shù)控機(jī)床的操控是否恰當(dāng)合理，影響到產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量。因此，我們對于數(shù)控機(jī)床的電氣控制系統(tǒng)的要求是，應(yīng)按照電氣控制的原理來進(jìn)行規(guī)范的設(shè)計，使得設(shè)計出的數(shù)控機(jī)床的電氣控制系統(tǒng)能夠保證數(shù)控機(jī)床安全可靠的運行。隨著社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，數(shù)控機(jī)床得到越來越多的企業(yè)應(yīng)用，企業(yè)也開始探索和研發(fā)創(chuàng)新，以提高機(jī)床的生產(chǎn)效率的同時增加公司的經(jīng)濟(jì)效益。

1數(shù)控機(jī)床的電氣控制系統(tǒng)簡介

就數(shù)控機(jī)床而言，屬于一類配置軟件程序調(diào)控模塊的職能機(jī)床設(shè)備。當(dāng)然詳細(xì)系統(tǒng)構(gòu)造能夠解決一些包含調(diào)控編碼或類似符號指令的程序內(nèi)容，同時完成編譯過程，以編譯成為代碼的數(shù)字進(jìn)行表達(dá)，以對應(yīng)載體完成對數(shù)控設(shè)備的注入。然后根據(jù)處理流從數(shù)控設(shè)備產(chǎn)生不同的調(diào)控信息，從而達(dá)到管控機(jī)床操作流程的目標(biāo)，即根據(jù)設(shè)計圖例的形態(tài)與規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)完成零件的自動加工。此外，相對傳統(tǒng)機(jī)床，其主要的優(yōu)勢在于有效處理了繁瑣、精細(xì)、大量、多樣的零部件加工流程，體現(xiàn)出更強(qiáng)的靈活性與高效性，標(biāo)志著了當(dāng)代機(jī)床調(diào)控技術(shù)研究重點，也是機(jī)電一體化研究的重要產(chǎn)物。電氣調(diào)控規(guī)劃圖包含多個方面構(gòu)成，即如線路裝配調(diào)整、運用及維持的參考資源，主要涵蓋了原理圖、裝配線路圖、元件分布圖等多種圖紙的規(guī)劃。而且整個體系內(nèi)一切電氣設(shè)施的調(diào)控原則就是依照對應(yīng)的原理進(jìn)行，除了電氣設(shè)施的裝配以外，還包含整個系統(tǒng)的調(diào)控等等。

2數(shù)控機(jī)床的電氣控制系統(tǒng)的重要性

對于我國的工業(yè)生產(chǎn)行業(yè)，數(shù)控機(jī)床的生產(chǎn)效率要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超于人工的機(jī)床控制，所以數(shù)控機(jī)床得到廣泛的推廣和使用，這樣一來就使得我國的工業(yè)生產(chǎn)效率不斷增大。傳統(tǒng)的手工機(jī)械加工行業(yè)，不能夠準(zhǔn)確的控制產(chǎn)品的各項參數(shù)，保證生產(chǎn)質(zhì)量。而數(shù)控機(jī)床則可以設(shè)置好各項需要的參數(shù)，減小產(chǎn)品的參數(shù)誤差，提升產(chǎn)品的生產(chǎn)速率和效率，這樣就增加了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。數(shù)控機(jī)床對于產(chǎn)品的高質(zhì)量加工促進(jìn)了了我國工業(yè)的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床已經(jīng)逐漸代替了傳統(tǒng)的控制機(jī)床，為我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出了相應(yīng)的貢獻(xiàn)。因此，不管是學(xué)校還是企業(yè)，都得重視技術(shù)性人才的培養(yǎng)。

3數(shù)控機(jī)床的電氣控制系統(tǒng)設(shè)計研究

對于數(shù)控機(jī)床的電氣控制系統(tǒng)，在設(shè)計的時候，會涉及到很多的相關(guān)專業(yè)化的內(nèi)容。而我們在設(shè)計時，需要合理的對數(shù)控機(jī)床的電氣控制系統(tǒng)的優(yōu)勢進(jìn)行發(fā)揮，以達(dá)到我們想要的效果，然后才能真正的保證數(shù)控機(jī)床的正常使用。而我在本文的敘述中，主要是針對數(shù)控機(jī)床的電氣控制系統(tǒng)在模塊化的設(shè)計理念上進(jìn)行的同時，通過對電氣控制系統(tǒng)的功能研究，數(shù)控機(jī)床的電氣控制系統(tǒng)包括的三個部分，分別為硬件電路、參數(shù)設(shè)置和PLC程序。對于每個部分都有相應(yīng)的小分支，來支持該部分的運行。（1）硬件電路。對于一般數(shù)控機(jī)床而言，其中的硬件電路類型涵蓋電源類、交流輸入類、交流傳遞類、刀具更替類等多累電路組間，以電源類電路為例，主要是按照電氣調(diào)控的具體方向進(jìn)行規(guī)劃的，其電壓的輸出設(shè)置，在具體的設(shè)置過程中使用200V伺服變壓器，然后通過對風(fēng)機(jī)和伺服驅(qū)動模塊進(jìn)行科學(xué)的設(shè)置以保證正常的供應(yīng)所需的電能給數(shù)控機(jī)床，保證數(shù)控機(jī)床的正常運行。另外，對于電源電路的規(guī)劃，電源電路本體運作采用的額定電壓指標(biāo)則需要通過科學(xué)的規(guī)劃流程，而且對于接觸設(shè)備供電一般是選擇110V的管控變壓設(shè)備，而在電磁閥及Z軸制動器的供電標(biāo)準(zhǔn)將選擇27V電壓，再以整流設(shè)備完成替換。而且對于電氣調(diào)控體系，電壓值在220V的線路包含兩類，而且不同的線路體現(xiàn)的功用及價值存在差異性，如果全用于對機(jī)床電動機(jī)、冷卻設(shè)備以及繼電器的供電，則可以保證正常的運作。而且交流輸送電路規(guī)劃意義在于為保證機(jī)數(shù)控機(jī)床運行的穩(wěn)定性和高效性。對于交流進(jìn)給傳動電路，其在進(jìn)行對其設(shè)計時需要采取精確的指標(biāo)控制，以保證數(shù)控機(jī)床的正常運行。（2）參數(shù)設(shè)置。參數(shù)，簡單可以解釋為規(guī)劃數(shù)據(jù)可以充分達(dá)到數(shù)控機(jī)床電氣管控體系及功用的目標(biāo)。一般在規(guī)劃流程中，會細(xì)致分析客戶對于機(jī)床的功用要求，從而最大程度體系其性能，設(shè)定滿足具體需求，同時能夠規(guī)劃科學(xué)的數(shù)據(jù)指標(biāo)，以滿足機(jī)床的正常運作。（3）PLC程序。PLC系統(tǒng)也是機(jī)床主要構(gòu)造部件之一，而且其從收到命令到調(diào)控命令的反應(yīng)周期僅僅為10~100ms，當(dāng)然這種高效的反應(yīng)速度完全可以滿足大部分?jǐn)?shù)控機(jī)床運作環(huán)境。但是因為工業(yè)生產(chǎn)改革，導(dǎo)致產(chǎn)品的生產(chǎn)速度及品質(zhì)需求都在不斷提升，那么其對數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)的相應(yīng)的對接收指令進(jìn)行處理的效率要求也應(yīng)當(dāng)同步增加，這讓更多PLC程序按照級別分為兩類，低級與高級程序系統(tǒng)，然后我們再根據(jù)控制類型完成詳細(xì)的劃分，選擇各個級別的程序去對應(yīng)完成不同的操作流程。即如低級的程序在規(guī)劃過程較為簡便，所以可以用于一些低需求的系統(tǒng)設(shè)計流程，而且根據(jù)一系列低高級程序的統(tǒng)一結(jié)合可以達(dá)到整個程序系統(tǒng)對數(shù)控機(jī)床電氣體系的完整管控?？偠灾?，數(shù)控機(jī)床的電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計時對于工業(yè)生產(chǎn)的重要步驟，需要有相應(yīng)的參數(shù)設(shè)計，以保證機(jī)床的正常生產(chǎn)效率。數(shù)控機(jī)床的不斷更新給我國工業(yè)化建設(shè)提供了更要有效的設(shè)施，提升了我國的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)：

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第5篇：數(shù)控機(jī)床控制范文

關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床；故障；分析；維修

引言

科技發(fā)展與進(jìn)步，使各行業(yè)有了長足的發(fā)展，在生產(chǎn)加工領(lǐng)域，數(shù)控機(jī)床已經(jīng)得到廣泛使用，大大提高了生產(chǎn)效率，減少了人力勞動，數(shù)控設(shè)備的使用是技術(shù)革新的成果，推動了社會生產(chǎn)力的騰飛，為大規(guī)模生產(chǎn)助力，企業(yè)要想在激烈的市場競爭中贏得先機(jī)，則需要不斷提高生產(chǎn)能力，強(qiáng)化產(chǎn)品質(zhì)量，數(shù)控機(jī)床自動化、智能化控制有效解決了這些問題。與此同時，數(shù)控機(jī)床的使用也給企業(yè)帶來了復(fù)雜性，特別是機(jī)械生產(chǎn)企業(yè)引進(jìn)數(shù)控機(jī)床后，對機(jī)床的依賴性增大，機(jī)床生產(chǎn)能力大小直接關(guān)系企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，數(shù)控機(jī)床是生產(chǎn)過程中最主要的設(shè)備，只有全面保障設(shè)備壽命和性能發(fā)揮，才能實現(xiàn)良好效益，也就是說，數(shù)控機(jī)床是企業(yè)效益之源。要想保證企業(yè)生產(chǎn)能力，則需要不斷強(qiáng)化對數(shù)控機(jī)床電氣系統(tǒng)的維護(hù)和保養(yǎng)，使設(shè)備能夠長期處于較為穩(wěn)定的生產(chǎn)運行狀態(tài)，為企業(yè)創(chuàng)造更多的價值，只有全面做好日常保養(yǎng)與維護(hù)，才能減少設(shè)備故障率，避免出現(xiàn)停產(chǎn)情況。數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)在長期使用中，出現(xiàn)故障是必然的，只有全面做好故障點診斷、分析與排除，才能確保設(shè)備良好運行，推動企業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

1數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)的故障診斷

數(shù)控機(jī)床工作情況對企業(yè)生產(chǎn)的影響較大，只有全面保證設(shè)備正常運行，才能有效維護(hù)生產(chǎn)秩序。數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)長期運轉(zhuǎn)，會出現(xiàn)一些問題，影響正常生產(chǎn)活動，要想及時有效發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，則需要通過現(xiàn)代科技做好故障診段，快速解決問題，恢復(fù)生產(chǎn)能力。對數(shù)控機(jī)床診段時，需要掌握三維建模診斷技術(shù)，實現(xiàn)對故障的正確診斷與分析，點對點形成解決方案，保證故障點得到修復(fù)，不影響生產(chǎn)，三維建模診斷技術(shù)針對數(shù)控機(jī)床內(nèi)部電氣控制系統(tǒng)，結(jié)合幾何原理、空間點離散原理及數(shù)控電氣控制系統(tǒng)構(gòu)建原理等方面，全面對設(shè)備情況進(jìn)行分析，要想做好三維建模，則需要依照流程推進(jìn)。

1.1宏觀到微觀構(gòu)建

數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)是一個虛擬模型，本體是建立在三維模型基礎(chǔ)上的，通過三維技術(shù)模擬設(shè)備運行狀態(tài)，為了有效找到故障點位置，則需要在運轉(zhuǎn)過程中進(jìn)行診段，進(jìn)一步排查點位，如果在運行過程中出現(xiàn)故障，則需要對照設(shè)備實體的硬件做好排查，通過對硬件設(shè)備的初步診斷，找到故障點位，排查時，需要從宏觀進(jìn)行初步的構(gòu)建，然后再通過微觀零部件檢測，準(zhǔn)確找到故障位置。

1.2設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)

需要建立一個設(shè)備旋轉(zhuǎn)模型，通過對模型的運行觀測，結(jié)合數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)真實操作狀--找到與以往運行時的差異性，只有全面對比出原始作業(yè)狀態(tài)與當(dāng)前作業(yè)狀態(tài)時間差異、效果差異的不同，才能找到故障點位，差異性大于三維診斷技術(shù)指標(biāo)，就表明電氣控制系統(tǒng)已經(jīng)出現(xiàn)了問題，需要對問題點進(jìn)行鎖定，全面做好點位維護(hù)。

1.3動態(tài)監(jiān)控

可以擰緊運行時的情況做好建模，數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)加工過程中動態(tài)表現(xiàn)能夠顯露出故障情況，以此做好建模診斷，能夠快速找到故障點位，利用NC碼對電氣控制系統(tǒng)作業(yè)狀態(tài)做好實時的監(jiān)控，對動態(tài)情況精細(xì)化描寫，對不同時間段內(nèi)的運動軌跡做好定位，通過點位對照，形成系統(tǒng)化診斷結(jié)果。

2數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)維護(hù)對策

三維診斷技術(shù)是較為先進(jìn)的診段方法，是當(dāng)前應(yīng)用較為普遍的技術(shù)，在生產(chǎn)加工領(lǐng)域已經(jīng)得到廣泛認(rèn)同，在實際操作過程中，能夠有效解決復(fù)雜問題，特別是針對不同點位，可以完成對復(fù)雜電氣控制系統(tǒng)環(huán)境最真實、有效的模擬，全面還原數(shù)控機(jī)床操作真實狀況，使故障點位更加清晰明確，避免出現(xiàn)誤導(dǎo)，影響生產(chǎn)效率。

2.1數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)本體維護(hù)

數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)需要不斷維護(hù)才能保證良好運行，需要利用三維建模技術(shù)全面做好維護(hù)與診段，通過CSG建模理念，拓展數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)維護(hù)思路，從總體上把握大方向，形成多元結(jié)構(gòu)的維護(hù)方法。通過三維建模技術(shù)，使復(fù)雜的設(shè)備運行變得更加簡便，能夠清晰的觀測到各個零件的運行，在簡易結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上完成簡單形體多維組合，全面建立一個能夠快速診段分析的模型構(gòu)建。要想確保設(shè)備良好維護(hù)，需要掌握幾個方法：一是簡化內(nèi)部要素，要根據(jù)設(shè)備運行的真實情況，做好仿真模擬運行，要把復(fù)雜的問題簡單化，使內(nèi)部各個要素結(jié)構(gòu)清晰，確保三維模型維護(hù)行為按程序推進(jìn)。二是結(jié)構(gòu)分層?？梢栽诰S護(hù)中，充分的利用三維理念對數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)幾何結(jié)構(gòu)與物理結(jié)構(gòu)做分層，合理劃分出不同點位做好局部維護(hù)，通過對設(shè)備內(nèi)部的結(jié)構(gòu)拆分，使不同部件都有自己的層級，使結(jié)構(gòu)更加細(xì)化，實現(xiàn)設(shè)備的良性運轉(zhuǎn)。三是全面維護(hù)?？梢猿浞终宫F(xiàn)三維數(shù)據(jù)庫幾何實體，實現(xiàn)參數(shù)良好組合，OpenGL軟件內(nèi)部具備強(qiáng)大三維圖型庫，不論哪種型號的配對，均能夠找到最佳數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)本體模型，通過真實模擬，對電氣控制系統(tǒng)本體做好全面有效的維護(hù)。

2.2加工過程電氣控制系統(tǒng)維護(hù)

要想全面解決運行問題，則需要在數(shù)控機(jī)床運行時做好觀測，保證故障點位精準(zhǔn)，實現(xiàn)數(shù)控電氣控制系統(tǒng)動態(tài)最優(yōu)化發(fā)展，動態(tài)運行時，需要利用三維建模空間離散法，使數(shù)控機(jī)床加工過程中系統(tǒng)維護(hù)更加有成效?？臻g離散法主要是將數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)內(nèi)部空間物體轉(zhuǎn)換為不同三維位置“空間點”，使各個點彀飽和，同時為了確保各點作用的發(fā)揮，需要合理進(jìn)行綜合點位的布局，形成“點”陣，同時，為了保證各點位的聯(lián)系，需要根據(jù)不同點的組成做好相連，形成三角片區(qū)的矩陣狀態(tài)，程序處于運行過程，需要按照真實情況做好重新描寫，再利用“點”的程序渲染，提煉有效數(shù)據(jù)，保證相關(guān)數(shù)據(jù)真實可靠，從根本上解決系統(tǒng)維護(hù)問題，保證設(shè)備能夠正常運轉(zhuǎn)。

3數(shù)控機(jī)床故障檢修注意要點

數(shù)控機(jī)床不同于傳統(tǒng)設(shè)備，整體控制系統(tǒng)非常復(fù)雜，為了不出現(xiàn)大的問題，則需要在檢修時注意幾個要點：一是分類保管部件。各部件拆卸時，要強(qiáng)化記錄，保證各構(gòu)件位置正確，避免破壞內(nèi)部整體結(jié)構(gòu)，為了保證各部件不丟失，還需要按空間層次，對數(shù)控機(jī)床電氣控制元件拆卸做好分類、保存，確保后期安裝順利，拆卸控制電路板要認(rèn)真，不能損壞，特別是要認(rèn)真保管好開關(guān)、跳線，安裝時兩極要按照標(biāo)記進(jìn)行，不能出現(xiàn)元件錯亂的現(xiàn)象。二是不能帶電測量。要想全面掌握數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)情況，則需要保證測量數(shù)據(jù)的性，避免出現(xiàn)阻值線路影響，測量時，需要停機(jī)下電，不能出現(xiàn)帶電測量的情況，否則會影響數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，為了保證安全，不能直接觸碰數(shù)控機(jī)床中的380V/220V高壓電流。

4結(jié)束語

數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)大規(guī)模使用，提高了生產(chǎn)能力，但是使用過程中難免會出現(xiàn)問題故障，只有全面掌握維護(hù)保養(yǎng)技術(shù)，才能避免出現(xiàn)生產(chǎn)運行故障，實現(xiàn)企業(yè)集約化、規(guī)?；a(chǎn)。

參考文獻(xiàn)

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第6篇：數(shù)控機(jī)床控制范文

關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床控制；故障診斷系統(tǒng)；設(shè)計；實現(xiàn)；措施

引言

數(shù)控機(jī)床對于當(dāng)前時代的發(fā)展具有重要的意義，特別是在時展速度不斷提升的今天，對于我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要性也是在不斷的提升。數(shù)控機(jī)床是一種典型的機(jī)電一體化的系統(tǒng)，并在實際的制造行業(yè)發(fā)展中發(fā)揮了重要的作用。但是，數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)在當(dāng)前的情況下還存在較多的問題，尤其是故障診斷的不及時，以及發(fā)生頻率較高的故障問題，都是會對制造業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展產(chǎn)生較大的影響。因此，數(shù)控機(jī)床的控制系統(tǒng)設(shè)計，故障診斷系統(tǒng)的有效實施，對于數(shù)控機(jī)床運行效率的顯著提升，對于當(dāng)前經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展都是具有重要的意義，需要在數(shù)控機(jī)床應(yīng)用的過程中，不斷進(jìn)行故障診斷系統(tǒng)的設(shè)計與完善，才能保證數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)實現(xiàn)原有的功能。

1數(shù)控機(jī)床發(fā)展的現(xiàn)狀

（1）數(shù)控機(jī)床的內(nèi)涵。所謂數(shù)控機(jī)床，主要是指在使用數(shù)控技術(shù)基礎(chǔ)上的機(jī)床，更為簡單的來說，就是在機(jī)床中安裝了數(shù)控系統(tǒng)。根據(jù)國際信息處理聯(lián)盟技術(shù)委員會對于其定義，主要是指機(jī)床中安裝有程序控制系統(tǒng)，借助于這些系統(tǒng)的存在能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)床的絕大多數(shù)的功能。（2）數(shù)控機(jī)床的發(fā)展歷程。數(shù)控機(jī)床的發(fā)展是在二十世紀(jì)四十年代中開始，當(dāng)時的機(jī)械工程師已經(jīng)是提出了在機(jī)械加工中應(yīng)用數(shù)字控制技術(shù)的思想。具體應(yīng)用的時間實在1970年左右，當(dāng)時英特爾公司開發(fā)出了相應(yīng)的微處理器，正式實現(xiàn)了在機(jī)械加工中應(yīng)用數(shù)字控制的目的。不僅如此，在近半個世紀(jì)的發(fā)展中，數(shù)字化處理技術(shù)的不斷完善，計算機(jī)的普及，以及機(jī)械加工行業(yè)的有序發(fā)展，都是促進(jìn)了數(shù)字化控制在機(jī)械加工行業(yè)中的應(yīng)用，不僅是提高了生產(chǎn)效率，還在一定程度上促進(jìn)了社會經(jīng)濟(jì)的有效增長。當(dāng)前，數(shù)控機(jī)床發(fā)展出現(xiàn)了兩個趨勢，一方面，是數(shù)控系統(tǒng)逐漸向著網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。隨著計算機(jī)技術(shù)的普遍應(yīng)用，對于各行各業(yè)都是產(chǎn)生了巨大的影響，特別是在數(shù)控系統(tǒng)開放程度不斷提升的過程中，實現(xiàn)了數(shù)控系統(tǒng)的通用性和適應(yīng)性的提升。同時，利用PC機(jī)還能夠豐富數(shù)控系統(tǒng)的硬件資源，對于數(shù)控系統(tǒng)的柔性和擴(kuò)展性的提升也是具有重要的意義。另一方面，是數(shù)控系統(tǒng)出現(xiàn)了智能化的發(fā)展趨勢。當(dāng)前的時代，是一個智能的時代，人工智能的出現(xiàn)，并且伴隨著在計算機(jī)領(lǐng)域的滲透不斷提升，對于數(shù)控系統(tǒng)的影響也是在不斷地提升。在這樣的背景下，數(shù)控系統(tǒng)已經(jīng)是逐步引入了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制機(jī)理、自適應(yīng)控制機(jī)理以及模糊系統(tǒng)的控制機(jī)理，實現(xiàn)了數(shù)控系統(tǒng)的自動編程，前饋控制以及自適應(yīng)控制等，在工藝上也是實現(xiàn)工藝參數(shù)的自動生成以及三維刀具補(bǔ)償?shù)?，這些技術(shù)的有效利用提升了機(jī)械加工的質(zhì)量，還能夠改善人機(jī)之間的關(guān)系，使之朝著人機(jī)互動更加友好的方向發(fā)展。值得注意的是，在智能化發(fā)展的過程中，私服系統(tǒng)智能化的主軸交流驅(qū)動和智能化進(jìn)給伺服裝置，還能夠?qū)崿F(xiàn)自動識別負(fù)載并進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化的目的。（3）數(shù)控機(jī)床發(fā)展的現(xiàn)狀。數(shù)控機(jī)床具有較高的生產(chǎn)能力，在制造業(yè)中發(fā)揮了巨大的功能，因此，數(shù)控機(jī)床一經(jīng)面世，就是收到了較高的關(guān)注，獲得了較大的市場。但是，在數(shù)控機(jī)床應(yīng)用的過程中，還是存在著一些問題，這些數(shù)控機(jī)床中存在的故障，不僅是難以保證其生產(chǎn)進(jìn)度和生產(chǎn)效率，還會在一定程度上造成社會經(jīng)濟(jì)的損失。對于數(shù)控機(jī)床中存在的故障，具體可以歸納為以下幾類：首先，數(shù)控機(jī)床的驅(qū)動部件存在的問題。數(shù)控機(jī)床中的驅(qū)動部件主要是指伺服電動機(jī)，主要發(fā)生故障的驅(qū)動部件就是異步型交流伺服電動機(jī)。在這種伺服電動機(jī)中由于軸承、轉(zhuǎn)子以及定子等各個部位的不同，發(fā)生故障的嚴(yán)重程度和影響程度也是會有所不同。在軸承中經(jīng)常發(fā)生的故障是軸承的脫落或者是磨損，并且由于轉(zhuǎn)子和定子之間的氣隙存在的不均衡問題，不僅是會造成機(jī)床的振動超速，還會造成倒條和端環(huán)承受力分布的渙散。其次，數(shù)控機(jī)床支承部件存在的問題。在數(shù)控機(jī)床中的支承部件主要是指其軸承。軸承對于數(shù)控機(jī)床的正常運轉(zhuǎn)具有重要的作用，在多數(shù)情況下是有內(nèi)外圈、保護(hù)架以及滾動體等部分組成的。在數(shù)控機(jī)床支承部件中最為重要的軸承是滾動軸承，該軸承有著彈簧性和非彈簧性兩種性質(zhì)，并且在使用的過程中能夠?qū)崿F(xiàn)各個部件之間的振動。由于非線性彈簧性質(zhì)的存在，極為容易造成滾動軸承的磨損，一旦出現(xiàn)磨損甚至?xí){到整個設(shè)備的正常使用。最后，數(shù)控機(jī)床傳動設(shè)備存在的問題。數(shù)控機(jī)床的傳動設(shè)備只要是指機(jī)床導(dǎo)軌、工作臺以及溜板和滑座，在這些部件中機(jī)床導(dǎo)軌的對于整個產(chǎn)生的意義最為重大，幾乎是影響到了數(shù)控機(jī)床加工的精密程度以及機(jī)床的使用壽命。因此，機(jī)床導(dǎo)軌與數(shù)控機(jī)床之間的關(guān)系最為緊密。在傳動設(shè)備中最常見的問題就是在于導(dǎo)軌表面出現(xiàn)變形的問題，這種變形會使得整個導(dǎo)軌表面的摩擦阻力發(fā)生變化，會在機(jī)床運行的過程中影響到問題，以及受力面積不均衡問題。

2對數(shù)控機(jī)床故障診斷系統(tǒng)的設(shè)計

在數(shù)控機(jī)床中可能出現(xiàn)的問題不僅是會影響到數(shù)控機(jī)床的實際生產(chǎn)，還會對企業(yè)以及社會的產(chǎn)生不利的影響。因此，針對于在數(shù)控機(jī)床中存在的問題，應(yīng)該設(shè)計出相應(yīng)的數(shù)控機(jī)床故障診斷系統(tǒng)，盡可能保證在最高效的時間內(nèi)解決問題。（1）設(shè)計出數(shù)控機(jī)床自我診斷功能。目前，數(shù)控機(jī)床對于我國的制造業(yè)的發(fā)展具有重要的意義，因此，在實際的應(yīng)用中的范圍較大，應(yīng)用數(shù)量也是相對較多，需要在數(shù)控機(jī)床研發(fā)的過程中，借助于先進(jìn)的檢測設(shè)備，尤其是精密水平儀、精密方箱以及測微儀等，實現(xiàn)直接對于故障源的測量，并且結(jié)合人工智能檢測的方法，對在電氣系統(tǒng)中存在的問題進(jìn)行診斷和解決。不僅是如此，一旦發(fā)生多臺機(jī)床同時運作的過程中出現(xiàn)問題，就需要進(jìn)行信號處理和邏輯推斷的方式，才能實現(xiàn)故障的診斷和解決。在對多臺數(shù)控機(jī)床進(jìn)行問題診斷的過程中可以采用信號分析的方法，這種方法能夠更為精確的判斷機(jī)床的振動以及溫度變化的情況，精確的找到故障源。信號分析方法主要是有兩種，一種是時域分析法，另外一種是頻域分析法，前者主要是在分析的過程中使用原有確定的數(shù)學(xué)模型，并針對數(shù)控機(jī)床在實際操作中的信號的波形在時間變化中的規(guī)律，應(yīng)用典型數(shù)據(jù)抽樣的方式進(jìn)行相關(guān)的分析和計算。其實質(zhì)是借助于數(shù)學(xué)函數(shù)計算信號的峰值與標(biāo)準(zhǔn)偏差。相對于前者來說，頻域分析法是一種以非正弦周轉(zhuǎn)性電路為基礎(chǔ)，并且能夠?qū)崿F(xiàn)子啊動態(tài)數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上，對信號進(jìn)行更為深層次的分析和處理。（2）數(shù)控機(jī)床控制診斷系統(tǒng)的設(shè)計。在診斷數(shù)控機(jī)床診斷的基礎(chǔ)上，應(yīng)該設(shè)計出相應(yīng)的數(shù)控機(jī)床解決系統(tǒng)，才能保證盡可能降低問題產(chǎn)生的后續(xù)影響。一方面，應(yīng)該建立起相應(yīng)的硬件控制系統(tǒng)。建立這樣一個系統(tǒng)的主要目的是，能夠在這個系統(tǒng)平臺中實現(xiàn)為用戶搭建電路的目的不僅是如此，還能夠?qū)崿F(xiàn)各個相關(guān)的硬件儀器之間的有效連接。當(dāng)收集到一定得數(shù)控機(jī)床操作數(shù)據(jù)之后，還需要將相應(yīng)的圖像輸送到數(shù)據(jù)庫中，在傳遞的過程中要保證傳遞的信息具有較高的真實性和準(zhǔn)確性。為了達(dá)到這個目的，需要選擇一些精度較高，分辨率高的數(shù)據(jù)采集卡，并且配置高質(zhì)量的數(shù)據(jù)電線電纜，只有只有這樣才能保證傳輸信號的質(zhì)量較高。另一方面，制定出數(shù)控機(jī)床控制的網(wǎng)絡(luò)化結(jié)構(gòu)。在現(xiàn)在社會中，由于計算機(jī)的普遍使用，各行各業(yè)之間的聯(lián)系愈加緊密，已經(jīng)是形成了網(wǎng)絡(luò)化的社會結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)的形成在數(shù)控機(jī)床控制中也是具有重要的作用，需要在診斷數(shù)控機(jī)床問題的過程中，實現(xiàn)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，通信技術(shù)等進(jìn)行聯(lián)系，保證在前端診斷出相應(yīng)問題的基礎(chǔ)上，在后臺控制中能夠盡可能實時的解決問題。這就需要將互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備與數(shù)控機(jī)床有機(jī)的連接起來，在系統(tǒng)分析問題的基礎(chǔ)上，有維修工程師實時的對問題進(jìn)行計算，制定出最佳的或者是最優(yōu)的解決方案，實現(xiàn)數(shù)控機(jī)床問題的快速解決。

3結(jié)論

數(shù)控機(jī)床是一種典型的機(jī)電一體化的系統(tǒng)，數(shù)控機(jī)床故障診斷系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)，對于提升數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)的效率具有重要的意義。不僅如此，數(shù)控機(jī)床故障的及時診斷，不僅是可以降低問題帶來的損失，還可以借助于前饋診斷技術(shù)，消滅一些尚未出現(xiàn)的問題，進(jìn)一步提升其生產(chǎn)效率。在當(dāng)前時展的過程中，由于市場以及消費者對于機(jī)械加工提出了更多新的要求，對于機(jī)械加工產(chǎn)品的質(zhì)量要求也是在不斷地提升，在這樣的情況下，需要對于數(shù)控機(jī)床的控制系統(tǒng)和診斷系統(tǒng)進(jìn)行深入的研究，并且借助于現(xiàn)代化的技術(shù)手段，實現(xiàn)有效提升數(shù)控機(jī)床的運行效率，改善數(shù)控機(jī)床中存在的問題。

參考文獻(xiàn)：

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第7篇：數(shù)控機(jī)床控制范文

關(guān)鍵詞：數(shù)控技術(shù)方向 數(shù)控機(jī)床編程 職業(yè)能力 培養(yǎng)模式

隨著數(shù)控技術(shù)及其數(shù)控機(jī)床的廣泛應(yīng)用，社會對其相應(yīng)技術(shù)人才的需求量越來越多，而且對數(shù)控類人才的要求也越來越高。因此，數(shù)控技術(shù)人才的培養(yǎng)是一件非常重要，而且也是一項極其艱巨的任務(wù)。

數(shù)控技術(shù)職業(yè)能力培養(yǎng)及其培養(yǎng)模式是近年來一直被關(guān)注的問題。本文對機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)數(shù)控技術(shù)方向（以下簡稱數(shù)控技術(shù)方向）職業(yè)能力培養(yǎng)及其教學(xué)模式，其中主要對數(shù)控機(jī)床編程及其操作控制職業(yè)能力培養(yǎng)作些探討。

一、以人才市場需求為依據(jù)，確定學(xué)生數(shù)控技術(shù)方向能力結(jié)構(gòu)

隨著數(shù)控技術(shù)在各個領(lǐng)域的應(yīng)用和應(yīng)用領(lǐng)域的不斷深入和擴(kuò)大，社會對數(shù)控類人才的需求情況在不斷變化，不僅是需求種類，而且對數(shù)控人才的質(zhì)量要求都在不斷變化。根據(jù)各種市場需求信息，數(shù)控技術(shù)方向相關(guān)就業(yè)類型有：數(shù)控機(jī)床設(shè)計制造，數(shù)控設(shè)備的操作使用，數(shù)控設(shè)備的調(diào)試與維護(hù)，數(shù)控工藝人員及數(shù)控程序調(diào)試員，數(shù)控設(shè)備及其零部件的生產(chǎn)管理與營銷等。同時，數(shù)控技術(shù)方向相關(guān)各類人才十分短缺，大型數(shù)控設(shè)備和特種數(shù)控設(shè)備的操作使用等方面的人才尤為缺乏。據(jù)2008年有關(guān)部門統(tǒng)計，未來5年上海市全市的“灰領(lǐng)”人才缺口將達(dá)到50萬人次。

學(xué)生通過在校的四年學(xué)習(xí)之后，將一一步入社會，因此，學(xué)生能力結(jié)構(gòu)應(yīng)與市場需求相吻合。作為數(shù)控技術(shù)方向職業(yè)能力，主要有：數(shù)控機(jī)床設(shè)計能力、數(shù)控機(jī)床編程和操作控制能力、機(jī)械識圖及計算機(jī)輔助設(shè)計繪圖能力、計算機(jī)輔助編程與制造能力、PLC控制編程及其機(jī)床維護(hù)能力、數(shù)控技術(shù)方向相關(guān)生產(chǎn)管理及營銷能力等。其中，數(shù)控機(jī)床編程及其操作控制能力，主要又可分為：識圖能力、工藝設(shè)計能力、數(shù)控編程能力、數(shù)控機(jī)床操作使用能力和零件數(shù)控加工質(zhì)量控制能力。

二、以數(shù)控機(jī)床編程與操作控制能力為核心的課程建設(shè)

作為技術(shù)應(yīng)用型本科，以技術(shù)能力培養(yǎng)為主線開展教學(xué)非常重要。在建立課程體系和進(jìn)行技能培養(yǎng)模式探討時，應(yīng)該尊重教育規(guī)律，重視技術(shù)應(yīng)用。首先，必須強(qiáng)調(diào)實踐環(huán)節(jié)教學(xué)，以提高學(xué)生分析和解決實際問題的能力。其次，注意課程設(shè)置的科學(xué)性、實用性，在安排課程上采用逆向手法，即以培養(yǎng)目標(biāo)為導(dǎo)向，確定能力模塊和與能力相關(guān)的理論課程和實踐課程，確定主要專業(yè)課，然后以專業(yè)課為主線，科學(xué)地設(shè)置相關(guān)專業(yè)基礎(chǔ)課及其他相關(guān)課程，其中每門課的設(shè)置都應(yīng)該符合能力模塊的需要。同時在課程設(shè)置時，應(yīng)注意知識結(jié)構(gòu)和學(xué)生的知識積累，應(yīng)處理好每門課之間的內(nèi)在關(guān)系，避免重復(fù)教學(xué)。表1為數(shù)控技術(shù)方向數(shù)控機(jī)床編程與操作控制能力分解與開設(shè)課程之間的對應(yīng)關(guān)系。

表1 數(shù)控機(jī)床編程與操作控制能力分解及其相關(guān)課程

數(shù)控機(jī)床編程與操作控制能力是機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)數(shù)控技術(shù)方向重要能力之一，其技術(shù)含量高，核心課程內(nèi)容包括：機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)、機(jī)械制造裝備設(shè)計、數(shù)控機(jī)床與編程等。主要就業(yè)方向如表1所示。表中還列出了數(shù)控機(jī)床編程與操控制作能力及其相關(guān)證書、主要課程等。

由上可見，數(shù)控技術(shù)方向?qū)W生培養(yǎng)目標(biāo)應(yīng)該是既懂?dāng)?shù)控機(jī)床操作，又能識圖繪圖，又能根據(jù)工藝要求編寫零件數(shù)控加工程序乃至進(jìn)行數(shù)控加工和質(zhì)量控制，又對數(shù)控設(shè)備的維護(hù)有所了解的“灰領(lǐng)”人才。下面主要圍繞數(shù)控技術(shù)方向數(shù)控機(jī)床編程與操作控制職業(yè)能力培養(yǎng)進(jìn)行討論。

三、促進(jìn)數(shù)控機(jī)床編程與操作控制能力提高的教學(xué)改革

在數(shù)控技術(shù)方向的多個能力模塊中，數(shù)控機(jī)床編程和操作控制能力是重點能力之一。為了提高數(shù)控機(jī)床編程和操作控制能力，同時在教學(xué)過程中取得良好的教學(xué)效果，我們做了各方面的舉措和嘗試。

數(shù)控機(jī)床編程和操作控制能力的提高，可以通過識圖能力、工藝設(shè)計能力、數(shù)控編程能力和零件數(shù)控加工質(zhì)量控制能力等的提高來實現(xiàn)。為把學(xué)科發(fā)展和職業(yè)能力培養(yǎng)與市場需求、技術(shù)應(yīng)用掛鉤，將組織學(xué)生參加國家勞動保障部職業(yè)技能鑒定中心相關(guān)職業(yè)技能證書考試作為教學(xué)目標(biāo)的一部分納入教學(xué)計劃。

1.整合教學(xué)內(nèi)容，提高學(xué)生識圖繪圖能力

機(jī)械識圖繪圖能力培養(yǎng)是數(shù)控機(jī)床編程與操作控制職業(yè)技能培養(yǎng)的重要內(nèi)容之一。進(jìn)行機(jī)械制圖及其CAD教學(xué)，安排CAD實訓(xùn)，通過讓學(xué)生讀解和繪制各種零件圖、裝配圖，不只是能讓學(xué)生掌握AutoCAD操作系統(tǒng)的使用，更重要的可以提高學(xué)生機(jī)械識圖和計算機(jī)輔助設(shè)計繪圖的能力。

為了提高機(jī)械讀圖或識圖能力，在識圖繪圖能力培養(yǎng)相關(guān)課程的學(xué)習(xí)期間，安排1～2周的車工、鉗工等內(nèi)容的認(rèn)識性傳統(tǒng)金工實習(xí)，由此將零件圖與加工聯(lián)系在一起，非常有助于識圖繪圖能力的提高。同時，通過安排實訓(xùn)和適當(dāng)?shù)呐嘤?xùn)，組織學(xué)生參加CAD認(rèn)證考試，可以增強(qiáng)學(xué)生對職業(yè)技能的認(rèn)知度。

2.加強(qiáng)數(shù)控工藝教學(xué)，提高學(xué)生加工工藝編制能力

實現(xiàn)數(shù)控加工，編程是關(guān)鍵。然而在編程前，首先要求學(xué)生了解工件、刀具、切削機(jī)床和夾具工藝系統(tǒng)四要素，同時編制出數(shù)控工藝。工藝系統(tǒng)設(shè)計能力的培養(yǎng)是一項極其長期的任務(wù)。

通過開設(shè)機(jī)械制造技術(shù)、機(jī)械制造工藝及其裝備、數(shù)控加工工藝等課程，使學(xué)生學(xué)習(xí)到有關(guān)工藝方面的理論知識。同時，通過開設(shè)金工實習(xí)和專門的工藝系統(tǒng)設(shè)計訓(xùn)練課，培養(yǎng)學(xué)生的工藝系統(tǒng)設(shè)計能力。主要內(nèi)容包括：圖樣分析，加工工藝方案設(shè)計，工藝規(guī)程編制，刀具或刀具系統(tǒng)的設(shè)計或選擇，工藝裝備的設(shè)計，等等。

學(xué)生在校期間，開始進(jìn)入相關(guān)工藝知識的學(xué)習(xí)，同時通過各種工藝編制實踐環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)，不斷得到工藝設(shè)計能力的培養(yǎng)。隨著數(shù)控工藝教學(xué)的不斷深入，進(jìn)一步按照數(shù)控工藝師考試的要求，針對典型案例進(jìn)行數(shù)控工藝編制訓(xùn)練，組織學(xué)生參加數(shù)控工藝師認(rèn)證考試。

3.改革數(shù)控編程教學(xué)模式，提高學(xué)生數(shù)控機(jī)床編程能力

與機(jī)械識圖能力和工藝編制能力息息相關(guān)的數(shù)控機(jī)床編程能力是數(shù)控機(jī)床編程與操作控制職業(yè)技能中另一重要能力之一。要加工出合格的零件，就需要編制出可行的數(shù)控加工程序。而學(xué)生數(shù)控機(jī)床加工程序編制能力的培養(yǎng)則有其獨特的地方。數(shù)控機(jī)床編程課是一門操作性比較強(qiáng)的課程，在該門課的教學(xué)過程中，理論環(huán)節(jié)與實踐環(huán)節(jié)是不可分割的。

以往的授課形式，理論課和實訓(xùn)課相互獨立，實訓(xùn)課一般安排在理論課完全結(jié)束之后進(jìn)行。然而，這樣做，學(xué)生對課堂內(nèi)容難以理解和接受，理論學(xué)的枯燥無味，進(jìn)入實訓(xùn)課時能想起的寥寥無幾，導(dǎo)致重復(fù)教學(xué)過多，課時浪費較多，教學(xué)效率低下。

為了提高數(shù)控機(jī)床編程教學(xué)效果，改變以往理論滿堂灌的填鴨式教學(xué)形式，把理論教學(xué)與學(xué)生實際動手緊密結(jié)合起來。編程能力的提高，最終離不開操作使用數(shù)控機(jī)床。然而，由于數(shù)控機(jī)床的昂貴和操作使用上的安全性，學(xué)習(xí)編程理論初期，不便直接在數(shù)控機(jī)床上進(jìn)行。為此，我們引進(jìn)實驗課，即在理論課教學(xué)中安排實驗教學(xué)。這樣做改變了傳統(tǒng)的教師一味地講，學(xué)生一味地聽的教學(xué)慣例，學(xué)生變被動為主動，直接參與到教學(xué)中來，學(xué)生與教師共同完成教學(xué)任務(wù)。

所謂實驗課就是利用數(shù)控編程軟件直觀地認(rèn)識和理解各個數(shù)控指令，并運用各種數(shù)控指令編寫數(shù)控程序。數(shù)控實驗以作業(yè)或課題的形式布置給學(xué)生，讓學(xué)生自行完成，要求書寫實驗報告。在編制某種零件的加工程序時，會遇到各種問題，同學(xué)需要找出原因并加以解決。在實驗過程中教師只起到輔助作用。這種方法，教、學(xué)、練交叉進(jìn)行，學(xué)一學(xué)練一練，效果很好。

四、圍繞數(shù)控機(jī)床編程與操作控制職業(yè)技能教育，切實搞好實踐基地建設(shè)

通過金工實習(xí)，學(xué)生已經(jīng)基本掌握了一般機(jī)床的操作使用方法。再通過以上各個環(huán)節(jié)的能力培養(yǎng)，學(xué)生已具有基本編制典型形狀特征零件程序的能力。但由于還停留在模擬階段，所以必須實際上數(shù)控機(jī)床進(jìn)行實戰(zhàn)數(shù)控機(jī)床編程和操作控制能力訓(xùn)練。在掌握數(shù)控操作技能的同時，進(jìn)行零件分析，編制數(shù)控加工工藝路線，編制數(shù)控加工程序并進(jìn)行調(diào)試，最后加工出尺寸精度和表面質(zhì)量等都合格的零件。

同時，為了檢驗學(xué)生數(shù)控機(jī)床編程及其操作控制能力是否能適應(yīng)市場，在學(xué)生綜合學(xué)習(xí)理論與實際知識的前提下，通過大量典型零件的編程練習(xí)，安排統(tǒng)一的課題進(jìn)行實戰(zhàn)編程與操作訓(xùn)練，最后組織學(xué)生參加數(shù)控機(jī)床工職業(yè)技能認(rèn)證考試。

然而，要全面提高數(shù)控機(jī)床編程及其操作控制能力，進(jìn)行數(shù)控機(jī)床編程與操作控制職業(yè)能力培養(yǎng)，就離不開數(shù)控技術(shù)實踐教學(xué)，離不開有效利用實訓(xùn)基地開展實戰(zhàn)訓(xùn)練，因此就必須充分重視實訓(xùn)室建設(shè)。數(shù)控機(jī)床技術(shù)含量高，實訓(xùn)室建設(shè)應(yīng)作為一個關(guān)鍵項目立項來抓，從實踐教學(xué)內(nèi)容、投資的經(jīng)濟(jì)合理性、設(shè)備的市場通用性、實用性和發(fā)展的前瞻性出發(fā)，配置中、高檔的數(shù)控車床、數(shù)控銑床和加工中心等硬件設(shè)備，同時配備相關(guān)的軟件設(shè)備，形成一個較好的數(shù)控技術(shù)職業(yè)技能教學(xué)的軟、硬件環(huán)境。

按照這一要求，配備高層次的齊全的CAD/CAM機(jī)房電腦設(shè)備及軟件系統(tǒng)。不僅滿足數(shù)控編程實驗和上機(jī)實訓(xùn)的需要，同時也為學(xué)生能自由上機(jī)練習(xí)提供方便的場所。

同時，為了大案例教學(xué)的需要，購置一臺綜合性強(qiáng)的數(shù)控機(jī)床，以方便學(xué)生拆裝數(shù)控設(shè)備和開展數(shù)控設(shè)備相關(guān)課程教學(xué)的需要。

五、結(jié)語

本文以就業(yè)方向、市場需求為切入點，討論數(shù)控技術(shù)方向職業(yè)能力內(nèi)涵，探討解決學(xué)生各方面職業(yè)能力培養(yǎng)問題的途徑，摸索教學(xué)模式新思路。作為技術(shù)應(yīng)用型本科機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)數(shù)控技術(shù)方向數(shù)控機(jī)床編程與操作控制職業(yè)能力培養(yǎng)模式，從理論課、實驗課和實訓(xùn)課的互補(bǔ)關(guān)系出發(fā)，將其有效結(jié)合，穿行，使其融為一體，同時以國家職業(yè)技能鑒定中心相關(guān)數(shù)控技能考證要求為能力目標(biāo)，進(jìn)行綜合能力培養(yǎng)，取得了良好的效果。

1.實訓(xùn)基地建設(shè)是職業(yè)能力培養(yǎng)的保證。

2.將考證內(nèi)容作為技能培養(yǎng)的參考，目標(biāo)明確。

3.在數(shù)控編程理論教學(xué)中引進(jìn)實驗課，使教、學(xué)、練交叉進(jìn)行，有效地提高了教學(xué)效果。

4.將數(shù)控機(jī)床編程與操作控制職業(yè)能力分成各個不同職業(yè)能力模塊，按能力模塊的互補(bǔ)關(guān)系有層次地開展教學(xué)，取得了能力培養(yǎng)的綜合效果，提高學(xué)生綜合思考問題和解決問題的能力。

參考文獻(xiàn)：

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[2]柳永念.創(chuàng)新教育觀下高校計算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)模式探討[J].教育與職業(yè)，2008（12）.

第8篇：數(shù)控機(jī)床控制范文

關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床控制技術(shù)

數(shù)控機(jī)床是機(jī)電一體化的典型產(chǎn)品，數(shù)控機(jī)床控制技術(shù)是集計算機(jī)及軟件技術(shù)、自動控制技術(shù)、電子技術(shù)、自動檢測技術(shù)、液壓與氣動技術(shù)和精密機(jī)械等技術(shù)為一體的多學(xué)科交叉的綜合技術(shù)。隨著科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，機(jī)電一體化技術(shù)迅猛發(fā)展，數(shù)控機(jī)床在企業(yè)普遍應(yīng)用，對生產(chǎn)線操作人員的知識和能力要求越來越高。

一、數(shù)控機(jī)床的優(yōu)點與缺點

(一)數(shù)控機(jī)床的優(yōu)點

對零件的適應(yīng)性強(qiáng)，可加工復(fù)雜形狀的零件表面。在同一臺數(shù)控機(jī)床上，只需更換加工程序，就可適應(yīng)不同品種及尺寸工件的自動加工，這就為復(fù)雜結(jié)構(gòu)的單件、小批量生產(chǎn)以及試制新產(chǎn)品提供了極大的便利，特別是對那些普通機(jī)床很難加工或無法加工的精密復(fù)雜表面(如螺旋表面)，數(shù)控機(jī)床也能實現(xiàn)自動加工。

加工精度高，加工質(zhì)量穩(wěn)定。目前，數(shù)控機(jī)床控制的刀具和工作臺最小移動量(脈沖當(dāng)量)普遍達(dá)到0.0001mm，而且數(shù)控系統(tǒng)可自動補(bǔ)償進(jìn)給傳動鏈的反向間隙和絲杠螺距誤差，使數(shù)控機(jī)床達(dá)到很高的加工精度。此外，數(shù)控機(jī)床的制造精度高，其自動加工方式避免了生產(chǎn)者的人為操作誤差，因此，同一批工件的尺寸一致性好，產(chǎn)品合格率高，加工質(zhì)量穩(wěn)定。

生產(chǎn)效率高。由于數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)剛性好，允許進(jìn)行大切削用量的強(qiáng)力切削，從主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給量的變化范圍比普通機(jī)床大，因此在加工時可選用最佳切削用量，提高了數(shù)控機(jī)床的切削效率，節(jié)省了機(jī)動時間。與普通機(jī)床相比，數(shù)控機(jī)床的生產(chǎn)效率可提高2—3倍。

良好的經(jīng)濟(jì)效益。使用數(shù)控機(jī)床進(jìn)行單件、小批量生產(chǎn)時，可節(jié)省劃線工時，減少調(diào)整、加工和檢驗時間，節(jié)省直接生產(chǎn)費用；同時還能節(jié)省工裝設(shè)計、制造費用；數(shù)控機(jī)床加工精度高，質(zhì)量穩(wěn)定，減少了廢品率，使生產(chǎn)成本進(jìn)一步下降。此外，數(shù)控機(jī)床還可實現(xiàn)一機(jī)多用，所以數(shù)控機(jī)床雖然價格較高，仍可獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益。

自動化程度高。數(shù)控機(jī)床自動化程度高，可大大減輕工人的勞動強(qiáng)度，減少操作人員的人數(shù)，同時有利于現(xiàn)代化管理，可向更高級的制造系統(tǒng)發(fā)展。

(二)數(shù)控機(jī)床的缺點

數(shù)控機(jī)床的主要缺點如下：價格較高，設(shè)備首次投資大；對操作、維修人員的技術(shù)要求較高；加工復(fù)雜形狀的零件時。手工編程的工作量大。

二、數(shù)控機(jī)床的種類

數(shù)控機(jī)床的種類很多，主要分類如下：

按工藝用途分類。按工藝用途，數(shù)控機(jī)床可分類如下。普通數(shù)控機(jī)床：這種分類方式與普通機(jī)床分類方法一樣，銑床、數(shù)控錨床、數(shù)控鉆床、數(shù)控磨床、數(shù)控齒輪加工機(jī)床等。加工中心機(jī)床：數(shù)控加工中心是在普通數(shù)控機(jī)床上加裝一個刀庫和自動換刀裝置而構(gòu)成的數(shù)控機(jī)床，它可在一次裝夾后進(jìn)行多種工序加工。

按運動方式分類。按運動方式，數(shù)控機(jī)床可分類如下：點位控制數(shù)控機(jī)床。數(shù)控系統(tǒng)只控制刀具從要有數(shù)控鉆床、數(shù)控坐標(biāo)錘床、數(shù)控沖剪床等。直線控制數(shù)控機(jī)床：數(shù)控系統(tǒng)除了控制點與點之間的準(zhǔn)確位置以外，還要保證兩點之間移動的軌跡是一條直線，而且對移動的速度也要進(jìn)行控制。這類機(jī)床主要有簡易數(shù)控車床、數(shù)控銷、銑床等。輪廓控制數(shù)控機(jī)床：數(shù)控系統(tǒng)能對兩個或兩個以上運動坐標(biāo)的位移及速度進(jìn)行連續(xù)相關(guān)的控制，使合成的運動軌跡能滿足加工的要求。這類機(jī)床主要有數(shù)控車床、數(shù)控銑床等。

按伺服系統(tǒng)的控制方式分類。按伺服系統(tǒng)的控制方式，數(shù)控機(jī)床可分類如下。開環(huán)控制系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床。閉環(huán)控制系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床。半閉環(huán)控制系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床。

按數(shù)控系統(tǒng)的功能水平分類。技功能水平分類，數(shù)控系統(tǒng)可分類如下。經(jīng)濟(jì)性數(shù)控機(jī)床。經(jīng)濟(jì)性數(shù)控機(jī)床大多指采用開環(huán)控制系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床價格便宜，適用于自動化程度要求不高的場合。中檔數(shù)控機(jī)床。這類數(shù)控機(jī)床功能較全，價格適中，應(yīng)用較廣。高檔數(shù)控機(jī)床。這類數(shù)控機(jī)床功能齊全，價格較貴。

三、數(shù)控機(jī)床控制技術(shù)的發(fā)展

機(jī)械設(shè)備最早的控制裝置是手動控制器。目前，繼電器—接觸器控制仍然是我國機(jī)械設(shè)備最基本的電氣控制形式之一。到了20世紀(jì)奶年代至50年代，出現(xiàn)了交磁放大機(jī)—電動機(jī)控制，這是一種閉環(huán)反饋系統(tǒng)，系統(tǒng)的控制精度和快速性都有了提高。20世紀(jì)60年代出現(xiàn)了晶體管——晶閘管控制，由晶閘管供電的直流調(diào)速系統(tǒng)和交流調(diào)速系統(tǒng)不僅調(diào)運性能大為改善，而且減少了機(jī)械設(shè)備和占地面積，耗電少，效率局，完全取代了交磁放大機(jī)—電動機(jī)控制系統(tǒng)。

在20世紀(jì)的60年代出現(xiàn)丁一種能夠根據(jù)需要方便地改變控制程序，結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉的自動化裝置—順序控制器。隨著大規(guī)模集成電路和微處理器技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用，在20世紀(jì)70年代出現(xiàn)了一種以微處理器為核心的新型工業(yè)控制器——可編程序控制器。這種器件完全能夠適應(yīng)惡劣的工業(yè)環(huán)境，由于它具備了計算機(jī)控制和繼電器控制系統(tǒng)兩方面的優(yōu)點，故目前已作為一種標(biāo)準(zhǔn)化通用設(shè)備普通應(yīng)用于工業(yè)控制。

隨著計算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用日益廣泛，井進(jìn)一步推動了數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展，產(chǎn)生了自動編程系統(tǒng)、計算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)、計算機(jī)群控系統(tǒng)和天性制造系統(tǒng)。計算機(jī)集成制造系統(tǒng)及計算機(jī)輔助設(shè)計、制造一體化是機(jī)械制造一體化的高級階段，可實現(xiàn)產(chǎn)品從設(shè)計到制造的全部自動化。

綜上所述，機(jī)械設(shè)備控制技術(shù)的產(chǎn)生，并不是孤立的，而是各種技術(shù)相互滲透的結(jié)果。它代表了正在形成中的新一代的生產(chǎn)技術(shù)，已顯示出并將越來越顯示出強(qiáng)大的威力。

第9篇：數(shù)控機(jī)床控制范文

敘詞：數(shù)控機(jī)床高精度軌跡控制

0前言

數(shù)控機(jī)床是實現(xiàn)先進(jìn)制造技術(shù)的重要基礎(chǔ)裝備，它關(guān)系到國家發(fā)展的戰(zhàn)略地位。因此，立足國內(nèi)實際，加速發(fā)展具有較強(qiáng)競爭能力的國產(chǎn)高精度數(shù)控機(jī)床，不斷擴(kuò)大市場占有率，逐步收復(fù)失地，便成為我國數(shù)控機(jī)床研究開發(fā)部門和生產(chǎn)廠家所面臨的重要任務(wù)。

為完成這一任務(wù)，必須攻克若干關(guān)鍵技術(shù)，但其中最關(guān)鍵的一項是數(shù)控機(jī)床的高精度軌跡控制技術(shù)。因此，我們近年來結(jié)合生產(chǎn)實際，從高速高精度插補(bǔ)、高速高精度伺服控制和信息化軌跡校正等諸方面，對高速高精度軌跡控制技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)研究，并以此為基礎(chǔ)加強(qiáng)了新型數(shù)控系統(tǒng)和高精度數(shù)控機(jī)床的開發(fā)。本文將介紹所取得的部分結(jié)果。

1數(shù)控機(jī)床高精度軌跡控制的基本思想

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對機(jī)床加工精度的要求越來越高。如果完全靠提高零部件制造精度和機(jī)床裝配精度的傳統(tǒng)方法來設(shè)計制造高精度數(shù)控機(jī)床，勢必大幅度提高機(jī)床的成本，在有些情況下甚至不可能。面對這一現(xiàn)實，我們對以低成本實現(xiàn)高精度的途徑進(jìn)行了探索，提出一種通過信息、控制與機(jī)床結(jié)構(gòu)相結(jié)合實現(xiàn)數(shù)控機(jī)床高精度軌跡控制的方法，其核心思想是：①采用具有高分辨率和高采樣頻率的新型插補(bǔ)技術(shù)，在保證速度的前提下大幅度提高軌跡生成精度；②通過新型雙位置閉環(huán)控制，有效保證希望軌跡的高精度實現(xiàn)。③以信息化軌跡校正消除機(jī)械誤差和干擾對軌跡精度的影響，從而保證所控制的機(jī)床可在生產(chǎn)環(huán)境中長期高精度運行。

2高速高精度軌跡生成

高精度軌跡生成是實現(xiàn)高精度軌跡控制的基礎(chǔ)。本文以高分辨率、高采樣頻率和粗精插補(bǔ)合一的多功能采樣插補(bǔ)生成刀具希望軌跡。

2.1基本措施

由采樣插補(bǔ)原理可知，插補(bǔ)誤差δ(mm)與進(jìn)給速度vf(mm/min)、插補(bǔ)頻率f(Hz)和補(bǔ)曲線曲率半徑ρ(mm)間有如下關(guān)系

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(1)

由上式可知，為既保證高的進(jìn)給速度，又達(dá)到高的軌跡精度，一種有效的辦法就是提高采樣插補(bǔ)頻率?？紤]到在現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床上將經(jīng)常碰到高速高精度小曲率半徑加工問題。為此，我們在開發(fā)新型數(shù)控系統(tǒng)時，發(fā)揮軟硬件綜合優(yōu)勢將采樣插補(bǔ)頻率提高到5kHz，即插補(bǔ)周期為0.2ms。這樣，即使要求進(jìn)給速度達(dá)到60m/min，在當(dāng)前曲率半徑為50mm時，仍能保證插補(bǔ)誤差不大于0.1μm。

2.2數(shù)學(xué)模型

常規(guī)采樣插補(bǔ)算法普遍采用遞推形式，一般存在誤差積累效應(yīng)。這種效應(yīng)在高速高精度插補(bǔ)時將對插補(bǔ)精度造成不可忽視的影響。因此，我們在開發(fā)高速高精度數(shù)控系統(tǒng)時采用新的絕對式插補(bǔ)算法，其要點是：為補(bǔ)曲線建立便于計算的參數(shù)化數(shù)學(xué)模型

x=f1(u)，y=f2(u)，z=f3(u)

(2)

式中u——參變量，u∈［0，1］

要求用其進(jìn)行軌跡插補(bǔ)時不涉及函數(shù)計算，只需經(jīng)過次數(shù)很少的加減乘除運算即可完成。

例如，對于圓弧插補(bǔ)，式(2)的具體形式為

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(3)

式中M——常數(shù)矩陣，當(dāng)插補(bǔ)點位于一、二、三、四象限時，其取值分別為

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2.3實時插補(bǔ)計算

在參數(shù)化模型的基礎(chǔ)上，插補(bǔ)軌跡計算可以模型坐標(biāo)原點為基準(zhǔn)進(jìn)行，從而可消除積累誤差，有效保證插補(bǔ)計算的速度和精度。其實現(xiàn)過程如下：

首先根據(jù)當(dāng)前進(jìn)給速度和加減速要求確定當(dāng)前采樣周期插補(bǔ)直線段長度ΔL。然后，按下式計算當(dāng)前采樣周期參變量的取值

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(4)

式中ui-1——上一采樣周期參變量的取值

screen.width-400)this.style.width=screen.width-400;\>——參變量的攝動量

screen.width-400)this.style.width=screen.width-400;\>——與screen.width-400)this.style.width=screen.width-400;\>對應(yīng)的x，y，z的攝動量

最后將ui代入軌跡計算公式(2)，即可計算出插補(bǔ)軌跡上當(dāng)前點的坐標(biāo)值xi，yi，zi。不斷重復(fù)以上過程直至到達(dá)插補(bǔ)終點，即可得到整個離散化的插補(bǔ)軌跡。

需說明一點，按式(4)計算ui時允許有一定誤差，此誤差僅會對進(jìn)給速度有微小影響，不會對插補(bǔ)軌跡精度產(chǎn)生任何影響。這樣，式中的開方運算可用查表方式快速完成。

2.4算例分析

表1給出了第一象限半徑為50mm圓弧的插補(bǔ)計算結(jié)果。表中第一行為插補(bǔ)點序號，u行為各插補(bǔ)點處參變量的取值，x、y行為各插補(bǔ)點的坐標(biāo)值。為分析插補(bǔ)誤差，將各插補(bǔ)點處的圓弧半徑和插補(bǔ)直線段長度的實際值也一同列于表中的r行和ΔL行。

由表可見，雖然插補(bǔ)過程中計算ui時產(chǎn)生的誤差對插補(bǔ)點沿補(bǔ)曲線前后位置的準(zhǔn)確性有一定影響(ΔL值約有小于1%的誤差)，但各插補(bǔ)點處的r值總是50.000，這說明插補(bǔ)點準(zhǔn)確位于補(bǔ)曲線上，不存在軌跡誤差。

表1圓弧插補(bǔ)計算結(jié)果(x，y，r，ΔL的單位為mm)

插補(bǔ)點12345678910u0.0790.1590.2410.3260.4150.5110.6140.7280.8551.000x49.38347.54344.52640.41035.29729.31922.62515.3857.7820.000y7.83115.48222.74729.44635.41340.50244.58847.57449.39150.000r50.00050.00050.00050.00050.00050.00050.000

50.00050.00050.000ΔL7.8557.8697.8667.8637.8587.8517.8427.8327.8187.806

3實現(xiàn)高精度軌跡控制的雙閉環(huán)控制方案

通過高速高精度插補(bǔ)獲得精確的刀具希望軌跡后，下一步的任務(wù)便是如何保證刀具實際運動軌跡與插補(bǔ)產(chǎn)生的希望軌跡一致。為此需首先解決各運動坐標(biāo)的高精度位置控制問題。

3.1系統(tǒng)組成

常規(guī)全閉環(huán)機(jī)床位置控制系統(tǒng)的動態(tài)結(jié)構(gòu)如圖1所示。其設(shè)計思想是在速度環(huán)的基礎(chǔ)上加上位置外環(huán)來構(gòu)成全閉環(huán)位置控制系統(tǒng)。根據(jù)電力拖動系統(tǒng)的工程設(shè)計方法，設(shè)計此類系統(tǒng)時，位置控制器應(yīng)選用PI或PID調(diào)節(jié)器，以使系統(tǒng)獲得較快的跟隨性能。然而，因這類系統(tǒng)為高階Ⅱ型系統(tǒng)，其開環(huán)頻率特性將與非線性環(huán)節(jié)的負(fù)倒幅曲線相交，從而使系統(tǒng)出現(xiàn)非線性自持振蕩而無法正常工作。這就使得這類系統(tǒng)難以在實際中廣泛應(yīng)用。

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圖1常規(guī)全閉環(huán)位置控制系統(tǒng)的動態(tài)結(jié)構(gòu)

ni，no——調(diào)速系統(tǒng)輸入指令和輸出轉(zhuǎn)速

Ki——傳動機(jī)構(gòu)增益

為了克服常規(guī)全閉環(huán)位置控制系統(tǒng)存在的缺陷，必須打破以速度內(nèi)環(huán)為基礎(chǔ)構(gòu)造全閉環(huán)位置控制系統(tǒng)的傳統(tǒng)理論的束縛，尋求新的在保證可靠穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上獲得高精度的途徑。經(jīng)過多年探索，我們研究出一種新的轉(zhuǎn)角-線位移雙閉環(huán)位置控制方法，由其構(gòu)成的位置控制系統(tǒng)的動態(tài)結(jié)構(gòu)如圖2所示。該系統(tǒng)的特點是：整個系統(tǒng)由內(nèi)外兩個位置環(huán)組成。其中內(nèi)部閉環(huán)為轉(zhuǎn)角位置閉環(huán)，其檢測元件為裝于電機(jī)軸上的光電編碼盤，驅(qū)動裝置為交流伺服系統(tǒng)，由此構(gòu)成一輸入為θi輸出為θo的轉(zhuǎn)角隨動系統(tǒng)。外部位置閉環(huán)采用光柵、感應(yīng)同步器等線位移檢測元件直接獲取機(jī)床工作臺的位移信息，并以內(nèi)環(huán)的轉(zhuǎn)角隨動系統(tǒng)為驅(qū)動裝置驅(qū)動工作臺運動。工作臺的位移精度由線位移檢測元件決定。

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圖2轉(zhuǎn)角—線位移雙閉環(huán)位置控制系統(tǒng)的動態(tài)結(jié)構(gòu)

該系統(tǒng)的設(shè)計思路是，內(nèi)外環(huán)合理分工，內(nèi)環(huán)主管動態(tài)性能，外環(huán)保證穩(wěn)定性和跟隨精度。為提高系統(tǒng)的跟隨性能，引入由Gc(s)組成的前饋通道，構(gòu)成復(fù)合控制系統(tǒng)。

3.2穩(wěn)定性與誤差分析

(1)穩(wěn)定性分析

由于內(nèi)部轉(zhuǎn)角閉環(huán)不包含間隙非線性環(huán)節(jié)，因此通過合理設(shè)計該局部線性系統(tǒng)，可使其成為一無超調(diào)的快速隨動系統(tǒng)，其動態(tài)特性可近似表示為

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(5)

式中Kθ——轉(zhuǎn)角閉環(huán)增益

Tθ——轉(zhuǎn)角閉環(huán)時間常數(shù)

系統(tǒng)外環(huán)雖然包含了非線性環(huán)節(jié)，但設(shè)計控制器使

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(6)

式中Kp——積分環(huán)節(jié)時間常數(shù)

將系統(tǒng)校正為Ⅰ型并合理選擇系統(tǒng)增益，可避免系統(tǒng)的頻率特性曲線與非線性環(huán)節(jié)的負(fù)倒幅曲線相交或?qū)⑵浒鼑?，從而保證系統(tǒng)穩(wěn)定工作［2］。顯然當(dāng)Tθ較小時θo(s)/θi(s)≈Kθ，系統(tǒng)將具有更強(qiáng)的穩(wěn)定性。

(2)跟隨誤差分析

采用上述方案可保證圖2系統(tǒng)穩(wěn)定工作，因此可忽略非線性因素的影響，求出該系統(tǒng)的傳遞函數(shù)

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(7)

系統(tǒng)設(shè)計時使反饋系數(shù)Kf=1，前饋通道

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(8)

有

Φx(s)1

(9)

上式說明，雙閉環(huán)系統(tǒng)具有理想的動態(tài)性能和跟隨精度。

4信息化軌跡誤差校正

在雙位置閉環(huán)控制下，機(jī)床坐標(biāo)運動的精度主要取決于檢測裝置獲取信息的準(zhǔn)確程度。因此，進(jìn)一步通過信息補(bǔ)償有效提高檢測裝置的精度并使其不受外部環(huán)境的影響，將為進(jìn)一步提高坐標(biāo)運動精度提供一條新的途徑。為此采取以下措施：對檢測裝置的誤差及其與系統(tǒng)狀態(tài)的關(guān)系進(jìn)行精確測定并建立描述誤差關(guān)系的數(shù)學(xué)模型，加工過程中由數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)有關(guān)狀態(tài)信息(如工作臺實際位置、檢測裝置的溫度等)按數(shù)學(xué)模型計算誤差補(bǔ)償值，并據(jù)此對檢測裝置的測量值進(jìn)行實時校正，從而保證機(jī)床運動部件沿各自的坐標(biāo)軸具有很高的運動精度。

為在高精度坐標(biāo)運動的基礎(chǔ)上，獲得高精度的多坐標(biāo)合成軌跡，進(jìn)一步采用幾何誤差信息化校正方法。例如，對于機(jī)床x、y工作臺的不垂直度誤差，可通過以下過程進(jìn)行校正：

將一精密測頭裝入機(jī)床主軸，對固定于工作臺上的標(biāo)準(zhǔn)樣件(圓弧輪廓)進(jìn)行測量。當(dāng)機(jī)床的x、y坐標(biāo)間存在不垂直度誤差時，所測的軌跡將不是一個準(zhǔn)確的圓。將此實測軌跡與標(biāo)準(zhǔn)軌跡相比較，即可求出x、y坐標(biāo)間不垂直度誤差值。按該誤差值對x、y坐標(biāo)的運動進(jìn)行校正，即可使x、y合成運動軌跡達(dá)到更高的精度。

將此原理用于其他幾何誤差的校正，即可有效提高多坐標(biāo)運動的合成軌跡精度。若在加工過程中插入上述校正過程，還可對溫度變化引起的熱變形誤差進(jìn)行有效補(bǔ)償。

5應(yīng)用實例

以高速高精度軌跡控制技術(shù)為基礎(chǔ)，開發(fā)了一種新型計算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)［3］。某用戶用該系統(tǒng)控制SKY1632數(shù)控銑床，其加工性能有了明顯提高。例如，有一種復(fù)雜模具零件，被加工表面不但曲率變化劇烈，而且許多部位的曲率半徑值很小，過去用老型號系統(tǒng)控制機(jī)床進(jìn)行加工時，必須采用很低的進(jìn)給速度才能保證加工精度，生產(chǎn)率很低。采用新型數(shù)控系統(tǒng)后，由于其對大曲率和曲率變化的高度適應(yīng)能力，使得進(jìn)給速度提高數(shù)倍后，仍能加工出合格的零件，從而大幅度提高了生產(chǎn)率。此外，通過新型系統(tǒng)的控制，有效地抑制了機(jī)械傳動誤差、時變切削力和溫度變化等因素對加工精度的影響，較好解決了大程序量、長時間(連續(xù)幾十小時以上)加工中所存在的軌跡跑偏問題，提高了復(fù)雜零件的加工質(zhì)量。