文档介绍：数控技术和装备发展趋势及对策
第一章数控技术及应用领域
数控技术基本概念
数控技术产生及发展
机械工业是我国国民经济的重要支柱产业,必须改变早期生产过程操作与控制实施主要由人来完成造成的金字塔式管理结构,其中关键问题是如何构建综合自动化系统来实现扁平化管理和综合生产指标优化。数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化,使制造业成为工业化的象征,而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大,他对国计民生的一些重要行业(IT、汽车、轻工、医疗等)的发展起着越来越重要的作用,因为这些行业所需装备的数字化已是现代发展的大趋势。
C数控机床及组成
C装置( C单元)、伺服单元、驱动装置(或称执行机构)、可编程控制器 PLC 及电气控制装置、辅助装置、机床本体及测量装置组成。
1)机床本体
CNC机床由于切削用量大、连续加工发热量大等因素对加工精度有一定影响,加之在加工中是自动控制,不能像在普通机床上那样由人工进行调整、补偿,所以其设计要求比普通机床更严格,制造要求更精密,采用了许多新的加强刚性、减小热变形、提高精度等方面的措施。
C装置
C系统的核心,主要包括微处理器CPU、存储器、局部总线、C系统的其他组成部分联系的接口等。C系统完全由软件处理数字信息,因而具有真正的柔性化,可处理逻辑电路难以处理的复杂信息,使数字控制系统的性能大大提高。
3) 输入/输出设备
键盘、磁盘机等是数控机床的典型输入设备。除上述以外,还可以用串行通信的方式输入。数控系统一般配有CRT显示器或点阵式液晶显示器,显示的信息较丰富,并能显示图形。操作人员通过显示器获得必要的信息。
4) 伺服单元
C和机床本体的联系环节,C装置的微弱指令信号放大成控制驱动装置的大功率信号。根据接收指令的不同,伺服单元有脉冲式和模拟式之分,而模拟式伺服单元按电源种类又可分为直流伺服单元和交流伺服单元。
5) 驱动装置
驱动装置把经放大的指令信号变为机械运动,通过简单的机械连接部件驱动机床,使工作台精确定位或按规定的轨迹作严格的相对运动, 最后加工出图纸所要求的零件。和伺服单元相对应,驱动装置有步进电机、直流伺服电机和交流伺服电机等。
伺服单元和驱动装置可合称为伺服驱动系统,C装置的指令要靠伺服驱动系统付诸实施,所以,伺服驱动系统是数控机床的重要组成部分。从某种意义上说,C装置,而数控机床性能的好坏主要取决于伺服驱动系统。
6) 可编程控制器
可编程控制器(PC,Programmable Controller) 是一种以微处理器为基础的通用型自动控制装置,专为在工业环境下应用而设计的。由于最初研制这种装置的目的是为了解决生产设备的逻辑及开关控制,故把称它为可编程逻辑控制器( PLC, Programmable Logic Controller)。当PLC用于控制机床顺序动作时,也可称之为编程机床控制器( PMC, Programmable Machine Controller )。C和PLC协调配合,共同完成对数控机床的控制。用于数控机床的PLC一般分为两类:C的生产厂家为实现数控机床的顺序控制,C和PLC综合起来设计,称为内装型(或集成型)PLC,C装置的一部分;另一类是以独立专业化的PLC生产厂家的产品来实现顺序控制功能,称为独立型( 或外装型)PLC。
7)测量装置
测量装置也称反馈元件,通常安装在机床的工作台或丝杠上,相当于普通机床的刻度盘和人的眼睛,C装置,供CNC装置与指令值比较产生误差信号,以控制机床向消除该误差的方向移动。C系统可分为开环与闭环数控系统,而按测量装置的安装位置又可分为闭环与半闭环数控系统。开环数控系统的控制精度取决于步进电机和丝杠的精度,闭环数控系统的控制精度取决于检测装置的精度。因此,测量装置是高性能数控机床的重要组成部分。此外,由测量装置和显示环节构成的数显装置,可以在线显示机床移动部件的坐标值,大大提高工作效率和工件的加工精度。
开放智能化数控技术
技术概述在数控机床中得到广泛应用的数控技术,是一种采用计算机对机械加工过程中各种控制信息进行数字化运算、处理,并通过高性能的驱动单元对机械执行构件进行自动化控制的高新技术。当前已有大量机械加工装备采用了数控技术,其中最典型而应用面最广的是数控机床。由于机械加工工艺的多样性和加工零件的复杂性,使数控机床的规格、品种多样、性能差异极大,控制参数复杂,调试操作繁琐,因此在将不断飞速发展的通用计算机技术及其体系结构、现代自动控制理论及现代的电力电子技术应用于新一代数控机床时,要强调使其具有“开放式”与“智能化”的特点。
1) “开放式”
要求新一代数控机床的控制系统是一种开放式、模块化的体系结构,其特点是:在