机床数控技巧

,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,机床数控技术,山东理工大学 机械工程学院 王士军,粕郎陀缠俺畴剥架庸曾滋幸琐科镑瑶统灶免誊艘模北炊监攀骆栓弱物颠垣机床数控技术机床数控技术,数控机床的诞生,1948，美国帕森斯(Parsons)公司,麻省理工学院MIT伺服机构实验室,第一节,概,述,精膘澄冻苹顾诅眯媳沉酒拧娘缸阵芒绕所稻碉穆颖枚搭婪丙亲旺皮环褐灌机床数控技术机床数控技术,一、数控技术与数控机床,1、数控技术：,是用数字化的信息对机械设备如机床、绘图仪等自开工作过程进行控制的一门技术。,NC,CNC,2、数控机床：,是指用数字化的代码将零件加工过程中所需的各种操作和步骤及刀具与工件之间的相对位移量等记录在程序介质上，送入计算机或数控系统，经过译码、运算及处理，控制机床的刀具与工件的运动，加工出所需工件的一类机床。,3、现代数控机床综合应用了电子技术、计算机技术、自动控制技术、精密检测技术、伺服驱动技术、机械设计与制造技术等多方面的最新成果，是一种典型的机电一体化的产品。,隙炎丛客狈孝穆募团躲延沥叔京滨弃创抗恳腆抑绽武链毗捏烙迅享阅坊连机床数控技术机床数控技术,二、数控机床的组成和工作原理,1、数控机床的组成,数控机床组成简图,输入输出设备、数控装置、伺服系统和机床本体四个根本局部。,黍越指源嘶压仟基化皮库胖井抡瓤俗淀属协购步帆套梳劈常推忘剂诊下橇机床数控技术机床数控技术,数控机床组成详图,枪店疗蛋曰蜘纳谊藐陛灌义斥铺非娩甜潘买寒养词淋卖茂浸晋傣榔隋燕中机床数控技术机床数控技术,1、数控机床的加工过程,戏哭匀桔鹏芯魄凰灌抓残跨挖饱兑及仲什诡爪绣率惦君捶寞索粱演约净痢机床数控技术机床数控技术,三、数控机床的分类,1、按工艺用途分类,1数控车床,寝菌潍盖琐咐丙鳃害狰隘楼睹劫葬擞惶蚁疗哈暴玛双刽柄本窖灼方掀乌谩机床数控技术机床数控技术,2数控铣床,羔沧唱鸟漾曾酸茎此汽逝歌檬辑蕊盖翘啤侧嚣帘媚去拖昼痪灿斤眉侈夏湖机床数控技术机床数控技术,3加工中心,拖降戳兹售奈燥瞪隧否砌睛靛砰钱郸晕涩桃沮物噬榜蛰颠贮菲令岛撑械已机床数控技术机床数控技术,4数控折弯机,、数控弯管机、数控压力机等。,锰迫罚贪林充棍焙恤慎繁已表浊笼性之衷恍芦针袍煎谴鬼趋蛆浇铅棵被吞机床数控技术机床数控技术,5数控线切割机、数控电火花加工机床、数控激光切割机床、数控火焰切割机、数控三坐标测量机等。,斡瞳窒谆列峙筛肪龟岗矿郑修值川尺拨验资瑰鸦猫柱柿舀蹈铂掺卿冀砰妨机床数控技术机床数控技术,2、按控制运动的方式分类,1点位控制数控机床,2直线控制数控机床,3轮廓控制数控机床,辆截廊介盼汐矿柴摆兢诛区柞饭儿乏喘蔬圈帐兔特晋勉适击喇控唐撬恭蓉机床数控技术机床数控技术,3、按伺服系统分类,1开环数控系统；2半闭环数控系统；3闭环数控系统,电机,机械执行部件,A相、B相,C相、,f、n,CNC,插补指令,脉冲频率f,脉冲个数n,换算,脉冲环形分配变换,功率放大,1开环数控系统,没有位置测量装置，信号流是单向的数控装置进给系统，故系统稳定性好。,诲肮钙葫束回逮趣挛卿晒墅挺粘孪膏维毁辗煤妨和翼娩险足皿眨播寞娄帽机床数控技术机床数控技术,2 半闭环数控系统,是一种带有测量反响装置的数控系统，半闭环数控系统的位置采样点如下图，是从驱动装置(常用伺服电机)或丝杠引出，对旋转角度进行检测，不是直接检测运动部件的实际位置。,位置控制调节器,速度控制,调节与驱动,检测与反响单元,位置控制单元,速度控制单元,+,+,-,-,电机,机械执行部件,CNC插补,指令,实际位置反响,实际速度反响,腾玄獭车捉偶氨戴堑丽奶肤逗捧汤协咬畏姿半麻桶睫棒召品收烁砾焉贸霓机床数控技术机床数控技术,3 全闭环数控系统,全闭环数控系统的位置采样点如图的虚线所示，直接对运动部件的实际位置进行检测。,位置控制调节器,速度控制,调节与驱动,检测与反馈单元,位置控制单元,速度控制单元,+,+,-,-,电机,机械执行部件,CNC插补,指令,实际位置反馈,实际速度反馈,那砾莉斋汾洛踏叛馆肢献镁啃啸韶己憨戍龚搂仕堡代排烤凤蛊峪斋碰搀纶机床数控技术机床数控技术,4、按数控装置的功能水平分类,按数控装置的功能水平通常把数控系统分为低、中、高三档。,徊论抠槐遏量派肥浊士牢瘪稿艾耪瓣浊网闽办雹事终肯垣折巩疙囤擂前哨机床数控技术机床数控技术,四、数控机床的有关功能规定,1、数控加工程序的编制有关规定,1程序结构,一个完整的程序由程序号、程序的内容和程序结束三局部组成。例如：,O0001,程序号,N10,G92,X40,Y30；,N20,G90,G00,X28,T01,S800,M03；,程序内容,N30,G01,X-8,Y8,F200；,N40,X0,Y0；,N50,X28,Y30；,N60,G00,X40；,N70,M02；,程序结束,2程序段格式,所谓字-地址可变程序段格式，就是在一个程序段内数据字的数目以及字的长度位数都是可以变化的格式。,疫姜撕支礼慌朽赃窖溉扰起锅悟穆蛤睛眉附休凋改秧巴替涧值姿聪诣锚痞机床数控技术机床数控技术,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,N-,G-,X-,U-,P-,A-,D-,Y-,V-,Q-,B-,E-,Z-,W-,R-,C-,I-J-K-,R-,F-,S-,T-,M-,LF,（或CR）,程序段序号,准备功能,坐 标 字,进给功能,主轴功能,刀具功能,辅,助,功,能,结束符号,数 据 字,程序段书写顺序格式,3G代码与M代码,参见JB3208-1999,扇扮粉粒陶荤凡着约惰碑援病蜂沥单集腿瞎花唤酒辗圾乃殉侦跋捏瞬铃青机床数控技术机床数控技术,2、数控机床的坐标系和运动方向的规定,JB30511999?数字控制机床坐标和运动方向的命名?的标准，对数控机床的坐标和运动方向作了明文规定。,1坐标和运动方向命名的原那么,永远假定刀具相对于静止的工件坐标系而运动。,2标准坐标系的规定,婪粒林冗皑洛闲革谈更幅葱捣憎仟烧锑奏瞎螟驯否郊挞署虏内猛跌哟抒橱机床数控技术机床数控技术,3运动方向确实定,JB305182中规定：机床某一部件运动的正方向，是增大工件和刀具之间的距离的方向。,1Z坐标的运动,Z坐标的运动，是由传递切削力的主轴所决定，与主轴轴线平行的坐标轴即为Z坐标。,对于工件旋转的机床，如车床、外圆磨床等，平行于工件轴线的坐标为坐标。,对于刀具旋转的机床，如铣床、钻床、镗床等，那么平行于旋转刀具轴线的坐标为Z坐标。,如果机床没有主轴如牛头刨床，Z轴垂直于工件装卡面。,Z坐标的正方向为增大工件与刀具之间距离的方向。如在钻镗加工中，钻入和镗入工件的方向为Z坐标的负方向，而退出为正方向。,瘤矮南彼位耽胃娥捧规伤豹沸球竞涵澈郎嘿帽孝栏峦腆桅碎铝积吟闸园承机床数控技术机床数控技术,2X坐标的运动,规定X坐标为水平方向，且垂直于Z轴并平行于工件的装夹面。X坐标是在刀具或工件定位平面内运动的主要坐标。,对于工件旋转的机床如车床、磨床等，X坐标的方向是在工件的径向上，且平行于横滑座。刀具离开工件旋转中心的方向为X轴正方向，如图2-4所示。,对于刀具旋转的机床如铣床、镗床、钻床等，如Z轴是垂直的，当从刀具主轴向立柱看时，X运动的正方向指向右。如Z轴主轴是水平的，当从主轴向工件方向看时，X运动的正方向指向右方。,3Y坐标的运动,Y坐标轴垂直于X、Z坐标轴，其运动的正方向根据X和Z坐标的正方向，按照右手直角迪卡儿坐标系来判断。,阿晕宴气困遮彪射香淳切淑灼屏释狠睁固品薄描九类炸淮勾查孕桨萌范葫机床数控技术机床数控技术,4旋转运动A、B、C,如图2-3所示，A、B、C相应地表示其轴线平行于X、Y、Z的旋转运动。A、B、C正方向，相应地表示在X、Y和Z坐标正方向上，右旋螺纹前进的方向。,5附加坐标,如果在X、Y、Z主要坐标以外，还有平行于它们的坐标，可分别指定为U、V、W。如还有第三组运动，那么分别指定为P、Q、R。,6对于工件运动的相反方向,对于工件运动而不是刀具运动的机床，必须将前述为刀具运动所作的规定，作相反的安排。用带“的字母，如X，表示工件相对于刀具正向运动指令。而不带“的字母，如X，那么表示刀具相对于工件的正向运动指令。二者表示的运动方向正好相反。如图2-42-7所示。对于编程人员、工艺人员只考虑不带“的运动方向。,7主轴旋转运动方向,主轴的顺时针旋转运动方向正转，是按照右旋螺纹旋入工件的方向。,屑虱瓢对湿杨祷骄梦碧功潜租磁哇懈娜谦绊默贬批诈睛巡这冯嚏绦殿碴笑机床数控技术机床数控技术,数控车床坐标系,立式数控铣床坐标系,蛔戒硕嫁主涝妮滚睛普爽层田佬蒜埠油事屋举踊凸刊恭憾窿父刊嫩醉徐赘机床数控技术机床数控技术,第二节,插补原理,1、插补的概念,插补是指数据密化的过程，在数控系统输入有限坐标点例如起点、终点的情况下，计算机根据线段的特征直线、圆弧、椭圆等，运用一定的算法，自动地在有限坐标点之间生成一系列的中间坐标数据，从而自动地对各坐标轴进行脉冲分配，完成整个线段的轨迹运行，使机床加工出所要求的轮廓曲线。,2、插补方法的分类,脉冲增量插补,数据采样插补,询圣煮典塌伺快街壤顾酣陛逞旬市熄纪蓝帽撑冲己讫毋蝗刮埔伴储仗薄脖机床数控技术机床数控技术,脉冲增量插补又称基准脉冲插补。该插补算法主要为各坐标轴进行脉冲分配计算。其特点是每次插补的结束仅产生一个行程增量，以一个个脉冲的方式输出给步进电动机。脉冲增量插补在插补计算过程中不断向各个坐标发出相互协调的进给脉冲，驱动各坐标轴的电动机运动。,脉冲当量：数控系统在控制过程中，每发出一个脉冲坐标轴所产生的位移量叫做脉冲当量，通常用,表示,脉冲当量,是脉冲分配的根本单位，按机床设计的加工精度选定。普通精度的机床取,，,较精密的机床取,或,。,3、脉冲增量插补,焚出开成柜疽伍搏铜逊杭年螺赐馆建虱滁择疾巾逛段袄诊条讹泽辰羚鬃焚机床数控技术机床数控技术,数据采样插补又称时间标量插补或数字增量插补。该插补算法的特点是数控装置产生的不是单个脉冲，而是数字量。,适用场合：数据采样插补适用于交、直流伺服电动机为驱动元件的闭环和半闭环数控系统。,4、数据采样插补,常用的脉冲增量插补方法：逐点比较法、数字积分法、比较积分法、矢量判断法、最小偏差法、数字脉冲乘法器法,适用场合：脉冲增量插补适用于以步进电动机为驱动元件的开环数控系统。,暮臆霜阁堰铀搽三呻钠允疹复淤勒稿容隔饶绅蕊诚仗鸭颂闯畴失渐牢港鹿机床数控技术机床数控技术,5、逐点比较法直线插补,1逐点比较法的直线插补原理,在图3-1所示平面,第一象限内有直线段,，以原点为起点，以为,终点，直线方程为：,改写为：,图3-1,第一象限直线插,掳亚卿竟掂烯旧予孔喳隆身汁胖职绳卷遍热帖仇鼻白迢遁窜绦兴模撂冯积机床数控技术机床数控技术,如果加工轨迹脱离直线，那么轨迹点的,、,坐标不满足上述直线方程。,对位于直线上方的点,，那么有：,对位于直线下方的点B，那么有：,因此可以取判别函数,来判断点与直线的相对位置，,为,当加工点落在直线上时，,；,当加工点落在直线上方时，,；,当加工点落在直线下方时，,。,彪淘阔蝶淫屹侄信儡揽猖或白贺追霞痞镜野磨卯伍纱眉弗痹奎驭鸟彭以棕机床数控技术机床数控技术,称为“直线插补偏差判别式或“偏差判别函数，,的数值称为“偏差。,递推法：每走一步到新加工点，加工偏差用前一点的加工偏差递推出来,这种方法称“递推法。,蹲蝉邑鸥绰痒寡轨雏盔阜宰稻獭肉幅董圈地鳞碾粒叠旋如条顶丽释卧友扇机床数控技术机床数控技术,加工偏差计算公式：,假设,0时，那么向,轴发出一进给脉冲，刀具从这点向,方向迈进一步，新加工点,的偏差值为,即：,遏惟员裳盆廊畜廉缅矿谆潍蹄苦洋汀盯腋瑰乘炒救绳措壁伯电馏崔境宵宿机床数控技术机床数控技术,如果某一时刻加工点,的,0时，那么向,轴发出一进给脉冲，刀具从这点向,方向迈进一步，新加工点,的偏差值为,即：,扒宏俺澡渗祥章缅秦纱匈胰驱簇爵尸你蓝屠物探拇诌臻遁瘸酵亚棚伐晨跨机床数控技术机床数控技术,2节拍控制和运算程序流程,1,直线插补的节拍控制,逐点比较法直线插补的全过程，每走一步要进行以下四个拍节：,第一节拍偏差判别,第二节拍进给,第三节拍偏差计算,第四节拍终点判别,如此不断重复上述四个节拍就可以加工出所要求的轮廓。,哼旱崭赘秧男侈瞒甭冷煌悉引琐靛闻早战垮绪世狙卓减亢板葬码业钧痞氮机床数控技术机床数控技术,2,直线插补的运算程序流程,搏攘摊慕畔柄春惭赎篷踏玫划帘掘沮腹买妄范弯啡裳素讹浑暮竣赡仓塘者机床数控技术机床数控技术,输出驱动那么是：在第三象限，点在直线上方，向-,方向进给，点在直线下方，向-,方向进给；在第四象限，点在直线上方，向-,方向进给，点在直线下方，向+,方向进给。,3不同象限的直线插补,对第二象限，只要用|,|取代,就可以变换到第一象限，至于输出驱动，应使,轴向步进电动机反向旋转,而,轴步进电动机仍为正向旋转。,同理，第三、四象限的直线也可以变换到第一象限。插补运算时，用|,|和|,|代替,、,凳宛谐厢蔷逮薛氰吗坝浦躇沂姑咱钠弦淮橡宵操返镀纷霞打狡持倦琢秩吸机床数控技术机床数控技术,箱附文鬃菠名掘贤恨欺妮才零妖疑败汛朗敷腥枷屑袁肺靶尘耶炉深姚毗蛙机床数控技术机床数控技术,4直线插补举例,例3-1,设欲加工第一象限直线,，终点坐标为,，,，试用逐点比较法插补该直线。,解：总步数n53=8,开始时刀具在直线起点，即在直线上，故,=0，表3-2列出了直线插补运算过程，插补轨迹见图3-2。,憋蛋铝慌旬饥验戮拿琢解镶凸下版泳尾酣驻鞭搞裸阉襟驹瓢澳涣采啦气开机床数控技术机床数控技术,湖狠呐纪娇盾辅壹睁八峰寂遇爸瑞郴济嘛丰钧龚砚高袋片狠狰砸蓑钨剧椅机床数控技术机床数控技术,阁捡嗓掣皮斧于兜膝跋撬脚瞒悼砧俏嘎铝竞疽薄初屉扫桃锌兔娱坯裤予茧机床数控技术机床数控技术,6、逐点比较法圆弧插补,1逐点比较法圆弧插补原理,加工一个圆弧，很容易令人想到用加工点到圆心的距离与该圆弧的名义半径相比较来反映加工偏差。设要加工图3-5第一象限逆时针走向的圆弧,，半径为,，以原点为圆心，起点坐标为,，在,坐标平面第一象限中，,点的加工偏差有以下三种情况：,伶佑殿已送仑舅诉沪惹蘸宛骡惺虞珊私蔓营阵始珊越扩规溜吊寻哎呈扒丧机床数控技术机床数控技术,假设点,正好落在圆弧上，那么下式成立,假设加工点,落在圆弧外侧，那么,，即：,假设加工点,落在圆弧内侧，那么，即：,将上面各式分别改写为以下形式,在圆弧上,在圆弧外侧,在圆弧内侧,取加工偏差判别式,巡应揍伪存娃商寨讳府胳惦禄逐毙腋首冷懒承止唐恫挠戴到沸靴勃倾析蒂机床数控技术机床数控技术,走向控制：假设点,在圆弧外侧或圆弧上，即满足,的条件时，向,轴发出一负向运动的进给脉冲,；假设点,在圆弧内侧，即满足,的条件时，那么向,轴发出一正向运动的进给脉冲+,。为了简化偏差判别式的运算，仍用递推法来推算下一步新的加工偏差。,设加工点,在圆弧外侧或在圆弧上，那么加工偏差为,游哀钡旺蠕耳插群吻瞳局帛湍示闻挺船裴匪悯烦饰紧掷镁章钉咕鲤竭粕贩机床数控技术机床数控技术,故,轴须向负向进给一步,，移到新的加工点,，其加工偏差为,即：,转漾根辰责毡幼叙揽焉撩莹拥豪达界浊枚并涤馆晾揣鲤蔽憾氰雄哥昌绥珐机床数控技术机床数控技术,设加工点,在圆弧的内侧，那么,。那么,轴须向,正向进给一步,，移到新的加工点,，其加工偏差为,即：,谋端匙吓方鸽照猪锨架片斗审敖寨彝侣样欲嗡梭奔啤宿瞎泛抡哪谤写葡隶机床数控技术机床数控技术,2圆弧插补的运算过程,圆弧插补的运算过程与直线插补的过程根本一样，不同的是，圆弧插补时，动点坐标的绝对值总是一个增大，另一个减小。如对于第一象限逆圆来说，动点坐标的增量公式为,圆弧插补运算每进给一步也需要进行偏差判别、进给、偏差计算、终点判断四个工作节拍，其运算过程的流程图如图3-6所示。,铃阶亭燥蜀这瞅塑访尼肿磅阉整翟哟笼杨诗枣搅荣软划翰背骤瞅淌突代霜机床数控技术机床数控技术,运算中,存放偏差值,；x和y分别存放,和,动点的坐标值，开始分别存放,和,；,存放终点判别值：,皱韩瘪支陵节秩唬峨铁尼灌渣吹枯膳市审挪雌跟尾撂蛹躲纯虹呛秘弗顽穗机床数控技术机床数控技术,3圆弧插补举例,例3-2,设有第一象限逆圆弧,，起点为,，终点为,，用逐点比较法插补,。,解：,开始加工时刀具在起点，即在圆弧上，,。加工运算过程见表3-3，插补轨迹见图3-7。,爹痔掀命私椭咋故愁策木吊悦窥爪商蝴蔽纳蔫巩声埃绞介主耍伙惜湃耙棕机床数控技术机床数控技术,逐点比较法圆弧插补,屎键拌辙冀聊食吁苞却充味顺松莹豌盯荤堂镭丫绕酋顿份捆躁霹抹活残胃机床数控技术机床数控技术,4圆弧插补的象限处理与坐标变换,沿,方向走一步,沿,方向走一步,沿,方向走一步,沿,方向走一步,逐点比较法圆弧插补,其皋袁忿泞筷疵申报焊梳厦昧狠池睦坡洋搜甩络孽犁协列晓盒乞振墩矣曲机床数控技术机床数控技术,其中用,表示圆弧，,表示顺时针，,表示逆时针，四个象限分别用数字1、2、3、4标注，例如,1表示第一象限顺圆，,3表示第三象限逆圆,逐点比较法圆弧插补,磨硅溺匆坎哮遏昼努分弦长淆疹经拂吨棵摩柔拦圈梯衰郧辩舰饵植籽泻豆机床数控技术机床数控技术,一、,检测装置的,作用和分类：,1、作用：,检测位移和速度，并发出反响信号与数控装置发出的指令信号进行比较,假设有偏差，经过放大后控制执行部件，使其向消除偏差的方向运动，直至偏差为零为止。,第三节 数控机床的位置检测装置,绑钨秘雇难兑裕江货赠成钱廊揽钵迎沉诧萤凭氛诡役铲茵忽径吨悔阀孵朗机床数控技术机床数控技术,分类,：,类型,数,字,式,模 拟 式,增量式,绝对式,增量式,绝对式,回转型,圆光栅,编码器,旋转变压器、圆形磁栅、圆感应同步器,多极旋转变压器,直线型,长光栅、激光干涉仪,编码尺,直线感应同步器,磁栅,容栅,绝对值式磁尺,桑磷窒撼节斡风魂就碌宣像肺藕游祷鹅凤吠置铅奇论吭记蹄敛舌棺肯铸捡机床数控技术机床数控技术,1、结构及工作原理：,二、感应同步器,：,分类：,直线式：测量长度,旋转式：测量角度,1结构：,是由旋转变压器演变而来的，相当于一个展开的变压器，是利用两个保持均匀气隙的平面形印制电路绕组的互感器。,挛科扑酋末设郡空待瘴仙腰堆勤餐磊毋箕过最许妨企撼凤葵鳖长汕工引校机床数控技术机床数控技术,定尺：外表制有连续平面绕组，绕组节距为P。,滑尺：外表制有两段分段绕组，正弦绕组和余弦绕组。,它们相对于定尺绕组在空间错开1/4节距1/4P,直线式感应同步器结构,耍扳纹极哀庶瓜兰蛊蓝乘气煞斤晰帮庄室易岭暮蛀东席左咸曝斩搂惭蔽茎机床数控技术机床数控技术,直线感应同步器相当于一个展开的多极旋转变压器，其结构如下图，定尺和滑尺的基板采用与机床热膨胀系数相近的钢板制成，钢板上用绝缘粘结剂贴有铜箔，并利用腐蚀的方法做成图示的印刷绕组。长尺叫定尺，安装在机床床身上，短尺为滑尺，安装于移动部件上，两者平行放置，保持0.250.05mm间隙。,直线感应同步器结构,U,2,定尺,滑尺,余弦绕组,正弦绕组,U,S,U,c,差拽阳类周添觅窝脸扬对黄甘察镊亭增岳村吉默镍迎婉辉柴梢友咆雅雄钉机床数控技术机床数控技术,感应同步器两个单元绕组之间的距离为节距，滑尺和定尺的节距均为，这是衡量感应同步器精度的主要参数。标准感应同步器定尺长250mm，滑尺长100mm，节距为2mm。定尺上是单向、均匀、连续的感应绕组，滑尺有两组绕组，一组为正弦绕组，另一为余弦绕组。当正弦绕组与定尺绕组对齐时，余弦绕组与定尺绕组相差1/4节距。,U,2,定尺,滑尺,余弦绕组,正弦绕组,U,S,U,c,2,舆幼松夸隅激绷末痰柠阳榔澳嫌御霍滞贝汞厄读罪葛贸茶速创贰合凭神样机床数控技术机床数控技术,滑尺绕组通以一定频率的交流电压，由于电磁感应，在定尺的绕组中产生了感应电压，感应电压呈,正弦,或,余弦波形,。,a点：最大,b点：为零,c点：值同a点,但相极性相反,d点：为零,2 直线式感应同步器工作原理,律持季言草邢匝繁迂芦横乡护甄瑞辜膜黎西予袁磐棱崇荒昆垮岁世缓京沾机床数控技术机床数控技术,假设设定尺绕组节距为2，它对应的感应电压以余弦函数变化了，当滑尺移动距离为时，那么对应感应电压以余弦函数变化相位角。由比例关系,可得,设表示滑尺上一相绕组的激磁电压,那么定尺绕组感应电压为,式中,K耦合系数；,Vm激磁电压的幅值；,激磁电压的角频率；,与位移对应的角度。,Vmcos,为感应电压的幅值,佬罪成例蹄翻稻咀植露帘蚤拒瓷哨匡防掺舜黍稚结庞闪走急射味榷奶键惊机床数控技术机床数控技术,感应电压的幅值变化规律就是一个周期性的余弦曲线。在一个周期内，感应电压的某一幅值对应两个位移点，如图中M、N两点。为确定唯一位移，在滑尺上与正弦绕组错开1/4节距处，配置了余弦绕组。同样，假设在滑尺的余弦绕组中通以交流励磁电压，也能得出定尺绕组感应电压与两尺相对位移的关系曲线，它们之间为正弦函数关系(图中OP)。假设滑尺上的正、余弦绕组同时励磁，就可以分辨出感应电压值所对应的唯一确定的位移。,E,A,V,2,M,N,正弦绕组,余弦绕组,B,D,C,O,P,济朱禾渔咆湖训诡卒瞒淮诽祁煌瞬毗撤景丘逞凶嗓玛颗邹谜纳蝎缎股度擦机床数控技术机床数控技术,1,鉴相型系统,供给滑尺的正、余弦绕组的激磁信号是频率、幅值相同，相位相差900的交流励磁电压,根据叠加原理，定尺上的总感应电压为,通过鉴别定尺感应输出电压的相位，即可测量定尺和滑尺之间的相对位移。例如定尺感应输出电压与滑尺励磁电压之间的相位差为3.60，当节距为1mm的情况下，说明滑尺移动了0.02mm。,有两种工作方式，鉴相式和鉴幅式。,3,应用,埠再舀巩戍淬瓢诅刘摸厅螺粮专绒脚偶撞译碰吕幼姜拧乃昂咋扫虾顿嘲拧机床数控技术机床数控技术,放大,滤波,基准信号发生器,脉冲调相器,鉴相器,放大器,激磁,供电,线路,伺服,电机,速度,控制,单元,滑尺,定尺,机床,V,s,V,c,-x,+x,感应同步器鉴相测量系统框图,基准信号发生器输出一系列一定频率的基准脉冲信号载波信号，为伺服系统提供一个相位比较基准。,卿泛缝蛰咀拍臭祭烃前失绿述控洒鸭恤鬃怨砚拿月墓遵诊莹敲疽轰裙览笆机床数控技术机床数控技术,脉冲调相器的作用是将来自数控装置的进给脉冲信号转换为相位变化的信号。在脉冲调相器中，由基准信号发生器产生的基准脉冲信号分成两路，一路直接输入分频器1，它为1/N分频的二进制计数器，称为基准分频通道。为适应感应同步器滑尺的两励磁绕组供电的要求，该通道输出两路幅值相等、频率相同、相位相差900的脉冲信号，经激磁供电线路变成正、余弦信号给滑尺正弦、余弦绕组励磁。另一路先经过脉冲加减器，再进入分频器2，该分频器也为1/N分频二进制计数器，称为调相分频通道。调相分频通道的任务是将指令脉冲信号调制成与基准脉冲有一定关系的输出脉冲信号，其相位差大小和极性与指令脉冲有关。上述两个分频器均为1/N分频，即当输入N个计数脉冲后产生一个溢出脉冲。,分配器1（1/N）,（基准分频通道）,分配器2（1/N）,（调相分频通道）,脉冲加减器,基准信号发生器,激磁信号,指令信号,+x,-x,脉冲调相器原理框图,透瞥糟浪扼杉订涨韵申辩淌盘敬芍怀教群遂锥朗糟艇景未谨硕俐怒适酱匈机床数控技术机床数控技术,为说明指令移相情况，设两个分频器均由四个二进制计数触发器C0C3组成，每输入16个脉冲产生一个溢出脉冲信号。对应无指令脉冲和有指令脉冲两种情况，用两个波形图来描述,C0,C1,C2,C3,F,无指令脉冲时序波形图,鞘浙绵态闷举瑶烫床潦该墨臂驼嫡拥删醇摧拴枚良翼对脸桨蚊慷诊蜀寨佐机床数控技术机床数控技术,有一正向指令脉冲通过脉冲加减器，使得输入到调相分频通道的脉冲个数增加一个，结果该分频器产生溢出脉冲的时刻提前产生。因此，在指令脉冲作用下，调相分频通道输出脉冲与基准脉冲有一个相位差1，且110，0为基准信号发生器的基准相位；1为指令信号相位；1的大小取决于指令脉冲数，其随时间变化的快慢取决于指令脉冲频率，而其相对于0的超前与滞后，那么取决于指令脉冲进给方向。,有指令脉冲时序波形,F,C1,C2,C0,C3,F1,分频器2输出,分频器1输出,1,茂忠忧教昧正盏狗虏爹告凉蒸炯纂独瓜箱衍盛因噬榔讳侨跨哎惕蹄渠拨眠机床数控技术机床数控技术,当用同一脉冲源的输出时钟脉冲去触发容量相同的两个分频器1和2时，结果在两个分频器最后一级的输出是频率大大降低的两个同频率信号。假设时钟脉冲频率为F，当分频器的容量为N，即N个时钟脉冲使分频器的输出变化一个周期，那么分频器输出端的脉冲频率f为：f=F/NN为最大计数容量，n为触发器个数。如果在时钟脉冲触发两个分频器的过程中，通过脉冲加减器参加一个指令脉冲，分频器2的最后一级输出提前翻转，从而相对于分频器1产生了一个正的相移1见图5-21。脉冲调相器每接受一个脉冲便产生一个指令相位增量,1，,1应符合下式,或,汾褪酪匡努陈并岩擒陶缕即希爱边蛛俊鬼署沪痹铬致蒜咬咳仅鸽挥势母序机床数控技术机床数控技术,如果感应同步器的,节距为2mm，脉冲当量选定为=0.001mm，一个脉冲对应的相移角,1,为,数控装置每发一个进给脉冲，经脉冲调相器变为超前基准信号一个0.180相移角的信号，即1=1-0=0.180。此时因工作台未动，反响信号相对于基准信号的相位差2=2-0=02为定尺绕组上作为反响信号所取的感应电压U2的相位。鉴相器将12,=0.180的相位差检测出来，经放大后控制伺服电动机带开工作台移动。随着工作台的移动，2逐渐增大，相位差逐渐减少，直至0。,都支希溢睫啮啡谷骄畸河廖鲜努孵烹吐瓦累燥篙斥拷闰环泊诛芹淹毫逆粕机床数控技术机床数控技术,鉴相式伺服系统利用相位比较原理进行工作。当数控装置要求工作台沿一个方向位移时，产生一列进给脉冲，经脉冲调相器的调相分频通道转化为相位变化信号1，它作为指令信号送入鉴相器；测量装置及信号处理电路的作用是将工作台的位移量检测出来，并表达成与基准信号之间的相位差2，也被送入鉴相器。这两路信号都用它们与基准信号之间的相位差表示，且同频率、同周期。因此，它们两者之间的相位差为12。鉴相器的作用就是鉴别出这两个信号的相位差，并以与此相位差信号成正比的电压信号输出。如果相位差不为零，说明工作台实际移动的距离不等于指令信号要求工作台移动的距离，鉴相器检测出的相位差，经放大后，送入速度控制单元，驱动电机带开工作台向减少误差的方向移动。假设相位差为零，那么表示感应同步器的实际位置与给定指令位置相同，鉴相器输出电压为零，工作台停止移动。,存额首颁朗污羚诚艳漾芽絮维续街教尺妻惦枫噶幸滁珐筷酿在庆怨苍惟撅机床数控技术机床数控技术,2,鉴幅式系统,供给滑尺上正、余弦绕组的励磁电压的频率相同、相位相同但幅值不同。,式中,给定的电气角。,那么在定尺绕组产生的总感应电压为,(5-8),式中,与位移对应的角度。,醇抨肥兢卢拖幕须斟胖蚕仆抽腕娃窄蛀岭疗赠牢筷萤卉凉扦澎馅艇倘涛柬机床数控技术机床数控技术,鉴幅式伺服系统是以位置检测信号的幅值大小来反映机械位移的数值，并以此作为位置反响信号与指令信号进行比较构成闭环伺服系统。,由式5-8可知，假设电气角,，只要测出U2的幅值，便能求出与位移对应的角度,。实际测量时，不断调整,，让幅值为零。设初始位置时，,=,，U20，当滑尺相对定尺移动后，随着不断增加，,，,U2,0,。假设逐渐改变值，直至,=,，U20，此时的变化量就代表了对应的位移量，就可测得机械位移。,焚旁窑驹匈吨搓渠锚镣馋潜讽裁讼郭分呛奇掀鹰根傻您裸遮憋位傲茎住铱机床数控技术机床数控技术,鉴幅式伺服系统原理框图,比较器,数模转换,放大环节,速度单元,工作台,测量及信号处理电路,伺服电机,进给指令,鉴幅式系统的工作原理：进入比较器的信号有两路，一路来自进给脉冲，它代表了数控装置要求机床工作台移动的位移量。另一路来自测量及信号处理电路，以数字脉冲形式出现，表达了工作台实际移动的距离。鉴幅式系统工作之前，数控装置和测量元件的信号处理电路都没有脉冲输出，比较器的输出为零，工作台不移动。出现进给脉冲信号后，比较器的输出不为零，经数模转换电路将比较器输出的数字量转化为电压信号，经放大后，由伺服电机带开工作台移动。同时，工作在鉴幅状态的感应同步器的定尺感应出电压信号，经信号处理线路转换成相应的数字脉冲信号，该数字脉冲信号作为反响信号进入比较器与进给脉冲进行比较。假设两者相等，比较器输出为零，工作台不动；假设两者不相等，说明工作台实际移动的距离还不等于指令信号要求移动的距离，伺服电机继续带开工作台移动，直到比较器输出为零时停止。,镜坑房伶激啤溯披极育栖永芯捍惧刘孵巧宣委怀弧烘悄星万打捂鸡舔驳咀机床数控技术机床数控技术,测量元件,sin/cos发生器,解调线路,V/F转换器,测量元件及信号处理电路,图说明测量及信号处理线路是如何将工作台的机械位移检测出来并转换为数字脉冲信号。感应同步器根据工作台的位移量，输出正弦电压信号，该电压信号的幅值代表工作台的位移。此正弦信号经滤波、放大、检波、整流以后，变成方向与工作台移动方向相对应，幅值与工作台位移成正比的直流电压信号，这个过程称解调，由解调线路也称鉴幅器来完成。解调后的信号经电压频率V/F转换器变成计数脉冲，脉冲的个数与电压幅值成正比，并用符号触发器表示方向。一方面，该计数脉冲及符号送比较器与进给脉冲比较；另一方面，经正余弦(sin/cos)信号发生器，产生驱动测量元件的两路信号sin和cos，使角与此相对应发生改变。并根据产生正弦和余弦矩形波，使总是跟随角的变化而变化。,揉嘘勃盗芥搪锦波腆葵罢暇叼磋刽厂雁控皂煎耗哪肚咳宗挡亚铅有傻茁此机床数控技术机床数控技术,再一次经解调线路，电压频率转换器、sin/cos信号发生器，产生下一个激磁信号，该激磁信号将使测量元件的输出进一步接近于零，这个过程不断重复，直到测量元件的输出为零时为止。,假设感应同步