l 數(shù)控機(jī)床工作原理

    按照零件加工的技術(shù)要求和工藝要求，編寫(xiě)零件的加工序，然后將加工程序輸入到數(shù)控裝置，通過(guò)數(shù)控裝置控制機(jī)床的主軸運(yùn)動(dòng)、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)、更換刀具，以及工件的夾緊與松開(kāi)，冷卻、潤(rùn)滑泵的開(kāi)與關(guān)，使刀具、工件和其它輔助裝置嚴(yán)格按照加工程序規(guī)定的順序、軌跡和參數(shù)進(jìn)行工作，從而加工出符合圖紙要求的零件。

l 數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)

數(shù)控機(jī)床主要由控制介質(zhì)、數(shù)控裝置、伺服系統(tǒng)和機(jī)床本體四個(gè)部分組成 ：

◆ 控制介質(zhì)  控制介質(zhì)以指令的形式記載各種加工信息，如零件加工的工藝過(guò)程、工藝參數(shù)和刀具運(yùn)動(dòng)等，將這些信息輸入到數(shù)控裝置，控制數(shù)控機(jī)床對(duì)零件切削加工。

◆ 數(shù)控裝置  數(shù)控裝置是數(shù)控機(jī)床的核心，其功能是接受輸入的加工信息，經(jīng)過(guò)數(shù)控裝置的系統(tǒng)軟件和邏輯電路進(jìn)行譯碼、運(yùn)算和邏輯處理，向伺服系統(tǒng)發(fā)出相應(yīng)的脈沖，并通過(guò)伺服系統(tǒng)控制機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件按加工程序指令運(yùn)動(dòng)。

◆ 伺服系統(tǒng)  伺服系統(tǒng)由伺服電機(jī)和伺服驅(qū)動(dòng)裝置組成，通常所說(shuō)數(shù)控系統(tǒng)是指數(shù)控裝置與伺服系統(tǒng)的集成，因此說(shuō)伺服系統(tǒng)是數(shù)控系統(tǒng)的執(zhí)行系統(tǒng)。數(shù)控裝置發(fā)出的速度和位移指令控制執(zhí)行部件按進(jìn)給速度和進(jìn)給方向位移。每個(gè)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行部件都配備一套伺服系統(tǒng)，有的伺服系統(tǒng)還有位置測(cè)量裝置，直接或間接測(cè)量執(zhí)行部件的實(shí)際位移量，并反饋給數(shù)控裝置，對(duì)加工的誤差進(jìn)行補(bǔ)償。

◆ 機(jī)床本體  數(shù)控機(jī)床的本體與普通機(jī)床基本類(lèi)似，不同之處是數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、剛性好，傳動(dòng)系統(tǒng)采用滾珠絲杠代替普通機(jī)床的絲杠和齒條傳動(dòng)，主軸變速系統(tǒng)簡(jiǎn)化了齒輪箱，普遍采用變頻調(diào)速和伺服控制。

◆ 下圖為控制流程模塊示意圖 

l 以GSK928TE電腦為例詳細(xì)介紹進(jìn)給軸的位置控制原理

        數(shù)控機(jī)床是數(shù)字控制機(jī)床的簡(jiǎn)稱(chēng)，是一種裝有程序控制系統(tǒng)的自動(dòng)化機(jī)床。該控制系統(tǒng)能夠邏輯地處理具有控制編碼或其他符號(hào)指令規(guī)定的程序，并將其譯碼，用代碼化的數(shù)字表示，通過(guò)信息載體輸入數(shù)控裝置。經(jīng)運(yùn)算處理由數(shù)控裝置發(fā)出各種控制信號(hào)，控制機(jī)床的動(dòng)作，按圖紙要求的形狀和尺寸，自動(dòng)地將零件加工出來(lái)。數(shù)控機(jī)床較好地解決了復(fù)雜、精密、小批量、多品種的零件加工問(wèn)題，是一種柔性的、高效能的自動(dòng)化機(jī)電一體的加工設(shè)備。

        伺服系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床的重要組成部分，用于實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給伺服控制和主軸伺服控制。伺服系統(tǒng)的作用是把接受來(lái)自數(shù)控裝置的指令信息，經(jīng)功率放大、整形處理后，轉(zhuǎn)換成機(jī)床執(zhí)行部件的直線位移或角位移運(yùn)動(dòng)。由于伺服系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床的最后環(huán)節(jié)，其性能將直接影響數(shù)控機(jī)床的精度和速度等技術(shù)指標(biāo)，因此，對(duì)數(shù)控機(jī)床的伺服驅(qū)動(dòng)裝置要求具有良好的快速反應(yīng)性能，準(zhǔn)確而靈敏地蹤數(shù)控裝置發(fā)出的數(shù)字指令信號(hào)，并能忠實(shí)地執(zhí)行來(lái)自數(shù)控裝置的指令，提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)跟隨特性和靜態(tài)跟蹤精度。伺服系統(tǒng)包括驅(qū)動(dòng)裝置和執(zhí)行機(jī)構(gòu)兩大部分。驅(qū)動(dòng)裝置由主軸驅(qū)動(dòng)單元、進(jìn)給驅(qū)動(dòng)單元和主軸伺服電動(dòng)機(jī)、進(jìn)給伺服電動(dòng)機(jī)組成。交流伺服系統(tǒng)是目前主流的驅(qū)動(dòng)裝置。測(cè)量元件將數(shù)控機(jī)床各坐標(biāo)軸的實(shí)際位移值檢測(cè)出來(lái)并經(jīng)反饋系統(tǒng)輸入到機(jī)床的數(shù)控裝置中，數(shù)控裝置對(duì)反饋回來(lái)的實(shí)際位移值與指令值進(jìn)行比較，并向伺服系統(tǒng)輸出達(dá)到設(shè)定值所需的位移量指令，從而形成實(shí)際的位置閉環(huán)控制環(huán)路。

富凌FS100伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用

     FS100系列是結(jié)合市場(chǎng)需求設(shè)計(jì)生產(chǎn)的交流同步伺服驅(qū)動(dòng)器，采用先進(jìn)的控制算法，實(shí)現(xiàn)速度控制、位置控制的全數(shù)字化控制。采用智能模塊IPM和DSP與ARM數(shù)字控制技術(shù)等當(dāng)今最新穎的設(shè)計(jì)，操作簡(jiǎn)單、可靠性、體積小巧、易于安裝。成就客戶(hù)，服務(wù)市場(chǎng)，F(xiàn)S100擁有成熟的伺服控制技術(shù)和最高的性?xún)r(jià)比。

l 技術(shù)特點(diǎn)：

◆ 調(diào)速范圍：穩(wěn)速運(yùn)行最高可達(dá)±5000rpm，最低速±0.1rpm

◆ 過(guò)載能力強(qiáng)：轉(zhuǎn)矩可達(dá)3倍額定負(fù)載

◆ 高動(dòng)態(tài)響應(yīng)：速度環(huán)帶寬可達(dá)300Hz，突加負(fù)載轉(zhuǎn)速變化小

◆  IO接口：各種I/O接口采用高速光耦隔離，功能可按需要編程（輸入接口可實(shí)現(xiàn)伺服使能、報(bào)警清除、轉(zhuǎn)矩限制和緊急停止功能；輸出接口可實(shí)現(xiàn)報(bào)警、定位完成和速度到達(dá)等指示功能，使操作流程更規(guī)范化）。輸入接口可由開(kāi)關(guān)、繼電器和集電極開(kāi)路三極管控制；輸出采用達(dá)林頓光耦，可與繼電器和光耦連接，接口使用更加方便

◆  模擬量指令輸入：速度轉(zhuǎn)矩共用一個(gè)模擬量端子，可差分或單端輸入，范圍-10V～+10V

◆ 位置控制指令輸入：高速光耦可單端和差分輸入的PULS/SIGN信號(hào)、 CCW/CW/AB正交脈沖方式

◆ 電子齒輪比和指令脈沖平滑濾波，使系統(tǒng)在加減速過(guò)程中平穩(wěn)運(yùn)行

◆ 共振抑制：通過(guò)調(diào)整內(nèi)部參數(shù)可達(dá)到抑制共振效果

◆ 編碼器信號(hào)差分輸出，可方便與上位控制主機(jī)連接

◆ 保護(hù)功能：驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)有過(guò)壓、欠壓、過(guò)流、過(guò)載、超速和編碼器異常等多種錯(cuò)誤檢測(cè)功能并根據(jù)錯(cuò)誤現(xiàn)象顯示對(duì)應(yīng)錯(cuò)誤代碼，真正起到對(duì)硬件和設(shè)備的保護(hù)作用

◆ 電磁制動(dòng)功能：提供對(duì)伺服馬達(dá)的制動(dòng)功能，用于提供鎖住與電機(jī)相連的垂直或傾斜工作臺(tái)，防止伺服因停止使能或失電而導(dǎo)致工作臺(tái)跌落

◆ 增益調(diào)整可調(diào)整電流環(huán)、速度環(huán)和位置環(huán)等三個(gè)控制回路

       下圖為FS100系列交流同步伺服系統(tǒng)在與GSK928TE為核心的數(shù)控機(jī)床應(yīng)用接線圖：

l 單條軸試運(yùn)行調(diào)試：