機床數控系統的配置和功能(néng)選擇

    數控系統的配置和功能(néng)選擇系統是數控機床的重要組成部分(fēn)，配置什麽樣的數控系統及選擇哪些數控功能(néng)，都是機床生産廠家和zui終用(yòng)戶所關注的問題。
    數控系統的配置伺服控制單元的選擇數控系統的位置控制方式
    開環控制系統：采用(yòng)步進電(diàn)機作(zuò)為(wèi)驅動部件，沒有位置和速度反饋器件，所以控制簡單，價格低廉，但它們的負載能(néng)力小(xiǎo)，位置控制精(jīng)度較差，進給速度較低，主要用(yòng)于經濟型數控裝(zhuāng)置；
    半閉環和閉環位置控制系統：采用(yòng)直流或交流伺服電(diàn)機作(zuò)為(wèi)驅動部件，可(kě)以采用(yòng)内裝(zhuāng)於電(diàn)機内的脈沖編碼器，旋轉變壓器作(zuò)為(wèi)位置/速度檢測器件來構成半閉環位置控制系統，也可(kě)以采用(yòng)直接安(ān)裝(zhuāng)在工作(zuò)臺的光栅或感應同步器作(zuò)為(wèi)位置檢測器件，來構成高精(jīng)度的全閉環位置控制系統。
    由于螺距誤差的存在，使得從半閉環系統位置檢測器反饋的絲杠旋轉角度變化量，還不能(néng)地反映進給軸的直線(xiàn)運動位置。但是，經過數控系統對螺距誤差的補償後，它們也能(néng)達到相當高的位置控制精(jīng)度。與全閉環系統相比，它們的價格較低，安(ān)裝(zhuāng)在電(diàn)機内部的位置反饋器件的密封性好，工作(zuò)更加穩定可(kě)靠，幾乎無需維修，所以廣泛地應用(yòng)于各種類型的數控機床。
    直流伺服電(diàn)機的控制比較簡單，價格也較低，其主要缺點是電(diàn)機内部具有機械換向裝(zhuāng)置，碳刷容易磨損，維修工作(zuò)量大。運行時易起火花(huā)，使電(diàn)機的轉速和功率的提高較為(wèi)困難。
    交流伺服電(diàn)機是無刷結構，幾乎不需維修，體(tǐ)積相對較小(xiǎo)，有利于轉速和功率的提高，目前已在很(hěn)大範圍内取代了直流伺服電(diàn)機。
    伺服控制單元的種類
    分(fēn)離型伺服控制單元，其特點是數控系統和伺服控制單元相對獨立，也就是說，它們可(kě)以與多(duō)種數控系統配用(yòng)，NC系統給出的指令是與軸運動速度相關的DC電(diàn)壓(例如0-10V)，而從機床返回的是與NC系統匹配的軸運動位置檢測信号(例如編碼器?感應同步器等輸出信号)。伺服數據的設定和調整都在伺服控制單元側進行(用(yòng)電(diàn)位器調節或通過數字方式輸入)。
    串行數據傳輸型伺服控制單元，其特點是NC系統與伺服控制單元之間的數據傳送是雙向。與軸運動相關的指令數據、伺服數據和報警信号是通過相應的時鍾信号線(xiàn)、選通信号号、發送數據線(xiàn)、接收數據線(xiàn)、報警信号線(xiàn)傳送。從位置編碼器返回NC裝(zhuāng)置的有運動軸的實際位置和狀态等信息。
    網絡數據傳輸型伺服控制單元，其特點是軸控制單元密集安(ān)裝(zhuāng)在一起，由一個公用(yòng)的DC電(diàn)源單元供電(diàn)。NC裝(zhuāng)置通過FCP闆上的網絡數據處理(lǐ)模塊的連接點SR、ST與各個軸控制單元(子站)的網絡數據處理(lǐ)模塊的SR、ST點串聯，組成伺服控制環。各個軸的位置編碼器與軸控制單元之間是通過二根高速通信線(xiàn)連接，反饋的信息有運動軸位置和相關的狀态信息。
    串行數據傳輸型和網絡數據傳輸型伺服控制單元的伺服參數在NC裝(zhuāng)置中用(yòng)數字設定，開機初始化時裝(zhuāng)入伺服控制單元，修改和調整都十分(fēn)方便。
    網絡數據傳輸型伺服控制單元(例如大隈OSP-U10/U100系統)在相應的控制軟件配合下，具有實時的調整能(néng)力，例如在Hi-G型定位加減速功能(néng)中，可(kě)以根據電(diàn)機的速度和扭矩特性求出相應的函數，再以其函數控制高速定位時的加減速度，從而抑制高速定位時可(kě)能(néng)引起的振動。定位速度的提高可(kě)以縮短非切削時間，提高加工效率。又如在Hi-Cut型進給速度控制功能(néng)中，系統可(kě)以在讀入零件加工程序後，自動識别數控指令要求加工的零件形狀(圓弧、棱邊等)，自動調節加工速度，使之zui佳化，進而實現高速高精(jīng)度加工。
    采用(yòng)高速微處理(lǐ)器和專用(yòng)數字信号處理(lǐ)機(DSP)的全數字化交流伺服系統出現後，硬件伺服控制變為(wèi)軟件伺服控制，一些現代控制理(lǐ)論的先進算法得到實現，進而大大地提高了伺服系統的控制性能(néng)。
    伺服控制單元是數控系統中與機械直接相關聯的部件，它們的性能(néng)與機床的切削速度和位置精(jīng)度關系很(hěn)大，其價格也占數控系統的很(hěn)大部分(fēn)。相對來說，伺服部件的故障率也較高，約占電(diàn)氣故障的70%以上，所以選配伺服控制單元十分(fēn)重要。
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