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数控机床的数控系统
日期：2010年09月01 来源：沈阳第一机床厂 关键字：数控机床
1.2.1数控系统的插补原理
在轮廓加丁中，数控机床刀具的轨迹必须严格准确地按零件轮廓曲线运动。插补运算的作用是在已知的加工轨迹曲线的起点和终点间进行“数据点的密化”。插补是在每个插补周期内，根据c\ic(c,。mp。t。．N。mercal c。ntr。l，计算机数字控制)指令、进给速度计算出一个微小直线段的数据，刀具沿着微小直线段运动，经过若干个插补周期后，刀具从起点运动到终点，完成这段轮廓的
如图l 8所示，j工曲线AB段，A为起点，B为终点。在每个插补周期内，计算出一个微小直线殷的各坐标分量(△X、△Y)，经若干个插补周期，可“计算出从起点A到终点B间各个微小直线段的坐标分量(△X,、Ly,)、(△xz、△K)、…、(△x。、△y。)。各坐标分量的计算可采用逐点比较插补法、数 字积分插补法、时间分割插补法和样条插补计算法等。
被加I零件的外形轮廓是由直线、圆弧和其他曲线等几何元素构成，其中直线和圆弧是基本的几何元素，其他的曲线可用微小直线或~al弧逼近形成。数控机床的数控系统都具有同1 8数控系统的捕朴原理 i宣线和圆弧插补功能。在高级型数控机床的数控系统扩展功能或宏程序中还配有抛物线、渐开线、r椭凰l等插补计算功能。
在数控机床的CNC中，插补则是由软件全部或部分实现其插补功能。由于用软件实现插补运算，比硬件插补器运算速度慢，在cNc系统中插补功能常分为粗插补和精插补两步完成。粗插补用软件实现，把一个程序段分割为若干微小直线段，精插补在伺服驱动模块中，把各微小直线段再进行密化处理，使加丁轨迹在允许的误差范围之内。所以插朴功能直接影响系统控制精度和速度，是数控机床的重要技术指标。
1.2.2数控机床的伺服系统
数控机床的伺服系统是数控机床的数控系统与机床本体的联系环节a它是以机体运动部件的位置（或角度）和速度（或转速）为控制量鲜系统，包括主动伺服驱动系统和进给伺服驱动系统两部分。根据数控系统(C\iC)发出的动作指令，伺服系统准确、快速地完成各坐标轴的进给运动，与主轴驱动相配合，实现对丁件的高精度加T。因此，伺服驱动系统是数控机床的一个重要的组成部分，其性能的优劣直接影响零件的加丁质量和生产效率。 不同类型的数控机床对伺服系统的要求也不尽相同。同一数控机床的主轴驱动与进给驱动对伺服系统的要求也有很大差别。归根到底，数控机床对伺服控制的要求，与任何系统对伺服控制的要求一样，包括精度、快速性与稳定性3个方面。
数控机床的精度，除了受到机械传动系统精度的影响之外，主要取决于伺服系统的调速范围的大小和伺服系统最小分辨率精度。高精度的数控机床为了保证尺寸精度和表面粗糙度的水平，有时要求进给速度低于。．5m／min。但是为了提高生产率，叉要求其快速移动的速度达到12～24m／min，甚至超过32m／min。因此，调速范围可高达数万倍。
数控机床的进给系统实际上是一个位置随动系统。所以同位置随动系统一样，当指令位移以某一速度变化时，实际位移必须比指令位移滞后，这就是所谓的跟随误差。当数控机床的各坐标轴以不同的速度和不同的方向同时位移时，跟随误差就会造成加工尺寸和形状的误差。切削进给的速度越快跟随误差对精度的影响就越大。提高伺服系统响应的快速性是减小跟随误差、提高进给速度的根本措施。但伺服系统的响应速度并不可以无限制提高，并且任何提高都要以成本的上升为代价。所以对伺服系统的响应速度的要求要求限制在一个合理的范围之内。一般情况下•数控机床的进给响应时间应该在200ms以内。
稳定性是对伺服系统的最基本的要求，稳定性是指系统在给定输入或外界干扰作用下，能在短暂的调节过程后，达到新的或者恢复到原来的平衡状态。对伺服系统要求有较强的台速度的均匀、平稳。稳定性直接影响数控加工的精度和表面粗糙度。
目前在小型的经济型数控机床上还使用步进电机，中高档数控机床大多采用直流伺服电机和交流电机。随着数控技术的发展，微处理器已开始应用于伺服系统中。高精度数控机床已经采用交流数字伺服系统，伺服电机的位置、速度等都已实现了数字化，并采用了新的控制理论，实现了不受机械负荷变动影响的高速响应伺服系统。而液压伺服系统由于发热大、效率低、不易维修等缺点，现已基本不采用。
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