机床自动控制.docxVIP

第一章绪论一、电气自动控制之在机床中的地位现代机床由工作机构，传动机构，原动机和自动控制系统四个部分组成。所谓自动控制是指在没有人直接参与的（或经由少数人参与）的情况下，利用自动控制系统是被控制及对象（生产过程）自动地按预定的规律去工作。如机床按照规定的程序自动的启动或停车；利用微型计算机控制数控车床，按照看计算机发出的程序指令，自动按预定的轨迹加工；利用可编程控制器，按照预先编制的程序，是机床实现各种自动循环控制，所以这些都是电气自动控制的应用。实现自动控制的搜短有多种多样，可以用电器的方法来实现自动控制。也可以用机械的、液压的、启动的等方法来实现自动控制，由于现代化的金属切削机床均用交，直流电机作动力源，因而电气自动控制是现代机床的主要控制手段。即使采用其他控制方法，也离不开电气控制的配合，本书是以机床作为典型对象来研究电气自动控制技术的基本原理，方法和应用，这些基本控制方法自然也适用于其他机器设备及生产过程。机床经过一百多年的发展，结构不断改进，性能不断提高，在很大程度上取决于电器的拖动与电气控制系统的更新。电气拖动在速度调节方面具有无可比拟的优越性和发展前途，采用直流或交流无级调速电动机驱动机床，是结构复杂的变速箱变得十分简单，简化了机床结构。提高了效率和刚度，也提高了精度，今年研究成功的电机—主轴部件，将交流电机转子安装在主轴上，使其振动和噪音均减小，他完全代替了主轴变速齿轮箱，对机床传动与结构将产生变革性的影响。生产技术和生产力的高速发展，要求及其需要更高的精度，更高的效率，更多的品种，更高的自动化程序及可靠性。科学技术特别是微电子技术的高度发展为电气控制的进步创造了良好的条件，现代机床在电气控制方面综合应用了许多先进科技技术成果，如计算机技术、电子技术、传感技术、伺服驱动技术。特别是廉价可靠的在机床行业的广泛应用，是机床的自动化程序，加工效率，加工精度，可靠性不断提高，同时以扩大工艺范围，缩短新产品的试制周期，加速产品的更新换代，降低劳动成本和减轻劳动强度起到重要作用，近年来出现的各种机电一体化产品，数控机床，机器人，柔性制造单元及系统等军事电气控制自动化的说硕果。可见电气自动控制对现代机床的发展起到重要作用，机械制造专业的学生以及从事机械设计和制造的工程技术人员都必须掌握机床电气自动控制的理论和方法。二、机床电气自动控制的发展情况电气拖动的发展电气控制和电气拖动有着密切的关系。20世纪初，由于电动机的出现，使得机床的拖动发生了变革，用电动机代替蒸汽机，机床的电器拖动随电动机的发展而发展。（1）单电机的拖动一台电机拖动一台机床，较之乘组拖动简化了传动机构，缩短了传动路线，提高了传动效率，至今中小型通用机床人采用单电机拖动的。（2）多电机拖动由于生产的发展，机床的运动增多，要求提高，创先了多台电机拖动一套机床的拖动方式。采用了多台电机拖动以后，不但简化了机械结构，提高了传动效率，而且易于实现个运动部件的自动化。多电机拖动是待机床最基本的拖动方式。（3）交，直流无级调速电气无级调速具有可灵活选择最佳切削速度和极大简化机械传动的优点。由于直流电动机具有良好的启动，制动和调速性能，可以很方便的在宽范围内实行平滑预计调速，所以在20世纪30年代以后直流调速系统在重型和紧密机床上得到广泛的应用。20世纪60年代以后，由于大功率晶闸管的问世，大功率率整流技术和大功率晶体管的发展，晶闸管电动机无极调速系统取代了直流电动机—直流电动机，电磁放大机等直流调速系统，采用脉宽调速的直流调速系统也获得广泛的应用，20世纪80年代以后，由于半导体技术的发展，使得较快、流电动机调速系统有突破性的发展。交流调速有许多优点，单机容量和转速可大大高于直流电机，交流电机无电刷和换向器，易于维护，可靠性高，能用于带有腐蚀性、易爆性、含蛏气体等特殊环境中。与直流电机相比，交流电机还具有体积小、重量轻、制造简单、坚固耐用的优点。交流调速已突破关键性技术，从实用阶段进入扩大应用、系列化的新阶段。以鼠笼式交流伺服电器为对象的矢量控制技术，是近年来新型的控制技术，它能使直流调速具有优越调速性能。交流变频调速器、矢量控制伺服单元及交流伺服电机已日益广泛的应用于工业中。交流调速的发展必将对机床行业产生深远影响，必须引起充分重视。2.电气控制系统的发展电气拖动的控制方式亦经历了一个从低级到高级的发展过程。最初采用手动控制。最早的自动控制在20世纪20—30年代出现的继电接触器控制，它可以实现对控制对象的起动、停车、调速、自动循环以及保护等控制。它所使用的控制器件结构简单，廉价，控制方式直观，易掌握，工作可靠，易维护，因此在机床控制上得到长期，广泛的应用。它的缺点是体积大，功耗大，控制速度慢，改变控制程序困难，由于是有触点控制，在空中复杂是可靠性降低。为了解决复杂和程序