数控技术数控机床的驱动与控制系统.ppt

数控技术 数控技术 1 概述 一、CNC主要功能及组成 主要功能： 位置控制：刀具与工件的相对位置及轨迹控制（即程序编制中的G代码功能）。 功能控制：主要是开关量控制信号处理（即程序编制中的M代码功能） 。 信号处理：系统运行状态信号的分析处理（信号检测和处理）。 系统组成：输入输出设备、CNC装置、伺服驱动及位置检 测装置、辅助机能驱动电路、数控系统软件。 1 概述 2 位移、速度、位置传感器 一、检测元件的作用与分类 作用： 检测工作台或丝杠的直线位移（角位移）和线速度（角速度）并形成反馈控制 主要技术指标： 可靠性、抗干扰性、分辨率、响应速度等 分辨率： 位移检测系统能够测量的最小位移量 分辨率选择： 测量系统的分辨率应比加工精度高一个数量级 检测系统的选择： 大型机床：速度响应要高 中小型和高精度机床：以满足精度要求为主 2 位移、速度、位置传感器 二、旋转变压器 旋转变压器的结构和工作原理 结构：由定子和转子组成的旋转式小型交流电机，如图 2 位移、速度、位置传感器 工作原理： 根据互感原理工作，平行时互感最大，副边感应电动势最大；垂直时互感为零，副边感应电动势最小，如图。 2 位移、速度、位置传感器 旋转变压器的工作方式 鉴相方式 鉴幅方式 2 位移、速度、位置传感器 2 位移、速度、位置传感器 三、感应同步器 感应同步器结构：相当于展开的多级旋转变压器，见图6。 2 位移、速度、位置传感器 2. 感应同步器工作原理 相当于旋转变压器的原理如图 2 位移、速度、位置传感器 2 位移、速度、位置传感器 2 位移、速度、位置传感器 2 位移、速度、位置传感器 3. 感应同步器的特点 安装： 定尺与滑尺之间的间隙应控制在0.25±0.05mm范围内，间隙变化控制范围0.01mm。 特点： 精度高 测量范围大 环境适应性强 维护简单、寿命长 2 位移、速度、位置传感器 光栅是将机械位移或模拟量转变为数字脉冲，反馈给CNC装置，实现闭环位置控制的检测装置，是等节距的透光和不透光的刻线均匀相间排列构成的光学元件。 光栅线位移传感器 注塑光学光栅 光栅 精度高,可达1μm,工作原理利用光的透射和衍射现象,可测直线或转角。非接触测量，抗干扰能力强，但对环境要求高。 一、光栅的构造 1. 光栅尺的构造和种类 标尺光栅 固定在机床活动部件上 指示光栅 安装在读数头内 光栅 2 位移、速度、位置传感器 四、光栅测量装置 光栅的工作原理 组成：长光栅（标尺光栅）、短光栅（指示光栅）、狭缝、 光学镜和光电管，见图10。 2 位移、速度、位置传感器 2 位移、速度、位置传感器 莫尔条纹具有以下特征： （1）莫尔条纹的正（余）弦变化规律 （2）莫尔条纹平均误差的作用 莫尔条纹由光栅的大量刻线共同形成，对线纹的刻划误差有平均抵消作用，能在很大程度上消除误差的影响。 （3）莫尔条纹的光学放大作用 若ω=0.01mm，θ=0.01rad， W=1mm，莫尔条纹就放大了100倍。 （4）莫尔条纹的移动与光栅移动成比例： 在两光栅沿刻线的垂直方向作相对移动时，莫尔条纹在刻线方向移动。两光栅相对移动一个栅距W，莫尔条纹也同步移动一个间距。固定点上的光强则变化一周。而且在光栅反向移动时，莫尔条纹移动方向也随之反向。 2 位移、速度、位置传感器 光栅测量装置 分光读数头 垂直入射读数头 反射读数头 光栅检测装置电路 四倍频细分 方向辨别 光电脉冲编码器 2 位移、速度、位置传感器 五、脉冲编码器 功能：角位移测量 特点：非接触式检测、驱动力小、检测速度快 分类：增量式编码器和绝对式编码器两种 增量式编码器 组成：光源、光电盘、光电接收元件 工作原理： 信号处理：信号接收、放大、整形及反馈 方向辨别：DA、DB空间相差90o 基准脉冲：由DC产生 缺点：停电或停机后，无法找到原始位置 2 位移、速度、位置传感器 增量式编码器 2 位移、速度、位置传感器 2 位移、速度、位置传感器 六、速度传感器（自学） 测速发电机 特点： 输出电压与转速严格的成线性关系 输出电势与转速比的斜率大 脉冲编码器的使用 编码器+定时器 七、位置传感器（自学） 特点： 不同于位移