机械装备制造技术--2 机床设计(控制系统设计2-6).pptVIP

金属切削机床设计（13） 机械制造装备设计 Mechanical Manufacture Equipment Design * 2.9 机床控制系统设计 概述 机床的时间控制 机床的程序控制 机床的数字控制 误差自动补偿系统 自适应控制系统 * 2.9.1 概述 1．机床控制系统的功能 ①在自动化机床上能够自动进行工件的装卸； ②自动进行工件的定位、夹紧和松开； ③控制切削液、排屑等辅助装置的工作； ④实现刀具的自动安装、调整、夹紧和更换； ⑤控制主运动和各进给运动的速度和方向； ⑥实现刀架或工作台的路径控制； ⑦对被加工零件的尺寸进行在线或离线测量，进行误差自动补 偿，从而保证加工精度。 * 2．机床控制系统应满足的要求 ①节省辅助时间； ②缩短加工时间； ③提高劳动生产率； ④提高机床的使用率； ⑤改善加工质量。 * 3．机床控制系统的分类 〓按自动化程度分类 手动、机动、半自动和自动控制系统（发令、执行和转换 器官）。 〓按控制系统有否反馈分类 开环、半闭环和闭环控制系统。 〓按控制方式和内容进行分类 时间控制、程序控制、数字控制、误差补偿控制和自适应 控制。 * 2.9.2 机床的时间控制 按时间顺序发出控制各工作部件动作的指令，属于开环控制。通常采用凸轮机构。按机床辅助运动控制方式的不同，有三种形式： 1．不变速的单一分配轴控制系统 成形运动和辅助运动由同一根分配轴上的凸轮控制。 图2-51a * 分配轴以设定的转速旋转，旋转一圈完成一个工件的加工，在整个加工周期中分配轴的转速是恒定的。 优点：结构简单。 缺点：在加工周期内成形运动和辅助运动所占时间的比例是一定的，当工件的加工时间较长时，辅助运动时间也将按比例增加，降低了机床的生产效率。 〓适用于加工周期较短的小型自动机床上，如单轴横切或纵切 　自动车床等。 * 2．变速的单一分配轴控制系统 在机床工作行程时根据工件加工的切削用量，用交换齿轮调整分配轴的转速，辅助行程时则以恒定、较高的转速旋转。分配轴的变速由离合器M实现。 图2－51b * 特点：克服了不变速的单一分配轴控制系统的缺点，不管机床的加工周期长短如何，辅助运动时间总是保持不变，提高了机床的生产效率，但结构复杂一些。 〓适用于辅助控制内容比较简单、辅助时间在整个加工循环周 　期内占较小比例的自动机床上，如多轴自动车床。 * 3．分配轴和辅轴轮流控制的系统 图2-51C 　有一根分配轴Ⅱ和一根辅轴Ⅲ，分配轴用于机床所有成形 　运动和部分辅助运动，辅轴是由分配轴上的拨轮2触发单转离 　合器M而旋转一圈，用辅轴上的凸轮控制其它的辅助运动，如 　送料、夹料、转位等。 〓适用于一个加工循环时间内需要重复进行多次同样辅助控 　制的自动机床上。如单轴转塔自动车床上的转塔，一个加工循 　环内需要转位六次。 * 图2-51C * 2.9.3 机床的程序控制 按照预定的程序来控制各执行机构使之自动进行工作循环 的系统，包括 固定程序控制系统 插销板可变程序控制系统 可编程序控制系统。 1、固定程序控制系统： 控制程序是固定不变，用于专用机床的程序控制。 其控制装置可以采用凸轮机构、挡铁／行程开关，也可以根 据机床程序控制讯号之间的逻辑关系，用各种逻辑元件组成 固定的程序控制线路。 * 2、插销板可变程序控制系统 工作原理图如图2-52所示。系统中有一程序步进器，由棘轮1、棘爪2、电刷3和一排电触头A组成：工作原理 * 插销板程序控制系统结构简单、工作可靠、制造成本低以及易于掌握，但它只适用于工作循环内程序不太复杂、需控制的执行器官又不太多的场合，否则会使硬件线路复杂，可靠性降低，控制装置体积也较大。 特点　 * 3、可编程序控制系统 可编程序控制器（Programable Logistic Controller，PLC）实际上是一台可进行数字逻辑运算的电子计算机——采用面向控制过程和实际问题的工程化语言编写并存储控制程序，运行时逐行调出进行逻辑运算，得到工作顺序、计时、计数和运算等指令，并通过数字式或模拟式输入输出装置控制各种类型的机械或生产过程。 PLC在机床行业的主要应用： l）替代传统的继电器控制系统，以提高系统的可靠性。 2）自动化程度较高机床的工作程序和逻辑控制等。 ——新一代的工业自动化控制装置 * 2.9.4 机床的数字控制 　　 　　数字控制系统简称数控系统， 　　是数控机床、加工中心采用的一种控制系统。 * 2.9.5 误差自动补偿系统 机床加工产生的误差来自多方面的原因，如由于主轴的旋转误差、刀架和工作台导轨的制造装配误差或因磨损引起的运动误差、由于齿轮和丝杠等传动系的传动误差和反向间隙误差、以及工艺系统的受力、受