l 數(shù)控機(jī)床工作原理

    按照零件加工的技術(shù)要求和工藝要求，編寫零件的加工序，然后將加工程序輸入到數(shù)控裝置，通過數(shù)控裝置控制機(jī)床的主軸運動、進(jìn)給運動、更換刀具，以及工件的夾緊與松開，冷卻、潤滑泵的開與關(guān)，使刀具、工件和其它輔助裝置嚴(yán)格按照加工程序規(guī)定的順序、軌跡和參數(shù)進(jìn)行工作，從而加工出符合圖紙要求的零件。

l 數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)

數(shù)控機(jī)床主要由控制介質(zhì)、數(shù)控裝置、伺服系統(tǒng)和機(jī)床本體四個部分組成 ：

◆ 控制介質(zhì)  控制介質(zhì)以指令的形式記載各種加工信息，如零件加工的工藝過程、工藝參數(shù)和刀具運動等，將這些信息輸入到數(shù)控裝置，控制數(shù)控機(jī)床對零件切削加工。

◆ 數(shù)控裝置  數(shù)控裝置是數(shù)控機(jī)床的核心，其功能是接受輸入的加工信息，經(jīng)過數(shù)控裝置的系統(tǒng)軟件和邏輯電路進(jìn)行譯碼、運算和邏輯處理，向伺服系統(tǒng)發(fā)出相應(yīng)的脈沖，并通過伺服系統(tǒng)控制機(jī)床運動部件按加工程序指令運動。

◆ 伺服系統(tǒng)  伺服系統(tǒng)由伺服電機(jī)和伺服驅(qū)動裝置組成，通常所說數(shù)控系統(tǒng)是指數(shù)控裝置與伺服系統(tǒng)的集成，因此說伺服系統(tǒng)是數(shù)控系統(tǒng)的執(zhí)行系統(tǒng)。數(shù)控裝置發(fā)出的速度和位移指令控制執(zhí)行部件按進(jìn)給速度和進(jìn)給方向位移。每個進(jìn)給運動的執(zhí)行部件都配備一套伺服系統(tǒng)，有的伺服系統(tǒng)還有位置測量裝置，直接或間接測量執(zhí)行部件的實際位移量，并反饋給數(shù)控裝置，對加工的誤差進(jìn)行補(bǔ)償。

◆ 機(jī)床本體  數(shù)控機(jī)床的本體與普通機(jī)床基本類似，不同之處是數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)簡單、剛性好，傳動系統(tǒng)采用滾珠絲杠代替普通機(jī)床的絲杠和齒條傳動，主軸變速系統(tǒng)簡化了齒輪箱，普遍采用變頻調(diào)速和伺服控制。

◆ 下圖為控制流程模塊示意圖 

l 以GSK928TE電腦為例詳細(xì)介紹進(jìn)給軸的位置控制原理

        數(shù)控機(jī)床是數(shù)字控制機(jī)床的簡稱，是一種裝有程序控制系統(tǒng)的自動化機(jī)床。該控制系統(tǒng)能夠邏輯地處理具有控制編碼或其他符號指令規(guī)定的程序，并將其譯碼，用代碼化的數(shù)字表示，通過信息載體輸入數(shù)控裝置。經(jīng)運算處理由數(shù)控裝置發(fā)出各種控制信號，控制機(jī)床的動作，按圖紙要求的形狀和尺寸，自動地將零件加工出來。數(shù)控機(jī)床較好地解決了復(fù)雜、精密、小批量、多品種的零件加工問題，是一種柔性的、高效能的自動化機(jī)電一體的加工設(shè)備。

        伺服系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床的重要組成部分，用于實現(xiàn)數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給伺服控制和主軸伺服控制。伺服系統(tǒng)的作用是把接受來自數(shù)控裝置的指令信息，經(jīng)功率放大、整形處理后，轉(zhuǎn)換成機(jī)床執(zhí)行部件的直線位移或角位移運動。由于伺服系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床的最后環(huán)節(jié)，其性能將直接影響數(shù)控機(jī)床的精度和速度等技術(shù)指標(biāo)，因此，對數(shù)控機(jī)床的伺服驅(qū)動裝置要求具有良好的快速反應(yīng)性能，準(zhǔn)確而靈敏地蹤數(shù)控裝置發(fā)出的數(shù)字指令信號，并能忠實地執(zhí)行來自數(shù)控裝置的指令，提高系統(tǒng)的動態(tài)跟隨特性和靜態(tài)跟蹤精度。伺服系統(tǒng)包括驅(qū)動裝置和執(zhí)行機(jī)構(gòu)兩大部分。驅(qū)動裝置由主軸驅(qū)動單元、進(jìn)給驅(qū)動單元和主軸伺服電動機(jī)、進(jìn)給伺服電動機(jī)組成。交流伺服系統(tǒng)是目前主流的驅(qū)動裝置。測量元件將數(shù)控機(jī)床各坐標(biāo)軸的實際位移值檢測出來并經(jīng)反饋系統(tǒng)輸入到機(jī)床的數(shù)控裝置中，數(shù)控裝置對反饋回來的實際位移值與指令值進(jìn)行比較，并向伺服系統(tǒng)輸出達(dá)到設(shè)定值所需的位移量指令，從而形成實際的位置閉環(huán)控制環(huán)路。

富凌FS100伺服驅(qū)動系統(tǒng)在數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用

     FS100系列是結(jié)合市場需求設(shè)計生產(chǎn)的交流同步伺服驅(qū)動器，采用先進(jìn)的控制算法，實現(xiàn)速度控制、位置控制的全數(shù)字化控制。采用智能模塊IPM和DSP與ARM數(shù)字控制技術(shù)等當(dāng)今最新穎的設(shè)計，操作簡單、可靠性、體積小巧、易于安裝。成就客戶，服務(wù)市場，F(xiàn)S100擁有成熟的伺服控制技術(shù)和最高的性價比。

l 技術(shù)特點：

◆ 調(diào)速范圍：穩(wěn)速運行最高可達(dá)±5000rpm，最低速±0.1rpm

◆ 過載能力強(qiáng)：轉(zhuǎn)矩可達(dá)3倍額定負(fù)載

◆ 高動態(tài)響應(yīng)：速度環(huán)帶寬可達(dá)300Hz，突加負(fù)載轉(zhuǎn)速變化小

◆  IO接口：各種I/O接口采用高速光耦隔離，功能可按需要編程（輸入接口可實現(xiàn)伺服使能、報警清除、轉(zhuǎn)矩限制和緊急停止功能；輸出接口可實現(xiàn)報警、定位完成和速度到達(dá)等指示功能，使操作流程更規(guī)范化）。輸入接口可由開關(guān)、繼電器和集電極開路三極管控制；輸出采用達(dá)林頓光耦，可與繼電器和光耦連接，接口使用更加方便

◆  模擬量指令輸入：速度轉(zhuǎn)矩共用一個模擬量端子，可差分或單端輸入，范圍-10V～+10V

◆ 位置控制指令輸入：高速光耦可單端和差分輸入的PULS/SIGN信號、 CCW/CW/AB正交脈沖方式

◆ 電子齒輪比和指令脈沖平滑濾波，使系統(tǒng)在加減速過程中平穩(wěn)運行

◆ 共振抑制：通過調(diào)整內(nèi)部參數(shù)可達(dá)到抑制共振效果

◆ 編碼器信號差分輸出，可方便與上位控制主機(jī)連接

◆ 保護(hù)功能：驅(qū)動系統(tǒng)有過壓、欠壓、過流、過載、超速和編碼器異常等多種錯誤檢測功能并根據(jù)錯誤現(xiàn)象顯示對應(yīng)錯誤代碼，真正起到對硬件和設(shè)備的保護(hù)作用

◆ 電磁制動功能：提供對伺服馬達(dá)的制動功能，用于提供鎖住與電機(jī)相連的垂直或傾斜工作臺，防止伺服因停止使能或失電而導(dǎo)致工作臺跌落

◆ 增益調(diào)整可調(diào)整電流環(huán)、速度環(huán)和位置環(huán)等三個控制回路

       下圖為FS100系列交流同步伺服系統(tǒng)在與GSK928TE為核心的數(shù)控機(jī)床應(yīng)用接線圖：

l 單條軸試運行調(diào)試：