❶ 试述数控机床伺服系统的组成结构和基本要求
数控机床伺服系统的组成结构和基本要求:
一、数控机床伺服系统的组成结构:
1、数控机床伺服系统包括进给伺服系统和主轴伺服系统。数控机床伺服系统是数控系统和机床机械传动部件间的连接环节,是数控机床的重要组成部分。伺服系统是以机床运动部件位置为控制量的自动控制系统,它根据数控系统插补运算生成的位置指令,精确地变换为机床移动部件的位移(包括直线位移和角位移),直接反映了机床坐标轴跟踪运动指令和定位的性能。一般所说的伺服系统是指进给伺服系统。
2、进给伺服系统用于控制机床各坐标轴的切削进给运动,是一种精密的位置跟踪、定位系统,它包括速度控制和位置控制,是一般概念的伺服驱动系统;进给伺服系统主要由以下几个部分组成:伺服驱动电路、伺服驱动装置(电机)、位置检测装置、机械传动机构以及执行部件。进给伺服系统接受数控系统发出的进给位移和速度指令信号,由伺服驱动电路作一定的转换和放大后经伺服驱动装置和机械传动机构,驱动机床的执行部件进行工作进给和快速进给。
3、 主轴伺服系统用于控制机床主轴的旋转运动和切削过程中的转矩和功率,一般只以速度控制为主。
二、数控机床伺服系统的基本要求:
1、数控机床的高效率、高精度主要取决于进给伺服系统的性能。因此数控机床对进给伺服系统的位置控制、速度控制、伺服电动机、机械传动等方面都有很高的要求。
2、要求具有可逆行的能力:在加工过程中,机床工作台根据加工轨迹的要求,随时都可以实现正向或反向运动,同时要求在方向变化时,不应有反向间隙和运动的损失。数控机床一般采用具有削除反向间隙能力的传动机构,如滚珠丝杠。
3、要求具有较宽的调整范围:为适应不同的加工条件,数控机床要求进给在很宽的范围内无级变化。这就要求伺服电动机有很宽的调整范围和优异的调整特性。经过机械传动后电动机转速的变化范围即可转换为进给速度的变化范围。对一般数控机床而言,进给速度范围在0-24时都可以满足加工要求。通常在这样的速度范围还可以提出以下更细的技术要求。
1)在1-2400mm/min即1:2400调速范围内,要求均匀、稳定、无爬行、且速降小。
2)在1mm/min以下时具有一定的瞬时速度,但平均速度很低。
3)在零速度时,即工作台停止运动时,要求电动机有电磁转矩以维持定位精度,使定位误差不超过系统的允许范围,即电动机处于伺服锁定转态。
4、要求具有足够的传动刚性和较高的速度稳定性:伺服系统在不同的负载情况下或切削条件发生变化时应使进给系统速度稳定,即具有良好的静态与动太负载特性。刚性良好的系统,速度负载力矩变化的影响很小。通常要求承受的额定矩变化时静态速降应小于5%,动态速降应小于10%。
5、要求具有快速响应的能力:为保证轮廓切削开关的高精度和低的表面粗糙度,对位置伺服系统除了要求国交高的定位精度外,还要求有良好的快速响应特性,即要求跟踪指令信号的响应快速。这主要有两方面的要求;一是伺服系统处于频繁的启动、制动、加速、减速等动态过程时,为了提高生产效率和保证加工质量,要求加、减速度足够大,以缩短过渡过程时间,一般电动机速度由零到最大,或从最大减少到零,时间应控制在200MS以下,甚至少于几十毫秒,且速度变化时不应有超调;二是当负载突变时过渡过程恢复时间要短且无振荡,这样才能得到光滑的加工表面。
6、要求具有高精度:为了满足数控加工精度的要求,关键是保证数控机床的定位精度和进给精度。这是伺服系统性能的重要指标。位置伺服系统的定位精度一般要求能达到1pm甚至0.1pm,相应地,对伺服系统的分辨力也提出了要求。分辨力是指当伺服系统接受CNC送来的一个脉冲时工作台相应移动的距离,也称脉冲当量。系统力取决于系统稳定工作性能和所使用的位置检测元件。目前的闭环伺服系统都能达到1pm的分辨力(脉冲当量)。高精度数控机床可达到0.1pm的分辨力甚至更小。
7、要求低速时仍有较大的输入转矩。
8、低速时进给鸡翅要有大的转矩输出,以满足低速进给切削的要求。
❷ 数控机械设计论文,参考文献在哪里可以找到
我也是这个专业的,呵呵,不过我比较懒的,记得去年当时还是找铭文网的老师帮忙的,从版开题权到最后的定稿,全都让他们帮我弄,我也没看就给导师看的,差不多修改了三次吧,弄来弄去的,主要是导师老师挑毛病,烦得很,不过最后还是顺利过关了。~嘻嘻
❸ 求数控技术的发展趋势 论文 要有参考文献
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❹ 数控机床伺服系统速度环的研究论文
前言
装备工业的技术水平和现代化程度决定着整个国民经济的水平和现代化程度,数控技术及装备是发展新兴高新技术产业和尖端工业(如信息技术及其产业、生物技术及其产业、航空、航天等国防工业产业)的使能技术和最基本的装备。马克思曾经说过“各种经济时代的区别,不在于生产什么,而在于怎样生产,用什么劳动资料生产”。制造技术和装备就是人类生产活动的最基本的生产资料,而数控技术又是当今先进制造技术和装备最核心的技术。当今世界各国制造业广泛采用数控技术,以提高制造能力和水平,提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力。此外世界上各工业发达国家还将数控技术及数控装备列为国家的战略物资,不仅采取重大措施来发展自己的数控技术及其产业,而且在“高精尖”数控关键技术和装备方面对我国实行封锁和限制政策。总之,大力发展以数控技术为核心的先进制造技术已成为世界各发达国家加速经济发展、提高综合国力和国家地位的重要途径。
目录
1. 国内外数控技术发展状况
2.数控技术的发展趋势
3.工作成果、收获体会、思想总结
4.附录及参考文献
5.鉴定意见
6.致谢
1. 国内外数控技术发展状况
世界制造业在20世纪末的十几年中经历了几次反复,曾一度几乎快成为夕阳工业,所以美国人首先提出了要振兴现代制造业。90年代的全世界数控机床制造业都经过重大改组。如美国、德国等几大制造商都经过较大变动,从90年代初开始已出现明显的回升,在全世界制造业形成新的技术更新浪潮。如德国机床行业从2000年至今已接受3个月以后的订货合同,生产任务饱满。
20世纪人类社会最伟大的科技成果是计算机的发明与应用,计算机及控制技术在机械制造设备中的应用是世纪内制造业发展的最重大的技术进步。自从1952年美国第1台数控铣床问世至今已经历了50个年头。数控设备包括:车、铣、加工中心、镗、磨、冲压、电加工以及各类专机,形成庞大的数控制造设备家族,每年全世界的产量有10~20万台,产值上百亿美元。
我国数控机床制造业在80年代曾有过高速发展的阶段,许多机床厂从传统产品实现向数控化产品的转型。但总的来说,技术水平不高,质量不佳,所以在90年代初期面临国家经济由计划性经济向市场经济转移调整,经历了几年最困难的萧条时期,那时生产能力降到50%,库存超过4个月。从1995年“九五”以后国家从扩大内需启动机床市场,加强限制进口数控设备的审批,投资重点支持关键数控系统、设备、技术攻关,对数控设备生产起到了很大的促进作用,尤其是在1999年以后,国家向国防工业及关键民用工业部门投入大量技改资金,使数控设备制造市场一派繁荣。但也反映了下列问题:
(1) 低技术水平的产品竞争激烈,互相靠压价促销;
(2) 高技术水平、全功能产品主要靠进口;
(3) 配套的高质量功能部件、数控系统附件主要靠进口;
(4) 应用技术水平较低,联网技术没有完全推广使用;
(5) 自行开发能力较差,相对有较高技术水平的产品主要靠引进图纸、合资生产或进口件组装。
“十五”刚刚开始,国防科工委就明确提出了在军工企业中投入6.8亿元,用于对1.2~1.8万台机床的数控化改造。
数控技术经过50年的2个阶段和6代的发展:
第1阶段:硬件数控(NC)
第1代:1952年的电子管
第2代:1959年晶体管分离元件
第3代:1965年的小规模集成电路
第2阶段:软件数控(CNC)
第4代:1970年的小型计算机
第5代:1974年的微处理器
第6代:1990年基于个人PC机(PC-BASEO)
第6代的系统优点主要有:
(1) 元器件集成度高,可靠性好,性能高,可靠性已可达到5万小时以上;
(2) 基于PC平台,技术进步快,升级换代容易;
(3) 提供了开放式基础,可供利用的软、硬件资源丰富,使数控功能扩展到很宽的领域(如CAD、CAM、CAPP,连接网卡、声卡、打印机、摄影机等);
(4) 对数控系统生产厂来说,提供了优良的开发环境,简化了硬件。
目前,国际上最大的数控系统生产厂是日本FANUC公司,1年生产5万套以上系统,占世界市场约40%左右,其次是德国的西门子公司约占15%以上,再次是德海德汉尔,西班牙发格,意大利菲地亚,法国的NUM,日本的三菱、安川。
国产数控系统厂家主要有华中数控、北京航天机床数控集团、北京凯恩帝、北京凯奇、沈阳艺天、广州数控、南京新方达、成都广泰等,国产数控生产厂家规模都较小,年产都还没有超过300~400套。
近10年数控机床为适应加工技术发展,在以下几个技术领域都有巨大进步。
(1) 高速化
由于高速加工技术普及,机床普遍提高各方面速度,车床主轴转速由3000~4000r/min提高到8000~10000r/min,铣床和加工中心主轴转速由4000~8000r/min提高到12000r/min、24000r/min、40000r/min以上
❺ 伺服系统参数与数控机床性能关系
进给伺服驱动系统是以机床运动部件的位置和速度作为控制变量的自动控制系统。它能准确地执行CNC装置发出的位置和速度指令信号,由伺服驱动电路转换和放大后,再经过伺服电动机和机械传动机构,驱动机床工作台等运动部件实现工作进给、快速移动以及位置控制。
数控机床进给伺服驱动系统与普通机床的进给系统有着本质的区别,它不但能够根据指令信号精确地控制执行部件的位置和进给速度,而且能够控制执行部件,使其按一定规律运动加工出所需工件的尺寸和轮廓。如果将数控装置比作数控机床的“大脑”,那么伺服驱动进给系统就是数控机床的“四肢”,前者是发布命令的指挥机构,后者是执行命令的机构。
进给伺服驱动系统作为数控机床的重要组成部分,其性能是影响是数控机床的加工精度、表面质量、可靠性和生产效率等的重要因素。
数控机床进给伺服驱动按有无反馈以及反馈的形式可分为开环伺服系统是指无检测反馈环节的伺服系统;闭环伺服系统是指检测的反馈信号来自被控运动部件上;其他类型可归纳到半闭环伺服系统。
步进电机开环伺服系统的一些参数:
(1)步距角:
步进电动机的步距角是指定子绕组的通电状态每改变一次,其转子转过的一个确定的角度。步距角越小,机床运动部件的位置精度越高。
(2)步距误差:
步距误差是指步进电动机运行时理论的步距角与转子每一步实际的角度之差。
(3)启动转矩Mq:
它表示步进电动机单相励磁时所能带动的极限负载转矩。
(4)空载起动频率fq:
步进电动机在空载情况下,不失步起动所能允许的最高频率称为空载起动频率。为了缩短起动时间,可使加到电动机上的电脉冲按一定速率逐渐增加。
(5)连续运行的最高工作频率fmax:
在不失步的情况下,步进电动机连续运行时所能接受的最高工作频率fmax.最高工作频率远大于起动频率,它表明步进电动机所能达到的最高速度。
步进电动机的选用:
合理的选用步进电动机是相当重要的,通常希望步进电动机的输出转矩大,起动频率和运行频率高,步距误差小,性能价格比高。但增大转矩与快速运行存在一定矛盾,高性能与低成本存在矛盾,因此实际选用时,必须全面考虑。
首先,应保证步进电动机的输出转矩大于负载所需的转矩,即先计算机械系统的负载转矩,并使所选电动机有一定的余量,保证可靠运行。
其次,应考虑系统的精度和速度的要求。为了提高速度,希望脉冲当量小,但是脉冲当量越小,系统的运行速度越低,所以选定系统的脉冲当量时应兼顾精度与速度的要求。在脉冲当量确定后,又可以以此为依据来选择步进电动机的步距角和传动机构的传动比。
步进电动机的步距角在理论上是固定的,但实际上还是有误差的。另外,负载转矩也将引起步进电动机的定位误差。我们应将步进电动机的步距误差、负载引起的定位误差和传动机构的误差全部考虑在内,使总的误差小于数控机床允许的定位误差。
另外,还应使异步电动机能与机械系统的负载惯量和机床要求的起动频率相匹配,并有一定的余量,还应使其最高工作频率能满足机床运动部件快速移动的要求。
❻ 浅谈数控机床原理、论文。谁给我发一份
《数控机床原理与系统》根据“以能力为本位,培养高技能型操作人员”的教学方针,本着理论知识“必需、够用”的原则紧紧围绕数控机床的核心技术——数控系统,全面、系统地讲述了数控系统的基本组成、各部分的主要功能和特点、工作原理等;着重介绍了发那科(FANUC)公司、西门子(SIEMENS)公司、华中数控集团等数控系统的功能、特点及典型应用;此外,还介绍了开放式数控系统的概念与研究状况。
《数控机床原理与系统》可作为高职高专、成人高校及本科举办的二级职业技术学院机电类专业教材,也可供从事数控技术应用的技术人员参考。 目录第1章 机床数控技术基础
1.1 数控技术概述
1.1.1 数控技术的概念
1.1.2 机床数控技术的产生
1.1.3 机床数控技术的发展
1.2 数控机床的组成与分类
1.2.1 数控机床的组成
1.2.2 数控机床的分类
1.3 数控机床的主要性能指标和发展趋势
1.3.1 数控机床的主要性能指标
1.3.2 数控机床的发展趋势
第2章 计算机数控系统(CNC)
2.1 概述
2.1.1 CNC系统的组成
2.1.2 CNC装置工作流程
2.1.3 CNC装置的主要功能
2.1.4 CNC装置的特点
2.2 CNC装置的硬件组成与结构
2.2.1 CNC装置的硬件组成
2.2.2 CNC装置的硬件结构
2.3 CNC装置的软件组成、结构及特点
2.3.1 CNC装置软件的组成
2.3.2 CNC软件的结构
2.3.3 CNC软件的特点
2.4 CNC装置的接口
2.4.1 概述
2.4.2 CNC装置的常用接口
2.5 开放式数控系统简介
第3章 数控机床的插补与刀补
3.1 概述
3.2 逐点比较法插补
3.2.1 第一象限的逐点比较法插补
3.2.2 其他象限的直线和圆弧插补
3.2.3 逐点比较法的终点判别
3.3 数字积分法插补
3.3.1 数字积分法的基本原理
3.3.2 数字积分法直线插补
3.3.3 数字积分法圆弧插补
3.3.4 数字积分法的终点判别计算
3.4 数据采样法插补
3.4.1 数据采样法插补的基本原理
3.4.2 数据采样法在直线插补中的应用
3.4.3 数据采样法在圆弧插补中的应用
3.4.4 数据采样法的终点判别
3.5 数控加工刀具补偿
3.5.1 刀具半径补偿
3.5.2 刀具位置补偿
第4章 数控机床常用的检测装置
4.1 概述
4.1.1 数控机床对检测装置的性能要求
4.1.2 数控机床检测装置的分类
4.2 旋转变压器
4.2.1 旋转变压器的结构和工作原理
4.2.2 旋转变压器的工作方式和应用
4.3 旋转编码器
4.3.1 旋转编码器的原理
4.3.2 旋转编码器的应用
4.4 光栅
4.4.1 光栅测量装置的组成
4.4.2 光栅工作原理
4.4.3 光栅的后置处理电路
4.5 其他常用检测传感器
4.5.1 电涡流传感器
4.5.2 霍尔传感器
4.5.3 接近开关
第5章 数控机床伺服系统
5.1 概述
5.1.1 伺服系统的概念与组成
5.1.2 数控机床对伺服系统的要求
5.2 步进电机伺服系统
5.2.1 步进电机的结构及工作原理
5.2.2 步进电机的特点及分类
5.2.3 步进电机的性能指标和选用
5.2.4 步进式伺服系统的控制原理及驱动控制
5.3 直流伺服电机伺服系统
5.3.1 直流伺服电机的原理与分类
5.3.2 直流伺服电机的速度控制
5.4 交流伺服电机伺服系统
5.4.1 交流伺服电机的原理与特点
5.4.2 交流伺服电机的调速
5.5 主轴驱动伺服系统
5.5.1 数控机床主轴驱动的控制
5.5.2 主轴通用变频器
5.5.3 电主轴简介
第6章 典型数控系统
6.1 FANuC数控系统
6.1.1 概述
6.1.2 FANUC0系列数控系统
6.1.3 FANUC0i系列数控系统
6.2 SIEMENS数控系统
6.2.1 SINUMERIK802系列数控系统
6.2.2 SINUMERIK840D数控系统
6.3 国产数控系统
6.3.1 华中世纪星数控系统
6.3.2 广州数控GSK980TD系统
第7章 柔性制造系统(FMS)和计算机集成制造系统(CIMS)
7.1 FMS
7.1.1 FMS的产生与发展
7.1.2 FMS的定义、组成与工作原理
7.1.3 FMS的分类、特点与作用
7.1.4 FMS自动加工系统
7.1.5 FMS的物流系统
7.2 CIMS
7.2.1 CIMS的产生
7.2.2 CIMS的基本概念与组成
7.2.3 CIMS的体系结构
参考文献 序言制造自动化技术是先进制造技术中的重要组成部分,其核心技术是数控技术。数控技术是综合应用计算机、自动控制、自动检测及精密机械等高新技术的产物。它的出现及其所带来的巨大效益,已引起了世界各国科技与工业界的普遍重视。目前,随着国内数控机床用量的剧增,急需培养一大批高级应用型数控技术人才。为了适应我国高等职业技术教育发展及数控应用型技术人才培养的需要,我们编写了本书。
本书的教学内容在深度和广度上均体现出实用性、灵活性和先进性,主要有以下特点。
(1)突出理论知识的实用性。考虑到高职教育的特点是以“必需、够用”为度,本书删掉了部分难以理解以及复杂的理论推导,如时间分割法插补和全功能刀补等。
(2)图文并茂,简洁明了。为更好地帮助学生理解,本书在内容编排上遵循认知规律;同时本书配有大量图片,直观性较强。
(3)内容选取注重先进性。本书在部分资料中选取了目前较先进的数控技术成果,同时考虑到数控技术的发展方向和趋势,本书还介绍了开放式数控系统和柔性制造系统的相关内容。
❼ 精密及超精密加工的参考文献有哪些
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