第一篇：認(rèn)識(shí)與維護(hù)數(shù)控機(jī)床的電氣控制系統(tǒng)教案

【課題編號】 — 項(xiàng)目四 【課題名稱】

認(rèn)識(shí)與維護(hù)數(shù)控機(jī)床的電氣控制系統(tǒng) 【教學(xué)目標(biāo)與要求】

一、知識(shí)目標(biāo)

1.了解數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)的各組成單元，及數(shù)控系統(tǒng)、電氣元件和伺服電動(dòng)機(jī)的種類和功能。

2.熟悉常用數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)的維護(hù)和保養(yǎng)方法。

二、能力目標(biāo)

1.能認(rèn)識(shí)數(shù)控電氣控制系統(tǒng)的組成單元。

2.從銘牌上能分清不同的數(shù)控控制系統(tǒng)及常用元器件，了解各元器件的功能。

3.熟悉數(shù)控電氣控制系統(tǒng)的工作環(huán)境要求。

三、素質(zhì)目標(biāo)

1.能分清各種不同的數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)。2.初步了解各種電氣元件在數(shù)控機(jī)床中的作用。

3.掌握數(shù)控機(jī)床的工作環(huán)境要求，熟悉電氣控制系統(tǒng)的操作規(guī)程。

四、教學(xué)要求

1.了解數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)的組成單元。

2.能夠認(rèn)識(shí)各種常用數(shù)控系統(tǒng)和常用電氣元件的功能。3.熟悉電氣控制系統(tǒng)的操作規(guī)程及工作環(huán)境?！窘虒W(xué)重點(diǎn)】

1.變頻器的作用。數(shù)控系統(tǒng)的種類。伺服電動(dòng)機(jī)與步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的區(qū)別。

2.數(shù)控電氣控制系統(tǒng)的操作規(guī)程和工作環(huán)境要求?！倦y點(diǎn)分析】

1.各電氣元件在數(shù)控機(jī)床中的作用。2.電氣控制系統(tǒng)工作環(huán)境的要求。【分析學(xué)生】

1.對工作環(huán)境學(xué)生不重視，沒有認(rèn)識(shí)到工作條件對電氣元件的影響，會(huì)縮短工作壽命或者使元件失效而導(dǎo)致機(jī)器無法工作。

2.對各種系統(tǒng)的特點(diǎn)不理解，因此對系統(tǒng)的選擇沒有興趣?！窘虒W(xué)思路設(shè)計(jì)】

以理論教學(xué)為主，配備多媒體教學(xué)手段，將各種元件通過電化設(shè)備展示給學(xué)生。此外，注意例舉重視維護(hù)數(shù)控機(jī)床對延長機(jī)器使用壽命的實(shí)例?！窘虒W(xué)安排】

4學(xué)時(shí) 【教學(xué)過程】

一、認(rèn)識(shí)數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng) 1.數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)的組成單元 1）數(shù)控單元

由系統(tǒng)主機(jī)和附加面板組成 2）電氣控制單元

含數(shù)控系統(tǒng)、變頻器、PMC模塊、開關(guān)電源放大器。見圖4—4.3）執(zhí)行元件

見圖4—5 4）主軸單元

由變頻器、編碼器、三相異步電機(jī)組成，見圖4—6。

5）刀架單元

常用立式、臥式電動(dòng)刀架，見圖4—7。6）元器件

見表4—1。

2.控制系統(tǒng)

常用有FANUC、SINUMERIK、華中數(shù)控系統(tǒng)和凱恩帝數(shù)控系統(tǒng)。見表4—

4、5。

3.常用電氣元件

見表4—6 4.伺服電動(dòng)機(jī)

常用有FANUC和西門子系列，見表4—8。

二、熟悉數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)常用元件功能

1.數(shù)控系統(tǒng)

是數(shù)控機(jī)床的核心。由硬件和軟件兩部分組成。將各種控制指令通過可編程邏輯控制器控制驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。

2.常用電氣元件

1）低壓斷路器

又稱漏電開關(guān)，見圖4—10。2）熔斷器

斷路和過載保護(hù)，見圖4—11。

3）接觸器

接通或斷開負(fù)載電器，常用交流接觸器，見圖4—12。

4）繼電器

按信號的變化接通或斷開電路，見圖4—13。5）開關(guān)電源

將交流電變成直流電，供數(shù)控系統(tǒng)使用。6）變壓器

將380V工業(yè)電壓變成數(shù)控機(jī)床電壓。7）驅(qū)動(dòng)器

又稱伺服放大器，放大指令信息，驅(qū)動(dòng)機(jī)床進(jìn)給軸，見圖4—15。

8）變頻器

模擬控制主軸電壓，見圖4—16。

9）I/O模塊

CNC與機(jī)床之間的信息傳遞和變換的中轉(zhuǎn)站。3.電動(dòng)機(jī)

常用有主軸電動(dòng)機(jī)，進(jìn)給軸電動(dòng)機(jī)和冷卻電動(dòng)機(jī)，是動(dòng)作指令的執(zhí)行單元，見圖4—

19、20。

三、維護(hù)保養(yǎng)數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng) 1.電氣元件使用環(huán)境與要求

1）運(yùn)行環(huán)境

防過熱、過潮、粉塵、腐蝕氣體、振動(dòng)。2）電源要求

電壓波動(dòng)小于10%。3）操作規(guī)程。2.維護(hù)與保養(yǎng)要點(diǎn) 1）嚴(yán)格遵循操作規(guī)程。2）定期清理通風(fēng)散熱系統(tǒng)。

3）監(jiān)護(hù)電網(wǎng)電壓波動(dòng)，保養(yǎng)與維護(hù)電源。4）防塵。

5）定期更換存儲(chǔ)器電池。

四、小結(jié)

1.數(shù)控機(jī)床電氣控制部分是數(shù)控機(jī)床的重要組成部分，而數(shù)控系統(tǒng)是核心部分。

2.要認(rèn)識(shí)各電氣元件的名稱、功能及在數(shù)控機(jī)床中的作用。3.做好電氣控制的維護(hù)和保養(yǎng)，保證數(shù)控機(jī)床正常工作和延長使 用壽命的重要措施，嚴(yán)格執(zhí)行數(shù)控機(jī)床電氣控制的操作規(guī)程要求。

第二篇：教改總結(jié) 機(jī)床電氣控制系統(tǒng)運(yùn)行與維護(hù)

《機(jī)床電氣控制系統(tǒng)運(yùn)行與維護(hù)》課程教學(xué)改革總結(jié)

機(jī)電教研室 張?jiān)氯A

隨著電力拖動(dòng)實(shí)訓(xùn)室和機(jī)床電氣控制實(shí)訓(xùn)室的建設(shè)并完善，本學(xué)期《機(jī)床電氣控制系統(tǒng)運(yùn)行與維護(hù)》課程在課程內(nèi)容、教學(xué)方法、組織形式、考核方式等方面都進(jìn)行了改革，取得了一定的成效，具體表現(xiàn)在以下幾方面：

一、教學(xué)內(nèi)容

教學(xué)內(nèi)容上改變了以前的學(xué)科型教學(xué)內(nèi)容，將整門課程劃分為12個(gè)學(xué)習(xí)任務(wù)，將教學(xué)內(nèi)容分別融入到12個(gè)教學(xué)任務(wù)當(dāng)中，這樣學(xué)生邊學(xué)習(xí)、邊操作，實(shí)現(xiàn)教學(xué)做一體化，使實(shí)踐反饋到理論當(dāng)中，并反過來用理論來指導(dǎo)實(shí)訓(xùn)，使整個(gè)的教學(xué)環(huán)節(jié)中學(xué)生比較容易接受，并對知識(shí)能夠更加系統(tǒng)化的學(xué)習(xí)，且最終反饋教學(xué)效果較好。

二、教學(xué)實(shí)施

在為期一年的項(xiàng)目教學(xué)法研究過程中，收效顯著，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性有了較大提高，自學(xué)能力大大增強(qiáng)，綜合能力得到了明顯的提升，本專業(yè)學(xué)生參加高級電工考核，考證通過率為90%。另外，在教學(xué)的過程中，我也深切地體會(huì)到“《機(jī)床電氣控制系統(tǒng)運(yùn)行與維護(hù)》課程項(xiàng)目教學(xué)法”要注意以下幾個(gè)方面的問題：（1）在確定項(xiàng)目任務(wù)時(shí)應(yīng)注意汲取傳統(tǒng)教學(xué)法的長處，把總?cè)蝿?wù)細(xì)分成一個(gè)個(gè)小模塊，每個(gè)模塊分為若干個(gè)目標(biāo)并體現(xiàn)在項(xiàng)目中的任務(wù)上，從而讓學(xué)生建構(gòu)一個(gè)系統(tǒng)全面的知識(shí)框架。（2）學(xué)生分組時(shí)，注意合理搭配，把后進(jìn)生平均分配到各組中，利用傳、幫、帶的方式，讓全體學(xué)生都能夠共同提高。（3）在項(xiàng)目實(shí)施過程中應(yīng)注意培養(yǎng)學(xué)生吃苦耐勞的品質(zhì)和團(tuán)隊(duì)精神。（4）在教學(xué)過程中應(yīng)以學(xué)生為中心，充分發(fā)揮教師的協(xié)助指導(dǎo)作用。（5）在項(xiàng)目評價(jià)過程中不應(yīng)只重視結(jié)果，也要看完成項(xiàng)目的整個(gè)過程。因?yàn)閷W(xué)生是在項(xiàng)目實(shí)踐過程中理解和把握了課程要求的知識(shí)和技能，體驗(yàn)了創(chuàng)新的艱辛與樂趣，培養(yǎng)了分析問題和解決問題能力。

總之，項(xiàng)目教學(xué)法突破了傳統(tǒng)的教學(xué)模式，推動(dòng)了教學(xué)革新，為學(xué)生提供了更加有效學(xué)習(xí)的良好環(huán)境，在整個(gè)教學(xué)過程中既發(fā)揮了教師的主導(dǎo)作用又體現(xiàn)了學(xué)生的主體作用，充分地展示現(xiàn)代職業(yè)教育“以能力為本”的價(jià)值取向，使課堂教學(xué)的質(zhì)量和效益得到更大幅度的提高。項(xiàng)目教學(xué)法有其獨(dú)特的優(yōu)勢，這種方法不但適合《電氣控制系統(tǒng)運(yùn)行與維護(hù)》課程的教學(xué)，而且在機(jī)電類專業(yè)中諸多應(yīng)用性較強(qiáng)的課程中是值得推廣應(yīng)用的。

提高項(xiàng)目式的一體化教學(xué)效果，增強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手能力和崗位適應(yīng)能力，不是一朝一夕就能做好的，需要多方而共同的努力才能實(shí)現(xiàn)，其中激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣是基礎(chǔ)，把握好實(shí)習(xí)教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)是關(guān)鍵，提高一體化教師素質(zhì)是重要保證。不斷地總結(jié)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，探討和研究教學(xué)方法，全而提高《機(jī)床電氣控制系統(tǒng)運(yùn)行與維護(hù)》的教學(xué)質(zhì)量。

三、考核方式

根據(jù)高級維修電工崗位職業(yè)能力及職業(yè)資格標(biāo)準(zhǔn)要求，制定了本課程的教學(xué)評價(jià)方案：采取過程評價(jià)與終結(jié)評價(jià)以及教師評價(jià)相結(jié)合的方式。在課程考核中，平時(shí)占20%，過程性評價(jià)占60%，終結(jié)評價(jià)占20%。

四、教學(xué)存在的不足與改進(jìn)的想法

1.大部分學(xué)生學(xué)習(xí)態(tài)度端正，能夠自主學(xué)習(xí)，按時(shí)完成各項(xiàng)任務(wù)，對知識(shí)的掌握較好，因?yàn)槭莾蓚€(gè)人一組進(jìn)行學(xué)習(xí)并進(jìn)行實(shí)訓(xùn)實(shí)施（在小組分配上考慮理論強(qiáng)的學(xué)生加實(shí)踐能力強(qiáng)的學(xué)生相互結(jié)合為一組的原則），有的組里的學(xué)生不積極參與討論、不重實(shí)訓(xùn)操作，學(xué)習(xí)效果不理想。

2.在以后的教學(xué)實(shí)施過程中逐步完善過程考核內(nèi)容，調(diào)動(dòng)每位同學(xué)積極性，全面提高學(xué)生綜合分析解決問題能力。

3.實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)有待改進(jìn)，采用一小組一題方式，也可以采用同學(xué)根據(jù)對電氣控制的理解自己設(shè)計(jì)電路來實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)控制，以提高同學(xué)創(chuàng)新精神。

2012.1

第三篇：認(rèn)識(shí)數(shù)控機(jī)床教案

《數(shù)控機(jī)床維護(hù)常識(shí)》電子教案

本電子教案是浙江省教育廳職成教教研室組編的《數(shù)控機(jī)床維護(hù)常識(shí)》教材的配套教學(xué)資源，該教材由北京高等教育出版社2010年1月出版。

【課題編號】 — 項(xiàng)目一 【課題名稱】

認(rèn)識(shí)數(shù)控機(jī)床 【教學(xué)目標(biāo)與要求】

一、知識(shí)目標(biāo)

1.認(rèn)識(shí)各種類型的數(shù)控機(jī)床在生產(chǎn)中的作用。2.讀懂機(jī)床上的安全標(biāo)識(shí)和安全提示。3.能夠正確進(jìn)行開、關(guān)機(jī)床的安全操作。

二、能力目標(biāo)

1.能分清各種不同類型的數(shù)控機(jī)床及其功能、特點(diǎn)。2.能夠進(jìn)行常用數(shù)控機(jī)床的開、關(guān)機(jī)操作。

三、素質(zhì)目標(biāo)

1.通過識(shí)讀數(shù)控機(jī)床的銘牌，了解名稱、特點(diǎn)和主要功能。2.能識(shí)讀車間安全生產(chǎn)標(biāo)識(shí)，自覺遵守安全提示，達(dá)到安全生產(chǎn)要求。

3.了解數(shù)控機(jī)床正確開、關(guān)的操作規(guī)程。

四、教學(xué)要求

1.能分清各種類型的數(shù)控機(jī)床，了解該機(jī)床在生產(chǎn)中的作用。2.能自覺遵守車間安全生產(chǎn)操作規(guī)程和各種安全提示標(biāo)記。3.掌握常用數(shù)控機(jī)床的開、關(guān)機(jī)操作要領(lǐng)?！窘虒W(xué)重點(diǎn)】

1.能分清各種常用數(shù)控機(jī)床的種類，從機(jī)床銘牌中了解機(jī)床的主要參數(shù)。

2.掌握開環(huán)、閉環(huán)、二軸、二軸半、三軸等名詞的含義。3.掌握數(shù)控機(jī)床開、關(guān)機(jī)的順序和注意事項(xiàng)。【難點(diǎn)分析】

1.點(diǎn)位控制與點(diǎn)位直線控制的區(qū)別，閉環(huán)與半閉環(huán)控制的區(qū)別，二軸半聯(lián)動(dòng)與三軸聯(lián)動(dòng)的區(qū)別。

2.急停按鈕在開、關(guān)機(jī)床中的作用?！痉治鰧W(xué)生】

1.學(xué)生往往對機(jī)床的維護(hù)要求不太重視，認(rèn)為這是維護(hù)工人的事，自己是一名操作者，只要能開、關(guān)操作機(jī)床就可以了。通過學(xué)習(xí)，要提高學(xué)生對維護(hù)機(jī)床重要性的認(rèn)識(shí)。

2.對車間安全標(biāo)志重視不夠，應(yīng)當(dāng)通過上崗要求考核掌握最常用的安全提示標(biāo)志，熟悉安全操作規(guī)程，做一名具備上崗安全知識(shí)的合格工人?！窘虒W(xué)思路設(shè)計(jì)】

1.通過視頻教學(xué)分清各種不同的數(shù)控機(jī)床，到車間參觀生產(chǎn)活 動(dòng)，加深對不同類型數(shù)控機(jī)床的認(rèn)識(shí)。

2.理論學(xué)習(xí)并到車間現(xiàn)場指認(rèn)數(shù)控機(jī)床，考核學(xué)生對安全標(biāo)志的認(rèn)識(shí)。

3.示范開、關(guān)數(shù)控機(jī)床的操作順序?！窘虒W(xué)安排】

4學(xué)時(shí) 【教學(xué)過程】

一、了解數(shù)控機(jī)床的類型 1.按能否自動(dòng)換刀分類

1)普通數(shù)控機(jī)床——數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控鉆床、數(shù)控磨床、數(shù)控齒輪加工機(jī)床等，其共同特點(diǎn)是刀具的更換仍需靠人工完成。

2)加工中心——自動(dòng)換刀數(shù)控機(jī)床，其外形與數(shù)控銑床相似，但比數(shù)控銑床多一個(gè)可以自動(dòng)換刀的刀庫。一般常用斗笠式圓形刀庫，可存放12、18或24把不同的刀具。還有鏈條式刀庫，可存放幾十把到幾百把不等刀具供加工中心選用。學(xué)校的加工中心設(shè)備常見斗笠式刀庫。

2.按運(yùn)動(dòng)方式分類——即刀具的運(yùn)動(dòng)軌跡特點(diǎn)。

1)點(diǎn)位控制——只控制刀具點(diǎn)位坐標(biāo)，與刀具運(yùn)動(dòng)路徑無關(guān)。如圖1-7所示。

2)點(diǎn)位直線控制——不僅控制刀具點(diǎn)位坐標(biāo)，還要控制刀具直線運(yùn)動(dòng)軌跡。如圖1-8所示。

3)輪廓控制——控制刀具按已知軌跡運(yùn)動(dòng)。如圖1-9所示。3.按控制方式分類

1)開環(huán)——機(jī)床工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)位置沒有反饋給控制系統(tǒng)，一般選用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力。其特點(diǎn)是控制系統(tǒng)比較簡單，但精度較低。用于經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床。

2)閉環(huán)——機(jī)床的工作臺(tái)裝有直線位置檢測裝置，及時(shí)將檢測到的實(shí)際位移反映到數(shù)控裝置的比較器中與指令位置比較，可及時(shí)做補(bǔ)充位移，消除誤差值。一般選用伺服電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力。其特點(diǎn)是精度高，但結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，用于精度要求較高的數(shù)控機(jī)床。見圖1-12.3)半閉環(huán)——將開環(huán)中的動(dòng)力換成伺服電動(dòng)機(jī)，在絲桿前安裝角位移檢測裝置。位移有反饋比較，但精度沒有閉環(huán)控制系統(tǒng)高。見圖1-11。

4.按聯(lián)動(dòng)軸分類

幾個(gè)坐標(biāo)軸可以同時(shí)協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)，稱為聯(lián)動(dòng)。1)二軸聯(lián)動(dòng)——如數(shù)控車床X、Z兩軸同時(shí)移動(dòng)。

2)三軸聯(lián)動(dòng)——如數(shù)控銑床X、Y、Z三軸同時(shí)移動(dòng)，可加工出球面輪廓。

3)二軸半聯(lián)動(dòng)——即三個(gè)坐標(biāo)中，當(dāng)其中任兩個(gè)坐標(biāo)軸固定時(shí)，另一個(gè)坐標(biāo)軸可以進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。用于加工曲面的分層加工。聯(lián)動(dòng)軸數(shù)越多，機(jī)床控制系統(tǒng)越復(fù)雜、精度越高、價(jià)格越高。選擇機(jī)床時(shí)需注意三軸控制系統(tǒng)與二軸半控制系統(tǒng)對加工過程的影響。

4)多軸聯(lián)動(dòng)——控制四軸以上坐標(biāo)軸聯(lián)動(dòng)，如加工螺旋推進(jìn)器葉片形狀需要用多軸聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)。

二、識(shí)讀數(shù)控機(jī)床上的安全操作標(biāo)識(shí)及注意事項(xiàng) 1.機(jī)床的安全操作

1)操作前認(rèn)真閱讀數(shù)控機(jī)床的操作資料。

2)按操作規(guī)程要求檢查機(jī)床，并作好維護(hù)和開機(jī)前各項(xiàng)準(zhǔn)備。3)開機(jī)前關(guān)閉工作區(qū)滑門。

4)注意急停紅色按鈕位置，以便出現(xiàn)緊急情況下使用。詳細(xì)內(nèi)容見教材中內(nèi)容。

2.識(shí)讀安全標(biāo)識(shí)

見表1-18及教材P011、012、013。

三、安全開、關(guān)機(jī)操作 1.開機(jī)

1)開機(jī)前需檢查電、氣、油等壓力是否正常。2)開機(jī)過程中，按安全操作順序操作。

3)調(diào)試機(jī)床時(shí)要先空運(yùn)行30分鐘，速度由低向高逐漸提高，確定機(jī)器正常工作后，方可試切加工工件。

2.關(guān)機(jī)

1)在做好準(zhǔn)備工作后方可切斷總開關(guān)。2)按照關(guān)機(jī)順序要求操作。3)關(guān)機(jī)后切斷總電源，整理現(xiàn)場。4)做好機(jī)床使用記錄。

四、小結(jié)

1.數(shù)控機(jī)床的類型很多，有多種分類方法，要記住聯(lián)動(dòng)軸數(shù)的含 義與功用。

2.熟悉加工車間常用安全標(biāo)志的含義。3.熟悉數(shù)控機(jī)床的安全操作規(guī)程要求。

第四篇：數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)實(shí)習(xí)報(bào)告

實(shí)習(xí)專題報(bào)告題目：數(shù)控機(jī)床的控制系統(tǒng) 學(xué)校：南京航空航天大學(xué)姓名：林竑程學(xué)號：

在對南京第一機(jī)床廠為期一天的參觀過程中，我們了解到了現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床的高精度,高效率，柔性化，復(fù)合化，智能化，綠色環(huán)保的發(fā)展方向，以及對零件加工方案的策劃方案。最后對機(jī)床的加工工藝路線進(jìn)行了初步的認(rèn)識(shí)，在此過程中我感受到了中國國內(nèi)的數(shù)控機(jī)床制造以及加工精度與國際的標(biāo)準(zhǔn)還是有巨大的差距。

對于我國數(shù)控機(jī)床加工能力方面，我認(rèn)為可能是由以下的幾個(gè)影響因素造成的： 1，機(jī)床床身，導(dǎo)軌，執(zhí)行元件的加工精度有待提高。

2，機(jī)床裝配精度以及對機(jī)床運(yùn)行過程中振動(dòng)的問題。

3，加工功能復(fù)雜化問題。

4，數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)的精度以及監(jiān)控能力的問題。

提出問題 數(shù)控機(jī)床的控制系統(tǒng)是以什么方式，如何執(zhí)行的？

必要性：

只有對控制系統(tǒng)進(jìn)行較為深入的了解我們才能知道在數(shù)控機(jī)床的加工過程中，是如何通過數(shù)字化和自動(dòng)化的設(shè)備對加工方法，加工精度進(jìn)行一定的把握和掌控，并且了解我們所欠缺的部分在哪里。

研究的目的：

了解數(shù)控機(jī)床的控制系統(tǒng)的組成，控制原理，特別是控制程序的工作過程。

研究與分析：

數(shù)控機(jī)床的控制系統(tǒng)就是以位置量，角度，速度這些機(jī)械量，以及溫度，壓力，流量這些物理量為控制對象的，起控制的方式可分為邏輯與數(shù)據(jù)的運(yùn)算處理控制和時(shí)序邏輯控制兩大類。數(shù)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了機(jī)床自動(dòng)加工的核心。

控制系統(tǒng)的組成分為輸人裝置、監(jiān)視器、主控制系統(tǒng)、可編程控制器、各類輸人／輸出接口等（輸入/輸出裝置、數(shù)控裝置、伺服驅(qū)動(dòng)裝置、機(jī)床電氣邏輯控制裝置、位置檢測裝置）。

數(shù)控機(jī)床的控制系統(tǒng)有三大控制系統(tǒng)組成：數(shù)控機(jī)床的強(qiáng)電控制系統(tǒng)，伺服系統(tǒng)，以及被稱為數(shù)控機(jī)床內(nèi)置式plc的pmc。

！數(shù)控機(jī)床的強(qiáng)電控制系統(tǒng)

強(qiáng)電控制系統(tǒng)的功能有：將數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出的弱電信號進(jìn)行放大，從而去控制強(qiáng)電設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)；處理數(shù)控系統(tǒng)所受到的外界干擾信號（由于強(qiáng)電系統(tǒng)將弱電信號放大后就可以對外界微弱干擾進(jìn)行區(qū)別，數(shù)控機(jī)床的控制柜一定要良好接地使其能夠良好屏蔽外部的電磁干擾信號）和數(shù)控機(jī)床本身的強(qiáng)電元件運(yùn)行時(shí)所產(chǎn)生的干擾（對于強(qiáng)電系統(tǒng)內(nèi)部接觸器吸合等產(chǎn)生的干擾信號，使用浪涌抑制元件可以消除其影響；對于數(shù)控系統(tǒng)通信使用的控制信號電纜使用單端或兩端接地的方式可以有效消除電磁波的干擾）。

！數(shù)控機(jī)床的伺服系統(tǒng)

數(shù)控伺服系統(tǒng)是指以機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件的位置和速度作為控制量的自動(dòng)控制系統(tǒng)。對象例如工作臺(tái)，導(dǎo)軌，刀具等執(zhí)行元件。

閉環(huán)伺服系統(tǒng)主要由以下CNC裝置，伺服驅(qū)動(dòng)，執(zhí)行元件，傳動(dòng)裝置，位置反饋電路，速度反饋電路。

CNC裝置的作用是接收輸入的加工程序指令信息，進(jìn)行插補(bǔ)運(yùn)算和位置控制。

伺服驅(qū)動(dòng)的作用是接收CNC指令信息，進(jìn)行信號轉(zhuǎn)換和功率放大，驅(qū)動(dòng)伺服電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。執(zhí)行元件可以是步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、直流或交流伺服電動(dòng)機(jī)等。

傳動(dòng)裝置包括減速箱和滾珠絲杠等傳動(dòng)鏈。

位置反饋電路的作用是檢測實(shí)際位移量，信號由反饋電路送入位置控制單元，由CNC裝置進(jìn)行位置環(huán)控制。

速度反饋電路的作用是檢測速度的實(shí)際值，信號由反饋電路送入速度調(diào)節(jié)單元，進(jìn)行速度環(huán)控制。

伺服系統(tǒng)按照原理分類可分為開環(huán)伺服系統(tǒng)和閉環(huán)伺服系統(tǒng)。

開環(huán)伺服顧名思義就是沒有反饋信息的系統(tǒng)，也是最為簡單的進(jìn)給伺服系統(tǒng)，其系統(tǒng)流量可簡單的理解為指令脈沖輸入驅(qū)動(dòng)控制路線，進(jìn)而控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，斷過齒輪箱的變速之后對工作臺(tái)或者一些執(zhí)行元件的位置進(jìn)行控制。

閉環(huán)伺服系統(tǒng)則是在為電動(dòng)機(jī)和工作臺(tái)與執(zhí)行元件處分別安裝了速度檢測盒位置檢測，通過對速度和位置的檢測進(jìn)而反饋給驅(qū)動(dòng)控制路線，形成閉環(huán)控制。

閉環(huán)伺服系統(tǒng)有較好的穩(wěn)定性和可靠性，能及時(shí)修正一些位置偏差，而閉環(huán)控制系統(tǒng)的反饋分為以下四類

1)脈沖、數(shù)字比較伺服伺服系統(tǒng)將數(shù)控裝置發(fā)出的數(shù)字(或脈沖)指令信號與檢測裝置測得的以數(shù)字(或脈沖)形式表示的反饋信號進(jìn)行比較，獲得位置偏差。

2)相位比較伺服系統(tǒng)伺服系統(tǒng)將指令信號與反饋信號都變成某個(gè)載波的相位，然后比較兩者相位，獲得位置的偏差，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。

3)幅值比較伺服系統(tǒng)伺服系統(tǒng)以位置檢測信號幅值的大小來反映機(jī)械位移的數(shù)值，并以此信號作為位置反饋信號，一般還要將幅值信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后才能與指令數(shù)字信號比較，從而獲得位置偏差信號，構(gòu)成閉環(huán)控制系統(tǒng)。

4)全數(shù)字伺服系統(tǒng)伺服系統(tǒng)控制技術(shù)已從模擬方式、混合方式走向全數(shù)字方式。??！PMC

所謂的PMC也就是PLC。

PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體和易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)。

PLC是一種能直接應(yīng)用于工業(yè)環(huán)境的數(shù)字電子裝置，是以微處理器為基礎(chǔ)，結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)，用面向控制過程、面向用戶的“自然語言”編程的一種簡單易懂、操作方便、可靠性高的新一代通用工業(yè)控制裝置。

PLC的特點(diǎn)

1）編程方法簡單易學(xué)；

2）功能強(qiáng)，性價(jià)比高；

3）硬件配套齊全，用戶使用方便，適應(yīng)性強(qiáng)；

4）可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)；

5）系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試工作量少；

6）維修方便；

7）體積小、能耗低。

PLC的控制領(lǐng)域廣泛包括

開關(guān)邏輯和順序控制

這是PLC應(yīng)用最廣泛、最基本的場合。它的主要功能是完成開關(guān)邏輯運(yùn)算和進(jìn)行順序邏輯控制，從而可以實(shí)現(xiàn)各種簡單或十分復(fù)雜的控制要求

模擬量的閉環(huán)控制

在工業(yè)生產(chǎn)過程中，許多連續(xù)變化的需要進(jìn)行控制的物理量，如溫度、壓力、流量、液位等，這些都屬于模擬量。為了實(shí)現(xiàn)工業(yè)領(lǐng)域?qū)δM量控制的廣泛要求，目前大部分PLC產(chǎn)品都具備處理這類模擬量的功能（A/D、D/A轉(zhuǎn)換）。另外，某些PLC產(chǎn)品還提供了典型控制策略模塊，如PID模塊，從而可實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)的PID等反饋或其他模擬量的控制運(yùn)算。數(shù)字量的智能控制

利用PLC能接受和輸出高速脈沖的功能，配備相應(yīng)的傳感器（如旋轉(zhuǎn)變壓器等）或脈沖伺服裝置（如環(huán)形分配器、功率放大器、步進(jìn)電機(jī)等）實(shí)現(xiàn)數(shù)字量的智能控制。

智能控制模塊：位控單元模塊、運(yùn)動(dòng)單元模塊、可實(shí)現(xiàn)曲線插補(bǔ)等功能。

數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控

PLC實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場控制，采集、記錄、顯示現(xiàn)場數(shù)控，以供進(jìn)一步分析研究；

利用PLC自檢信號多的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)自診斷式監(jiān)控，減少系統(tǒng)的故障，提高累計(jì)平均無故障運(yùn)行時(shí)間，同時(shí)可減低故障修復(fù)時(shí)間，提高系統(tǒng)的可靠性。

通信、聯(lián)網(wǎng)、集散控制

PLC與PLC間的通信聯(lián)網(wǎng)；

PLC與計(jì)算機(jī)的通信聯(lián)網(wǎng)，由計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)其編程與管理；

PLC與智能儀表、智能執(zhí)行裝置的通信聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)控交互與控制；

利用PLC的強(qiáng)大的聯(lián)網(wǎng)功能，把PLC分布到控制現(xiàn)場，并實(shí)現(xiàn)各部分間的通信，達(dá)

到分散控制、集中管理，構(gòu)成PCS系統(tǒng)。

PLC的基本組成（PLC是一種通用的工業(yè)控制裝置，其組成與一般的微機(jī)系統(tǒng)基本相同。）主要包括：中央處理單元、存儲(chǔ)器、輸入/輸出單元、電源、通信接口以

及擴(kuò)展單元等。

各部分的功能為

1中央處理單元

接收并存儲(chǔ)從編程器輸入的用戶程序和數(shù)據(jù)；

診斷電源、PLC內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程的語法錯(cuò)誤；

用掃描的方式接收輸入信號，送入PLC的數(shù)據(jù)寄存器保存起來； PLC進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)后，根據(jù)存放的先后順序逐條讀取用戶程序，進(jìn)行解釋和執(zhí)行，完成用戶程序中規(guī)定的各種操作；將用戶程序的執(zhí)行結(jié)果送至輸出端。

2存儲(chǔ)器（系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器，用戶程序存儲(chǔ)器，工作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器）

I/O 單元

輸入單元接受操作指令和現(xiàn)場的狀態(tài)信息，如控制按鈕、操作開關(guān)和限位開關(guān)、光電管、繼電器觸點(diǎn)、行程開關(guān)、接近開關(guān)等信號，并通過輸入電路的濾波、光電隔離和電平轉(zhuǎn)換等將這些信號轉(zhuǎn)換成CPU能夠接受和處理的信號。

輸出單元將CPU送出的弱電信號通過輸出電路的光電隔離和功率放大等轉(zhuǎn)換成現(xiàn)場需要的強(qiáng)電信號輸出，以驅(qū)動(dòng)接觸器、電磁閥、電磁鐵等執(zhí)行元件。

3電源單元

PLC由開關(guān)式穩(wěn)壓電源為內(nèi)部電路供電，有的PLC能向外部提供24V的直流電源

4特殊I/O單元—智能單元

智能單元本身是一個(gè)獨(dú)立的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，它有自己的CPU、系統(tǒng)程序、存儲(chǔ)器，及與外界過程相連的接口。

5編程器

編程器的作用是供用戶進(jìn)行程序的輸入、編輯、調(diào)試和監(jiān)視。有的編程器還可與打印機(jī)或磁帶機(jī)相連，以將用戶程序和有關(guān)信息打印出來或存放在磁帶上。磁帶上的信息可以重新裝入PLC。

PLC工作流程

（1）公共處理：復(fù)位監(jiān)視定時(shí)器、進(jìn)行硬件檢查、用戶內(nèi)存檢查等。

（2）程序執(zhí)行：CPU按照先左后右、先上后下的順序?qū)γ織l指令進(jìn)行解釋、執(zhí)行。

（3）掃描周期計(jì)算處理：掃描周期可設(shè)定為固定值，否則，則根據(jù)用戶程序長短計(jì)算。

（4）I/O刷新：讀入輸入點(diǎn)狀態(tài)，寫入輸入狀態(tài)寄存器中；將輸出狀態(tài)寄存器的狀態(tài)傳送至輸出鎖存器，經(jīng)輸出電路隔離和功率放大，驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。

（5）通訊：外設(shè)端口服務(wù)。PLC循環(huán)掃描工作流程

PLC的工作方式

PLC采用“順序掃描、不斷循環(huán)”的工作方式，這個(gè)過程可分為輸入采樣，程序執(zhí)行、輸出刷新三個(gè)階段，整個(gè)過程掃描并執(zhí)行一次所需的時(shí)間稱為掃描周期。

?。?shù)控機(jī)床的檢測系統(tǒng)

數(shù)控機(jī)床的檢測系統(tǒng)也就是應(yīng)用于前文所提到的閉環(huán)伺服系統(tǒng)中的速度檢測與位置檢測。

數(shù)控機(jī)床在線檢測系統(tǒng)分為兩種，一種為直接調(diào)用基本宏程序，而不用計(jì)算機(jī)輔助；另一種則要自己開發(fā)宏程序庫，借助于計(jì)算機(jī)輔助編程系統(tǒng)，隨時(shí)生成檢測程序，然后傳輸?shù)綌?shù)控系統(tǒng)中。

數(shù)控機(jī)床在線檢測的工作原理

實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床的在線檢測時(shí)，首先要在計(jì)算機(jī)輔助編程系統(tǒng)上自動(dòng)生成檢測主程序，將檢測主程序由通信接口傳輸給數(shù)控機(jī)床，通過G31跳步指令，使測頭按程序規(guī)定路徑運(yùn)動(dòng)，當(dāng)測球接觸工件時(shí)發(fā)出觸發(fā)信號，通過測頭與數(shù)控系統(tǒng)的專用接口將觸發(fā)信號傳到轉(zhuǎn)換器，并將觸發(fā)信號轉(zhuǎn)換后傳給機(jī)床的控制系統(tǒng)，該點(diǎn)的坐標(biāo)被記錄下來。信號被接收后，機(jī)床停止運(yùn)動(dòng)，測量點(diǎn)的坐標(biāo)通過通信接口傳回計(jì)算機(jī)，然后進(jìn)行下一個(gè)測量動(dòng)作。上位機(jī)通過監(jiān)測CNC系統(tǒng)返回的測量值，可對系統(tǒng)測量結(jié)果進(jìn)行計(jì)算補(bǔ)償及可視化等各項(xiàng)數(shù)據(jù)處理工作。

測量典型幾何形狀時(shí)檢測路徑的步驟為：

1確定零件的待測形狀特征幾何要素；

2確定零件的待測精度特征；

3根據(jù)測量的形狀特征幾何要素和精度特征，確定檢測點(diǎn)數(shù)及分布；

4根據(jù)測點(diǎn)數(shù)及分布形式建立數(shù)學(xué)計(jì)算公式；

5確定檢測零件的工件坐標(biāo)系；

6根據(jù)檢測條件確定檢測路徑。

結(jié)論：

在上述的研究中我們可以對數(shù)控系統(tǒng)對數(shù)控機(jī)床加工能力，方式，以及精度上面的作用以及影響。

在精度方面，除了我們所說的機(jī)床本身以及一些執(zhí)行元件，導(dǎo)軌的精度的影響外，數(shù)控系統(tǒng)的控制能力，檢測系統(tǒng)的準(zhǔn)確性以及伺服系統(tǒng)就起到了決定性作用。

而在數(shù)控機(jī)床加工復(fù)雜性的方面，對PLC的開發(fā)應(yīng)用就是最好的解決辦法，而據(jù)了解我國的PLC自主研發(fā)的能力和完備性，以及在其調(diào)試過程中所產(chǎn)生的問題仍然是未被完全解決，主要還是應(yīng)用國外的西門子，三菱，松下的可編程控制器。

要解決這些問題，我們還是要在引進(jìn)與使用國外先進(jìn)設(shè)備的過程中對這些設(shè)備的設(shè)計(jì)思想，以及一些先進(jìn)的理念進(jìn)行學(xué)習(xí)，通過仿照開發(fā)的方式，從各個(gè)方面來進(jìn)行研發(fā)，這個(gè)過程實(shí)屬不易，需要一代代人不斷的積累。記得我們的院長在一次講座中說過，一項(xiàng)技術(shù)的開發(fā)，并不是今天有一個(gè)概念明天就可以進(jìn)行實(shí)施的，往往是經(jīng)過了一代代研究的積累，十年二十年后才有成果的。所以我們就得從細(xì)節(jié)開始，作者要好好學(xué)習(xí)PLC。

王侃夫，數(shù)控機(jī)床控制技術(shù)與系統(tǒng)，王侃夫,機(jī)械工業(yè)出版社2007

徐世許，可編程序控制器原理、應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)，中國科技大學(xué)出版社，2006

張曉坤，可編程控制器原理與應(yīng)用，西北工業(yè)大學(xué)出版社 2008

第五篇：國內(nèi)數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)狀況分析

國內(nèi)數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)狀況分析國內(nèi)數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)怎么樣了，現(xiàn)在我們看下數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)狀況：

1、國外數(shù)控機(jī)床技術(shù)現(xiàn)狀

（1）高速高精與多軸加工成為數(shù)控機(jī)床的主流，納米控制已經(jīng)成為高速高精加工的潮流。

（2）多任務(wù)和多軸加工數(shù)控機(jī)床越來越多地應(yīng)用到能源、航空航天等行業(yè)。

（3）機(jī)床與機(jī)器人的集成應(yīng)用日趨普及，且結(jié)構(gòu)形式多樣化，應(yīng)用范圍擴(kuò)大化，運(yùn)動(dòng)速度高速化，多傳感器融合技術(shù)實(shí)用化，控制功能智能化，多機(jī)器人協(xié)同普及化。

（4）智能化加工與監(jiān)測功能不斷擴(kuò)充，車間的加工監(jiān)測與管理可實(shí)時(shí)獲取機(jī)床本身的狀態(tài)信息，分析相關(guān)數(shù)據(jù)，預(yù)測機(jī)床的狀態(tài)，提前進(jìn)行相關(guān)的維護(hù)，避免事故的發(fā)生，減少機(jī)床的故障率，提高機(jī)床的利用率。

（5）最新的機(jī)床誤差檢測與補(bǔ)償技術(shù)能夠在較短的時(shí)間內(nèi)完成對機(jī)床的補(bǔ)償測量，與傳統(tǒng)的激光干涉儀相比，對機(jī)床誤差的補(bǔ)償精度能夠提高3～4倍，同時(shí)效率得到大幅度提升。

（6）最新的CAD／CAM技術(shù)為多軸多任務(wù)數(shù)控機(jī)床的加工提供了強(qiáng)有力的支持，可以大幅度提高加工效率。

（7）刀具技術(shù)發(fā)展迅速，眾多刀具的設(shè)計(jì)涵蓋了整個(gè)加工過程，并且新型刀具能夠滿足平穩(wěn)加工以及抗振性能的要求。

2。國外機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)現(xiàn)狀

（1）發(fā)那科公司最新的FS30i／31i／32i／35i-MODELB數(shù)控系統(tǒng)，是FANUC公司最新的人工智能納米數(shù)控系統(tǒng)，這個(gè)系列數(shù)控系統(tǒng)靈 活地支持加工中心、車床、復(fù)合加工機(jī)床、五軸機(jī)床和各種高速高精度機(jī)床。系統(tǒng)支持①FL-net，②PROFIBUS-DP，③DeviceNet，④I／OLink-II，現(xiàn)場總線，系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)納米級高精度插補(bǔ)，可提供編程和操作導(dǎo)航，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)操作的可視性和操作性。系統(tǒng)提供了剛性攻絲、大型機(jī)床控制、雙檢安全等功能。