机床数控系统的配置和功能选择系统

数控系统的配置和功能选择系统是数控机床的重要组成部分,配置什麽样的数控系统及选择哪些数控功能,都是机床生产厂家和最终用户所关注的问题。

开环控制系统:采用步进电机作为驱动部件,没有位置和速度反馈器件,所以控制简单,价格低廉,但它们的负载能力小,位置控制精度较差,进给速度较低,主要用于经济型数控装置；半闭环和闭环位置控制系统:采用直流或交流伺服电机作为驱动部件,可以采用内装於电机内的脉冲编码器,旋转变压器作为位置/速度检测器件来构成半闭环位置控制系统,也可以采用直接安装在工作臺的光栅或感应同步器作为位置检测器件,来构成高精度的全闭环位置控制系统。

由于螺距误差的存在,使得从半闭环系统位置检测器反馈的丝杠旋转角度变化量,还不能精确地反映进给轴的直线运动位置。但是,经过数控系统对螺距误差的补偿後,它们也能达到相当高的位置控制精度。与全闭环系统相比,它们的价格较低,安装在电机内部的位置反馈器件的密封性好,工作更加稳定可靠,几乎无需维修,所以广泛地应用于各种类型的数控机床。

直流伺服电机的控制比较简单,价格也较低,其主要缺点是电机内部具有机械换向装置,碳刷容易磨损,维修工作量大。运行时易起火花,使电机的转速和功率的提高较为困难。

交流伺服电机是无刷结构,几乎不需维修,体积相对较小,有利于转速和功率的提高,目前已在很大範围内取代了直流伺服电机。

伺服控制单元的种类

分离型伺服控制单元,其特点是数控系统和伺服控制单元相对独立,也就是说,它们可以与多种数控系统配用,NC系统给出的指令是与轴运动速度相关的DC电压(例如0-10V),而从机床返回的是与NC系统匹配的轴运动位置检测信号(例如编码器?感应同步器等输出信号)。伺服数据的设定和调整都在伺服控制单元侧进行(用电位器调节或通过数字方式输入)。

串行数据传输型伺服控制单元,其特点是NC系统与伺服控制单元之间的数据传送是双向。与轴运动相关的指令数据、伺服数据和报警信号是通过相应的时钟信号线、选通信号号、发送数据线、接收数据线、报警信号线传送。从位置编码器返回NC装置的有运动轴的实际位置和状态等信息。

网络数据传输型伺服控制单元,其特点是轴控制单元密集安装在一起,由一个公用的DC电源单元供电。NC装置通过FCP板上的网络数据处理模块的连接点SR、ST与各个轴控制单元(子站)的网络数据处理模块的SR、ST点串联,组成伺服控制环。各个轴的位置编码器与轴控制单元之间是通过二根高速通信线连接,反馈的信息有运动轴位置和相关的状态信息。