闭环控制数控机床的特点
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闭环控制数控机床的特点范文第1篇
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形考任务1
一、单项选择题（每小题3分，共66分）
题目1
数控机床指的是（
），对机床的加工过程进行自动控制的一类机床。
选择一项：
d.
装备了
NC或CNC
系统的机床
题目2
（
）属于数控机床的机床本体。
选择一项：
d.
床身
题目3
（
）属于数控机床的反馈装置。
选择一项：
d.
光栅
题目4
（
）属于数控机床的辅助装置。
选择一项：
b.
装置
题目5
（
）属于数控机床的伺服系统。
选择一项：
c.
伺服电机
题目6
（
）是机床实现自动加工的核心。
选择一项：
d.
数控系统
题目7
按照工艺用途分类，数控铣床属于（
）数控机床。
选择一项：
a.
金属切削类
题目8
按照运动轨迹控制分类，加工中心属于（
）。
选择一项：
b.
轮廓控制
题目9
欲加工一条与X轴成60°的直线轮廓，应采用（
）数控机床。
选择一项：
d.
轮廓控制
题目10
）。
选择一项：
b.
精度高
题目11
（
）数控机床只有控制信息的前向通道，没有检测装置，不具有反馈环节。结构简单、调试方便、容易维修、成本较低，但其控制精度不高。
选择一项：
a.
开环控制
题目12
数控机床使用反馈装置的作用是为了（
）。
选择一项：
b.
提高机床的定位精度、加工精度
题目13
（
）数控机床的反馈装置安装在数控机床终端移动部件上，其加工精度高，移动速度快，但调试和维修比较复杂，成本高。
选择一项：
b.
全闭环控制
题目14
数控机床全闭环进给伺服系统与半闭环进给伺服系统的主要区别在于（
）。
选择一项：
c.
反馈单元的安装位置
题目15
数控机床按运动轨迹控制分为点位控制数控机床、直线控制数控机床和（
）数控机床。
选择一项：
a.
轮廓控制
题目16
数控机床解决了在普通机床加工中存在的一系列缺点和不足，为（
）的精密复杂零件提供了自动化加工手段。
选择一项：
a.
单件、小批量生产
题目17
数控机床解决了在普通机床加工中存在的一系列缺点和不足，它的特点有加工精度高、（
）、自动化程度高、劳动强度低、生产效率高等。
选择一项：
b.
对加工对象的适应性强
题目18
世界上第一台数控机床是在（
）国研制成功的。
选择一项：
d.
美国
题目19
并联机床是突破传统机床结构的最新一代的数控机床，（
）不是并联机床的优点。
选择一项：
a.
控制简单
题目20
在国内外近年来生产的高速数控机床中，越来越多地采用图1所示（
）。从而把机床主传动链的长度缩短为零，实现了机床的“零传动”。
选择一项：
a.
电主轴
题目21
在采用全数字伺服系统的基础上，采用图2所示（
）直接驱动机床工作台实现“零传动”伺服进给方式。
选择一项：
c.
直线电机
题目22
（
）不是数控机床机械结构的主要特点。
选择一项：
a.
抗振性差
二、判断题（每小题2分共34分）
题目23
数控机床是采用数字控制技术对机床的加工过程进行自动控制的一类机床。
选择一项：
对
题目24
计算机数控系统是由计算机承担数控中的命令发生器和控制器的数控系统。
选择一项：
对
题目25
伺服系统是数控机床的机械结构实体，是用于完成各种切割加工的机械部分。
选择一项：
错
题目26
反馈装置是数控系统和机床本体之间的电传动联系环节。
选择一项：
错
题目27
开环控制系统一般适用于经济型数控机床和旧机床数控化改造。
选择一项：
对
题目28
闭环控制数控机床常采用步进电机为驱动装置的。
选择一项：
错
题目29
采用开环控制系统数控机床的精度高于采用闭环系统的数控机床。
选择一项：
错
题目30
通常一台数控机床的联动轴数一般会大于或等于可控轴数。
选择一项：
错
题目31
可控轴数是指机床数控装置能够控制的坐标数目，即数控机床有几个运动方向采用了数字控制。
选择一项：
对
题目32
联动轴数是指机床数控装置控制各坐标轴协调动作的坐标轴数目。
选择一项：
对
题目33
当改变加工零件时，在数控机床上只要改变加工程序，就可继续加工新零件。
选择一项：
对
题目34
数控机床是为了解决单件、小批量、精度高、形状复杂的零件加工的自动化要求而产生的。
选择一项：
对
题目35
数控机床的使用提高生产效率，经济效益明显，有利于生产管理的现代化。
选择一项：
对
题目36
数控机床正在不断采用最新技术成就，朝着高速化、高精度化、多功能化、智能化、系统化与高可靠性等方向发展。
选择一项：
对
题目37
数字伺服系统指的是伺服系统中的控制信息用数字量来处理。
选择一项：
对
题目38
机械动、静摩擦的非线性不会导致数控机床爬行。
选择一项：
错
题目39
电滚珠丝杆是伺服电动机与滚珠丝杆的集成，采用电滚珠丝杆可以大大简化数控机床的结构。
选择一项：
对
形考任务2
一、单项选择题（每小题2分，共64分）
题目1
经济型数控车床常采用（
），它的优点是加工工艺性好，其刀架水平放置，有利于提高刀架的运动精度，但这种结构床身下部空间小，排屑困难。
选择一项：
b.
水平床身
题目2
车削中心是以（
）为基本体，并在其础上进一步增加动力铣、钻、镗，以及副主轴的功能，以实现多工序复合加工的机床。
选择一项：
a.
全功能型数控车床
题目3
采用经济型数控系统的机床不具有的特点是（
）。
选择一项：
d.
必须采用闭环控制系统
题目4
一般采用开环控制的经济型数控机床没有（
）。
选择一项：
a.
反馈装置
题目5
加工中心按照功能特征分类，可分为
（
）、钻削和复合加工中心。
选择一项：
d.
镗铣
题目6
立式加工中心是指主轴轴线与工作台（
）设置的加工中心，主要适用于加工板类、盘类、模具及小型壳体类复杂零件。
选择一项：
d.
垂直
题目7
卧式加工中心是指主轴轴线与工作台（
）设置的加工中心,主要适用于加工箱体类零件。
选择一项：
a.
平行
题目8
（
）集中了金属切削设备的优势，具备多种工艺手段。有自动换刀装置，能实现工件一次装卡后完成铣、镗、钻、铰、锪、攻螺纹等多道工序或全部工序的加工。
选择一项：
b.
加工中心
题目9
加工中心最突出的特征是是设置有（
）。
选择一项：
b.
自动换刀装置
题目10
加工中心集中了金属切削设备的优势，具备多种工艺手段，能实现工件一次装卡后的铣、镗、钻、铰、锪攻螺纹等综合加工。加工中心最大的特点是有（
）。
选择一项：
a.
自动换刀装置
题目11
图1所示数控车床采用（
）结构，这种布局结构具有机床外形美观，占地面积小，易于排屑和冷却液的排流，便于操作者操作和观察，易于安装上下料机械手，实现全面自动化等特点。
选择一项：
c.
倾斜床身
题目12
数控车床采用（
），加工工艺性好，其刀架水平放置，有利于提高刀架的运动精度，但这种结构床身下部空间小，排屑困难。
选择一项：
c.
水平床身
题目13
以多面孔系加工为主，工序集中且复杂的箱体类零件，一般选用（
）进行加工。
选择一项：
a.
卧式加工中心
题目14
对箱体类，异形类，型腔模具工件，如果加工余量小（精加工），而且以单面孔系加工为主，工序集中的，一般选用（
）进行加工。
选择一项：
d.
立式加工中心
题目15
图3所示加工中心，按主轴在加工时的空间位置进行分类，属于（
）。
选择一项：
b.
立式加工中心
题目16
在数控铣床的运动分配与部件布局中，一般需要对工件的多个侧面进行加工，则主轴应布局成（
）。
选择一项：
a.
卧式
题目17
数控电火花线切割机床加工的特点有（
）。
选择一项：
a.
金属材料的硬度和韧性不影响加工速度
题目18
电火花加工的原理是基于工具和工件(正、负电极)之间脉冲性火花放电时的电蚀现象来蚀除多余的金属，以达到对零件的尺寸、形状及表面质量预定的加工要求。电火花加工最大的局限性是（
）。
选择一项：
b.
只能用于加工金属等导电材料“
题目19
常用数控电火花加工机床的加工局限性（
）。
选择一项：
b.
只能用于加工金属等导电材料
题目20
通常数控电火花加工机床可以加工（
）。
选择一项：
b.
导电材料
题目21
数控电火花线切割机床属于（
）。
选择一项：
b.
放电加工
题目22
（
）是数控机床实现自动加工的核心，是整个数控机床的灵魂所在。
选择一项：
d.
数控系统
题目23
数控系统中的CNC的中文含义是（
）。
选择一项：
a.
计算机数字控制
题目24
CNC是由（
）承担数控中的命令发生器和控制器的数控系统。
选择一项：
c.
计算机
题目25
（
）是数控机床操作人员与数控系统进行信息交换的窗口。
选择一项：
a.
人机界面
题目26
数控系统中的PLC是（
）。
选择一项：
d.
人机界面
题目27
（
）的作用是用来完成数控机床的逻辑控制。
选择一项：
d.
可编程控制器
题目28
数控机床的插补功能，由（
）来完成。
选择一项：
d.
数字控制
题目29
下列功能中，（
）是数控系统目前一般所不具备的。
选择一项：
d.
刀具刃磨功能
题目30
（
）不是数控系统的特点。
选择一项：
d.
不具有通用性
题目31
（
）是数控机床的核心关键部件，特别是对于高档数控机床，它是决定机床装备的性能、功能、可靠性和成本的关键因素。
选择一项：
d.
数控系统
题目32
数控车床的机床本体与普通车床相比，在结构上差别最大的部件是（
）。
选择一项：
d.
进给传动系统
形考任务3
一、单项选择题（每小题2分，共64分）
题目1
经济型数控车床常采用（
），它的优点是加工工艺性好，其刀架水平放置，有利于提高刀架的运动精度，但这种结构床身下部空间小，排屑困难。
选择一项：
b.
水平床身
题目2
车削中心是以（
）为基本体，并在其础上进一步增加动力铣、钻、镗，以及副主轴的功能，以实现多工序复合加工的机床。
选择一项：
a.
全功能型数控车床
题目3
采用经济型数控系统的机床不具有的特点是（
）。
选择一项：
d.
必须采用闭环控制系统
题目4
一般采用开环控制的经济型数控机床没有（
）。
选择一项：
a.
反馈装置
题目5
加工中心按照功能特征分类，可分为
（
）、钻削和复合加工中心。
选择一项：
d.
镗铣
题目6
立式加工中心是指主轴轴线与工作台（
）设置的加工中心，主要适用于加工板类、盘类、模具及小型壳体类复杂零件。
选择一项：
d.
垂直
题目7
卧式加工中心是指主轴轴线与工作台（
）设置的加工中心,主要适用于加工箱体类零件。
选择一项：
a.
平行
题目8
（
）集中了金属切削设备的优势，具备多种工艺手段。有自动换刀装置，能实现工件一次装卡后完成铣、镗、钻、铰、锪、攻螺纹等多道工序或全部工序的加工。
选择一项：
b.
加工中心
题目9
加工中心最突出的特征是是设置有（
）。
选择一项：
b.
自动换刀装置
题目10
加工中心集中了金属切削设备的优势，具备多种工艺手段，能实现工件一次装卡后的铣、镗、钻、铰、锪攻螺纹等综合加工。加工中心最大的特点是有（
）。
选择一项：
a.
自动换刀装置
题目11
图1所示数控车床采用（
）结构，这种布局结构具有机床外形美观，占地面积小，易于排屑和冷却液的排流，便于操作者操作和观察，易于安装上下料机械手，实现全面自动化等特点。
图1
选择一项：
c.
倾斜床身
题目12
数控车床采用（
），加工工艺性好，其刀架水平放置，有利于提高刀架的运动精度，但这种结构床身下部空间小，排屑困难。
图2
选择一项：
c.
水平床身
题目13
以多面孔系加工为主，工序集中且复杂的箱体类零件，一般选用（
）进行加工。
选择一项：
a.
卧式加工中心
题目14
对箱体类，异形类，型腔模具工件，如果加工余量小（精加工），而且以单面孔系加工为主，工序集中的，一般选用（
）进行加工。
选择一项：
d.
立式加工中心
题目15
图3所示加工中心，按主轴在加工时的空间位置进行分类，属于（
）。
选择一项：
b.
立式加工中心
题目16
在数控铣床的运动分配与部件布局中，一般需要对工件的多个侧面进行加工，则主轴应布局成（
）。
选择一项：
a.
卧式
题目17
数控电火花线切割机床加工的特点有（
）。
选择一项：
a.
金属材料的硬度和韧性不影响加工速度
题目18
电火花加工的原理是基于工具和工件(正、负电极)之间脉冲性火花放电时的电蚀现象来蚀除多余的金属，以达到对零件的尺寸、形状及表面质量预定的加工要求。电火花加工最大的局限性是（
）。
选择一项：
b.
只能用于加工金属等导电材料“
题目19
常用数控电火花加工机床的加工局限性（
）。
选择一项：
b.
只能用于加工金属等导电材料
题目20
通常数控电火花加工机床可以加工（
）。
选择一项：
b.
导电材料
题目21
数控电火花线切割机床属于（
）。
选择一项：
b.
放电加工
题目22
（
）是数控机床实现自动加工的核心，是整个数控机床的灵魂所在。
选择一项：
d.
数控系统
题目23
数控系统中的CNC的中文含义是（
）。
选择一项：
a.
计算机数字控制
题目24
CNC是由（
）承担数控中的命令发生器和控制器的数控系统。
选择一项：
c.
计算机
题目25
（
）是数控机床操作人员与数控系统进行信息交换的窗口。
选择一项：
a.
人机界面
题目26
数控系统中的PLC是（
）。
选择一项：
d.
人机界面
题目27
（
）的作用是用来完成数控机床的逻辑控制。
选择一项：
d.
可编程控制器
题目28
数控机床的插补功能，由（
）来完成。
选择一项：
d.
数字控制
题目29
下列功能中，（
）是数控系统目前一般所不具备的。
选择一项：
d.
刀具刃磨功能
题目30
（
）不是数控系统的特点。
选择一项：
d.
不具有通用性
题目31
（
）是数控机床的核心关键部件，特别是对于高档数控机床，它是决定机床装备的性能、功能、可靠性和成本的关键因素。
选择一项：
d.
数控系统
题目32
数控车床的机床本体与普通车床相比，在结构上差别最大的部件是（
）。
选择一项：
d.
进给传动系统
形考任务4
一、单项选择题（每小题4分，共64分）
题目1
（
）检验又称静态精度检验，是综合反映机床关键零部件经组装后的综合几何形状误差。
选择一项：
a.
几何精度
题目2
数控机床精度检验中，（
）的检验是表明所测量的机床各运动部位在数控装置控制下，运动所能达到的精度。
选择一项：
b.
定位精度
题目3
下列（
）检验属于定位精度检验。
选择一项：
d.
直线运动轴机械原点的返回精度
题目4
对加工中心的（
）检验，属于定位精度检验。
选择一项：
b.
回转轴原点的返回精度
题目5
数控机床几何精度检查时首先应该进行（
）。
选择一项：
b.
安装水平的检查与调整
题目6
对数控铣床的（
）检验，属于切削精度检验。
选择一项：
c.
斜线铣削精度
题目7
图1所示（
），可用于数控机床的直线运动定位精度检验。
选择一项：
b.
激光干涉仪
题目8
图2所示（
）的工作原理是将其两端分别安装在机床的主轴与工作台上(或者安装在车床的主轴与刀塔上)，测量两轴插补运动形成的圆形轨迹，并将这一轨迹与标准圆形轨迹进行比较，从而评价机床产生误差的种类和幅值。
选择一项：
c.
球杆仪
题目9
将被测物体置于图3所示（
）的测量空间，可获得被测物体上各测点的坐标位置，根据这些点的空间坐标值，经计算可求出被测的几何尺寸、形状和位置。
选择一项：
b.
三坐标测量机
题目10
数控机床的使用条件有明确的要求，与数控机床的基本使用条件不符的是（
）。
选择一项：
c.
无需保护接地
题目11
在数控生产技术管理中，除对操作、刀具、维修人员的管理外，还应加强对（
）的管理。
选择一项：
a.
编程人员
题目12
按报警号分类，数控系统的报警可分为（
）和用户报警两大类。
选择一项：
a.
系统故障
题目13
数控机床的故障按故障内容分类，可分为（
）和电气故障两大类。
(
选择一项：
b.
机械故障
题目14
数控机床的故障按故障特征分类，可分为（
）和有报警故障两大类。
选择一项：
c.
无报警故障
题目15
数控机床的故障按故障现象分类，可分为（
）和随机性故障两大类。
选择一项：
b.
可重复故障
题目16
数控机床的故障按故障性质分类，可分为（
）和不可恢复性故障两大类。
选择一项：
d.
可恢复性故障
二、判断题（每小题2分共36分）
题目17
数控机床的定位精度是表明所测量的机床各运动部位在数控装置控制下，运动所能达到的精度。
选择一项：
对
题目18
数控机床的几何精度是表明所测量的机床各运动部位在数控装置控制下，运动所能达到的精度。
选择一项：
错
题目19
数控机床的切削精度检验是对机床的几何精度和定位精度在切削加工条件下的一项综合检查。
选择一项：
对
题目20
三坐标测量机作为一种检测仪器，对零件和部件的尺寸、形状及相互位置进行检测。
选择一项：
对
题目21
球杆仪利用机床的两轴联动做圆弧插补，通过分析圆弧的半径变化和弧线的轨迹特征来判断机床的误差元素。
选择一项：
对
题目22
激光干涉仪利用机床的两轴联动做圆弧插补，通过分析圆弧的半径变化和弧线的轨迹特征来判断机床的误差元素。
选择一项：
错
题目23
平均排除故障时间是从出现故障直到故障排除恢复正常为止的平均时间。
选择一项：
对
题目24
伺服电机与丝杠的联轴节松动导致伺服电机与滚珠丝杠之间出现滑动，使得零件报废属于电气故障。
选择一项：
错
题目25
数控机床的故障按故障内容分类，可分为可重复性故障和电气故障。
选择一项：
错
题目26
数控机床能否充分发挥作用，起到应有的经济效益，是与生产管理、技术水平、人员配套、基础元部件的及时供应等有密切关系的。
选择一项：
对
题目27
数控设备的选用只需要考虑其加工精度就可以了。
选择一项：
错
题目28
用数控机床加工时，切削速度越高加工成本越低。
选择一项：
错
题目29
数控机床使用时需要进行保护接地。
选择一项：
对
题目30
数控机床的基础使用条件必须保证稳定的供电电源，有抗干扰措施。
选择一项：
对
题目31
数控机床工作地允许的海拔高度为1000m，当超过这个指标后，不仅伺服驱动系统的输出功率下降，而且影响加工的效果。
选择一项：
对
题目32
数控机床工作的环境温度是没有限制条件的。
选择一项：
错
题目33
加工中心能在一次装夹后实现多表面、多特征、多工位的连续、高效、高精度加工，即工序集中。
选择一项：
对
题目34
五面加工中心具有立式和卧式加工中心的功能，通过回转工作台的旋转和主轴头的旋转，能在工件一次装夹后，完成除安装面以外的所有五个面的加工。
闭环控制数控机床的特点范文第2篇
关键词： 数控机床 优点 缺点 种类 数控机床控制技术
目前，我国国内数控技能人才严重缺乏，阻碍了我国制造实力的提高，教育部等六部委启动了“制造业和现代服务业技能型紧缺人才培训工程”,对高技能型人才的培养提出了具体的方案。我校根据自身特点、结合市场需要，开设了数控技术专业，我根据近几年的教学践经验，简要对当前数控机床的在教学与生产实践中的运用谈一些思考。
一、数控机床的优点与缺点
（一）数控机床的优点
1.对零件的适应性强，可加工复杂形状的零件表面。
在同一台数控机床上，只需更换加工程序，就可适应不同品种及尺寸工件的自动加工，这就为复杂结构的单件、小批量生产，以及试制新产品提供了极大的便利，特别是对那些普通机床很难加工或无法加工的精密复杂表面（如螺旋表面），数控机床也能实现自动加工。
2.加工精度高，加工质量稳定。
目前，数控机床控制的刀具和工作台最小移动量（脉冲当量）普遍达到0.0001mm，而且数控系统可自动补偿进给传动链的反向间隙和丝杠螺距误差，使数控机床达到很高的加工精度。此外，数控机床的制造精度高，其自动加工方式避免了生产者的人为操作误差。因此，同一批工件的尺寸一致性好，产品合格率高，加工质量稳定。
3.生产效率高。
由于数控机床结构刚性好，允许进行大切削用量的强力切削，从主轴转速和进给量的变化范围比普通机床大。因此在加工时可选用最佳切削用量，提高了数控机床的切削效率，节省了机动时间。与普通机床相比，数控机床的生产效率可提高2―3倍。
4.良好的经济效益。
使用数控机床进行单件、小批量生产时，可节省画线工时，减少调整、加工和检验时间，节省直接生产费用；同时还能节省工装设计、制造费用；数控机床加工精度高，质量稳定，减少了废品率，使生产成本进一步下降。此外，数控机床还可实现一机多用，所以数控机床虽然价格较高，但仍可获得良好的经济效益。
5.自动化程度高。
数控机床自动化程度高，可大大减轻工人的劳动强度，减少操作人员的人数，同时有利于现代化管理，可向更高级的制造系统发展。
（二）数控机床的缺点
数控机床的主要缺点如下：价格较高，设备首次投资大；对操作、维修人员的技术要求较高；加工复杂形状的零件时，手工编程的工作量大。
二、数控机床的种类
（一）按工艺用途分类
按工艺用途，数控机床可分类如下：普通数控机床：这种分类方式与普通机床分类方法一样，铣床、数控锚床、数控钻床、数控磨床、数控齿轮加工机床等。加工中心机床：数控加工中心是在普通数控机床上加装一个刀库和自动换刀装置而构成的数控机床，它可在一次装夹后进行多种工序加工。
（二）按运动方式分类
按运动方式，数控机床可分类如下：点位控制数控机床。数控系统只控制刀具从要有数控钻床、数控坐标锤床、数控冲剪床等。直线控制数控机床：数控系统除了控制点与点之间的准确位置以外，还要保证两点之间移动的轨迹是一条直线，而且对移动的速度也要进行控制。这类机床主要有简易数控车床、数控销、铣床，等等。轮廓控制数控机床：数控系统能对两个或两个以上运动坐标的位移及速度进行连续相关的控制，使合成的运动轨迹能满足加工的要求。这类机床主要有数控车床、数控铣床，等等。
（三）按伺服系统的控制方式分类
按伺服系统的控制方式，数控机床可分类如下：开环控制系统的数控机床、闭环控制系统的数控机床、半闭环控制系统的数控机床。
（四）按数控系统的功能水平分类
技功能水平分类，数控系统可分类如下：经济性数控机床。经济性数控机床大多指采用开环控制系统的数控机床价格便宜，适用于自动化程度要求不高的场合；中档数控机床。这类数控机床功能较全，价格适中，应用较广；高档数控机床。这类数控机床功能齐全，价格较贵。
三、数控机床控制技术的发展
机械设备最早的控制装置是手动控制器。目前，继电器―接触器控制仍然是我国机械设备最基本的电气控制形式之一。到了20世纪初至50年代，出现了交磁放大机―电动机控制，这是一种闭环反馈系统，系统的控制精度和快速性都有了提高。20世纪60年代出现了晶体管――晶闸管控制，由晶闸管供电的直流调速系统和交流调速系统不仅调运性能大为改善，而且减少了机械设备和占地面积、耗电少、效率局，完全取代了交磁放大机―电动机控制系统。
在20世纪的60年代出现了一种能够根据需要方便地改变控制程序，结构简单、价格低廉的自动化装置――顺序控制器。随着大规模集成电路和微处理器技术的发展及应用，在20世纪70年代出现了一种以微处理器为核心的新型工业控制器――可编程序控制器。这种器件完全能够适应恶劣的工业环境，由于它具备了计算机控制和继电器控制系统两方面的优点，故目前已作为一种标准化通用设备普通应用于工业控制。
随着计算机技术的迅速发展，数控机床的应用日益广泛，井进一步推动了数控系统的发展，产生了自动编程系统、计算机数控系统、计算机群控系统和天性制造系统。计算机集成制造系统及计算机辅助设计、制造一体化是机械制造一体化的高级阶段，可实现产品从设计到制造的全部自动化。
由此可见，机械设备控制技术的产生，并不是孤立的，而是各种技术相互渗透的结果。它代表了正在形成中的新一代的生产技术，已显示出并将越来越显示出强大的威力。
闭环控制数控机床的特点范文第3篇
关键词:数控机床 脉冲编码器 精度检测装置
1 引言
数控机床的定位精度和加工精度在很大的程度上取决于检测装置的精度。它的作用是检测位移量, 是将系统发出的指令信号位置与实际反馈位置相比较,用其差值去控制进给电动机。在数控伺服系统中,通常有两种反馈系统:一种是速度反馈系统,用来测量和控制运动部件的进给速度;另一种是位置反馈系统,用来测量和控制运动部件的位移量。而实际反馈位置的采集,则是由位置检测装置来完成的。这些检测装置有脉冲编码器、旋转变压器、感应同步器、光栅、接近开关等。
2 精度检测装置原理简述
检测装置种类较多,现以绝对式脉冲编码器的接触式四位绝对编码盘为例,简述其工作原理。图a是绝对式光电编码器的结构图。图b是一个四位二进制编码盘,涂黑部分是导电的,其余是绝缘的,码盘上有四条码道。四个码道并排装有四个电刷,电刷经电阻接到电源正极。码盘最里面的一圈是电源负极。
四位二进制编码盘
由于制造精度和安装质量或工作过程中意外因素,易于引起阅读错误。为此绝对式光电编码盘大多采用格雷码编码盘,图c为4位格雷码盘。其特点是任何两个相邻数码间只有一位是变化的, 这样即使制作和安装不太准确,产生的误差最多也只是最低位的一位数。还可消除非单值性误差。
3 精度检测装置
3.1脉冲编码器检测装置
脉冲编码器,是一种旋转式脉冲发生器,能把机械转角变成电脉冲。是数控机床上使用最多的角位移检测传感器。编码器除了可以测量角位移外,还可以通过测量光电脉冲的频率。经过变换电路也可用于速度检测,同时作为速度检测装置。
脉冲编码器可分为光电式、接触式和电磁感应式三种。从精度和可靠性来看,光电式较好,光电式脉冲编码器可以用于角度检测,也可用于速度检测。所以在数控机床上通常使用光电式脉冲编码器。
(1) 光电式脉冲编码器
光电式脉冲编码器可分为增量式脉冲编码器和绝对式脉冲编码器。
光电脉冲编码器是按它每转发出的脉冲数的多少来分,有几种型号,数控机床最常用的脉冲编码器有2000脉冲/r,每转脉冲位移量/mm有2,3,4,5,8;2500脉冲/r;每转脉冲位移量/mm有5,10;3000脉冲/r,每转脉冲位移量/mm3,6,12。
增量式脉冲编码器由光源、光敏元件、透光狭缝、码盘基片、光板、透明镜、A/D转换线路及数字显示装置组成。绝对式光电编码器是一种直接编码式的测量元件,通过读取编码盘上的图案确定轴的位置没有积累误差。
(2) 混合式绝对值编码器
混合式绝对值编码器是把增量制码与绝对制码同做在一码盘上。圆盘的最外圈是高密度的增量制条纹, 其中间分布在4圈圆环上有4个二进制位循环码,每1/4圆由4位二进制循环码分割成16个等分位置。在圆盘最里圈仍有发一转信号的窄缝条。由循环码读出的4×16个位置/转,代表了一圈的粗计角度检测,它和交流伺服电机4对磁极的结构相对应,可实现对交流伺服电机的磁场位置进行有效的控制。
3.2其它检测装置
旋转变压器,是一种控制用的微电动机,将机械转角变换成与该转角呈某一函数关系的电信号,工作原理和普通变压器基本相似。结构简单, 抗干扰能力强,工作可靠,动作灵敏,对环境没有特殊要求,一般用于精度要求不高机床的粗测及中测系统。
感应同步器和旋转变压器均为电磁式检测装置,二者工作原理相同,其输出电压随被测直线位移或角位移而改变。主要部件包括定尺和滑尺,定尺和滑尺分别安装在机床床身和移动部件上。感应同步器分成直线式和旋转式两大类,分别用于长度测量和角度测量。
光栅主要由标尺光栅和光栅读数头两部分组成,光栅传感器测量精度高、动态测量范围广、可进行无接触测量、易实现系统的自动化和数字化。
接近开关类型有电感式、电容式、霍尔式、光电式、干簧管式等多种形式。它具有体积小、无抖动、无触头、无接触检测等特点。
数控机床精度检测装置通常有模拟式和数字式,数字式检测装置能够直接将非电量转换为数字量,不需要A/D转换,直接用数字显示。数字式检测装置与模拟式检测装置相比优点有测量精度和分辨率高,稳定性好,抗干扰能力强,便于与微机接口,适宜远距离传输等。数字式检测装置可以测量线位移,也可以测量角位移,常用的数字位置检测装置有编码器、旋转变压器、感应同步器、光栅等。
4 结语
综上所述,位置精度检测装置非常重要,它是数控机床伺服系统的重要组成部分,其作用是检测位移和速度,发送反馈信号,构成闭环或半闭环控制环节。检测系统决定了数控机床的加工精度。了解数控机床位置检测元件的工作原理,掌握了数控机床的位置测量装置的作用与特点,就能正确选用位置检测元件,从而保证数控机床的加工精度。
参考文献:
[1] 刘祖其主编.机床电气控制与PLC[M].北京:高等教育出版社,2009.3.
[2] 廖兆荣主编.数控机床电气控制[M].北京:高等教育出版社,2005.1.
闭环控制数控机床的特点范文第4篇
关键词：数控改造 普通机床 伺服控制
经济型数控机床是在普通机床的基础上加装数控系统的高级自动化机床，其除了具有价格低廉和操作方便的特点外，还能够较好的解决现状复杂、精密、小批量的加工问题，从而适合我国工业生产[1]。分析其系统组成与特点，改进伺服系统机械部分与相关的电气部分设计，完成机床的数控化改造，为经济型数控机床的技术改造提供一种精确、可靠的设计方法。
1 工作原理
1.1 系统组成
在使用数控机床加工工件时，首先应当给予数控机床工作指令，即编制零件加工程序。将加工程序输入数控装置，再由数控装置控制机床主运动的变速、启动、停止、进给运动的方向、速度和位移量，以及刀具选择交换，工件装夹和冷却的开关等动作，使刀具与被加工零件以及其它辅助装置严格按照加工程序规定的顺序、运行参数进行工作，从而达到加工出符合要求零件的目的。
数控机床主要由五大部分组成：如图1所示，信息输入、数控装置、伺服系统、机床本体和检测反馈装置。
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信息输入是数控机床的信息输入通道，加工零件的程序和各种参数、数据和输入设备送进计算机系统（数控装置）。对于经济型数控系统一般采用存储器作为载体。在操作面板上除了能够通过按键和键盘直接键入加工程序外，还能够将其在数码显示器或CRT显示器上显示出来。
数控装置主要由输入装置、存储器、控制器和运算器以及输出装置组成，其作为数控机床的核心能够接受输入装置的加工信息，此信息通过数控装置的系统软件处理后能够输出相应的指令脉冲，这些指令脉冲通过对伺服系统进行驱动来控制机床的各个运动部件按照规定要求做出各种动作。
伺服系统作为数控系统的执行部分，主要由伺服驱动电动机和伺服驱动装置组成。通过伺服系统能够将数控装置的各种指令转换成机床移动部件的运动速度、运动方向和位移量。机床中的每个运动执行部件都有自己的伺服系统，常用的伺服驱动系统主要有开环系统、闭环系统和半闭环系统。
与普通机床相比，数控机床的机床本体为了便于实现自动加工的需要，应当具有更好的刚度和抗振性。除了相对运动表面的摩擦系数要小、传动件之间的间隙要小之外，还要求其具有自动变速、自动换刀和自动诊断故障的功能。
测量装置，反馈回数控装置，以校核执行部件实际运动的速度、方向和位移量，并使之与加工指令相一致，开环数控系统中无测量装置。
1.2 系统特点
与国外同类型几十万元的系统相比，数控系统仅需1～2万元，由于其具有价格便宜的特点，因此，特别适合改造国内企业现有的普通机床。由于数控系统能够有效解决复杂零件加工精度控制的问题，从而提高了生产效率。经济型数控车床一般能够有效提高3～7倍的工效。由于数控系统能够通过变换不同的加工程序和更换不同的刀具对不同的零件进行加工，因此，此系统适合用于多品种且自动化加工中小批量的产品。通过此系统加工的产品具有良好的一致性，从而提高了合格率，降低了废品率，有效的提高了产品的质量。节约工装费用，缩短生产准备周期，降低成本；减轻工人的劳动强度[2]。
2 设计方案
经济型数控车床，对于保证和提高被加工零件的精度，主要依靠两个方面来实现：一是系统的控制精度；二是机床本身的机械传动精度。在设计总体方案的时候，除了考虑机床数控系统的运动方式、伺服系统类型和计算机的选择外，还要考虑传统方式以及执行机构的选择等。数控改造对机械传动系统的要求，采用低摩擦的传动副，如直线滚动导轨，以减小摩擦力，提高承载能力和刚性并保证传动平稳可靠。采用交流伺服电极半闭环控制系统能够在保证机械传统系统的传动精度和工件平稳性的前提下简化结构以及降低成本。
为了保证进给伺服系统的传统精度和平稳性，必须提高传动刚度和消除间隙，因此，在纵向和横向进给传动链上应当选择摩擦小以及传动效率高的滚珠丝杠螺母副，此外，还应当具有预紧机构[2][3]。设计的经济型数控车床主要的主要参数如下：
工件最大回转直径：床面上400mm，床鞍上210mm；工件最大长度1000mm；溜板及刀架重量：纵向800N，横向600N；主轴通孔直径48mm；主轴转速范围：正转（24级）10～1400r/min，反转（12级）14～1580r/min；进给量范围：纵向0.08～1.59mm/r，横向0.04～0.795mm/r；刀架快移速度：纵向2.4m/min，横向1.2m/min；最大进给速度：纵向0.6m/min，横向0.3m/min；切削螺纹范围0.25～12mm；电动机功率7.5kw；代码制：ISO制；脉冲分配方式：逐点比较法；脉冲当量：纵向0.01mm/脉冲，横向0.005mm/脉冲；控制轴数目：二轴联动（纵向横向）；最小指令值：纵向0.01mm；横向：以直径计0.01mm；刀具补偿量：0～99.99mm；进给传动链间隙最大补偿量：15个脉冲；定位精度：±0.015mm。
对普通车床进行数控化改造主要是将纵向和横向进给系统改造成微机控制的能够独立运动的进给伺服系统。利用数控装置，车床按预先输入的加工指令进行切削加工，由于加工过程中的切削参数，切削次序和刀具都会按程序自动进行调节和更换，再加上纵向和横向进给联动的功能，数控改装后的车床就可以加工出各种形状复杂的回转零件，并能实现多工序自动车削，从而提高生产效率和加工精度[4]。设计的经济型数控车床的主要功能：能控制刀具的位移方向、位移长度及走刀速度，加工程序中的位移长度以十进制数输入；单片机数控系统有16种走刀速度供用户选用，其范围为0～2.8m/min，可根据具体情况进行调整；加工过程中，为应付特殊情况，设有开关暂停、键急停和键回零功能；可控制车削端面、内外圆柱面、任意锥面、球面及用圆弧逼近的任意曲面；可控制加工右旋或左旋的各种内、外圆柱、圆锥螺纹及多头螺纹；程序中可给出一定延时。在加工中执行到延时程序时，刀具在相应时间内停止运动；为方便调试和校对原点，设有点动功能；具有自动循环加工功能，并可进行计数；具有自动诊断功能，当加工程序编制或操作有误时，程序停止运行，并显示相应的出错信息，以便修改；为简化加工程序，设有局部循环功能，为提高加工精度，设有间隙补偿功能。
此外，设计中还涉及到横向进给系统伺服系统的切削力计算，滚珠丝杠螺母副的计算与选型，交流伺服电机的选择，纵向进给伺服系统的设计，电机的选择、联轴器和键的选型与计算、减速齿轮的设计等。
3 总结
设计的经济型数控机床在本企业得到了应用，验证了改造设计的正确性与可行性，具有良好的性价比，为相关的研究实践提供一种适用方法，部分部位的改进设计仍在不断革新中。
参考文献：
[1]许志荣，朱俊，邓志辉.基于SINUMERIK 802C的经济型机床电气元件的分析[J].常州信息职业技术学院学报，2010，9（2）：26-
29.
[2]陈艳红.普通车床数控改造及精度分析[D].郑州：郑州大学，2009.5.
闭环控制数控机床的特点范文第5篇
【关键词】数控分度系统；定位精度；研究现状；存在问题；措施
中图分类号：TH161+.7文献标识码： A 文章编号：
前言
在数控机床的实际操作中，需要对部件的位置进行准确定位，目前，广泛采用的高精度数控分度头是一个典型的点位控制系统。在这个控制系统中，有两个关键点的控制，即定位精度和定位时间。因此，本文针对如何提高数控分度系统中的定位精度的方法进行探讨。
二、数控分度头的概述
高精度数控分度头控制系统是一个位置全闭环控制系统。位置反馈回路采用圆感应同步器和与之配套的高精度圆感应同步器数显表, 数显表随时跟踪实际位移值并以数字形式实时输出的显示。可以给微机系统提供 1″分辨率的角度信号。伺服放大器和伺服电机构成伺服驱动部分, 采用数字式交流伺服配套产品, 具备高精度、恒转矩、良好的低速运转特性和低噪声等品质。适于高精度定位、快速响应、宽调速范围的场合。传动机构采用谐波齿轮传动机构, 这是一种利用柔性工作构件的弹性变形进行运动或动力传递的一种新型传动方式, 有利于提高精度和效率。锁紧装置采用单片电磁制动器进行轴向锁紧, 具有简单可靠、动作迅速等优点。从本系统的结构来看, 旋转轴的运转方向由正转脉冲和反转脉冲来决定, 而旋转轴的运转速度则由脉冲频率决定, 频率越高运转越快。因此, 其控制归结到如何依据给定参数和检测参数决定正转脉冲或反转脉冲的频率控制策略以及启停策略, 使旋转轴锁定在预定值的±1″范围内。
三、数控分度头系统的发展现状及存在的问题
1.数控分度头系统的发展现状
在传统的机械工业中，采用的多是手工分度头，它分度精度低、分度柔性差、操作人员劳动强度大，难以实现自动化生产。随着技术的进步与工业的发展，对机械设备的自动化程度要求越来越高，加工精度要求也越来越高。数控分度头的开发与研制，就是为了适应自动化、高精度的要求而发展的。数控分度头是一种应用十分广泛的精密圆分度器件，它采用交流伺服电机驱动，经谐波齿轮减速器降速，由圆光栅角位移传感器进行角度测量获得闭环反馈信号，由计算机实现闭环反馈控制，交流伺服电机驱动主轴实现精确的分度。分度头作为一种广泛应用的机械设备，目前对分度头的研究主要集中在分度头的精度分析和机械性能改善、分度头的数控技术、分度头在误差测量方面的应用和分度头的数字化改造等方面。国内不少单位对高精度数控分度头也做了大量理论研究和产品开发工作，华中理工大学机械学院对高精度数控分度头的研究开展较早，通过采用神经网络方法进行误差补偿，使数控分度头的分度误差达到15"。
2.数控分度头系统存在的问题
制约定位精度的因素直接影响数控机床精度，在控制上大多采用半闭环控制。在这种控制方式下，由于机械传动系统不包含在控制环内，虽然提高了数控系统的稳定性，但是，由机械系统中传动元件的制造误差以及导轨摩擦阻力产生的间隙和机械传动系统刚度变化引起的弹性变形等非线性因素不可避免，它们将直接影响执行部件的定位精度，是产生定位误差的薄弱环节。
四、提高数控分度系统定位精度的主要途径
1.提高数控机床定位精度的方法就是进行系统误差补偿
目前，补偿数据分析依据的标准不同，得到的定位精度结果也不同。目前，国内大多数采用ISO 230－2数控轴线的定位精度和重复定位精度的国际标准。ISO 是世界范围内各国标准化组织（ISO 成员）的联合组合，ISO 230－2 是由 ISO/TC 39 机床技术委员会的 SC2 金属切削机床检验条件分委员会制定的。标准中规定，为评定机床精度而进行定位检测时，在沿轴线向每一个目标点位置运动中，将产生一定数量的不同实际定位点Pv值，用这些实际定位点Pv值减去目标位置Pi值便为该次运动的位置偏差Xv值。根据n次测量的偏差值就可以确定该点的平均位置偏差值Xv。下面的公式表示从正方向趋近目标点和不确定度的估算值Si。
国际标准将2倍(即4倍)的单向定为标准不确定度的估算值称为该点的单向重复定位精度R。为得到机床的定位精度，必须沿机床的运动轴线建立许多个目标定位点，然后根据实际的定位位置，确定在每一个定位目标点Zs的变化范围。轴线单向定位精度就是由单向定位系统偏差和单向定为标准不确定度估算值的2倍组合来确定的范围。
如果从另外一个方向向目标点作同样多次的定位运动，就可以求出该点反方向的平均位置偏差值和估算值, 主要是由系统中的间隙造成的。很明显，仅作单向定位试验的机床的表面精度值比作双向定位试验的精度值要高得多。
2.采用断型传动机构
只有突破蜗杆机构的局限，寻找新的传动机构，才可能使回转进给精度、分度定位精度有根本的提高.新机构除了传动死区尽可能小、并能有效地消除传动间隙外，还应具有传动比大、结构紧决、传动平稳等特点.通过改善系统结构来实现提高数控分度系统定位精度。
（一）改善输出轴的支承精度
系统的运动精度取决于圆角传感器的精度和分辨率，现在使用的圆感应同步器的分辨率为1"，它要求转子对定子的运动径向跳动不大于10，目前所使用的C级滚动轴承的径向跳动为6--8，基本满足需要。但如果需要更高的运动分辨率，以实现更高的分度定位精度时，则需要采用圆光栅等更高分辨率的传感器进行检测。这时，会要求输出轴具有更高的支承精度。为此，可考虑采用密珠轴承或静压轴承支承输出轴。
（二）改善机构的元件质量
机构传动钢球的形状精度、尺寸均一性，与其接触的滚道元件的形状精度，对传动性能影响极大。如果采用高弹性模量、高强度的材料制造传动元件，使工作表面具有更高的硬度，并采用尺寸均一性和形状精度更高的钢球，同时对滚道进行精细的加工，将会进一步提高机构的传动灵敏度、运动分辨率、驱动力矩和锁定力矩。
改善驱动系统
在实例中，机构是利用步进电机驱动的。如果采用性能更好、精度更高的直流或交流伺服系统取代步进电机驱动，并进行全闭环控制，会全面改善装置的性能，获得更高的工作质量。
3.检测误差的校正
为进一步提高定位精度，可以在输出轴上安装机械零位信号装置，借助高精度正多面棱体用自准直平行光管法，测取角位置检测系统的误差序列，经处理制成补偿曲线数据表，存于控制器中。在工作过程中，’通过校正算法予以补偿，提高检测精度和分度控制定位精度。
结束语
定位精度是影响数控分度系统的直接因素，因此，通过以上提出了主要途径来提高数控分度系统定位精度是可行的。同时，在实际的运营和生产中，还需要我们对数控分度系统的定位精度进行定期的维护和完善，确保机床定位精度的稳定性，更好的发挥它的最大效益。同时，对于数控分度系统定位精度的研究，我们必须加大研究和开发的力度。采用新技术让数控机床在生产中得到最佳应用。
参考文献：
[1]罗映.加长型数控机床进给系统的定位精度分析[J].组合机床与自动化技术,2007（2）.
[2]盛浩.我国数控机床现况与技术发展策略[J]. 制造技术与机床. 2008(02).
