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数字程序控制技术 补： 数控是采用数字电子技术和计算机技术，对生产机械进行自动控制的系统，它包括顺序控制和数字程序控制两部分。 顺序控制： 微机顺序控制方式是指以预先规定好的时间或条件为依据，按预先规定好的动作次序顺序地进行工作。一般地，把按时序或事序规定工作的自动控制称为顺序控制。 顺序控制的特点： (1)控制系统的输入和输出信号都是开关量信号。 (2)顺序控制系统控制生产机械依次顺序动作，动作的转换是根据现场输入信号的逻辑判断或时序的判断来决定的。 (3)为了保证系统可靠的工作，有的系统中，需对执行机构或控制对象的实际状态进行检测或测量，将结果及时地反馈给系统控制器，这就需要增加检测机构；为了调整方便，并实现工作时的监视以及故障时的报警，一般要有显示和报警电路。 数字程序控制主要用于机床的自动控制，如用于铣床，车床，加工中心，线切割机以及焊接机，气割机等的自动控制系统中。采用数字程序控制的机床叫做数控机床，数控机床具有能够加工形状复杂的零件，加工精度高，生产效率高等特点，是实现机床自动化的一个重要的发展方向。本章主要介绍数字程序控制基础，逐点比较法插补原理，步进电机控制技术。 3.1 数字程序控制基础 数字程序控制，就是计算机根据输入的指令和数据，控制生产机械（如各种加工机械）按照规定的顺序，运动轨迹，运动距离和运动速度等规律自动的完成工作的自动控制。 世界上第一台数控机床是1952年美国麻省理工学院（MIT：Massachusettes Institute of Technology马萨诸塞州）伺服机构实验室开发出来的，主要目的是为了满足高精度和高效率的加工复杂零件的需要。在零件的加工过程中，二维和三维轮廓零件的加工是很困难的，而有了数控机床后则显得非常容易。 早期的数控（NC: Numerical Control）机床是以数字电路技术为基础来实现的，随着小型和微型计算机的迅速发展，70年代初期在数控系统中利用了计算机来实现控制，从而诞生了计算机数控（CNC）。数控系统一般由输入装置，输出装置，控制器和插补器等四大部分组成，这些功能都由计算机系统来完成。 计算机数控系统(Computer Numerical Control)，简称CNC系统。它是通过软件实现控制，要想改变控制功能，只需改变相应的控制程序，硬件电路不作或只作极少改动，所以通用性和灵活性都很好。 3.1.1微机数控系统的组成 当CNC系统中的计算机采用微机时，就成为微机数控(MNC)系统了，其组成如图3.1所示。 (1)输入装置 一般指微机的输入设备，如键盘。其作用是输入数控系统对生产机械进行自动控制时所必需的各种外部控制信息和加工数据信息。 图3.1微机数控系统组成框图 (2)微机 微机是MNC系统运算和控制的核心。在系统软件指挥下，微机根据输入信息，完成数控插补器和控制器运算，并输出相应的控制和进给信号。若为闭环数控系统，则由位置检测装置输出的反馈信息也送入微机进行处理。 (3)输出装置 一般包括输出缓冲电路、隔离电路、输出信号功率放大器、各种显示设备等。在微机控制下，输出装置一方面显示加工过程中的各有关信息，另一方面向被控生产机械输出各种有关的开关量控制信号(冷却、启、停等)，还向伺服机构发出进给脉冲信号等。 (4)伺服机构 一般包括各种伺服元件和功率驱动元件。其功能是将输出装置发出的进给脉冲转换成生产机械相应部件的机械位移(线位移、角位移)运动。 (5)加工机械 即数控系统的控制对象，各种机床、织机等。目前已有专门为数控装置配套设计的各种机械，如各种数控机床，它们的机械结构与普通机床有较大的区别。 3.1.2 微机数控系统的分类 1按用途分类 ①普通数控系统 ②多坐标数控系统 2按控制对象的运动轨迹分类 数控系统按控制方式来分类，可以分为点位控制，直线切削控制和轮廓切削控制。这三种控制方式都是运动的轨迹控制。 ① 点位控制（Point to Point，PTP） 点位控制系统中，只要求控制刀具形成终点的坐标值，即工件加工点可以准确定位，至于刀具从一个加工点到下一个加工点走什么路径，速度快慢，方向如何并无明确规定，因为在移动的过程中不做任何加工，只是到达指定位置后才开始加工。在机床中，采用这类控制的有钻床，镗床，冲床等。 ② 直线切削控制 主要控制行程的终点坐标值，不过还要求刀具相对于工件平行某一直角坐标轴作直线运动，且在运动过程中进行切削加工。需要此类控制的有铣床，车床，磨床，刨床，加工中心等。 ③ 轮廓的切削控制（Continuous Path：CP） 这类控制的特点是能够控制刀具沿工件的轮廓曲线不断的运动，并在运动过程中将工件加工成某一形状，这就需要插补器来进行刀具控制。主要用于铣床，车床，磨床，加工中心等。 3 按对伺服机构的控制方式分类