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直流电动机闭环控制系统
数字控制机床常常重达上百吨,但却常常要求切削工具的定位精度达到0.002
毫米。控制系统必须使刀具在遇到负载的情况下的进给速度高达每秒8厘米,而负载在给定的轨道上的变化非常之大。数控机床必须具有动态响应特性以便能够跟踪复杂的轮廓,具有最小的轨迹误差。很清楚这些要求意味着控制系统必须与它所驱动的机械特性相匹配。
控制系统是一个通过控制能源流以及其他往来资源实现控制操作的组合设备。实际上,控制系统是由相关的子系统组成,这些子系统可以完成在传统机加工过程中由胜任的人员操纵的任务。
因此,数控机床的控制系统能代替及其操作员,更为重要的是甚至比做好的人操作还要更好。数字控制与它所替代的操作人员之间的一下操作十项类似的感测机床的当前状态,做出完成动作所需要的逻辑判断向机床传达决定,驱动是党的机械装置,具有储存信息的能力、指令、数据和逻辑判断的决定。
总之,机床控制系统是电子电路、感测元件和引导刀具沿预先确定的到运动的机械机构组成的组合体。
先进制造技术中的一个最基本的概念是数字控制NC。在数字技术出现之前所有的机床都是由人工操纵和控制的。在与人控制的机床有关的很多局限性中操
作者的技能大概是最突出的问题。采用人工控制时,产品的质量直接与操作者的技能有关。数字控制代表了从人工控制机床走出来的第一步。数字控制意味着采用预先录制的、存储的符号指令、控制机床和其他制造系统。
一个数控技师的工作不是去操纵机床而是编写能够发出机床操纵指令的程序。对于一台数控机床,其上必须装有一个被称为阅读机的界面装置,用来接受和解译编程指令。发展数控技术是为了克服人类操作者的局限性,而且它确实完成了这项工作。数控机床比人工操纵机床的精度更高,他们可以生产一致性更好的零件,它们更快而且长期加工成本更低。数控技术的发展导致了制造工艺中其他几项新发明的产生电火花加工技术、激光切割、电子束焊接。
数字控制还使得机床比它们采用人工操纵的前辈们的用途更为广泛。一台数控机床可以自动生产很多种类的零件。每个零件都可以有不同的和复杂的加工过程。数控可使生产厂家承担哪些对于采用人工控制的机床和工艺来说,在经济上不划算的产品任务。
与许多先进技术一样,数控诞生于麻省理工学院的实验室中。数控这个概念是20世纪50年代在美国空军的资助下提出来的。在其最初的阶段,数控机床可以经济和有效地进行直线切割。
然而,曲线轨迹成为机床加工的一个问题,在编程时应该采用一系列的水平与竖直的台阶来生成曲线。构成台阶的每个线段越短,曲线就越光滑。台阶中的每个线段都必须经过计算。
在这个问题促使下,于1959年诞生了自动编程工具APT语言。这是一个专
门适用于数控的编程语言,使用类似于英语的语句来定义零件的几何形状,描述切削刀具的现状和规定必要的运动。APT语言的研究和发展是在数控技术进一步发展过程中的一大进步。最初的数控系统与今天应用的数控系统是很大差别的。在那时的机床中,只有硬线逻辑电路。指令程序写在穿孔纸带上,它后来被塑料磁带所取代。采用带阅读机将写在纸带或磁带上的指令给机器翻译出来。所有这些共同构成了机床数字控制方面的巨大进步。
然而,在数控发展的这个阶段中还存在着许多问题。
一个主要问题是穿孔纸带的易损坏性。在机械加工过程中,载有编程指令信息的纸带断裂和被撕坏是常见的事情。在机床上加工一个零件的这段连续时间里需要将载有程序指令的纸带放入阅读机中重新运行的情况使这个问题显得更加严重。如果需要制造100个某种零件,则应该将纸带分别通过阅读机100次。易损坏的纸带显然不能承受严酷的车间环境和这种重复使用。
这就导致了一种专门的塑料磁带的研制。在纸带上通过采用一系列的小孔来载有编程指令,而在塑料带上通过采用以一系列的磁点来载有编程指令。塑料带的强度比纸带的强度要高很多,这就可以解决常见的撕坏和断裂问题。然而,它仍然存在着两个问题。
其中最重要的一个问题是对输入带中的指令
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