课件6控制

第六节机床控制

数控机床控制主要有三方面：电气控制、液压控制和气动控制。液压和气动控制其实也受电气控制，为方便分析其控制的功能，把液压和气动控制分列出来。

一、电气控制。数控系统是数控机床的控制核心，由控制装置，就是常说的计算机或CNC，步进或伺服电机驱动单元（驱动器），步进或伺服电机等构成。计算机把控制指令传送给机床电气控制系统，由电气控制系统实现机床各种控制功能。

电气控制主要有：主轴功能控制，包括主轴正转、反转、变速、准停、分度、制动，通过主轴电机和变频器或伺服驱动器获得主轴功能；各轴的运动控制，通过驱动器和步进电机或伺服电机来获得；刀架功能，通过主机系统或刀架控制器，刀架电机实现；还有冷却系统的控制和数控铣床的刀库控制。

1、主轴控制：有些数控车床主轴箱是利用齿轮分级变速，主电机是普通的交流电机或是多速的交流电机，变速方式有手动换档或采用电磁离合器或液压等方法自动换档，如用多速电机的机床还可以在同一机械档位通过程序中的不同指令（如S1，S2）获得高低不同的转速。

主轴的正反转是由电机正反转来实现，电机是由交流接触器控制，当控制正转的交流接触器吸合时，电机正转，主轴正转；当控制反转的交流接触器吸合时，电机反转，主轴反转；主轴的制动有的用电磁离合器制动，有的用能耗制动方式。采用变频器和变频电机或伺

服驱动器和伺服电机控制主轴可实现无级变速。

有些数控车床主轴箱是利用几组齿轮或行星减速器加变频器和变频电机控制主轴转速和制动，机械有几档转速，在每档中可无级变速。现在大部分数控车床主轴箱内都无齿轮，采用变频器和变频电机，通过皮带直接带动主轴运转。主轴的正反转由变频器控制，主轴的起升时间和制动时间均由变频器的参数调整，一般设定在5秒内。

车削中心和一些全功能数控车床主轴采用伺服电机和伺服驱动器控制，除可实现主轴无级自动变速外，还可控制主轴的准停，主轴分度等功能，其主轴起升和制动时间可以比变频器控制短，效率更高。此外还有一种电主轴，电机转子装在主轴上，整个主轴就是一个电机，可适应高转速的要求。但由于电机的发热和高转速时机械摩擦发热，会影响机床的加工精度，需要一套完善冷却系统。

2、轴的控制：机床各轴的运动是通过驱动器和步进电机或伺服电机带动滚珠丝杆实现。步进电机驱动是早期数控机床采用，由于步进电机存在高速时容易失步，低速时产生振动的先天缺陷，而且速度慢，生产效率低，已很少在机床上使用。现在基本上使用伺服驱动器和伺服电机驱动。

伺服电机尾部有两组电线，用航空插头连接。一组线是电源线，给电机提供电源，一组线是码盘线（信号线），是装在电机上的编码器的信号线。码盘线是屏蔽线，线径很小，数控车床的X轴，数控铣床的Z轴上的电机码盘线经常被弯曲和拉伸，有时会出现无信号反馈，驱动器报警的故障。当驱动器报警时，要检查驱动器上显示的报

警号，对照说明书的报警处理方法处理。同一报警号有多个原因，要分别检查以确定具体的故障原因。驱动器参数出厂已调好，一般不用再调整。如果加工中出现驱动电机振动，滚珠丝杆振动，拖板运动不够力时，应参照说明书对驱动器有关的增益参数进行适当的调整。

轴的最大行程由软限位和硬限位控制，软限位在参数中设定，硬限位由撞块和行程开关（或接近开关）组成。当超程报警时，行程撞块压下行程开关，电路短开，驱动电机不能转动，按下超程解除按扭时，相当于用手动接通电路，此时反向移动拖板就可解除报警。

3、刀架控制：常用的立式四位电动刀架的控制设计不同有不同的形式。有的在控制电路上用接触器控制刀架电机正反转，有的用专门的刀架控制器来控制。刀架控制器与计算机、刀架电机、和刀架发讯盘连接，控制刀架电机正反转由控制器内两个继电器进行。当计算机接到换刀指令时，负责正转的继电器吸合，刀架电机正转，刀架转动换刀。刀架转到指令的刀位号时，发讯盘的霍尔元件与磁钢相对，输出到位信号，正转继电器释放，同时反转继电器吸合，刀架电机反转，刀架定位锁紧。电机反转时间由系统参数设定，反转时间长短，直接关系刀架是否锁紧，时间不够，刀架锁不紧，时间过长，会锁得过紧，再换刀时电机不够力升起螺母，刀架不能转位，计算机出现“换刀时间过长”报警，有时还会烧坏电机。

4、螺纹加工的控制：数控车床要显示主轴转速和加工螺纹，必需要带有主轴编码器，一些经济型数控车床不用加工螺纹，为省成本，没装主轴编码器。在加工螺纹时，主轴编码器的作用就相当于普通车

床的挂轮一样，把主轴的转动与拖板的运动联系起来。但编码器只起一个桥梁作用，实际上是靠计算机控制的，它不仅控制主轴转速与拖板运动的速度配合，还要控制螺纹加工起点时主轴的位置不变，这样才不会产生车第一刀和第二刀时错牙的现象。编码器的线数有多种，必需和系统要求的线数相同。有的系统可以采用多种线数的编码器，用哪一种线数的编码器可以在参数中设定。碥码器内有一玻璃片，上面有刻线，玻璃片容易破碎，所以在装拆时不能敲打。

5、一些要调整的参数：数控系统为什么要配置这么多的参数，而且越高级的系统参数量越多？

这些参数的配置是为了使系统与机械特性相匹配。可以通过改变一些参数，使机床的机械与系统之间得到最佳的配合状态。世界上没有一样东西是一模一样的，每一套系统和每一台机床的机械部分都不可能做到性能特性完全一致，参数在这中间起到了重要的作用，参数调整合适，就能使机床性能发挥得更好。高级的数控系统，其功能多和性能更完善，所以设置的参数也就更换多。机床出厂前参数已调好，大部分的参数在使用中不用调整，但有些参数由于机床使用的磨损或使用者的习惯，或者加工某些特殊形状的零件，一些参数要进行修改。下面是一般要修改的参数（不同系统说明书的叫法可能不一样，具体参数号查系统说明书）。

系统参数

A、丝杆反向间隙补偿。

B、螺纹切削中X轴指数加减速时间常数。

C、螺纹切削中XZ轴指数加减速的下限值。

D、程序段与程序

段之间（拐点）过渡方式。

诊断参数

刀架反转锁紧时间。

二、液压控制。主要包括液压卡盘或筒夹、液压尾座、液压刀塔的控制。通过液压站油泵和各种液压阀、油缸、油马达进行控制。

液压控制用在配有液压功能部件的机床上，最常用的液压功能部件有液压卡盘或液压筒夹，液压尾座和液压刀塔。

液压站是主要的液压装置。它的基座是一个油箱，在油箱上装有电机、油泵、油路配油板和装在配油板上各种液压阀，如溢流阀、换向阀、节流阀、压力表等。但并不是所有的阀都装在液压站上，有的阀是装在执行部件（如油缸，油马达）附近，使其动作更可靠。有的液压站装有散热装置，以降低液压油的温度。油泵的吸油管上有滤油器，循环使用的液压油通过回油管流回油箱内。油箱上有油标以观察箱内的油量。

油泵是液压系统的动力部件。机床上常用的是叶片泵，它由电机带动旋转。电机与油泵的连接有的是用联轴器，有的是直连，在电机轴端做出一段孔，上有键槽，与油泵轴和键配合，结构紧凑。油泵输出的压力油的压力由溢流阀调整，调定的压力大小按机床说明书的规定，一般不能超过说明书规定的最大压力。要注意这里调定的是从液压站输出的液压系统总压力。有两个概念要清晰：1、液压系统调定的压力并不等于具体的执行部件所需的压力，具体某个功能部件所

需的压力一般不要这么大，如液压卡盘的压力，要根据所夹的零件的形状，精度要求来调整（在液压卡盘附近另装有减压阀和压力表）。2、液压传动系统中油的压力大小取决于外部载荷，而不是调定的压力。

换向阀用来改变油路进出油的方向，控制执行部件的不同状态，如液压卡盘的夹紧与放松；液动刀塔的推出与锁紧；液压尾座的顶紧与退回等。换向阀大多用电磁阀，当系统指令换向时，被指令的一端电磁阀线圈通电，使电磁阀的阀芯移动改变油路进出油的方向，实现换向，同时该电磁阀线圈上面指示灯亮（有的电磁阀没有指示灯）。若系统发出了换向指令，执行部件无动作，检查电磁阀的指示灯不亮，有可能是控制该电磁阀的继电器故障，或接线松动，也有可能是电磁阀线圈烧了。油中的杂物也会使阀芯卡死，虽然电磁阀线圈无烧，但推不动阀芯，只能拆下来清洗，修整拉伤的部位后重装。

节流阀用来控制执行部件的运动速度，当进出油缸的流量越大，油缸的移动速度就越快。如液压卡盘夹紧的时间过长，液压尾座顶出时间过长，说明油缸移动慢，可把通过节流阀的流量调大些。通常液压系统在回油路上装有背压阀，使回油路上有一定的压力，而不是零压力。有了背压，可增加执行部件运动的平稳性并可防止空气从回油路混入液压系统中。液压系统中混入空气会产生怎样的效果？油液的可压缩性很小，一般认为油液是不能被压缩的，空气却可以被压缩。液压系统工作时，混在油中的空气在负载下受到压缩，油液传动的连续性受到破坏，使工作部件运动产生间歇停顿，出现爬行的故障。当这些气泡随油液运动到压力较高的区域时，气泡在压力油的冲击下会

迅速破裂，产生强烈的噪音和油管振动。空气中的氧会对油管和液压元件表面产生腐蚀，称为气蚀。这些都会影响液压执行部件的工作性能。

液压控制系统中，油的清洁非常重要，油的脏物会引起运动零件划伤，磨损甚至卡死，堵塞节流阀和管道小孔，影响机床工作性能，造成故障。所以在油箱内油泵的吸油管上装有滤油器，对进入液压系统的油液进行过滤，当滤油器堵塞时，油泵抽上的油量不足，形成真空状态，会产生较大的噪音，液压执行部件运动不正常，这时必需要把滤油器拆下清洗或更换。

下图是一种安装液压卡盘的数控车床的控制原理图：

液压卡盘用螺栓固定在车床主轴头上，主轴尾端安有一个回转油缸，主轴通孔内有一条拉杆，用螺纹与液压卡盘和回转油缸连接。

该控制系统由油箱、滤油器、变量叶片泵、电机、三位四通电磁阀，压力表、单向阀、电触点压力表和回转油缸组成。

液压系统的工作原理

1、液压启动

把机床操作面板上的液压泵启停旋钮旋至“开”的位置，电机启动带动油泵旋转。

液压卡盘控制原理图1

2、夹紧

按下机床操作面板上的夹紧按钮，三位四通电磁阀的电机磁铁1DT通电，油泵输出的压力油经液控单向阀进入回转油缸的右腔，推动活塞向左移动，通过拉杆将卡盘拉紧，回转油缸左腔的油经换抽阀流回油箱，夹紧动作完成。在夹紧油路上安有一个电触点压力表，当卡盘夹紧后，进油的油压升到电触点压力表调定的压力时，主轴电机的电器才能接通，主轴才能起动，起安全保护作用。

3、松开

按下操作面板松开按钮，三位四通的电磁铁2DT通电，油路换

向，压力油通过三位四通电磁阀进入回转油缸左腔，推动活塞向右移动，卡盘卡爪松开，回转油缸右腔的油经三位四通阀直回油箱。

系统压力的调定不是采用独立的溢流阀调整，现在很多液压站采用限压式变量叶片泵供油，系统工作压力通过调整变量泵的压力调整螺钉调定。

下面是另一种液压卡盘的液压控原理图

液压卡盘控制原理图2

这是一种全功能数控车床液压卡盘部分的液压控制原理图。液压站在机床后面床脚位置，为使液卡动作更精准，避免过长的管道影响，这部分的液压元件都装在主轴箱附近。

控制系统由减压阀、压力表、压力继电器、三位四通电磁换向阀、液控单向阀、回转油缸组成。

液压站输出的压力油经减压阀，把工作压力调整为夹紧工作所需的且稳定的压力（该压力根据工件形状，尺寸，精度要求，切削力大小等综合考虑决定），输送到三位四通电磁换向阀，经过液控单向阀进入回转油缸。压力继电器起安全保护作用，只有当检测到的夹紧力（从减压阀到回转油缸之间的油压）达到压力继电器设定压力时，主轴电机才能启动。

液压系统工作原理

1、夹紧功能

（1）夹紧：当系统发出夹紧信号，三位四通电磁阀的电磁铁2DT 通电，从液压站送出的压力油经减压阀到三位四通电磁换向阀左腔，经油管A和液控单向阀进入回转油缸左腔，推动活塞向右移动把卡盘拉紧，油缸右腔的油经液控单向阀和三位四通电磁阀左腔流回油箱，夹紧过程结束。

（2）松开：当系统发出松开信号，三位四通电磁阀的电磁铁1DT 通电，从液压站送出的压力油经减压阀到三位四通电磁换向阀右腔，经油管B和液控单向阀进入回转油缸右腔，推动活塞向左移动，油缸左腔的油经液控单向阀和流回油箱，卡盘卡爪松开。

三、气动控制。主要包括气动卡盘或筒夹、气动尾座、数控铣床的松夹刀具等。气动控制的动力是压缩空气，通过气动三大件（油雾

器、调压阀、气水分离器）进入各种气动控制阀和气动执行元件气缸，实现指令的运动。气动三大件是气动控制系统中不可缺的。油雾器是一种特殊的润滑装置，它能使润滑油雾化后随着空气进入需要润滑的元件，达到润滑的目的。油雾器油杯内的润滑油是要人工添加，要经常检查油杯内油量及时补充润滑油。调压阀用来调整并稳定气动控制系统所需的空气压力，调定压力大小参照机床说明书的规定，从压力表上可看到压力值。气水分离器是把压缩空气中较大的杂质微粒、油滴和水滴（主要是水滴）通过离心力的作用分离出来，沉积在水杯底部，然后空气再通过一个滤芯把微小的杂质微粒和小的油滴和水滴滤去后，向系统输送较干净的空气。分离于水杯底部的水要经常排放。

气水分离器

1旋风叶2滤芯3水杯4档水板5排污阀

安装时压缩空气通过气水分离器，到调压器，再到油雾器，然后到各种控制阀和气缸，顺序不能弄错。现在这三大件也有做成一体，

叫气动三联件。安装时只要按标识，分清进气口和出气口就可以了。

气动控制阀与液压控制阀一样，要机床上常用的有节流阀和换向阀，其工作原理与调整和液压阀差不多。

实操：

1、在教学机和数控车床上，了解系统和控制连接。

2、在机床上，了解液压控制系统和气动控制系统。

使用工具：螺丝刀，手锤，内六角扳手，活动扳手。

辅助材料：棉布

信息管理学基础1-4章重点

1-信息与信息管理 1.1结合实际的应用领域，认识和理解信息、信息管理等基本概念； 1.1.1信息概念： 事物存在的方式和运动状态的表现形式 1.1.2信息管理： 人类综合采用技术的、经济的、政策的、法律的、人文的方法和手段对信息流进行控制，以提高信息利用效率，最大限度地实现信息效用价值为目的的一种活动。 1.2信息管理研究及实践的多重视角，及不同视角的特点； 1.2.1信息管理研究的多视角及特点： ①从技术上视角，信息管理主要研究用手工方式和计算机方式对信息进行收集、加工、处理，使之有序化存储、便于快速检索并传递给特定利用者。 ②从经济视角，主要研究以信息的生产、流通和利用为基础的信息市场，包括信息产业、信息经济的形成、发展、特征和运行模式，信息资源的优化配置，信息技术的评价和选择以及信息经济效益评价等方面的问题。 ③从行政和法律视角，立足于政府职能，运用行政手段和法律手段，对信息活动进行调节和控制，着眼于协调和解决社会信息化过程中出现的新矛盾、新冲突、新的利害关系，促进社会更充分的利用信息，更好的发挥信息的社会功能，为实现某种发展目标服务。 ④从人文角度，立足于研究信息流控制中的道德、伦理、文化因素的影响和建设。 1.3信息生命周期管理的思想及方法； 1.3.1信息生命周期管理： 是一种信息管理模型，对信息进行贯穿其整个生命周期的管理，从创建到使用到归档和处理，它是一种针对信息主动管理的过程策略，其宗旨在于保证信息传播的连续性。 1.3.2方法： ①信息创建阶段，创建阶段是信息生命周期的初始阶段 ②信息采集阶段，采集是信息资源得以开发和利用的基础和起点 ③信息组织阶段，是为信息集合提供有序化的结构 ④信息存储阶段，信息存储是实现信息价值的基础 ⑤信息利用阶段，是信息生命周期管理的宗旨，是用户对所提供的信息有效地运用的过程 ⑥信息清理阶段，随着信息老化失去价值，需要制定相关政策，对没有保留或保存必要的信息经行清理或销毁。 1.4信息管理的发展历程及阶段划分； 1.4.1发展历程和阶段 追溯信息管理的历史沿革，我们可以将其划分为4个典型阶段，即传统管理阶段、技术管理阶段、资源管理阶段和知识管理阶段 ①传统管理阶段，这一阶段以信息管理为核心，以图书馆为象征，同时也包含档案管理和其他文献资料管理 ②技术管理阶段，这一阶段以信息流的控制为核心，以计算机为工具，以自动化信息处理和信息系统建造为主要工作内容 ③资源管理阶段，当代社会经济发展使得信息成为一种重要资源，迫切需要从经济的角度思考问题，并对这种资源进行优化配置和管理 ④知识管理阶段，是一种重视与人打交道的信息管理活动，其实质是将结构化与非结构化的信息与人们利用这些信息的规则联系起来。

信息管理学基础

信息管理学基础 信息组织的思想方法之分类法有关作业 院系：管理工程学院 专业：信息管理与信息系统 班级：信管1151 姓名：庄艳 学号：1151807144

一、尝试分析当当网上书店的图书分类体系与《中图法》图书分类体系，给出它们的相同点与不同之处；思考为什么网上书店的分类体系不像图书馆那样严格采用《中图法》？ （一）《中图法》与当当网上书店分类体系各自的特点 1．《中图法》图书分类特点 《中国图书馆分类法》，简称《中图法》，是在我国文物事业管理局的支持下，由北京图书馆倡议，集中全国36个大型文献单位的力量共同编制的一部大型综合性文献分类法。宏观结构包括：绘制说明、基本大类表、主表、附表、字顺索引、使用手册等。类目是构成分类法的最基本要素，每个类目代表具有某种共同属性的文献集合。《中图法》的类目由类号、类名、类级、注释和参照组成。《中图法》拥有自己的复分表、类目仿分和标记系统。 1.1 分类检索 印刷版采用浏览检索，采用了等级体系分类。电子版采用浏览与直接相结合的检索，采用了分类主题一体化的检索语言，以类目—主题词对照索引方式编制大型一体化检索语言，推动了主目录的建立，极大的提高了主题标引和分类的质量及效率。 1.2 类目的设置、划分 遵循科学性、严谨性为原则，以自然科学、社会科学、哲学作为人类知识领域的基本构成建立基本序列设置了5个基本类下分22大类。考虑到各学科领域的平衡的基础上，以国际上通用的基本学科划分和专业划分为依据，同时考虑习惯的知识领域进行划分。 1.3 分类标准 以一定的思想观念，以该学科内容体系为基础作为分类标准。使整体分类更具有科学性、普遍性及严谨性。 1.4 类目的排列 大体按“上层建筑—经济基础—意识形态”，即“政治—经济—文化”的次序排列。按照属性遵循从一般到特殊、从简单到复杂、从低级到高级、从理论到应用的次序排列，具有较强的规律性。 1.5 类目的注释 运用了类目类容注释、分类方法注释、类目沿革注释、类目彷分注释。2. 当当网图上书店图书分类法特点 从当当网上图书对书籍的分类来看,其分类类目属于网络图书分类法。可以说是网络图书分类法一个很好的代表。普遍采用主题分类。 2.1 分类检索 采用浏览与直接相结合的检索。分面分类体系，提供自由组配的空间，为用户提供多途径检索，是一种后组式的分类语言。 2.2 类目的设置、划分 继承了不少中图法的分类特点, 以普遍性、利用性、检索性为原则，以读

计算机控制基础课件课后题及其答案

1、叙述采样定理，在模数转换系统中采样频率一般如何确定？ 采样频率越高，采样信号 y*(t)越接近原信号y(t)，但若采样频率过高，在实时控制系统中将会把许多宝贵的时间用在采样上，从而失去了实时控制的机会。为了使采样信号y*(t)既不失真，又不会因频率太高而浪费时间，我们可依据香农采样定理。香农定理指出：为了使采样信号y*(t)能完全复现原信号y(t)，采样频率f 至少要为原信号最高有效频率f max的2倍，即f ≥ 2f max。 采样定理给出了y*(t)唯一地复现y(t)所必需的最低采样频率。实际应用中，常取f ≥（5~10）f max。 2、以常见A/D转换芯片为例,简述其主要性能指标以及在选用时主要考虑哪些问题? （1）分辨率 分辨率是指A/D转换器对微小输入信号变化的敏感程度。分辨率越高，转换时对输入量微小变化的反应越灵敏。通常用数字量的位数来表示，如8位、10位、12位等。分辨率为n，表示它可以对满刻度的1/2n的变化量作出反应。即： 分辨率 = 满刻度值/2n （2）转换精度 A/D转换器的转换精度可以用绝对误差和相对误差来表示。 所谓绝对误差，是指对应于一个给定数字量A/D转换器的误差，其误差的大小由实际模拟量输入值和理论值之差来度量。绝对误差包括增益误差，零点误差和非线性误差等。

相对误差是指绝对误差与满刻度值之比，一般用百分数来表示，对A/D转换器常用最低有效值的位数LSB（Least Significant Bit)）来表示，1LSB = 1／ 2n 。 例如，对于一个8位0~5V的A/D转换器，如果其相对误差为±1LSB，则其绝对误差为±19.5 mV，相对百分误差为0.39％。一般来说，位数n越大，其相对误差（或绝对误差）越小。 （3）转换时间 A/D转换器完成一次转换所需的时间称为转换时间。如逐位逼近式A/D 转换器的转换时间为微秒级，双积分式A/D转换器的转换时间为毫秒级。 8位A/D转换器的分辨率约为0.0039，转换精度在0.4％以下, 这对一些精度要求比较高的控制系统而言是不够的，因此要采用更多位的A/D转换器，如10位、12位、14位等A/D转换器。 ?1．简述键盘的两种类型及其特点。 键盘接口电路可分为编码键盘和非编码键盘两种类型。 编码键盘的特点是使用方便，键盘码产生速度快，占用CPU时间少，但对按键的检测与消除抖动干扰是靠硬件电路来完成的，因而硬件电路复杂、成本高。而非编码键盘硬件电路简单，成本低，但占用CPU的时间较长。 ?2．简述何为键盘的抖动干扰及其消除的两种方法。 由于机械触点的弹性振动，按键在按下时不会马上稳定地接通而在弹起时也不能一下子完全地断开，因而在按键闭合和断开的瞬